(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理装置において、
前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる前記画像データから、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成手段と、
前記前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前記前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成手段と、
前記右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、前記左眼用前景視差画像と前記背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成手段と
を含み、
前記前景背景成分画像生成手段は、
前記画像データの、前記前景領域と、前記背景領域と、前記混合領域とを特定する領域特定手段と、
前記前景領域、前記背景領域、および前記混合領域の特定の結果に基づいて、前記混合領域における前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出する混合比検出手段と、
検出された前記混合比に基づいて、前記混合領域に属する画素を、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分を基に、前記前景成分画像および前記背景成分画像を生成する前景背景分離手段と
を含む
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記前景背景成分画像生成手段により生成された前記前景成分画像の動きボケの量を調整する動きボケ量調整手段
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理方法において、
前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる前記画像データから、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成ステップと、
前記前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前記前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成ステップと、
前記右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、前記左眼用前景視差画像と前記背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成ステップと
を含み、
前記前景背景成分画像生成ステップは、
前記画像データの、前記前景領域と、前記背景領域と、前記混合領域とを特定し、
前記前景領域、前記背景領域、および前記混合領域の特定の結果に基づいて、前記混合領域における前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出し、
検出された前記混合比に基づいて、前記混合領域に属する画素を、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分を基に、前記前景成分画像および前記背景成分画像を生成する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理するコンピュータに、
前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる前記画像データから、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成ステップと、
前記前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前記前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成ステップと、
前記右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、前記左眼用前景視差画像と前記背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成ステップと
を含み、
前記前景背景成分画像生成ステップが、
前記画像データの、前記前景領域と、前記背景領域と、前記混合領域とを特定し、
前記前景領域、前記背景領域、および前記混合領域の特定の結果に基づいて、前記混合領域における前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出し、
検出された前記混合比に基づいて、前記混合領域に属する画素を、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分を基に、前記前景成分画像および前記背景成分画像を生成する
処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項５】
時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理するコンピュータに、
前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる前記画像データから、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成ステップと、
前記前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前記前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成ステップと、
前記右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、前記左眼用前景視差画像と前記背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成ステップと
を含み、
前記前景背景成分画像生成ステップが、
前記画像データの、前記前景領域と、前記背景領域と、前記混合領域とを特定し、
前記前景領域、前記背景領域、および前記混合領域の特定の結果に基づいて、前記混合領域における前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出し、
検出された前記混合比に基づいて、前記混合領域に属する画素を、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前記前景オブジェクト成分および前記背景オブジェクト成分を基に、前記前景成分画像および前記背景成分画像を生成する
処理を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、センサにより検出した信号と現実世界との違いを考慮した画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現実世界における事象をセンサで検出し、画像センサが出力するサンプリングデータを処理する技術が広く利用されている。
【０００３】
例えば、静止している所定の背景の前で移動する物体をビデオカメラで撮像して得られる画像には、物体の移動速度が比較的速い場合、動きボケが生じることになる。
【０００４】
また、２次元画像を３次元画像に変換する技術がある。例えば、２次元画像の１フィールド画面内を複数の領域に分割し、各領域で抽出された特徴情報、すなわち奥行き情報に基づいて水平視差量を演算し、その水平視差量に応じて生成された第１画像と第２画像とを表示することにより３次元画像を表示することは、特開平１０−５１８１２号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
静止している背景の前で物体が移動するとき、移動する物体の画像自身の混ざり合いによる動きボケのみならず、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いが生じる。従来は、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いの状態に対応する処理は、考えられていなかった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画像の混ざり合いの状態に対応して、２次元画像から３次元画像を生成することができるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理装置において、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる画像データから、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成手段と、前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成手段と、右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、左眼用前景視差画像と背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成手段とを含み、前景背景成分画像生成手段は、画像データの、前景領域と、背景領域と、混合領域とを特定する領域特定手段と、前景領域、背景領域、および混合領域の特定の結果に基づいて、混合領域における前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出する混合比検出手段と、検出された混合比に基づいて、混合領域に属する画素を、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を基に、前景成分画像および背景成分画像を生成する前景背景分離手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】
画像処理装置は、前景背景成分画像生成手段により生成された前景成分画像の動きボケの量を調整する動きボケ量調整手段をさらに設けることができる。
【００１１】
本発明の画像処理方法は、時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理方法において、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる画像データから、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成ステップと、前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成ステップと、右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、左眼用前景視差画像と背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成ステップとを含み、前景背景成分画像生成ステップは、画像データの、前景領域と、背景領域と、混合領域とを特定し、前景領域、背景領域、および混合領域の特定の結果に基づいて、混合領域における前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出し、検出された混合比に基づいて、混合領域に属する画素を、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を基に、前景成分画像および背景成分画像を生成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の記録媒体のプログラムは、時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理するコンピュータに、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる画像データから、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成ステップと、前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成ステップと、右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、左眼用前景視差画像と背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成ステップとを含み、前景背景成分画像生成ステップが、画像データの、前景領域と、背景領域と、混合領域とを特定し、前景領域、背景領域、および混合領域の特定の結果に基づいて、混合領域における前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出し、検出された混合比に基づいて、混合領域に属する画素を、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を基に、前景成分画像および背景成分画像を生成する処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なものである。
【００１３】
本発明のプログラムは、時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理するコンピュータに、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる画像データから、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景成分画像生成ステップと、前景成分画像に対して右眼用の視差を付加して右眼用前景視差画像を生成すると共に、前景成分画像に対して左眼用の視差を付加して左眼用前景視差画像を生成する前景視差画像生成ステップと、右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像を生成すると共に、左眼用前景視差画像と背景画像とを合成して左眼用視差画像を生成する視差画像生成ステップとを含み、前景背景成分画像生成ステップが、画像データの、前景領域と、背景領域と、混合領域とを特定し、前景領域、背景領域、および混合領域の特定の結果に基づいて、混合領域における前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を検出し、検出された混合比に基づいて、混合領域に属する画素を、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離し、分離された前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を基に、前景成分画像および背景成分画像を生成する処理を実行させることを特徴とする。
【００１４】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域と、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域と、前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分とが混合されてなる混合領域とからなる画像データから、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と、背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とが生成され、前景成分画像に対して右眼用の視差が付加されて右眼用前景視差画像が生成されると共に、前景成分画像に対して左眼用の視差が付加されて左眼用前景視差画像が生成され、右眼用前景視差画像と任意の背景画像とを合成して右眼用視差画像が生成されると共に、左眼用前景視差画像と背景画像とを合成して左眼用視差画像が生成される。前景成分画像と背景成分画像の生成では、画像データの、前景領域と、背景領域と、混合領域とが特定され、前景領域、背景領域、および混合領域の特定の結果に基づいて、混合領域における前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比が検出され、検出された混合比に基づいて、混合領域に属する画素が、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離され、分離された前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を基に、前景成分画像および背景成分画像が生成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る画像処理装置の一実施の形態を示す図である。CPU（Central Processing Unit）２１は、ROM（Read Only Memory）２２、または記憶部２８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）２３には、CPU２１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU２１、ROM２２、およびRAM２３は、バス２４により相互に接続されている。
【００１６】
CPU２１にはまた、バス２４を介して入出力インタフェース２５が接続されている。入出力インタフェース２５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部２６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部２７が接続されている。CPU２１は、入力部２６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU２１は、処理の結果得られた画像や音声等を出力部２７に出力する。
【００１７】
入出力インタフェース２５に接続されている記憶部２８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU２１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部２９は、インターネット、その他のネットワークを介して外部の装置と通信する。この例の場合、通信部２９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００１８】
また、通信部２９を介してプログラムを取得し、記憶部２８に記憶してもよい。
【００１９】
入出力インタフェース２５に接続されているドライブ３０は、磁気ディスク５１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、或いは半導体メモリ５４などが装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記憶部２８に転送され、記憶される。
【００２０】
図２は、画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【００２１】
なお、画像処理装置の各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本明細書の各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアによる機能ブロック図と考えても良い。
【００２２】
この明細書では、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトに対応する画像を、画像オブジェクトと称する。
【００２３】
画像処理装置に入力された入力画像は、距離情報取得部７１および３次元画像合成処理部７３に供給される。
【００２４】
距離情報取得部７１は、入力画像を基に、センサから前景に対応するオブジェクトまでの距離を取得する。
【００２５】
一般的な画像において、前景に対応するオブジェクトは、背景のオブジェクトの前に位置し、センサのピントは、前景に対応するオブジェクトに合っている。従って、前景に対応するオブジェクトの画像は、背景のオブジェクトの画像に比較して、高周波成分を多く含む。同様に、前景に対応するオブジェクトの画像の輝度および彩度は、背景のオブジェクトの画像に比較して、高い。
【００２６】
オブジェクトの画像に含まれる高周波成分の量、またはオブジェクトの画像の輝度若しくは彩度に所定の係数を乗算することにより、センサからオブジェクトまでの距離を求めることができる。
【００２７】
距離情報取得部７１は、例えば、オブジェクトの画像に含まれる高周波成分の量、並びにオブジェクトの画像の輝度および彩度を基に、オブジェクトまでの距離を示す距離情報を生成する。
【００２８】
距離情報取得部７１は、センサから前景に対応するオブジェクトまでの距離を示す距離情報を生成し、生成した距離情報を視差演算部７２に供給する。
【００２９】
視差演算部７２は、距離情報取得部７１から供給された距離情報を基に、前景のオブジェクトに対応する視差を演算して、求められた視差を３次元画像合成処理部７３に供給する。
【００３０】
３次元画像合成処理部７３は、入力画像を、前景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、前景の成分とも称する）のみからなる前景成分画像と、背景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、背景の成分とも称する）のみからなる背景成分画像とに分離する。３次元画像合成処理部７３は、前景成分画像、背景成分画像、および視差演算部７２から供給された視差を基に、右眼用画像（右眼用視差画像とも称する）および左眼用画像（左眼用視差画像とも称する）を生成し、生成した右眼用画像および左眼用画像を出力する。
【００３１】
次に、３次元画像および視差について説明する。
【００３２】
図３に示すように、現実世界において、オブジェクトを見たとき、オブジェクトまでの距離に対応して、右眼に見えるオブジェクトの位置と、左眼に見えるオブジェクトの位置は、異なる。右眼に見えるオブジェクトの位置と、左眼に見えるオブジェクトの位置との差異を、視差と称する。
【００３３】
３次元画像においては、視差に対応する位置に表示されている右眼用のオブジェクトの画像を、右眼に見せ、視差に対応する位置に表示されている左眼用のオブジェクトの画像を、左眼に見せることにより、使用者に、オブジェクトまでの距離を認識させることができる。
【００３４】
図４を参照して、視差について、より詳細に説明する。
【００３５】
図４において、xは、表示面の横方向の座標を示し、yは、表示面に垂直な、奥行きの座標を示し、zは、表示面の縦方向の座標を示す。
【００３６】
P0は、観察者（使用者）の両眼の中心位置を示す。
【００３７】
Eは、眼間の長さを示す。PERは、右眼の位置を示し、PELは、左眼の位置を示す。PERの座標は、(X0,Y0,Z0)で表し、PELの座標は、(X1,Y1,Z1)で表す。
【００３８】
PDは、表示面と視軸の交点を示す。PDの座標は、(Xd,Yd,Zd)で表す。
【００３９】
PDRは、左眼用画像提示位置を示し、PDLは、右眼用画像提示位置を示す。PDRの座標は、(X2,Y2,Z2)で表し、PDLの座標は、(X3,Y3,Z3)で表す。
【００４０】
Pは、表示されるオブジェクトの位置を示す。Pの座標は、(Xp,Yp,Zp)で表す。
【００４１】
Wは、オブジェクトの表示面上の視差を示す。
【００４２】
観察者によって、知覚されるオブジェクトの座標P（Xp,Yp,Zp）は、右眼の座標PERと表示面上に提示される右眼用画像提示位置PDLを結ぶ線分Lrと、左眼の座標PELと表示面上に提示される左眼用画像提示位置PDRを結ぶ線分Llとの交点として求められる。
【００４３】
線分Lrは、式（１）で表され、線分Llは、式（２）で表される。
(x-X0)/(X2-X0)=(y-Y0)/(Y2-Y0)=(z-Z0)/(Z2-Z0)            （１）
(x-X1)/(X3-X1)=(y-Y1)/(Y3-Y1)=(z-Z1)/(Z3-Z1)            （２）
【００４４】
従って、線分Lrと線分Llとの交点であるPの座標は、式（３）乃至式（５）で表される。
Xp=Tfix-(X2-X0)+X0                                      （３）
Yp=Tfix-(Y2-Y0)+Y0                                      （４）
Zp=Tfix-(Z2-Z0)+Z0                                      （５）
式（３）乃至式（５）におけるTfixは、式（６）で表される。
0004729812.tif 000002
【００４５】
次に、表示面の中心からy方向に距離Kだけ離れた位置から見た画像を考える。表示面と視軸の交点の座標をX,Y,Z座標の原点とすると、P0の座標、PDの座標、PERの座標、PELの座標、PDRの座標、およびPDLの座標は、次のように表すことができる。
【００４６】
すなわち、P0の座標は、(0,K,0)と表すことができる。PDの座標(Xd,Yd,Zd)は、(0,0,0)と表すことができる。PERの座標(X0,Y0,Z0)は、(E,K,0)と表すことができる。PELの座標(X1,Y1,Z1)は、(-E,K,0)と表すことができる。
【００４７】
同様に、PDRの座標(X2,Y2,Z2)は、(W/2,0,0)と表すことができる。PDLの座標 (X3,Y3,Z3)は、(-W/2,0,0)と表すことができる。
【００４８】
これらの関係を式（３）乃至式（５）に代入すると、式（７）乃至式（９）を求めることができる。
Xp=0                                              （７）
Yp=KW/(W-2E)                                      （８）
Zp=0                                              （９）
【００４９】
図５に示すように、オブジェクトの距離に対応して、視差を算出し、視差に対応して移動させた右眼用のオブジェクトの画像を、観察者の右眼に見せ、視差に対応して移動させた左眼用のオブジェクトの画像を、観察者の左眼に見せることにより、使用者に、オブジェクトまでの距離を認識させることができる。
【００５０】
図２に戻り、距離情報取得部７１は、オブジェクトまでの距離を取得し、オブジェクトまでの距離を示す距離情報を視差演算部７２に供給する。
【００５１】
視差演算部７２は、式（７）乃至式（９）に示す演算を基に、オブジェクトまでの距離から、視差を演算し、演算された視差を３次元画像合成処理部７３に供給する。
【００５２】
３次元画像合成処理部７３は、視差演算部７２から供給された視差を基に、右眼用画像および左眼用画像を生成する。
【００５３】
図６は、３次元画像合成処理部７３の構成を示すブロック図である。
【００５４】
前景背景成分画像生成部９１は、入力画像を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比（以下、混合比αと称する）を算出する。前景背景成分画像生成部９１は、算出した混合比αをオクルージョン補正部９２に供給する。
【００５５】
混合比αは、後述する式（１２）に示されるように、画素値における、背景のオブジェクトに対応する背景の成分の割合を示す値である。
【００５６】
前景背景成分画像生成部９１は、前景のオブジェクトに対応する前景の成分のみからなる前景成分画像と、背景のオブジェクトに対応する背景の成分のみからなる背景成分画像とに入力画像を分離して、背景成分画像をオクルージョン補正部９２に供給する。
【００５７】
前景背景成分画像生成部９１は、分離された前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量が調整された前景成分画像を、前景視差画像生成部９３に供給する。
【００５８】
前景背景成分画像生成部９１は、動きボケの量が調整された前景成分画像に対応する、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す情報（以下、領域情報と称する）を前景視差画像生成部９３に供給する。前景領域、背景領域、および混合領域の詳細については、後述する。
【００５９】
前景背景成分画像生成部９１は、動きボケの量が調整された前景成分画像に対応する混合比αを算出して、算出した混合比αを前景視差画像生成部９３に供給する。
【００６０】
オクルージョン補正部９２は、前景背景成分画像生成部９１から供給された混合比αを基に、背景成分画像のうち、前景のオブジェクトの陰となっていた画像および前景のオブジェクトと混合されていた画像を補正して、補正された背景成分画像を合成部９４−１および９４−２に供給する。
【００６１】
前景視差画像生成部９３は、視差演算部７２から供給された視差、および前景背景成分画像生成部９１から供給された領域情報および混合比αを基に、右眼用前景成分画像（右眼用前景視差画像とも称する）を生成すると共に、右眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成する。前景視差画像生成部９３は、右眼用前景成分画像、並びに右眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを合成部９４−１に供給する。
【００６２】
前景視差画像生成部９３は、視差演算部７２から供給された視差、および前景背景成分画像生成部９１から供給された領域情報および混合比αを基に、左眼用前景成分画像（左眼用前景視差画像とも称する）を生成すると共に、左眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成する。前景視差画像生成部９３は、左眼用前景成分画像、並びに左眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを合成部９４−２に供給する。
【００６３】
合成部９４−１は、前景視差画像生成部９３から供給された右眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを基に、オクルージョン補正部９２から供給された背景成分画像および前景視差画像生成部９３から供給された右眼用前景成分画像を合成して、右眼用画像を生成し、生成した右眼用画像を出力する。
【００６４】
合成部９４−２は、前景視差画像生成部９３から供給された左眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを基に、オクルージョン補正部９２から供給された背景成分画像および前景視差画像生成部９３から供給された左眼用前景成分画像を合成して、左眼用画像を生成し、生成した左眼用画像を出力する。
【００６５】
以下、合成部９４−１および合成部９４−２を個々に区別する必要がないとき、単に、合成部９４と称する。
【００６６】
図７は、前景背景成分画像生成部９１の構成を示すブロック図である。
【００６７】
前景背景成分画像生成部９１に供給された入力画像は、オブジェクト抽出部１０１、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に供給される。
【００６８】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの輪郭を検出することで、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００６９】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像と、抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトとの差から、背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００７０】
また、例えば、オブジェクト抽出部１０１は、内部に設けられている背景メモリに記憶されている背景の画像と、入力画像との差から、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクト、および背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出するようにしてもよい。
【００７１】
動き検出部１０２は、例えば、ブロックマッチング法、勾配法、位相相関法、およびペルリカーシブ法などの手法により、粗く抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置情報（動きベクトルに対応する画素の位置を特定する情報）を領域特定部１０３および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００７２】
動き検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれている。
【００７３】
また、例えば、動き検出部１０２は、画像オブジェクトに画素を特定する画素位置情報と共に、画像オブジェクト毎の動きベクトルを動きボケ調整部１０６に出力するようにしてもよい。
【００７４】
動き量vは、動いているオブジェクトに対応する画像の位置の変化を画素間隔を単位として表す値である。例えば、前景に対応するオブジェクトの画像が、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分離れた位置に表示されるように移動しているとき、前景に対応するオブジェクトの画像の動き量vは、４とされる。
【００７５】
なお、オブジェクト抽出部１０１および動き検出部１０２は、動いているオブジェクトに対応した動きボケ量の調整を行う場合に必要となる。
【００７６】
領域特定部１０３は、入力された画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す領域情報を混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００７７】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比αを算出して、算出した混合比αを出力すると共に、混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。混合比算出部１０４が出力する混合比αは、前景背景成分画像生成部９１が出力する背景成分画像に対応している。
【００７８】
前景背景分離部１０５は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および混合比算出部１０４から供給された混合比αを基に、前景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから成る前景成分画像と、背景の成分のみから成る背景成分画像とに入力画像を分離して、前景成分画像を動きボケ調整部１０６に供給する。
【００７９】
動きボケ調整部１０６は、動きベクトルからわかる動き量vおよび領域情報を基に、前景成分画像に含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定する。処理単位は、動きボケの量の調整の処理の対象となる１群の画素を指定するデータである。
【００８０】
動きボケ調整部１０６は、前景背景成分画像生成部９１に入力された動きボケ調整量、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに処理単位を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を出力する。動きベクトルとその位置情報は使わないこともある。
【００８１】
ここで、動きボケとは、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトの動きと、センサの撮像の特性とにより生じる、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれている歪みをいう。
【００８２】
動きボケ調整部１０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成し、生成した領域情報および混合比αを出力する。
【００８３】
次に、図８乃至図２３を参照して、前景背景成分画像生成部９１に供給される入力画像について説明する。
【００８４】
図８は、センサによる撮像を説明する図である。センサは、例えば、固体撮像素子であるCCD（Charge-Coupled Device）エリアセンサを備えたCCDビデオカメラなどで構成される。現実世界における、前景に対応するオブジェクトは、現実世界における、背景に対応するオブジェクトと、センサとの間を、例えば、図中の左側から右側に水平に移動する。
【００８５】
センサは、前景に対応するオブジェクトを、背景に対応するオブジェクトと共に撮像する。センサは、撮像した画像を１フレーム単位で出力する。例えば、センサは、１秒間に３０フレームから成る画像を出力する。センサの露光時間は、１／３０秒とすることができる。露光時間は、センサが入力された光の電荷への変換を開始してから、入力された光の電荷への変換を終了するまでの期間である。以下、露光時間をシャッタ時間とも称する。
【００８６】
図９は、画素の配置を説明する図である。図９中において、Ａ乃至Ｉは、個々の画素を示す。画素は、画像に対応する平面上に配置されている。１つの画素に対応する１つの検出素子は、センサ上に配置されている。センサが画像を撮像するとき、１つの検出素子は、画像を構成する１つの画素に対応する画素値を出力する。例えば、検出素子のＸ方向の位置は、画像上の横方向の位置に対応し、検出素子のＹ方向の位置は、画像上の縦方向の位置に対応する。
【００８７】
図１０に示すように、例えば、CCDである検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力された光を電荷に変換して、変換された電荷を蓄積する。電荷の量は、入力された光の強さと、光が入力されている時間にほぼ比例する。検出素子は、シャッタ時間に対応する期間において、入力された光から変換された電荷を、既に蓄積されている電荷に加えていく。すなわち、検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力される光を積分して、積分された光に対応する量の電荷を蓄積する。検出素子は、時間に対して、積分効果があるとも言える。
【００８８】
検出素子に蓄積された電荷は、図示せぬ回路により、電圧値に変換され、電圧値は更にデジタルデータなどの画素値に変換されて出力される。従って、センサから出力される個々の画素値は、前景または背景に対応するオブジェクトの空間的に広がりを有するある部分を、シャッタ時間について積分した結果である、１次元の空間に射影された値を有する。
【００８９】
前景背景成分画像生成部９１は、このようなセンサの蓄積の動作により、出力信号に埋もれてしまった有意な情報、例えば、混合比αを抽出する。前景背景成分画像生成部９１は、前景の画像オブジェクト自身が混ざり合うことによる生ずる歪みの量、例えば、動きボケの量などを調整する。また、前景背景成分画像生成部９１は、前景の画像オブジェクトと背景の画像オブジェクトとが混ざり合うことにより生ずる歪みの量を調整する。
【００９０】
図１１は、動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。図１１（Ａ）は、動きを伴う前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を示している。図１１（Ａ）に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に左から右に動いている。
【００９１】
図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す画像の１つのラインに対応する画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１１（Ｂ）の横方向は、図１１（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００９２】
背景領域の画素は、背景の成分、すなわち、背景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。前景領域の画素は、前景の成分、すなわち、前景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。
【００９３】
混合領域の画素は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されている。混合領域は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されているので、歪み領域ともいえる。混合領域は、更に、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域に分類される。
【００９４】
カバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の前端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が前景に覆い隠される領域をいう。
【００９５】
これに対して、アンカバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の後端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が現れる領域をいう。
【００９６】
このように、前景領域、背景領域、またはカバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域を含む画像が、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に入力画像として入力される。
【００９７】
図１２は、以上のような、背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。図１１に示す画像に対応する場合、背景領域は、静止部分であり、前景領域は、動き部分であり、混合領域のカバードバックグラウンド領域は、背景から前景に変化する部分であり、混合領域のアンカバードバックグラウンド領域は、前景から背景に変化する部分である。
【００９８】
図１３は、静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。例えば、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【００９９】
図１３に示すF01乃至F04の画素値は、静止している前景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。図１３に示すB01乃至B04の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。
【０１００】
図１３における縦方向は、時間に対応し、図中の上から下に向かって時間が経過する。図１３中の矩形の上辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を開始する時刻に対応し、図１３中の矩形の下辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を終了する時刻に対応する。すなわち、図１３中の矩形の上辺から下辺までの距離は、シャッタ時間に対応する。
【０１０１】
以下において、シャッタ時間とフレーム間隔とが同一である場合を例に説明する。
【０１０２】
図１３における横方向は、図１１で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図１３に示す例において、図１３中の”F01”と記載された矩形の左辺から”B04”と記載された矩形の右辺までの距離は、画素のピッチの８倍、すなわち、連続している８つの画素の間隔に対応する。
【０１０３】
前景のオブジェクトおよび背景のオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される光は変化しない。
【０１０４】
ここで、シャッタ時間に対応する期間を２つ以上の同じ長さの期間に分割する。例えば、仮想分割数を４とすると、図１３に示すモデル図は、図９に示すモデルとして表すことができる。仮想分割数は、前景に対応するオブジェクトのシャッタ時間内での動き量vなどに対応して設定される。例えば、４である動き量vに対応して、仮想分割数は、４とされ、シャッタ時間に対応する期間は４つに分割される。
【０１０５】
図中の最も上の行は、シャッタが開いて最初の、分割された期間に対応する。図中の上から２番目の行は、シャッタが開いて２番目の、分割された期間に対応する。図中の上から３番目の行は、シャッタが開いて３番目の、分割された期間に対応する。図中の上から４番目の行は、シャッタが開いて４番目の、分割された期間に対応する。
【０１０６】
以下、動き量vに対応して分割されたシャッタ時間をシャッタ時間/vとも称する。
【０１０７】
前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、前景の成分F01/vは、画素値F01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、前景の成分F02/vは、画素値F02を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F03/vは、画素値F03を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F04/vは、画素値F04を仮想分割数で除した値に等しい。
【０１０８】
背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、背景の成分B01/vは、画素値B01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、背景の成分B02/vは、画素値B02を仮想分割数で除した値に等しく、B03/vは、画素値B03を仮想分割数で除した値に等しく、B04/vは、画素値B04を仮想分割数で除した値に等しい。
【０１０９】
すなわち、前景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される前景のオブジェクトに対応する光が変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vとは、同じ値となる。F02/v乃至F04/vも、F01/vと同様の関係を有する。
【０１１０】
背景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景のオブジェクトに対応する光は変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vとは、同じ値となる。B02/v乃至B04/vも、同様の関係を有する。
【０１１１】
次に、前景に対応するオブジェクトが移動し、背景に対応するオブジェクトが静止している場合について説明する。
【０１１２】
図１５は、前景に対応するオブジェクトが図中の右側に向かって移動する場合の、カバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１５において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１５において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動する。
【０１１３】
図１５において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、前景領域に属する。図１５において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。図１５において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【０１１４】
前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトを覆い隠すように移動しているので、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、背景の成分から、前景の成分に替わる。
【０１１５】
例えば、図１５中に太線枠を付した画素値Mは、式（１０）で表される。
【０１１６】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v            （１０）
【０１１７】
例えば、左から５番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、1/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、3/4である。
【０１１８】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F07/vは、図１５中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F07/vは、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１１９】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F06/vは、図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F06/vは、図１５中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１２０】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F05/vは、図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vのに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F05/vは、図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１５中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１２１】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１５中の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F04/vは、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F04/vは、図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１２２】
動いているオブジェクトに対応する前景の領域は、このように動きボケを含むので、歪み領域とも言える。
【０１２３】
図１６は、前景が図中の右側に向かって移動する場合の、アンカバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１６において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１６において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に移動する。
【０１２４】
図１６において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属する。図１６において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、アンカバードバックグラウンドである混合領域に属する。図１６において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【０１２５】
背景に対応するオブジェクトを覆っていた前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトの前から取り除かれるように移動しているので、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、前景の成分から、背景の成分に替わる。
【０１２６】
例えば、図１６中に太線枠を付した画素値M'は、式（１１）で表される。
【０１２７】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v            （１１）
【０１２８】
例えば、左から５番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、3/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、1/4である。
【０１２９】
式（１０）および式（１１）をより一般化すると、画素値Mは、式（１２）で表される。
【０１３０】
【数１】
0004729812.tif 000003
ここで、αは、混合比である。Ｂは、背景の画素値であり、Fi/vは、前景の成分である。
【０１３１】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１６中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F01/vは、図１６中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、F01/vは、図１６中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１６中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１３２】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、仮想分割数が４であるので、例えば、図１６中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F02/vは、図１６中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F02/vは、図１６中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【０１３３】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１６中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F03/vは、図１６中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【０１３４】
図１４乃至図１６の説明において、仮想分割数は、４であるとして説明したが、仮想分割数は、動き量vに対応する。動き量vは、一般に、前景に対応するオブジェクトの移動速度に対応する。例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、４とされる。動き量vに対応し、仮想分割数は、４とされる。同様に、例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて６画素分左側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、６とされ、仮想分割数は、６とされる。
【０１３５】
図１７および図１８に、以上で説明した、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域と、分割されたシャッタ時間に対応する前景の成分および背景の成分との関係を示す。
【０１３６】
図１７は、静止している背景の前を移動しているオブジェクトに対応する前景を含む画像から、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す。図１７に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に移動している。
【０１３７】
フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームであり、フレーム#n+2は、フレーム#n+1の次のフレームである。
【０１３８】
フレーム#n乃至フレーム#n+2のいずれかから抽出した、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出して、動き量vを４として、抽出された画素の画素値を時間方向に展開したモデルを図１８に示す。
【０１３９】
前景領域の画素値は、前景に対応するオブジェクトが移動するので、シャッタ時間/vの期間に対応する、４つの異なる前景の成分から構成される。例えば、図１８に示す前景領域の画素のうち最も左側に位置する画素は、F01/v,F02/v,F03/v、およびF04/vから構成される。すなわち、前景領域の画素は、動きボケを含んでいる。
【０１４０】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景に対応する光は変化しない。この場合、背景領域の画素値は、動きボケを含まない。
【０１４１】
カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域に属する画素の画素値は、前景の成分と、背景の成分とから構成される。
【０１４２】
次に、オブジェクトに対応する画像が動いているとき、複数のフレームにおける、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデルについて説明する。例えば、オブジェクトに対応する画像が画面に対して水平に動いているとき、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【０１４３】
図１９は、静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。フレーム#nは、フレーム#n-1の次のフレームであり、フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームである。他のフレームも同様に称する。
【０１４４】
図１９に示すB01乃至B12の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1乃至フレームn+1において、対応する画素の画素値は、変化しない。例えば、フレーム#n-1におけるB05の画素値を有する画素の位置に対応する、フレーム#nにおける画素、およびフレーム#n+1における画素は、それぞれ、B05の画素値を有する。
【０１４５】
図２０は、静止している背景に対応するオブジェクトと共に図中の右側に移動する前景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図２０に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１４６】
図２０において、前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、前景の動き量vは、４であり、仮想分割数は、４である。
【０１４７】
例えば、図２０中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図２０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図２０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図２０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１４８】
図２０中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図２０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図２０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１４９】
図２０中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図２０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図２０中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１５０】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２０中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B01/vとなる。図２０中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B02/vとなる。図２０中のフレーム#n-1の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B03/vとなる。
【０１５１】
図２０中のフレーム#n-1において、最も左側の画素は、前景領域に属し、左側から２番目乃至４番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１５２】
図２０中のフレーム#n-1の左から５番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、その画素値は、それぞれ、B04乃至B11となる。
【０１５３】
図２０中のフレーム#nの左から１番目の画素乃至５番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F05/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１５４】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図２０中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図２０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図２０中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図２０中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１５５】
図２０中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図２０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図２０中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１５６】
図２０中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図２０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図２０中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１５７】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２０中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B05/vとなる。図２０中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B06/vとなる。図２０中のフレーム#nの左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B07/vとなる。
【０１５８】
図２０中のフレーム#nにおいて、左側から６番目乃至８番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１５９】
図２０中のフレーム#nの左から９番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B08乃至B11となる。
【０１６０】
図２０中のフレーム#n+1の左から１番目の画素乃至９番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F01/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１６１】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図２０中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図２０中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図２０中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図２０中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１６２】
図２０中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの期間の前景の成分は、F11/vとなり、図２０中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図２０中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１６３】
図２０中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図２０中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図２０中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１６４】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２０中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B09/vとなる。図２０中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B10/vとなる。図２０中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B11/vとなる。
【０１６５】
図２０中のフレーム#n+1において、左側から１０番目乃至１２番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に対応する。
【０１６６】
図２１は、図２０に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１６７】
図２２は、静止している背景と共に図中の右側に移動するオブジェクトに対応する前景を撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図２２において、アンカバードバックグラウンド領域が含まれている。
【０１６８】
図２２において、前景に対応するオブジェクトは、剛体であり、かつ等速で移動していると仮定できる。前景に対応するオブジェクトが、次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているので、動き量vは、４である。
【０１６９】
例えば、図２２中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図２２中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図２２中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図２２中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１７０】
図２２中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図２２中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図２２中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１７１】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B25/vとなる。図２２中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B26/vとなる。図２２中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B27/vとなる。
【０１７２】
図２２中のフレーム#n-1において、最も左側の画素乃至３番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１７３】
図２２中のフレーム#n-1の左から４番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレームの前景の成分は、F13/v乃至F24/vのいずれかである。
【０１７４】
図２２中のフレーム#nの最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B28となる。
【０１７５】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図２２中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図２２中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図２２中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図２２中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１７６】
図２２中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図２２中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図２２中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１７７】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B29/vとなる。図２２中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B30/vとなる。図２２中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B31/vとなる。
【０１７８】
図２２中のフレーム#nにおいて、左から５番目の画素乃至７番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１７９】
図２２中のフレーム#nの左から８番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの期間に対応する値は、F13/v乃至F20/vのいずれかである。
【０１８０】
図２２中のフレーム#n+1の最も左側の画素乃至左から８番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B32となる。
【０１８１】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図２２中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図２２中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図２２中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図２２中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１８２】
図２２中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図２２中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図２２中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１８３】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B33/vとなる。図２２中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B34/vとなる。図２２中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B35/vとなる。
【０１８４】
図２２中のフレーム#n+1において、左から９番目の画素乃至１１番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１８５】
図２２中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/v乃至F16/vのいずれかである。
【０１８６】
図２３は、図２２に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１８７】
図７に戻り、領域特定部１０３は、複数のフレームの画素値を用いて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを画素毎に対応付けて、領域情報として、混合比算出部１０４および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１８８】
混合比算出部１０４は、複数のフレームの画素値、および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素について画素毎に混合比αを算出し、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１８９】
前景背景分離部１０５は、複数のフレームの画素値、領域情報、および混合比αを基に、前景の成分のみからなる前景成分画像を抽出して、動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１９０】
動きボケ調整部１０６は、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトル、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を出力する。
【０１９１】
図２４のフローチャートを参照して、画像処理装置による、３次元画像の合成の処理を説明する。
【０１９２】
ステップＳ１１において、距離情報取得部７１は、２次元画像である入力画像を基に、入力画像に含まれる前景のオブジェクトまでの距離を示す距離情報を取得する。距離情報取得部７１は、距離情報を視差演算部７２に供給する。
【０１９３】
ステップＳ１２において、視差演算部７２は、距離情報を基に、視差を演算し、演算した視差を３次元画像合成処理部７３に供給する。
【０１９４】
ステップＳ１３において、３次元画像合成処理部７３は、入力画像から、前景のオブジェクトを構成する前景の成分を抽出すると共に、背景のオブジェクトを構成する背景の成分を抽出して、前景成分画像と背景成分画像とに入力画像を分離する。
【０１９５】
ステップＳ１４において、オクルージョン補正部９２は、背景成分画像のうち、前景のオブジェクトの陰になっている部分の画素、および混合領域に対応する画素の画素値を補正する。
【０１９６】
ステップＳ１５において、前景視差画像生成部９３は、視差に対応して、前景成分画像を移動し、右眼用前景成分画像および左眼用前景成分画像を生成する。
【０１９７】
ステップＳ１６において、合成部９４−１は、右眼用前景成分画像と背景成分画像とを合成して、右眼用画像を生成し、合成部９４−２は、左目用前景成分画像と背景成分画像とを合成して、左眼用画像を生成し、処理は終了する。
【０１９８】
図２５のフローチャートを参照して、ステップＳ１３に対応する、前景背景成分画像生成部９１によるオブジェクトの分離の処理を説明する。ステップＳ２１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を生成する領域特定の処理を実行する。領域特定の処理の詳細は、後述する。領域特定部１０３は、生成した領域情報を混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１９９】
なお、ステップＳ２１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域（カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域の区別をしない）のいずれかに属するかを示す領域情報を生成するようにしてもよい。この場合において、前景背景分離部１０５および動きボケ調整部１０６は、動きベクトルの方向を基に、混合領域がカバードバックグラウンド領域であるか、またはアンカバードバックグラウンド領域であるかを判定する。例えば、動きベクトルの方向に対応して、前景領域、混合領域、および背景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、カバードバックグラウンド領域と判定され、動きベクトルの方向に対応して、背景領域、混合領域、および前景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、アンカバードバックグラウンド領域と判定される。
【０２００】
ステップＳ２２において、混合比算出部１０４は、入力画像および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素毎に、混合比αを算出する。混合比算出の処理の詳細は、後述する。混合比算出部１０４は、算出した混合比αをオクルージョン補正部９２に供給すると共に、混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０２０１】
ステップＳ２３において、前景背景分離部１０５は、領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を抽出して、前景成分画像として動きボケ調整部１０６に供給する。前景背景分離部１０５は、分離された背景成分画像をオクルージョン補正部９２に供給する。
【０２０２】
ステップＳ２４において、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含まれる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処理の詳細については、後述する。
【０２０３】
動きボケ調整部１０６は、動きボケが調整された前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成する。
【０２０４】
ステップＳ２５において、前景背景成分画像生成部９１は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ２４に進み、処理単位に対応する前景の成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返す。
【０２０５】
ステップＳ２５において、画面全体について処理を終了したと判定された場合、動きボケが調整された前景成分画像を前景視差画像生成部９３に供給すると共に、生成した領域情報および混合比αを前景視差画像生成部９３に出力する。処理は終了する。
【０２０６】
このように、前景背景成分画像生成部９１は、前景と背景を分離して、前景に含まれる動きボケの量を調整することができる。すなわち、前景背景成分画像生成部９１は、前景の画素の画素値であるサンプルデータに含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０２０７】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０２０８】
図２６は、領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。図２６に構成を示す領域特定部１０３は、動きベクトルを利用しない。フレームメモリ２０１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ２０１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの２つ前のフレームであるフレーム#n-2、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、フレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1、およびフレーム#nの２つ後のフレームであるフレーム#n+2を記憶する。
【０２０９】
静動判定部２０２−１は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、読み出した画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−１は、フレーム#n+2の画素値とフレーム#n+1の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、差の絶対値が閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−１に供給する。フレーム#n+2の画素の画素値とフレーム#n+1の画素の画素値との差の絶対値が閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−１は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−１に供給する。
【０２１０】
静動判定部２０２−２は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素の画素値、およびフレーム#nの対象となる画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−２は、フレーム#n+1の画素値とフレーム#nの画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−１および領域判定部２０３−２に供給する。フレーム#n+1の画素の画素値とフレーム#nの画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−２は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−１および領域判定部２０３−２に供給する。
【０２１１】
静動判定部２０２−３は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−３は、フレーム#nの画素値とフレーム#n-1の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−２および領域判定部２０３−３に供給する。フレーム#nの画素の画素値とフレーム#n-1の画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−３は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−２および領域判定部２０３−３に供給する。
【０２１２】
静動判定部２０２−４は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−４は、フレーム#n-1の画素値とフレーム#n-2の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−３に供給する。フレーム#n-1の画素の画素値とフレーム#n-2の画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−４は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−３に供給する。
【０２１３】
領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。
【０２１４】
領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が動きを示すか、または、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がアンカバードバックグラウンド領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０２１５】
領域判定部２０３−１は、このように”１”または”０”が設定されたアンカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０２１６】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が静止領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属することを示す”１”を設定する。
【０２１７】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示すか、または、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が静止領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０２１８】
領域判定部２０３−２は、このように”１”または”０”が設定された静止領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０２１９】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が動き領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属することを示す”１”を設定する。
【０２２０】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示すか、または、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が動き領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０２２１】
領域判定部２０３−２は、このように”１”または”０”が設定された動き領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０２２２】
領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−４から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。
【０２２３】
領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示すか、または、静動判定部２０２−４から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がカバードバックグラウンド領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０２２４】
領域判定部２０３−３は、このように”１”または”０”が設定されたカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０２２５】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、領域判定部２０３−１から供給されたアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、領域判定部２０３−２から供給された静止領域判定フラグ、領域判定部２０３−２から供給された動き領域判定フラグ、および領域判定部２０３−３から供給されたカバードバックグラウンド領域判定フラグをそれぞれ記憶する。
【０２２６】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、静止領域判定フラグ、動き領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを合成部２０５に供給する。合成部２０５は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４から供給された、アンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、静止領域判定フラグ、動き領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを基に、各画素が、アンカバードバックグラウンド領域、静止領域、動き領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属することを示す領域情報を生成し、判定フラグ格納フレームメモリ２０６に供給する。
【０２２７】
判定フラグ格納フレームメモリ２０６は、合成部２０５から供給された領域情報を記憶すると共に、記憶している領域情報を出力する。
【０２２８】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２７乃至図３１を参照して説明する。
【０２２９】
前景に対応するオブジェクトが移動しているとき、オブジェクトに対応する画像の画面上の位置は、フレーム毎に変化する。図２７に示すように、フレーム#nにおいて、Yn(x,y)で示される位置に位置するオブジェクトに対応する画像は、次のフレームであるフレーム#n+1において、Yn+1(x,y)に位置する。
【０２３０】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図を図２２に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図２８におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０２３１】
図２８において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０２３２】
フレーム#nにおいて、左から２番目の画素乃至１３番目の画素に含まれているオブジェクトに対応する前景の成分は、フレーム#n+1において、左から６番目乃至１７番目の画素に含まれる。
【０２３３】
フレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１１番目乃至１３番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。フレーム#n+1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から６番目乃至８番目の画素である。
【０２３４】
図２８に示す例において、フレーム#nに含まれる前景の成分が、フレーム#n+1において４画素移動しているので、動き量vは、４である。仮想分割数は、動き量vに対応し、４である。
【０２３５】
次に、注目しているフレームの前後における混合領域に属する画素の画素値の変化について説明する。
【０２３６】
図２９に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ前のフレーム#n-1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ前のフレーム#n-2において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０２３７】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１５番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#n-1の左から１６番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１６番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#n-1の左から１７番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１７番目の画素の画素値から変化しない。
【０２３８】
すなわち、フレーム#nにおけるカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#n-1およびフレーム#n-2の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素に対応する、フレーム#n-1およびフレーム#n-2の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−４により、静止と判定される。
【０２３９】
フレーム#nにおけるカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#n-1における背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素、および対応するフレーム#n-1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−３により、動きと判定される。
【０２４０】
このように、領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−４から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、対応する画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２４１】
図３０に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ後のフレーム#n+1において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ後のフレーム#n+2において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０２４２】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n+2の左から２番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から２番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#n+2の左から３番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から３番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#n+2の左から４番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から４番目の画素の画素値から変化しない。
【０２４３】
すなわち、フレーム#nにおけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#n+1およびフレーム#n+2の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素に対応する、フレーム#n+1およびフレーム#n+2の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−１により、静止と判定される。
【０２４４】
フレーム#nにおけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#n+1における背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素、および対応するフレーム#n+1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−２により、動きと判定される。
【０２４５】
このように、領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−２から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−１から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、対応する画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２４６】
図３１は、フレーム#nにおける領域特定部１０３の判定条件を示す図である。フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素とが静止と判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２４７】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが静止と判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が静止領域に属すると判定する。
【０２４８】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が動き領域に属すると判定する。
【０２４９】
フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２５０】
図３２は、領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。図３２（Ａ）において、カバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図３２（Ｂ）において、アンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２５１】
図３２（Ｃ）において、動き領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図３２（Ｄ）において、静止領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２５２】
図３３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する領域情報の内、混合領域を示す領域情報を画像として示す図である。図３３において、カバードバックグラウンド領域またはアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素、すなわち混合領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する混合領域を示す領域情報は、混合領域、および前景領域内のテクスチャの無い部分に囲まれたテクスチャの有る部分を示す。
【０２５３】
次に、図３４のフローチャートを参照して、領域特定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ２０１において、フレームメモリ２０１は、判定の対象となるフレーム#nを含むフレーム#n-2乃至フレーム#n+2の画像を取得する。
【０２５４】
ステップＳ２０２において、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２０３に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２５５】
ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２０４に進み、領域判定部２０３−２は、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−２は、静止領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２５６】
ステップＳ２０２において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#nの画素が静止領域には属さないので、ステップＳ２０４の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２５７】
ステップＳ２０５において、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２０６に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２５８】
ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２０７に進み、領域判定部２０３−２は、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−２は、動き領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２０８に進む。
【０２５９】
ステップＳ２０５において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、フレーム#nの画素が動き領域には属さないので、ステップＳ２０７の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０８に進む。
【０２６０】
ステップＳ２０８において、静動判定部２０２−４は、フレーム#n-2の画素とフレーム#n-1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２０９に進み、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２６１】
ステップＳ２０９において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２１０に進み、領域判定部２０３−３は、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−３は、カバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２１１に進む。
【０２６２】
ステップＳ２０８において、フレーム#n-2の画素とフレーム#n-1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２０９において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、フレーム#nの画素がカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１０の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１１に進む。
【０２６３】
ステップＳ２１１において、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２１２に進み、静動判定部２０２−１は、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２６４】
ステップＳ２１２において、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２１３に進み、領域判定部２０３−１は、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−１は、アンカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２１４に進む。
【０２６５】
ステップＳ２１１において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２１２において、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#nの画素がアンカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１３の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１４に進む。
【０２６６】
ステップＳ２１４において、領域特定部１０３は、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したか否かを判定し、フレーム#nの全ての画素について領域を特定していないと判定された場合、手続きは、ステップＳ２０２に戻り、他の画素について、領域特定の処理を繰り返す。
【０２６７】
ステップＳ２１４において、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したと判定された場合、ステップＳ２１５に進み、合成部２０５は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを基に、混合領域を示す領域情報を生成し、更に、各画素が、アンカバードバックグラウンド領域、静止領域、動き領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属することを示す領域情報を生成し、生成した領域情報を判定フラグ格納フレームメモリ２０６に設定し、処理は終了する。
【０２６８】
このように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０２６９】
なお、領域特定部１０３は、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に対応する領域情報に論理和を適用することにより、混合領域に対応する領域情報を生成して、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、または混合領域に属することを示すフラグから成る領域情報を生成するようにしてもよい。
【０２７０】
前景に対応するオブジェクトがテクスチャを有す場合、領域特定部１０３は、より正確に動き領域を特定することができる。
【０２７１】
領域特定部１０３は、動き領域を示す領域情報を前景領域を示す領域情報として、また、静止領域を示す領域情報を背景領域を示す領域情報として出力することができる。
【０２７２】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した領域を特定する処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、領域特定部１０３は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、領域特定部１０３は、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０２７３】
図３５は、領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。図３５に示す領域特定部１０３は、動きベクトルを使用しない。背景画像生成部３０１は、入力画像に対応する背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。背景画像生成部３０１は、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して、背景画像を生成する。
【０２７４】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図の例を図３６に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図３６におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０２７５】
図３６において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n-1およびフレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０２７６】
フレーム#nにおいて、左から６番目の画素乃至１７番目の画素に含まれているオブジェクトに対応する前景の成分は、フレーム#n-1において、左から２番目乃至１３番目の画素に含まれ、フレーム#n+1において、左から１０番目乃至２１番目の画素に含まれる。
【０２７７】
フレーム#n-1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１１番目乃至１３番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。フレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から６番目乃至８番目の画素である。フレーム#n+1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１９番目乃至２１番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１０番目乃至１２番目の画素である。
【０２７８】
フレーム#n-1において、背景領域に属する画素は、左から１番目の画素、および左から１４番目乃至２１番目の画素である。フレーム#nにおいて、背景領域に属する画素は、左から１番目乃至５番目の画素、および左から１８番目乃至２１番目の画素である。フレーム#n+1において、背景領域に属する画素は、左から１番目乃至９番目の画素である。
【０２７９】
背景画像生成部３０１が生成する、図３６の例に対応する背景画像の例を図３７に示す。背景画像は、背景のオブジェクトに対応する画素から構成され、前景のオブジェクトに対応する画像の成分を含まない。
【０２８０】
２値オブジェクト画像抽出部３０２は、背景画像および入力画像の相関を基に、２値オブジェクト画像を生成し、生成した２値オブジェクト画像を時間変化検出部３０３に供給する。
【０２８１】
図３８は、２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。相関値演算部３２１は、背景画像生成部３０１から供給された背景画像および入力画像の相関を演算し、相関値を生成して、生成した相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２８２】
相関値演算部３２１は、例えば、図３９（Ａ）に示すように、Ｘ4を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図３９（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ4を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（１３）を適用して、Ｙ4に対応する相関値を算出する。
【０２８３】
【数２】
0004729812.tif 000004
【数３】
0004729812.tif 000005
【数４】
0004729812.tif 000006
【０２８４】
相関値演算部３２１は、このように各画素に対応して算出された相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２８５】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図４０（Ａ）に示すように、Ｘ4を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図４０（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ4を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（１６）を適用して、Ｙ4に対応する差分絶対値を算出するようにしてもよい。
【０２８６】
【数５】
0004729812.tif 000007
【０２８７】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２８８】
しきい値処理部３２２は、相関画像の画素値としきい値th0とを比較して、相関値がしきい値th0以下である場合、２値オブジェクト画像の画素値に1を設定し、相関値がしきい値th0より大きい場合、２値オブジェクト画像の画素値に0を設定して、0または1が画素値に設定された２値オブジェクト画像を出力する。しきい値処理部３２２は、しきい値th0を予め記憶するようにしてもよく、または、外部から入力されたしきい値th0を使用するようにしてもよい。
【０２８９】
図４１は、図３６に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像の例を示す図である。２値オブジェクト画像において、背景画像と相関の高い画素には、画素値に0が設定される。
【０２９０】
図４２は、時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。フレームメモリ３４１は、フレーム#nの画素について領域を判定するとき、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、フレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２９１】
領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を基に、フレーム#nの各画素について領域を判定して、領域情報を生成し、生成した領域情報を出力する。
【０２９２】
図４３は、領域判定部３４２の判定を説明する図である。フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素が背景領域に属すると判定する。
【０２９３】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像の対応する画素が1であり、フレーム#n+1の２値オブジェクト画像の対応する画素が1であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素が前景領域に属すると判定する。
【０２９４】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像の対応する画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２９５】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n+1の２値オブジェクト画像の対応する画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２９６】
図４４は、図３６に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像について、時間変化検出部３０３の判定した例を示す図である。時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの対応する画素が0なので、フレーム#nの左から１番目乃至５番目の画素を背景領域に属すると判定する。
【０２９７】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n+1の対応する画素が0なので、左から６番目乃至９番目の画素をアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２９８】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n-1の対応する画素が1であり、フレーム#n+1の対応する画素が1なので、左から１０番目乃至１３番目の画素を前景領域に属すると判定する。
【０２９９】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n-1の対応する画素が0なので、左から１４番目乃至１７番目の画素をカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０３００】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの対応する画素が0なので、左から１８番目乃至２１番目の画素を背景領域に属すると判定する。
【０３０１】
次に、図４５のフローチャートを参照して、領域判定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ３０１において、領域判定部１０３の背景画像生成部３０１は、入力画像を基に、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。
【０３０２】
ステップＳ３０２において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、図３９を参照して説明した演算により、入力画像と背景画像生成部３０１から供給された背景画像との相関値を演算する。ステップＳ３０３において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、相関値としきい値th0とを比較することにより、相関値およびしきい値th0から２値オブジェクト画像を演算する。
【０３０３】
ステップＳ３０４において、時間変化検出部３０３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。
【０３０４】
図４６のフローチャートを参照して、ステップＳ３０４に対応する領域判定の処理の詳細を説明する。ステップＳ３２１において、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２２に進み、フレーム#nの注目する画素が背景領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０３０５】
ステップＳ３２１において、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であると判定された場合、ステップＳ３２３に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n-1において、対応する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n-1において、対応する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２４に進み、フレーム#nの注目する画素がカバードバックグラウンド領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０３０６】
ステップＳ３２３において、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか、または、フレーム#n-1において、対応する画素が1であると判定された場合、ステップＳ３２５に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n+1において、対応する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n+1において、対応する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２６に進み、フレーム#nの注目する画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０３０７】
ステップＳ３２５において、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか、または、フレーム#n+1において、対応する画素が１であると判定された場合、ステップＳ３２７に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレーム#nの注目する画素を前景領域と設定して、処理は終了する。
【０３０８】
このように、領域特定部１０３は、入力された画像と対応する背景画像との相関値を基に、入力画像の画素が前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを特定して、特定した結果に対応する領域情報を生成することができる。
【０３０９】
図４７は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４７に示す領域特定部１０３は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を使用する。図３５に示す場合と同様の部分には、同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０３１０】
ロバスト化部３６１は、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像を基に、ロバスト化された２値オブジェクト画像を生成して、時間変化検出部３０３に出力する。
【０３１１】
図４８は、ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像の動きを補償して、動きが補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に出力する。
【０３１２】
図４９および図５０の例を参照して、動き補償部３８１の動き補償について説明する。例えば、フレーム#nの領域を判定するとき、図４９に例を示すフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像が入力された場合、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、図５０に例を示すように、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を動き補償して、動き補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に供給する。
【０３１３】
スイッチ３８２は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−１に出力し、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−２に出力する。同様に、スイッチ３８２は、３番目乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のそれぞれをフレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかに出力し、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−Ｎに出力する。
【０３１４】
フレームメモリ３８３−１は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−１に出力する。フレームメモリ３８３−２は、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−２に出力する。
【０３１５】
同様に、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のそれぞれは、３番目のフレーム乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のいずれかを記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のいずれかに出力する。フレームメモリ３８３−Ｎは、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−Ｎに出力する。
【０３１６】
重み付け部３８４−１は、フレームメモリ３８３−１から供給された１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw1を乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−２は、フレームメモリ３８３−２から供給された２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw2を乗じて、積算部３８５に供給する。
【０３１７】
同様に、重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のそれぞれは、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかから供給された３番目乃至Ｎ−１番目のいずれかのフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw3乃至重みw(N-1)のいずれかを乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−Ｎは、フレームメモリ３８３−Ｎから供給されたＮ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みwNを乗じて、積算部３８５に供給する。
【０３１８】
積算部３８５は、１乃至Ｎ番目のフレームの動き補償され、それぞれ重みw1乃至wNのいずれかが乗じられた、２値オブジェクト画像の対応する画素値を積算して、積算された画素値を予め定めたしきい値th0と比較することにより２値オブジェクト画像を生成する。
【０３１９】
このように、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像からロバスト化された２値オブジェト画像を生成して、時間変化検出部３０３に供給するので、図４７に構成を示す領域特定部１０３は、入力画像にノイズが含まれていても、図３５に示す場合に比較して、より正確に領域を特定することができる。
【０３２０】
次に、図４７に構成を示す領域特定部１０３の領域特定の処理について、図５１のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３４１乃至ステップＳ３４３の処理は、図４５のフローチャートで説明したステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３とそれぞれ同様なのでその説明は省略する。
【０３２１】
ステップＳ３４４において、ロバスト化部３６１は、ロバスト化の処理を実行する。
【０３２２】
ステップＳ３４５において、時間変化検出部３０３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。ステップＳ３４５の処理の詳細は、図４６のフローチャートを参照して説明した処理と同様なのでその説明は省略する。
【０３２３】
次に、図５２のフローチャートを参照して、図５１のステップＳ３４４の処理に対応する、ロバスト化の処理の詳細について説明する。ステップＳ３６１において、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を基に、入力された２値オブジェクト画像の動き補償の処理を実行する。ステップＳ３６２において、フレームメモリ３８３−１乃至３８３−Ｎのいずれかは、スイッチ３８２を介して供給された動き補償された２値オブジェクト画像を記憶する。
【０３２４】
ステップＳ３６３において、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたか否かを判定し、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されていないと判定された場合、ステップＳ３６１に戻り、２値オブジェクト画像の動き補償の処理および２値オブジェクト画像の記憶の処理を繰り返す。
【０３２５】
ステップＳ３６３において、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたと判定された場合、ステップＳ３６４に進み、重み付け部３８４−１乃至３８４−Ｎのそれぞれは、Ｎ個の２値オブジェクト画像のそれぞれにw1乃至wNのいずれかの重みを乗じて、重み付けする。
【０３２６】
ステップＳ３６５において、積算部３８５は、重み付けされたＮ個の２値オブジェクト画像を積算する。
【０３２７】
ステップＳ３６６において、積算部３８５は、例えば、予め定められたしきい値th1との比較などにより、積算された画像から２値オブジェクト画像を生成して、処理は終了する。
【０３２８】
このように、図４７に構成を示す領域特定部１０３は、ロバスト化された２値オブジェクト画像を基に、領域情報を生成することができる。
【０３２９】
以上のように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０３３０】
図５３は、混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３３１】
推定混合比処理部４０２は、入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３３２】
前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内に等速で動いていると仮定できるので、混合領域に属する画素の混合比αは、以下の性質を有する。すなわち、混合比αは、画素の位置の変化に対応して、直線的に変化する。画素の位置の変化を１次元とすれば、混合比αの変化は、直線で表現することができ、画素の位置の変化を２次元とすれば、混合比αの変化は、平面で表現することができる。
【０３３３】
なお、１フレームの期間は短いので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定が成り立つ。
【０３３４】
この場合、混合比αの傾きは、前景のシャッタ時間内での動き量vの逆比となる。
【０３３５】
理想的な混合比αの例を図５４に示す。理想的な混合比αの混合領域における傾きlは、動き量vの逆数として表すことができる。
【０３３６】
図５４に示すように、理想的な混合比αは、背景領域において、１の値を有し、前景領域において、０の値を有し、混合領域において、０を越え１未満の値を有する。
【０３３７】
図５５の例において、フレーム#nの左から７番目の画素の画素値C06は、フレーム#n-1の左から７番目の画素の画素値P06を用いて、式（１７）で表すことができる。
【０３３８】
【数６】
0004729812.tif 000008
【０３３９】
式（１７）において、画素値C06を混合領域の画素の画素値Mと、画素値P06を背景領域の画素の画素値Bと表現する。すなわち、混合領域の画素の画素値Mおよび背景領域の画素の画素値Bは、それぞれ、式（１８）および式（１９）のように表現することができる。
【０３４０】
M=C06                              （１８）
B=P06                              （１９）
【０３４１】
式（１７）中の2/vは、混合比αに対応する。動き量vが４なので、フレーム#nの左から７番目の画素の混合比αは、0.5となる。
【０３４２】
以上のように、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの前のフレーム#n-1の画素値Pを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（１２）は、式（２０）のように書き換えられる。
【０３４３】
C=α・P+f                        （２０）
式（２０）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和ΣiFi/vである。式（２０）に含まれる変数は、混合比αおよび前景の成分の和fの２つである。
【０３４４】
同様に、アンカバードバックグラウンド領域における、動き量vが４であり、時間方向の仮想分割数が４である、画素値を時間方向に展開したモデルを図５６に示す。
【０３４５】
アンカバードバックグラウンド領域において、上述したカバードバックグラウンド領域における表現と同様に、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの後のフレーム#n+1の画素値Nを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（１２）は、式（２１）のように表現することができる。
【０３４６】
C=α・N+f                        （２１）
【０３４７】
なお、背景のオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景のオブジェクトが動いている場合においても、背景の動き量vに対応させた位置の画素の画素値を利用することにより、式（１７）乃至式（２１）を適用することができる。例えば、図５５において、背景に対応するオブジェクトの動き量vが２であり、仮想分割数が２であるとき、背景に対応するオブジェクトが図中の右側に動いているとき、式（１９）における背景領域の画素の画素値Bは、画素値P04とされる。
【０３４８】
式（２０）および式（２１）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。ここで、画像は一般的に空間的に相関が強いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０３４９】
そこで、前景成分は、空間的に相関が強いので、前景の成分の和fを前または後のフレームから導き出せるように式を変形して、混合比αを求める。
【０３５０】
図５７のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（２２）で表すことができる。
【０３５１】
【数７】
0004729812.tif 000009
式（２２）の右辺第１項の2/vは、混合比αに相当する。式（２２）の右辺第２項は、後のフレーム#n+1の画素値を利用して、式（２３）のように表すこととする。
【０３５２】
【数８】
0004729812.tif 000010
【０３５３】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（２４）が成立するとする。
【０３５４】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12                  （２４）
式（２３）は、式（２４）を利用して、式（２５）のように置き換えることができる。
【０３５５】
【数９】
0004729812.tif 000011
【０３５６】
結果として、βは、式（２６）で表すことができる。
【０３５７】
β=2/4                              （２６）
【０３５８】
一般的に、式（２４）に示すように混合領域に関係する前景の成分が等しいと仮定すると、混合領域の全ての画素について、内分比の関係から式（２７）が成立する。
【０３５９】
β=1-α                              （２７）
【０３６０】
式（２７）が成立するとすれば、式（２０）は、式（２８）に示すように展開することができる。
【０３６１】
【数１０】
0004729812.tif 000012
【０３６２】
同様に、式（２７）が成立するとすれば、式（２１）は、式（２９）に示すように展開することができる。
【０３６３】
【数１１】
0004729812.tif 000013
【０３６４】
式（２８）および式（２９）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（２８）および式（２９）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（２８）および式（２９）における、C，N、およびPの関係を図５８に示す。Cは、混合比αを算出する、フレーム#nの注目している画素の画素値である。Nは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値である。Pは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値である。
【０３６５】
従って、式（２８）および式（２９）のそれぞれに１つの変数が含まれることとなるので、３つのフレームの画素の画素値を利用して、混合比αを算出することができる。式（２８）および式（２９）を解くことにより、正しい混合比αが算出されるための条件は、混合領域に関係する前景の成分が等しい、すなわち、前景のオブジェクトが静止しているとき撮像された前景の画像オブジェクトにおいて、前景のオブジェクトの動きの方向に対応する、画像オブジェクトの境界に位置する画素であって、動き量vの２倍の数の連続している画素の画素値が、一定であることである。
【０３６６】
以上のように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（３０）により算出され、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（３１）により算出される。
【０３６７】
α=(C-N)/(P-N)                              （３０）
α=(C-P)/(N-P)                              （３１）
【０３６８】
図５９は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。フレームメモリ４２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、入力画像として入力されているフレームから１つ後のフレームをフレームメモリ４２２および混合比演算部４２３に供給する。
【０３６９】
フレームメモリ４２２は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、フレームメモリ４２１から供給されているフレームから１つ後のフレームを混合比演算部４２３に供給する。
【０３７０】
従って、入力画像としてフレーム#n+1が混合比演算部４２３に入力されているとき、フレームメモリ４２１は、フレーム#nを混合比演算部４２３に供給し、フレームメモリ４２２は、フレーム#n-1を混合比演算部４２３に供給する。
【０３７１】
混合比演算部４２３は、式（３０）に示す演算により、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。例えば、背景が静止しているとき、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０３７２】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０３７３】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１が式（３０）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出するのに対して、式（３１）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出する部分が異なることを除き、推定混合比処理部４０１と同様なので、その説明は省略する。
【０３７４】
図６０は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図６０に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動き量vが１１である場合の結果を、１ラインに対して示すものである。
【０３７５】
推定混合比は、混合領域において、図５４に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３７６】
図５３に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０３から供給された、混合比αの算出の対象となる画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定する。混合比決定部４０３は、領域情報を基に設定した混合比αを出力する。
【０３７７】
図６１は、混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、カバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４２に供給する。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４３に供給する。
【０３７８】
推定混合比処理部４４２は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（３０）に示す演算により、カバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０３７９】
推定混合比処理部４４３は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（３１）に示す演算により、アンカバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０３８０】
選択部４４４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、対象となる画素が前景領域に属する場合、０である推定混合比を選択して、混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１である推定混合比を選択して、混合比αに設定する。選択部４４４は、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４２から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４３から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定する。選択部４４４は、領域情報を基に選択して設定した混合比αを出力する。
【０３８１】
このように、図６１に示す他の構成を有する混合比算出部１０４は、画像の含まれる画素毎に混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０３８２】
図６２のフローチャートを参照して、図５３に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理を説明する。ステップＳ４０１において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を取得する。ステップＳ４０２において、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の演算の処理の詳細は、図６３のフローチャートを参照して、後述する。
【０３８３】
ステップＳ４０３において、推定混合比処理部４０２は、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３８４】
ステップＳ４０４において、混合比算出部１０４は、フレーム全体について、混合比αを推定したか否かを判定し、フレーム全体について、混合比αを推定していないと判定された場合、ステップＳ４０２に戻り、次の画素について混合比αを推定する処理を実行する。
【０３８５】
ステップＳ４０４において、フレーム全体について、混合比αを推定したと判定された場合、ステップＳ４０５に進み、混合比決定部４０３は、画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定し、処理は終了する。
【０３８６】
このように、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０３８７】
図６１に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理は、図６２のフローチャートで説明した処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３８８】
次に、図６２のステップＳ４０２に対応する、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を図６３のフローチャートを参照して説明する。
【０３８９】
ステップＳ４２１において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２１から、フレーム#nの注目画素の画素値Cを取得する。
【０３９０】
ステップＳ４２２において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２２から、注目画素に対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを取得する。
【０３９１】
ステップＳ４２３において、混合比演算部４２３は、入力画像に含まれる注目画素に対応する、フレーム#n+1の画素の画素値Nを取得する。
【０３９２】
ステップＳ４２４において、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目画素の画素値C、フレーム#n-1の画素の画素値P、およびフレーム#n+1の画素の画素値Nを基に、推定混合比を演算する。
【０３９３】
ステップＳ４２５において、混合比演算部４２３は、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したか否かを判定し、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ４２１に戻り、次の画素について推定混合比を算出する処理を繰り返す。
【０３９４】
ステップＳ４２５において、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０３９５】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０３９６】
図６２のステップＳ４０３におけるアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する式を利用した、図６３のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３９７】
なお、図６１に示す推定混合比処理部４４２および推定混合比処理部４４３は、図６３に示すフローチャートと同様の処理を実行して推定混合比を演算するので、その説明は省略する。
【０３９８】
また、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比αを求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、背景の動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる背景の動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、背景の動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０３９９】
また、混合比算出部１０４は、全ての画素について、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。この場合において、混合比αは、カバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、前景の成分の割合を示す。アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、このように算出された混合比αと１との差分の絶対値を算出して、算出した絶対値を混合比αに設定すれば、前景背景成分画像生成部９１は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示す混合比αを求めることができる。
【０４００】
なお、同様に、混合比算出部１０４は、全ての画素について、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。
【０４０１】
次に、混合比αが直線的に変化する性質を利用して混合比αを算出する混合比算出部１０４について説明する。
【０４０２】
上述したように、式（２０）および式（２１）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。
【０４０３】
そこで、シャッタ時間内において、前景に対応するオブジェクトが等速で動くことによる、画素の位置の変化に対応して、混合比αが直線的に変化する性質を利用して、空間方向に、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を立てる。混合領域に属する画素の画素値および背景領域に属する画素の画素値の組の複数を利用して、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を解く。
【０４０４】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（３２）で表される。
【０４０５】
α=il+p                        （３２）
式（３２）において、iは、注目している画素の位置を０とした空間方向のインデックスである。lは、混合比αの直線の傾きである。pは、混合比αの直線の切片である共に、注目している画素の混合比αである。式（３２）において、インデックスiは、既知であるが、傾きlおよび切片pは、未知である。
【０４０６】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図６４に示す。
【０４０７】
混合比αを式（３２）のように近似することにより、複数の画素に対して複数の異なる混合比αは、２つの変数で表現される。図６４に示す例において、５つの画素に対する５つの混合比は、２つの変数である傾きlおよび切片pにより表現される。
【０４０８】
図６５に示す平面で混合比αを近似すると、画像の水平方向および垂直方向の２つの方向に対応する動きvを考慮したとき、式（３２）を平面に拡張して、混合比αは、式（３３）で表される。
【０４０９】
α=jm+kq+p                  （３３）
式（３３）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾きである。pは、混合比αの面の切片である。
【０４１０】
例えば、図５５に示すフレーム#nにおいて、C05乃至C07について、それぞれ、式（３４）乃至式（３６）が成立する。
【０４１１】
C05=α05・B05/v+f05                （３４）
C06=α06・B06/v+f06                （３５）
C07=α07・B07/v+f07                （３６）
【０４１２】
前景の成分が近傍で一致する、すなわち、F01乃至F03が等しいとして、F01乃至F03をFcに置き換えると式（３７）が成立する。
【０４１３】
f(x)=(1-α(x))・Fc                （３７）
式（３７）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０４１４】
α（ｘ）を式（３３）で置き換えると、式（３７）は、式（３８）として表すことができる。
【０４１５】
0004729812.tif 000014
【０４１６】
式（３８）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（３９）乃至式（４１）に示すように置き換えられている。
【０４１７】
s=-m・Fc                        （３９）
t=-q・Fc                        （４０）
u=(1-p)・Fc                    （４１）
【０４１８】
式（３８）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。
【０４１９】
このように、前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内において等速に移動し、前景に対応する成分が近傍において一定であるという仮定が成立するので、前景の成分の和は、式（３８）で近似される。
【０４２０】
なお、混合比αを直線で近似する場合、前景の成分の和は、式（４２）で表すことができる。
【０４２１】
f(x)=is+u                      （４２）
【０４２２】
式（２２）の混合比αおよび前景成分の和を、式（３３）および式（３８）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（４３）で表される。
【０４２３】
0004729812.tif 000015
【０４２４】
式（４３）において、未知の変数は、混合比αの面の水平方向の傾きm、混合比αの面の垂直方向の傾きq、混合比αの面の切片p、s、t、およびuの６つである。
【０４２５】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（４３）に示す正規方程式に、画素値Mまたは画素値Bを設定し、画素値Mまたは画素値Bが設定された複数の正規方程式を最小自乗法で解いて、混合比αを算出する。
【０４２６】
例えば、注目している画素の水平方向のインデックスjを０とし、垂直方向のインデックスkを０とし、注目している画素の近傍の３×３の画素について、式（４３）に示す正規方程式に画素値Mまたは画素値Bを設定すると、式（４４）乃至式（５２）を得る。
0004729812.tif 000016
【０４２７】
注目している画素の水平方向のインデックスjが０であり、垂直方向のインデックスkが０であるので、注目している画素の混合比αは、式（３３）より、j=0およびk=0のときの値、すなわち、切片pに等しい。
【０４２８】
従って、式（４４）乃至式（５２）の９つの式を基に、最小自乗法により、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuのそれぞれの値を算出し、切片pを混合比αとして出力すればよい。
【０４２９】
次に、最小自乗法を適用して混合比αを算出するより具体的な手順を説明する。
【０４３０】
インデックスiおよびインデックスkを１つのインデックスxで表現すると、インデックスi、インデックスk、およびインデックスxの関係は、式（５３）で表される。
【０４３１】
x=(j+1)・3+(k+1)                  （５３）
【０４３２】
水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuをそれぞれ変数w0,w1,w2,w3,w4、およびW5と表現し、jB,kB,B,j,k、および1をそれぞれa0,a1,a2,a3,a4、およびa5と表現する。誤差exを考慮すると、式（４４）乃至式（５２）は、式（５４）に書き換えることができる。
【０４３３】
【数１２】
0004729812.tif 000017
式（５４）において、xは、０乃至８の整数のいずれかの値である。
【０４３４】
式（５４）から、式（５５）を導くことができる。
【０４３５】
【数１３】
0004729812.tif 000018
【０４３６】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（５６）に示すようにに定義する。
【０４３７】
【数１４】
0004729812.tif 000019
【０４３８】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Wvの偏微分が０になればよい。ここで、vは、０乃至５の整数のいずれかの値である。従って、式（５７）を満たすようにwyを求める。
【０４３９】
【数１５】
0004729812.tif 000020
【０４４０】
式（５７）に式（５５）を代入すると、式（５８）を得る。
【０４４１】
【数１６】
0004729812.tif 000021
【０４４２】
式（５８）のvに０乃至５の整数のいずれか１つを代入して得られる６つの式に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuである。
【０４４３】
以上のように、画素値Mおよび画素値Bを設定した式に、最小自乗法を適用することにより、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuを求めることができる。
【０４４４】
式（４４）乃至式（５２）に対応する説明において、混合領域に含まれる画素の画素値をMとし、背景領域に含まれる画素の画素値をBとして説明したが、注目している画素が、カバードバックグラウンド領域に含まれる場合、またはアンカバードバックグラウンド領域に含まれる場合のそれぞれに対して、正規方程式を立てる必要がある。
【０４４５】
例えば、図５５に示す、フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC04乃至C08、およびフレーム#n-1の画素の画素値P04乃至P08が、正規方程式に設定される。
【０４４６】
図５６に示す、フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC28乃至C32、およびフレーム#n+1の画素の画素値N28乃至N32が、正規方程式に設定される。
【０４４７】
また、例えば、図６６に示す、カバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５９）乃至式（６７）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mc5である。
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u      （５９）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u        （６０）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u      （６１）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u        （６２）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u          （６３）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u        （６４）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u      （６５）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u        （６６）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u      （６７）
【０４４８】
フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５９）乃至式（６７）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n-1の画素の背景領域の画素の画素値Bc1乃至Bc9が使用される。
【０４４９】
図６６に示す、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（６８）乃至式（７６）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mu5である。
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u          （６８）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u            （６９）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u          （７０）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u            （７１）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u              （７２）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u            （７３）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u          （７４）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u            （７５）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u          （７６）
【０４５０】
フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（６８）乃至式（７６）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n+1の画素の背景領域の画素の画素値Bu1乃至Bu9が使用される。
【０４５１】
図６７は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１に入力された画像は、遅延部５０１および足し込み部５０２に供給される。
【０４５２】
遅延回路２２１は、入力画像を１フレーム遅延させ、足し込み部５０２に供給する。足し込み部５０２に、入力画像としてフレーム#nが入力されているとき、遅延回路２２１は、フレーム#n-1を足し込み部５０２に供給する。
【０４５３】
足し込み部５０２は、混合比αを算出する画素の近傍の画素の画素値、およびフレーム#n-1の画素値を、正規方程式に設定する。例えば、足し込み部５０２は、式（５９）乃至式（６７）に基づいて、正規方程式に画素値Mc1乃至Mc9および画素値Bc1乃至Bc9を設定する。足し込み部５０２は、画素値が設定された正規方程式を演算部５０３に供給する。
【０４５４】
演算部５０３は、足し込み部５０２から供給された正規方程式を掃き出し法などにより解いて推定混合比を求め、求められた推定混合比を出力する。
【０４５５】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０４５６】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【０４５７】
図６８は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図６８に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動きvが１１であり、７×７画素のブロックを単位として方程式を生成して算出された結果を、１ラインに対して示すものである。
【０４５８】
推定混合比は、混合領域において、図６７に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０４５９】
次に、図６７に構成を示す推定混合比処理部４０１による、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を図６９のフローチャートを参照して説明する。
【０４６０】
ステップＳ５２１において、足し込み部５０２は、入力された画像に含まれる画素値、および遅延回路２２１から供給される画像に含まれる画素値を、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式に設定する。
【０４６１】
ステップＳ５２２において、推定混合比処理部４０１は、対象となる画素についての設定が終了したか否かを判定し、対象となる画素についての設定が終了していないと判定された場合、ステップＳ５２１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４６２】
ステップＳ５２２において、対象となる画素についての画素値の設定が終了したと判定された場合、ステップＳ５２３に進み、演算部１７３は、画素値が設定された正規方程式を基に、推定混合比を演算して、求められた推定混合比を出力する。
【０４６３】
このように、図６７に構成を示す推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０４６４】
アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式を利用した、図６９のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０４６５】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比を求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０４６６】
このように、混合比算出部１０２は、領域特定部１０１から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０４６７】
混合比αを利用することにより、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれる動きボケの情報を残したままで、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを分離することが可能になる。
【０４６８】
また、混合比αに基づいて画像を合成すれば、実世界を実際に撮影し直したような動いているオブジェクトのスピードに合わせた正しい動きボケを含む画像を作ることが可能になる。
【０４６９】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図７０は、前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。前景背景分離部１０５に供給された入力画像は、分離部６０１、スイッチ６０２、およびスイッチ６０４に供給される。カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す、領域特定部１０３から供給された領域情報は、分離部６０１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ６０２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ６０４に供給される。
【０４７０】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０４７１】
分離部６０１は、カバードバックグラウンド領域を示す領域情報、アンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を分離して、分離した前景の成分を合成部６０３に供給するとともに、入力画像から背景の成分を分離して、分離した背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０４７２】
スイッチ６０２は、前景領域を示す領域情報を基に、前景に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、入力画像に含まれる前景に対応する画素のみを合成部６０３に供給する。
【０４７３】
スイッチ６０４は、背景領域を示す領域情報を基に、背景に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、入力画像に含まれる背景に対応する画素のみを合成部６０５に供給する。
【０４７４】
合成部６０３は、分離部６０１から供給された前景に対応する成分、スイッチ６０２から供給された前景に対応する画素を基に、前景成分画像を合成し、合成した前景成分画像を出力する。前景領域と混合領域とは重複しないので、合成部６０３は、例えば、前景に対応する成分と、前景に対応する画素とに論理和の演算を適用して、前景成分画像を合成する。
【０４７５】
合成部６０３は、前景成分画像の合成の処理の最初に実行される初期化の処理において、内蔵しているフレームメモリに全ての画素値が０である画像を格納し、前景成分画像の合成の処理において、前景成分画像を格納（上書き）する。従って、合成部６０３が出力する前景成分画像の内、背景領域に対応する画素には、画素値として０が格納されている。
【０４７６】
合成部６０５は、分離部６０１から供給された背景に対応する成分、スイッチ６０４から供給された背景に対応する画素を基に、背景成分画像を合成して、合成した背景成分画像を出力する。背景領域と混合領域とは重複しないので、合成部６０５は、例えば、背景に対応する成分と、背景に対応する画素とに論理和の演算を適用して、背景成分画像を合成する。
【０４７７】
合成部６０５は、背景成分画像の合成の処理の最初に実行される初期化の処理において、内蔵しているフレームメモリに全ての画素値が０である画像を格納し、背景成分画像の合成の処理において、背景成分画像を格納（上書き）する。従って、合成部６０５が出力する背景成分画像の内、前景領域に対応する画素には、画素値として０が格納されている。
【０４７８】
図７１は、前景背景分離部１０５に入力される入力画像、並びに前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像および背景成分画像を示す図である。
【０４７９】
図７１（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図７１（Ｂ）は、図７１（Ａ）に対応する前景領域に属する画素、背景領域に属する画素、および混合領域に属する画素を含む１ラインの画素を時間方向に展開したモデル図を示す。
【０４８０】
図７１（Ａ）および図７１（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される背景成分画像は、背景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる背景の成分から構成される。
【０４８１】
図７１（Ａ）および図７１（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像は、前景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる前景の成分から構成される。
【０４８２】
混合領域の画素の画素値は、前景背景分離部１０５により、背景の成分と、前景の成分とに分離される。分離された背景の成分は、背景領域に属する画素と共に、背景成分画像を構成する。分離された前景の成分は、前景領域に属する画素と共に、前景成分画像を構成する。
【０４８３】
このように、前景成分画像は、背景領域に対応する画素の画素値が０とされ、前景領域に対応する画素および混合領域に対応する画素に意味のある画素値が設定される。同様に、背景成分画像は、前景領域に対応する画素の画素値が０とされ、背景領域に対応する画素および混合領域に対応する画素に意味のある画素値が設定される。
【０４８４】
次に、分離部６０１が実行する、混合領域に属する画素から前景の成分、および背景の成分を分離する処理について説明する。
【０４８５】
図７２は、図中の左から右に移動するオブジェクトに対応する前景を含む、２つのフレームの前景の成分および背景の成分を示す画像のモデルである。図７２に示す画像のモデルにおいて、前景の動き量vは４であり、仮想分割数は、４とされている。
【０４８６】
フレーム#nにおいて、最も左の画素、および左から１４番目乃至１８番目の画素は、背景の成分のみから成り、背景領域に属する。フレーム#nにおいて、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、アンカバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#nにおいて、左から１１番目乃至１３番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、カバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#nにおいて、左から５番目乃至１０番目の画素は、前景の成分のみから成り、前景領域に属する。
【０４８７】
フレーム#n+1において、左から１番目乃至５番目の画素、および左から１８番目の画素は、背景の成分のみから成り、背景領域に属する。フレーム#n+1において、左から６番目乃至８番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、アンカバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#n+1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、カバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#n+1において、左から９番目乃至１４番目の画素は、前景の成分のみから成り、前景領域に属する。
【０４８８】
図７３は、カバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図７３において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図７３において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域に属する。
【０４８９】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（７７）で表される。
【０４９０】
0004729812.tif 000022
フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値である。
【０４９１】
式（７７）を基に、フレーム#nの左から１５番目の画素の前景の成分の和f15は、式（７８）で表される。
【０４９２】
0004729812.tif 000023
【０４９３】
同様に、フレーム#nの左から１６番目の画素の前景の成分の和f16は、式（７９）で表され、フレーム#nの左から１７番目の画素の前景の成分の和f17は、式（８０）で表される。
【０４９４】
f16=C16-α16・P16                        （７９）
f17=C17-α17・P17                        （８０）
【０４９５】
このように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fcは、式（８１）で計算される。
【０４９６】
fc=C-α・P                              （８１）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４９７】
図７４は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図７４において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図７４において、左から２番目乃至４番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域に属する。
【０４９８】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（８２）で表される。
【０４９９】
0004729812.tif 000024
ここで、α2は、フレーム#nの左から２番目の画素の混合比である。N02は、フレーム#n+1の左から２番目の画素の画素値である。
【０５００】
式（８２）を基に、フレーム#nの左から２番目の画素の前景の成分の和f02は、式（８３）で表される。
【０５０１】
0004729812.tif 000025
同様に、フレーム#nの左から３番目の画素の前景の成分の和f03は、式（８４）で表され、フレーム#nの左から４番目の画素の前景の成分の和f04は、式（８５）で表される。
【０５０２】
f03=C03-α3・N03                              （８４）
f04=C04-α4・N04                              （８５）
【０５０３】
このように、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fuは、式（８６）で計算される。
【０５０４】
fu=C-α・N                              （８６）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０５０５】
このように、分離部６０１は、領域情報に含まれる、カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す情報、並びに画素毎の混合比αを基に、混合領域に属する画素から前景の成分、および背景の成分を分離することができる。
【０５０６】
図７５は、以上で説明した処理を実行する分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。分離部６０１に入力された画像は、フレームメモリ６２１に供給され、混合比算出部１０４から供給されたカバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αは、分離処理ブロック６２２に入力される。
【０５０７】
フレームメモリ６２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ６２１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1を記憶する。
【０５０８】
フレームメモリ６２１は、フレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素を分離処理ブロック６２２に供給する。
【０５０９】
分離処理ブロック６２２は、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素の画素値に図７３および図７４を参照して説明した演算を適用して、フレーム#nの混合領域に属する画素から前景の成分および背景の成分を分離して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０５１０】
分離処理ブロック６２２は、アンカバード領域処理部６３１、カバード領域処理部６３２、合成部６３３、および合成部６３４で構成されている。
【０５１１】
アンカバード領域処理部６３１の乗算器６４１は、混合比αを、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n+1の画素の画素値に乗じて、スイッチ６４２に出力する。スイッチ６４２は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素（フレーム#n+1の画素に対応する）がアンカバードバックグラウンド領域であるとき、閉じられ、乗算器６４１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器６４３および合成部６３４に供給する。スイッチ６４２から出力されるフレーム#n+1の画素の画素値に混合比αを乗じた値は、フレーム#nの対応する画素の画素値の背景の成分に等しい。
【０５１２】
演算器６４３は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素の画素値から、スイッチ６４２から供給された背景の成分を減じて、前景の成分を求める。演算器６４３は、アンカバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景の成分を合成部６３３に供給する。
【０５１３】
カバード領域処理部６３２の乗算器６５１は、混合比αを、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1の画素の画素値に乗じて、スイッチ６５２に出力する。スイッチ６５２は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素（フレーム#n-1の画素に対応する）がカバードバックグラウンド領域であるとき、閉じられ、乗算器６５１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器６５３および合成部６３４に供給する。スイッチ６５２から出力されるフレーム#n-1の画素の画素値に混合比αを乗じた値は、フレーム#nの対応する画素の画素値の背景の成分に等しい。
【０５１４】
演算器６５３は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素の画素値から、スイッチ６５２から供給された背景の成分を減じて、前景の成分を求める。演算器６５３は、カバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景の成分を合成部６３３に供給する。
【０５１５】
合成部６３３は、フレーム#nの、演算器６４３から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分、および演算器６５３から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分を合成して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０５１６】
合成部６３４は、フレーム#nの、スイッチ６４２から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分、およびスイッチ６５２から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分を合成して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０５１７】
フレームメモリ６２３は、分離処理ブロック６２２から供給された、フレーム#nの混合領域の画素の前景の成分と、背景の成分とをそれぞれに記憶する。
【０５１８】
フレームメモリ６２３は、記憶しているフレーム#nの混合領域の画素の前景の成分、および記憶しているフレーム#nの混合領域の画素の背景の成分を出力する。
【０５１９】
特徴量である混合比αを利用することにより、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを完全に分離することが可能になる。
【０５２０】
合成部６０３は、分離部６０１から出力された、フレーム#nの混合領域の画素の前景の成分と、前景領域に属する画素とを合成して前景成分画像を生成する。合成部６０５は、分離部６０１から出力された、フレーム#nの混合領域の画素の背景の成分と、背景領域に属する画素とを合成して背景成分画像を生成する。
【０５２１】
図７６は、図７２のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例と、背景成分画像の例を示す図である。
【０５２２】
図７６（Ａ）は、図７２のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景が分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０５２３】
左から２番目乃至４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、アンカバードバックグラウンド領域に属し、背景の成分が０とされ、前景の成分がそのまま残されている。左から１１番目乃至１３番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、カバードバックグラウンド領域に属し、背景の成分が０とされ、前景の成分がそのまま残されている。左から５番目乃至１０番目の画素は、前景の成分のみから成るので、そのまま残される。
【０５２４】
図７６（Ｂ）は、図７２のフレーム#nに対応する、背景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、そのまま残される。
【０５２５】
左から２番目乃至４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、アンカバードバックグラウンド領域に属し、前景の成分が０とされ、背景の成分がそのまま残されている。左から１１番目乃至１３番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、カバードバックグラウンド領域に属し、前景の成分が０とされ、背景の成分がそのまま残されている。左から５番目乃至１０番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、前景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０５２６】
次に、図７７に示すフローチャートを参照して、前景背景分離部１０５による前景と背景との分離の処理を説明する。ステップＳ６０１において、分離部６０１のフレームメモリ６２１は、入力画像を取得し、前景と背景との分離の対象となるフレーム#nを、その前のフレーム#n-1およびその後のフレーム#n+1と共に記憶する。
【０５２７】
ステップＳ６０２において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された領域情報を取得する。ステップＳ６０３において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された混合比αを取得する。
【０５２８】
ステップＳ６０４において、アンカバード領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、背景の成分を抽出する。
【０５２９】
ステップＳ６０５において、アンカバード領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、前景の成分を抽出する。
【０５３０】
ステップＳ６０６において、カバード領域処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、背景の成分を抽出する。
【０５３１】
ステップＳ６０７において、カバード領域処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、前景の成分を抽出する。
【０５３２】
ステップＳ６０８において、合成部６３３は、ステップＳ６０５の処理で抽出されたアンカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分と、ステップＳ６０７の処理で抽出されたカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分とを合成する。合成された前景の成分は、合成部６０３に供給される。更に、合成部６０３は、スイッチ６０２を介して供給された前景領域に属する画素と、分離部６０１から供給された前景の成分とを合成して、前景成分画像を生成する。
【０５３３】
ステップＳ６０９において、合成部６３４は、ステップＳ６０４の処理で抽出されたアンカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分と、ステップＳ６０６の処理で抽出されたカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分とを合成する。合成された背景の成分は、合成部６０５に供給される。更に、合成部６０５は、スイッチ６０４を介して供給された背景領域に属する画素と、分離部６０１から供給された背景の成分とを合成して、背景成分画像を生成する。
【０５３４】
ステップＳ６１０において、合成部６０３は、前景成分画像を出力する。ステップＳ６１１において、合成部６０５は、背景成分画像を出力し、処理は終了する。
【０５３５】
このように、前景背景分離部１０５は、領域情報および混合比αを基に、入力画像から前景の成分と、背景の成分とを分離し、前景の成分のみから成る前景成分画像、および背景の成分のみから成る背景成分画像を出力することができる。
【０５３６】
次に、前景成分画像の動きボケの量の調整について説明する。
【０５３７】
図７８は、動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部８０１、モデル化部８０２、および演算部８０５に供給される。領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部８０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、足し込み部８０４に供給される。
【０５３８】
処理単位決定部８０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２および足し込み部８０４に供給する。
【０５３９】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図７９に例を示すように、前景成分画像のカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、アンカバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素、またはアンカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素を示す。処理単位は、例えば、左上点（処理単位で指定される画素であって、画像上で最も左または最も上に位置する画素の位置）および右下点の２つのデータから成る。
【０５４０】
モデル化部８０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部８０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図８０に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択する。
【０５４１】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２でありシャッタ時間内の動き量vが５であるときにおいては、モデル化部８０２は、仮想分割数を５とし、最も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つの前景の成分から成るモデルを選択する。
【０５４２】
なお、モデル化部８０２は、予め記憶してあるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、および処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０５４３】
モデル化部８０２は、選択したモデルを方程式生成部８０３に供給する。
【０５４４】
方程式生成部８０３は、モデル化部８０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図８０に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるときの、方程式生成部８０３が生成する方程式について説明する。
【０５４５】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、式（８７）乃至式（９８）で表される。
【０５４６】
C01=F01/v                                          （８７）
C02=F02/v+F01/v                                    （８８）
C03=F03/v+F02/v+F01/v                              （８９）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v                        （９０）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v                  （９１）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v                  （９２）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v                  （９３）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v                  （９４）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v                        （９５）
C10=F08/v+F07/v+F06/v                              （９６）
C11=F08/v+F07/v                                    （９７）
C12=F08/v                                          （９８）
【０５４７】
方程式生成部８０３は、生成した方程式を変形して方程式を生成する。方程式生成部８０３が生成する方程式を、式（９９）乃至式（１１０）に示す。
C01=1・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v      （９９）
C02=1・F01/v+1・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v      （１００）
C03=1・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v      （１０１）
C04=1・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v      （１０２）
C05=1・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v      （１０３）
C06=0・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+0・F07/v+0・F08/v      （１０４）
C07=0・F01/v+0・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+0・F08/v      （１０５）
C08=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+1・F08/v      （１０６）
C09=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+1・F08/v      （１０７）
C10=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+1・F08/v      （１０８）
C11=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+1・F07/v+1・F08/v      （１０９）
C12=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+1・F08/v      （１１０）
【０５４８】
式（９９）乃至式（１１０）は、式（１１１）として表すこともできる。
【０５４９】
【数１７】
0004729812.tif 000026
式（１１１）において、jは、画素の位置を示す。この例において、jは、１乃至１２のいずれか１つの値を有する。また、iは、前景値の位置を示す。この例において、iは、１乃至８のいずれか１つの値を有する。aijは、iおよびjの値に対応して、０または１の値を有する。
【０５５０】
誤差を考慮して表現すると、式（１１１）は、式（１１２）のように表すことができる。
【０５５１】
【数１８】
0004729812.tif 000027
式（１１２）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０５５２】
式（１１２）は、式（１１３）に書き換えることができる。
【０５５３】
【数１９】
0004729812.tif 000028
【０５５４】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１１４）に示すように定義する。
【０５５５】
【数２０】
0004729812.tif 000029
【０５５６】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Fkによる偏微分の値が０になればよい。式（１１５）を満たすようにFkを求める。
【０５５７】
【数２１】
0004729812.tif 000030
【０５５８】
式（１１５）において、動き量vは固定値であるから、式（１１６）を導くことができる。
【０５５９】
【数２２】
0004729812.tif 000031
【０５６０】
式（１１６）を展開して、移項すると、式（１１７）を得る。
【０５６１】
【数２３】
0004729812.tif 000032
【０５６２】
式（１１７）のkに１乃至８の整数のいずれか１つを代入して得られる８つの式に展開する。得られた８つの式を、行列により１つの式により表すことができる。この式を正規方程式と呼ぶ。
【０５６３】
このような最小自乗法に基づく、方程式生成部８０３が生成する正規方程式の例を式（１１８）に示す。
【０５６４】
【数２４】
0004729812.tif 000033
【０５６５】
式（１１８）をA・F=v・Cと表すと、C,A,vが既知であり、Fは未知である。また、A,vは、モデル化の時点で既知だが、Cは、足し込み動作において画素値を入力することで既知となる。
【０５６６】
最小自乗法に基づく正規方程式により前景成分を算出することにより、画素Cに含まれている誤差を分散させることができる。
【０５６７】
方程式生成部８０３は、このように生成された正規方程式を足し込み部８０４に供給する。
【０５６８】
足し込み部８０４は、処理単位決定部８０１から供給された処理単位を基に、前景成分画像に含まれる画素値Cを、方程式生成部８０３から供給された行列の式に設定する。足し込み部８０４は、画素値Cを設定した行列を演算部８０５に供給する。
【０５６９】
演算部８０５は、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの解法に基づく処理により、動きボケが除去された前景成分Fi/vを算出して、動きボケが除去された前景の画素値である、０乃至８の整数のいずれかのiに対応するFiを算出して、図８１に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および選択部８０７に出力する。
【０５７０】
演算部８０５は、動きボケが除去された前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成し、生成した領域情報および混合比αを選択部８０７に供給する。演算部８０５が生成する混合比αは、動きボケが除去されているので、０または１である。演算部８０５が生成する領域情報は、動きボケが除去されているので、前景領域のみを示す。
【０５７１】
なお、図８１に示す動きボケが除去された前景成分画像において、C03乃至C10のそれぞれにF01乃至F08のそれぞれが設定されているのは、画面に対する前景成分画像の位置を変化させないためであり、任意の位置に対応させることができる。
【０５７２】
動きボケ付加部８０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'や、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'を与えることで、動きボケの量を調整することができる。例えば、図８２に示すように、動きボケ付加部８０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０５７３】
動きボケ付加部８０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部８０７に供給する。動きボケ付加部８０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成し、生成した領域情報および混合比αを選択部８０７に供給する。
【０５７４】
動きボケ付加部８０６が生成する混合比αは、前景成分画像に動きボケが付加されているので、０以上１以下の値を有する。例えば、図８２の画素値C02の画素に対応する混合比αは、2/3とされ、図８２の画素値C03の画素に対応する混合比αは、1/3とされる。
【０５７５】
演算部８０５が生成する領域情報は、前景成分画像に動きボケが付加されているので、前景領域および混合領域を示す。例えば、図８２の画素値C02の画素に対応する領域情報は、混合領域を示し、図８２の画素値C03の画素に対応する領域情報は、混合領域を示す。
【０５７６】
選択部８０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、演算部８０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、領域情報、および混合比α、並びに動きボケ付加部８０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像、領域情報、および混合比αのいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像、領域情報、および混合比αを出力する。
【０５７７】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５７８】
また、例えば、図８３に示すように、処理単位に対応する画素の数が８であり、動き量vが４であるとき、動きボケ調整部１０６は、式（１１９）に示す行列の式を生成する。
【０５７９】
【数２５】
0004729812.tif 000034
【０５８０】
動きボケ調整部１０６は、このように処理単位の長さに対応した数の式を立てて、動きボケの量が調整された画素値であるFiを算出する。同様に、例えば、処理単位に含まれる画素の数が１００あるとき、１００個の画素に対応する式を生成して、Fiを算出する。
【０５８１】
図８４は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図７８に示す場合と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５８２】
選択部８２１は、選択信号を基に、入力された動きベクトルとその位置信号をそのまま処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給するか、または動きベクトルの大きさを動きボケ調整量v'に置き換えて、その大きさが動きボケ調整量v'に置き換えられた動きベクトルとその位置信号を処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給する。
【０５８３】
このようにすることで、図８４の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図８４の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図８０に示す動き量vが5である前景成分画像に対して、3である動きボケ調整量v'対応する図８２に示すようなモデルに従って、演算を実行し、（動き量v）/（動きボケ調整量v'）＝5/3、すなわちほぼ1.7の動き量vに応じた動きボケを含む画像を算出する。なお、この場合、算出される画像は、3である動き量vに対応した動きボケを含むのではないので、動きボケ付加部８０６の結果とは動き量vと動きボケ調整量v'の関係の意味合いが異なる点に注意が必要である。
【０５８４】
以上のように、動きボケ調整部１０６は、動き量vおよび処理単位に対応して、式を生成し、生成した式に前景成分画像の画素値を設定して、動きボケの量が調整された前景成分画像を算出する。
【０５８５】
次に、図８５のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０５８６】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。
【０５８７】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部８０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ８０３において、方程式生成部８０３は、選択されたモデルを基に、正規方程式を作成する。
【０５８８】
ステップＳ８０４において、足し込み部８０４は、作成された正規方程式に前景成分画像の画素値を設定する。ステップＳ８０５において、足し込み部８０４は、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行ったか否かを判定し、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行っていないと判定された場合、ステップＳ８０４に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０５８９】
ステップＳ８０５において、処理単位の全ての画素の画素値の設定を行ったと判定された場合、ステップＳ８０６に進み、演算部８０５は、足し込み部８０４から供給された画素値が設定された正規方程式を基に、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０５９０】
このように、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動きボケを含む前景画像から動きボケの量を調整することができる。
【０５９１】
すなわち、サンプルデータである画素値に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０５９２】
図８６は、動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部９０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、演算部９０４に供給される。
【０５９３】
処理単位決定部９０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部９０２に供給する。
【０５９４】
モデル化部９０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部９０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図８７に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択する。
【０５９５】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２であり動き量vが５であるときにおいては、モデル化部９０２は、仮想分割数を５とし、最も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つの前景の成分から成るモデルを選択する。
【０５９６】
なお、モデル化部９０２は、予め記憶してあるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、および処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０５９７】
方程式生成部９０３は、モデル化部９０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０５９８】
図８７乃至図８９に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であるときの、方程式生成部９０３が生成する方程式の例について説明する。
【０５９９】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、上述したように、式（８７）乃至式（９８）で表される。
【０６００】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（１２０）に示すように、前景の成分F08/vのみを含み、画素値C11は、前景の成分F08/vおよび前景の成分F07/vの積和から成る。従って、前景の成分F07/vは、式（１２１）で求めることができる。
【０６０１】
F08/v=C12                                  （１２０）
F07/v=C11-C12                              （１２１）
【０６０２】
同様に、画素値C10乃至C01に含まれる前景の成分を考慮すると、前景の成分F06/v乃至F01/vは、式（１２２）乃至式（１２７）により求めることができる。
【０６０３】
F06/v=C10-C11                              （１２２）
F05/v=C09-C10                              （１２３）
F04/v=C08-C09                              （１２４）
F03/v=C07-C08+C12                          （１２５）
F02/v=C06-C07+C11-C12                      （１２６）
F01/v=C05-C06+C10-C11                      （１２７）
【０６０４】
方程式生成部９０３は、式（１２０）乃至式（１２７）に例を示す、画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。方程式生成部９０３は、生成した方程式を演算部９０４に供給する。
【０６０５】
演算部９０４は、方程式生成部９０３から供給された方程式に前景成分画像の画素値を設定して、画素値を設定した方程式を基に、前景の成分を算出する。演算部９０４は、例えば、式（１２０）乃至式（１２７）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（１２０）乃至式（１２７）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０６０６】
演算部９０４は、画素値が設定された式に基づき、前景の成分を算出する。例えば、演算部９０４は、画素値C05乃至C12が設定された式（１２０）乃至式（１２７）に基づく演算により、図８８に示すように、前景の成分F01/v乃至F08/vを算出する。演算部９０４は、前景の成分F01/v乃至F08/vを補正部９０５に供給する。
【０６０７】
補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分に、処理単位決定部９０１から供給された動きベクトルに含まれる動き量vを乗じて、動きボケを除去した前景の画素値を算出する。例えば、補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vが供給されたとき、前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれに、５である動き量vを乗じることにより、図８９に示すように、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０６０８】
補正部９０５は、以上のように算出された、動きボケを除去した前景の画素値から成る前景成分画像を動きボケ付加部９０６および選択部９０７に供給する。
【０６０９】
補正部９０５は、動きボケを除去した前景の画素値から成る前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成し、生成した領域情報および混合比αを選択部９０７に供給する。
【０６１０】
動きボケ付加部９０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'で、動きボケの量を調整することができる。例えば、図８２に示すように、動きボケ付加部９０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０６１１】
動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部９０７に供給する。
【０６１２】
動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成し、生成した領域情報および混合比αを選択部９０７に供給する。
【０６１３】
選択部９０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、補正部９０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、領域情報、および混合比α、並びに動きボケ付加部９０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像、領域情報、および混合比αのいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像、領域情報、および混合比αを出力する。
【０６１４】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０６１５】
次に、図８６に構成を示す動きボケ調整部１０６による前景の動きボケの量の調整の処理を図９０のフローチャートを参照して説明する。
【０６１６】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０６１７】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０６１８】
ステップＳ９０４において、演算部９０４は、作成された方程式に前景成分画像の画素値を設定し、画素値が設定された方程式を基に、画素値の差分から前景の成分を抽出する。ステップＳ９０５において、演算部９０４は、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したか否かを判定し、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出していないと判定された場合、ステップＳ９０４に戻り、前景の成分を抽出の処理を繰り返す。
【０６１９】
ステップＳ９０５において、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したと判定された場合、ステップＳ９０６に進み、補正部９０５は、動き量vを基に、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれを補正して、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０６２０】
ステップＳ９０７において、動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、選択部９０７は、動きボケが除去された画像または動きボケの量が調整された画像のいずれかを選択して、選択した画像を出力して、処理は終了する。
【０６２１】
このように、図８６に構成を示す動きボケ調整部１０６は、より簡単な演算で、より迅速に、動きボケを含む前景画像から動きボケを調整することができる。
【０６２２】
ウィナー・フィルタなど従来の動きボケを部分的に除去する手法が、理想状態では効果が認められるが、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対して十分な効果が得られないのに対し、図８６に構成を示す動きボケ調整部１０６においても、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０６２３】
以上のように、図７に構成を示す前景背景成分画像生成部９１は、入力画像を前景成分画像と背景成分画像とに分離すると共に、前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０６２４】
次に、図９１乃至図９４を参照して、オクルージョン補正部９２の処理を説明する。例えば、図９１に示す、入力画像に含まれる前景に対応するオブジェクトについて、図９２に示すように、フレーム#nにおいて表示される位置が、フレーム#n-1において表示される位置より右側に移動しているとき、図９３に示すように、前景に対応するオブジェクトの動き方向は、図中の左側から右側に向いている。
【０６２５】
図９３に示すように、カバードバックグラウンド領域である混合領域は、前景のオブジェクトの動き方向の先端部に位置し、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域は、前景のオブジェクトの動き方向の後端部に位置する。
【０６２６】
前景の成分が除去されて、背景の成分のみからなる背景成分画像の画素であって、分離される前において混合領域に属する画素の画素値は、図９４（Ａ）に示すように、前景の成分が除去されるので、混合比αに比例して、レベルが減少してしまう。
【０６２７】
そこで、オクルージョン補正部９２は、図９４（Ｂ）に示すように、分離される前において混合領域に属する画素の画素値を混合比αで除算して、分離される前において混合領域に属する画素の画素値を補正する。
【０６２８】
このようにすることで、前景のオブジェクトと混合されることにより隠れていた、混合領域に属する画素に含まれる背景の成分を使用して、背景を生成することができるようになる。混合領域に属する画素に含まれる背景の成分を使用して、背景を生成するので、本発明に係る画像処理装置は、より自然な３次元画像を生成することができるようになる。
【０６２９】
図９５は、前景視差画像生成部９３の構成を示すブロック図である。
【０６３０】
移動量生成部１００１は、視差演算部７２から供給された視差を基に、右眼用前景成分画像を生成するための移動量を生成し、生成した移動量を画像移動部１００２、領域情報移動部１００３、および混合比移動部１００４に供給する。
【０６３１】
移動量生成部１００１は、視差演算部７２から供給された視差を基に、左眼用前景成分画像を生成するための移動量を生成し、生成した移動量を画像移動部１００５、領域情報移動部１００６、および混合比移動部１００７に供給する。
【０６３２】
画像移動部１００２は、移動量生成部１００１から供給された移動量を基に、前景背景成分画像生成部９１から供給された、動きボケの量が調整された前景成分画像を移動し、右眼用前景成分画像を生成する。画像移動部１００２は、右眼用前景成分画像を出力する。
【０６３３】
領域情報移動部１００３は、移動量生成部１００１から供給された移動量を基に、前景背景成分画像生成部９１から供給された領域情報を移動し、右眼用前景成分画像に対応する領域情報を生成する。領域情報移動部１００３は、右眼用前景成分画像に対応する領域情報を出力する。
【０６３４】
混合比移動部１００４は、移動量生成部１００１から供給された移動量を基に、前景背景成分画像生成部９１から供給された混合比αを移動し、右眼用前景成分画像に対応する混合比αを生成する。混合比移動部１００４は、右眼用前景成分画像に対応する混合比αを出力する。
【０６３５】
画像移動部１００５は、移動量生成部１００１から供給された移動量を基に、前景背景成分画像生成部９１から供給された、動きボケの量が調整された前景成分画像を移動し、左眼用前景成分画像を生成する。画像移動部１００５は、左眼用前景成分画像を出力する。
【０６３６】
領域情報移動部１００６は、移動量生成部１００１から供給された移動量を基に、前景背景成分画像生成部９１から供給された領域情報を移動し、左眼用前景成分画像に対応する領域情報を生成する。領域情報移動部１００６は、左眼用前景成分画像に対応する領域情報を出力する。
【０６３７】
混合比移動部１００７は、移動量生成部１００１から供給された移動量を基に、前景背景成分画像生成部９１から供給された混合比αを移動し、左眼用前景成分画像に対応する混合比αを生成する。混合比移動部１００７は、左眼用前景成分画像に対応する混合比αを出力する。
【０６３８】
このように、前景視差画像生成部９３は、視差演算部７２から供給された視差を基に、右眼用前景成分画像を生成すると共に、右眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成して、生成した右眼用前景成分画像、領域情報、および混合比αを合成部９４−１に供給する。前景視差画像生成部９３は、視差演算部７２から供給された視差を基に、左眼用前景成分画像を生成すると共に、左眼用前景成分画像に対応する領域情報および混合比αを生成して、生成した左眼用前景成分画像、領域情報、および混合比αを合成部９４−２に供給する。
【０６３９】
図９６は、合成部９４の構成を示すブロック図である。
【０６４０】
混合領域画像合成部１１０１は、前景視差画像生成部９３から供給された混合比αを基に、前景視差画像生成部９３から供給された右眼用前景成分画像または左目用前景成分画像、およびオクルージョン補正部９２から供給された背景成分画像を合成して、混合領域合成画像を生成する。
【０６４１】
すなわち、混合領域画像合成部１１０１は、背景成分画像の画素値に混合比αを乗算して、混合領域の画素に対応する、背景の成分の和を算出する。混合領域画像合成部１１０１は、算出した背景の成分の和を、右眼用前景成分画像または左目用前景成分画像の画素のうち、対応する混合領域の画素の画素値に加算して、混合領域合成画像を生成する。
【０６４２】
混合領域画像合成部１１０１は、生成した混合領域合成画像を画像合成部１１０２に供給する。
【０６４３】
画像合成部１１０２は、前景視差画像生成部９３から供給された領域情報を基に、混合領域画像合成部１１０１から供給された混合領域合成画像、前景視差画像生成部９３から供給された右眼用前景成分画像または左目用前景成分画像、およびオクルージョン補正部９２から供給された背景成分画像を合成して、右眼用画像または左目用画像に対応する合成画像を生成する。画像合成部１１０２は、合成した右眼用画像または左目用画像に対応する合成画像を出力する。
【０６４４】
このように、合成部９４は、右眼用前景成分画像または左目用前景成分画像を、背景成分画像に合成することができる。
【０６４５】
特徴量である混合比αを基に前景成分画像と背景成分画像とを合成して得られる３次元画像は、単に画素を合成した画像に比較し、より自然なものとなる。
【０６４６】
なお、距離情報取得部７１が距離情報を生成すると説明したが、画像処理装置は、外部から供給された、入力画像に対応する距離情報を使用して、視差を演算するようにしてもよい。
【０６４７】
また、視差演算部７２が視差を演算すると説明したが、画像処理装置は、例えば、使用者により設定された、外部から供給された視差を基に、３次元画像を生成するようにしてもよい。
【０６４８】
なお、視差演算部７２が、距離情報を基に、視差を演算すると説明したが、視差演算部７２は、距離情報と視差との対応を示すデータを予め記憶し、記憶しているデータを基に、視差を求めるようにしてもよい。
【０６４９】
また、合成部９４−１および９４−２は、外部から供給された任意に背景画像と、右眼用前景成分画像または左眼用前景成分画像を合成して、右眼用画像および左眼用画像を生成するようにしてもよい。
【０６５０】
なお、混合比αは、画素値に含まれる背景の成分の割合として説明したが、画素値に含まれる前景の成分の割合としてもよい。
【０６５１】
また、前景となるオブジェクトの動きの方向は左から右として説明したが、その方向に限定されないことは勿論である。
【０６５２】
以上においては、３次元空間と時間軸情報を有する現実空間の画像をビデオカメラを用いて２次元空間と時間軸情報を有する時空間への射影を行った場合を例としたが、本発明は、この例に限らず、より多くの第１の次元の第１の情報を、より少ない第２の次元の第２の情報に射影した場合に、その射影によって発生する歪みを補正したり、有意情報を抽出したり、またはより自然に画像を合成する場合に適応することが可能である。
【０６５３】
なお、センサは、CCDに限らす、固体撮像素子である、例えば、BBD（Bucket Brigade Device）、CID（Charge Injection Device）、CPD（Charge Priming Device）、またはCMOS（Complementary Mental Oxide Semiconductor）センサでもよく、また、検出素子がマトリックス状に配置されているセンサに限らず、検出素子が１列に並んでいるセンサでもよい。
【０６５４】
本発明の信号処理を行うプログラムを記録した記録媒体は、図１に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク５１（フロッピ（登録商標）ディスクを含む）、光ディスク５２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ５４などよりなるパッケージメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２２や、記憶部２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０６５５】
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、記載された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、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０６５６】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムによれば、画像の混ざり合いの状態に対応して、２次元画像から３次元画像を生成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】視差を説明する図である。
【図４】視差を説明する図である。
【図５】画像の移動を説明する図である。
【図６】３次元画像合成処理部７３の構成を示すブロック図である。
【図７】前景背景成分画像生成部９１を示すブロック図である。
【図８】センサによる撮像を説明する図である。
【図９】画素の配置を説明する図である。
【図１０】検出素子の動作を説明する図である。
【図１１】動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。
【図１２】背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。
【図１３】静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【図１４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１７】前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す図である。
【図１８】画素と画素値を時間方向に展開したモデルとの対応を示す図である。
【図１９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２４】３次元画像の合成の処理を説明するフローチャートである。
【図２５】オブジェクトの分離の処理を説明するフローチャートである。
【図２６】領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図２７】前景に対応するオブジェクトが移動しているときの画像を説明する図である。
【図２８】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３１】領域判定の条件を説明する図である。
【図３２】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図３３】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図３４】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３５】領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図３６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３７】背景画像の例を示す図である。
【図３８】２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。
【図３９】相関値の算出を説明する図である。
【図４０】相関値の算出を説明する図である。
【図４１】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図４２】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図４３】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図４４】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図４５】領域判定部１０３の領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４６】領域判定の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図４７】領域特定部１０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４８】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図４９】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５０】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５１】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図５２】ロバスト化の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図５３】混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図５４】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図５５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５７】前景の成分の相関を利用した近似を説明する図である。
【図５８】  C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図５９】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図６０】推定混合比の例を示す図である。
【図６１】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図６２】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図６３】推定混合比の演算の処理を説明するフローチャートである。
【図６４】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図６５】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図６６】混合比αを算出するときの複数のフレームの画素の対応を説明する図である。
【図６７】混合比推定処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。
【図６８】推定混合比の例を示す図である。
【図６９】カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を説明するフローチャートである。
【図７０】前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。
【図７１】入力画像、前景成分画像、および背景成分画像を示す図である。
【図７２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７５】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図７６】分離された前景成分画像、および背景成分画像の例を示す図である。
【図７７】前景と背景との分離の処理を説明するフローチャートである。
【図７８】動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図７９】処理単位を説明する図である。
【図８０】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８１】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８２】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８３】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８４】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図８５】動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図８６】動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図８７】画素値と前景の成分のとの対応を指定するモデルの例を示す図である。
【図８８】前景の成分の算出を説明する図である。
【図８９】前景の成分の算出を説明する図である。
【図９０】前景の動きボケの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図９１】オブジェクトの例を示す図である。
【図９２】オブジェクトの例を示す図である。
【図９３】混合領域の例を示す図である。
【図９４】背景成分画像の補正を説明する図である。
【図９５】前景視差画像生成部９３の構成を示すブロック図である。
【図９６】合成部９４の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２１  CPU，  ２２  ROM，  ２３  RAM，  ２６  入力部，  ２７  出力部，２８  記憶部，  ２９  通信部，  ５１  磁気ディスク，  ５２  光ディスク，  ５３  光磁気ディスク，  ５４  半導体メモリ，  ７１  距離情報取得部，７２  視差演算部，  ７３  ３次元画像合成処理部，  ９１  前景背景成分画像生成部，  ９２  オクルージョン補正部，  ９３  前景視差画像生成部，  ９４−１および９４−２  合成部，  １０１  オブジェクト抽出部，  １０２  動き検出部，  １０３  領域特定部，  １０４  混合比算出部，  １０５  前景背景分離部，  １０６  動きボケ調整部，  ２０１  フレームメモリ，  ２０２−１乃至２０２−４  静動判定部，  ２０３−１乃至２０３−３  領域判定部，  ２０４  判定フラグ格納フレームメモリ，  ２０５  合成部，  ２０６  判定フラグ格納フレームメモリ，  ３０１  背景画像生成部，  ３０２  ２値オブジェクト画像抽出部，  ３０３  時間変化検出部，  ３２１  相関値演算部，  ３２２  しきい値処理部，  ３４１  フレームメモリ，  ３４２  領域判定部，  ３６１  ロバスト化部，  ３８１  動き補償部，  ３８２  スイッチ，  ３８３−１乃至３８３−Ｎ  フレームメモリ、  ３８４−１乃至３８４−Ｎ  重み付け部，  ３８５  積算部，  ４０１  推定混合比処理部，  ４０２  推定混合比処理部，  ４０３  混合比決定部，  ４２１  フレームメモリ，  ４２２  フレームメモリ，  ４２３  混合比演算部，  ４４１  選択部，  ４４２  推定混合比処理部，  ４４３  推定混合比処理部，  ４４４  選択部，  ５０１  遅延回路，５０２  足し込み部，  ５０３  演算部，  ６０１  分離部，  ６０２  スイッチ，  ６０３  合成部，  ６０４  スイッチ，  ６０５  合成部，  ６２１  フレームメモリ，  ６２２  分離処理ブロック，  ６２３  フレームメモリ，  ６３１  アンカバード領域処理部，  ６３２  カバード領域処理部，  ６３３  合成部，  ６３４  合成部，  ８０１  処理単位決定部，  ８０２  モデル化部，  ８０３  方程式生成部，  ８０４  足し込み部，  ８０５  演算部，  ８０６  動きボケ付加部，  ８０７  選択部，  ８２１  選択部，  ９０１  処理単位決定部，  ９０２  モデル化部，  ９０３  方程式生成部，  ９０４  演算部，  ９０５  補正部，  ９０６  動きボケ付加部，  ９０７  選択部，  １００１  移動量生成部，  １００２  画像移動部，  １００３  領域情報移動部，  １００４  混合比移動部，  １００５  画像移動部，  １００６  領域情報移動部，  １００７  混合比移動部，  １１０１  混合領域画像合成部，  １１０２画像合成部
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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