[发明专利]视频图像编码和解码方法及装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及视频图像处理技术领域，具体涉及视频图像编码和解码方法及装置和系统。

背景技术

视频图像压缩编码是当前非常活跃的一个研究领域。在过去的近20年当中，视频压缩编码技术得到不断发展，新的视频压缩编码标准也不断涌现。1991年MPEG组织制定的MPEG-1标准，面向VCD存储光盘应用，在中国市场上取得了巨大的成功；1994年MPEG和ITU联合制定的MPEG-2标准，面向数字电视广播和DVD激光视盘的应用，该标准是目前在数字视频广播和激光视盘领域应用最为广泛、最为成熟、影响最为深远的视频压缩标准；之后，MPEG推出了面向对象的新一代视频压缩编码标准MPEG-4，ITU推出了面向视频会议、视频通信的标准H.263以及其后续版本包括H.263+、H.263++、H.263L。目前最新的视频压缩编码标准主要有ITU/MPEG联合制定的H.264/AVC标准、微软公司制定的VC-1标准，前者于2005年3月由ISO/IEC/ITU标准组织颁布为国际标准，后者则于2006年4月由SMPTE标准组织颁布。视频压缩编码技术的发展趋势：追求更高的编码压缩效率、更好的网络兼容性、更好的用户体验和更广泛的应用领域。

在视频压缩编码技术中，涉及帧内编码图像、帧间编码图像和图组(GOP，Group of Picture)等概念。帧内编码图像由图像本身即可完成编码，不需要其他图像作参考。帧内编码图像可以利用帧内预测技术进行编码。例如，I帧就是一种帧内编码图像。帧间编码图像是利用帧间预测技术进行编码的图像，需要根据参考图像对本图像进行预测编码。帧间编码图像有两种类型：前向预测编码图像和双向预测编码图像。前向预测编码图像只能参考前面出现的图像进行预测编码，而双向预测编码图像是指在前向和后向两个方向上都进行预测编码的图像。在前向和后向两个方向上的参考图像数目可以是单个也可以是多个。例如，P帧是一种前向预测编码图像，B帧是一种双向预测编码图像。图组是指一个或多个编码图像的组合，由一个帧内编码图像和该帧内编码图像之后的多个帧间编码图像组成。图组头可用于辅助随机访问和编辑。

参考图像是指被帧间编码图像用作参考的图像。帧间编码图像需要有参考图像才能进行帧间预测编码，同样在解码端对帧间编码图像的解码也需要参考图像。参考图像也被称为关键图像。一般地，参考图像可以是帧内编码图像，如I帧，也可以是帧间编码图像，如P帧。

非参考图像是指不被其他图像用作参考的图像。在某些应用中可以被丢弃，可应用于支持时间轴上的可伸缩性。这里非参考图像是指双向预测编码图像，即B帧。

在视频压缩编码技术中，涉及上述各种编码图像的排列顺序问题，即编码顺序和显示顺序。如果视频序列中没有B帧，编码顺序与显示顺序相同。如果视频序列中包含B帧，编码顺序与显示顺序不同，解码图像输出显示前应进行图像重排序。

下面举例说明图像的编码过程中的重排序：I帧和P帧之间有两个B帧，两个连续的P帧之间也有两个B帧。用图像1I预测图像4P，用图像4P和1I预测图像2B和3B。编码顺序是1I，4P，2B，3B；显示顺序是1I，2B，3B，4P。

表1为编码器输入顺序，表2为编码顺序，表3为解码器输出，即显示顺序。

表1