39、图像压缩：JPEG与JPEG2000标准解析

图像压缩：JPEG与JPEG2000标准解析

1. JPEG标准概述

JPEG是首个用于灰度和彩色图像压缩的国际标准，拥有四种不同的算法模式，涵盖了有损和无损压缩算法。其中，基于预测的无损JPEG算法和基于离散余弦变换（DCT）的有损压缩算法是常见的实现方式。而基线JPEG作为一种有损压缩算法，是JPEG标准中用于静态图像压缩的最广泛使用的算法。

在使用基线JPEG进行图像压缩时，例如对于8位像素数据 01101100001100110100010110111011000111101001110000011010 ，前5位 01101 代表直流（DC）系数，其余47位代表交流（AC）系数。通过这种方式，我们可以实现大约10:1的压缩比。

解压缩则是对压缩后的比特流进行解码以正确重建图像的逆过程。其逆函数较为直观，对应的基线解压缩算法的框图可用于辅助理解这一过程。

为了展示基线JPEG的性能，我们以著名的“Peppers”图像为例。当使用质量因子Q - JPEG = 75进行压缩时，重建后的图像在视觉上几乎与原始图像相同；而当质量因子Q - JPEG = 10时，图像中会出现明显的块状伪影。这种伪影是由于在8x8块边界处产生的不连续性造成的，因为每个块是独立进行压缩和解压缩的。

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质量因子	图像效果
Q - JPEG = 75	重建图像与原始图像视觉上几乎相同