在视频编码和处理系统中，运动估计和运动补偿技术对降低视频序列时间冗余度、提高编码效率起着非常关键的作用。一方面，运动估计的准确程度将直接决定视频编码器的编码效率。它极大地消除了视频序列的帧间相关性，大大降低了对存储空间和传输比特率的要求。另一方面，因为运动估计占用整个编码器编码时间的60％-80％，所以运动估计算法的复杂性将直接决定视频压缩编码系统的复杂性。因此本文将重点研究视频编码器中的运动估计和运动补偿技术。 具体地说，本论文包含以下内容： 首先，本文对子像素精度运动估计技术进行了深入的研究。子像素精度运动估计一般包括子像素插值和子像素搜索两个步骤。本文比较深入地研究了高阶滤波器在子像素插值算法中的应用以及滤波器的阶数对子像素插值的精度和算法复杂性的影响。在对1/4子像素精度运动矢量分布特性进行统计分析的基础上，提出了一种降低1/4子像素运动估计搜索点数的方法。 其次，本文研究了甚低码率视频序列的多种块模式运动估计算法。甚低码率视频序列编码是当今视频通信领域的研究重点，和中高码率视频序列的压缩相比，它的突出特点是：序列相邻帧间的运动很小，因此，编码后的比特率很小。本文针对甚低码率视频序列的特点，在对多种块模式运动估计之间的相关性进行统计分析的基础上，提出了一种降低1/4子像素运动估计算法复杂度的方法。该方法在基本保证视频编码的客观视频质量的前提下，实现了计算复杂度和编码性能的有效的折衷。 最后，本文对H.264的帧间宏块编码模式的选择进行了统计分析，在此基础上，提出了两种小块模式搜索中途停止(Halfway-Stop)准则。实验表明，本算法能在获得与全搜索算法相当的图像质量、信噪比和比特率的情况下，大大降低多种块模式运动估计算法的复杂度。