CN1461564A - 图像编码方法与装置、图像解码方法与装置以及图像处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种采用图样匹配技术紧凑地表现图样匹配下的编码数据、从而可改善编码效率的方法及装置。在从预置波形向量群中搜索类似于图像信号的部分信号波形的波形向量、按给定编码规则对特定搜索的波形向量的信息和表示类似程度的类似程度信息及部分信号波形的图像内位置进行压缩编码时，将部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。故，由于同波形向量最近似的部分信号波形的图像内位置被置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码，所以可以更紧凑地表现其位置。

Description

图像编码方法与装置、图像解码方法与装置 以及图像处理系统
技术领域
本发明涉及对活动图像、静止图像等原图像进行编码、并对编码的图像进行解码的图像编码解码方法，尤其是涉及对不采用在MPEG系列等标准化算法中使用的DCT(离散余弦变换)即可进行图像编码、解码的图像编码方法及装置与图像解码方法及装置。
另外，本发明还涉及按上述图像编码方法与图像解码方法进行图像编码与解码的图像处理系统。
背景技术
ITU-T H.26、MPEG系列等以往标准活动图像编码方法中，作为消减空间冗余度手段，采用DCT(离散余弦变换)。通常，若用空间频带表现图像信号，则具有这种性质：电力集中于低频带。DCT是通过对图像信号空间的8×8像素构成的块进行正交变换来将原图的图像信号分解为给定基底组合，从而得到构成基底的系数值。DCT特征在于：可以提高系数值即频率成份偏差程度。尤其是，由于在低频带集中度变高，这一部分对视觉来说较重要，所以可以通过适应比特分配来提高压缩效率。
另一方面，当以极低的比特速率进行编码时，由于量化粗、系数值重现性变差，所以会出现不能复原对原来信号表现来说重要的基底这一问题。另外，由于DCT是对8×8图像块进行闭合处理，所以出现量化失真在块边界明显的现象。这造成块失真，原来信号中本不包含的成份却在视觉上出现于图像上，故可被当做非常醒目的噪声被检测出来。
在存在阶跃端那种急遽辉度变化或随机图样的波形部分，要忠实地重现波形的话，就需要许多基底。一般来说，对应于高频成份的系数要考虑视觉加权，进行比起低频系数来被轻视的代码指配，故波形重现时会失去重要的高频系数。这一系数损失会引起DCT所固有的恶劣的噪声，构成图像低劣的主要原因。
为了解决这种高压缩时DCT所具有的问题，有人提出采用不依存于块构造的代码表现的方法。譬如，在”Very Low Bit-rate VideoCoding Based on Matching Pursuits”(R.Neff et.al，I EEE Trans.onCSVT，vol.7，pp.158-171，Feb.1997)中，揭示了采用所谓”MatchingPursuits”(模式匹配或称图样匹配)技术将帧间预测误差信号展开成过完备(over-complete)基底设置的线性和形式的方法。在这一技术中，可以利用比DCT还丰富的基底(基本信号模式)，基底表现单位还不限定于块，故低速率编码时可以获得比较DCT编码在视觉上要优异的映像质量。
但是，另一方面也被人指出存在着这样的问题：因发挥”MatchingPursuits”编码优异性能而在编码一侧加大了组装负载，其达到可进行基底搜索运算等的规模。另外，被搜索的基底位置有可能是图像平面上任意像素位置，故要求进行有效的位置信息表现。
又，还有采用分层编码形态来解决编码失真的方法，譬如象MPEG-2的SNR扩展模式(ISO/IEC 13818-2)及MPEG-4Fine GranularityScalability(FGS)模式(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11/N3908)等。下面，将这些着重于编码失真成份之完善的阶层编码称作”质量阶层编码”。这些质量阶层编码技术是一种把基础层编码映像所产生的编码失真当做增强层额外进行编码而在解码一侧对各层解码后得到的信号求和、以提高解码图像质量的技术。根据这种质量阶层编码技术，虽然增加了增强层编码数据所要求的传送比特量，但是只在基础层就可以传送映像意思内容，故有利于进行可以柔软地追随于英特网、无线线路等传送条件(比特率、分组废弃率、错误率等)时刻变化的网络的映像传送。
在MPEG-4 FGS下，变成了对增强层编码误差率信号进一步施以DCT、按比特平面传送其系数的方式，故可在映像传送中使在解码一侧的质量如同其名称所示那样得到些许提高。然而，增强层毕竟依存于DCT及DCT块构造，基础层编码失真成份中出现的块依存失真成份会产生高次DCT系数，故在增强层不太使用信息的条件下，编码效率不良。
发明内容
本发明第一目的就在于提供一种采用图样匹配技术紧凑地表现图样匹配下的编码数据、从而可改善总的编码效率的方法及装置。
又，本发明第二目的在于提供一种按其方法进行图像编码、解码的图像处理系统。
本发明第一目的是这样实现的：一种图像编码方法，包括图样匹配步骤——从预置波形向量群中搜索类似于图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码步骤——按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分信号波形的图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置之组合对图像信号进行编码；其中，将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
根据这种图像编码方法，由于同波形向量最近似的部分信号波形的图像内位置被置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码，所以可以更紧凑地表现其位置。于是，在根据方法的图像编码处理及对应图像解码处理上，通过确定图像信号中各给定部分区域处理顺序，可以如是表现的位置来特定上述图像信号内的位置。
上述图像信号既可以是表示动态图像、静止图像的信号(信息)也可以是对这些信息的编码解码处理有用的任意附加信息。
表示上述部分信号波形与波形向量之类似程度的类似程度信息只要是表示其类似程度的参数即可，并不作特别限定，譬如可以象下述那样采用部分信号波形与波形向量的内积值。
本发明还可以这样实现：一种图像编码方法，包括图样匹配步骤——根据同图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形向量、以及波形图样编码步骤——按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的图像内位置进行编码；在反复实施上述图样匹配步骤及波形图样编码步骤直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码步骤得到编码信息之际，从所述图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配步骤的图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码步骤所得编码信息对图像信号进行编码；其中，将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
从减少进行部分信号波形与波形向量匹配的点、降低处理量的观点出发，本发明图像编码方法中，可在上述图样匹配步骤，以给定像素单位表示的图像信号的纵横各2的给定数量的像素为单位，对构成编码对象的部分信号波形的图像内位置进行特定。
从能够考虑一般图像性质、较紧凑地对位置编码的观点出发，本发明图像编码方法中，上述给定部分区域可被分割为用于位置特定的单位块，同时可根据包含关系将上述给定部分区域按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系，对上述部分信号波形的图像内位置进行编码。
被编码的图像信号也可是表示应编码原图像的信息，或是表示对应编码原图像进行活动补偿预测而得到的预测残差图像的信息，或是在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的编码失真信号，或是表示对编码失真信号进行活动补偿预测而得到的预测残差图像的信息，所述编码失真信号是在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的。
关于按上述图像编码方法进行处理的图像编码装置，它包括图样匹配单元——从预置波形向量群中搜索类似于图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码单元——按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分信号波形的图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置之组合对图像信号进行编码；其中，上述波形图样编码单元将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
同理，该图像编码装置还可以这样构成：包括图样匹配单元——其根据同图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形向量、以及波形图样编码单元——其按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的图像内位置进行编码；在反复实施上述图样匹配单元及波形图样编码单元处理直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码单元得到编码信息之际，从所述图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配单元的图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码单元所得编码信息对图像信号进行编码；其中，上述波形图样编码单元将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
本发明第一目的还可以这样实现：一种图像编码方法，包括第一图像编码步骤——以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码步骤——按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；将对应于提供给上述第一图像编码步骤的第一图像信号与对该第一图像编码步骤所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码步骤的第二图像信号；上述第二图像编码步骤包括图样匹配步骤——从预置波形向量群中搜索类似于所述第二图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码步骤——按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分波形信号的第二图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的第二图像内位置之组合对第二图像信号进行编码；其中，在上述图样匹配步骤中，根据在第一图像编码步骤编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置，从多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
根据这种图像编码方法，由于是根据在上述第一图像编码步骤编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置从多个波形向量群中选择应使用波形向量群，所以可以选择能相应于各应编码图像之性质的波形向量。其结果，可以更加适当地对图像信号进行编码。
由于上述第二图像信息变成同对第一图像编码步骤所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号，故，当把提供给上述第一图像编码步骤的第一图像信息当做原图像的场合，第二图像信息就对应于该原图像编码时产生的编码失真信号。这时，根据本图像编码方法，可以在原图像编码之际更有效地对构成多余的附加信息的上述误差信号所对应的信号进行编码。
另外，上述部分波形信号与波形向量之间的类似程度信息也可以其内积值取代。这时，本发明图像编码方法可以是：包括第一图像编码步骤——以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码步骤——按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；将对应于提供给上述第一图像编码步骤的第一图像信号与对该第一图像编码步骤所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码步骤的第二图像信号；上述第二图像编码步骤包括图样匹配步骤——根据同所述第二图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形图样、以及波形图样编码步骤——按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的第二图像内位置进行压缩编码；在反复实施上述图样匹配步骤及波形图样编码步骤直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码步骤得到编码信息之际，从所述第二图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配步骤的第二图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码步骤所得编码信息对第二图像信号进行编码；其中，在上述图样匹配步骤中，根据在第一图像编码步骤编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置，从多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
按上述图像编码方法进行处理的图像编码装置可以是这样：包括第一图像编码单元——其以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码单元——其按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；对应于提供给上述第一图像编码单元的第一图像信号与对该第一图像编码单元所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码单元的第二图像信号；上述第二图像编码单元包括图样匹配单元——其从预置波形向量群中搜索类似于所述第二图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码单元——其按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分波形信号的第二图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的第二图像内位置之组合对第二图像信号进行编码；其中，上述图样匹配单元具有多个波形向量群和波形向量群选择单元，该波形向量群选择单元根据在第一图像编码单元编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置从上述多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
同理，本发明图像编码装置还可以这样构成：包括第一图像编码单元——其以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码单元——其按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；对应于提供给上述第一图像编码单元的第一图像信号与对该第一图像编码单元所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码单元的第二图像信号；上述第二图像编码单元包括图样匹配单元——根据同所述第二图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形图样、以及波形图样编码单元——按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的第二图像内位置进行压缩编码；在反复实施上述图样匹配单元及波形图样编码单元直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码单元得到编码信息之际，从所述第二图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配单元的第二图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码单元所得编码信息对第二图像信号进行编码；其中，上述图样匹配单元具有多个波形向量群和波形向量群选择单元，该波形向量群选择单元根据在第一图像编码单元编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置从上述多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
本发明第一目的还可以这样实现：一种图像解码方法，输入压缩图像信息，按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压，以重现图像信息，其中，按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
另外，本发明图像解码方法还可以是：输入压缩图像信息，按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压，以重现图像信息，其中，按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和上述波形向量与部分信号波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
根据这种图像解码方法，当把部分信号波形的图像内位置变换成图像信号中给定部分区域内位置信息后编码时，可以重现所述部分信号波形的图像内位置。
按上述图像解码方法进行处理的图像解码装置可以这样构成：为输入压缩图像信息、并按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压以重现图像信息的装置，其中，具有第一单元和第二单元；第一单元是按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；而第二单元是根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；上述第一单元在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
同理，本发明图像解码装置还可以是：为输入压缩图像信息、并按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压以重现图像信息的装置，其中，具有第一单元和第二单元；第一单元是按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和上述波形向量与部分信号波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；而第二单元是根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；上述第一单元在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
进一步，本发明图像解码方法还可以是：包括第一图像解码步骤——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码步骤——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成步骤——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码步骤中包括如下步骤：按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；根据提供给上述第一图像解码步骤的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
本发明图像解码方法还可以是：包括第一图像解码步骤——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码步骤——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成步骤——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码步骤中包括如下步骤：按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息、波形向量与部分信息波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；根据提供给上述第一图像解码步骤的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
按上述图像解码方法进行处理的图像解码装置可以是：包括第一图像解码单元——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码单元——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成单元——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码单元中包括如下各部分：预置的多个波形向量群；和第一单元——按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；和第二单元——根据提供给上述第一图像解码单元的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；以及第三单元——根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
另外本发明图像解码装置还可以是：包括第一图像解码单元——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码单元——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成单元——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码单元中包括如下各部分：预置的多个波形向量群；和第一单元——按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息、波形向量与部分信息波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；和第二单元——根据提供给上述第一图像解码单元的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；以及第三单元——根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
至于本发明的第二目的，可以通过将上述诸图像编码装置与图像解码装置组合成图像处理系统而得到实现。
附图说明
图1是示意一种根据本发明第一实施例的图像编码及解码系统结构之框图。
图2是示意一种图像编码处理步骤的流程图。
图3是示意一种图像解码处理步骤的流程图。
图4是示意一种用于预测图像生成的处理步骤的流程图。
图5是示意一种基底编码部结构的框图。
图6是示意一种在宏块内特定基底搜索点位置的方法之图。
图7是示意一种按图6所示方法所特定的基底搜索点位置信息之图。
图8是示意一种根据本发明第二实施例的图像编码及解码系统结构之框图。
图9是示意一种图像编码处理步骤的流程图。
图10是示意一种图像解码处理步骤的流程图。
图11是示意一种根据本发明第三实施例的图像编码及解码系统结构之框图。
图12是示意一种根据本发明第四实施例的图像编码及解码系统结构之框图。
图13是示意一种图像编码处理步骤的流程图。
图14是示意增强层编码部及增强层解码部的变形例的框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作以说明。
根据本发明第一实施例的图像编码装置及图像解码装置譬如具有图1所示结构。在本例中，采用”Matching Pursuits”(图样匹配)技术进行单一阶层映像编码及解码。
在图1中，图像编码装置2包括编码控制器4、速率缓冲器5、预测信号生成部7-1、帧存储器11-1、活动检测部12、基底搜索部13、码本14-1、基底编码部15、基底局部解码部16、以及滤波器23-1。另外，以给定线路30同图像编码装置2连接的图像解码装置17包括解码控制部18、接收缓冲器19、基底解码部21、显示缓冲器22、滤波器23-2、帧存储器11-2、预测信号生成部7-2、基底码本14-2。
下面描述一下具有上述结构的图像编码装置2的动作(编码步骤)。
上述图像编码装置2以映像信号1的各帧为单位实施压缩编码。又，各帧被以由辉度信号16像素×16线区构成的宏块单位进行编码，其编码信息被复用于比特流3，通过线路30传送给图像解码装置17。
该编码处理譬如按图2所示步骤进行。
根据图2，首先由编码控制器4对相应帧的容许码量进行设定，同时进行编码所需的初始参数设定(初始设定：步骤S1)。在编码参数中包含：表示是对相应帧只在帧内进行编码还是利用帧间预测进行编码等信息的编码模式信息、以及初始量化参数等。在本实施例中，帧码量主要依存于被编码的基底信息(以下称元子)的数量，其理由后述。从第二帧往后，为了不使速率缓冲器5上溢，要通过将其占有量反馈给编码控制器4来设定下一个帧的容许码量。
接着，由预测信号生成部7-1生成为了得到构成编码对象的预测残差信号8的预测图像(预测信号生成：步骤S2)。预测图像9按图4所示步骤生成。预测图像9以宏块单位来确定。
根据图4，宏块计数n被重置(步骤S2-1)。接着，对宏块n进行帧内预测(步骤S2-2)。帧内预测可以有多种方式。譬如，可以将输入宏块内像素平均值(DC成份)当做预测图像，将业已编码的周围像素值予以缓冲，借此进行平面预测，从而生成预测图像。在步骤S2-2中，要求一下预测图像数据(P_intra)和帧内预测的预测成本。在采用多种预测方式的场合，还要生成表示采用哪种预测方式的帧内预测模式信息。作为预测成本，可以使用以差分绝对值和(SAD)、差分乘方和(MSE)等进行残差功率表现者，此外也可采用把预测方式所要求的附加信息(上述帧内预测模式信息等)的码量也合并起来的码量-失真成本表现。
接着，进行基于活动补偿预测的帧间预测(步骤S2-3)。在帧间预测中，估计帧间活动，将帧存储器11内参照图像中类似图像特定为预测图像。活动检测部12检测出活动向量以当做特定参照图像中类似图像的信息。活动向量可以是基于已有映像编码方式中常使用的块匹配的平行移动向量，此外也可以是其它各种表现形式的向量，如表现仿射模型的向量、表示透视变换模型的向量等。一般，模型越复杂可以表现的活动越多、预测残差越小，但是活动检测中运算量也会增大、模型表现所需的参数增多。故通常要在照顾到组装负载和性能之平衡的情况下来进行选择。在本实施例中，关于这些活动向量搜索与表现方法，只要可以集约于宏块单位的活动信息表现，可以利用任意的表现。
又，在对多种预测方法——象MPEG-4的8×8像素单位预测模式那样将宏块进一步分割成小块来求各个活动向量、以及象MPEG-1/2的B帧预测那样参照多个帧进行预测等方法——进行切换以实施预测的场合，还生成表示采用哪种预测方法的帧间预测模式信息。作为帧间预测模式，可以设定为如是模式：对业已编码的帧的”Matching Pursuits”的编码数据本身加以保持(为此需要相当于存放元子参数24的帧存储器11的存储区)，据此直接继承在参照帧编码的元子信息。
在步骤S2-3中，求预测图像数据(P_inter)与活动向量的值、帧间预测模式信息、活动补偿预测的预测成本。这里的预测成本同帧内预测的场合一样，除了SAD或MSE等之外，还可以是编码-失真成本表现。在帧间预测场合应该考虑的码量中有活动向量模型本身的码量、活动向量模型切换信息、帧间预测模式信息等。
接着，在步骤S2-4中，对于相应的宏块，确定一下是选择帧内预测(INTRA)还是选择帧间预测(INTER)。至于确定的评价值，利用上述各预测成本来选择，选择预测成本较小者。当选择帧内预测(INTRA)时，宏块n的预测图像Pred(n)被设定为P_intra，作为输出信息10输出帧内预测模式信息(步骤S2-5)。当选择帧间预测(INTER)时，预测图像Pred(n)被设定为P_inter，作为输出信息10输出活动向量、帧间预测模式信息(步骤S2-6)。接着，递增宏块计数n(步骤S2-7)。当帧内所有宏块都进行完上述处理后，就结束预测图像生成处理。
再回到图2，当如上所述结束了预测图像生成处理时，所生成的预测图像通过滤波器23-1被抑制宏块单位的活动检测中块边界的不连续性，而后取同输入映像信号1的差分。该差分构成编码对象信号即预测残差信号8(预测残差信号生成：步骤S3)。通过滤波器23-1的处理，在“Matching Pursuits”编码过程中不要的成份就不被编码了。
如上述那样生成的预测残差信号8被输入给基底搜索部13，被依据“Matching Pursuits”方法变换成基底向量线性和的形式(步骤S4)。关于基于“Matching Pursuits”的活动图像编码，在文献”Very LowBit-rate Video Coding Based on Matching Pursuits”(R.Neff et.al，IEEE Trans.on CSVT，vol.7，pp.158-171，Feb.1997)中有详细记载，在本实施例中关于编码数据提取过程也依照上述文献的处理进行。本实施例的特征在于在以较少码量高效地表现所提取的编码数据上下了一番工夫。
”Matching Pursuits”方法是将信号f以预先预备的过完备(over-complete)基底函数(波形图)设置gk的线性和形式来表现的方法，搜索一个同信号Rnf(第n搜索步骤中构成基底表现对象的信号：部分信号波形)的内积为最大的基底gk，该信号f以如下公式(1)(其中系数为内积值<Rnf，gkn>)的线性和表现。 f = &Sigma; n = 0 m - 1 < R n f , g kn > g kn + R m f - - - ( 1 )
其中，n是基底搜索步骤数，gk是第n搜索步骤中搜索的基底、是使内积<Rnf，gkn>为最大的基底，Rmf是构成第m搜索步骤搜索对象的残差成份。可见，越是增加步骤n越是使得信号f表现精度提高，这意味着用于信号f表现的基底的数量越多越可以更好底表现信号。故，越是增加基底数量即增加搜索步骤数，码量就越增加、失真就变得越小。
理想得基底搜索应该是对于帧内所有像素、对于以其为中心的信号波形(部分信号波形)从预先预备的所有基底(波形图样)之中搜索使得上述内积为最大的基底的处理。这需要进行(帧内像素数)×(基底数)这一内积运算，运算量极为庞大。为了在不失却极大最佳性情况下消减运算处理数，在上述文献中提出了一种先检测电力的区、而后在其附近进行基底搜索的方法。
图5给出了本实施例的基底搜索部13详细结构。
根据图5，基底搜索部13具有搜索开始点确定部13-1和基底确定部13-3。搜索开始点确定部13-1输入预测残差信号8，搜索预测残差信号8当中具有最大电力的区域。其结果，被搜索的区域内的位置被视为基底搜索开始点，其附近(譬如S像素×S线)的图像数据(部分信号波形)被当做内积运算对象信号(Rnf)13-2提供给基底确定部13-3。基底确定部13-3从基底码本14取出各基底码字13-4，进行同内积运算对象信号13-2的内积运算，确定出使内积为最大的信号和基底。其结果，对于预测残差信号8，从基底码本14内的基底向量中确定出gk。于是，基底确定部13-3将代码编号(索引)和内积值(基底系数)及适用gk的像素位置pk＝(xk，yk)当做编码参数24输出。pn相当于Rnf的中心像素位置。该编码参数组称作元子。
另外，基底确定部13-3还从元子输出按上述公式(1)再构成的信号，把其从预测残差信号8减掉，使得用于下个搜索步骤的预测残差信号被更新。其后，搜索步骤数递增、确定各步骤下的元子，直到达到容许码量为止。
在图像解码装置17，为了重现信号f，需要对各搜索步骤提取出的元子参数24进行编码传送。再回到图2，在基底编码部15进行该编码(步骤S5)。元子基底索引是以对应于其发生频度的可变长度编码方式进行压缩编码的，而基底系数是以标量化等方式进行压缩编码的。(但，由于基底系数对各搜索步骤的信号表现是必要的、对于基底搜索处理过程有影响，所以是在图5的基底确定部13-3内部进行量化的)。假设元子位置信息pn需要编码但元子可以取帧内任意像素位置的话，就会出现其位置表现所需要的码量变多的问题。
对此，在本实施例中，将pn可能取值限定于纵横各2块的倍数值。这样，元子的中心一定是2×2块顶点，故可以2×2块单位来判断有无应该编码的元子。在本实施例的图像编码装置2及图像解码装置17中，由于是以16×16像素宏块为单位来构成比特流的，所以关于宏块内有无元子的信息譬如可以象图6所示那样以宏块为根的4级4分枝树结构来记述。该4分枝树结构编码表现例见图7。
根据图7，在宏块水平(16×16)上只表现其内部有(1)还是没有(0)元子(1比特)；在8×8块水平上可表现在含于宏块内的4个8×8块中元子是如何分布的(最大4比特)；同理，在4×4块水平上最大可以16比特码进行表现，在2×2块水平上最大可以64比特码进行表现。须指出的是，对于有0出现的块没有必要对其一下阶层节点指配代码。譬如，当相应宏块根本没有元子时只用1比特信息即可。另外，预测残差信号性质方面，元子在空间上集中的频度变高，故可以根据带条件概率设计最佳可变长度码，利用算术符号等对含1较多的树结构指配短码长，以缩短平均码长。
通过采用该方法，同以像素单位进行搜索相比，可以消减基底搜索点位置，消减运算量。由于基底搜索点位置pn可根据以宏块为根的树结构(参见图6及图7)以其宏块内的位置来表现，所以无论拿何种画面尺寸的图像信息来说，特定其基底搜索点位置所需的最大码量都不变。再者，按树结构，在元子不集中的区域可以较少码量来表现基底搜索点位置pn，考虑一般图像特性的话，可以在整个帧上消减表示各基底搜索点位置所需的最大码量。
每当上述各步骤下的元子编码结束之际，都要在步骤S8检查一下其码量是否达到容许码量。若其码量业已达到容许码量，则停止基底搜索处理，结束相应帧的预测残差信号的编码。接着，若尚有残存帧(步骤S9)，则返回步骤S1重复下个帧的处理。若没有残存帧，则结束处理。
当一个帧的元子编码处理结束时，为了得到下个帧后的活动补偿预测的参照图像，将进行局部解码处理，进行帧存储器11的更新(基底局部解码部16，步骤S6及S7)。
含有如上述那样在图像编码装置2生成的编码信息的比特流3通过线路30提供给图像解码装置17。
另一方面，图像解码装置17接收含有上述编码信息的比特流3，实施同上述基底局部解码部16一样的处理。当实时进行解码与表现时，按图3所示步骤进行解码处理。
根据图3，通过解码控制部18的时间管理功能，依据滞留在接收缓冲器19中的比特流数据占有量信息20等来确定时刻t的帧解码开始时刻，在该时刻驱动基底解码部21(步骤S10)。基底解码部21进行帧同步字检测，按给定语法解析比特流中元子数据(步骤S11)。解析后数据当中含有活动向量与预测模式信息的预测结果输出信息10被输入给预测信号生成部7-2(进行同图像编码装置2的预测信号生成部7-1同等的处理)，预测图像9被生成(步骤S12)。在元子解码处理中，基底由基底索引和同图像编码装置2的基底码本14-1一样的基底码本14-2来特定，按上述公式(1)重现预测残差信号f(x，y)(步骤S13)。另外，适用该基底的宏块内的位置信息(参见图6及图7)被变换成预测残差信号的帧内位置。
预测残差信号f(x，y)在上述预测信号生成部7-2生成，经滤波器23-2处理后作为预测图像9被加法运算，利用上述帧内位置生成最终帧解码图像。于是，该解码图像被存放于显示缓冲器22内(步骤S14)，同时，为了用于下个帧的解码处理而被写入帧存储器11。显示缓冲器22也可以使用帧缓冲器11-2的一部分。
在比特流内确定的或按图像编码装置2内部规则确定的表示时刻，解码控制部18驱动显示缓冲器22，将时刻t的帧图像显示于画面上(步骤S15及S16)。
在本实施例中，按“Matching Pursuits”方法进行编码参数即元子编码之际，可以高效地以宏块单位对可能存在于帧内任意位置的元子进行编码。因此可以提高总体上的编码效率。
根据图1，线路30既可以是英特网等网络，也可以如一边从存储有图像编码装置2输出结果的存储介质读取比特流一边解码时的数据读取电路那种线路。
下面描述一下根据本发明第二实施例的图像编码装置及图像解码装置。在本实施例中将描述的例子是采用”Matching Pursuits”实现质量阶层编码及传送的图像编码装置及图像解码装置的结构。在本实施例的图像编码装置及图像解码装置中，采用”Matching Pursuits”对编码失真信号进行基底表现，把被基底表现的编码失真信号当做附加信息传送，据此可以在使用的线路状况良好的场合传送高质量映像。
图8示意了本实施例的包括图像编码装置及图像解码装置的系统之结构。
根据图8，图像编码装置具有编码控制部111、基础层编码部102、基础层解码部103、基础层帧存储器104-1、增强层编码部106以及速率缓冲器112。上述增强层编码部106具有基底码本108-1、基底搜索部109以及基底编码部110，其对编码失真信号进行基底表现、编码。
另外，以线路30同上述图像编码装置连接的图像解码装置具有解码控制部114、接收缓冲器115、基础层解码部117、基础层存储器104-2、增强层解码部118以及显示缓冲器122。增强层解码部118具有基底解码部119及基底码本108-2，其对由图像编码装置当做增强层信号传送来的业已编码的编码失真信号进行解码处理。
上述图像编码装置以映像信号1(原图像)各帧为单位实施压缩编码。首先，以基础层编码表现构成映像基础的信号，以增强层对被以其同原图像的差分表现的编码失真信号进行编码。又，在各层都是各帧被以由辉度信号16像素×16线区构成的宏块单位进行编码。单个地生成基础层比特流、增强层比特流，而后形成最终比特流。图像解码装置一侧一般具有利用各帧的时间戳进行层间合成(基础层解码图像上加增强层解码图像即编码失真成份)之结构。由于基础层比特流和增强层比特流相互独立，所以在发送过程中可以实现对于只能接收基础层信号的图像解码装置只发送基础层比特流的这种传送控制。
上述图像编码装置譬如按图9所示步骤进行编码处理。
根据图9，由编码控制部111对相应帧的容许码量进行设定，同时进行编码所需的初始参数设定(初始设定：步骤S1)。在编码参数中包含：表示是对相应帧只在帧内进行编码还是利用帧间预测进行编码等信息的编码模式信息(须指出的是，在本实施例中于增强层没有帧间预测)、以及初始量化参数等。这些参数是分别按基础层和增强层并依据对应于编码解码系统用途的层间码量分配规则来确定的。作为增强层的码量调整因数，正如第一实施例中所述，主要为元子数。
从第二帧往后，为了不使速率缓冲器112上溢，要通过将其占有量113反馈给编码控制部111来设定下一个帧的容许码量
基础层编码部102按譬如象MPEG-4图像编码方式(ISO/IEC14496-2)或ITU-T H263编码方式等进行映像信号1(原图像)的编码(步骤S102)。另外，也可以按第一实施例所述的”Matching Pursuits”方式进行映像信号1编码。各个帧的编码数据被基础层局部解码部103恢复为解码图像105，存放于帧存储器104-1，以便用于下个帧之后的活动补偿。
利用输入映像信号1和基础层的解码图像105之差分生成基础层的编码失真信号107(步骤S103)。增强层编码部106依据”MatchingPursuits”对编码失真信号107进行编码。本实施例的”MatchingPursuits”编码步骤(步骤S104-步骤S109)同第一实施例描述的步骤S4-步骤S9(参见图2)一样。增强层编码部106由于不对编码失真信号107进行帧内编码，所以不具有帧间活动补偿预测处理时所需的处理部。基底搜索部109进行相当于图1所示基底搜索部13的处理，基底编码部110进行相当于图1所示基底编码部15的处理。
须指出的是，虽然基底码本108-1同图1所示基底码本14-1结构一样，但是也可以对基底图样即码字进行再设计，以适应编码失真信号107的性质。尤其是，当采用在基础层编码上使用DCT的已有映像编码方式时，将在基础层上出现DCT固有的块失真和视觉上醒目的图样(pattern)。通过采用特化为这种图样的基底码本，可以高效地对增强层进行编码。
图像解码装置接收上述图像编码装置传送来的比特流，同步进行基础层、增强层的解码处理。当实时进行解码与显示时，譬如按图10所示步骤进行解码处理。
根据图10，通过解码控制部114的时间管理功能，依据滞留在接收缓冲器115中的比特流数据占有量信息116等来确定时刻t的帧解码开始时刻，当一达到该时刻时(步骤S110)，就驱动基础层解码部117、增强层解码部118内基底解码部119(步骤S111、S112、S113)。基础层解码部117一边进行活动补偿一边利用帧存储器104来生成基础层映像的解码图像120(步骤S112)。基底解码部119按给定语法解析比特流中元子数据(步骤S113)。在元子解码处理中，根据基底索引和共通于图像编码装置的基底码本108-2来特定基底，按上述公式(1)生成编码失真解码图像121(步骤S114)。在生成含有增强层的质量好的映像时，对基础层解码图像120和编码失真解码图像121进行相加，将数据写入显示缓冲器122(步骤S115)。有时，因线路状况增强层不能够被正常地发送给图像解码装置。这时，只将基础层解码图像120写入显示缓冲器122使之作显示。显示缓冲器122也可以使用基础层存储器104-2的一部分。在比特流确定的或按图像解码装置内部规则确定的表示时刻，解码控制部114驱动显示缓冲器122，将时刻t的帧图像显示于画面上(步骤S116及S117)。
在本实施例中，为了构成质量阶层码而在增强层采用了“MatchingPursuits”编码数据。因此，可以对因采用DCT的基础层编码而产生的块失真等视觉上醒目的图样进行无失真且高效的表现。
根据图8，线路123既可以是英特网等网络，也可以如一边从存储有编码装置输出结果的存储介质读取比特流一边解码时的数据读取电路那种线路。
下面描述一下本发明第三实施例。
在本实施例中将描述是又一例采用”Matching Pursuits”实现质量阶层编码及传送的图像编码装置及图像解码装置的结构。本实施例同第二实施例结构不同，其所实施的控制是：将构成编码对象的编码失真信号的信号图样分成多个类别，通过参照基础层编码参数，无须使用附加信息即可进行信号图样分类，可以使用特化为各图样的码本。据此，可以更有效地实施”Matching Pursuits”编码。
图11示意了本实施例的由图像编码装置及图像解码装置构成的系统之结构。须指出的是，在图11中对于同于图8所示部位的部位标注同样标号。
根据图11，图像编码装置采用了同图8所示增强层编码部106结构不同的增强层编码部201。该增强层编码部201具有基底搜索部202、基底码本203a-1、203b-1、开关SW204-1以及基底编码部110。另外，图像解码装置采用了同图8所示增强层解码部118结构不同的增强层解码部207。该增强层解码部207具有基底解码部208、基底码本203a-2、203b-2、开关SW204-2。
上述图像编码装置的编码处理步骤基本上准用于上述第二实施例的。即，实施初始化处理(参见图9所示S101)以及关于基础层的编码处理(参见图9所示S102)，其后对构成增强层信息的编码失真信号进行编码处理。关于增强层的编码处理如下所述。
利用输入映像信号101和基础层的解码图像105之差分生成基础层的编码失真信号107。增强层编码部201依据”Matching Pursuits”对编码失真信号107进行编码。本实施例的增强层编码部201具有两类基底码本A/B(分别为203a-1和203a-2)。其中，基底码本A203a-1是特化为针对尤其在对基础层采用DCT时出现的块失真的对策的码本，基底码本B203b-1则是适用于其它信号图样的码本。在基础层解码图像中起因于DCT量化的块失真显著的场合，在编码失真信号107中也会有其成份，量化越粗其越显著，而且块边界位置固定。故，可以从基础层量化步骤值和基底搜索中信号位置来判断是否应该采用特化为块失真的码本。从这一观点出发，采用了对基底码本A/B进行切换的开关SW204-1。在结构上表现为：将基础层的量化步骤值206及基底搜索中信号位置205输入给开关SW204-1，按给定判断基准来选择到底采用基底码本A/B中哪个基底向量。
另外，用于图像解码装置的开关SW204-2的判断的信息都是图像解码装置已知的值，故没必要为判断而特意传送附加信息，可以有效地进行动态地对应于信号图样的”Matching Pursuits”编码。
基底搜索部202，除了对开关SW204-1输出基地搜索中位置信息205以外，实施同上述第二实施例的基底搜索部109一样的动作。
在上述图像解码装置中，只有增强层解码部207结构同上述第二实施例的增强层解码部118(参见图8)的不同。基底解码部208，除了对开关SW204-2输出元子位置信息205以外，实施同上述第二实施例的基底解码部119一样的动作。另外，开关SW204-2从基础层解码部117接受基础层的相应位置的量化步骤值206的供给。开关SW204-2依据元子位置信息205和量化步骤值206并按同增强层编码部210一样的判断基准来选择到底采用基底码本A/B中哪一个。
根据上述系统结构，在采用”Matching Pursuits”编码的质量阶层编码方面，可以将构成”Matching Pursuits”编码对象的编码失真信号分类成：起因于使用DCT的基础层编码的块失真等视觉上醒目的图样、以及除此之外的信号图样，从而可以有选择地采用适当的基地码本。而且，由于在搜索之前可以对码本加以细分，所以不仅可以消减元子搜索运算量而且还可以缩短基地索引本身的码长。通过进行利用了基础层编码参数的码本选择，无须用于码本选择的特别信息。所预备的码本数量也可以在两个以上，也可以在一个码本内进行分类。
在本实施例中，描述了是又一例采用”Matching Pursuits”实现质量阶层编码及传送的图像编码装置及图像解码装置的结构。本实施例同第二实施例结构不同，为了去掉构成编码对象的编码失真信号的时间方向上的冗余度而导入了活动补偿预测。据此，可以更有效地实施增强层编码。
进一步再描述一下本发明第四实施例。
在本实施例中将描述也是又一例采用”Matching Pursuits”实现质量阶层编码及传送的图像编码装置及图像解码装置。本实施例同上述第二实施例结构不同，为了去掉构成编码对象的编码失真信号的时间方向上的冗余度而导入了活动补偿预测。据此，可以更有效地实施增强层编码。
图12示意了本实施例的由图像编码装置及图像解码装置构成的系统之结构。须指出的是，在图12中对于同于图8所示部位的部位标注同样标号。
根据图12，图像编码装置采用了同图8所示增强层编码部106结构不同的增强层编码部301。该增强层编码部301具有基底搜索部109、基底编码部110、基底局部解码部302、增强层帧存储器304-1、以及基底码本308-1。另外，图像解码装置采用了同图8所示增强层解码部118结构不同的增强层解码部309。该增强层解码部309具有增强层帧存储器304-2、基底码本308-2、基底解码部310以及预测信号生成部311。
上述图像编码装置的编码处理步骤基本上准用于上述第二实施例的。即，实施初始化处理(参见图9所示S101)以及关于基础层的编码处理(参见图9所示S102)，其后对构成增强层信息的编码失真信号进行编码处理。关于增强层的编码处理如下所述。
在增强层编码部301，对编码失真信号107进行帧间活动补偿预测，对预测残差信号307进行编码。编码失真信号依存于基础层的图像图样，可以认为即使是编码失真信号其帧间相关也较高，故通过活动补偿于额侧可以消减时间方向上的冗余度、有效地进行编码。
增强层编码部301依据”Matching Pursuits”对编码失真信号107进行编码。其活动补偿预测步骤见图13。
编码失真信号107被输入给活动检测与预测信号生成部303，生成预测信号305。预测信号305是以宏块单位确定的。宏块计数n被重置(步骤S301)。接着，对宏块n进行帧内预测(步骤S302)。帧内预测可以有多种方式。譬如，可以将输入宏块内像素平均值(DC成份)当做预测图像，将业已编码的周围像素值予以缓冲，借此进行平面预测，从而生成预测图像。
在步骤S302中，要求一下预测图像数据(P_intra)和帧内预测的预测成本。在采用多种预测方式的场合，还要确定出表示采用哪种预测方式的帧内预测模式信息。作为预测成本，可以使用以差分绝对值和(SAD)、差分乘方和(MSE)等进行残差功率表现者，此外也可采用把预测方式所要求的附加信息(上述帧内预测模式信息等)的码量也合并起来的码量-失真成本表现。
接着，进行基于活动补偿预测的帧间预测(步骤S303)。在帧间预测中，估计帧间活动，将增强层用增强层帧存储器304-1内参照图像中类似图像特定为预测图像。在活动检测处理中检测出活动向量以当做特定参照图像中类似图像的信息。活动向量可以是基于已有映像编码方式中常使用的块匹配的平行移动向量，此外也可以是其它各种表现形式的向量，如表现仿射模型的向量、表现透视变换模型的向量等。一般，模型越复杂可以表现的活动越多、预测残差越小，但是活动检测中运算量也会增大、模型表现所需的参数增多。故通常要在照顾到组装负载和性能之平衡的情况下来进行选择。
在本实施例中，关于这些活动向量搜索与表现方法，只要可以集约于宏块单位的活动信息表现，可以利用任意的表现。又，在对多种预测方法——象MPEG-4的8×8像素单位预测模式那样将宏块进一步分割成小块来求各个活动向量、以及象MPEG-1/2的B帧预测那样参照多个帧进行预测等——进行切换以实施预测的场合，还确定出表示采用哪种预测方法的帧间预测模式信息。作为帧间预测模式，可以设定为如是模式：对业已编码的帧的”Matching Pursuits”的编码数据本身加以保持(为此需要相当于存放元子参数313的增强层帧存储器304-1的存储区)，据此直接继承在参照帧编码的元子信息。在步骤8303中，求预测图像数据(P_inter)与活动向量的值、帧间预测模式信息、活动补偿预测的预测成本。预测成本同帧内预测的场合一样，除了SAD或MSE等之外，还可以是编码-失真成本表现。在帧间预测场合应该考虑的码量中有活动向量本身的码量、活动向量模型切换信息、帧间预测模式信息等。
接着，在步骤S304中，对于相应的宏块，确定一下是选择帧内预测(INTRA)还是选择帧间预测(INTER)。至于确定的评价值，利用上述各预测成本来选择，选择预测成本较小者。当选择帧内预测(INTRA)时，宏块n的预测图像Pred(n)被设定为P_intra，作为输出信息306输出帧内预测模式信息；当选择帧间预测(INTER)时，预测图像Pred(n)被设定为P_inter，作为输出信息306输出活动向量、帧间预测模式信息(步骤S305、S306)。接着，递增宏块计数n(步骤S307)。当帧内所有宏块都进行完上述处理(步骤S308)后，就结束预测图像生成处理。
对所生成的预测图像305和编码失真信号107取差分，将该残差信号307输入给基底搜索部109。基底搜索部109和基底编码部110的动作同第一实施例的动作一样，故省略说明。另外，基底码本308-1被设计为可反映编码失真信号时间方向的预测残差图样的码板本。
又，虽然图中没示出，但是也可以如上述第三实施例那样，采用可对相应于基础层量化步骤值及元子位置信息等而预备的多个基底码本进行切换之结构。尤其是关于元子位置信息，由于增强层编码部301的活动检测是以宏块为单位进行的，所以有时在预测图像局部上会出现宏块不连续现象。为此，只要预备匹配于该不连续信号的码本就可以很有效地实施”Matching Pursuits”。
活动向量与预测模式信息306同元子参数313一道被复用于比特流，传送给图像解码装置。另外，编码后的元子参数313被输入给基底局部解码部302，生成预测残差信号307的解码图像，其给存放于增强层帧存储器304-1以便用于下个帧的编码。
在上述图像解码装置中，只有增强层解码部309结构同上述第二实施例的增强层解码部118(参见图8)的不同。在增强层解码部309中，基底解码部310参照基底码本308-2实施同上述基底局部解码部302一样的处理，预测信号生成部311根据活动向量与预测模式信息306生成预测图像305。解码控制部114对各解码部的驱动进行控制，以便一边使基础层和增强层的帧同步一边进行解码。此外，显示控制等也准用于上述第二实施例所述动作。
根据本实施例结构，在采用”Matching Pursuits”编码的质量阶层编码方面，对于构成”Matching Pursuits”编码对象的编码失真信号导入了活动补偿预测，可以有效地实施增强层编码。
上述增强层编码部301及增强层解码部309也可以用图14所示的增强层编码部401和增强层解码部405代替。
这时，在增强层编码部中是把作为基础层编码结果获取的活动向量信息当做增强层的相同位置处宏块的活动向量来利用。出于不但要简化活动检测与预测信号生成部403的处理而且要消减应传送信息之目的，增强层编码部401通过直接使用在基础层检测出的相同位置处宏块的活动向量及预测模式信息402或将其当做初始值来生成帧间预测信号。通常，在质量阶层编码上，基础层和增强层的相关较高，故直接将在基础层检测出的活动向量使用于增强层往往是有效的。另外，为了进一步提高增强层的编码效率，也可以基础层的活动信息402为初始值来在其处微小范围内实施活动检测。在此，由于给出了活动搜索点的初始值，所以只在其附近搜索活动即可，这可以减少运算量。这时，把作为附加信息在增强层检测的结果当做来自基础层的活动信息402的差分信息404传送给图像解码装置。若直接采用基础层的活动信息402时，则无须传送活动差分信息404。
若此，将基础层的活动向量用于增强层编码部401的增强层后动补偿预测时，增强层解码部405从基础层解码部117获取基础层活动信息402，根据基础层的比特流中所含活动差分信息404在预测信号生成部406生成预测图像305。
综上所述，根据本发明可以实现图像编码方法与装置以及图像解码方法与装置，其可以利用图样匹配技术、更紧凑地表现图样匹配的编码数据，进而可以改善总的编码效率。
根据本发明还可以实现能按上述方法进行图像编码解码的图像处理系统。

Claims (64)

1.一种图像编码方法，包括图样匹配步骤——从预置波形向量群中搜索类似于图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码步骤——按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分信号波形的图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置之组合对图像信号进行编码；其中，将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
2.一种图像编码方法，包括图样匹配步骤——根据同图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形向量、以及波形图样编码步骤——按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的图像内位置进行编码；在反复实施上述图样匹配步骤及波形图样编码步骤直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码步骤得到编码信息之际，从所述图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配步骤的图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码步骤所得编码信息对图像信号进行编码；其中，将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
3.按权利要求2所述图像编码方法，其中，在上述图样匹配步骤，以给定像素单位表示的图像信号的纵横各2的给定数量的像素为单位，对构成编码对象的部分信号波形的图像内位置进行特定。
4.按权利要求2所述图像编码方法，其中，上述给定部分区域被分割为用于位置特定的单位块，同时根据包含关系将上述给定部分区域按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系，对上述部分信号波形的图像内位置进行编码。
5.按权利要求2所述图像编码方法，其中，构成处理对象的上述图像信号是表示应编码原图像的信息。
6.按权利要求2所述图像编码方法，其中，构成处理对象的上述图像信号是表示对应编码原图像进行活动补偿预测而得到的预测残差图像的信息。
7.按权利要求2所述图像编码方法，其中，构成处理对象的上述图像信号是在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的编码失真信号。
8.按权利要求2所述图像编码方法，其中，构成处理对象的上述图像信号是表示对编码失真信号进行活动补偿预测而得到的预测残差图像的信息，所述编码失真信号是在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的。
9.按权利要求8所述图像编码方法，其中，在获取表示上述预测残差图像的信息之际，利用对上述原图像进行编码之际检测出的活动信息来进行上述活动补偿预测。
10.按权利要求9所述图像编码方法，其中，把对上述原图像进行编码之际检测出的活动信息作为初始值，检测产生活动的位置附近处活动信息，利用该活动信息来进行上述活动补偿预测。
11.一种图像编码装置，包括图样匹配单元——从预置波形向量群中搜索类似于图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码单元——按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分信号波形的图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置之组合对图像信号进行编码；其中，上述波形图样编码单元将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
12.一种图像编码装置，包括图样匹配单元——其根据同图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形向量、以及波形图样编码单元——其按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的图像内位置进行编码；在反复实施上述图样匹配单元及波形图样编码单元处理直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码单元得到编码信息之际，从所述图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配单元的图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码单元所得编码信息对图像信号进行编码；其中，上述波形图样编码单元将上述部分信号波形的图像内位置置换成其图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
13.按权利要求12所述图像编码方法，其中，上述图样匹配单元，以给定像素单位表示的图像信号的纵横各2的给定数量的像素为单位，对构成编码对象的部分信号波形的图像内位置进行特定。
14.按权利要求13所述图像编码方法，其中，上述给定部分区域被分割为用于位置特定的单位块，同时根据包含关系上述给定部分区域被按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，上述波形图样单元根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系，对上述部分信号波形的图像内位置进行编码。
15.一种图像编码方法，包括第一图像编码步骤——以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码步骤——按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；将对应于提供给上述第一图像编码步骤的第一图像信号与对该第一图像编码步骤所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码步骤的第二图像信号；上述第二图像编码步骤包括图样匹配步骤——从预置波形向量群中搜索类似于所述第二图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码步骤——按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分波形信号的第二图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的第二图像内位置之组合对第二图像信号进行编码；其中，在上述图样匹配步骤中，根据在第一图像编码步骤编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置，从多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
16.一种图像编码方法，包括第一图像编码步骤——以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码步骤——按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；将对应于提供给上述第一图像编码步骤的第一图像信号与对该第一图像编码步骤所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码步骤的第二图像信号；上述第二图像编码步骤包括图样匹配步骤——根据同所述第二图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形图样、以及波形图样编码步骤——按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的第二图像内位置进行压缩编码；在反复实施上述图样匹配步骤及波形图样编码步骤直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码步骤得到编码信息之际，从所述第二图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配步骤的第二图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码步骤所得编码信息对第二图像信号进行编码；其中，在上述图样匹配步骤中，根据在第一图像编码步骤编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置，从多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
17.按权利要求16所述图像编码方法，其中，应提供给上述第一图像编码步骤的第一图像信号为表示应编码原图像的信息，应提供给上述第二图像编码步骤的第二图像信号为在上述第一图像编码步骤对原图像进行编码之际产生的编码失真信号。
18.按权利要求17所述图像编码方法，其中，上述第二图像信号为表示上述误差信号进行活动补偿预测而得到的预测残差图像的信息。
19.按权利要求18所述图像编码方法，其中，于上述第二图像信号编码步骤中，在获取表示上述预测残差图像的信息之际，利用对上述第一图像编码步骤下原图像编码过程中检测出的活动信息来进行上述活动补偿预测。
20.按权利要求18所述图像编码方法，其中，于上述第二图像信号编码步骤中，把上述第一图像编码步骤下原图像编码之际检测出的活动信息作为初始值，检测产生活动的位置附近处活动，利用该活动信息来进行上述活动补偿预测。
21.按权利要求15所述图像编码方法，其中，将上述部分信号波形的第二图像内位置置换成该第二图像信号的给定部分区域内位置信息后进行编码。
22.按权利要求21所述图像编码方法，其中，上述给定部分区域被分割为用于位置特定的单位块，同时根据包含关系将上述给定部分区域按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系，对上述部分信号波形的第二图像内位置进行编码。
23.一种图像编码装置，包括第一图像编码单元——其以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码单元——其按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；对应于提供给上述第一图像编码单元的第一图像信号与对该第一图像编码单元所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码单元的第二图像信号；上述第二图像编码单元包括图样匹配单元——其从预置波形向量群中搜索类似于所述第二图像信号的部分信号波形的波形向量、以及波形图样编码单元——其按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和表示上述部分信号波形与搜索的波形向量之类似程度的类似程度信息及上述被特定的部分波形信号的第二图像内位置进行压缩编码；根据上述特定波形向量的信息和上述类似程度信息及上述部分信号波形的第二图像内位置之组合对第二图像信号进行编码；其中，上述图样匹配单元具有多个波形向量群和波形向量群选择单元，该波形向量群选择单元根据在第一图像编码单元编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置从上述多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
24.一种图像编码装置，包括第一图像编码单元—其以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码、以及第二图像编码单元——其按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码；对应于提供给上述第一图像编码单元的第一图像信号与对该第一图像编码单元所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码单元的第二图像信号；上述第二图像编码单元包括图样匹配单元——根据同所述第二图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形图样、以及波形图样编码单元——按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的第二图像内位置进行压缩编码；在反复实施上述图样匹配单元及波形图样编码单元直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码单元得到编码信息之际，从所述第二图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配单元的第二图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码单元所得编码信息对第二图像信号进行编码；其中，上述图样匹配单元具有多个波形向量群和波形向量群选择单元，该波形向量群选择单元根据在第一图像编码单元编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置从上述多个波形向量群中选择应使用波形向量群。
25.按权利要求24所述图像编码装置，其中，应提供给上述第一图像编码单元的第一图像信号为表示应编码原图像的信息，应在上述第二图像编码单元编码的第二图像信号为在上述第一图像编码单元对原图像进行编码之际产生的编码失真信号。
26.按权利要求25所述图像编码装置，其中，上述第二图像信号为表示对上述误差信号进行活动补偿预测而得到的预测残差图像的信息。
27.按权利要求26所述图像编码装置，其中，上述第二图像信号编码单元，在获取表示上述预测残差图像的信息之际，利用对上述第一图像编码单元下原图像编码过程中检测出的活动信息来进行上述活动补偿预测。
28.按权利要求27所述图像编码装置，其中，上述第二图像信号编码单元，把上述第一图像编码单元下原图像编码之际检测出的活动信息作为初始值，检测产生活动的位置附近处活动，利用该活动信息来进行上述活动补偿预测。
29.一种图像解码方法，输入压缩图像信息，按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压，以重现图像信息，其中，按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
30.一种图像解码方法，输入压缩图像信息，按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压，以重现图像信息，其中，按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和上述波形向量与部分信号波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
31.按权利要求30所述图像解码方法，其中，上述给定部分区域被分割为用于位置特定的单位块，同时根据包含关系上述给定部分区域被按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，把根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系被编码的位置信息，解码为上述部分信号波形的图像内位置。
32.按权利要求30所述图像解码方法，其中，把对原图像进行了编码的信息当做压缩图像信息来解码。
33.按权利要求30所述图像解码方法，其中，把对原图像进行活动补偿预测而得到的预测残差图像作了编码的信息当做压缩图像信息来解码。
34.按权利要求30所述图像解码方法，其中，把对在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的编码失真信号作了编码的信息当做压缩图像信息来解码。
35.按权利要求30所述图像解码方法，其中，把对编码失真信号进行活动补偿预测而得到的预测残差图像作了编码的信息当做压缩图像信息来解码，所述编码失真信号是在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的。
36.按权利要求33所述图像解码方法，其中，在获取应加于被重现的预测残差图像的预测图像之际，利用在原图像作了编码的信息之解码过程中检测出的活动信息来进行活动补偿。
37.按权利要求36所述图像解码方法，其中，把在原图像作了编码的信息之解码过程中检测出的活动信息当做初始值使用，对表示产生活动的位置附近处活动的信息解码，进行活动补偿。
38.一种图像解码装置，为输入压缩图像信息、并按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压以重现图像信息的装置，其中，具有第一单元和第二单元；第一单元是按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；而第二单元是根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；上述第一单元在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
39.一种图像解码装置，为输入压缩图像信息、并按给定部分区域对该压缩图像信息进行解压以重现图像信息的装置，其中，具有第一单元和第二单元；第一单元是按给定解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和上述波形向量与部分信号波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；而第二单元是根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；上述第一单元在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
40.按权利要求39所述图像解码装置，其中，上述给定部分区域被分割为用于位置特定的单位块，同时根据包含关系上述给定部分区域被按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，上述第一单元把根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系被编码的位置信息，解码为上述部分信号波形的图像内位置。
41.按权利要求39所述图像解码装置，其中，上述第一单元把对原图像进行了编码的信息当做压缩图像信息来解码。
42.按权利要求39所述图像解码装置，其中，上述第一单元把对原图像进行活动补偿预测而得到的预测残差图像作了编码的信息当做压缩图像信息来解码。
43.按权利要求39所述图像解码装置，其中，上述第一单元把对在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的编码失真信号作了编码的信息当做压缩图像信息来解码。
44.按权利要求39所述图像解码装置，其中，上述第一单元把对编码失真信号进行活动补偿预测而得到的预测残差图像作了编码的信息当做压缩图像信息来解码，所述编码失真信号是在按给定编码规则对原图像进行编码之际产生的。
45.按权利要求42所述图像解码装置，其中，上述第二单元具有活动预测单元——其在获取应加于被重现的预测残差图像的预测图像之际利用原图像解码过程中检测出的活动信息来进行活动补偿。
46.按权利要求45所述图像解码装置，其中，上述活动预测单元把在原图像解码过程中检测出的活动信息当做初始值使用，对表示产生活动的位置附近处活动的信息解码，进行活动补偿。
47.一种图像解码方法，包括第一图像解码步骤——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码步骤——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成步骤——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码步骤中包括如下步骤：
按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；
根据提供给上述第一图像解码步骤的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；
根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
48.一种图像解码方法，包括第一图像解码步骤——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码步骤——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成步骤——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码步骤中包括如下步骤：
按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息、波形向量与部分信息波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；
根据提供给上述第一图像解码步骤的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；
根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
49.按权利要求48所述图像解码方法，其中，于上述第二图像解码步骤对第二压缩图像信息进行解码之际，以该第二压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
50.按权利要求49所述图像解码方法，其中，上述给定部分区域被分割为用于位置特定的单位块，同时根据包含关系上述给定部分区域被按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，在上述第二图像解码步骤中，把根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系被编码的位置信息，解码为上述部分信号波形的图像内位置。
51.按权利要求47所述图像解码方法，其中，设应提供给上述第一图像解码步骤的第一压缩图像信息为对原图像进行编码而得到的信息，设应提供给上述第二图像解码步骤的第二压缩图像信息为对原图像编码之际产生的编码失真信号进行编码而得到的信息，在上述图像合成步骤中，将上述第一图像解码步骤中得到的有关于原图像的第一图像信息和上述第二图像解码步骤中得到的有关于编码失真信号的第二图像信息加以合成，从而得到输出图像。
52.按权利要求51所述图像解码方法，其中，设应提供给上述第二图像解码步骤的第二压缩图像信息为对原图像编码之际产生的编码失真信号进行活动预测补偿而得到的预测残差图像作了编码的信息。
53.按权利要求52所述图像解码方法，其中，在第二图像解码步骤中，在获取应加于被重现的预测残差图像的预测图像之际，利用在上述第一图像解码步骤下原图像作了编码的信息之解码过程中检测出的活动信息来进行活动补偿。
54.按权利要求53所述图像解码方法，其中，把在上述第一图像解码步骤下原图像作了编码的信息之解码过程中检测出的活动信息当做初始值使用，对产生活动的位置附近处活动解码，进行活动补偿。
55.一种图像解码装置，包括第一图像解码单元——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码单元——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成单元——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码单元中包括如下各部分：
预置的多个波形向量群；和
第一单元——按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和表示波形向量与部分信息波形之类似程度的类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置；和
第二单元——根据提供给上述第一图像解码单元的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；以及
第三单元——根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述类似程度信息及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
56.一种图像解码装置，包括第一图像解码单元——输入第一压缩图像并按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而重现第一图像信息、第二图像解码单元——输入第二压缩图像并按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而重现第二图像信息、以及图像合成单元——将上述第一压缩图像信息与上述第二压缩图像信息合成而得到输出图像信息；其中，在上述第二图像解码单元中包括如下各部分：
预置的多个波形向量群；和
第一单元——按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息、波形向量与部分信息波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；和
第二单元——根据提供给上述第一图像解码单元的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；以及
第三单元——根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
57.按权利要求56所述图像解码装置，其中，上述第二图像解码单元对第二压缩图像信息进行解码之际，以该第二压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
58.按权利要求57所述图像解码装置，其中，上述给定部分区域被分割为用于位置特定的单位块，同时根据包含关系上述给定部分区域被按由一个或多个单位块构成的块区域分阶层，上述第二图像解码单元，把根据表示是否在各阶层各块区域含有用于得到同波形图样群中某波形图样的内积值的部分信号波形的位置的比特信息之关系被编码的位置信息，解码为上述部分信号波形的图像内位置。
59.按权利要求56所述图像解码装置，其中，设应提供给上述第一图像解码单元的第一压缩图像信息为对原图像进行编码而得到的信息，设应提供给上述第二图像解码单元的第二压缩图像信息为对原图像编码之际产生的编码失真信号进行编码而得到的信息，上述图像合成单元，将上述第一图像解码单元中得到的有关于原图像的第一图像信息和上述第二图像解码单元中得到的有关于编码失真信号的第二图像信息加以合成，从而得到输出图像。
60.按权利要求59所述图像解码装置，其中，设应提供给上述第二图像解码单元的第二压缩图像信息为对原图像编码之际产生的编码失真信号进行活动补偿而得到的预测残差图像作了编码的信息。
61.按权利要求60所述图像解码装置，其中，第二图像解码单元，在获取应加于被重现的预测残差图像的预测图像之际，利用在上述第一图像解码单元下原图像作了编码的信息之解码过程中检测出的活动信息来进行活动补偿。
62.按权利要求61所述图像解码装置，其中，把上述第一图像解码单元中原图像作了编码的信息之解码过程中检测出的活动信息当做初始值使用，对产生活动的位置附近处活动解码，进行活动补偿。
63.一种图像处理系统，包括图像编码装置以及图像解码装置，其中，
(1)关于所述图像编码装置，它包括图样匹配单元——其根据同图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形向量、以及波形图样编码单元——其按给定编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的图像内位置进行编码；该波形图样编码单元将上述部分信号波形的图像内位置置换为图像信号的给定部分区域内的位置信息进行编码；在反复实施上述图样匹配单元及波形图样编码单元处理直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码单元得到编码信息之际，从所述图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配单元的图像信号，直到上述给定条件满足时根据于上述波形图样编码单元所得编码信息生成对图像信号的压缩图像信息；
(2)关于所述图像解码装置，它通过给定线路从图像编码装置输入上述压缩图像信息，具有第一单元和第二单元；第一单元是按对应于上述编码规则的解码规则对给定部分区域的压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息和上述波形向量与部分信号波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；而第二单元是根据从预置波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，重现图像信号；上述第一单元在对上述压缩图像信息进行解码之际，以上述压缩图像信息中所含上述部分信号波形的图像内位置为给定部分图像区域单位信息进行解码。
64.一种图像处理系统，包括图像编码装置以及图像解码装置，其中，
(1)关于图像编码装置
它包括第一图像编码单元——其以给定部分区域单位根据第一编码规则对第一图像信号进行压缩编码从而生成第一压缩图像信息、以及第二图像编码单元——其按该部分信号波形根据第二编码规则对第二图像信号进行压缩编码从而生成第二压缩图像信息；对应于提供给上述第一图像编码单元的第一图像信号与对该第一图像编码单元所得编码信息实施局部解码处理后所得信号之误差信号的信号当做提供给上述第二图像编码单元的第二图像信号；上述第二图像编码单元包括图样匹配单元——其根据同所述第二图像信号的部分信号波形的内积从预置波形向量群中搜索波形图样、以及波形图样编码单元——其按上述第二编码规则对特定上述搜索的波形向量的信息和上述部分信号波形与搜索的波形向量之内积值及上述部分信号波形的第二图像内位置进行压缩编码；在反复实施上述图样匹配单元及波形图样编码单元直到给定条件满足为止的过程中，每当于波形图样编码单元得到编码信息之际，从所述第二图像信号减去从该编码信息所得部分信号波形的复原波形以当做应提供给图样匹配单元的第二图像信号，直到上述给定条件满足时利用于上述波形图样编码单元所得编码信息对第二图像信号进行编码；上述图样匹配单元具有多个波形向量群和波形向量群选择单元，该波形向量群选择单元根据在第一图像编码单元编码中所用参数以及上述部分波形信号的第二图像内位置从上述多个波形向量群中选择应使用波形向量群；
(2)关于图像解码装置
它包括第一图像解码单元——其通过给定线路从上述图像编码装置输入所述说第一压缩图像信息并根据对应于上述第一编码规则的第一解码规则按给定部分区域将该第一压缩图像信息解压而生成第一重现图像信息、第二图像解码单元——其通过给定线路从上述图像编码装置输入第二压缩图像并根据对应于上述第二编码规则的第二解码规则按给定部分波形将该第二压缩图像信息解压而生成第二重现图像信息、以及图像合成单元——将上述第一重现压缩图像信息与上述第二重现压缩图像信息合成而得到输出重现图像信息；
在上述第二图像解码单元中包括如下各部分：
同上述图像编码装置一样的多个波形向量群；和
第一单元——按给定解码规则对上述第二压缩图像信息进行解码，得到特定波形向量的信息、波形向量与部分信息波形之内积值及上述部分信号波形的图像内位置；和
第二单元——根据提供给上述第一图像解码单元的第一压缩图像信息中含有的编码参数和上述部分信号波形的图像内位置，从预置的多个波形向量群选择应使用波形向量群；以及
第三单元——根据所选择波形向量群中以上述特定波形向量的信息特定出的相应波形向量、上述内积值及上述部分信号波形的图像内位置，来生成上述第二图像信息。
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