5.4 JPEG文件

严格来说，JPEG并非一种文件格式，它是由ISO和CCITT为静态图像所建立的第一个国际数字图像压缩标准。JPEG主要是为了解决图像信息过于庞大的问题，它通过有损压缩方式去除图像中的冗余数据，可以用最少的磁盘空间仍能获得较好的图像质量。使用JPEG标准压缩的图像后缀名为“.jpg”或“.jpeg”。

JPEG属于有损压缩，它通常通过分析图像，剔除人眼无法识别的信息，只保留连续色调图像中亮度和色相的变化，并将处理后的数据保存为24位的彩色图像。JPEG是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许用不同的压缩比例对文件进行压缩。IMAQ Write File 2的JPEG实例使用Image Quality参数指定对图像压缩的情况，它的值从0~1000可选。其中0级压缩比最高，图像品质最差，而1000级则图像的细节几乎无损。默认情况下，Image Quality的值为759。JPEG格式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保留较好，比较适合应用于互联网，也普遍应用于需要连续色调的图像。

JPEG文件大体上可以分成两个部分：标记码（Tag）和被压缩的数据。标记码由两个字节构成，其前一个字节是固定值0xFF，后一个字节则根据不同意义有不同数值。在每个标记码之前还可以添加数目不限的无意义的0xFF填充，也就说连续的多个0xFF可以被理解为一个0xFF，并表示一个标记码的开始。JPEG常用的标记有SOI (Start of Image)、APP (Application)、DQT (Define Quantization Table)、SOF0 (Start of Frame)、DHT (Define Huffman Table)、DRI (Define Restart Interval)、SOS (Start of Scan)、EOI (End of Image)，这些标记在文件中以标记码形式出现，例如SOI的标记代码为0xFFD8。在完整的节标记码后，一般直接存放该标记码对应的压缩数据流，记录关于文件的各种信息。表5-6列出了JPEG常用标记的标记码、占用的字节数和表示的意义。

表5-6 JPEG常用标记

续表

此外，由于在JPEG文件中0xFF具有标志性的意义，所以在压缩数据流（真正的图像信息）中若出现0xFF，就需要做特别处理。具体方法是，在数据0xFF后添加一个没有意义的0x00。换句话说，如果在图像数据流中遇到0xFF，应该检测其紧接着的字符，并根据获得的值分别进行处理：

（1）0x00，表示0xFF是图像流的组成部分，需要进行译码。

（2）0xD9，与0xFF组成标记EOI，则图像流结束，同时图像文件结束。

（3）0xD0~0xD7，则组成RSTn标记，且忽视整个RSTn标记，即不对当前0xFF和紧接着的0xDn两个字节进行译码，并按RST标记的规则调整译码变量。

（4）0xFF，则忽视当前0xFF，对后一个0xFF再作判断。

（5）其他数值，则忽视当前0xFF，并保留紧接的此数值用于译码。

JPEG 2000作为JPEG的升级版，其压缩率比JPEG高约30%左右，同时支持有损和无损压缩。JPEG 2000格式有一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，让图像由朦胧到清晰显示。此外，JPEG 2000还支持所谓的感兴趣区域特性，可以任意指定影像上感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部分先解压缩。JPEG 2000和JPEG相比优势明显，且向下兼容，因此可取代传统的JPEG格式。JPEG 2000既可应用于传统的JPEG市场，如扫描仪、数码相机等，又可应用于新兴领域，如网络传输、无线通信等。

由于JPEG优异的品质和杰出的表现，它的应用也非常广泛。目前各类浏览器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG格式的文件尺寸较小，下载速度快，使得它成为网络上较受欢迎的图像格式。虽然压缩时图像亮度和色相的变化常会被保留，但JPEG采用的有损压缩算法却会导致图像不能完全被重建。因此，若需要在重建的图像上进行精确测量，一般并不建议使用JPEG格式。