近年来，小波变换编码被广泛应用于图像和视频编码领域，基于三维小波变换的视频图像压缩技术因为其优异的性能和良好的发展前景引起了广泛关注。在三维小波视频编码方法中，B.J.Kim、Z.Xiong和W.A.Pearlman等人提出的三维等级树集分割编码(3D-SPIHT)是一种有代表性的方法，它运用三维小波变换来消除帧间冗余和帧内冗余，并将三维小波分解得到的系数在三维方向上构建三维时空方向树，通过三个集合来组织编码，从而获得良好的编码性能。因此本文将以此为对象展开深入研究。　　 本文首先分析了基本的小波图像和视频编码方法，然后对3D-SPIHT视频编码算法中的时空方向树结构进行研究。虽然采用不对称树结构取代对称树结构，可以提高3D-SPIHT算法的压缩性能，但是使用不对称树时，如果每个GOF编码单元选取的比较小，会产生明显的边界效应影响压缩性能。为此采用全样本对称周期延拓的方法进行边界延拓。改进后不对称树结构的3D-SPIHT算法的压缩性能得到显著提升，在不同的压缩率条件下信噪比均优越于对称树算法。在此基础上，本文将3D-SPIHT算法应用在任意形状的视频序列编码中。为了获得更好的编码性能，对原算法进行改进，采用不对称树作为时空方向树结构、全样本对称周期延拓的延拓法对任意形状的对象边缘进行延拓。经过改进之后，任意形状的3D-SPIHT算法的编码性能得到显著提升，并且不对称树结构在普通序列编码中的优越性同样得到保持。为了更节省运算时间和内存空间、易于硬件实现，本文进一步将二代提升小波应用于任意形状的3D-SPIHT视频编码算法中，在帧内编码时采用二代小波取代一代小波。本文先尝试了局部延拓的二代提升小波算法，实验证明它虽然提高了运算速度，却造成了PSNR的下降。为了在提高运算速度的同时保证视频质量，本文对原二代提升小波算法进行了改进，实验证明改进后的二代提升算法不但能够发挥二代小波的优势，还能够获得更高的PSNR，是一种最理想的选择。本文最后对全文进行了总结和回顾，并指出今后需要继续进行的相关研究工作。