联合图像专家组在1986年由ISO TC97 WG8和国际电报电话咨询委员会（Consultative Committee on International Telegraph and Telephone，CCITT）SGVⅢ共同组建。1987年ISO TC97更名为ISO/IEC JTC1，1993年CCITT更名为ITU-T。此专家组致力于寻求适合很宽应用范围（从可视图文到新闻图片和医学图像）的高性能的灰度和彩色数字图片的数据压缩方法。基于专家组数年的工作，1992年发布了JPEG标准，1994年获得了ISO/IEC 10918-1的认定。

完整的ISO/IEC 10918标准共分为7个部分：①10918-1（1994修订），核心编码算法及可选项；②10918-2（1995），一致性测试，包括测试方法和测试数据等；③10918-3（1997），对第一部分的一组扩展以及存储JPEG数据的文件格式静态图像交换文件格式（still picture interchange file format，SPIFF）；④10918-4（1999），扩展JPEG标准的一些参数的注册方法；⑤10918-5（2013），JPEG文件交换格式（file interchange format，JFIF)；⑥10918-6（2013），打印系统中的应用；⑦10918-7参考软件。对应于前6个部分的ITU-T协议分别为：CCITT T.81（1992），ITU-T T.83（1994），ITU-T T.84（1996），ITU-T T.86（1998），ITU-T T.871（2011）和ITU-T T.872（2012）。

在ISO/IEC 10918-1中定义了4种编码模式：①顺序模式；②渐进模式；③无损模式；④分层模式。可以处理在1～65535行/帧、65535像素/行范围之内不同尺寸和不同宽高比的8比特或12比特/像素的数字图像。

核心算法是称为基线顺序模式的编码算法。首先，将8比特/像素的三原色（tricolor，red green blue，RGB）图像通过线性变换转换成亮度（Y）和两个色差（Cb、Cr）分量图像，并基于人眼对颜色的分辨力低于灰度分辨力的视觉特性，对色差分量进行下采样。常见的是在垂直和水平两个方向上对色分量做2∶1的下采样，得到称为4∶2∶0格式的3个分量YCbCr图像。然后，对每一幅分量图像进行如下操作：将图像划分成8×8的块（以Y图像的分辨率计），按从左至右、从上至下的扫描顺序对每个块进行如图所示的处理。

JPEG基线顺序模式编码器框图

二维离散余弦变换（two dimensional discrete cosine transform，2D DCT）与离散傅氏变换类似，可以将图像由像素域变换到2D空间频率域。图像像素值通常在空间上是缓慢变化的，经DCT之后信号能量集中到低频成分上。利用人眼对高频成分（图像细节）不如对低频成分（大面积的色彩）敏感的特性，在量化时对高频进行粗量化、低频进行细量化，可以使量化损失的信息集中在人眼不敏感的细节上。量化后，一方面，对相邻块的直流（direct current，DC）频率分量（图像块的平均灰度）进行差分脉冲编码调制（differential pulse code modulation，DPCM）。DPCM根据前一个已编码块的DC值预测当前块的DC值，然后只对预测误差（原有值与预测值之差）进行编码。由于相邻图像块的平均灰度或彩色变化缓慢，DC分量的预测误差通常较小，因而编码预测误差比编码原有值所需要的比特数要少。另一方面，量化后的二维交流（alternating current，AC）系数矩阵通过之字形顺序扫描转化成一维的系数序列，再进行无损的熵编码。由于AC系数一般较小，许多系数经过量化后变为零，所以首先采用游程编码对非零系数前面零的个数进行编码（记录系数在矩阵中的位置），然后将游程编码的结果和非零系数值看成一个组合，通过哈夫曼码表查到相应的码字。当后续的系数全为零时，用一个结束符表示该块编码的结束。哈夫曼编码是熵编码的一种，它根据信号的统计特性赋予出现概率高的符号以短码，出现概率低的符号以长码，达到去除符号间冗余的目的。在JPEG编码的其他模式中，允许使用另一种熵编码——算术编码来代替哈夫曼编码，但在实际中较少使用。

渐进模式的编码方法与顺序模式类似，不同的是，在DCT之后先编码部分DCT系数，如低频带系数或所有系数的近似值（N个高有效比特位），使解码端能够尽快获得一个粗略的图像，然后再将剩余的频带系数渐次传送，最终形成清晰的图像。

无损编码模式可以处理2～16比特/像素的图像。在这种模式中，利用当前像素的左、上和左上3个邻域像素对当前像素进行1D或2D线性预测，由于预测误差也是一个离散量，所以可以不再量化（没有信息损失）而直接进行熵编码。这适合于某些科学和医学图像等对解码图像质量有极高要求的应用。

分层模式编码将输入图像的分辨率逐层降低，形成一系列分辨率递减的图像。先对分辨率最低的底层图像进行与顺序模式类似的编码，然后将经过内插的底层图像作为上一层图像的预测值，再对预测误差进行编码；以此类推，直至顶层。这种模式适合于需要向具有不同分辨率的解码设备同时提供编码数据的场合。

解码是编码的逆过程。

JPEG基线顺序模式编码器输出的是一串比特流。为了使解码器能够恢复出原图像，需要在码流中插入一些标识符来说明元数据，以及某段比特流与图像哪个部位相对应的关系，如图像的起始符，表示图像尺寸、色分量取样率和编码模式的标识符，表示量化表或哈夫曼表的标识符和块扫描起始符等。实际上，JPEG标准只规定编码码流须遵循的句法、语法和一个标准的解码器，而不对编码器的设计做限制，这给编码器的开发者留下了设计的余地。句法是指表述各段码流的标识符的集合；语法是句法中各标识符所对应的定义。

JPEG标准本身只定义了已编码码流的格式，而存储JPEG码流的文件则需要由其他的标准来定义。常见的两种JPEG图像交换文件格式是可交换图像文件格式（exchangeable image file format，Exif）和JPEG文件交换格式（file interchange format，JFIF)，前者主要用于数码相机和其他摄影设备，后者主要用于JPEG图像在网络上的存储和传输。JPEG文件通常以后缀.jpeg或.jpg标识。

JPEG压缩编码通常使用的压缩比为10∶1～20∶1。采用此标准将24比特/像素的彩色图像压缩至1～2比特/像素仍具有很好的视觉质量。JPEG标准是较为成功的多媒体编码标准之一，尤其适合于自然景物的摄影和图像的压缩编码，被广泛地应用于互联网、光盘记录和数码相机等领域。