运动估计搜索算法是帧间编码的基础，常用的运动估计搜索算法采用在搜索区域内搜索最佳SAD匹配点来进行宏块匹配，获得宏块的运动矢量。不同的搜索方法在搜索最佳SAD点上采用不同的搜索策略。H.264标准中提供了包括全搜索法、三步搜索法、新三步搜索法、菱形搜索法等搜索方法，但目前的各种搜索算法都存在搜索速度和精度相矛盾的问题，同时在特定的视频序列中，搜索精度和搜索速度都有提升的空间。本文的主要研究和工作包括以下几个方面：(1)分析了全搜索法、三步搜索法、新三步搜索法、交叉搜索法、四步搜索法和菱形搜索法，并对算法进行了仿真分析。仿真结果验证了在目前存在的几种基本搜索算法中，菱形算法具有相对好的搜索性能。(2)在菱形算法基础上研究了方向菱形搜索算法，方向菱形搜索算法通过采用水平方向和垂直方向模板代替菱形算法的大小模板减少了搜索点数，但存在漏点问题。针对漏点问题，文中提出了一种改进的方向菱形搜索算法。改进的方向菱形搜索算法通过预测宏块的运动类型采用不同的搜索模板来进行运动估计搜索，当宏块预测为缓慢运动时采用小菱形模板，预测为剧烈运动时采用方向性菱形模板，并采用相应的提前截止准则。仿真实验表明，与方向菱形搜索算法相比，该算法在搜索视频序列中大部分运动为缓慢的宏块时能有效地消除漏点现象，提高搜索的精度；同时也能减小搜索点数，提高搜索速度。(3)在TI DM642 DSP平台上实现了文中提出的改进的方向菱形搜索法。通过设置probe(探针)断点将标准的视频序列数据加载到DSP的缓冲区中，对缓冲区内的数据进行处理，实现文中提出的改进方向菱形搜索算法。同时针对H.264标准的实时性要求，对DSP的软件编程进行了大量的优化，确保搜索算法能满足H.264的要求。改进的方向菱形搜索算法在搜索速度和精度上比传统搜索算法性能上都有提高，具有一定的应用价值。