新一代视频编码标准H.264视频压缩编码标准中包含了许多先进的视频压缩编码方法。与以往的视频编码标准相比具有明显的进步,是一种更为实用有效的图像编码标准。对整个H.264算法进行研究分析表明,运动估计是整个算法中运算量最大的一个模块。无论在硬件实现还是软件实现过程中,运动估计都要占很重要的地位。针对H.264标准中运动估计算法运算复杂度高,不易于实时实现的问题,本文提出了运动估计数据传输的体系结构,该硬件结构能极大地减少数据的重复读取,从而提高数据的吞吐率。本文采用混合搜索算法,集非对称十字搜索、小范围全搜索、六边形搜索、小菱形搜索于一体。根据各个搜索算法的特点,提出了一种有效的硬件实现结构。本设计提出了一种高效的并行—流水处理结构,采用31个SAD处理单元分成四种搜索算法并行处理,结合灵活的RAM存取机制,能有效的实现图像的实时处理。最后采用Verilog HDL语言对运动估计模块进行设计、仿真以及验证。同传统方案相比较,该设计结构简单易于控制,大大降低了逻辑门资源的占有率,提高了并行处理速度,并能有效地实现实时处理的功能。FPGA仿真综合结果表明,该设计能满足高清视频实时应用的处理要求。