H.264是由ITU-T视频编码专家组VCEG和ISO/IEC运动图像专家组MPEG共同制订的新一代视频编码标准。由于其中包含了许多先进的视频压缩编码方法，因此与以往标准相比,在相同编码质量的情况下，H.264可以节省大约50%的码率,获得很高的编码效率和较高的压缩比，同时还具有更好的网络适应性。因此，H.264在会议电视、可视电话、无线通信、远程医疗、数字电视广播、流媒体领域得到广泛应用。通过对大量H.264算法的试验与分析，人们发现运动估计是整个编码算法过程中运算量最大的一部分，运动估计的效率直接决定了整个编码系统的效率。因此研究一种搜索速度快、精度高、便于硬件实现的运动估计搜索算法成为视频编码领域的重中之重。本文首先简要阐述了视频压缩编码标准的发展状况，对其中的H.264标准的编解码基本原理、档次和关键技术做了详细介绍。深入研究了运动估计技术中的几种常用标准搜索算法的原理、步骤及其优缺点。本文以混合非对称十字多六边形搜索算法的原理为依据，结合各标准算法的优缺点，提出了一种以六边形搜索为主，其他三种标准算法合理搭配的混合六边形搜索算法。该搜索算法能充分发挥各算法本身的特点，做到了优势互补，提高了搜索速度，并能保持较高的搜索精度。为了提高本设计的处理速度，降低运动估计算法复杂性对实时处理的不利影响，本文提出了一种并行流水处理硬件实现结构，使四种算法能并行执行。同时，采用了一种有效的数据传输体系结构，避免了数据的反复读取，减少了数据的存储量，从而进一步提高了本设计的搜索速度。最后运用硬件描述语言Verilog HDL在FPGA上实现该算法的硬件结构。综合仿真结果显示，本设计能明显提高搜索速度，降低逻辑门资源的占有率，从而验证了该设计的正确性。