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H.264 (MPEG-4 Part 10)是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)组成的联合视频组(JVT:joint video team)开发的新一代视频编码标准。其采用了多项新技术,如多模式预测、多参考帧运动估计、整数变换、CABAC、循环去块滤波等,使得H.264具有很高编码效率。在相同的重建图像质量下,比H.263或MPEG-4节省50%左右的码率。但H.264编码效率的提高,是以高计算复杂度为代价换来的,其编码复杂度超出H.263/MPEG-4十倍以上.。针对H.264的编码特点,通用的算法优化有快速运动估计、多参考帧选择、快速帧内预测模式选择、CABAC优化、去块滤波器优化等方法。由于编码时的计算复杂度和编码时间最重要的瓶颈在于运动估计和运动补偿。因此人们提出了许多快速算法以减少运算量,提高运行效率。基于块匹配的运动搜索算法最基本的是全搜索算法,它搜索遍及搜索窗每一个点,但是计算量很大,搜索速度严重影响了其应用。为了降低H.264编码器的复杂度,近几年来国内外专家学者提出了大量的关于H.264运动估计的搜索方法,有三步搜索法(TSS),二维对数法(TDL),交叉搜索法(CS),最临近搜索法(NNS),共扼方向搜索法(CDS),基于块的梯度下降搜索法(BBGDS)等。本论文首先分析和介绍了H.264所采用的新的编码技术,然后对H.264的参考模型JM12.2版本进行分析,就JM中已采用的几种运动估计算法进行了深入研究,如全搜索算法(FS),非对称十字形多层次六边形格点搜索算法(UMHexagonS),简化的UMHexagonS(Simplified UMHexagonS)和基于初始运动矢量预判断的EPZS算法.并对常用的一些传统快速搜索算法进行了比较与改进,即采用部分残差提前退出计算；对已经搜索过的候选点进行标记；对于搜索模板中搜索点选择最优的搜索顺序等方法进行优化。通过实验数据表明,在保持信噪比损失较小的情况下,进一步提高了搜索速度。除此之外,本文还提出了EPZS的改进算法,即利用时间域预测矢量与空间域预测矢量的特点与关系判断出块运动的特点,特别对于具有较小运动的块进行了快速的跳转搜索,避开了无谓的预测矢量集,从而祛除了很多冗余的搜索时间。