随着多媒体技术、计算机网络技术以及通信技术的快速发展，视频技术的应用领域不断拓宽，成为了信息处理的重要分支，但是数据量的不断增加也给存储设备和网络带宽带来了很大的挑战。H.264拥有高压缩率、低码率以及良好的网络带宽适应能力等优点，但同时复杂的算法也使编码时间相应的提高。其中的运动估计模块编码时间占到总编码时间的60％以上，可见该模块的编码效率直接影响着整个H.264算法的编码效率。因此改进运动估计模块的算法可以减少编码时间，更有利于H.264标准的实时应用。
　　本文首先介绍了H.264视频编解码标准的基本理论和关键技术，然后阐述了块匹配运动估计原理，梳理了五种经典运动估计搜索算法的思想和优缺点，在此基础上，重点研究了非对称十字型多层次六边形格点搜索方法UMHexagonS(Unsymmetrical-cross Multi-Hexagon-grid Search)。针对原算法中存在搜索点数过多、搜索时间过长等问题，提出了以下三个方面的优化:第一是划分运动类型，以缩短搜索过程;第二是对于中等运动类型以下的块减少起始搜索点的预测步骤，节省了编码时间;第三是改进5×5模板和非对称大六边形网格搜索模板减少搜索点的个数。
　　在JM16.1测试模型下，用C语言编程实现改进算法，并经过VC6.0编译得到仿真结果。通过对比实验数据和主观质量可知，改进UMHexagonS算法的PSNR平均上升了0.004dB，码率平均上升了0.204％，运动估计时间平均节省了13.498％，最高节省了20.03％。说胡本文改进的UMHexagonS算法在保证视频质量和码率的同时，降低了运动估计时间，验证了改进算法的有效性。