JPEG压缩算法的Python实现 -- 2 JPEG介绍

 JPEG（ Joint Photographic Experts Group）即联合图像专家组，首先这是一个组织，即ISO 和 IEC 联合图像专家组，成立于1986年，负责静态图像压缩标准的制定，该组织在1992年创造了一个静态图像压缩标准，即JPEG标准，同时，使用JPEG标准的图像成为JPEG图像，文件后缀名为.jpg或.jpeg，是最常用的图像文件格式。然后，JPEG 压缩是有损压缩，但这个损失的部分是人的视觉不容易察觉到的部分，它充分利用了人眼对计算机色彩中的高频信息部分不敏感的特点，同时具有较高的压缩率，来大大节省了需要处理的数据信息。JPEG在图像中的地位跟MP3在音频中的地位一样，都是元老级的人物。

JPEG是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，它允许用不同的压缩比例对文件进行压缩，支持多种压缩级别，压缩比率通常在10；1到40；1，压缩比越大，图像品质就越低；相反地，压缩比越小，图像品质就越高。同一幅图像，用JPEG格式存储的文件是其他类型文件的1/10~1/20，通常只有几十KB，质量损失较小，基本无法看出。JPEG格式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保留较好，适合应用于互联网；它可减少图像的传输时间，支持24位真彩色；也普遍应用于需要连续色调的图像中。

标准的JPEG有两个兄弟，一个是在自身的基础上进行的改进，叫做渐进式JPEG；此类型在网页下载时，先呈现出图像的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的清晰的内容。而另一个虽然名字上相似，但确实另一种完全不同的 方法，JPEG2000，它是新一代的影像压缩法，压缩品质更高，并可改善在无线传输时，常因信号不稳造成马赛克现象及位置错乱的情况，改善传输的品质。

JPEG的性能，用质量与比特率之比来衡量，是相当优越的。它的优点是：

• 它支持极高的压缩率，因此JPEG图像的下载速度大大加快。
• 它能够轻松地处理16.8M颜色，可以很好地再现全彩色的图像。
• 在对图像的压缩处理过程中，该图像格式可以允许自由地在最小文件尺寸（最低图像质量）和最大文件尺寸（最高图像质量）之间选择。
• 该格式的文件尺寸相对较小，下载速度快，有利于在带宽并不“富裕”的情况下传输。

JPEG的缺点是：

• 并非所有的浏览器都支持将各种JPEG图像插入网页。
• 压缩时，可能使图像的质量受到损失，因此不适宜用该格式来显示高清晰度的图像。

JPEG的复杂度之低和使用时间之长，给人以深刻的印象。

JPEG压缩的具体步骤简介如下：

1、Color Model Conversion (色彩模型)

2、DCT (Discrete Cosine Transform 离散余弦变换)

3、数据量化

4、重排列 DCT 结果

5、基于差分脉冲编码调制的DC编码

6、RLE编码

7、范式Huffman编码

8、JPEG压缩过程总结

接下来，将详细介绍每一步的操作，并使用Python进行实现。