随着信息技术的发展,人类对信息的需求越来越丰富,多媒体信息已成为人们获取信息的主要载体。视觉信息具有直观、生动的特点,人类通过视觉获取的信息量约占总信息量的70%左右,视频信息在多媒体信息中占有重要地位。但是视频数据的冗余度很大,视频编码研究已成为信息技术领域中的热门话题。运动估计作为视频压缩的关键技术,是视频压缩编码系统中非常重要的模块,它直接影响到视频数据压缩编码的质量和效率。运动估计也是压缩编码中运算最复杂、最耗时的环节,据统计运动估计的计算复杂度占整个视频数据压缩编码系统计算量的50%以上。因此研究有效的运动估计算法对提高视频数据压缩编码的效率有着非常重要的实际意义,它是解决目前视频数据的高效压缩问题的有效途径之一。在各种运动估计算法中,块匹配算法由于简单、易于硬件实现等特点,得到了广泛的应用和研究。本文首先介绍了视频压缩编码技术的原理和一系列国际视频编码标准,并对其中的H.264视频编码标准做了详细的介绍。然后介绍了运动估计的基本原理、宏块的匹配准则和几种典型的运动估计算法,并在JM86模型上实现了这几种典型的运动估计算法,为下一步算法的优化和设计奠定了理论基础。在此基础上,提出了两种新的运动估计算法。一种是改进的UMHexagonS算法,另一种是十字-八边形搜索算法。改进的UMHexagonS对原算法的三个方面进行了改进,根据运动矢量的分布概率特点和H.264视频编码标准中宏块分割特点,用非对称的小十字形模板代替了UMHexagonS算法中的5×5螺旋全搜索;用搜索性能更好的八边形模板代替了六边形模板;而且添加了水平型六边形搜索和垂直型六边形搜索模板,并在JM86模型上对该算法进行了仿真。从仿真实验得出的结果可以看出,改进的新算法与UMHexagonS算法相比在保证编码质量没变化的情况下,算法的运动估计时间降低了30%左右。因此,改进的新算法是一种有效的运动估计算法,对实时编码的应用有一定贡献。十字-八边形搜索算法充分利用了视频序列中运动矢量的中心偏置特性和时空相关性,结合十字形模板和八边形搜索模板,根据运动类型自适应的选择搜索策略和搜索起始点,运动类型分为大运动类型、中运动类型和小运动类型,搜索起始点的方法采用的是绝对误差和比较法。同时设定阈值对静止块直接中止搜索,阈值的设置没有选用之前的固定值,而是根据宏块的空间相关性自适应的计算阈值,提高了搜索精度。静止块的终止搜索技术,避免搜索冗余搜索点,提高了算法的效率。实验结果表明,十字-八边形搜索算法的搜索速度优于现有的快速运动估计算法,搜索精度接近UMHexagonS算法。