本发明涉及一种多图像运动估计的扩展块匹配及运动矢量估计算法，设置分割中的图像区域数量p，在当前图像帧X中定义具有M×M像素的分析图像块，并且将下一图像帧Y中的搜索区域定义为以每个分析图像块的中心对应的位置为中心的L×L块；确定p个运动矢量以使成本函数最小化。本发明通过将各种快速搜索技术引入到扩展块匹配算法中来减少计算时间，构建更大的运动分析系统，该系统可以检测哪些局部运动配置发生在给定的分析图像块，并且可以将局部运动矢量估计组合成场景运动的全面解释，应用于各种运动图像处理的实际问题。避免陷入局部最小点，达到快速搜索最优的运动矢量，有效减少运动矢量的搜索次数，降低运动估计运算复杂度的目的。