随着数字信息技术的飞速发展,人们对多媒体通信业务的需求与日俱增。视频压缩技术是实现多媒体通信应用的关键技术,而基于块匹配的运动估计快速算法不仅是视频压缩技术的核心环节,而且是运动目标的生成、识别和跟踪的有效技术之一;所以是目标探测和视频图像处理领域中的一个研究热点。并在整个视频压缩编码中占有较大的运算量,成为视频编码的瓶颈,其优劣与否直接决定了整个编码器性能的好坏。目前存在的大多数运动估计部分的搜索算法都是基于块匹配的整像素搜索,成果也较为丰富;而针对亚像素运动估计还有较大的改进空间,有待进一步研究,因此,研究运动估计的各种块匹配快速算法具有重要的意义。本文就运动估计快速算法的改进和优化方面作了一些相关的研究,提出了基于亚像素和分层策略的块匹配的运动估计算法;具有一定的理论意义和工程应用价值。首先介绍了有关视频压缩和编码及运动估计的一些基本概念、意义、研究现状等。然后重点研究了全搜索法和几种典型的运动估计快速算法,分析了各算法的特点,总结了提高运动估计搜索效率的几个关键技术,并通过分析它们的内在联系和存在的问题,提出了一种新的用于块匹配的分层完全搜索算法;即在完全搜索的基础上引入了亚像素和分层策略来提高搜索速度、效率和精度,以便增强全搜索的实时性。本文提出的运动估计算法:采用分层的思想减少了计算量,提高了搜索效率;运用半像素搜索方法提高了搜索精度,使之能达到更好的搜索效果。为了检验本算法的有效性,最后本文通过实验数据,与几种常规快速算法的性能进行了分析比较,结果充分表明:该算法在时间和性能上都优于常规的搜索运动估计算法。不仅可应用于视频编码与压缩,同样可应用于运动目标检测与视频跟踪,并达到了较好的实际效果。当然,在今后的研究中,还可进一步考虑基于H.264的新标准,将本文算法中的半像素提高到1/4像素运动估计,以进一步提高其搜索精度,此外还可以从块的大小、设计新的搜索策略和运用新的终止条件等来进一步研究新的运动估计快速算法。