(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のビデオ画面の一部が総合的な画面の前景を表し、第２のビデオ画面が背景を表すように、第１のビデオ画面の画素データを第２のビデオ画面の画素データと混合し、第１のビデオ画面の背景に関連する全ての色ベクトルが、ｎ次元の色空間でキー領域（Ｓ）を構成するクロマキー技法において、以下のステップ、
ａ）  第１サブ空間（Ａ）がキー領域（Ｓ）と可能性のある遷移色とを含むのに対して、第２サブ空間（Ｂ）および境界領域（Ｇ）が前景に関連する第１のビデオ画面の色ベクトルを含むように、（ｎ−１）次元の境界領域（Ｇ）により色空間を、２つのサブ空間（Ａ、Ｂ）に分割するステップと、
【外１】
0003616680.tif 000029
とを有することを特徴とするクロマキー方法。
【請求項２】
【外２】
0003616680.tif 000030
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
境界領域（Ｇ）の点は、
【外３】
0003616680.tif 000031
請求項１または２に記載の技法。
【請求項４】
【外４】
0003616680.tif 000032
請求項３に記載の技法。
【請求項５】
【外５】
0003616680.tif 000033
請求項３または４記載のキーイング関数（ｋ）を求める回路構成。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロマキー方法およびそれと関連する回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広義ではクロマキーは、以下の目的をもって２枚のビデオ画面を混合し、１つの総合的な画面にすることを意味するものと解釈されている。その目的とは、できる限り誤りなく第１のビデオ画面の前景を、背景としての第２のビデオ画面の前面にはめ込むことである。（たとえばドイツ連邦共和国特許公開第４０１７８７８号公報参照）
２つの画面を自動的に混合するために、第１のビデオ画面の背景をできる限り１つの色にすべきである。このために通常青色が用いられ、その色はキーカラーと呼称される。第１のビデオ画面の前景にこの色が含まれていてはならない。その場合総合的な画面に、明らかな誤りが生じることがあるからである。実際混合の際に、第１のビデオ画面の色情報は、画素毎にスキャンされる。色情報がキーカラーを持つ画素の色情報と一致するとこの画素は、第２のビデオ画面の対応する画素データに置換される。キーカラーが前景にあると、総合的な画面内のその位置に前景が透過する。
【０００３】
その方法の改善は、たとえば単一のキーカラーの代わりにキーカラーの濃淡の差も、第１のビデオ画面の背景に利用することである。上述の理由により、これらの濃淡の差は第１のビデオ画面の前景に生じてはならない。そうでなければ前景と背景とを自動識別する簡単な評価基準が失われるからである。
【０００４】
前景と背景との識別の困難な側面は、ビデオ画面内の遷移色の現象である。遷移色は、ビデオ画面内、たとえば前景の対称物と、前景の背後の背景のキーカラーとのエッジに生じる。簡単に説明すると青色のキーカラーと赤色の背景を用いる場合、紫色を介して赤色から青色に変化する遷移領域が、画面上の前景と背景との間に生じる。たとえばビデオカメラの光学的な焦点のボケ、またはビデオ画面のフィルタ処理により、これらの遷移色が生じる。
【０００５】
そのような遷移領域の画素が、カラーキーイング処理を施されずに、第２のビデオ画面の対応する画素に置換されない場合、前景の対象物は、とりわけ妨害をきたす青みがかったエッジまたは紫色のエッジで総合的な画面に現れる。他方で処理結果が不自然にはっきりした画像である場合、これらの遷移領域の画素を、第２のビデオ画面の対応する画素に完全に置換することができない。ある色の遷移（赤から青への遷移、または緑から青への遷移）に対しては、キーカラー成分は２次元の色平面で定義することができる。これらの遷移色は共にキーカラーのベクトルと交差するベクトル成分を持ち、この特徴によりそれらをベクトルの基本成分に分割することができる。しかし典型的にはそのような方法は、色の遷移が色平面を正反対に移り変わり無彩色の軌跡を通る場合、たとえば無彩色の軌跡を通って黄色から青色に遷移する場合には通用しない。実際黄色は、青色のキーカラーと反方向の成分である。これら２つの色ベクトルの任意の加算ベクトルは、もはや平行四辺形を構成せず、簡単な方法で基本成分に分割することができない。したがって灰色の遷移領域では、キーイング関数（以下を参照）の値を表すことができない。黄色の前景の対象物のカラーキーイング処理の後には、灰色のエッジが不可避に生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、カラーキーイング処理の際に全ての遷移色を処理する、包括的で汎用性のある方法および回路構成を提供することである。
【０００７】
ここで「色空間」、「画素の色ベクトル」、または「対応する画素」等の用語を、以後以下に定義するように用いる。
【０００８】
１．  広義では画素の色情報は、２つのクロミナンス値Ｃｂ、Ｃｒおよび輝度値Ｙを意味するものと解釈されている。狭義では色情報は、２つのクロミナンス値Ｃｂ、Ｃｒのみを意味するものと解釈されている。一般に色情報について述べる場合には、２つの説明を両方の場合に適応する。
【０００９】
２．  画素の色情報は、デカルト座標系を用いて表される色空間の点Ｐとされ、その座標は、画素の色情報により決定される。広義では色情報成分は、３次元の色空間ＦＲ３  内の点であり、狭義では色情報成分は、２次元の色空間ＦＲ２  内の点である。一般に用語、色空間を用いる場合、その定義は次元と無関係である。
【００１０】
【外６】
0003616680.tif 000002
【００１１】
【外７】
0003616680.tif 000003
【００１２】
５．  ２つの異なるビデオ画面に含まれる２つの画素は、画面上で同一の幾何学的座標を持てば、それらは対応するものと定義される。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、以下のステップ
ａ）  第１サブ空間がキー領域と可能性のある遷移色とを含のに対して、第２サブ空間および境界領域が前景に関連する第１のビデオ画面の色ベクトルを含むように、（ｎ−１）次元の境界領域により色空間を、２つのサブ空間に分割するステップと、
【００１４】
【外８】
0003616680.tif 000004
【００１５】
【外９】
0003616680.tif 000005
【００１６】
【外１０】
0003616680.tif 000006
【００１７】
本発明による遷移色の処理において、輝度成分を含ませることにより、２次元空間（前述を参照）で簡単に解くことのできない問題を解くことができる。
【００１８】
【外１１】
0003616680.tif 000007
【００１９】
【外１２】
0003616680.tif 000008
【００２０】
本発明のこれらの利点および他の利点は、以下に説明する実施の形態から明らかである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に、一般に決められた座標系Ｃｂ、Ｃｒ（原点は黒点と一致する）を有する２次元の色空間ＦＲ２  （慣例に従って以下では色平面と呼称する）を示す。
【００２２】
配色を決定するために６角形が示され、色平面の第１象限のふちから始めて６角形の周りを反時計周りに、紫色、赤色、黄色、緑色、シアン、青色が配色されている。
【００２３】
色平面ＦＲ２  に、影をつけた領域つまりキー領域と、境界曲線Ｇで区分される境界領域とを示す。境界曲線Ｇは色平面ＦＲ２  を２つのサブ平面、つまりサブ平面Ａ、Ｂに分割する。サブ平面Ｂに第１のビデオ画面の前景の色が含まれるのに対し、サブ平面Ａにはキーカラーおよび可能性のある遷移色が含まれる。ビデオ画面内にサブ平面Ｂの全ての色が、実際に前景色として生じるのではない。サブ平面Ａについても、ビデオ画面内に全ての可能性のある遷移色が必ずしも遷移色として生じる必要はないと言える。前述の前提に従って、加色法による混合により遷移色が作られるこれらの前景の色は、境界曲線Ｇ上に位置している。
【００２４】
【外１３】
0003616680.tif 000009
【００２５】
【外１４】
0003616680.tif 000010
【００２６】
たとえば２枚の画面のシーケンスを自動的に混合して総合的な画面のシーケンスにする場合、主な作業は総合的なシーケンスに適するキーイング関数を求めることである。前述の処理では、第１シーケンスの画面の色構成（総合的な画面に対して前景に現れる）は、基本的にこのシーケンスの全ての画面に対して同一であることを前提とする。たとえば第１シーケンスの画面の前景がニュースキャスターである場合、全ての前景は、同じ（青色の）背景の前で同じ服を着ている同一のキャスターに関連する。
【００２７】
【外１５】
0003616680.tif 000011
【００２８】
【外１６】
0003616680.tif 000012
【００２９】
【外１７】
0003616680.tif 000013
【００３０】
【外１８】
0003616680.tif 000014
【００３１】
図２に、色空間ＦＲ３  において、最も一般的な場合に対して条件をどのように拡げて解釈するかを示す。この場合、点集合Ｓは３次元の点集合であり、点集合Ｇは、２次元の点集合である。
【００３２】
次に３次元の色空間ＦＲ３  に対して、以下の簡単な前提を基にして実施例を説明する。
【００３３】
【外１９】
0003616680.tif 000015
【００３４】
【外２０】
0003616680.tif 000016
【００３５】
【外２１】
0003616680.tif 000017
【００３６】
【外２２】
0003616680.tif 000018
【００３７】
【外２３】
0003616680.tif 000019
【００３８】
【外２４】
0003616680.tif 000020
【００３９】
【外２５】
0003616680.tif 000021
【００４０】
【外２６】
0003616680.tif 000022
【００４１】
空間ＦＲ２  に前述の特別な場合を完全に適応することができることに注意すべきである。式（１）および（２）を同一の形にすることができる。唯一の違いは、その中の全てのベクトルは、２つの成分しか持たないことである。したがって式（４）は、原点を通る直線の式である。もっと複雑な場合では境界領域は、開始点が原点である２つの半直線から構成される。しかし２次元処理を用いて不満足な解が全く得られないまたはほとんど得られない場合、その問題の３次元処理は好適である。
【００４２】
【外２７】
0003616680.tif 000023
【００４３】
【外２８】
0003616680.tif 000024
【００４４】
【外２９】
0003616680.tif 000025
【００４５】
【外３０】
0003616680.tif 000026
【００４６】
【外３１】
0003616680.tif 000027
【００４７】
【外３２】
0003616680.tif 000028
【００４８】
【発明の効果】
本発明により、カラーキーイング処理の際に全ての遷移色を処理する、包括的で汎用性のある方法および回路構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２次元の色空間、つまり色平面に対して最も一般的な形で本発明を説明する図である。
【図２】３次元の色空間で本発明の特別な実施例を説明する図である。
【図３】キーカラーにより決定される角度を幾何学的に示す図である。
【図４】キーイング関数を計算する回路構成のブロック図である。
【符号の説明】
１  変換ユニット
２  分子Ｚを計算するユニット
３  加算器
４  除算ユニット
５  メモリ
【図１】
0003616680.tif 000034
【図２】
0003616680.tif 000035
【図３】
0003616680.tif 000036
【図４】
0003616680.tif 000037