[发明专利]图像编码装置、图像解码装置及它们的方法

说明书

本案为申请日为2003年9月22日，申请号为03801392.4，发明名称为“图像编码装置、图像解码装置及它们的方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种动态图像的编码装置及解码装置，特别涉及到采用加权系数来进行运动预测的编码装置、图像解码装置及它们的方法。

背景技术

近些年，正在迎来对声音、图像及其它内容等进行统一处理的多媒体时代，以通过单一的终端可以得到或传送出自以往的信息媒体也就是报纸、杂志、电视、广播及电话等的信息。一般而言，所谓多媒体指的是不仅是字符还有图形、声音特别是图像等相关联表达的设备，而为了将上述以往的信息媒体作为多媒体的对象，其必要条件是使该信息变成数据形式加以表现。

可是，将上述各信息媒体具有的信息量作为数字信息量得知，在字符的场合下每1字符的信息量是1～2字节，与此相对在声音的场合下每1秒需要64Kbits(电话质量)，并且对于动态图像来说每1秒需要100Mbits(目前电视接收质量)以上的信息量，因此通过上述信息媒体以数字形式对该庞大的信息按原状态进行处理是不现实的。例如，虽然电视电话通过具有64Kbits/s～1.5Mbits/s传送速度的综合业务数字网(ISDN：Integreted Services Digital Network)业已实用化，但是按原状态通过ISDN传送电视或摄像机的影像是不可能的。

因此，一直需要的是信息压缩技术，例如在电视电话的场合下动态图像压缩技术已被使用，该压缩技术是由ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)进行国际标准化后的H.261和H.263标准。另外，根据MPEG-1标准的信息压缩技术，也可以与声音信息一起向一般的音乐用CD(小型光盘)装入图像信息。

在此，所谓MPEG(Moving Picture Experts Group)是动态图像信号压缩的国际标准，MPEG-1是将动态图像信号压缩至1.5Mbps也就是将电视信号的信息直至压缩到约百分之一的标准。另外，因为以MPEG-1标准为对象的传送速度主要限制为约1.5Mbps，所以按照为满足新的高画面质量化要求并且已被标准化的MPEG-2，动态图像信号被压缩到2～15Mbps。再者，就现实状况而言，凭借MPEG-1、MPEG-2和不断推进标准化的工作组(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11)MPEG-4已被标准化(例如，参照ISO(国际标准化组织)的MPEG-1、MPEG-2及MPEG-4的标准协议)，该MPEG-4可达到超过MPEG-1、MPEG-2的压缩率并进一步以物体为单位进行编码、解码和操作，实现多媒体时代所需要的新功能。根据MPEG-4，不仅可以用低比特率实现高效率的编码，还引入即使产生传送路径误差也可以减小画面质量恶化的强大的容错技术。另外，根据ISO/IEC和ITU，作为下一代图像编码方式正在共同推进MPEG-4 AVC/ITU H.264的标准化。

一般情况下，就动态图像编码而言是通过减少时间方向及空间方向的冗余度来进行信息量压缩的。因此，关于以减少时间上的冗余度为目的的画面间预测编码，参照前方或后方的画面(picture)以块(block)为单位来进行运动检测及预测图像制作，对所得到的预测图像和编码对象画面之间的差分值进行编码。在此，所谓画面是表现1幅画面的专用语，在顺序图像中意味着帧，在交错图像中意味着场(field)。在此，所谓交错(interlace)图像是1个帧由时刻不同的2个场构成的图像。在交错图像的编码和解码处理过程中，可以以帧的原状态对1个帧进行处理，或作为2个场进行处理，或者在帧内的每个块中作为帧结构或场结构进行处理。

图1表示的是画面种类和参照关系的一个示例。在图1中，画出斜阴影线的画面表示，为了被其它画面参照而保存于存储器中的画面。图1中的箭头表示，从被参照画面到参照画面的方向。另外，画面的排列按照显示顺序予以表示。

I0(Picture 0)是图片内编码画面(I画面)，与其它画面相独立(也就是无需参照其它画面)进行编码。P4(Picture 4)及P7(Picture7)是前方预测编码画面(P画面)，通过参照在时间上位于过去的I画面或其它P画面来进行预测编码。B1～B3(Picture1～Picture3)、B5(Picture5)及B6(Picture6)是双方向预测编码画面(B画面)，通过参照在时间上位于前后的其它画面来进行预测编码。