近年来,视频编码技术的发展趋势正在由高压缩率逐渐转移到对高质量、高分辨率、高灵活性的支持。鉴于主流的视频编码方案已经付出了惊人的复杂度但对这些最新的要求缺乏足够的适应性,有必要研究新的视频编码框架。新框架以支持可分级编码以及保证在高分辨率、高清晰度应用的性能为目标。通过对目前已有的编码机制的研究,内插预测编码(Interpolative Coding)被认为对这些需求具有较强的适应性,同时,基于点到点的内插预测编码,能够从根本上去除主流编码机制下难以回避的块效应。内插预测编码的性能很大程度上取决于其采用的预测技术。而现有的帧内空域预测和帧间运动估计都是在各自的领域相当成功的技术,却难以对帧间/帧内相关性相对均衡的视频信号做出准确估计。本文创造性地提出了新的时空联合预测的预测方法,同时兼顾帧间和帧内相关性,该方法已被证明在绝大多数情况下优于传统的运动补偿技术,能够保证新的预测编码方案具有较高的压缩率。基于内插预测的编码机制,本文提出了K-L变换/联合预测(KLT/Joint Prediction)的编码框架。除了最新的时空联合预测技术,基于图像特征的K-L变换也能大幅提高对视频的压缩效率。以此取代传统的运动估计/DCT变换(ME/DCT)框架,新方案不仅能保持较高的压缩率,还能很好地满足上述的最新需求。结合以上研究,本文提出了基于内插预测的新型视频编码方案Joint Predictive Coding(JPC),从根本上去除块效应,完美支持分辨率可调性,同时保证较高的压缩率以及较低的复杂度。JPC在略高于MPEG-2的复杂度的条件下,达到了明显高于MPEG-2的压缩率,并在极高的质量下达到了目前最先进的H.264标准的压缩水平。本文的研究不仅对当代视频技术发展趋势的有着很强的契合度,也对下一代视频编码技术的探索有积极的意义。