随着近年来多媒体技术的飞速发展,在视频编解码方面,新的视频编解码技术不断涌现。H.264是国际电信联盟(ITU)和运动图像专家组(MPEG)组成的联合专家组(JVT)制定的视频编码标准,这一编码标准可获得很高的编码效率,适合低宽带、高质量网络视频应用的需要。但是,H.264为了提高编码效率,采用了许多高计算复杂度的算法,使编解码计算量很大。运动估计算法作为视频压缩编码系统的核心算法,占整个系统运算量的60%左右。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,如何提高运动估计算法的效率,使算法搜索过程更健壮、更快速、更高效成为目前研究的热点之一。本文在深入学习和研究运动估计原理及现有的快速运动估计算法的基础上,针对已有的自适应十字模板搜索法(ARPS)和模式选择算法分别提出了基于自适应扁平搜索模板的改进ARPS算法、基于图像运动剧烈程度分级的快速模式选择算法等改进的运动估计算法。在基于自适应扁平搜索模板的改进ARPS算法中,该算法在初始预测运动矢量、算法提前终止准则等方面提出了新的观点和方法,同时针对物体的不同运动趋势采用不同的搜索模板。实验证明,本文提出的改进算法在不影响图像质量的前提下较大地降低了计算复杂度。在基于图像运动剧烈程度分级的快速模式选择算法中,该算法基于图像的运动剧烈程度进行阈值分级,通过图像所在的级别采用不用的预测模式,从而达到快速模式选择的目的。实验证明,本文提出的快速模式选择算法与H.264视频编解码中原有的全模式搜索算法相比在基本保持原算法率失真特性良好的前提下较大幅度的提高了编码效率。