在当前的各类视频编码标准中,运动估计和运动补偿一直都是视频编码的核心技术。一方面,运动估计的准确性是衡量图像是否失真的关键,准确性越高,图像的失真率就越低,视频图像的质量就能得到充分的保障;另一方面,运动估计的效率决定了视频编/解码的实时性,运动估计算法的效率越高,视频编/解码的复杂度就越低,在视频编/解码阶段所占用的时间比例就越小,为视频图像的传播节省了时间。因此研究运动估计中的快速块匹配算法对提高视频编码的速度和预测质量有着重要的意义,本文主要针对快速运动估计算法容易陷入局部最优的缺陷进行研究,完成了如下工作。首先,研究了影响运动估计算法的各项性能指标,并分析这些性能指标对搜索速度和精度的影响;其次,研究和分析各种经典的运动估计算法,并对经典的运动估计算法进行实验仿真,从实验数据中研究和分析各种性能指标对算法的影响;最后,针对经典的运动估计算法易陷入局部最优的缺陷,提出一种新的运动估计算法—基于多向小十字块模板的快速运动估计算法,该算法摒弃了经典算法中采用固定模板从单一方向进行运动矢量的搜索特性,利用小十字模板从多个方向搜索最佳运动矢量,根据运动矢量场的中心分布特性,该算法能保证视频质量,即算法的搜索精度。通过实验验证,该算法能有效地减少搜索点数,提高算法的搜索速度,并且能兼顾不同视频序列的搜索。