在支持视频随机访问的应用中,一个视频会被多个随机访问点划分成多个能独立解码的随机访问片段。因此视频图像的参考图像不能跨随机访问点,相似的随机访问片段之间的时域相关性无法被有效利用,影响编码效率。有研究者提出跨随机访问点参考视频编解码技术,利用相似随机访问片段之间的相关性,可大幅提升编码性能。前人工作的主要目标在于对该技术进行原理性探索,为了促进该技术的实际应用,本文针对实际应用时原有的跨随机访问点参考视频编解码帧间预测中存在的性能实际可获得性问题和性能进一步提升可能性,以及在资源有限的解码端如何正确解码使用了跨随机访问点参考的视频位流、并连续播放重建视频图像进行了研究与优化。首先,针对原有的跨随机访问点参考编解码的帧间预测中存在的问题,本文分别提出了基于语法元素的知识图像索引方案,使得在发生随机访问时也能从位流中得到准确的知识图像索引信息,从而索引到正确的知识图像;和基于知识图像内容特性的运动矢量时域伸缩方案,通过根据知识图像内容特性对指向知识图像的运动矢量的时域距离进行合理估计,使得能通过时域伸缩有效利用指向知识图像的运动矢量与指向其它参考图像的运动矢量之间的相关性,在AVS3通测序列上获得了0.26%的编码性能增益。然后,针对实际应用场景中会存在的解码端资源有限的情况,本文提出了面向资源有限的解码端的位流组织与解码方案,通过将知识位流插入视频位流来得到拼接位流,并对位流的拼接方法和解码方法进行相应的设计,使得在只有一个解码器的解码端也能正确解码使用了跨随机访问点参考的视频位流,增强了跨随机访问点参考解码的鲁棒性和适用性。最后,为了保证符合标准的解码器能够及时地解码拼接位流并播放重建视频,本文提出了无卡顿的解码显示时序模型,通过进行知识位流有限插入频率约束下的解码帧率有限提升、和延迟视频初始显示时刻来改进解码显示时序模型,使得拼接位流中所有视频图像的解码完成时刻都早于其显示开始时刻;并通过对解码显示时序模型改进后的解码器位流缓冲区的输入输出过程进行正确地模拟,提出了针对拼接位流的位流平稳性约束方法。本文通过以上三个方面的研究与优化,完善了支持跨随机访问点参考的解码端在资源充足和资源不足情况下的解码实现方案。加入以上改进后的跨随机访问点参考视频编解码技术已被国内新一代视频编码标准AVS3所采纳,促进了该技术投入实际的产业应用。