2.1 JPEG压缩标准 2.1.1 JPEG标准的内容
JPEG是Joint Photograph Experts Group 的缩写，这是一个在1986年国际电话电报咨询委员会CCITT和国际标准化组织ISO（International Standardization Organization）这两个组织为静止图像所建立的第一个国际数字图像压缩标准。它普遍的应用在单色与彩色多灰度或者连续色调的静态图像的压缩领域。 2.1.2 JPEG标准的组成部分
JPEG标准即（多灰度连续色调静态图像压缩编码）专家组开发了两种基本算法，分别是以DCT为基础的有损压缩算法和以预测技术为基础的无损压缩算法。 ① 基于DPCM无失真压缩算法
为了满足无失真压缩的要求，JPEG使用了一种相对简单的预测编码方式，即基于DPCM的无损压缩算法。它的优点主要是：硬件很容易完成，重建后图像的质量较高，失真现象不会出现。其缺点是：压缩比大约是2:1，相对来说还是比较低的。 ② 基于DCT的有失真压缩编码
图像压缩利用这种算法信息有一定的损失，但是具有很大的压缩比。基于DCT压缩编码算法有两种不同的系统，即增强系统和基本系统。增强系统是对系统的扩充。基于DCT编码其压缩比：10：1-100:1。在压缩比小于40：1的情况下，解压后的图像与原始图像对比，主观效果几乎是一样的，所以得到了普遍的应用。以下图2和图3分别展示了基于DCT的有损压缩编码与解码过程：
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2.1.3 JPEG的发展应用
JPEG在短时间内能够获得迅速的发展，主要是由于它具有优良的品质。目前绝大数的静态图像都采用JPEG的压缩标准。比如，各式各样的图片处理工具和各种浏览器一般都可以支持JPEG的图像格式。除此之外，由于JPEG格式的文件有较小的尺寸，Web页能够在非常短的时间内下载较多漂亮精致的图片，所以JPEG标准在网络的应用中是一种最普遍的图像格式。 2.2 JPEG2000压缩标准
随着多媒体技术的应用和网络的飞速发展和广泛应用，JPEG压缩技术已经不能满足人们的需要了，所以就要寻找更高性能和新特性的图像压缩的技术。两个组织的灰度图联合专家组在1997年开始征集提案（call for proposal）,并且把JPEG标准升级为JPEG2000。JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。在不断的发展中，新的标准JPEG2000不仅能够提高压缩质量，特别是低码率时的压缩质量，并还具有新增的功能，比如通过视觉感受、图像质量和分辨率进行渐进传输，对码流的随机存取和处理。下图4和图5分别展现了编码和解码的流程：
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开发JPEG2000的初衷是使用最新的压缩技术提供一个新的基于小波技术的图像编码系统。JPEG2000作为新图像编码系统而言，相比较原先的JPEG，大致有六个方面的优越性：
⑴ 、JPEG2000基于图像质量、多分辨率、分量或空间区域的渐进式传输，这是关键特性之一。
⑵、JPEG2000可以同时支持有损压缩方式和无损压缩方式。
⑶、JPEG2000可以提供特定的压缩处理方式来处理所期望的特定区域。 ⑷、JPEG2000一直不断的追求更高的压缩比。
⑸、JPEG2000具有良好的特性进行图片颜色方面的处理。 ⑹、JPEG2000可以使多用途的图像在使用WEB时得到高效的简化。 2.3 静态压缩技术的性能指标
图像信息学科的基础研究是图像质量评价，而对于图像通信系统或者图像处理，图像作为信息的主体，其图像的质量是评价一个系统好坏的重要标准。评价图像的质量主要有两个方面：一方面是图像的逼真度，指的是被评价的图像和原标准图像之间差距的大小；另一个方面是图像的可读性，就是图像能够为机器、人提供的信息的能力。所以可以作为设计图像和评价图像系统的依据是可以找到图像可读性和图像逼真度的定量表达方法。
（1）、图像的主观评价
通过人眼观察图像是图像的主观评价的方式，观察图像的优劣得出主观评定，然后统计平均评分，获取评价结果，此时图像质量和观察者的特性及其观察条件成为评价图像质量的相关因素。所以为了确保主观评价具有意义，观察者的选择不但考有未受过训练的观察者，还要选择有一定图像技术经验的观察者。除此之外，至少有20名的观察者参加评分，测试的条件尽可能匹配使用条件。
图像质量中的主观评价方法又被分成两种，分别是5级评分的妨碍尺度和质量尺度，下表是根据观察者的经验，对被评价的图像得出的质量判断。通常，妨碍尺度合适用于专业人员，质量尺度多被非专业人员采用。下表1是图像5级评分的两种尺度：
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表1.五级评分的两种尺度
妨碍尺度 无觉察 刚觉察 觉察但不讨厌 讨厌 难以观看
得分 5 4 3 2 1 质量尺度 非常好 好 一般 差 非常差 （2）、图像质量的客观评价
①.峰值信噪比PSNR。重构图像与原图像的信噪比常被用来作为评价来图像压缩质量的好坏的方法。
PSNR?10log2AMAX1MNm?0n?0??[f(m,n)?f'(m,n)]MN
2
M、N分别代表图像的行数和列数，原始图像的象素值由f(m,n)AMAX为图像的最大灰度值，
表示，经过还原后的图像象素值由f/(m,n)表示。我们称下列式子
1MSE?MN
m?0n?0??[f(m,n)?f'(m,n)]MN2
是均方误差（Mean Square Error）。MSE有的时候被用作检测压缩算法的恢复效果，然而不同比热下的PSNR是最常用的。 ②、压缩比：pr?Ls?Ld?100% Ls用Ls 表示源代码的长度；Ld是压缩后代码的长度；pr为压缩比即百分比，压缩比表示经过压缩后丢弃的数据占源数据的百分比。下表2表示了压缩效果与质量的关系：
表2.压缩效果与质量的关系
压缩效果（比特/象素） 0.25～0.50 0.50～0.75 0.75～1.5 1.2～2.0 质量 中～好 好～很好 极好 与原始图像分不出 - 7 -
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