[发明专利]图像编码方法和设备、图像解码方法和设备及其程序

说明书

本申请是申请日为2005年1月19日、申请号为200580002801.0、题目为“图像编码方法和设备、图像解码方法和设备及其程序”的中国专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种有效地压缩运动图像的图像编码方法、正确解码这种已压缩运动图像的图像解码方法、以及图像编码设备、图像解码设备及其程序。 

背景技术

在综合地处理音频、视频和其它像素值的多媒体时代，现有信息媒体，即报纸、杂志、电视、收音机和电话以及其它借以向人们传达信息的装置，最近已被列入多媒体范围内。一般，多媒体指的是，通过不仅使字符而且使图形、音频、尤其是图像等相互关联来表示的某种事物。然而，为了将上述现有信息媒体列入多媒体范围内，显然，先决条件是以数字形式来表示这种信息。 

然而，当计算上述每一种信息媒体中所包含的信息量来作为数字信息量时，在字符的情况下，每字符的信息量是1-2字节，在音频(电话质量)的情况下，所需的信息量是每秒64千位，并且在运动图像(目前电视接收质量)的情况下，所需的信息量是每秒100兆位。因此，上述信息媒体以数字形式来照原样处理这样海量的信息是不现实的。例如，虽然已经利用提供每秒64千位至每秒1.5兆位传输速度的综合业务数字网(ISDN)将视频电话投入了实际使用，但是直接通过ISDN来传输电视和相机视频是不实际的。 

对于这种情况，需要信息压缩技术，例如把遵照国际电信联盟电 信标准化部门(ITU-T)所建议的H.261和H.263标准的运动图像压缩技术用于视频电话。而且，根据遵照运动图像专家组1(MPEG-1)标准的信息压缩技术，有可能将图像信息和声音信息一起存储在普通音乐光盘(CD)中。 

在此，运动图像专家组(MPEG)是一种由国际标准化组织/国际电工技术委员会(ISO/IEC)标准化的运动图像信号压缩国际标准，并且MPEG-1是一种用于将电视信号信息近似压缩到百分之一，使得能够以每秒1.5兆位的速率来传输运动图像信号的标准。此外，因为MPEG-1标准所实现的传输速度是大约每秒1.5兆位的中等质量速度，所以以满足更高质量图像要求为目的而标准化的MPEG-2允许在质量上等效于电视广播的数据传输，借此以每秒2至15兆位的速率来传输运动图像信号。而且，促进MPEG-1和MPEG-2标准化的工作组(ISO/IEC/JTC1/SC29/WG11)对MPEG-4进行了标准化。MPEG-4提供了比MPEG-1和MPEG-2更高的压缩比，并使基于对象的编码/解码/操作成为可能，MPEG-4能够提供多媒体时代所需的新功能。在标准化开始阶段，MPEG-4旨在提供低比特率编码方法，但是它已被扩展为一种支持处理隔行扫描图像以及高比特率编码的更一般编码的标准。当前，ISO/IEC和ITU-T已共同努力对MPEG-4AVC(高级视频编码)和ITU-T H.264进行标准化，以作为提供更高压缩比的下一代图像编码方法。自2002年8月起，为下一代图像编码方法而发布了委员会草案(CD)。 

一般，在运动图像编码中，通过减小时间和空间方向上的冗余来压缩信息量。因此，在旨在减小时间冗余的帧间图像(inter-picture)预测编码中，参考前向或后向图像，基于逐块来执行预测图像的运动估计和产生，然后对所获得的预测图像和当前要编码的图像之间的差值进行编码。在此，“图像”是表示一幅图像的术语。在逐行扫描图像的情况下，“图像”表示帧，而在隔行扫描图像的情况下，“图像”表示帧或场。在此，“隔行扫描图像”是在捕获时间上分开的两场组成的帧图像。在隔行扫描图像编码和解码中，有可能将一帧照原样处理为帧，将一帧处理为两场，或者将一帧处理为帧内基于每块的帧结构或 场结构。 

不参考任何图像，利用帧内图像(intra-picture)预测进行编码的图像将被称为I图像。只参考一幅图像，利用帧间图像预测进行编码的图像将被称为P图像。而且，同时参考两幅图像，利用帧间图像预测进行编码的图像将被称为B图像。B图像有可能指的是，可以按显示次序由前向/后向图像任意组合的两幅图像。可以为用作基本编码/解码单元的每个块确定参考图像(即参考图像)。将通过把要在编码位流中先描述的参考图像称为第一参考图像，并把要在编码位流中后描述的参考图像称为第二参考图像，来区分这种参考图像。注意，作为对这些类型图像进行编码和解码的条件，用于参考的图像必须已经被编码和解码。