[发明专利]使用用于运动补偿预测的代替参考帧的视频编码

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像解码设备和方法、图像编码设备和方法、计算机程序、以及存储介质。

背景技术

近年来，需要这样的编码技术：其能在高压缩率下以高图像质量对图像数据进行编码，以将运动图像信息处理为数字数据并将其用于存储和传输。为了压缩图像信息，已经提出并普及了MPEG等方法：其通过利用图像信息特有的冗余性，通过离散余弦变换(discrete cosine transformation)等正交变换(orthogonal transformation)和运动预测/运动补偿来对图像信息进行压缩编码。

而且，近年来，H.264(也被称作MPEG4第10部分：AVC)作为一种目的在于更高压缩率和更高图像质量的编码方法是可用的。与MPEG2、MPEG4等传统的编码方法相比较，这种H.264在编码处理和解码处理中需要更多的运算量但是可以实现更高的编码率(关于H.264标准的详细信息，参见ISO/IEC14496-10(Mpeg-4第10部分)。

这样的编码方法通过减少时间冗余信息来压缩信息大小。可以通过参考图像图片之间在时间上的过去和将来的信息而进行对于各块的运动信息的检测和预测图像的生成、计算获得的预测图像和当前的帧图像之间的差分值、然后对该差分值进行编码，来减少时间冗余信息。

注意，“图片”是表示一个画面的术语，其代表逐行扫描图像(progressive image)中的帧图像以及隔行扫描图像(interlacedimage)中的帧图像或者场图像。

图10示出了H.264中的图片的类型及其参考关系。参考图10，符号I、P和B分别表示图片的类型，即I(内部编码)图片、P(前向预测编码)图片以及B(双向预测编码)图片。跟在符号后的数字表示图片的编号。在这种情况下，越小的图片编号表示在时间上越早回放的数据。例如，在图10中，P5图片将在B1图片之后回放。P5图片通过箭头与B1图片联结。该箭头表示图片间的参考关系。因此，P5图片参考B1图片，并且对于P5图片，对P5和B1图片之间的差分进行编码。

在图10中，I2和I17都是I图片。这种I图片被限制在各图片内进行编码，并且不参考其它图片。如P5、P8、P11和P14图片等P图片仅参考在时间上存在于感兴趣的图片之前的图片，并对图片之间的差分进行编码。此外，B0、B1、B3、B4、B6、B7、B9、B10、B12、B13、B15和B16是B图片。每一个这样的B图片与时间关系无关地参考两个图片，并对图片之间的差分进行编码。注意，P和B图片可能包括不参考其它图片并在图片内进行编码的块。

在H.264中，对于作为包含在各图片中的小区域的各块指定参考目的地，各图片中这样的块可以参考不同图片中的块。图11示出了这种参考关系。参考图11，作为P图片的P5图片包括P5(a)块和P5(b)块。P5(a)块参考B1图片中的B1(a)块，而P5(b)块参考I2图片中的I2(b)块。

在H.264中，可以对作为比图片小的单位的各切片(slice)指定I、P和B。然而，为了简便起见，在一个图片包括相同的切片类型(I，P，B)的假设下给出以下说明。

为了对使用图片间(inter-picture)差分而编码的数据进行解码，必须已经对被参考的图片进行了解码。以下考虑这样的情况：即仅提取具有图11所示参考关系的编码数据的I图片和P图片以进行搜索回放。在对I2图片进行解码时，由于对I2图片进行了内部编码，因而可以毫无问题地对其进行解码。接着，对于P5图片，由于P5图片中的P5(b)块参考已被解码的I2图片的I2(b)块，因而可以对P5(b)块进行解码。然而，由于P5(a)块参考仍未被解码的B1图片的B1(a)块，因而不能对P5(a)块原样进行解码。这样，在仅对I图片和P图片解码时，可以仅对P图片的某些块和I图片进行解码。

同样，可以单独提取I图片并在回放时对其进行解码。然而，即使当采用与MPEG2中相同的图片结构时，也是每例如15个图片包括一个I图片。因此，在仅提取I图片的回放中，不能进行低速(例如三倍速度)搜索。

即使在搜索以外的情况下，当从图像流的中间(例如B图片)开始回放时，通常也不能对被参考的图片进行解码。在这种情况下，必须通过将控制返回或者前进到作为参考的I图片(IDR图片)来进行解码，并且难以立即对图像进行解码和回放。

发明内容