作为静止图像压缩的标准，JPEG图像文件格式已经在各种图像相关的领域中得到十分广泛的应用。但人们对图像压缩率和品质的追求不断提高。为了进一步改善图像压缩的效率，同的保证图像的质量，以适应新世纪图像应用的迅速扩展，自
1997年秋开始，ISO启动了对JPEG2000的研究，并将最终形成： ISO标准。

　　1．JPEG图像压缩的原理及缺点：

　　JPEG对图像数据进行8×8像素分块，采用离散余弦变换：
（DCT）处理，获得8×8变换域的系数。由于大系数值较为集中在图像的低频区域，而高频区的系微值小，因此可以忽略某些高频系数。使图像数据得以压缩。但是，8×8像素分块带来了分决边界效应，使图像的连续性遭到破坏。如图所示： 图1是原始的渐变图像，图像占用996KB；图2为转换成JPEG格式存贮 的压缩图像，占用11KB，图3为上述JPEG图像局部的8×8像素分割区域。

　　

　　

图1 JPEG渐变

　　

图2 JPEG局部8×8区域

　　2．JPEG2000图像压缩的原理和特点

　　随着信息社会数字化进程的不断深入，数字图像的应用领域随之迅速扩展。一方面，在因特网上传递的图像信息量的比例日益上升，人们不仅需要图像有较高的压缩率，而且对图像品质的要求也越来越高。另一方面，在出版、广告、印刷复制等领域，人们也要求高效优质的图 像应用和传递。

　　面对这样的要求，JPEG相关的机构和一些公司开始进行JPEG2000新标准的研究和制定工作。目前已经达到较为成熟的水准。

　　JPEG2000不再使用8×8像素分块和离散余弦变换对图像进行处理，而采用了对图像进行不同分辨率金字塔形的存贮。对图像进行“小波变换”（Wavelets Transformation）的方法。避免了原来JPEG的分块边界效应，同时借助小波变换的优良特
性，使图像可以根据需要恢复成不同的分辨率和数据量，其细节保真程度明显优于同等压缩率的JPEG图像。按照用户的需
求，甚至可以对图像的某个区域进行高分辨率恢复，而其他“不感兴趣”区域则用低分辨率呈现。

　　JPEG2000图像文件的特点有：

　　1）在特高的压缩率下，可以保证良好的图像品质，没有分块 的不连续效应；

　　2）不牺牲图像品质的前提下 图像数据量减小30％～50％；

　　3）可进行有损和无损压缩；

　　4）支持多频谱图像、CMYK格 式和ICC色彩特性文件；

　　5）包含XML为基础的元数据
结构、知识产权信息（版权、许可 证）；

　　6）可以在传输图像的过程中 预览低分辨率图像；

　　7）对感兴趣的区域做保证图
像高品质的压缩处理，优于其对 背景区域的处理。

　　下图是LuraTech公司对同一幅原图像分别进行小波变换 （JPEG2000）和离散余弦变换（JPEG）的结果。其中，图5为原始图像（1.12MB），图4为JPEG压缩图像（12KB），图6为JPEG2000图像（12KB）。读者可以清晰地看出：在1:98的压缩率下，小波变换所获得的图像质量与原始图像很接近，而经过DCT变换的JPEG图像则有明显的分块现象。

　　

图3 DCT变换的图

　　

图4 原图

　　

图5 Wavelets变换的

　　图7和图8为“感兴趣区域（ROI＝Region Of Interest）” 的处理效果。其中；图7为原始图像（768KB），图8为经过小波变换压缩的图像（7.864KB），总压缩率为1:100，但图中的矩 形ROI区域具有较高的质量。

　　可以预料，作为新一代的图像压缩标准图像格式，JPEG2000必将在图像处理和传递领域内发挥十分重要的作用。

　　

图6 原始图

　　

图7 带ROI的图像

[时间：2002-04-22  作者：金 杨  来源：数码印刷]