(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背景及び前景物体が含まれる画像を第１原画像とし、前記背景が含まれ、かつ前記第１原画像とは異なる位置に前景物体が含まれる画像を第２原画像として、前記第１原画像と前記第２原画像との差分画像の画像データを生成する差分手段と、
前記差分画像の中でエッジが存在する１以上の画素を処理部分とし、前記処理部分に対応する前記第１原画像又は前記第２原画像内の１以上の画素を対応処理部分として、エッジが存在する前記対応処理部分の方が、エッジが存在しない前記対応処理部分よりも、前記前景物体を含む確率が高いものとして、前記処理部分及び前記対応処理部分の画像データを用いてコスト関数のデータ項を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記データ項を含む前記コスト関数が最小となるように、前記第１原画像及び前記第２原画像の切取線を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記切取線にそれぞれ沿って、前記第１原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域、及び、前記第２原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域を合成する合成処理を、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して実行する切取合成手段と、
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記設定手段は、
前記差分画像から区分された複数のブロックのうち、有差分領域及び無差分領域を含むブロックが、前記処理部分として採用されており、
前記処理部分に対する前記対応処理部分のうち、前記有差分領域に対応する領域の色分布と、前記無差分領域に対応する領域の色分布との差異が大きくなるほど、前記有差分領域に対応する前記領域に前記前景物体が存在する確率が高くなる、
というものにして、前記データ項を設定する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記設定手段は、
前記差分画像のエッジ上の画素が、前記処理部分として採用されており、
前記処理部分に対する前記対応処理部分のエッジ性が強いほど、前記対応処理部分に前記前景物体が存在する確率が高くなる、
というものにして、前記データ項を設定する
請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
画像処理装置によって、背景及び前景物体が含まれる画像を第１原画像とし、前記背景が含まれ、かつ前記第１原画像とは異なる位置に前景物体が含まれる画像を第２原画像として、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して画像処理をおこなうための画像処理方法において、
前記第１原画像と前記第２原画像との差分画像の画像データを生成する差分ステップと、
前記差分画像の中でエッジが存在する１以上の画素を処理部分とし、前記処理部分に対応する前記第１原画像又は前記第２原画像内の１以上の画素を対応処理部分として、エッジが存在する前記対応処理部分の方が、エッジが存在しない前記対応処理部分よりも、前記前景物体を含む確率が高いものとして、前記処理部分及び前記対応処理部分の画像データを用いてコスト関数のデータ項を設定する設定ステップと、
前記設定ステップの処理により設定された前記データ項を含む前記コスト関数が最小となるように、前記第１原画像及び前記第２原画像の切取線を決定する決定ステップと、
前記決定ステップの処理により決定された前記切取線にそれぞれ沿って、前記第１原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域、及び、前記第２原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域を合成する合成処理を、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して実行する切取合成ステップと、
を含む画像処理方法。
【請求項５】
背景及び前景物体が含まれる画像を第１原画像とし、前記背景が含まれ、かつ前記第１原画像とは異なる位置に前景物体が含まれる画像を第２原画像として、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して画像処理をおこなう機能を有する画像処理装置を制御するコンピュータに、
前記第１原画像と前記第２原画像との差分画像の画像データを生成する差分機能と、
前記差分画像の中でエッジが存在する１以上の画素を処理部分とし、前記処理部分に対応する前記第１原画像又は前記第２原画像内の１以上の画素を対応処理部分として、エッジが存在する前記対応処理部分の方が、エッジが存在しない前記対応処理部分よりも、前記前景物体を含む確率が高いものとして、前記処理部分及び前記対応処理部分の画像データを用いてコスト関数のデータ項を設定する設定機能と、
前記設定機能の実現により設定された前記データ項を含む前記コスト関数が最小となるように、前記第１原画像及び前記第２原画像の切取線を決定する決定機能と、
前記決定機能の実現により決定された前記切取線にそれぞれ沿って、前記第１原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域、及び、前記第２原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域を合成する合成処理を、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して実行する切取合成機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び方法、並びにプログラムに関し、特に、撮影時の構図の自由度を高めつつ簡便な操作で、人物全員が含まれた画像を得ることを可能にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、観光地での記念撮影などで友人や家族などの人物全員が写った写真を撮りたいという要望が存在する。かかる要望に応えるためには、撮影者は写真に写らないことから、通常、その場に居合わせた第三者による撮影操作や、三脚を用いたセルフタイマやリモコンによる撮影操作を行う必要があった。
【０００３】
第三者による撮影操作を行う場合には、第三者の手を煩わせることになるため、撮影を依頼する時に第三者に対してそれなりの気遣いが必要となる。そもそも、依頼すべき第三者が居合わせない場合も多々ある。一方、セルフタイマやリモコンによる撮影操作を行う場合には、三脚を予め用意しておく必要があるため不便であり、さらに撮影時以外では三脚が荷物となる。
【０００４】
このため、本願出願人は、次のような手法を発明し、特許文献１に開示している。即ち、最初に、２人以上のうち撮影者を除く人物がカメラの画角内に入った状態で、撮影者が１回目の撮影操作を行う。この１回目の撮影操作により、２人以上のうち撮影者を除く人物が含まれた画像（以下、「１枚目画像」と呼ぶ）が得られる。次に、１回目に撮影者であった人物のみがカメラの画角内に入った状態で、別の人物が２回目の撮影操作を行う。この２回目の撮影操作により、１回目に撮影者であった人物のみが含まれた画像（以下、「２枚目画像」と呼ぶ）が得られる。そこで、カメラは、これらの１枚目画像及び２枚目画像を合成することで、２人以上の人物全員が含まれた画像を生成する。なお、このような手法を、以下、「カップリングショット手法」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７４２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のカップリングショット手法では、例えば最初の１枚目画像においては右半分に人物が入り、次の２枚目画像においては左半分に人物が入るといったように、原則として、人物の配置位置が予め決まっており、構図が極端に制限されている。このため、特許文献１には、構図の自由度を高める手法も開示されているが、当該手法を適用した場合には、撮影者などによる手動設定が必要になるため、撮影者などにとって不便であった。
【０００７】
そこで、本発明は、撮影時の構図の自由度を高めつつ簡便な操作で、人物全員が含まれた画像を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によると、
背景及び前景物体が含まれる画像を第１原画像とし、前記背景が含まれ、かつ前記第１原画像とは異なる位置に前景物体が含まれる画像を第２原画像として、前記第１原画像と前記第２原画像との差分画像の画像データを生成する差分手段と、
前記差分画像の中でエッジが存在する１以上の画素を処理部分とし、前記処理部分に対応する前記第１原画像又は前記第２原画像内の１以上の画素を対応処理部分として、エッジが存在する前記対応処理部分の方が、エッジが存在しない前記対応処理部分よりも、前記前景物体を含む確率が高いものとして、前記処理部分及び前記対応処理部分の画像データを用いてコスト関数のデータ項を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記データ項を含む前記コスト関数が最小となるように、前記第１原画像及び前記第２原画像の切取線を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記切取線にそれぞれ沿って、前記第１原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域、及び、前記第２原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域を合成する合成処理を、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して実行する切取合成手段と、
を備える画像処理装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点によると、
前記設定手段は、
前記差分画像から区分された複数のブロックのうち、有差分領域及び無差分領域を含むブロックが、前記処理部分として採用されており、
前記処理部分に対する前記対応処理部分のうち、前記有差分領域に対応する領域の色分布と、前記無差分領域に対応する領域の色分布との差異が大きくなるほど、前記有差分領域に対応する前記領域に前記前景物体が存在する確率が高くなる、
というものにして、前記データ項を設定する、画像処理装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点によると、
前記設定手段は、
前記差分画像のエッジ上の画素が、前記処理部分として採用されており、
前記処理部分に対する前記対応処理部分のエッジ性が強いほど、前記対応処理部分に前記前景物体が存在する確率が高くなる、
というものにして、前記データ項を設定する、画像処理装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４の観点によると、
画像処理装置によって、背景及び前景物体が含まれる画像を第１原画像とし、前記背景が含まれ、かつ前記第１原画像とは異なる位置に前景物体が含まれる画像を第２原画像として、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して画像処理をおこなうための画像処理方法において、
前記第１原画像と前記第２原画像との差分画像の画像データを生成する差分ステップと、
前記差分画像の中でエッジが存在する１以上の画素を処理部分とし、前記処理部分に対応する前記第１原画像又は前記第２原画像内の１以上の画素を対応処理部分として、エッジが存在する前記対応処理部分の方が、エッジが存在しない前記対応処理部分よりも、前記前景物体を含む確率が高いものとして、前記処理部分及び前記対応処理部分の画像データを用いてコスト関数のデータ項を設定する設定ステップと、
前記設定ステップの処理により設定された前記データ項を含む前記コスト関数が最小となるように、前記第１原画像及び前記第２原画像の切取線を決定する決定ステップと、
前記決定ステップの処理により決定された前記切取線にそれぞれ沿って、前記第１原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域、及び、前記第２原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域を合成する合成処理を、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して実行する切取合成ステップと、
を含む画像処理方法を提供する。
【００１２】
本発明の第５の観点によると、
背景及び前景物体が含まれる画像を第１原画像とし、前記背景が含まれ、かつ前記第１原画像とは異なる位置に前景物体が含まれる画像を第２原画像として、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して画像処理をおこなう機能を有する画像処理装置を制御するコンピュータに、
前記第１原画像と前記第２原画像との差分画像の画像データを生成する差分機能と、
前記差分画像の中でエッジが存在する１以上の画素を処理部分とし、前記処理部分に対応する前記第１原画像又は前記第２原画像内の１以上の画素を対応処理部分として、エッジが存在する前記対応処理部分の方が、エッジが存在しない前記対応処理部分よりも、前記前景物体を含む確率が高いものとして、前記処理部分及び前記対応処理部分の画像データを用いてコスト関数のデータ項を設定する設定機能と、
前記設定機能の実現により設定された前記データ項を含む前記コスト関数が最小となるように、前記第１原画像及び前記第２原画像の切取線を決定する決定機能と、
前記決定機能の実現により決定された前記切取線にそれぞれ沿って、前記第１原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域、及び、前記第２原画像から切り取られた前記前景物体が含まれる領域を合成する合成処理を、前記第１原画像及び前記第２原画像の画像データに対して実行する切取合成機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮影時の構図の自由度を高めつつ簡便な操作で、人物全員が含まれた画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の画像処理装置の第１実施形態に係るデジタルカメラのハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るデジタルカメラのデータ処理部の機能的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るデジタルカメラが実行するカップリング画像生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】図３のカップリング画像生成処理のうち、第１実施形態に係る前景らしさ評価処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】図３及び図４のカップリング画像生成処理の具体的な処理結果を示す図である。
【図６】図３のカップリング画像生成処理のうち、第２実施形態に係る前景らしさ評価処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係るデジタルカメラのうちの前景らしさ評価部の機能的構成を示す機能ブロック図である。
【図８】図３のカップリング画像生成処理のうち、第３実施形態に係る前景らしさ評価処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【図９】図８の前景らしさ評価処理の具体的な処理結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の画像処理装置としての第１実施形態に係るデジタルカメラ１のハードウェアの構成を示す図である。
【００１６】
デジタルカメラ１は、撮像部１１と、データ処理部１２と、ユーザインタフェース部１３と、を備える。
【００１７】
撮像部１１は、光学レンズ部２１と、イメージセンサ２２と、を備える。
【００１８】
光学レンズ部２１は、被写体を撮影するために、光を集光するレンズ、例えばフォーカスレンズやズームレンズなどで構成される。フォーカスレンズは、イメージセンサ２２の受光面に被写体像を結像させるレンズである。ズームレンズは、焦点距離を一定の範囲で自在に変化させるレンズである。光学レンズ部２１にはまた、必要に応じて、焦点、露出、ホワイトバランスなどの設定パラメータを調整する周辺回路が設けられる。
【００１９】
イメージセンサ２２は、光電変換素子や、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）などから構成される。光電変換素子は、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の光電変換素子などから構成される。光電変換素子には、光学レンズ部２１からシャッタ部（図示せず）を介して被写体像が入射される。そこで、光電変換素子は、一定時間毎に被写体像を光電変換（撮影）して画像信号を蓄積し、蓄積した画像信号をアナログ信号としてＡＦＥに順次供給する。ＡＦＥは、このアナログの画像信号に対して、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理などの各種信号処理を実行する。各種信号処理によって、ディジタル信号が生成され、イメージセンサ２２の出力信号として出力される。なお、以下、イメージセンサ２２の出力信号を、「画像データ」と呼ぶ。イメージセンサ２２から出力された画像データは、データ処理部１２に供給される。
【００２０】
データ処理部１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３３と、メモリ３４と、表示制御部３５と、画像処理部３６と、を備えている。
【００２１】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記録されているプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ３３には、ＣＰＵ３１が各種の処理を実行する上において必要なデータなどが適宜記憶される。
【００２２】
本実施の形態では、後述する図２の位置合せ変換部６１乃至切取合成部６６の各機能を実行するプログラムが、ＲＯＭ３２に記憶されている。従って、ＣＰＵ３１が、このプログラムに従った処理を実行することで、位置合せ変換部６１乃至切取合成部６６の各機能を実現することができる。
【００２３】
メモリ３４は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などで構成され、イメージセンサ２２から出力された画像データを一時記憶する。また、メモリ３４は、各種画像処理に必要な画像データ、各種フラグの値、閾値なども記憶する。また、メモリ３４には、画像表示用の画像データ（以下、「表示画像データ」と呼ぶ）の保存と読み出しをおこなうための表示メモリ領域も含まれている。
【００２４】
表示制御部３５は、メモリ３４の表示メモリ領域に格納された表示画像データを読み出し、その表示画像データにより表現される画像（以下、「表示画像」と呼ぶ）を、表示部４１に表示させる制御を実行する。例えば、表示制御部３５は、当該表示画像データに基づいてＲＧＢ信号を生成し、当該ＲＧＢ信号をユーザインタフェース部１３の表示部４１に供給することにより、表示画像を表示部４１に表示させる。なお、表示制御部３５により生成されたＲＧＢ信号は、ユーザインタフェース部１３の通信部４３によって、図示せぬ外部機器に出力させることもできる。これにより、外部機器、例えば、テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、プロジェクタなどでも、表示画像の表示が可能になる。
【００２５】
画像処理部３６は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などで構成され、メモリ３４に記憶された画像データに対して、ホワイトバランス補正処理やγ補正処理などの各種画像処理を実行する。本実施形態では、後述する図２の位置合せ変換部６１乃至切取合成部６６が実行する各種画像処理のうち少なくとも一部が、画像処理部３６において実行され、残りの一部がＣＰＵ３１において実行される。即ち、本実施形態では、後述する図２の位置合せ変換部６１乃至切取合成部６６は、ＣＰＵ３１及び画像処理部３６というハードウェアと、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラム（ソフトウェア）との組み合わせとして構成されている。
【００２６】
ユーザインタフェース部１３は、液晶ディスプレイなどで構成される表示部４１と、ユーザの指示操作を受け付ける操作部４２と、外部機器との間での通信を制御する通信部４３と、リムーバブル記録媒体５１に対するデータの読み書きを行うドライブ４４と、を備えている。
【００２７】
このような構成を有するデジタルカメラ１には、上述したカップリングショット手法が適用されている。
【００２８】
ここで、カップリングショット手法において、１回目の撮影により得られる、カメラの画角の範囲内の画像、通常、２人以上の人物のうち撮影者を除く人物を含む１枚目画像を、以下、「第１原フレーム画像」と呼ぶ。また、２回目の撮影により得られる、カメラの画角の範囲内の画像、通常、１回目に撮影者であった人物のみを含む２枚目画像を、以下、「第２原フレーム画像」と呼ぶ。なお、「通常」と記載した理由は、第１原フレーム画像と第２原フレーム画像との差異は、相異なる位置（排他的な位置）にそれぞれ、被写体となる前景物体が含まれていれば足りるからである。即ち、前景物体は必ずしも連結である必要は無く、１人の人物のみならず、複数の人物や物体が入っていても構わないからである。
【００２９】
カップリングショット手法が適用されると、第１原フレーム画像と第２原フレーム画像とが合成されて、第１原フレーム画像の前景物体及び第２原フレーム画像の前景物体の各々を含む画像、通常、２人以上の人物全員を含む画像が生成される。以下、このような画像を、「カップリング画像」と呼ぶ。
【００３０】
カップリングショット手法としては、特許文献１に記載の手法の他、例えば次のような手法が考えられる。即ち、第１原フレーム画像と第２原フレーム画像とのフレーム差分を取ることによって得られる画像（以下、「フレーム差分画像」と呼ぶ）を用いて、前景物体を認識する手法が考えられる。しかしながら、当該手法では、前景物体の位置の認識は可能になるが、認識された位置の前景物体が、第１原フレーム画像に含まれていたのか、それとも第２原フレーム画像に含まれていたのかを判断することができない。
【００３１】
このような場合には、従来の任意の顔検出手法をさらに適用することで、認識された位置の前景物体が、第１原フレーム画像に含まれていたのか、それとも第２原フレーム画像に含まれていたのかをある程度予測することが可能になる。しかしながら、顔検出手法を単に適用しただけでは、横向きや後ろ向きの人物の顔や、画角に対して小さすぎる人物の顔は検出できないため、当該顔検出手法で検出可能な範囲内の構図で撮影することが求められる。このようなことは、構図の自由度を高めることとは反することである。また、人物の顔だけではなく、胴体などを含めた人物の部分の領域が前景物体となる場合があり、このような場合には、顔検出手法だけでは、どこまでが人物の部分の領域であるのかを認識することは困難である。さらに、前景物体が後ろ向きの人物であったり、動物などの人物以外の物体である場合には、顔検出手法を適用することはできない。
【００３２】
そこで、本実施形態のデジタルカメラ１に適用されたカップリング手法では、前景物体が、第１原フレーム画像に含まれていたのか、それとも第２原フレーム画像に含まれていたのかを適切に判断すべく、コスト関数の最小化に基づく２値ラベリング処理の原理が利用されている。以下、当該原理の概略について説明する。
【００３３】
コスト関数は、式（１）により表わされる。
【数１】
0005445127.tif 000002
【００３４】
式（１）において、ｆｐは、画像における画素位置ｐ（以下、適宜「画素ｐ」と略呼ぶ）における２値ラベル｛０，１｝の値を表し、ｆｑは、当該画像における画素ｐに隣接する画素位置ｑ（以下、適宜「画素ｑ」と略呼ぶ）における２値ラベル｛０，１｝の値を表す。また、ｆは、当該画像を構成する全画素の各々に与えられた２値ラベルの組み合わせ（以下、「ラベル組み合わせ」と呼ぶ）を表わす。
【００３５】
式（１）に示すように、コスト関数は、Ｅｓｍｏｏｔｈ（ｆ）の項と、Ｅｄａｔａ（ｆ）の項との和を出力する関数である。なお、以下、Ｅｓｍｏｏｔｈ（ｆ）の項を、「平滑化項」又は「隣接項」と呼び、Ｅｄａｔａ（ｆ）の項を、「データ項」と呼ぶ。
【００３６】
平滑化項は、式（１）の２行目に示すように、画像内の隣接画素位置ｐ，ｑの対｛ｐ，ｑ｝の集合Ｎの各要素に設定された、ラベル組み合わせｆに対するペナルティを表す重みＶｐ，ｑ（ｆｐ，ｆｑ）（以下、「重みＶｐｑ」と略記する）の当該画像全体の総和を取る項である。平滑化項は、隣接画素位置間のラベルの非連続性のペナルティに基づいて設定される項である。
【００３７】
一方、データ項は、画像を構成する全画素位置ｐの集合Ｐの各要素に設定された、ラベル組み合わせｆに対するペナルティを表す重みＤｐ（ｆｐ）（以下、「重みＤｐ」と略記する）の当該画像全体の総和を取る項である。データ項は、画素位置に対して与えるラベルの局所的な非適合性のペナルティに基づいて設定される項である。
【００３８】
詳細については後述するが、重みＶｐｑ及び重みＤｐを予め定義した上で、デジタルカメラ１が、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像を処理対象として、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）を最小化するようなラベル組み合わせｆを求め、当該ラベル組み合わせｆを用いることによって、適切なカップリング画像を生成することが可能となる。
【００３９】
なお、このような「コスト関数Ｅ（ｆ）の最小化に基づく２値ラベリング処理の原理」の詳細については、「“Ｆａｓｔ  Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｖｉａ  Ｇｒａｐｈ  Ｃｕｔｓ”，Ｂｏｙｋｏｖ他，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ＰＡＭＩ，ｖｏｌ．２３，ｎｏ．１１」や、「グラフカット、石川博、情報処理学会研究報告２００７−ＣＶＩＭ−１５８」を参照するとよい。
【００４０】
ここで、このような「コスト関数Ｅ（ｆ）の最小化に基づく２値ラベリング処理の原理」を用いたカップリング手法に従った処理を、以下、「カップリング画像生成処理」と呼ぶ。
【００４１】
図２は、データ処理部１２がカップリング画像生成処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。
【００４２】
データ処理部１２は、位置合せ変換部６１と、フレーム差分算出部６２と、前景らしさ評価部６３と、切取易さ評価部６４と、切取線決定部６５と、切取合成部６６と、を備えている。また、データ処理部１２のメモリ３４内には、第１原画像記憶部７１と、第２原画像記憶部７２と、カップリング画像記憶部７３と、が設けられている。
【００４３】
第１原画像記憶部７１には、撮像部１１の１回目の撮像により得られた第１原フレーム画像の画像データが記憶される。一方、第２原画像記憶部７２には、撮像部１１の２回目の撮像により得られた第２フレーム画像の画像データが記憶される。
【００４４】
位置合せ変換部６１は、第１原フレーム画像と第２原フレーム画像との対応する画素が合致するように、第１原フレーム画像と第２原フレーム画像とのうち少なくとも一方の画素の座標変換を行う処理を、各画像データに対して実行する。なお、以下、かかる処理を「位置合せ変換処理」と呼ぶ。位置合せ変換部６１により位置合せ変換処理が実行された第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の各画像データが、後段の処理対象となるため、フレーム差分算出部６２、前景らしさ評価部６３、切取易さ評価部６４、及び切取合成部６６の各々に適宜供給される。
【００４５】
フレーム差分算出部６２は、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の画像データを用いて、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の間の差分強度を画素毎に算出する。この差分強度としては、第１原フレーム画像と第２原フレーム画像との差分信号の絶対値や二乗値など、正負によらずに強さを評価できる任意の関数の値を採用することができる。例えば、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像がカラー画像の場合には、色成分毎の重み付き絶対値和や二乗和などを、差分強度として採用すると好適である。
【００４６】
ここで、フレーム差分算出部６２は、画素毎の差分強度の各々に対して、さらに、平滑化フィルタやモルフォロジーのｏｐｅｎｉｎｇ、ｃｌｏｓｉｎｇフィルタなどを用いたフィルタ処理を実行してもよい。なお、これらのフィルタ処理の詳細については、特開２００９−５９０６０号公報を参照するとよい。
【００４７】
フレーム差分算出部６２は、さらに、画素毎の差分強度の各々を２値化する。２値化の手法は、特に限定されず、固定的な閾値又は適応的に決まる閾値を用いた判定手法を採用してもよいし、グラフカット法やアニーリング法に基づく手法を採用してもよい。なお、以下、このようにして画素毎に差分強度が２値化された値を、「２値化差分」と呼ぶ。本実施形態では、２値化差分が０となっている画素は、差分強度が小さい画素であることを示し、２値化差分が１となっている画素は、差分強度が大きい画素であることを示す。なお、ここでいう２値化差分は、後述するコスト関数最小化による２値で示されるラベリング結果とは独立した値である点に注意する必要がある。
【００４８】
本実施形態では、各画素の画素値が２値化差分となっている画像が、フレーム差分画像として採用されており、当該フレーム差分画像の画像データ（画素毎の２値化差分の集合体）が、フレーム差分算出部６２により生成されて、前景らしさ評価部６３に供給される。
【００４９】
ここで、フレーム差分画像のうち、画素値（２値化差分）が「０」となっている１以上の画素の集合体を、「無差分領域」と呼び、画素値（２値化差分）が１となっている１以上の画素の集合体を、「有差分領域」と呼ぶ。この場合、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像に含まれる背景が完全に同一（背景物体やその存在位置などが全て同一）であるならば、第１原フレーム画像内の前景物体に対応する領域、又は、第２原フレーム画像内の前景物体に対応する領域が、有差分領域となる。しかしながら、フレーム差分画像を用いただけでは、有差分領域のうち、どこまでが第１原フレーム画像内の前景物体に対応する領域であり、どこからが第２原フレーム画像内の前景物体に対応する領域であるのかを切り分けることは非常に困難である。
【００５０】
そこで、前景らしさ評価部６３は、第１原フレーム画像及びフレーム差分画像の各画像データを比較することによって、フレーム差分画像の有差分領域の各部分が、第１原フレーム画像の前景物体に対応する部分である可能性が高いのかそれとも低いのかを評価する。同様に、前景らしさ評価部６３は、第２原フレーム画像及びフレーム差分画像の各画像データを比較することによって、フレーム差分画像の有差分領域の各部分が、第２原フレーム画像の前景物体に対応する部分である可能性が高いのかそれとも低いのかを評価する。
【００５１】
なお、ここでいう有差分領域の部分とは、１以上の画素からなる所定の処理単位をいい、例えば後述する差分エッジブロック内の有差分領域の部分や、差分エッジ点（１画素）を指す。
【００５２】
ここで、フレーム差分画像の有差分領域の各部分が、前景物体に対応する部分である可能性の高さを示す指標を、「前景らしさ」と呼ぶ。即ち、前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像の有差分領域の各部分について、第１原フレーム画像についての前景らしさと、第２原フレーム画像についての前景らしさとのそれぞれを求める。この場合、前景らしさの求め方の手法は、特に限定されず、様々な手法を採用し得る。本明細書では、３つの手法の具体例について、図４以降の図面を参照して後述する。
【００５３】
詳細については後述するが、前景らしさ評価部６３により求められた前景らしさに基づいて、式（１）のデータ項を算出するための重みＤｐを定義することが可能である。従って、前景らしさ評価部６３は、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像を対象として、それぞれ求めた前景らしさを用いて、式（１）のデータ項を設定することができる。従って、前景らしさ評価部６３は、データ項設定部であると把握することもできる。即ち、前景らしさ評価部６３によって、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の各々から重みＤｐが求められ、これらの重みＤｐに基づいてデータ項が設定され、その設定結果が切取線決定部６５に供給される。
【００５４】
なお、本実施形態では、この重みＤｐはペナルティ値として設定される。即ち、前景らしさが小さいほど前景らしい値であると定義される場合には、注目フレーム側にその前景らしさの値を重みＤｐとして与えることができる。これに対して、前景らしさが大きいほど前景らしい値であると定義される場合には、注目フレーム側にその前傾らしさ値の符号反転値または逆数を重みとして与えることができる。或いはまた、符号反転値を与える代わりに元の前景らしさ値を注目フレームでない逆側のフレームに対する重みＤｐとして与えても等価である。
【００５５】
このようにして、前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像の有差分領域の各部分が、第１原フレーム画像の前景物体に対応する可能性が高いのか、それとも、第２原フレーム画像の前景物体に対応する可能性が高いのかについて評価することが可能になる。従って、前景らしさ評価部６３の評価結果が正（誤りが無い）とするならば、第１原フレーム画像の前景物体に対応する可能性が高い有差分領域と、第２原フレーム画像の前景物体に対応する可能性が高い有差分領域との間で、カップリング画像を生成するための切取線を設定することが可能になる。これにより、第１原フレーム画像から当該切取線に沿って切り取られた（分割された）前景物体を含む領域と、第２原フレーム画像から当該切取線に沿って切り取られた（分割された）前景物体を含む領域とを合成することによって、適切なカップリング画像の生成が可能になる。
【００５６】
ただし、第１原フレーム画像の前景物体に対応する可能性が高い有差分領域と、第２原フレーム画像の前景物体に対応する可能性が高い有差分領域との間で設定し得る切取線は、複数種類存在する。これらの複数種類の切取線のうち何れが好適であるのかについては、前景らしさ評価部６３の評価結果だけでは十分な判断をすることができない場合がある。また、前段落において「前景らしさ評価部６３の評価結果が正（誤りが無い）とするならば」と断り書きを挿入したように、フレーム差分画像の有差分領域の各部分の単位の視点からすると、第１原フレーム画像と第２原フレーム画像との各々の前景らしさに差が生じない場合、即ち、何れの前景物体に対応するのか判断しにくい場合がある。さらには、実際には、誤った前景らしさが求まる場合もあり得る。そこで、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の画像データを用いて、隣接画素間で切り取ることが容易か否かの指標（以下、「切取易さ」と呼ぶ）を、隣接画素間との結びつきに基づいて評価し、この切取易さを切取線の設定時の判断要素に加えると好適である。
【００５７】
そこで、切取易さ評価部６３は、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の各々の画像データを用いて、各部分の切取易さを評価する。
【００５８】
ここで、切取線とはラベルの境界位置のことであり、切取易さとは隣接画素間のラベルの結びつきの弱さと解釈できる。本実施形態では前景物体の存在する各画素位置間のラベルの結びつきが強く（同じラベルになる必要性が高く）、背景を構成する各画素位置間のラベルの結びつきは弱い（同じラベルになる必要性が低い）と把握することができるからである。従って、切取易さ評価部６３は、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の両者とも背景である部分を、切取易さが大きい部分と判断し、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の何れか一方が前景物体である部分を、切取易さが小さい部分、即ち切取りにくい部分と判断する。
【００５９】
具体的には、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の対応する画素間の差分強度が小さい部分ほど、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の両者とも背景である部分の可能性が高い。一方、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の対応する画素間の差分強度が大きい部分ほど、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の何れか一方が前景物体である部分の可能性が高い。従って、切取易さ評価部６３は、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の対応する画素間の差分強度に基づいて、切取易さを評価することができる。
【００６０】
ここで、式（１）から明らかなように、平滑化項を算出するための重みＶｐｑもまた、隣接画素位置間の結びつきが考慮されて設定される項である。従って、切取易さに基づいて、式（１）の平滑化項を算出するための重みＶｐｑを定義することが可能である。例えば上述の例でいえば、画素位置ｐおよびｑにおける、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の対応する画素間の差分強度の和が小さい部分ほど小さくなり、差分強度の和が大きい部分ほど大きくなるように、重みＶｐｑを定義することができる。かかる定義を用いることによって、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の両者とも背景である部分において、切取線が設定される可能性が高くなる。
【００６１】
即ち、上述したように、前景らしさ評価部６３の評価結果に基づくデータ項だけを用いる場合、所定の一部分（１以上の画素、例えば１つの画素又はブロック）といった局所的な視点からすると、第１原フレーム画像の前景物体に対応するのか、それとも第２原フレーム画像の前景物体に対応するのかを評価できない、といった局所的なエラーが発生する場合がある。そこで、このような場合には、上述の如く定義された重みＶｐｑにより設定された平滑化項を併せて用いることで、即ち式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）という単位で処理することで、画像全体として最適化されて、上述の局所的なエラーの影響が軽減される。その結果、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像の各々の前景物体の配置場所の推定確率はより一段と高いものになり、その分だけ適切な切取線が設定されて、適切なカップリング画像が生成されるようになる。
【００６２】
このように、切取易さ評価部６４は、第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像を対象として求めた切取易さを用いて、重みＶｐｑを演算することによって、式（１）の平滑化項を設定することができる。このように、切取易さ評価部６４は、平滑化項設定部であると把握することもできる。切取易さ評価部６４により設定された平滑化項は、切取線決定部６５に供給される。
【００６３】
なお、平滑化項を設定するための重みＶｐｑの算出手法は、上述した例に特に限定されず、その他例えば、全てを均一の重みＶｐｑにする手法などを採用することもできる。また、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）を演算する処理の段階で、データ項と平滑化項との各々に対して適当な調整定数を乗算することが可能である。この場合には、前景物体が切れないように、十分に平滑化項を強くするような調整定数を乗算するとよい。これにより、画像全体として最適化され、適切な切取線が設定されて、適切なカップリング画像が生成される。
【００６４】
切取線決定部６５は、前景らしさ評価部６３により設定されたデータ項と、切取易さ評価部６４により設定された平滑化項とを用いて、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）を最小にするような切取線を決定する。なお、コスト関数Ｅ（ｆ）の最小化の手法は、数学的な解法の問題であるため、任意の手法を採用することができるが、例えばグラフカット法を採用することで最適解を十分な処理速度で得ることが可能になる。このように、コスト関数Ｅ（ｆ）の最小化の処理を実行する切取線決定部６５は、コスト関数最小化部であると把握することもできる。
【００６５】
切取合成部６６は、切取線決定部６５により決定された切取線（ラベル境界）に沿って第１の原フレーム画像を切取る（分割する）ことによって得られた２つの領域のうち、前景物体を含む領域（以下、「第１前景物体領域」と呼ぶ）の画像データを抽出する。同様に、切取合成部６６は、当該切取線に沿って第２の原フレーム画像を切取る（分割する）ことによって得られた２つの領域のうち、前景物体を含む領域（以下、「第２前景物体領域」と呼ぶ）の画像データを抽出する。そして、切取合成部６６は、抽出した第１前景物体領域及び第２前景物体領域の各画像データを合成することで、カップリング画像の画像データを生成する。このようにして生成されたカップリング画像の画像データは、カップリング画像記憶部７３に記憶される。
【００６６】
カップリング画像記憶部７３に記憶されたカップリング画像の画像データが、メモリ３４の表示メモリ領域に表示画像データとして格納されると、表示制御部３５は、当該表示画像データを読み出し、その表示画像データにより表現される画像、即ち、カップリング画像を表示部４１に表示させる。
【００６７】
次に、図３乃至図５を参照して、このような機能的構成を有するデータ処理部１２が実行するカップリング画像生成処理について説明する。
【００６８】
図３は、カップリング画像生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図４は、図３のカップリング画像生成処理のうち、後述するステップＳ４の前景らしさ評価処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
図５は、図３及び図４のカップリング画像生成処理の具体的な処理結果を示す図である。
【００６９】
図３のステップＳ１において、位置合せ変換部６１は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各画像データをそれぞれ取得する。ここで、第１原画像記憶部７１に記憶された画像データにより表現される第１原フレーム画像には、番号ｉ＝０が付されているとする。また、第２原画像記憶部７２に記憶された画像データにより表現される第２原フレーム画像には、番号ｉ＝１が付されているとする。ここでは例えば、図５に示す第１原フレーム画像１０１ａが、ｉ＝０番の原フレーム画像として取得され、同図に示す第２原フレーム画像１０１ｂが、ｉ＝１番の原フレーム画像として取得されたものとする。
【００７０】
なお、第１原フレーム画像１０１ａ及び第２原フレーム画像１０１ｂは、説明の便宜上、図５には実際の画像ではなく、その画像が線図化された概略図として描画されている。このことは、後述する画像１０５や、図９の第１原フレーム画像１０１ａ及び第２原フレーム画像１０１ｂについても同様である。
【００７１】
ステップＳ２において、位置合せ変換部６１は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各画像データに対して、位置合せ変換処理を実行する。例えば、位置合せ変換部６１は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各々から対応する特徴点を検出する。次に、位置合せ変換部６１は、当該検出結果を所定の幾何的変形モデルにあてはめることによって最適な座標変換行列などを算出する。そして、位置合せ変換部６１は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のうち一方の画像データに対して、所定の背景を示す画素を、他方の画像の当該背景を示す画素の座標に極力一致するように、当該変換行列などを用いた座標変換処理を実行する。なお、ステップＳ２の処理は、カップリング画像生成処理にとって必須な処理では無く、例えば、デジタルカメラ１が三脚などを利用することによって固定されているとみなすことが可能な状況である場合には、省略可能である。
【００７２】
ステップＳ３において、フレーム差分算出部６２は、位置合せ変換処理後のｉ＝０，１番の原フレーム画像の各画像データを用いて、フレーム差分画像の画像データを生成する。ここでは例えば、図５に示すように、ｉ＝０，１番の原フレーム画像１０１ａ，１０１ｂから、フレーム差分画像１０２が生成されたものとする。
【００７３】
ステップＳ４において、前景らしさ評価部６３は、ｉ＝０番の原フレーム画像及びフレーム差分画像の各画像データを用いて、フレーム差分画像の有差分領域の各部分に対する、ｉ＝０番の原フレーム画像についての前景らしさ、即ち、式（１）のデータ項を算出するための重みＤｐ０をそれぞれ画素毎に求める。ここで、重みＤｐｉとは、ｉ番の原フレーム画像内の画素ｐに対する重みＤｐを示している。同様に、前景らしさ評価部６３は、ｉ＝１番の原フレーム画像及びフレーム差分画像の各画像データを用いて、フレーム差分画像の有差分領域の各部分に対する、ｉ＝１番の原フレーム画像についての前景らしさ、即ち、式（１）のデータ項を算出するための重みＤｐ１をそれぞれ画素毎に求める。
【００７４】
なお、このようなステップＳ４による前景らしさ評価部６３の処理を、以下、「前景らしさ評価処理」と呼ぶ。さらに、前景らしさ評価処理の実行結果として、式（１）のデータ項が設定されることから、前景らしさ評価処理は、データ項設定処理であると把握することもできる。
【００７５】
ここで、図４のフローチャートを参照して、前景らしさ評価処理の詳細例について説明する。
【００７６】
ステップＳ２１において、前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像を複数のブロックに分割する。なお、ブロックは、複数の画素の集合体であれば足り、その大きさ、形状、配置の関係などは特に限定されない。ここでは、正方格子状の画素の集合体、即ち、水平方向×垂直方向がＫ×Ｋ（Ｋは２以上の任意の整数値）の画素の集合体が、ブロックとして採用されている。
【００７７】
ステップＳ２２において、前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像から分割された複数のブロックのうちの１つを、注目ブロックに設定する。
【００７８】
ステップＳ２３において、前景らしさ評価部６３は、注目ブロックが、差分エッジブロックか否かを判定する。
【００７９】
ここで、差分エッジブロックとは、フレーム差分画像のエッジ上にあると判断されるブロックであって、有差分領域と無差分領域との両領域がそれぞれ一定割合以上含まれているブロックをいう。換言すると、２値化差分（フレーム差分画像の画素値）が「０」である画素と「１」である画素との各々が一定割合以上含まれているブロックをいう。即ち、フレーム差分画像のエッジは、ｉ＝０又は１番の原フレーム画像に含まれる前景物体のエッジ（背景との境界）は概ね一致するが、背景のエッジ（背景内の物体の境界）とは無関係であるという特徴を有している。そこで、図４の前景らしさ評価処理では、このような特徴を利用して、フレーム差分画像から分割された複数のブロックのうち、差分エッジブロックのみが処理対象となり、後述するステップＳ２４乃至Ｓ２９のループ処理が繰り返されることによって、ｉ＝０又は１番の原フレーム画像の各々について、処理対象内の有差分領域の前景らしさが評価される。
【００８０】
即ち、注目ブロックが差分エッジブロックでない場合には、ステップＳ２３においてＮＯであると判定されて、後述するステップＳ２４乃至Ｓ２９のループ処理は実行されずに、処理はステップＳ３０に進む。なお、ステップＳ３０以降の処理については後述する。
【００８１】
これに対して、注目ブロックが差分エッジブロックである場合には、ステップＳ２３においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉを０に初期設定する（ｉ＝０）。
【００８２】
ステップＳ２５において、前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像の中から、注目ブロック（フレーム差分画像内の差分エッジブロック）に対応するブロック（以下、「対応ブロック」と呼ぶ）の画像データを抽出する。
【００８３】
ステップＳ２６において、前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像から抽出された対応ブロックの画像データを用いて、当該対応ブロック内の有差分対応領域と無差分対応領域との各々の色分布を算出する。ここで、有差分対応領域とは、フレーム差分画像の注目ブロック内の有差分領域に対応する、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の領域をいう。また、無差分対応領域とは、フレーム差分画像の注目ブロック内の無差分領域に対応する、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の領域をいう。
【００８４】
ステップＳ２６の色分布を算出する算出手法は、特に限定されず、本実施形態では次のような手法に従って色分布が算出されている。即ち、本実施形態では、前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像の有差分対応領域及び無差分対応領域の各々の各画素値の確率分布を求める。例えば、前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像の有差分対応領域及び無差分対応領域の各々の領域について、適当に量子化したヒストグラムを作成し、即ちｉ番の原フレーム画像がカラー画像であれば定義域が３次元のヒストグラムを作成し、各々の領域を構成する画素の総数で乗算することで正規化する。
【００８５】
ステップＳ２７において、前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の有差分対応領域と無差分対応領域との各々の色分布の比較により、注目ブロック（フレーム差分画像内の差分エッジブロック）の有差分領域の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさを評価する。
【００８６】
ステップＳ２７の前景らしさの評価手法は、特に限定されず、本実施形態では次のような手法に従って前景らしさが評価されている。
【００８７】
即ち、本実施形態では、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の有差分対応領域及び無差分対応領域の各々の色分布が似ていなければ（差異が大きければ）、ｉ番の原フレーム画像においては、有差分対応領域が前景物体に対応し、無差分対応領域が背景に対応する確率が高い。従って、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の有差分対応領域及び無差分対応領域の各々の色分布が似ていない場合（差異が大きい場合）、注目ブロックの有差分領域の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさは、高いと評価される。
【００８８】
これに対して、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の有差分対応領域及び無差分対応領域の各々の色分布が似ていれば（差異が小さければ）、注目ブロックのｉ番の原フレーム画像の対応ブロックは、背景に対応する確率が高い。即ち、当該対応ブロックは、前景物体に対応する確率が低い。従って、注目ブロック（フレーム差分画像内の差分エッジブロック）の有差分領域の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさは、低いと評価される。
【００８９】
より具体的には、本実施形態では、注目ブロックの有差分領域の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさの評価には、次の式（２）で示されるＢｈａｔｔａｃｈａｒｙｙａ係数Ｂ（ｕ，ｖ）が用いられる。
【数２】
0005445127.tif 000003
【００９０】
式（２）において、ｕは、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の有差分対応領域の色ヒストグラム（色分布）を示しており、ｍ個の要素の度数の集合体である。即ち、ｍ個の要素のうちのｊ番目（ｊは１乃至ｍのうちの何れかの正数値）の要素の度数が、ｕｊで示されている。同様に、ｖは、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック内の無差分対応領域の色ヒストグラム（色分布）を示しており、ｍ個の要素の度数の集合体である。即ち、ｍ個の要素のうちのｊ番目（ｊは１乃至ｍのうちの何れかの正数値）の要素の度数が、ｖｊで示されている。
【００９１】
Ｂｈａｔｔａｃｈａｒｙｙａ係数Ｂ（ｕ，ｖ）は、色分布ｕ，ｖが似ている程、その値が大きくなり、最終的に、色分布ｕ，ｖが一致するとその値は１になる。
【００９２】
上述したように、注目ブロックの有差分領域の、ｉ番の原フレーム画像の画素位置ｐについての前景らしさ（この場合は値が小さいほうが前景らしく、値が大きいほうが背景らしい）は、式（１）のデータ項を算出するための重みＤｉｐに対応している。従って、本実施形態では、このＢｈａｔｔａｃｈａｒｙｙａ係数Ｂ（ｕ，ｖ）が、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロックに含まれる各画素ｐに対する重みＤｉｐとして設定される。これにより、色分布ｕ，ｖが似ている程、重みＤｉｐとして与えるペナルティが高くなるので、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロックには前景物体が存在しない可能性が高い、即ち背景である可能性が高い、ということを適切に表現することが可能になる。なお、重みＤｉｐは、対応ブロックのうちの有差分対応領域の画素にのみ設定してもよい。
【００９３】
このように、ステップＳ２７の処理では、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロックの各画素ｐのデータ項の重みＤｉｐが設定されることになる。これにより、処理はステップＳ２８に進む。
【００９４】
ステップＳ２８において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉを１だけインクリメントする（ｉ＝１）。そして、ステップＳ２９において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉが１を超えたか否かを判定する（ｉ＞１？）。
【００９５】
直前のステップＳ２７の処理で、ｉ＝０番の原フレーム画像の対応ブロックの各画素ｐのデータ項の重みＤ０ｐが設定され、ステップＳ２８の処理でｉ＝１番に更新された場合には、ステップＳ２９においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ２５に戻されそれ以降の処理が繰り返される。即ち、ステップＳ２５乃至Ｓ２７の処理が実行されて、ｉ＝１番の原フレーム画像の対応ブロックの各画素ｐのデータ項の重みＤ１ｐが設定され、ステップＳ２８の処理でｉ＝２番に更新される。すると、今度は、ステップＳ２９においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ３０に進む。
【００９６】
ステップＳ３０において、前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像の全ブロックが注目ブロックに設定されたか否かを判定する。
【００９７】
フレーム差分画像のブロックの中に、注目ブロックに設定されたことがないブロックが未だ存在する場合、ステップＳ３０においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ２２戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、新たなブロックが注目ブロックに設定されて、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各々の対応ブロックの各画素ｐのデータ項の重みＤ０ｐ，Ｄ１ｐがそれぞれ設定されることになる。
【００９８】
以上のステップＳ２１乃至Ｓ３０のループ処理が繰り返し実行されることによって、フレーム差分画像の全ブロックの各々に対して、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各々の対応ブロックの各画素ｐのデータ項の重みＤ０ｐ，Ｄ１ｐがそれぞれ設定されることになる。
【００９９】
具体的には例えば、ｉ＝０番の原フレーム画像１０１ａのデータ項の重みＤ０ｐを、画素値として有する画像の一例が、図５の画像１０３ａである。一方、ｉ＝１番の原フレーム画像１０１ｂのデータ項の重みＤ１ｐを、画素値として有する画像の一例が、図５の画像１０３ｂである。即ち、以上のステップＳ２１乃至Ｓ３０のループ処理が繰り返し実行されることによって、図５の画像１０３ａ，１０３ｂが生成される。
【０１００】
これにより、ステップＳ３０の処理でＹＥＳであると判定されて、前景らしさ評価処理は終了となる。前景らしさ評価処理が終了すると、即ち図３のステップＳ４の処理が終了すると、式（１）のデータ項が設定されたことになるので、処理は図３のステップＳ５に進む。
【０１０１】
ステップＳ５において、切取易さ評価部６３は、上述したように、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の画像データを用いて、各部分の切取易さを評価する処理（以下、「切取易さ評価処理」と呼ぶ）を実行する。即ち、上述したように、各部分の切取易さを評価することは、式（１）の平滑化項を設定することに対応する。従って、切取易さ評価処理は、平滑化項設定処理であると把握することもできる。
【０１０２】
なお、前景らしさ評価処理と、切取易さ評価処理とは、図３に示す順番に特に限定されず、同時に実行されてもよいし、切取易さ評価処理が実行された後に前景らしさ評価処理が実行されてもよい。何れにしても、前景らしさ評価処理及び切取易さ評価処理が実行されると、処理はステップＳ６に進む。
【０１０３】
ステップＳ６において、切取線決定部６５は、ステップＳ４の処理で設定されたデータ項と、ステップＳ５の処理で設定された平滑化項とを用いて、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）を最小にするような切取線を決定する。そして、切取合成部６６は、切取線決定部６５により決定された切取線に沿って第１の原フレーム画像から切り離した第１前景物体領域の画像データと、当該切取線に沿って第２の原フレーム画像から切り離した第２前景物体領域の画像データとを抽出する。そして、切取合成部６６は、抽出した第１前景物体領域及び第２前景物体領域の各画像データを合成することで、カップリング画像の画像データを生成して、カップリング画像記憶部７３に記憶させる。なお、以上のステップＳ６の処理を、以下、「切取合成処理」又は「コスト関数最小化処理」と呼ぶ。
【０１０４】
具体的には例えば、図５に示す画像１０４が、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）を最小にするような２値化ラベリングが行われた結果を示している。なお、図５に示す画像１０４において、白い部分を構成する各画素が「１」にラベリングされた各画素を示しており、黒い部分を構成する各画素が「０」にラベリングされた各画素を示している。この場合、画像１０４の中央付近の白い部分と黒い部分との境目を通るように、切取線が設定される。そこで、具体的な処理としては、切取合成部６６は、画像１０４のうち、ラベル値ｉを画素値として有する画素に対して、ｉ番の原フレーム画像の対応画素の画素値をコピーする。即ち、「０」にラベリングされた部分には、ｉ＝０番の原フレーム画像の対応する部分がコピーされ、「１」にラベリングされた部分には、ｉ＝１番の原フレーム画像の対応する部分がコピーされる。その結果、カップリング画像１０５が得られることになる。
【０１０５】
ステップＳ７において、データ処理部１２は、カップリング画像の画像データを外部に出力する出力処理を実行する。カップリング画像の画像データの出力の形態自体は特に限定されない。例えば、カップリング画像記憶部７３に記憶されたカップリング画像の画像データが、メモリ３４の表示メモリ領域に表示画像データとして格納されると、表示制御部３５は、当該表示画像データを読み出し、その表示画像データに対応するＲＧＢ信号を表示部４１に出力させる。これにより、当該ＲＧＢ信号に対応する画像、即ち、カップリング画像が表示部４１に表示される。
【０１０６】
これにより、カップリング画像生成処理は終了となる。
【０１０７】
以上説明したように、第１実施形態に係るデジタルカメラ１は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像（第１及び第２原フレーム画像）のフレーム差分画像を生成する。当該デジタルカメラ１は、当該フレーム差分画像のエッジ部分（差分エッジブロック）における有差分領域が、ｉ＝０番の原フレーム画像の前景物体に対応するのか、それとも、ｉ＝１番の原フレーム画像の前景物体に対応するのかを判定する。即ち、差分エッジブロックを単位として、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の前景物体である度合（前景らしさ）が評価される。これらの差分エッジブロックを単位とした前景らしさは、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）のデータ項の各画素ｐの重みＤｉｐとして用いられる。
【０１０８】
ここで、注目すべき点は、第１実施形態では、フレーム差分画像の差分エッジブロック内の有差分領域の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさは、ｉ番の原フレーム画像内の当該対応ブロックにおける色部分布に基づいて求められる点である。
【０１０９】
具体的には、差分エッジブロックとは、上述の如く、局所的に隣接する有差分領域と無差分領域とを含むブロックである。そこで、このような局所的に隣接する有差分領域と無差分領域との各々も対応するｉ番の原フレーム画像内での色分布、即ち、対応ブロック内の有差分対応領域の色分布と、対応ブロック内の無差分対応領域の色分布とがそれぞれ求められる。この場合、これらの色分布の差異が一定以上に大きい場合、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロック（特にそのうちの有差分対応領域）に前景物体が存在する確率が高い、即ち、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさが高いと判断される。
【０１１０】
このように、第１実施形態のデジタルカメラ１は、フレーム差分画像の有差分領域について、局所的に、ｉ番の原フレーム画像の前景物体に該当するのかそれとも背景に該当するのかを概ね自動的に推定することができる。このような推定結果を、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）のデータ項の重みＤｐとして用いることで、当該コスト関数Ｅ（ｆ）に基づく、画像全体の切取線の決定という大域的な最適化を行う場合、十分な確度を有することができる。その結果、ユーザにとっては特段の設定をするための操作をせずとも、任意の構図の画像に対して自動的に適応した切り取り線が決定され、その結果、適切なカップリング画像が得られる。即ち、撮影時の構図の自由度を高めつつ簡便な操作で、記念撮影などで求められる人物全員が含まれたカップリング画像が得られる。
【０１１１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【０１１２】
本発明の第２実施形態に係るデジタルカメラのハードウェアの構成及び機能的構成の各々は、第１実施形態に係るデジタルカメラの図１のハードウェアの構成及び図２の機能的構成の各々と基本的に同様である。
【０１１３】
ただし、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさの求め方の手法が、第１実施形態と、第２実施形態とでは異なる。
【０１１４】
即ち、第１実施形態に係る前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像を複数のブロックに分割し、ブロック毎に、ｉ番の原フレーム画像の対応ブロックの色分布の比較に基づいて、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさを求めていた。このように、第１実施形態における前景らしさの求め方の手法は、直接的なエッジ抽出及びその閾値２値化といったパラメータ調整が必要になる手法を用いることなく、色分布情報で求めることが可能な、適応性の高い手法である。
【０１１５】
しかしながら、直接的にエッジ点を求めることによって、前景らしさを求める手法を採用することも当然可能である。このような手法の１つが適用された実施形態が、第２実施形態である。即ち、第２実施形態に係る前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像における、フレーム差分画像のうちエッジ性が強い画素（以下、「差分エッジ点」と呼ぶ）の対応画素（画素位置が同一の画素）のエッジ性の強さを算出する。そして、当該前景らしさ評価部６３は、当該エッジ性の強さに応じて、ｉ番の原フレーム画像における差分エッジ点の対応画素の前景物体の存在確率を推定し、その推定結果に基づいて、差分エッジ点における、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさを求める。即ち、当該推定結果に基づいて、当該差分エッジ点における、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）ののデータ項の重みＤｐが求められる。
【０１１６】
このような第２実施形態に係るデジタルカメラ１は、第１実施形態と同様に、図３のフローチャートに従って、カップリング画像生成処理を実行する。ただし、ステップＳ４の前景らしさ評価処理としては、第１実施形態で適用された図４のフローチャートではなく、図６のフローチャートに従った処理が適用される。
【０１１７】
図６は、第２実施形態に係る前景らしさ評価部６３が実行する前景らしさ評価処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【０１１８】
図３のステップＳ３の処理で、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のフレーム差分画像が生成されると、処理はステップＳ４に進み、次のようなステップＳ４１乃至Ｓ４９の処理が実行される。
【０１１９】
ステップＳ４１において、前景らしさ評価部６３は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像及びフレーム差分画像の全画素位置を対象にして、エッジ性の強さを検出する。なお、検出手法は、特に限定されず、本実施形態では、各画素の画像データに対してエッジ抽出フィルタをかけることによって、各画素のエッジ性の強さを検出する手法が採用されている。具体的には本実施形態では、フィルタとして、ソーベルフィルタやラプラシアンフィルタなどが利用され、ステップＳ４１の処理の結果として、多値的にエッジ性の強さを評価した値が画素毎に求められる。
【０１２０】
ステップＳ４２において、前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像の中から所定の１画素を、注目画素に設定する。
【０１２１】
ステップＳ４３において、前景らしさ評価部６３は、注目画素が、差分エッジ点であるか否かを判定する。本実施形態では、ステップＳ４１の処理で、フレーム差分画像の全画素に対してエッジ性の強さが求められている。そこで、エッジ性の強さが所定の閾値以上の画素が、差分エッジ点であると判定される。
【０１２２】
即ち、差分エッジ点とは、フレーム差分画像のエッジ上にあると判断される画素である。上述した第１実施形態の前景らしさ評価処理においても説明したように、フレーム差分画像のエッジは、ｉ＝０又は１番の原フレーム画像に含まれる前景物体のエッジ（背景との境界）は概ね一致するが、背景のエッジ（背景内の物体の境界）とは無関係であるという特徴を有している。そこで、図６の前景らしさ評価処理では、当該特徴を利用して、フレーム差分画像を構成する画素のうち、差分エッジ点のみが処理対象となり、後述するステップＳ４４乃至Ｓ４８のループ処理が繰り返されることによって、ｉ＝０又は１番の原フレーム画像の各々についての処理対象の前景らしさが評価される。
【０１２３】
即ち、注目画素が差分エッジ点でない場合には、ステップＳ４３においてＮＯであると判定されて、後述するステップＳ４４乃至Ｓ４８のループ処理は実行されずに、処理はステップＳ４９に進む。なお、ステップＳ４９以降の処理については後述する。
【０１２４】
これに対して、注目画素が差分エッジ点である場合には、ステップＳ４３においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ４４に進む。ステップＳ４４において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉを０に初期設定する（ｉ＝０）。
【０１２５】
ステップＳ４５において、前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像の中から、注目画素（フレーム差分画像内の画素）に対応する対応画素を認識し、ステップＳ４１の処理で検出された当該対応画素のエッジ性の強さを抽出する。
【０１２６】
ステップＳ４６において、前景らしさ評価部６３は、ｉ番の原フレーム画像の対応画素のエッジ性の強さにより、注目画素の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさを評価する。
【０１２７】
ステップＳ４６の前景らしさの評価手法は、特に限定されず、本実施形態では次のような手法に従って前景らしさが評価されている。
【０１２８】
即ち、本実施形態では、ｉ番の原フレーム画像の対応画素は、エッジ性が強い程、前景物体が存在する可能性が高い。従って、ｉ番の原フレーム画像の対応画素のエッジ性が強い場合、フレーム差分画像内の注目画素の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさは、高いと評価される。
【０１２９】
上述したように、フレーム差分画像内の注目画素の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさは、式（１）のデータ項の重みＤｉｐに対応している。従って、本実施形態では、エッジ性の強さの逆数が、ｉ番の原フレーム画像の対応画素ｐに対する重みＤｉｐとして設定される。これにより、エッジ性が強くなる程、重みＤｉｐとして与えるペナルティが低くなるので、ｉ番の原フレーム画像の対応画素ｐには前景物体が存在する可能性が高い、ということを適切に表現することが可能になる。
【０１３０】
このように、ステップＳ４６の処理では、ｉ番の原フレーム画像の対応画素ｐのデータ項の重みＤｉｐが設定されることになる。これにより、処理はステップＳ４７に進む。
【０１３１】
ステップＳ４７において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉを１だけインクリメントする（ｉ＝１）。そして、ステップＳ４８において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉが１を超えたか否かを判定する（ｉ＞１？）。
【０１３２】
直前のステップＳ４６の処理で、ｉ＝０番の原フレーム画像の対応画素ｐのデータ項の重みＤ０ｐが設定され、ステップＳ４７の処理でｉ＝１番に更新された場合には、ステップＳ４８においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ４５に戻されそれ以降の処理が繰り返される。即ち、ステップＳ４５乃至Ｓ４８の処理が実行されて、ｉ＝１番の原フレーム画像の対応画素ｐのデータ項の重みＤ１ｐが設定され、ステップＳ４７の処理でｉ＝２番に更新される。すると、今度は、ステップＳ４８においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ４９に進む。
【０１３３】
ステップＳ４９において、前景らしさ評価部６３は、フレーム差分画像の全画素が注目画素に設定されたことがあるか否かを判定する。
【０１３４】
フレーム差分画像の中に、注目画素に設定されていない画素が未だ存在する場合、ステップＳ４９においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ４２戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、新たな画素が注目画素に設定されて、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各々の対応画素ｐのデータ項の重みＤ０ｐ，Ｄ１ｐがそれぞれ設定されることになる。
【０１３５】
以上のステップＳ４２乃至Ｓ４９のループ処理が繰り返し実行されることによって、フレーム差分画像中の差分エッジ点の各々に対して、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各々の対応画素ｐのデータ項の重みＤ０ｐ，Ｄ１ｐがそれぞれ設定されることになる。
【０１３６】
これにより、ステップＳ４９の処理でＹＥＳであると判定されて、前景らしさ評価処理は終了となる。前景らしさ評価処理が終了すると、即ち図３のステップＳ４の処理が終了すると、式（１）のデータ項が設定されたことになるので、処理は図３のステップＳ５に進む。
【０１３７】
以上説明したように、第２実施形態に係るデジタルカメラ１も、第１実施形態と同様に、ｉ＝０，１番の原フレーム画像（第１及び第２原フレーム画像）のフレーム差分画像を生成する。当該デジタルカメラ１は、当該フレーム差分画像のエッジ部分（差分エッジ点）における有差分領域が、ｉ＝０番の原フレーム画像の前景物体であるのか、それとも、ｉ＝１番の原フレーム画像の前景物体であるのかを判定する。即ち、差分エッジ点毎に、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の前景物体である度合（前景らしさ）が評価される。これらの差分エッジ点毎の前景らしさは、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）のデータ項の重みＤｉｐとして用いられる。
【０１３８】
ここで、注目すべき点は、第２実施形態では、フレーム差分画像の差分エッジ点内の各画素の、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさは、ｉ番の原フレーム画像内の、当該差分エッジ点の対応画素のエッジ性の強さの度合に基づいて求められる点である。即ち、エッジ性が強い程、ｉ番の原フレーム画像の対応画素に前景物体が存在する確率が高い、換言すると、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさが高いと判断される。
【０１３９】
このように、第２実施形態のデジタルカメラ１は、フレーム差分画像の有差分領域のエッジ部分について局所的に（画素単位で）、ｉ番の原フレーム画像の前景物体に該当するのかそれとも背景に該当するのかを概ね自動的に推定することができる。このような推定結果を、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）のデータ項の重みＤｐとして用いることで、当該コスト関数Ｅ（ｆ）に基づく、画像全体の切取線の決定という大域的な最適化を行う場合、十分な確度を有することができる。その結果、ユーザにとっては特段の設定をするための操作をせずとも、任意の構図の画像に対して自動的に適応した切り取り線が決定され、その結果、適切なカップリング画像が得られる。即ち、撮影時の構図の自由度を高めつつ簡便な操作で、記念撮影などで求められる人物全員が含まれたカップリング画像が得られる。
【０１４０】
ところで、上述の説明では、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさの求め方の手法が、第１実施形態と、第２実施形態とでは異なるという立場を取っていた。しかしながら、第１実施形態及び第２実施形態の各手法は、次のような同一の前提に基づく手法である。
【０１４１】
即ち、第１実施形態及び第２実施形態の前景らしさの求め方の手法の前提とは、フレーム差分画像の中でエッジが存在する１以上の画素を処理部分とし、処理部分に対応するｉ番の原フレーム画像内の１以上の画素を対応処理部分として、エッジが存在する対応処理部分の方が、エッジが存在しない対応処理部分よりも、前景物体を含む確率が高い、という前提である。
【０１４２】
このような前提の一例として、第１実施形態では、フレーム差分画像から区分された複数のブロックのうち、有差分領域及び無差分領域を含む差分エッジブロックが、処理部分として採用されており、処理部分に対する対応処理部分のうち、有差分領域に対応する領域の色分布と、無差分領域に対応する領域の色分布との差異が大きくなるほど、有差分領域に対応する領域に前景物体が存在する確率が高くなる、という前提が採用されている。
【０１４３】
これに対して、このような前提の別の例として、第２実施形態では、差分画像のエッジ上の画素が、処理部分として採用されており、処理部分に対する対応処理部分（ｉ番の原フレーム画像の対応画素）のエッジ性が強いほど、対応処理部分に前景物体が存在する確率が高くなる、という前提が採用されている。
【０１４４】
このような前提を採用することにより、フレーム差分画像の処理部分について局所的に、ｉ番の原フレーム画像の前景物体に該当するのかそれとも背景に該当するのかを概ね自動的に推定することができる。このような推定結果を、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）のデータ項の重みＤｐとして用いることで、当該コスト関数Ｅ（ｆ）に基づく、画像全体の切取線の決定という大域的な最適化を行う場合、十分な確度を有することができる。その結果、ユーザにとっては特段の設定をするための操作をせずとも、任意の構図の画像に対して自動的に適応した切り取り線が決定され、その結果、適切なカップリング画像が得られる。即ち、撮影時の構図の自由度を高めつつ簡便な操作で、記念撮影などで求められる人物全員が含まれたカップリング画像が得られる。
【０１４５】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【０１４６】
本発明の第３実施形態に係るデジタルカメラのハードウェアの構成及び機能的構成の各々は、第１及び第２実施形態に係るデジタルカメラの図１のハードウェアの構成及び図２の機能的構成の各々と基本的に同様である。
【０１４７】
ただし、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさの求め方の手法が、第１及び第２実施形態と、第３実施形態とでは異なる。
【０１４８】
即ち、第１及び第２実施形態に係る前景らしさ評価部６３は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のフレーム差分画像のエッジと前景物体のエッジとは概ね一致するが、背景のエッジとは無関係であるという特徴を利用して、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさを求めていた。
【０１４９】
これに対して、第３実施形態では、被写体である前景物体は背景の構造物よりも十分小さいと仮定できることを利用して、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさが求められる。即ち、第３実施形態に係る前景らしさ評価部６３は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のそれぞれに存在する長い直線エッジを検出する。次に、当該前景らしさ評価部６３は、長い直線エッジの一部が、ｉ＝０，１番のうちの片側の原フレーム画像だけ欠けている場合、その片側の原フレーム画像においては、長い直線エッジの一部が欠けている領域に前景物体が存在する確率が高いと判断することによって、ｉ番の原フレーム画像についての前景らしさを求める。このため、第３実施形態に係る前景らしさ評価部６３は、図７に示す機能的構成を有している。
【０１５０】
図７は、第３実施形態に係る前景らしさ評価部６３の機能的構成を示す機能ブロック図である。
【０１５１】
第３実施形態に係る前景らしさ評価部６３は、顔検出部８１と、一次前景らしさ評価部８２と、エッジ点抽出部８３と、共通エッジ点抽出部８４と、直線検出部８５と、二次前景らしさ評価部８６と、を備えている。顔検出部８１乃至二次前景らしさ評価部８６の各機能の説明については、後述する図８の前景らしさ評価処理の説明と併せて行うことにする。
【０１５２】
このような第３実施形態に係るデジタルカメラ１は、第１及び第２実施形態と同様に、図３のフローチャートに従って、カップリング画像生成処理を実行する。ただし、ステップＳ４の前景らしさ評価処理としては、第１実施形態で適用された図４のフローチャートや第２実施形態で適用された図６のフローチャートではなく、図８のフローチャートに従った処理が適用される。
【０１５３】
図８は、第３実施形態に係る図７の前景らしさ評価部６３が実行する前景らしさ評価処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【０１５４】
図３のステップＳ３の処理で、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のフレーム差分画像が生成されると、処理はステップＳ４に進み、次のようなステップＳ６１乃至Ｓ７５の処理が実行される。
【０１５５】
ステップＳ６１において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉを初期設定する（ｉ＝０）。
【０１５６】
ステップＳ６２において、前景らしさ評価部６３の顔検出部８１は、ｉ番の原フレーム画像の画像データを取得して、当該画像データに対して顔検出処理を実行する。顔検出の手法は、特に限定されないが、本実施形態では、Ａｄａｂｏｏｓｔの手法で学習したアピアランスベース識別器が適用されている。また、本実施形態では、前景物体となる被写体が人物であって、その人数が予め規定されており、このため、ｉ番の原フレーム画像から規定人数以上の顔が検出された場合、画像面積の大きいほうから規定人数分の個数の顔領域が検出される。
【０１５７】
このようにして検出された顔領域（以下、「顔検出領域」と呼ぶ）は、前景物体の領域と判断することができる。そこで、ステップＳ６２の処理で顔検出部８１により顔検出領域が検出されると、その検出結果は一次前景らしさ評価部８２に供給される。すると、一次前景らしさ評価部８２は、ｉ番以外の原フレーム画像の画像データを用いて、次のようなステップＳ６３，Ｓ６４の処理を実行する。
【０１５８】
即ち、ステップＳ６３において、一次前景らしさ評価部８２は、ｉ番以外の原フレーム画像、即ち、逆側のｊ（＝１−ｉ）番の原フレーム画像の中から、ｉ番の原フレーム画像の顔検出領域に対応する領域（以下、「対応領域」と呼ぶ）を抽出する。
【０１５９】
ステップＳ６４において、一次前景らしさ評価部８２は、当該対応領域の前景らしさを評価する。本実施形態では、ｉ番の逆側のｊ（＝１−ｉ）番の原フレーム画像の対応領域、ｉ番の原フレーム画像においては顔検出領域となっている領域であるため、前景物体である可能性は非常に低い、即ち、背景である可能性が非常に高いと評価される。
【０１６０】
上述したように、ｊ番の原フレーム画像の対応領域の前景らしさは、式（１）のデータ項を算出するための重みＤｊｐに対応している。従って、本実施形態では、ｊ番の原フレーム画像の対応領域の各画素ｐのデータ項の重みＤｊｐが、十分大きな値、例えば∞が設定される。さらに、顔の周囲には髪などがあり、顔の下には胴体があると通常考えられるので、対応領域よりも広範な所定範囲、特に対応領域の下方の所定範囲に属する各画素ｐのデータ項の重みＤｊｐも、大きな値、例えば対応領域の値と比較して同値若しくは少し低い値が設定される。
【０１６１】
このように、ステップＳ６４の処理では、ｊ番の原フレーム画像の対応領域などの画素ｐのデータ項の重みＤｊｐが設定されることになる。これにより、処理はステップＳ６５に進む。
【０１６２】
ステップＳ６５において、エッジ点抽出部８３は、ｉ番の原フレーム画像の画像データの中からエッジ点を抽出する。エッジ点の抽出手法は、特に限定されず、例えばケニーのアルゴリズムを用いる手法を採用することもできるが、本実施形態では、第２実施形態の差分エッジ点の抽出手法と同様の手法が採用されている。即ち、本実施形態では、ｉ番の原フレーム画像の各画素の画像データに対してエッジ抽出フィルタをかけることによって、各画素のエッジ性の強さが検出される。具体的には本実施形態では、フィルタとして、ソーベルフィルタやラプラシアンフィルタなどが利用され、多値的にエッジ性の強さを評価した値が画素毎に求められる。そこで、これらの画素のうち、エッジ性の強さが所定の閾値以上の画素が、エッジ点として抽出される。
【０１６３】
ステップＳ６６において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉを１だけインクリメントする（ｉ＝ｉ＋１）。そして、ステップＳ６７において、前景らしさ評価部６３は、原フレーム画像の番号ｉが１を超えたか否かを判定する（ｉ＞１？）。
【０１６４】
直前のステップＳ６３及びＳ６４の処理で、ｉ＝０番の逆側のｊ＝１番の原フレーム画像の対応領域などの各画素ｐのデータ項の重みＤ１ｐが設定され、ステップＳ６５の処理でｉ＝０番の原フレーム画像のエッジ点が抽出されて、ステップＳ６６の処理でｉ＝１番に更新された場合には、ステップＳ６７においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ６２に戻されそれ以降の処理が繰り返される。即ち、ステップＳ６２乃至Ｓ６６の処理が実行されて、ｉ＝１番の逆側のｊ＝０番の原フレーム画像の対応領域などの各画素ｐのデータ項の重みＤ０ｐが設定され、ｉ＝１番の原フレーム画像のエッジ点が抽出されて、ｉ＝２番に更新される。すると、今度は、ステップＳ６７においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ６８に進む。
【０１６５】
ステップＳ６８において、共通エッジ点抽出部８４は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の画像データにおける各々のエッジ点のうち、同一の画素位置に存在するエッジ点を、共通エッジ点として抽出する。ステップＳ６９において、共通エッジ点抽出部８４は、共通エッジ点についてハフ変換を行うことで、１以上の直線を検出する。このようなステップＳ６８及びＳ６９の処理について、図９を参照してさらに詳しく説明する。
【０１６６】
図９は、第３実施形態に係る前景らしさ評価処理の一部の具体的な処理結果の一例を示す図である。
【０１６７】
図９の例では、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各々としては、図５の例と同様の画像１０１ａ，１０１ｂが採用されている。画像１２１ａは、ソ―ベルフィルタを用いて、ｉ＝０番の原フレーム画像１０１ａからエッジ点が抽出された結果を示す画像である。同様に、画像１２１ｂは、ソ―ベルフィルタを用いて、ｉ＝１番の原フレーム画像１０１ｂからエッジ点が抽出された結果を示す画像である。即ち、エッジ点の画素値が０（白）であり、それ以外の画素値が１（黒）となるような２値化画像が、画像１２１ａ，１２１ｂである。このような画像１２１ａ，１２１ｂを、以下、「エッジ点画像１２１ａ，１２１ｂ」と呼ぶ。
【０１６８】
ステップＳ６８の処理で、エッジ点画像１２１ａ，１２１ｂから、共通エッジ点が抽出された結果が、画像１２２である。即ち、共通エッジ点の画素値が０（白）であり、それ以外の画素値が１（黒）となるような２値化画像が、画像１２２である。このような画像１２２を、以下、「共通エッジ点画像１２２」と呼ぶ。
【０１６９】
ステップＳ６９の処理では、このような共通エッジ点画像１２２に対して直線のハフ変換が実行されて、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の各々に含まれる直線、例えば図９の例では直線１２３が抽出される。ここで、単に投票数の多い直線を抽出するだけではなく、投票されたエッジ点が、短い直線（線分）上にのみ集中しているものは除外するようにすることにより、一定長以上の直線が抽出される。即ち、ステップＳ６９の処理では、背景の構造物（建築物など）のエッジを示す直線を検出することが目的とされている。これに対して、上述したように、被写体（人物など）である前景物体は背景の構造物よりも十分小さいと仮定できるため、短い直線は前景物体中のエッジを示す可能性が高い。そこで、このような前景物体中のエッジを誤検出しないように、短い直線は除外しているのである。
【０１７０】
このように、直線検出部８５により１以上の直線（以下、「検出直線」と呼ぶ）が検出され、その検出結果が二次前景らしさ評価部８６に供給されると、処理は図８のステップＳ６９からＳ７０に進む。
【０１７１】
ステップＳ７０において、二次前景らしさ評価部８６は、１以上の検出直線の１つを注目直線に設定する。
【０１７２】
ステップＳ７１において、二次前景らしさ評価部８６は、注目直線の中から注目画素を設定する。即ち、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のうち、注目直線が配置されている所定の画素位置に存在する画素が、注目画素に設定される。
【０１７３】
ステップＳ７２において、二次前景らしさ評価部８６は、注目画素は、片方エッジ点であるか否かを判定する。ここで、片方エッジ点とは、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の同一位置の画素のうち、一方の原フレーム画像側の画素のみがエッジ点となっており、他方の原フレーム画像側の画素がエッジ点となっていない画素をいう。即ち、片方エッジ点は、エッジ点の存在する原フレーム画像側では背景に対応する確率が高く、エッジ点が存在しない原フレーム画像側では前景物体に対応する確率が高いとみなすことができる画素をいう。長い直線は、背景構造物のエッジであり、それが前景物体により隠蔽されたため、片方エッジ点が生じていると考えられるからである。
【０１７４】
注目画素が片方エッジ点でない場合、当該注目画素は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の何れにおいても背景に対応している可能性が高いため、ステップＳ７２においてＮＯであると判定されて、後述するステップＳ７３の処理は実行されずに、処理はステップＳ７４に進む。なお、ステップＳ７４以降の処理については後述する。
【０１７５】
これに対して、注目画素が片方エッジ点である場合、ステップＳ７２においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ７３に進む。ステップＳ７３において、二次前景らしさ評価部８６は、注目画素の前景らしさを補正する。
【０１７６】
この場合、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の両者の注目画素に対して、前景らしさが補正されてもよい。ただし、本実施形態では、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のうち、エッジ点の存在する原フレーム画像側の注目画素、即ち、背景に対応する確率が高い注目画素の前景らしさが、低くなるように更新される。
【０１７７】
上述したように、エッジ点の存在するｉ番の原フレーム画像の注目画素ｐの前景らしさは、式（１）のデータ項を算出するための重みＤｉｐに対応している。従って、本実施形態では、エッジ点の存在するｉ番の原フレーム画像の注目画素ｐのデータ項の重みＤｉｐが、大きくなるように補正される。
【０１７８】
このように、ステップＳ７３の処理では、エッジ点の存在するｉ番の原フレーム画像の注目画素ｐのデータ項の重みＤｉｐが補正されることになる。これにより、処理はステップＳ７４に進む。
【０１７９】
ステップＳ７４において、二次前景らしさ評価部８６は、注目直線の全画素が注目画素に設定されたことがあるか否かを判定する。
【０１８０】
注目直線を構成する画素の中に、注目画素に設定されたことがない画素が未だ存在する場合、ステップＳ７４においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ７１戻され、それ以降の処理が繰り返される。これにより、注目直線を構成する画素のうち、片方エッジ点となる各画素の前景らしさ、即ち、エッジ点の存在するｉ番の原フレーム画像側の重みＤｉｐがそれぞれ補正される。
【０１８１】
注目直線の全画素に対して上述した処理が実行されると、ステップＳ７４の処理でＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ７５に進む。
【０１８２】
ステップＳ７５において、二次前景らしさ評価部８６は、全検出直線が注目直線に設定されたことがあるか否かを判定する。
【０１８３】
１以上の検出直線の中に、注目直線に設定されたことがないものが未だ存在する場合、ステップＳ７５においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ７０戻され、それ以降の処理が繰り返される。これにより、１以上の検出直線の各々に対して、ステップＳ７１乃至Ｓ７４のループ処理が繰り返し実行されて、片方エッジ点となる各画素の前景らしさ、即ち、エッジ点の存在するｉ番の原フレーム画像側の重みＤｉｐがそれぞれ補正される。
【０１８４】
１以上の検出直線の全てに対して上述した処理が実行されると、ステップＳ７５の処理でＹＥＳであると判定されて前景らしさ評価処理は終了となる。前景らしさ評価処理が終了すると、即ち図３のステップＳ４の処理が終了すると、式（１）のデータ項が設定されたことになるので、処理は図３のステップＳ５に進む。
【０１８５】
以上説明したように、第３実施形態に係るデジタルカメラ１は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像（第１及び第２原フレーム画像）の両者に存在する長い直線エッジを、検出直線として検出する。当該デジタルカメラ１は、このような検出直線を背景の構造物のエッジとして、ｉ＝０，１番の原フレーム画像のうち、一方の領域に検出直線が含まれ、他方の同一位置の領域に検出直線が含まれない場合、他方の領域（１以上の片方エッジ点）に前景物体が含まれる確率が、それ以外の場合よりも高いものとして、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の前景物体である度合（前景らしさ）が評価される。これらの前景らしさは、式（１）のコスト関数のデータ項の重みＤｉｐとして用いられる。
【０１８６】
このように、第３実施形態のデジタルカメラ１は、検出直線付近の領域について局所的に（背景の構造物を示す長い直線エッジ付近）、ｉ番の原フレーム画像の前景物体に該当するのかそれとも背景に該当するのかを概ね自動的に推定することができる。このような推定結果を、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）のデータ項の重みＤｐとして用いることで、当該コスト関数に基づく、画像全体の切取線の決定という大域的な最適化を行う場合、十分な確度を有することができる。その結果、ユーザにとっては特段の設定をするための操作をせずとも、任意の構図の画像に対して自動的に適応した切り取り線が決定され、その結果、適切なカップリング画像が得られる。即ち、撮影時の構図の自由度を高めつつ簡便な操作で、記念撮影などで求められる人物全員が含まれたカップリング画像が得られる。
【０１８７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
【０１８８】
例えば、第１乃至第３実施形態のうち任意の２以上の実施形態を組み合わせてもよいし、さらに別の実施形態を組み合わせてもよい。
【０１８９】
具体的には例えば、式（１）のコスト関数Ｅ（ｆ）のデータ項や平滑化項の設定は、幾つかの条件を組み合わせた加算値とすることもできる。より具体的には例えば、第１実施形態の重みＤｐと第２実施形態の重みＤｐを加算して、データ項を設定することもできる。また例えば、第１実施形態の重みＤｐ若しくは第２実施形態の重みＤｐ又はこれらの組み合せと、第３実施形態のうち顔検出の手法（図８のステップＳ６１乃至Ｓ６７の処理を実現する手法）と組み合わせてもよい。
【０１９０】
さらに、第１実施形態の重みＤｐ、第２実施形態の重みＤｐ、及び第３実施形態のうち顔検出の手法のうちの任意の２以上の組み合わせだけでは、ｉ＝０，１番の原フレーム画像の何れに前景物体の内部領域が属するのかについての判定が不安定になる場合がある。そこで、第１実施形態の重みＤｐ、第２実施形態の重みＤｐ、及び第３実施形態のうち顔検出の手法のうちの任意の２以上の組み合わせに対して、さらに、第３実施形態のうち図８のステップＳ６８至Ｓ７５の処理を実現する手法（以下、「エッジ隠蔽検出手法」と呼ぶ）を組み合わせてもよい。これにより、当該判定に手掛かりを与えることができる、といった相互補完的な効果を奏することが可能になる。
【０１９１】
また例えば、エッジ隠蔽検出手法は、例えば工場内など長い直線エッジが多数存在するシーンに限定するならば、他の手法と組み合わせずに、単独で適用することができる場合もある。
【０１９２】
さらに、例えば、上述した第１乃至第３実施形態では、カップリング画像を生成するために合成する原フレーム画像の合成数は、ｉ＝０，１番の原フレーム画像（第１原フレーム画像及び第２原フレーム画像）の２つとされていた。しかしながら、原フレーム画像の合成数は、特にこれに限定されず、３つ以上としてもよい。この場合の実現手法も、特に限定されず、例えば、ｉ＝０，１番の原フレーム画像を合成して得られた合成画像に対して、ｉ＝２番の原フレーム画像を合成する手法を採用することができる。また例えば、多値グラフカットにより直接、３値のラベリングを求める手法を採用することができる。
【０１９３】
さらにまた、例えば、上述した第１乃至第３実施形態では、本発明が適用される画像処理装置は、デジタルカメラとして構成される例として説明した。しかしながら、本発明は、デジタルカメラに特に限定されず、電子機器一般に適用することができる。具体的には例えば、本発明は、ビデオカメラ、携帯型ナビゲーション装置、ポータブルゲーム機などに適用可能である。
【０１９４】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
【０１９５】
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータなどにネットワークや記録媒体からインストールされる。コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
【０１９６】
このようなプログラムを含む記録媒体は、図示はしないが、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体などで構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、又は光磁気ディスクなどにより構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）などにより構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）などにより構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図１のＲＯＭ３２や、図示せぬハードディスクなどで構成される。
【０１９７】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。
【符号の説明】
【０１９８】
１・・・デジタルカメラ、１１・・・撮像部、１２・・・データ処理部、１３・・・ユーザインタフェース部、２１・・・光学レンズ部、２２・・・イメージセンサ、３１・・・ＣＰＵ、３２・・・ＲＯＭ、３３・・・ＲＡＭ、３４・・・メモリ、３５・・・表示制御部、３６・・・画像処理部、６１・・・位置合せ変換部、６２・・・フレーム差分算出部、６３・・・前景らしさ評価部、６４・・・切取易さ評価部、６５・・・切取線決定部、６６・・・切取合成部、７１・・・第１原画像記憶部、７２・・・第２原画像記憶部、７３・・・カップリング画像記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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【図９】
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