在视频数据中，视频帧间时间冗余度远远大于帧内空间冗余度和编码冗余度，用于压缩帧间时间冗余度的运动估计算法在整个视频数据压缩编码系统中占比很大。因此，运动估计性能的好坏不仅很大程度上决定了视频图像压缩编码的质量，还根本性地决定了整个视频压缩编码系统的实时性能。此外，FPGA作为一种集成了逻辑资源和存储资源的控制芯片，在运动估计的硬件实现中起到了越来越重要的作用。论文的主要研究工作有：首先，研究总结了帧间预测编码算法、运动估计技术相关算法的发展现状，以及视频压缩系统采用不同硬件实现的优劣势。提出本文帧间预测编码的FPGA设计与实现的研究目标，给出了系统设计的整体硬件结构图和FPGA芯片内模块设计流程结构图。其次，给出了设计思路和算法的选择设计，包括目标像素采集方法及其亚像素插值方法、运动估计相关技术方法和帧间预测后的变换编码；给出了具体硬件设计工作和算法的模块化设计工作，包括亮度像素采集模块、亚像素插值模块、运动估计模块；给出了FPGA系统设计的时序电路，包括A/D电路、存储器设计、URAT输出。最后，将设计的FPGA工程进行综合编译，下载芯片后，实验结果表明亮度采集模块对灰度数据进行了有效提取；运动估计模块所得结果运动矢量能有效输出并存储；系统功耗较低，逻辑资源消耗少。另外，本文提出了一种新的匹配块大小及搜索范围设计尝试，可实现整像素及分像素最优匹配位置的自适应搜索，并且计算量大大减少。