JPEG-LS extension
A implementation of JPEG-LS extension (ITU-T T.870) image encoder/decoder.
C 语言实现的 JPEG-LS extension 图像编码/解码器。可以获得很高的 8-bit 无损压缩率。
Why ?
JPEG-LS 是一种无损/有损压缩标准。目前网上的 JPEG-LS 实现均为 JPEG-LS baseline (ITU-T T.87) ，而没有 JPEG-LS extension (ITU-T T.870) [1]。我按照 JPEG-LS extension 标准文档编写了一个实现，发现其 8-bit 无损压缩率略高于目前最先进的无损压缩标准 FLIF [5] (FLIF 现在是 JPEG-XL 的一部分)。
JPEG-LS extension 标准文档详见 [1]。本实现不完全遵循文档！！尤其是文件头完全我自己定义的。
开发进度
- 灰度 8 bit 图像无损编码/解码：已充分测试，足够使用
- 灰度 8 bit 图像有损编码/解码：已充分测试，足够使用
- 灰度 9-16 bit 图像无损编码/解码：初步支持，由于尚不符合标准而压缩率不够高，暂时不建议使用
- 灰度 9-16 bit 图像无损编码/解码：初步支持，由于尚不符合标准而压缩率不够高，暂时不建议使用
- 彩色图像编码/解码：尚未计划
代码说明
代码文件在目录 src 中。包括 2 个文件：
JLSx.c: 实现了 JPEG-LS extension encoder/decoderJLSxMain.c: 包含main函数的文件，是调用JLSx.c的一个示例。
编译
Windows (命令行)
如果你把 Visual Studio 里的 C 编译器 (cl.exe) 加入了环境变量，也可以用命令行 (CMD) 进行编译。在本目录里运行命令：
cl src\*.c /FeJLSx.exe /Ox产生可执行文件 JLSx.exe 。这里我已经编译好。
Linux (命令行)
在本目录里运行命令：
gcc src/*.c -o JLSx -O3 -Wall产生可执行文件 JLSx 。这里我已编译好。
运行
Windows (命令行)
用以下命令把图像文件 1.pgm 压缩为 1.jlsxn 。其中 <near> 值可以取非负整数。0 代表无损，≥1 代表有损，越大则压缩率越高，图像质量越差
JLSx.exe 1.pgm 1.jlsxn <near>用以下命令把图像文件 1.jlsxn 解压为 1.pgm 。
JLSx.exe 1.jlsxn 1.pgm
⚠️ .pgm是一种非压缩的灰度图像文件格式，详见 [2]
Linux (命令行)
命令格式与 Windows 类似，把可执行文件换成 ./JLSx 即可。
压缩率评估
img_kodak 目录里的24个文件是 kodak提供的24张图像 [3] 转化为 8-bit 灰度后的图像。我用各种图像压缩标准对他们进行无损压缩，总压缩率如下表。
| 格式 | PNG | JPEG2000 | WEBP | FLIF | JPEG-LS baseline | JPEG-LS extension |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 总压缩率 | 1.714 | 1.793 | 1.847 | 1.864 | 1.845 | 1.884 |
其中：
- PNG 使用 Python 的 Pillow 库生成。选项为：
optimize=True(优化文件大小) - JPEG2000 使用 Python 的 Pillow 9.5.0 库生成。选项为：
irreversible=False, quality_mode='rates' - WEBP 使用 Python 的 Pillow 9.5.0 库生成。选项为：
lossless=True, quality=100, method=6。(无损，最高压缩率，最低性能) - FLIF 使用 FLIF 官方实现生成 [5] 。选项为：
-N -E100。(non-interlace，最高压缩率，最低性能) - JPEG-LS baseline 使用 Python 的 Pillow 9.5.0 库和 Pillow-jpls 插件生成。选项为：
near=0(无损) - JPEG-LS extension 使用本代码生成。选项为：
near=0(无损)
Pillow 库的各选项说明见 [4]
参考资料
[1] JPEG-LS extension ITU-T T.870 : https://www.itu.int/rec/T-REC-T.870/en
[2] PGM Image File Specification : https://netpbm.sourceforge.net/doc/pgm.html#index
[3] Kodak Lossless True Color Image Suite : https://r0k.us/graphics/kodak/
[4] Python Pillow Supported Image file formats : https://pillow.readthedocs.io/en/stable/handbook/image-file-formats.html
[5] FLIF: Free Lossless Image Format : https://github.com/FLIF-hub/FLIF