随着信息技术的不断发展,利用网络传输途径获取各种标准格式的视频信息已然成为人们日常生活中不可或缺的内容,人们对视频质量、压缩效率的要求越来越高,这使得新视频编码标准的出现和国际化。H.264标准提出于2003年,继承了以前视频编码标准的编解码器结构,同时引入了多种先进技术,新技术使得H.264具有高压缩率,但同时也带来大量额外编码负荷。运动估计是视频压缩编码的关键技术,它对视频编码的质量及效率有直接影响。同时运动估计也是视频编码中最耗时的环节,其计算复杂度占整个编码过程的80%左右。所以研究出有效的运动估计算法对提高视频编码效率有很重要的意义,是提升视频信息压缩效率的有效方法。本文首先介绍了H.264标准基本框架,基本原理及其中的关键技术,进一步深入了解运动估计的原理、策略以及几种经典块匹配运动估计算法,对其中的UMHexagon S算法进行深入研究,对其存在的不足进行了优化与改进,并在该算法基础上设计了一种自适应混合模板搜索算法。UMHexagon S算法是H.264标准中性能最佳快速运动估计算法,但它仍然存在诸多不足之处。其一,该算法中的五种起始预测顺序并非最优;其二,该算法的5×5方形模板没有充分利用矢量分布特性,搜索点数过多;其三,对亚宏块模式遍历搜索,导致大量不必要的搜索点数。改进算法根据起始预测MV成为最佳点的可能性大小对起始预测MV的检测顺序进行了优化,提高了算法起始预测的精准度;设计了一种改进的5×5模板有效减少了搜索点数;增加了一种针对亚宏块的提前终止策略,避免大量无效的搜索。在JM平台上的仿真实验结果表明,改进算法在有效保证编码质量和效率的条件下,运动估计时间平均降低28%左右。结合分析UMHexagon S和经典运动估计算法,提出了一种自适应混合模板搜索算法。算法利用宏块的时空相关性实现对静止块的判定,并对其直接停止搜索;依据块的运动类型来自适应选择起始点和模板,对于中、小运动块跳过大模板粗搜索直接进入小模板细搜索。实验结果表明,自适应混合模板搜索算法的搜索精度接近于UMHexagon S,但是搜索速率优于H.264标准中已有的快速运动估计算法。