[发明专利]图像编码方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种有效压缩运动图像的图像编码方法，以及一种对此压缩的运动图像进行解码的图像解码方法，以及它们的图像编码装置和图像解码装置，并且，更具体地，涉及用于获得高压缩比的改进技术。

技术背景

在这个对综合处理音频、视频及其他像素值的多媒体时代中，现有的信息媒体，即，报纸、杂志、电视、广播、电话和其他用于向人们传递信息的方式，近来已经包括在多媒体的范围中。通常，所说的多媒体不仅表示字符，还有图像，声音，以及尤其是图像等，它们彼此相联系。然而，为了将前面提到的现有的信息媒体包括在多媒体的范围中，绝对需要用数字的形式表示这样的信息。

然而，当以数字信息量的形式计算包含在每一种前面所述的信息媒体中的信息量时，如果为字符时，每字符的信息量为1～2字节，如果是声音(电话音质)时，所需要的信息量是每秒钟64k比特或者更高，如果是运动图像(目前的电视接收画质)时，为每秒钟100M比特或者更高。因此，对于前面所述的信息媒体而言，当如此大量的信息以数字化的形式出现时，处理它们不现实的。例如，尽管视频电话已经通过利用传输速率为64Kbit/s～1.5Mbit/s的综合服务数字网络(ISDN)投入实用，但是不可能直接通过ISDN发送电视和摄像机的视频。

应对这样的情况，需要信息压缩技术，例如，在视频电话中应用符合由ITU-T(国际通信联盟通信标准部)推荐的H.261和H.263标准的运动图像压缩技术。并且，根据符合MPEG-1标准的信息压缩技术，可以将图像信息和音频信息一起存储在普通音乐CD(紧致盘)中。

这里，MPEG(运动图像专家组)是由ISO/IEC(国际标准化组织/国际电气技术委员会)进行标准化的关于运动图像信号压缩的国际标准，MPEG-1是用于将电视信号信息压缩至将近百分之一的标准，从而运动图像信号可以以1.5Mbit/s的速率传输。进一步地，由于由MPEG-1标准获得的传输速率为大约1.5Mbit/s的中等质量速度，因此，从满足进一步改善图像质量的需求的意图出发制定的MPEG-2，允许以和电视广播相同的质量进行数据传输，运动图像信号通过它以2～15Mbit/s的速率传输。并且，推动MPEG-1和MPEG-2标准化的工作组(ISO/IECJTC1/SC29/WG11)对MPEG-4进行了标准化。MPEG-4提供了比MPEG-1和MPEG-2更高的压缩率，并且能够进行基于对象的编码/解码/操作，能够提供这个多媒体时代需要的新功能。在标准化的开始阶段，MPEG-4的目标是提供低比特率的编码方法，但是它已经扩展成为支持更多通用的处理隔行扫描图像以及高比特率编码的编码标准。目前，已经由ISO/IEC和ITU-T联合研究将MPEG-4AVC和ITU-T H.264标准化，作为提供更高压缩率的下一代编码方法。

一般地，在运动图像编码中，通过减少时间和空间方向上的冗余压缩信息量。因此，在目标为减少时间冗余的图像间预测编码中，参照前或后的图像，逐块地执行运动预测和预测图像生成，然后基于获得的预测图像和当前待编码的图像中的图像的差值进行编码。这里，术语“图像”代表一幅图像。在逐行图像的情况下，“图像”表示帧，但是，在隔行图像的情况下，它表示帧或者场。这里，“隔行图像”是包括捕获时间上分离的两场的帧图像。在隔行图像的编码和解码中，可以将一帧作为：(1)跟本身一样的一帧，(2)两场，或者(3)在帧内以每块为基础的帧结构或者场结构而处理。

通过不参照任何图像的图像内预测进行编码的图像将被称为I图像。通过只参照一幅图像的图像间预测进行编码的图像将被称为P图像。以及，通过同时参照两幅图像的使用图像间预测编码的图像将被称为B图像。对于B图像，可以参照从在显示顺序上前面/后面图像的任意组合的两幅图像。对于作为基本编码/解码单元的每个块，可以确定参照图像(参照图像)。通过调用在编码比特流中较先描述的参照图像作为第一参照图像，以及通过调用在比特流中较晚描述的参照图像作为第二参照图像，将在这些参照图像之间做出区分。注意到，作为对这些类型图像编码和解码的条件，用于参照的图像需要已经被编码和解码。