在过去的十几年中,国际标准化组织制订了一系列的国际视频编码标准并广泛应用到各种领域。其中,ITU-T制订了满足实时视频通信应用的标准,例如H.261,H.263,H.263+和H.263++;ISO制定了满足视频存储、广播视频和视频流需要的MPEG标准,包括MPEG-1,MPEG-2及MPEG-4等。而H.264/AVC是ITU-T和ISO联合推出的新标准,采用了近几年视频编码方面的先进技术,以较高编码效率和网络友好性成为新一代国际视频编码标准。H.264/AVC仍基于以前视频编码标准的运动补偿混合编码方案,主要改进有：增强的运动预测能力；准确匹配的较小块变换；自适应环内滤波器；增强的嫡编码；更强的网络适应性。测试结果表明这些新特征使H.264/AVC编码器提高50％编码效率的同时,增加了一个数量级的复杂度。其高效的压缩是以增加编码算法复杂度为代价的,而在整个编码过程中运动估计所占时间最大,因此H.264中基于块匹配的快速运动估计算法一直是视频压缩领域的研究热点。为解决H.264中运动估计的高计算量和复杂度问题,需要在实际编码系统开发中对运算复杂性和编码效率之间进行折衷与优化。 本文首先论述了H.264视频编码标准的基本原理和关键技术,然后介绍了几种已有的经典块匹配运动估计算法,并分析了它们的优缺点。随后针对这些算法的不足,提出了一种高效的快速块匹配运动估计算法-十字六边形三分段搜索算法CHTD,该算法的策略包括根据物体运动幅度划分大中小三种运动模式,不同的运动模式采用不同的方法预测初始运动向量来作为搜索起点,并使用不同的搜索模板；使用提前跳出和提前中止策略,使得在出现相关性预测误差大时,仍能很好把握物体的运动方向等技术。实验结果表明：CHTD算法在保持PSNR性能不受损的同时,降低了运动估计时间和运算复杂度。较好地解决了H.264编码的速度瓶颈问题,提高了H.264编码的实时性应用。