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2003年3月，联合视频工作组JVT(Joint Video Team)正式提出了新一代视频压缩标准H.264/AVC<[1]>，该标准是ITU-T与ISO/IEC两个国际标准化组织继MPEG-2/H.262标准之后，再一次共同提出的视频编码标准。H.264/AVC标准支持从低带宽、高误码率的无线移动视频通信到高码率、低延迟的视频广播及在线流媒等多种应用，因此日益受到业界的关注。为了实现更高的编码效率，H.264/AVC标准采用了很多新的编码技术，如多参考帧预测、多尺寸编码块模式，1/4像素精度运动矢量、整数变换量化、基于内容的熵编码、新型帧内预侧、去除方块效应的滤波器等。在保证相同解码图像质量下，H.264/AVC比MPEG-2和H.263的编码性能至少提高一倍以上<[2]>。
与此同时，H.264/AVC编解码器的计算复杂度与其它视频压缩标准相比，高出了几倍甚至十几倍，需要消耗大量的时间和系统资源。而在整个系统中计算复杂度最大的运动估计部分占了系统的50％以上<[3]>，而现有的大部分基于PC平台的运动估计算法很难真正满足实时系统的要求。随着硬件处理能力的不断提高，半导体技术的发展尤其是ASIC技术的应用，使得H.264运动估计算法的VLSI硬件实现就被提上日程。因此运动估计并行算法及其VLSI实现的研究具有明显的理论意义和广阔的工程开发前景。
本文基于全搜索法数据访问上的规则性和可并行性，采用基于块匹配的全搜索方式对可变块运动估计算法做了深入的研究，深入挖掘其算法中的并行特性，并针对实时应用对经典全搜索法的块匹配算法进行了适当的改进，提出适于硬件实现的可变块整数像素运动估计算法；通过MATLAB软件验证了该算法的正确性，并对算法到VLSI阵列的映射做了深入研究，给出可并行处理的可变块运动估计处理器VLS工结构。文章最后对VLSI结构的各功能模块进行了VHDL建模与仿真，表明该可变块运动估计处理器在视频图像实时处理方面具有更优良的性能，为以后运动估计算法的ASIC实现奠定了基础。