CN1253014C - 图像编码方法及设备和图像解码方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像编码设备包括：视频编码单元(101-112)，通过使用一个参考图像信号(141)编码一个输入视频信号(131)来生成一个视频码流(137)；参考图像编码单元(113-115)，通过编码参考图像信号(141)生成一个参考图像码流(147)；和复用单元(117)，通过复用该视频码流(137)和参考图像码流(147)生成一个输出码流(149)。

Description

图像编码方法及设备和图像解码方法及设备
技术领域
本发明涉及一种以少量比特来压缩编码一幅图像的图像编码技术，和一种通过解码一个由压缩编码获得的码流再现一幅图像的图像解码技术，更具体地说，涉及一种图像编码方法及设备和一种图像解码方法和设备，它们能够在通过一条易受错误影响的传输路径传输/存储编码数据时，在不降低编码效率的情况下尽快地从一个错误的负面影响中恢复。
背景技术
必需以少量的比特来压缩编码图像以便在设计用于传输或存储图像的系统内传输或存储图像，所述系统例如是可视电话、视频会议系统、便携式信息终端、数字视频光盘系统和数字电视广播系统。
作为这样的压缩编码技术，已经开发了各种方案，包括运动补偿方案、离散余弦变换方案、子带编码方案、锥形编码方案以及它们的组合。下列标准是视频压缩编码的国际标准：ISO·MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.261、H.262、H.263等等。
所有这些方案都是以运动补偿自适应预测和离散余弦变换的组合为基础的压缩编码方案，这在参考文献1(Hiroshi Yasuda，“MPEG/多媒体编码的国际标准(MPEG/InternationalStandardization of Multimedia Encoding)”，Maruzen)等参考文献中详细地进行了描述。
一种常规的图像编码/解码设备存在下述问题。首先，在一条可能混入错误的通信路径中，例如在一条无线电通信路径中，仅执行编码将导致一旦出现错误时解码图像的质量就将显著地恶化。当错误具体出现在例如同步信号、模式信息和运动矢量信息等信号中时，图像质量将明显地恶化。
其次，在用于图像编码的运动补偿自适应预测编码中，仅编码帧之间的差值。因此，如果出现一个错误，则相应的帧出错，并在一个帧存储器内存储一个错误的图像。使用这个出错的图像生成一个预测图像，则将残留错误添加给了预测图像。因此，即使正确地解码随后的帧，也不能根据随后的帧获得正确的图像，除非以在不使用帧之间差值的情况下仅在帧内编码图像的编码模式(INTRA模式)下发送信息，或者该错误的影响逐渐变小以恢复原始图像。
如果由于一个错误丢失一帧的信息，则根本不能解码第二帧，例如，直接输出第一帧。在第三帧上，仅当被添加给第二帧时才允许正确地解码的残留错误被添加给第一帧。因此，将第三帧解码成完全不同于正确图像的一幅图像。随后，将多个残留错误添加给多个出错的图像。因此，基本上，错误并不消失，并且不能再现正确解码的图像。
为了解决这个问题，在现有技术中，通常使用一种称作“刷新”的技术，其中以预定的周期在INTRA模式下执行编码。当在INTRA模式下执行编码时，因为编码比特的数量增加，一幅没有任何错误的图像的质量显著地降低。因此，通常使用一种定期刷新的方法或者类似的方法，它刷新每帧的多个宏块，而不是一次刷新整个帧。然而，在这种定期刷新方法中，尽管可以抑制编码比特数量的增加，但是需要很长的时间来恢复正常的状态。
其它应对错误的方法包括一种使用纠错编码的方法。尽管这种方法可以纠正随机出现的错误，但是很难应付以突发方式连续出现的数百比特的错误。即使这种方法能够应付这些错误，也将出现相当大的冗余。
已经研究了一些技术，这些技术从一个系统接收关于一个网络的错误信息和类似信息，并在服务器一侧上自适应地处理这些错误信息和类似信息。更具体地说，这样一种技术使用一种在接收到错误信息时执行重新编码或者切换多个文件的方法。在这种方法中，服务器需要具有一种编码功能和一种自适应地切换多个文件的功能，导致额外的处理。
如上所述，根据常规的图像编码技术，由于一个错误产生的信息丢失导致图像质量明显地恶化。此外，考虑到编码效率，一种重建由于一个错误而丢失的信息的技术诸如定期刷新方法需要很长的时间来实现错误恢复。缩短恢复所需要的时间将增加编码比特的数量，导致编码效率的降低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种图像编码方法及设备和一种图像解码方法及设备，即使因为错误导致信息丢失，也能够快速地从错误中恢复，具有很高的编码效率，并且不需要执行任何重新编码。
根据本发明的第一方面，提供一种图像编码方法，包括接收一个输入视频信号的步骤，通过使用一个参考图像信号编码该视频信号生成一个视频码流的第一编码步骤，通过编码该参考图像信号生成一个参考图像码流的第二编码步骤，和通过复用该视频码流和该参考图像码流生成一个输出码流的复用步骤。
根据本发明的第二方面，提供一种图像编码设备，包括接收一个输入视频信号的装置，通过使用一个参考图像信号编码该视频信号以生成一个视频码流的第一编码装置，编码该参考图像信号以生成一个参考图像码流的第二编码装置，和复用该视频码流和该参考图像码流以生成一个输出码流的复用装置。
根据本发明的第三方面，提供一种图像解码方法，包括：接收一个输入码流的步骤，该输入码流包含一个通过编码一个视频信号获得的视频码流和一个通过编码一个参考图像信号获得的参考图像码流；解码在输入码流中包含的参考图像码流以生成第一参考图像信号的第一解码步骤；和通过选择性地使用根据一个重建图像信号获得的第二参考图像信号和第一参考图像信号之一，解码在输入码流中包含的视频码流以生成一个再现图像信号的第二解码步骤。
根据本发明的第四方面，提供一种图像解码设备，包括：接收一个输入码流的输入装置，该输入码流包含一个通过编码一个视频信号获得的视频码流和一个通过编码一个参考图像信号获得的参考图像码流；解码在输入码流中包含的参考图像码流以生成第一参考图像信号的第一解码装置；和通过选择性地使用根据一个重建图像信号获得的第二参考图像信号和第一参考图像信号之一，解码在输入码流中包含的视频码流以生成一个再现图像信号的第二解码装置。
附图简述
图1是一个方框图，图示根据本发明第一实施例的一个图像编码设备的结构；
图2是一个方框图，图示根据第一实施例添加了首部复用单元和控制单元的一个图像编码设备的结构；
图3用于解释根据第一实施例的图像编码设备输出的输出码流中一个图像相关部分的数据结构的一个例子；
图4图示根据第一实施例的图像编码设备输出的输出码流中一个帧首部码流的结构的一个例子；
图5是一个方框图，图示根据本发明第一实施例的一个图像解码设备的结构；
图6图示一种用于预测编码的预测结构；
图7图示由于预测编码产生的错误传播；
图8用于解释根据第一实施例的一种应付错误的方法；
图9是一个方框图，图示根据第一实施例的用于参考图像码流的输出确定单元的结构；
图10是一个方框图，图示根据第一实施例的用于解码一个参考图像码流的解码操作确定单元的结构；
图11是一个方框图，图示根据本发明第二实施例的一个图像编码设备的结构；
图12图示根据第二实施例的图像编码设备输出的输出码流中一个图像相关部分的数据结构；
图13是一个方框图，图示根据本发明第二实施例的一个图像解码设备的结构；
图14是一个方框图，图示根据本发明第三实施例的一个图像编码设备的结构；
图15是一个方框图，图示根据本发明第三实施例的一个图像解码设备的结构；
图16是一个方框图，图示根据本发明第四实施例的一个图像编码设备的结构；以及
图17是一个方框图，图示根据本发明第四实施例的一个图像解码设备的结构。
实现本发明的最佳方式
『第一实施例』
图1图示根据本发明第一实施例的一种图像编码设备的基本结构。
首先由一个区域分割器101将一个输入视频信号131分割成多个预定区域，然后进行随后的运动补偿自适应预测。运动补偿自适应预测器111检测输入图像信号132和前一帧的参考图像信号141之间的运动矢量143，所述前一帧的参考图像信号141存储在帧存储器(FM)110内并已经被编码和本地解码。使用这个运动矢量为参考图像信号141执行运动补偿。这生成一个预测图像信号(运动补偿之后的参考图像信号)142。运动补偿自适应预测器111选择运动补偿预测模式和使用输入图像信号132进行无任何改变的编码的内部编码(预测图像信号＝0)模式中的一种合适的预测模式，并输出与所选择的预测模式相对应的预测图像信号142。
一个减法器102从输入图像信号132中减去预测图像信号142，并输出一个预测残留错误信号133。在第一离散余弦变换器103内对预测残留错误信号133中给定大小的每一块执行离散余弦变换(DCT)。由第二量化器104量化(Q)通过离散余弦变换获得的DCT系数134。第一可变长度编码器(VLC)105编码量化的DCT系数135以获得一个DCT系数码流136。复用器106复用DCT系数码流136与通过使用第二可变长度编码器112编码运动矢量信息获得的一个运动矢量码流144。作为一个视频码流137输出所获得的数据。
另一方面，由去量化器107去量化(Q-1)DCT系数135，然后进行反离散余弦变换(DCT-1)。加法器109将反余弦变换器108的输出139加到预测图像信号142以生成一个本地解码图像信号140。将本地解码图像信号140在帧存储器110内存储为一个参考图像信号。
由一个参考图像编码单元编码帧存储器110输出的前一帧的参考图像信号141，所述参考图像编码单元包括用参考编号113至115表示的方框。更具体地说，将参考图像信号141同时输入到运动补偿自适应预测器111和第二离散余弦变换器113。在第二离散余弦变换器113内，对参考图像信号141中预定大小的每一块执行离散余弦变换(DCT)。第二量化器114量化通过这一操作获得的变换系数145。第三可变长度编码器115编码量化后的变换系数。作为与视频码流137不同的帧，输出通过第三可变长度编码器115获得的一个码流(在下文中将称作一个参考图像码流)147。
图2图示一种与图1所示的结构相类似的结构，但是还包含一个用于添加帧首部的首部复用单元117。控制单元116管理该图像编码设备的全部操作。在这种情况下，具体而言，控制单元116例如选择仅输出视频码流137的编码模式或者同时输出视频码流137和参考图像码流147的编码模式。控制单元116还生成一个帧首部码流148。首部复用单元117通过复用视频码流137、参考图像码流147和帧首部码流148生成一个输出码流149。将输出码流149发送给一个传输系统或存储系统(未图示)。
图3图示图2所示的图像编码设备输出的输出码流149的一个图像相关部分的数据结构。在常规的图像编码设备中，不编码一个参考图像信号，而仅编码一个输入视频信号。因此，输出码流149的一个图像相关部分具有一个仅由视频码流137的各帧(……，帧#n，帧#n+1，帧n+2，……)形成的数据结构，如图3(a)所示。与此不同，在图2所示的图像编码设备中，如图3(b)所示，在视频码流137中的第(n+1)帧(帧#n+1)之前插入任意一帧例如第n+1帧参考图像码流147(参考帧#n+1)。因此，复用这些帧以生成输出码流149。
与图3(b)所示的情况相反，也可以将一个参考图像(147)插入在第(n+1)帧之后(137)。
图4图示在输出码流149内包含的帧首部码流148结构的一个例子。作为码流的模式信息，定义图像类型信息。作为一种图像类型，单独地定义R图像，它是除了普通的I图像、P图像和B图像之外的该实施例独特的参考图像码流147的帧类型。可以使用另一种方法来识别参考图像码流147。通过这种方法可以获得如上所述的相同效果。
对于表示一帧等的显示时间的时间戳，最好在一个R-图像内使用这个时间戳来描述一帧的时间戳，即下一帧的时间戳。假设由于一个错误遗漏了参考图像码流147，或者由于一个错误遗漏了使用参考图像码流147的一帧。在这种情况下，这样一个时间戳是识别该帧与参考图像码流147之间关系的有效信息。此外，使用与普通帧相同的码流结构使得不需要一个专用附加电路，可以使用一个普通电路。
使用以这种方式根据模式信息来鉴别多个模式的方案可以实现一个恢复功能，这是通过不仅编码在这个实施例中使用的一个参考图像信号，而且内部编码例如可以从一个错误中恢复的目标帧本身，并实现冗余来实现的。可以通过在内部模式下预先编码将要被运动补偿自适应预测编码的一帧，并在一个R-图像或类似图像内仅指定模式信息，来实现一个恢复功能。在这种情况下，当确定在发送一侧上发送一个R-图像时，不必发送一个相应普通帧(主要是一个P-图像或者B-图像)的码流。因此，这个实施例对于有效地使用传输路径来说是很有用的。
将参考图5描述根据这个实施例的与该图像编码设备相对应的图像解码设备的基本结构。将图2所示的图像编码设备所输出的输出码流149作为一个输入码流，通过传输系统或者存储系统输入给图5所示的图像解码设备。在该图像解码设备中，一个首部分用单元200将输入码流分用成一个视频码流231和一个参考图像码流241。分用器201将视频码流231分用成一个DCT系数码流232和一个运动矢量码流237。通过可变长度解码器(VLD)202、去量化器203和反离散余弦变换器204解码DCT系数码流232，并重建成一个预测错误信号235。运动矢量码流237由一个可变长度解码器206解码。将通过这个操作重建的运动矢量信息238输入给一个运动补偿预测器207。
由首部分用单元从输入码流中分用出的参考图像码流241通过可变长度编码器209、去量化器210和反离散余弦变换器211转换成一个参考图像信号244。然后将这个码流存储在帧存储器208内。使用运动矢量信息238，运动补偿预测器207为从帧存储器208中读出的前一帧的参考图像信号239执行运动补偿，以生成一个预测图像信号(一个运动补偿之后的参考图像信号)240。加法器205相加预测错误信号235和预测图像信号240，以生成一个再现图像信号236。将再现图像信号236输出到该设备的外部，并在帧存储器208内存储为一个参考图像信号。
在这个实施例中，图像编码设备将一个参考图像的信息作为一个参考图像码流独立于一个视频码流发送给传输系统或存储系统。然后，图像解码设备解码该参考图像码流以重建该参考图像的信息。这使得能够正确地应付错误的出现。如上所述，根据这个实施例，能够改善在错误出现时的图像恢复能力。
下面将进一步描述这一作用。例如，考虑如图6所示的使用预测的视频编码操作。在这种情况下，当以图7所示的方式出现一个错误时，该错误传播到使用预测的随后多个帧。因此，这样的编码操作通常使用一个定期刷新方法，它定期地插入可以从一个错误(如果它出现的话)中恢复的一帧，即一个内部编码帧(I-图像)。然而，这降低了编码效率。
与此不同，根据这个实施例，在如图5所示的图像解码设备中，如图8所示，将通过解码一个参考图像码流所获得的参考图像信号单独地保存在帧存储器208内，作为在出现一个错误时使用的一个参考图像信号的数据。这个数据仅在出现一个错误时用于解码一个视频码流。也就是说，当没有错误出现时，使用以具有很高编码效率的预测编码为基础的一个参考图像信号。仅当出现一个错误时，使用通过解码一个参考图像码流所重建的一个参考图像信号来从错误中恢复。还可以配置这个设备使其在出现一个错误时强制性地使用从一个参考图像码流解码获得的参考图像替换帧存储器208的内容。
在这个实施例的结构中，在图像编码设备内生成的编码总量增加到单独地编码一个参考图像信号的程度。这个问题可以通过仅在需要时输出一个参考图像码流来解决。例如，作为指示帧类型的帧类型信息，将指示一个参考图像码流的模式信息写在一帧的首部。在图像编码设备一侧上分析这个模式信息以确定是否输出一个参考图像码流。在正常模式下，不输出参考图像码流。
图9图示用于这样一个参考图像码流的输出确定单元的基本结构。这个输出确定单元例如合并在图2中的首部复用单元117内。参考图9，将一个输入码流431输入给一个附加信息确定单元401，它确定这个码流是指示一个正常帧的信息还是辅助附加信息。在这个实施例中，输入码流431是一个包括视频码流137和参考图像码流147的码流。附加信息确定单元401确定这个码流是否是作为附加信息的参考图像码流147。
将附加信息确定单元401的确定结果432输出给附加信息输出确定单元403。这个单元根据指示当前状态的状态信息433确定是否输出参考图像码流147。假设状态信息433是指示当前是否出现一个错误的信息。在这种情况下，如果出现一个错误，附加信息输出确定单元403确定输出参考图像码流147。在未出现错误的正常状态下，确定不输出参考图像码流147。
将附加信息输出确定单元403的确定结果434传送给一个输出单元402。根据附加信息输出确定单元403的确定结果434，输出单元402输出在通过附加信息确定单元401输入的码流435内所包含的参考码流147作为输出码流436。这使得能够自适应地输出参考码流147，因此防止在没有任何错误的正常状态下输出不必要的信息。
在图5所示的图像解码设备中，即使在正常状态中，也可以作为一个输入码流输入参考图像码流241。例如，这些情况包括再现一个本地文件的情况和在发送一侧上不支持自适应发送的情况。在这样的情况下，可以在图像解码设备一侧上确定是否解码参考图像码流241。
图10图示一个解码操作确定单元的基本结构，它在确定需要解码时解码一个参考图像码流。这个解码操作确定单元例如合并在图5中前一级上提供的首部分用单元200内。参见图10，将一个输入码流531输入给附加信息确定单元501，它确定该码流是否是附加信息。在这个实施例中，输入码流531是一个包含视频码流231和参考图像码流241的码流。附加信息确定单元501确定输入码流531是否是参考图像码流241。例如通过使用在帧类型信息中写入的和指示一个参考图像码流的模式信息来执行这个确定。
将附加信息确定单元501的确定结果532输入给解码方法确定单元503以用于确定是否解码该参考图像码流241。将指示当前解码操作是本地解码还是已经出现一个错误的信息作为状态信息533提供给解码方法确定单元503。解码方法确定单元503根据附加信息确定单元501的确定结果532和状态信息533，确定是否解码通过附加信息确定单元501输入的码流535内所包含的参考图像码流241。解码单元502根据解码方法确定单元503的确定结果534执行解码，并输出一个再现信号536。使用这一操作，在本地解码等情况下，可以控制图像解码设备不解码附加信息。在没有任何传输错误的正常状态下，例如，解码方法确定单元503丢弃参考图像码流241而不对其解码。假设因为在传输路径中已经出现一个错误，导致遗漏将要参考的一帧，并且不能正常地解码一个再现图像。在这种情况下，因为解码该再现图像所需要的一个参考图像未存储在帧存储器内，所以解码参考图像码流241以替换在帧存储器内所存储的图像。这防止了因为混入错误导致再现图像的恶化。该设备还使用一种仅当已经出现一个错误时解码一个参考码流和用结果数据替换参考帧的技术。还可以配置接收侧以使其在接收时即解码整个参考码流，而不考虑是否要替换该参考帧。
已经在使用一个参考帧的前提下描述了这个实施例。然而，也可以使用多个参考帧。在这种情况下，如果相加多个帧的所有图像，则编码比特数可能变得过于庞大，导致缺乏实用性。因此，仅选择多个参考帧中的在运动补偿中将要参考的一小块区域(例如，在这种情况下的一个宏块)，并将其作为参考图像码流241输出。在这种情况下，每个宏块的数据结构替代了图3(b)中每帧的数据结构。使用这种方案，使得能够避免由于编码不使用的宏块导致编码比特数量上的增加，并节省编码比特数量。在这种情况下，和指示作为附加信息输出的宏块信息是在一个特定帧内特定位置上的一个宏块的信息一起写一个码流。
『第二实施例』
图11图示根据本发明第二实施例的图像编码设备的结构。在第一实施例中，作为与视频码流不同的帧，输出一个参考图像码流。在第二实施例中，作为用于一个视频码流各帧的附加信息，输出一个参考图像码流。在图11中，与图1相同的参考编号表示相同的部件，将仅描述与根据第一实施例的图像编码设备的不同之处。在这个实施例中，将一个参考图像码流147输入给复用器106以与一个量化和可变长度编码的DCT系数136以及运动矢量码流144复用。然后，输出结果数据。
通过这种结构，将编码和解码视频码流中一个特定帧所需要的一个参考图像信号添加给该帧。更具体地说，如图12所示，第(n+1)帧的参考图像码流147(参考帧#n+1)变成与视频码流137内同样是第(n+1)帧(帧#n+1)中的附加信息。
如在第一实施例后一部分中所描述的，在基于小区域(宏块)将一个参考图像码流添加到一个特定帧的方案中，该设备可以使用一种基于宏块复用视频码流137和参考图像码流147，并向视频码流137添加确定标记信息的方案，所述确定标记信息指示是否将参考图像码流147添加给一个特定宏块。
图13图示与图11中的图像编码设备相对应的图像解码设备的结构。与图5中相同的参考编号在图13中表示相同的部件，下面将仅描述与根据第一实施例的图像解码设备的不同之处。在这个实施例中，分用器201分用来自视频码流231的一个参考图像码流241，该分用与DCT系数码流231和运动矢量码流237无关，作为用于视频码流231一帧的附加信息插入所述参考图像码流241。与第一实施例中相同，通过一个可变长度解码器209、去量化器210和反离散余弦变换器211解码被分用的参考图像码流241，从而重建一个参考图像信号244。通过解码该参考图像码流所获得的参考图像信号作为一旦出现错误就要使用的参考图像信号的数据存储在帧存储器208内。当出现一个错误时，使用这个参考图像数据解码视频码流。这个设备还可以使用在出现一个错误时强制性地用解码一个参考图像码流所获得的参考图像来替代帧存储器208的内容的方案。
『第三实施例』
图14图示根据本发明第三实施例的图像编码设备的结构。在第一和第二实施例中，通过编码在帧存储器110内存储的参考图像信号生成参考图像码流147。在第三实施例中，通过在运动补偿之后编码一个参考图像信号(预测图像信号)生成参考图像码流147。在该运动补偿中，通过基于小区域(主要是基于宏块)从在帧存储器110内存储的参考图像信号选择最佳的部分所获得的一个参考图像一般存储在帧存储器内。因此，在运动补偿之后的参考图像信号142是基于宏块从帧存储器110内所存储的参考图像信号141中选择的一个信号。
参见图14，通过离散余弦变换器113、量化器114和可变长度编码器115编码运动补偿自适应预测器111所输出的已经进行运动补偿(基于宏块选择的)的参考图像信号142。因此，生成参考图像码流147。与第一实施例相同，在不同于视频码流137的一帧内输出以这种方式生成的参考图像码流147，或者与第二实施例相同，在作为附加信息插入在视频码流137的帧内之后输出。
图15图示根据该实施例与图14中的图像编码设备相对应的图像解码设备的结构。如参考图14所描述的，由首部分用单元200从输入码流中分用出的运动补偿之后的参考图像码流241是通过在运动补偿之后编码一个参考图像信号所获得的码流。通过可变长度解码器209、去量化器210和反离散余弦变换器211解码这个码流。因此，重建在运动补偿之后的参考图像信号244。将所重建的运动补偿之后的参考图像信号244输入给运动补偿预测器207，而不是在第一和第二实施例中的帧存储器208。
例如，当出现一个错误时，运动补偿预测器207可以输出以上述方式重建的运动补偿之后的参考图像信号244作为一个预测图像信号240，而不是输入运动矢量信息238和来自帧存储器208的参考图像信号239。
根据这个实施例，即使当将要使用多个参考图像，同时对其进行一些处理时，也要编码运动补偿之后的参考图像信号142，该信号是在区域分割之后通过减法器102从一个输入视频信号132直接减去的一个预测图像信号。一旦出现一个错误，即将参考信号142用作一个恢复用的信号。这可以解决上述问题。
在许多情况下，一个将要预测编码的图象帧被预测地编码，同时选择是基于宏块(小区域)执行预测编码(INTER模式)，还是执行帧内编码(INTRA模式)。在这种情况下，因为在任意帧内编码的宏块内不存在预测图像信号，如果作为一帧输出一个参考图像信号，可能会生成一个不必要的部分。因此，可以基于宏块选择和存储解码操作所需要的参考图像码流147，并逐帧地将参考图像信号存储在帧存储器内。
『第四实施例』
第一至第三实施例已经示例性地说明了通过运动补偿预测、离散余弦变换、量化和可变长度编码的组合执行视频编码的情况。然而，本发明并不限制于这样一种编码方案。例如，本发明也可以应用于诸如小波编码的下一代编码技术。
图16图示考虑这些可变图像编码方案概括出的图像编码设备的基本结构。参见图16，图像编码单元1901使用一个参考图像信号编码一个输入图像信号(主要是一个视频信号)1931以输出一个图像码流1932。图像编码单元1901可以使用任意一种编码方案，只要它是使用一个参考图像信号的方案。图像编码单元1901所使用的参考图像信号1933由参考图像编码单元1902编码，并作为一个参考图像码流1934输出。
图17图示与图16所示的图像编码设备相对应的图像解码设备的基本结构。由参考图像解码单元2002解码从一个输入码流分用出的参考图像码流2032。因此，重建一个参考图像信号2033。由图像解码单元2001解码从输入码流分用出的图像码流2031。在这种情况下，如果由参考图像解码单元2002重建的参考图像信号2033作为一个参考图像信号存在，则可以在需要时使用这个信号。
『第五实施例』
通常，当以INTRA模式编码一个参考图像时，由于量化在这个参考图像和原始参考图像之间产生一个误差。因此，在编码操作中，将通过转换/编码和量化所获得的图像编码信号用作一个参考图像，替代作为一个预测信号的参考图像信号。通过作为一个附加参考图像编码信号将这个信号发送到解码设备一侧上，可以实现一种避免由于量化产生误差的系统。
通过与实现RTP(实时传输协议)的反馈信息RTCP等相结合地使用本发明，可以增强本发明的效果。这是因为当将一个网络的错误信息从接收侧发送到发送侧时，可以将该信息用作确定是否传输附加信息的条件。例如，如果根据RTCP确定已经出现一个错误，则将下一帧的参考图像码流发送到接收侧。
上述本发明中的图像编码和解码可以通过硬件来实现，或者部分或全部的处理可以通过使用计算机的软件来实现。这种软件(计算机程序)一旦记录在诸如半导体存储器或CD-ROM的记录媒体上就可以被分布，或者可以通过诸如无线电信道或线路的传输媒体被分布。
如上所述，根据本发明，可以在不降低传输效率的情况下改善出现错误时的恢复能力。此外，在编码架构内执行处理和在编码时准备所有的数据将不再需要执行重新编码、发送时的复杂处理等。这使得能够构建一个简单的图像发送/接收系统。
工业应用性
如上面已经描述的，根据本发明的视频编码和解码设备可以用于这样一个系统，该系统设计用于以少量信息来压缩编码图像，和在可视电话、视频会议系统、便携式信息终端、数字视频光盘系统和数字电视广播系统中发送或存储结果数据。

Claims (13)

1.一种图像编码方法，包括：
第一步骤，检测输入图像信号与参考图像信号之间的运动矢量；
第二步骤，使用该运动矢量对该参考图像信号进行运动补偿，以产生预测图像信号；
第三步骤，计算所述输入图像信号与预测图像信号之间的误差，以产生预测残留误差信号；
第四步骤，对该预测残留误差信号进行离散余弦变换DCT和量化，以产生量化的DCT系数；
第五步骤，对所述量化的DCT系数进行第一编码，以获得视频码流；
第六步骤，对所述参考图像信号进行第二编码，以获得参考图像码流；和
第七步骤，复用该视频码流和该参考图像码流以产生复用的码流。
2.根据权利要求1的图像编码方法，其中第二步骤包括下列步骤：
对所述量化的DCT系数进行反量化和反DCT，以产生反信号；
将该反信号与所述预测图像信号相加，以产生对应于当前图像信号的本地解码图像信号；以及
将该本地解码图像信号存储在帧存储器中作为参考图像信号。
3.一种图像编码设备，包括：
运动补偿自适应预测器，用于检测输入图像信号与参考图像信号之间的运动矢量，并使用该运动矢量对该参考图像信号进行运动补偿，以产生预测图像信号；
减法器，用于计算所述输入图像信号与预测图像信号之间的误差，以产生预测残留误差信号；
DCT/量化器，用于对该预测残留误差信号进行离散余弦变换DCT和量化，以产生量化的DCT系数；
第一编码器，用于对所述量化的DCT系数进行第一编码，以获得视频码流；
第二编码器，用于对所述参考图像信号进行第二编码，以获得参考图像码流；和
复用器，用于复用该视频码流和该参考图像码流以产生复用的码流。
4.根据权利要求3的图像编码设备，还包括：
反量化器/反DCT器，用于对所述量化的DCT系数进行反量化和反DCT，以产生反信号；
加法器，用于将该反信号与所述预测图像信号相加，以产生对应于当前图像信号的本地解码图像信号；以及
帧存储器，用于存储所述本地解码图像信号作为参考图像信号。
5.根据权利要求3的图像编码设备，其中所述复用器包括：
第一确定装置，用于确定包含视频码流和参考图像码流的输入码流是否是参考图像码流；
第二确定装置，用于在第一确定装置确定该输入码流是参考图像码流时，确定是否输出该参考图像码流；和
输出装置，用于根据第二确定结果输出该输入码流作为输出码流。
6.一种图像解码方法，包括：
第一步骤，分用通过权利要求1的图像编码方法获得的复用的码流；
第二步骤，解码在所述复用的码流中包含的参考图像码流，以生成第一参考图像信号；
第三步骤，解码在所述复用的码流中包含的视频码流，以产生重建图像信号；
第四步骤，根据该重建图像信号产生第二参考图像信号；以及
第五步骤，通过选择性地使用所述第二参考图像信号和所述第一参考图像信号之一，解码所述视频码流以生成一个再现图像信号。
7.根据权利要求6的图像解码方法，其中第三步骤包括在一个帧存储器内存储所述再现图像信号作为第二参考图像信号，并存储第一参考图像信号，第五步骤包括通过选择性地从该帧存储器中读出第二参考图像信号和第一参考图像信号来解码所述视频码流。
8.根据权利要求6的图像解码方法，其中第三步骤包括在一个帧存储器内存储所述再现图像信号作为第二参考图像信号，第五步骤包括通过用第一参考图像信号替换在该帧存储器内存储的第二参考图像信号来解码该视频码流。
9.一种图像解码设备，包括：
分用器，用于分用通过权利要求3的图像编码设备获得的复用的码流；
第一解码器，用于解码在所述复用的码流中包含的参考图像码流，以生成第一参考图像信号；
第二解码器，用于解码在所述复用的码流中包含的视频码流，以产生重建图像信号；
图像信号产生器，用于根据该重建图像信号产生第二参考图像信号；以及
第三解码器，用于通过选择性地使用所述第二参考图像信号和所述第一参考图像信号之一，解码所述视频码流以生成一个再现图像信号。
10.根据权利要求9的图像解码设备，还包括一个帧存储器，用于存储所述再现图像信号作为第二参考图像信号并存储第一参考图像信号，以及其中，第三解码器包括通过从该帧存储器中选择性地读出第二参考图像信号和第一参考图像信号来解码所述视频码流的解码器。
11.根据权利要求9的图像解码设备，还包括：一个帧存储器，用于存储所述再现图像信号作为第二参考图像信号；和运动补偿装置，用于对从该帧存储器中读出的第二参考图像信号和第一参考图像信号之一进行运动补偿。
12.根据权利要求9的图像解码设备，还包括：第一确定装置，用于确定输入码流是否是参考图像码流；第二确定装置，用于当第一确定装置确定输入码流是参考图像码流时，确定是否解码该参考图像码流；和解码装置，用于根据第二确定结果解码输入码流。
13.根据权利要求9的图像解码设备，还包括一个帧存储器，用于存储所述再现图像信号作为第二参考图像信号，以及其中，第三解码器被配置为通过用第一参考图像信号替换在该帧存储器内存储的第二参考图像信号来解码所述视频码流。
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