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根据估计量的统计特性，提出了一种适用于低信噪比条件下运动估计的最小化MSE（均方误差）滤波器多尺度运动估计算法．首先，根据Cramer-Rao下界建立一个包含估计量噪声项的MSE惩罚函数．然后，最小化MSE惩罚函数设计一种用于低信噪比条件下运动估计的优化滤波器．该优化滤波器与多尺度方法相结合，使其对低信噪比条件下运动估计的精度得到了进一步提高．实验模拟表明，该方法在估计2个像素附近的噪声图像运动时，估计偏差小于0．008个像素．与传统方法相比，本文方法对低信噪比条件下的运动估计具有更高的估计精度．