视频编码技术是多媒体通信中的关键技术之一。计算机技术和Internet技术的发展，推动数字视频进入产业化阶段，各种视频应用平台也在产业化过程中逐渐走向成熟。同时，视频编码技术也更加关注高性能和高效率的发展目标，既要实现高的编码效率，又要充分满足高质量、稳定性的要求。近年来，伴随着无线网络技术和消费电子产品的飞速发展，人们更希望能够随时随地获取多媒体信息。无线局域网(WLAN)、蓝牙(Bluetooth)以及第三代移动通信(3G)技术已能够提供基本的带宽来满足各种多媒体以及实时视频传输应用的需求；嵌入式系统的计算能力也使得在移动设备上实现实时多媒体信息处理逐步成为现实。然而，由于移动设备计算资源的限制性和异构性，以及无线网络带宽的波动性和传输的不稳定性，导致基于Internet上的视频编码和传输技术不能直接有效的应用于移动环境。在移动设备上实现实时的视频编码拥有众多的技术问题与挑战，对其进行研究将具有重要的理论与现实意义。本文对面向移动设备的视频编码关键技术进行了深入的分析与研究，主要研究内容如下：首先，结合视频编码基本技术以及视频编码标准的发展，重点分析了面向移动设备视频编码技术的研究现状和有待解决的关键技术问题，为本文的后续研究指明了方向。接下来分析了最新的视频编码标准H.264的核心算法及其复杂度。H.264高效的编码效率能够有效的满足无线带宽的需求，但H.264高复杂度的算法却无法有效的适应移动设备的计算能力。本文针对H.264中复杂度最高的算法模块进行了重点设计和优化，提出了基于H.264可变块快速运动估计算法和基于预测的模式决策算法，有效的降低了H.264视频编码的计算复杂度。然后针对移动设备计算资源异构性特点，提出了复杂度可伸缩的视频编码策略。并对视频编码过程中计算复杂度要求最高的运动估计模块进行了复杂度可伸缩性设计，提出了复杂度可配置和复杂度上限可控的运动估计算法，以满足不同计算性能设备的视频编码实时性需求。在此基础上，提出了细粒度计算复杂度可伸缩的运动估计框架，实现了运动估计准确性与计算复杂度的较好折衷。本文还针对移动网络环境波动大、不稳定等特点，对移动环境下视频编码的容错技术进行了深入研究，提出的两种有效的视频容错算法。其一是基于重要块保护的视频容错算法，采用非对称的容错方式，对感兴趣区域(Region of Interest ROI)进行重点保护和差错控制，从而有效提高视频的主观质量；其二是基于多描述符视频编码的自适应错误恢复算法，不仅能够与现有的视频编码标准兼容，而且具有复杂度低、容错性能好的特点。最后，综合移动设备和嵌入式平台的特点，提出了构件化的视频编码器框架，其灵活性和可配置性能够有效的适应移动设备的局限性与异构性。在此框架基础上并结合已有的研究基础，实现了实用的低复杂度实时视频编码器，可满足当前移动设备的实时视频编码应用的需求。