[发明专利]图像信号的传输和解码

说明书

本发明涉及图像信号的编码和解码，更具体地，涉及构成多个压缩数据流的压缩图像信号，该压缩的数据流可由可变性能及存储容量的解码器解码。

例如，在电视会议系统或可视电话系统中，通过取帧内和帧间相关的优点，运动图像信号被压缩和编码，以便它们能经通信信道更有效地传送到远端位置。

通过正交变换，例如离散余弦变换(DCT)，能够利用帧内相关。

通过连续图像之间的预测编码，能够利用帧间相关。正如这里使用的，一个图像一般地称为由一帧表示的图像。当一帧的一场以非隔行方式编码时，即分别地，则每场可称为一个图像。

如像图1A所示，例如，在时间点t₁，t₂和t₃产生帧图像PC₁，PC₂和PC₃。如图1B中阴景所示，得到的帧图像PC₁和PC₂之间的差为差图像数据PC₁₂和得到帧图像PC₂和PC₃之间的差为差值图像数据PC₂₃。因为在瞬间临近帧的信号之间有相当小的变化，利用传输信道仅传输差值图像数据比传输原始图像更有效。即使用差值图像数据作为编码图像信号而降低传输的数据量。

但是，如果仅仅传送差值信号，不能恢复原始图像。有时传送一个没有预测编码的图像作为差值图像数据的参考是有利的，因为有时候比传送一个预测编码图像更有效。

仅利用帧内相关和帧间不相关编码的图像在这里称为内一图像即I-图像。

用相对于一个前面的编码图像的预测编码的图像在这里被称为预测图像即P-图像。前面的编码图像可能是I-图像或P-图像，而可能是暂时在先的P-图像。

用相对至多两个图像(暂时在先和暂时随后的图像)预测编码的图像在这里称为双向预测编码图像即B-图像。这两个图像每个图像可能是一个I-图像或一个P-图像。当使用二者时，得到两个图像的平均值，而用作为编码图像的参考图像。

一系列图像可认为是具有预定数量帧，例如F₁…F₁₇的图像组。前导帧F₁的亮度和色度图像信号被编码为I-图像，第二帧F₂的图像信号被编码为B-图像，而第三帧F₃的图像信号编码为P-图像。第四帧和后面的帧F₄至F₁₇交替地编码为B-图像和P-图像。图2A表示用于编码P-图像的参考图像，而图2B表示用于编码B-图像的参考图像。

如图3A和3B所示，有四种方法用于编码一个图像的宏方块(下面讨论)，当多种方法是适合的时候，将利用给出的最小的编码数据量的方法。图3A中的方块F₁至F₅代表运动图像信号帧的数据，而图3B中的方块F_1x至F_5x代表编码帧的数据。图3A实线箭头表示运动矢量X₁…X₆相关的帧。

所示的SP₁第一种方法是不使用预测编码，即仅使用帧内相关。这对于I-图像，P-图像和B-图像的任何宏方块是适合的。换句话说，如果不用预测编码产生较少编码数据，那么就选择这种方法。

所示的SP₂第二种方法是相对于暂时地继当前图像之后的图像预测编码，称为后向预测编码。所示的SP₃第三种方法是相对于暂时在当前图像之前图像的预测编码，称为前向预测编码。第二种方法仅适合于B-图像的宏方块。第三种方法适合于P-图像和B-图像的宏方块。

所示的SP₄第四种方法是相对于两个图像的平均值的预测编码，一个图像暂时地在当前图像之前而一个图像暂时地在当前图像之后。这种方法仅适合于B-图像的宏方块。

现在编码的顺序。

使用第一种方法编码第一帧F₁，作为I-图像，以便该图像作为编码的数据F_1x直接地经传输信道传送。