在当前主要的图像和视频压缩标准中,离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)占据着重要的地位。但是DCT变换在低码率时,存在严重的块效应,并且量化操作相对复杂。为了解决这些问题,研究了全相位双正交变换(AllPhase Biorthogonal Transform, APBT),这一变换考虑了正交变换时全部可能的截取相位,可以有效降低方块效应。APBT在变换过程中,对高频系数进行了衰减,因此量化环节可以采用均一量化,简化了量化操作。传统的DCT变换对于水平和垂直边缘不占主导地位的图像不是一个很好的选择。基于此,研究了方向性DCT变换(D-DCT),这一变换可以充分利用图像中的方向性信息。为了提高图像和视频在低码率下的编码性能,同时充分利用图像中的方向性信息,本文研究方向性APBT变换(Directional APBT, D-APBT)在彩色图像和视频编码中的应用。本文首先详细介绍了D-APBT变换中各种方向模式和具体的变换过程,然后将其应用在彩色图像和视频编码中。在彩色图像编码中,首先进行颜色空间转换。对于转换后的每一个分量,其编码基本保持了JPEG的编码框架。在变换部分,用D-APBT变换代替DCT变换。在量化阶段,利用均一量化代替了复杂的量化表,并通过量化值来控制码率的大小。仿真实验结果表明,在彩色图像编码中,D-APBT变换具有比较明显的优势。在视频编码中,分别将D-APBT运用到H.263和H.264视频标准中。在H.263标准中,采用基于D-APBT的编码算法对帧内数据进行编码,用均一量化代替原有的量化方法,熵编码部分对帧内直流系数编码也进行了一定的改进。在H.264标准中,帧内的残差数据采用D-APBT变换。将两种改进的视频标准用于视频序列的编码,仿真结果显示,D-APBT在低码率下表现出比较好的性能。为了验证本文算法的现实可行性,将改进的H.264视频标准移植到ARM开发板上运行。为了在开发板上运行应用程序,首先进行了Linux内核和根文件系统的移植。在应用软件层面,将视频采集程序和视频显示程序与改进的编码程序集成在一起,共同组成视频编解码应用程序。应用程序在硬件环境上运行之后,通过对比原始画面和解码之后的画面,可以发现改进的H.264视频标准可以很好地实现编码工作。