H.264／MPEG-4 AVC是由ISO／IEC的运动图像专家组MPEG和ITU—T的视频编码专家组VCEG组成的联合视频小组JVT于2003年提出的最新的视频编码标准。与以往的视频压缩标准相比,H.264标准在编码效率和编码图像质量方面有明显的进步,并且拥有更好的网络亲和性。然而,H.264的优异性能是以成倍的计算复杂度为代价的,其中运动估计的计算量占到编码器总计算量的60％～80％。因此需要对算法进行优化从而降低其复杂度。
　　 本论文介绍了H.264编码标准和块匹配运动估计算法的基本原理和发展过程,总结和整理了常见的运动估计算法,并对H.264快速运动估计算法进行了优化。论文的主要工作和研究成果如下:
　　 1.提出一种搜索范围自适应调整方法。研究分析了相邻宏块运动矢量之间的关系,提出了一种基于运动矢量差(MVD)的搜索范围自适应调整算法,并引入了自增长策略对搜索范围进行微调。算法可以在基本不影响搜索精度的前提下,有效地减少块匹配运动估计中的平均搜索点数,提高了编码效率。
　　 2.提出一种基于离散粒子群优化算法的块匹配运动估计算法(DPSO-BMA)。该算法将块匹配运动估计的局域性搜索与DPSO算法的全局性搜索结合起来,采用Gray码对粒子进行编码,根据运动矢量的空间一致性原则来选择初始种群的位置,并采用了有效的迭代终止策略。DPSO-BMA有效地解决了块匹配运动估计中的全局优化问题。
　　 3.基于离散粒子群的运动估计算法的优化。采用了搜索范围自适应调整、迭代次数自适应调整、部分粒子变异等策略对DPSO-BMA从几个方面进行了优化,进一步提高了算法的性能。