基于块匹配的运动估计技术对许多视频编码运动补偿技术极其重要,如ISO的MPEG-1/2/4和ITU-T的H.26x,基于块匹配的运动估计是利用连续序列中时间冗余特性。其基本思想是将当前帧分割成大小相同、不重叠的矩形块或宏块;对于每个块在参考帧的匹配窗内按照一定的匹配准则搜索与之最接近的块。该预测块与到当前块的位移就是运动矢量,预测块和当前块之间的差值称为残差,每个块都可以使用残差块和运动矢量表示。预测越准确,意味着残差中的数值越小,编码所占用的比特数也越少。然而,运动估计的计算量相当大,如果用全搜索法(FS)全部估计搜索窗内所有候选块,那么要占用编码器80%的运算量。因此极其需要在不牺牲精度的同时加快运动估计过程的快速算法。所以开发出许多有效的快速算法,其中典型的有三步搜索法(TSS),新三步搜索法(NTSS),四步搜索法(4SS),基于块的梯度下降法(BBGDS),菱形搜索法(DS)等。在TSS,NTSS,4SS和BBGDS算法中利用了不同步长的正方形搜索模式。而菱形搜索法采用了菱形搜索模式,菱形搜索法和TSS,NTSS和4SS有着近似的匹配误差但是搜索速度更快。在运动估计中,不同形状不同步长的搜索模式和运动矢量分布的中心偏置特性对搜索速度和性能有着重大的影响。本论文针对MPEG4视频编码运动估计中降低搜索运算量和提高搜索精度这对相互关联的矛盾,进行了算法上的研究与改进,提出了三种新型算法:一种是基于经典菱形算法的趋势菱形算法(TDS)和一种形状自适应算法(SAS),用于整像素快速运动估计;另一种是新型趋势半像素算法(THS),用于半像素快速运动估计,并成功地运用于处理不同运动复杂度的视频,相应的实验数据显示,这三种新算法比经典菱形和全搜索算法搜索速度更快、搜索点数大幅度减小、重建图像峰值信噪比无明显下降的效果。新算法具有的这些优点,在图像编码方面有较大的应用价值。另一方面,论文针对VPROVE视频分析工具不支持对隔行扫描的MPEG4码流解码和分析的原有缺陷,基于对MPEG4码流解码方面的分析研究,设计出Video Analyzer,实现了对隔行扫描的MPEG4码流进行解码和分析的功能,实现了VPROVE视频分析工具的功能升级,极大地提升了该工具的应用价值。