运动估计算法是视频压缩编码的核心算法之一,通常也是编码器中计算量最大的环节。高质量的运动估计算法是高效视频编码的前提和基础,因此分析和研究快速运动估计算法,提高编码器编码速度是非常必要的。运动估计算法采用某一匹配准则在搜索区域内搜索最佳匹配点获得运动矢量。不同的搜索方法在搜索最佳匹配点上采用了不同的搜索策略,常用的搜索算法主要有全搜索法、三步搜索法、新三步搜索法、菱形搜索法等搜索方法。目前的各种搜索算法都试图在搜索速度和精度之间取得最好的折衷,在特定的视频序列中,这些算法的性能还存在一定的提升空间。本文的主要研究工作包括以下几个方面:(1)首先简单介绍了H.264/AVC标准及编码器框架图和H.264/AVC的档次和级。然后就H.264/AVC关键技术做了详细介绍,包括帧内预测、帧间预测、整数变换、量化、熵编码、算法的分层结构、码率控制、去方块滤波。最后在对H.264/AVC标准作了简单总结。(2)分析了全搜索法、三步搜索法、新三步搜索法、交叉搜索法、四步搜索法、菱形搜索法和六边形搜索法,并对算法进行了实验分析。实验结果验证了这几种搜索算法中,六边形搜索算法具有最好的搜索性能。(3)在六边形算法基础上提出了自适应六边形搜索算法,自适应六边形搜索算法通过采用水平方向和垂直方向模板代替六边形算法的水平固定模板。它通过预测宏块的运动类型采用不同的搜索模板来进行运动估计搜索,预测为剧烈运动时采用自适应六边形粗定位搜索模板,当宏块预测为缓慢运动时采用小菱形细定位搜索模板。实验表明,与六边形搜索算法相比,该算法在搜索视频序列中大运动尤其是在垂直方向上运动剧烈时,减少了搜索点数,提高了编码速度同时保证搜索精度。