(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、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域特定手段と、
前記前景領域の画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出手段と、
前記均等部の位置に基づいて、複数の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からなる処理単位を決定する処理単位決定手段と、
検出された前記均等部、および前記領域特定手段による領域の特定結果に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行手段と
を含み、
前記処理実行手段は、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得するモデル取得手段と、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成する方程式生成手段と、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する演算手段と
を含む
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記処理単位決定手段は、前記均等部の前記画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、前記混合領域または前景領域に属する前記画素データに対応する前記処理単位を決定する
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】
前記均等部検出手段は、前記画素データの差分としきい値とを比較することにより、前記均等部を検出する
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４】
前記均等部検出手段は、前記前景オブジェクトの動き量に対応する画素の数以上の数の隣接する前記画素データからなる均等部を検出する
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画像処理装置の画像処理方法において、
前記画像処理装置は、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域特定手段と、
前記前景領域の画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出手段と、
前記均等部の位置に基づいて、複数の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からなる処理単位を決定する処理単位決定手段と、
検出された前記均等部、および前記領域特定手段による領域の特定結果に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行手段と
を備え、
前記領域特定手段が、前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域特定ステップと、
前記均等部検出手段が、前記前景領域の画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、
前記処理単位決定手段が、前記均等部の位置に基づいて、複数の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からなる処理単位を決定する処理単位決定ステップと、
前記処理実行手段が、検出された前記均等部、および前記領域特定ステップの領域の特定結果に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップと
を含み、
前記処理実行ステップでは、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成し、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
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用のプログラムであって、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域特定ステップと、
前記前景領域の画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、
前記均等部の位置に基づいて、複数の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からなる処理単位を決定する処理単位決定ステップと、
検出された前記均等部、および前記領域特定ステップの領域の特定結果に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップと
を含み、
前記処理実行ステップでは、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成し、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する
ことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項７】
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、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域特定ステップと、
前記前景領域の画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、
前記均等部の位置に基づいて、複数の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からなる処理単位を決定する処理単位決定ステップと、
検出された前記均等部、および前記領域特定ステップの領域の特定結果に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップと
を実行させ、
前記処理実行ステップでは、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成し、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する
プログラム。
【請求項８】
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、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに前記画像データに基づいて、前記前景領域における前記画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出手段と、
前記均等部の位置に基づいて、前記均等部の前記画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、前記混合領域または前景領域に属する前記画素データに対応する処理単位を、複数の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からなる処理単位として決定する処理単位決定手段と、
前記領域情報および検出された前記均等部に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行手段と
を含み、
前記処理単位決定手段は、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得するモデル取得手段と、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成する方程式生成手段と、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する演算手段と
を含む
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
前記前景領域、前記背景領域、または前記混合領域を特定する領域特定手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記均等部検出手段は、前記画素データの差分としきい値とを比較することにより、前記均等部を検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記均等部検出手段は、前記前景オブジェクトの動き量に対応する画素の数以上の数の隣接する前記画素データからなる均等部を検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
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の画像処理方法において、
前記画像処理装置は、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに前記画像データに基づいて、前記前景領域における前記画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出手段と、
前記均等部の位置に基づいて、前記均等部の前記画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、前記混合領域または前景領域に属する前記画素データに対応する処理単位を、複数の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からなる処理単位として決定する処理単位決定手段と、
前記領域情報および検出された前記均等部に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行手段と
を備え、
前記均等部検出手段が、前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに前記画像データに基づいて、前記前景領域における前記画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、
前記処理単位決定手段が、前記均等部の位置に基づいて、前記均等部の前記画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、前記混合領域または前景領域に属する前記画素データに対応する処理単位を、複数の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からなる処理単位として決定する処理単位決定ステップと、
前記処理実行手段が、前記領域情報および検出された前記均等部に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、前記処理単位毎に、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップと
を含み、
前記処理単位決定ステップでは、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成し、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】
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用のプログラムであって、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに前記画像データに基づいて、前記前景領域における前記画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、
前記均等部の位置に基づいて、前記均等部の前記画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、前記混合領域または前景領域に属する前記画素データに対応する処理単位を、複数の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からなる処理単位として決定する処理単位決定ステップと、
前記領域情報および検出された前記均等部に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップと
を含み、
前記処理単位決定ステップでは、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成し、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する
ことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１４】
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、
前記画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または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が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに前記画像データに基づいて、前記前景領域における前記画素データであって、隣接する前記画素データとその値がほぼ等しい前記画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、
前記均等部の位置に基づいて、前記均等部の前記画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、前記混合領域または前景領域に属する前記画素データに対応する処理単位を、複数の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からなる処理単位として決定する処理単位決定ステップと、
前記領域情報および検出された前記均等部に基づいて、少なくとも前記混合領域の前記画素データから、動きボケの除去された前記前景オブジェクト成分、および分離された前記背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップと
を実行させ、
前記処理単位決定ステップでは、
前記処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前記前景オブジェクト成分の数、および画素毎の前記背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、
取得した前記モデルに基づいて、前記処理単位の前記画素データと、前記処理単位に含まれる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の関係に対応する方程式を生成し、
生成された前記方程式に基づいて、前記処理単位に含まれる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演算する
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、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】
従来、このような動きボケを抑制するのに、例えば、電子シャッタの速度を速め、露光時間を短くするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにシャッタ速度を速める方法は、撮像を行う前にビデオカメラのシャッタ速度を調整する必要がある。従って、既に得られたボケた画像を補正して、鮮明な画像を得ることはできない課題があった。
【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、ボケた画像に含まれる動きボケを除去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】
本発明の第１の画像処理装置は、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域特定手段と、前景領域の画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出手段と、均等部の位置に基づいて、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位を決定する処理単位決定手段と、検出された均等部、および領域特定手段による領域の特定結果に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行手段とを含み、処理実行手段は、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得するモデル取得手段と、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成する方程式生成手段と、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算する演算手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
処理単位決定手段は、均等部の画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、混合領域または前景領域に属する画素データに対応する処理単位を決定するようにすることができる。
【００１１】
均等部検出手段は、画素データの差分としきい値とを比較することにより、均等部を検出するようにすることができる。
【００１２】
均等部検出手段は、前景オブジェクトの動き量に対応する画素の数以上の数の隣接する画素データからなる均等部を検出するようにすることができる。
【００１５】
本発明の第１の画像処理方法は、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域特定ステップと、前景領域の画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、均等部の位置に基づいて、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位を決定する処理単位決定ステップと、検出された均等部、および領域特定ステップの領域の特定結果に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップとを含み、処理実行ステップでは、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成し、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１の記録媒体のプログラムは、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域特定ステップと、前景領域の画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、均等部の位置に基づいて、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位を決定する処理単位決定ステップと、検出された均等部、および領域特定ステップの領域の特定結果に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップとを含み、処理実行ステップでは、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成し、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算することを特徴とする。
【００３１】
本発明の第１のプログラムは、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域特定ステップと、前景領域の画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、均等部の位置に基づいて、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位を決定する処理単位決定ステップと、検出された均等部、および領域特定ステップの領域の特定結果に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップとを含み、処理実行ステップでは、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成し、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算することを特徴とする。
【００３９】
本発明の第２の画像処理装置は、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに画像データに基づいて、前景領域における画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出手段と、均等部の位置に基づいて、均等部の画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、混合領域または前景領域に属する画素データに対応する処理単位を、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位として決定する処理単位決定手段と、領域情報および検出された均等部に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行手段とを含み、処理単位決定手段は、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得するモデル取得手段と、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成する方程式生成手段と、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算する演算手段とを含むことを特徴とする。
【００４１】
処理単位決定手段は、均等部の画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、混合領域または前景領域に属する画素データに対応する処理単位を決定するようにすることができる。
【００４２】
画像処理装置は、前景領域、背景領域、または混合領域を特定する領域特定手段をさらに設けることができる。
【００４３】
均等部検出手段は、画素データの差分としきい値とを比較することにより、均等部を検出するようにすることができる。
【００４４】
均等部検出手段は、前景オブジェクトの動き量に対応する画素の数以上の数の隣接する画素データからなる均等部を検出するようにすることができる。
【００４７】
本発明の第２の画像処理方法は、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに画像データに基づいて、前景領域における画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、均等部の位置に基づいて、均等部の画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、混合領域または前景領域に属する画素データに対応する処理単位を、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位として決定する処理単位決定ステップと、領域情報および検出された均等部に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップとを含み、処理単位決定ステップでは、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成し、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算することを特徴とする。
【００５５】
本発明の第２の記録媒体のプログラムは、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに画像データに基づいて、前景領域における画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、均等部の位置に基づいて、均等部の画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、混合領域または前景領域に属する画素データに対応する処理単位を、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位として決定する処理単位決定ステップと、領域情報および検出された均等部に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップとを含み、処理単位決定ステップでは、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成し、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算することを特徴とする。
【００６３】
本発明の第２のプログラムは、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに画像データに基づいて、前景領域における画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部を検出する均等部検出ステップと、均等部の位置に基づいて、均等部の画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、混合領域または前景領域に属する画素データに対応する処理単位を、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位として決定する処理単位決定ステップと、領域情報および検出された均等部に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理を一括で実行する処理実行ステップとを含み、処理単位決定ステップでは、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データを時間方向に分割し、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルを取得し、取得したモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式を生成し、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を演算することを特徴とする。
【００７１】
本発明の第１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、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域が特定され、前景領域の画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部が検出され、均等部の位置に基づいて、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位が決定され、検出された均等部、および領域の特定結果に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理が一括で実行される。そして、処理単位を決定する際に、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データが時間方向に分割され、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルが取得され、取得されたモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式が生成され、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が演算される。
【００７２】
本発明の第２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、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに画像データに基づいて、前景領域における画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部が検出され、均等部の位置に基づいて、均等部の画素データ以外の画素データであって、１つの直線上の、混合領域または前景領域に属する画素データに対応する処理単位が、複数の前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分からなる処理単位として決定され、領域情報および検出された均等部に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、処理単位毎に、動きボケの除去された前景オブジェクト成分、および分離された背景オブジェクト成分を生成する処理が一括で実行される。そして、処理単位を決定する際に、処理単位に指定される画素について、動きベクトルに従って画素データが時間方向に分割され、画素毎の前景オブジェクト成分の数、および画素毎の背景オブジェクト成分の数を決定したモデルが取得され、取得されたモデルに基づいて、処理単位の画素データと、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分との関係に対応する方程式が生成され、生成された方程式に基づいて、処理単位に含まれる前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が演算される。
【００７３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
次に、センサにより取得されたデータから、有意情報が埋もれている領域を特定したり、埋もれた有意情報を抽出する処理を行う信号処理装置についてより具体的な例を挙げて説明する。以下の例において、CCDラインセンサまたはCCDエリアセンサがセンサに対応し、領域情報や混合比が有意情報に対応し、混合領域において、前景と背景が混合していることや動きボケが歪みに対応する。
【００７９】
図２は、信号処理装置を示すブロック図である。
【００８０】
なお、信号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。
【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】
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。
【００８３】
信号処理装置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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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および動きボケ抽出部１０６に供給する。
【００８８】
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るている。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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情報（以下、領域情報と称する）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。
【００９３】
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６３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）を算出して、算出した混合比を前景背景分離部１０５に供給する。
【００９４】
混合比αは、後述する式（３）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画像の成分（以下、背景の成分とも称する）の割合を示す値である。
【００９５】
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（以下、前景の成分とも称する）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および選択部１０７に供給する。なお、分離された前景成分画像を最終的な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮しないで前景と背景だけを特定し、分離していた方式に比べ正確な前景と背景を得ることが出来る。
【００９６】
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。
【００９７】
動きボケ調整部１０６は、信号処理装置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選択部１０７に出力する。動きベクトルとその位置情報は使わないこともある。
【００９８】
選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６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のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【００９９】
次に、図３乃至図１８を参照して、信号処理装置に供給される入力画像について説明する。
【０１００】
図３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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図４は、画素の配置を説明する図である。図４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。
【０１０３】
図５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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
信号処理装置は、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。信号処理装置は、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、信号処理装置は、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。
【０１０６】
図６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６（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６（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。
【０１０７】
図６（Ｂ）は、図６（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６（Ｂ）の横方向は、図６（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図７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６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。
【０１１４】
図８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。
【０１１５】
図８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８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。
【０１１６】
図８における縦方向は、図中の上から下に向かって時間が経過する。図８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８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８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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図８における横方向は、図６で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図８に示す例において、図８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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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８に示すモデル図は、図１１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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
図１０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１０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１０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。
【０１２９】
図１０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１０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１０において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【０１３０】
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。
【０１３１】
例えば、図１０中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【０１３２】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v            （１）
【０１３３】
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。
【０１３４】
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１０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１０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１０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１０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。
【０１３５】
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１０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１０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１０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１０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。
【０１３６】
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１０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１０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１０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１０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。
【０１３７】
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１０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１０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１０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１０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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
図１１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１１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１１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。
【０１４０】
図１１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１１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１１において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【０１４１】
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。
【０１４２】
例えば、図１１中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【０１４３】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v            （２）
【０１４４】
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。
【０１４５】
式（１）および式（２）をより一般化すると、画素値Mは、式（３）で表される。
【０１４６】
【数１】
0004674408.tif 000002
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。
【０１４７】
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１１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１１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１１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１１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。
【０１４８】
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１１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１１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１１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。
【０１４９】
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１１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１１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。
【０１５０】
図９乃至図１１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。
【０１５１】
図１２および図１３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。
【０１５２】
図１２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１２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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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１３に示す。
【０１５５】
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１３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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
図１４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。
【０１６０】
図１４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。
【０１６１】
図１５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１５に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１６２】
図１５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。
【０１６３】
例えば、図１５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の前景の成分も、F12/vとなる。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の前景の成分、および図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の前景の成分は、F12/vとなる。
【０１６４】
図１５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１５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１５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。
【０１６５】
図１５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１５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１５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。
【０１６６】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５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１５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１５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。
【０１６７】
図１５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。
【０１６８】
図１５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。
【０１６９】
図１５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。
【０１７０】
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１５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１５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１５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１５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。
【０１７１】
図１５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の前景の成分も、F11/vとなる。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の前景の成分は、F11/vとなる。
【０１７２】
図１５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の前景の成分も、F10/vとなる。図１５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。
【０１７３】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５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１５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１５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。
【０１７４】
図１５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。
【０１７５】
図１５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。
【０１７６】
図１５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。
【０１７７】
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１５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１５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１５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１５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。
【０１７８】
図１５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１５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１５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。
【０１７９】
図１５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１５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１５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。
【０１８０】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５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１５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１５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。
【０１８１】
図１５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。
【０１８２】
図１６は、図１５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。
【０１８３】
図１７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１７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。
【０１８４】
図１７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。
【０１８５】
例えば、図１７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１７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１７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１７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。
【０１８６】
図１７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１７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１７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。
【０１８７】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７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１７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１７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。
【０１８８】
図１７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。
【０１８９】
図１７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。
【０１９０】
図１７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。
【０１９１】
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１７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１７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１７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１７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。
【０１９２】
図１７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１７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１７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。
【０１９３】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７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１７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１７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。
【０１９４】
図１７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。
【０１９５】
図１７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。
【０１９６】
図１７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。
【０１９７】
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１７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１７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１７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１７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。
【０１９８】
図１７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１７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１７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。
【０１９９】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７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１７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１７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。
【０２００】
図１７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。
【０２０１】
図１７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。
【０２０２】
図１８は、図１７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。
【０２０３】
図２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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
図１９のフローチャートを参照して、信号処理装置による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１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に供給する。
【０２０８】
なお、ステップＳ１１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。
【０２０９】
ステップＳ１２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を前景背景分離部１０５に供給する。
【０２１０】
ステップＳ１３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。
【０２１１】
ステップＳ１４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。
【０２１２】
ステップＳ１５において、信号処理装置は、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Ｓ１４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。
【０２１３】
ステップＳ１５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、処理は終了する。
【０２１４】
このように、信号処理装置は、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、信号処理装置は、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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
図２０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２０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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２１乃至図２５を参照して説明する。
【０２３７】
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２１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。
【０２３８】
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２４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２２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。
【０２３９】
図２２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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
図２２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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
図２３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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
図２４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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
図２５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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
図２６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２６（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２６（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。
【０２５９】
図２６（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２６（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。
【０２６０】
図２７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２７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。
【０２６１】
次に、図２８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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
図２９は、領域特定部１０３の構成の他の例を示すブロック図である。図２９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。
【０２８２】
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３０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３０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。
【０２８３】
図３０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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
背景画像生成部３０１が生成する、図３０の例に対応する背景画像の例を図３１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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
図３２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。
【０２９０】
相関値演算部３２１は、例えば、図３３（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３３（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（４）を適用して、Ｙ4に対応する相関値を算出する。
【０２９１】
【数２】
0004674408.tif 000003
【０２９２】
【数３】
0004674408.tif 000004
【０２９３】
【数４】
0004674408.tif 000005
【０２９４】
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。
【０２９５】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図３４（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３４（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（７）を適用して、Ｙ4に対応する差分絶対値和を算出するようにしてもよい。
【０２９６】
【数５】
0004674408.tif 000006
【０２９７】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値和を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２９８】
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。
【０２９９】
図３５は、図３０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。
【０３００】
図３６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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
図３７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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
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。
【０３０６】
図３８は、図３０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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
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。
【０３１１】
次に、図３９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。
【０３１２】
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３３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。
【０３１３】
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。
【０３１４】
図４０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。
【０３１５】
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。
【０３１６】
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。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
図４１は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４１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２９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。
【０３２０】
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。
【０３２１】
図４２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。
【０３２２】
図４３および図４４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４３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４４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。
【０３２３】
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。
【０３２４】
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。
【０３２５】
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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
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４１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２９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。
【０３３０】
次に、図４１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４５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３９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。
【０３３１】
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。
【０３３２】
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４０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。
【０３３３】
次に、図４６のフローチャートを参照して、図４５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。
【０３３４】
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。
【０３３５】
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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
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。
【０３３８】
このように、図４１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。
【０３３９】
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。
【０３４０】
図４７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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
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。
【０３４３】
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。
【０３４４】
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。
【０３４５】
理想的な混合比αの例を図４８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。
【０３４６】
図４８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。
【０３４７】
図４９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（８）で表すことができる。
【０３４８】
【数６】
0004674408.tif 000007
【０３４９】
式（８）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（９）および式（１０）のように表現することができる。
【０３５０】
M=C06                              （９）
B=P06                              （１０）
【０３５１】
式（８）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。
【０３５２】
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（３）は、式（１１）のように書き換えられる。
【０３５３】
C=α・P+f                        （１１）
式（１１）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（１１）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。
【０３５４】
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５０に示す。
【０３５５】
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（３）は、式（１２）のように表現することができる。
【０３５６】
C=α・N+f                        （１２）
【０３５７】
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（８）乃至式（１２）を適用することができる。例えば、図４９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（１０）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。
【０３５８】
式（１１）および式（１２）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。
【０３５９】
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。
【０３６０】
図５１のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（１３）で表すことができる。
【０３６１】
【数７】
0004674408.tif 000008
式（１３）の右辺第１項の2/vは、混合比αに相当する。式（１３）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（１４）のように表すこととする。
【０３６２】
【数８】
0004674408.tif 000009
【０３６３】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（１５）が成立するとする。
【０３６４】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12                  （１５）
式（１４）は、式（１５）を利用して、式（１６）のように置き換えることができる。
【０３６５】
【数９】
0004674408.tif 000010
【０３６６】
結果として、βは、式（１７）で表すことができる。
【０３６７】
β=2/4                              （１７）
【０３６８】
一般的に、式（１５）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（１８）が成立する。
【０３６９】
β=1-α                              （１８）
【０３７０】
式（１８）が成立するとすれば、式（１１）は、式（１９）に示すように展開することができる。
【０３７１】
【数１０】
0004674408.tif 000011
【０３７２】
同様に、式（１８）が成立するとすれば、式（１２）は、式（２０）に示すように展開することができる。
【０３７３】
【数１１】
0004674408.tif 000012
【０３７４】
式（１９）および式（２０）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（１９）および式（２０）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（１９）および式（２０）における、C，N、およびPの関係を図５２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。
【０３７５】
従って、式（１９）および式（２０）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（１９）および式（２０）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。
【０３７６】
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（２１）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（２２）により算出される。
【０３７７】
α=(C-N)/(P-N)                              （２１）
α=(C-P)/(N-P)                              （２２）
【０３７８】
図５３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。
【０３７９】
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。
【０３８０】
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。
【０３８１】
混合比演算部４２３は、式（２１）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。
【０３８２】
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。
【０３８３】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１が式（２１）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（２２）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。
【０３８４】
図５４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５４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。
【０３８５】
推定混合比は、混合領域において、図４８に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３８６】
図４７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。
【０３８７】
図５５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。
【０３８８】
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（２１）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。
【０３８９】
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（２２）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。
【０３９０】
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。
【０３９１】
このように、図５５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。
【０３９２】
図５６のフローチャートを参照して、図４７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５７のフローチャートを参照して、後述する。
【０３９３】
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。
【０３９４】
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。
【０３９５】
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。
【０３９６】
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。
【０３９７】
図５５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５６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。
【０３９８】
次に、図５６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５７のフローチャートを参照して説明する。
【０３９９】
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。
【０４００】
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。
【０４０１】
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。
【０４０２】
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。
【０４０３】
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。
【０４０４】
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。
【０４０５】
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。
【０４０６】
図５６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５７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。
【０４０７】
なお、図５５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５７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。
【０４０８】
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。
【０４０９】
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、信号処理装置は、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。
【０４１０】
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。
【０４１１】
次に、混合比算出部１０４の他の処理について説明する。
【０４１２】
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ことができる。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ことにより、混合比αを算出する。
【０４１３】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（２３）で表される。
【０４１４】
α=il+p                        （２３）
式（２３）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（２３）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。
【０４１５】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図５８に示す。
【０４１６】
混合比αを式（２３）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５８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。
【０４１７】
図５９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（２３）を平面に拡張して、混合比αは、式（２４）で表される。
【０４１８】
α=jm+kq+p                  （２４）
式（２４）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。
【０４１９】
例えば、図４９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（２５）乃至式（２７）が成立する。
【０４２０】
C05=α05・B05/v+f05                （２５）
C06=α06・B06/v+f06                （２６）
C07=α07・B07/v+f07                （２７）
【０４２１】
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（２８）が成立する。
【０４２２】
f(x)=(1-α(x))・Fc                （２８）
式（２８）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０４２３】
α（ｘ）を式（２４）で置き換えると、式（２８）は、式（２９）として表すことができる。
【０４２４】
0004674408.tif 000013
【０４２５】
式（２９）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（３０）乃至式（３２）に示すように置き換えられている。
【０４２６】
s=-m・Fc                        （３０）
t=-q・Fc                        （３１）
u=(1-p)・Fc                    （３２）
【０４２７】
式（２９）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。
【０４２８】
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（２９）で近似される。
【０４２９】
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（３３）で表すことができる。
【０４３０】
f(x)=is+u                      （３３）
【０４３１】
式（１３）の混合比αおよび前景成分の和を、式（２４）および式（２９）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（３４）で表される。
【０４３２】
0004674408.tif 000014
【０４３３】
式（３４）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。
【０４３４】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（３４）に、画素値Mおよび画素値Bを設定し、画素値Mおよび画素値Bが設定された複数の式に対して最小自乗法で解くことにより、混合比αを算出する。
【０４３５】
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（３４）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（３５）乃至式（４３）を得る。
【０４３６】
0004674408.tif 000015
【０４３７】
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（２４）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。
【０４３８】
従って、式（３５）乃至式（４３）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。
【０４３９】
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。
【０４４０】
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（４４）で表される。
【０４４１】
x=(j+1)・3+(k+1)                  （４４）
【０４４２】
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（３５）乃至式（４３）は、式（４５）に書き換えることができる。
【０４４３】
【数１２】
0004674408.tif 000016
式（４５）において、xは、０乃至８の整数のいずれかの値である。
【０４４４】
式（４５）から、式（４６）を導くことができる。
【０４４５】
【数１３】
0004674408.tif 000017
【０４４６】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４７）に示すようにに定義する。
【０４４７】
【数１４】
0004674408.tif 000018
【０４４８】
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（４８）を満たすようにwyを求める。
【０４４９】
【数１５】
0004674408.tif 000019
【０４５０】
式（４８）に式（４６）を代入すると、式（４９）を得る。
【０４５１】
【数１６】
0004674408.tif 000020
【０４５２】
式（４９）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つの式からなる正規方程式に、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。
【０４５３】
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。
【０４５４】
ここで、切片pが、インデックスi,kが０の点、すなわち中心位置における混合比αとなっているので、これを出力する。
【０４５５】
式（３５）乃至式（４３）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。
【０４５６】
例えば、図４９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。
【０４５７】
図５０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。
【０４５８】
また、例えば、図６０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（５０）乃至式（５８）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。
【０４５９】
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u      （５０）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u        （５１）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u      （５２）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u        （５３）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u          （５４）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u        （５５）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u      （５６）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u        （５７）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u      （５８）
【０４６０】
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（５０）乃至式（５８）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。
【０４６１】
図６０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（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、Mu5である。
【０４６２】
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u          （５９）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u            （６０）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u          （６１）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u            （６２）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u            （６３）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u          （６４）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u          （６５）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u          （６６）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u        （６７）
【０４６３】
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（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Bu1乃至Bu9が使用される。
【０４６４】
図６１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。
【０４６５】
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。
【０４６６】
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（５０）乃至式（５８）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。
【０４６７】
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。
【０４６８】
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。
【０４６９】
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。
【０４７０】
図６２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６２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。
【０４７１】
推定混合比は、混合領域において、図４８に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０４７２】
混合比決定部４０３は、領域特定部１０１から供給された、混合比が算出される画素が、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を出力する。
【０４７３】
図６３のフローチャートを参照して、推定混合比処理部４０１が図６１に示す構成を有する場合における、混合比算出部１０２の混合比の算出の処理を説明する。ステップＳ５０１において、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を取得する。ステップＳ５０２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る混合比推定の処理を実行し、推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の処理の詳細は、図６４のフローチャートを参照して、後述する。
【０４７４】
ステップＳ５０３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る混合比推定の処理を実行し、推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０４７５】
ステップＳ５０４において、混合比算出部１０２は、フレーム全体について、混合比を推定したか否かを判定し、フレーム全体について、混合比を推定していないと判定された場合、ステップＳ５０２に戻り、次の画素について混合比を推定する処理を実行する。
【０４７６】
ステップＳ５０４において、フレーム全体について、混合比を推定したと判定された場合、ステップＳ５０５に進み、混合比決定部４０３は、領域特定部１０１から供給された、混合比が算出される画素が、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に設定し、処理は終了する。
【０４７７】
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。
【０４７８】
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。
【０４７９】
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。
【０４８０】
次に、図６３のステップＳ５０２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６４のフローチャートを参照して説明する。
【０４８１】
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。
【０４８２】
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。
【０４８３】
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。
【０４８４】
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。
【０４８５】
図６３のステップＳ１５３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正規方程式を利用した、図６４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。
【０４８６】
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。
【０４８７】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図６５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。
【０４８８】
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。
【０４８９】
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。
【０４９０】
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。
【０４９１】
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。
【０４９２】
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。
【０４９３】
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。
【０４９４】
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。
【０４９５】
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。
【０４９６】
図６６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。
【０４９７】
図６６（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図６６（Ｂ）は、図６６（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。
【０４９８】
図６６（Ａ）および図６６（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。
【０４９９】
図６６（Ａ）および図６６（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。
【０５００】
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。
【０５０１】
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。
【０５０２】
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。
【０５０３】
図６７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６７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。
【０５０４】
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。
【０５０５】
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。
【０５０６】
図６８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６８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６８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。
【０５０７】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（６８）で表される。
【０５０８】
0004674408.tif 000021
ここで、α15は、フレーム#nの左から１５番目の画素の混合比である。P15は、フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値である。
【０５０９】
式（６８）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（６９）で表される。
【０５１０】
0004674408.tif 000022
【０５１１】
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（７０）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（７１）で表される。
【０５１２】
f16=C16-α16・P16                        （７０）
f17=C17-α17・P17                        （７１）
【０５１３】
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（７２）で計算される。
【０５１４】
fc=C-α・P                              （７２）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０５１５】
図６９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６９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６９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。
【０５１６】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（７３）で表される。
【０５１７】
0004674408.tif 000023
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。
【０５１８】
式（７３）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（７４）で表される。
【０５１９】
0004674408.tif 000024
【０５２０】
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（７５）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（７６）で表される。
【０５２１】
f03=C03-α3・N03                              （７５）
f04=C04-α4・N04                              （７６）
【０５２２】
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（７７）で計算される。
【０５２３】
fu=C-α・N                              （７７）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０５２４】
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。
【０５２５】
図７０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。
【０５２６】
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。
【０５２７】
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。
【０５２８】
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６８および図６９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。
【０５２９】
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。
【０５３０】
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。
【０５３１】
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。
【０５３２】
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。
【０５３３】
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。
【０５３４】
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。
【０５３５】
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。
【０５３６】
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。
【０５３７】
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。
【０５３８】
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。
【０５３９】
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。
【０５４０】
図７１は、図６７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。
【０５４１】
図７１（Ａ）は、図６７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。
【０５４２】
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。
【０５４３】
図７１（Ｂ）は、図６７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。
【０５４４】
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。
【０５４５】
次に、図７２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。
【０５４６】
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。
【０５４７】
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。
【０５４８】
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。
【０５４９】
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。
【０５５０】
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。
【０５５１】
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。
【０５５２】
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。
【０５５３】
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。
【０５５４】
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。
【０５５５】
図７３は、動きボケ調整部１０６の構成を示すブロック図である。
【０５５６】
平坦部抽出部８０１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像から、隣接する画素であって、その画素値の変化量が少ない平坦部を抽出する。平坦部抽出部８０１により抽出される平坦部は、画素値が均等な画素からなる。以下、平坦部は、均等部とも称する。
【０５５７】
例えば、平坦部抽出部８０１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像から、隣接する画素であって、その画素値の変化量が、予め記憶している閾値Thf未満である平坦部を抽出する。
【０５５８】
また、例えば、平坦部抽出部８０１は、前景成分画像の隣接する画素であって、その画素値の変化量が１％以内である平坦部を抽出する。平坦部の抽出の基準となる、画素値の変化量の割合は、所望の値とすることができる。
【０５５９】
または、平坦部抽出部８０１は、前景成分画像の隣接する画素であって、その画素値の標準偏差が、予め記憶している閾値Thf未満である平坦部を抽出する。
【０５６０】
さらに、例えば、平坦部抽出部８０１は、前景成分画像の隣接する画素であって、その画素値に対応する回帰直線を基準として、回帰直線と各画素値との誤差の和が、予め記憶している閾値Thf未満である平坦部を抽出する。
【０５６１】
閾値Thfまたは画素値の変化量の割合などの平坦部の抽出の基準の値は、所望の値とすることができ、本発明は、平坦部の抽出の基準の値によって限定されない。平坦部の抽出の基準の値は、適応的に変化させることができる。
【０５６２】
平坦部抽出部８０１は、抽出した平坦部に属する画素について、平坦部に属する旨を示す平坦部フラグを設定して、前景成分画像および平坦部フラグを処理単位決定部８０２に供給する。さらに、平坦部抽出部８０１は、平坦部に属する画素のみから成る平坦部画像を生成して、動きボケ除去部８０３に供給する。
【０５６３】
処理単位決定部８０２は、平坦部抽出部８０１から供給された前景成分画像および平坦部フラグ、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景成分画像から平坦部を取り除いた画素を指定するデータである処理単位を生成し、生成した処理単位を平坦部フラグと共に、動きボケ除去部８０３に供給する。
【０５６４】
動きボケ除去部８０３は、処理単位決定部８０２から供給された平坦部フラグを基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像から、平坦部に属する画素に含まれる前景の成分を算出する。
【０５６５】
動きボケ除去部８０３は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および処理単位決定部８０２から供給された処理単位を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像から平坦部に対応する前景の成分を除去する。動きボケ除去部８０３は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および処理単位決定部８０２から供給された処理単位を基に、処理単位で指定される画素に含まれる、残りの前景の成分を算出する。
【０５６６】
動きボケ除去部８０３は、算出した処理単位で指定される画素に含まれる前景の成分を基に生成した画素、および平坦部抽出部８０１から供給された平坦部画像の画素を合成して、動きボケを除去した前景成分画像を生成する。
【０５６７】
動きボケ除去部８０３は、動きボケを除去した前景成分画像を動きボケ付加部８０４および選択部８０５に供給する。
【０５６８】
図７４は、動きボケ除去部８０３の構成を示すブロック図である。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、処理単位決定部８０２から供給された処理単位、並びに動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報は、モデル化部８２１に供給される。
【０５６９】
モデル化部８２１は、動きベクトルの動き量vおよび処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、モデル化部８２１は、動き量vおよび処理単位を基に、画素値の時間方向の分割数および画素毎の前景の成分の数を決定し、画素値と前景の成分のとの対応を指定するモデルを生成する。モデル化部８２１は、予め記憶している複数のモデルの内、動き量vおよび処理単位に対応するモデルを選択するようにしてもよい。モデル化部８２１は、生成したモデルを前景成分画像と共に方程式生成部８２２に供給する。
【０５７０】
方程式生成部８２２は、モデル化部８２１から供給されたモデルを基に、方程式を生成し、生成した方程式を前景成分画像と共に足し込み部８２３に供給する。
【０５７１】
足し込み部８２３は、方程式生成部８２２から供給された方程式に、処理単位に対応する前景成分画像の画素値を設定し、画素値を設定した方程式を演算部８２４に供給する。処理単位で指定されたる画素は、平坦部に対応する画素を含まない。
【０５７２】
演算部８２４は、足し込み部８２３により画素値が設定された方程式を解いて、前景の成分を算出する。演算部８２４は、算出した前景の成分を基に、処理単位に対応する、動きボケを除去した画素を生成し、生成した処理単位に対応する画素を合成部８２５に出力する。
【０５７３】
合成部８２５は、演算部８２４から供給された処理単位に対応する画素、および平坦部抽出部８０１から供給された平坦部画像の画素を基に、動きボケを除去した前景成分画像を生成して、生成した前景成分画像を出力する。
【０５７４】
次に、図７５乃至図８０を参照して、動きボケ調整部１０６の動作を説明する。
【０５７５】
図７５は、前景背景分離部１０５から出力され、平坦部抽出部８０１に入力される前景成分画像の動きベクトルに対応する直線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。C01'乃至C23'は、前景成分画像のそれぞれの画素の画素値を示す。前景成分画像は、前景の成分のみから構成される。
【０５７６】
平坦部抽出部８０１は、閾値Thfを基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像に含まれる画素の内、その画素値の変化量が閾値Thf未満である連続する画素を抽出する。閾値Thfは、十分に小さな値である。平坦部抽出部８０１により抽出される連続した画素の数は、１フレーム内における、前景オブジェクトの動き量vより大きくなければならない。例えば、１フレーム内における、前景オブジェクトの動き量vが５のとき、平坦部抽出部８０１は、５つ以上の、画素値にほとんど変化の無い連続した画素、すなわち平坦部を抽出する。
【０５７７】
例えば、図７６に示す例において、式（７８）が成立するとき、前景の成分F06/v乃至F14/vは、式（７９）乃至式（８３）の関係より、その値が等しいことがわかる。
【０５７８】
C10'=C11'=C12'=C13'=C14'                  （７８）
C10'=F06/v+F07/v+F08/v+F09/v+F10/v            （７９）
C11'=F07/v+F08/v+F09/v+F10/v+F11/v            （８０）
C12'=F08/v+F09/v+F10/v+F11/v+F12/v            （８１）
C13'=F09/v+F10/v+F11/v+F12/v+F13/v            （８２）
C14'=F10/v+F11/v+F12/v+F13/v+F14/v            （８３）
すなわち、前景の成分F06/v乃至F14/vは、式（８４）に示す関係が成立する。
【０５７９】
F06/v=F07/v=F08/v=F09/v=F10/v=F11/v=F12/v=F13/v=F14/v      （８４）
【０５８０】
従って、その後の前景の成分を算出する処理においては、図７７に示すように、前景の成分F06/v乃至F14/v以外の残りの前景の成分F01/v乃至F05/vおよび前景の成分F15/v乃至F19/vを算出すれば良いことがわかる。
【０５８１】
平坦部抽出部８０１は、このような処理に必要な画素値が均等な平坦部を抽出し、平坦部の抽出に対応して、平坦部に属する画素であるか否かを示す平坦部フラグを生成し、処理単位決定部８０２に供給する。また、平坦部抽出部８０１は、平坦部に属する画素のみから成る平坦部画像を動きボケ除去部８０３に供給する。
【０５８２】
処理単位決定部８０２は、前景成分画像に含まれる直線上の画素のうち、平坦部を取り除いた画素を示すデータである処理単位を生成し、処理単位を平坦部フラグと共に動きボケ除去部８０３に供給する。
【０５８３】
動きボケ除去部８０３は、処理単位決定部８０２から供給された平坦部フラグを基に、平坦部に属する画素に含まれる前景の成分を算出する。動きボケ除去部８０３は、平坦部フラグを基に、前景成分画像から、平坦部に属する画素に含まれる前景の成分を除去する。
【０５８４】
動きボケ除去部８０３は、処理単位決定部８０２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直線上の画素のうち、平坦部を取り除いた画素について画素値から残りの前景の成分を算出するための式を生成する。
【０５８５】
例えば、図７６に示すように、前景成分画像の直線上の２３個の画素の内、左から１０番目乃至１４番目の画素が平坦部に属する場合、左から１０番目乃至１４番目の画素に属する前景の成分を前景成分画像から取り除くことができるので、図７７に示すように、残った前景の成分、すなわち前景の成分F01/v乃至F05/v、および前景の成分F15/v乃至F19/vについて式（８５）乃至式（１０２）を生成すれば良い。
【０５８６】
C01''=F01/v                              （８５）
C02''=F01/v+F02/v                        （８６）
C03''=F01/v+F02/v+F03/v                        （８７）
C04''=F01/v+F02/v+F03/v+F04/v                  （８８）
C05''=F01/v+F02/v+F03/v+F04/v+F05/v            （８９）
C06''=F02/v+F03/v+F04/v+F05/v                  （９０）
C07''=F03/v+F04/v+F05/v                        （９１）
C08''=F04/v+F05/v                        （９２）
C09''=F05/v                              （９３）
C15''=F15/v                              （９４）
C16''=F15/v+F16/v                        （９５）
C17''=F15/v+F16/v+F17/v                        （９６）
C18''=F15/v+F16/v+F17/v+F18/v                  （９７）
C19''=F15/v+F16/v+F17/v+F18/v+F19/v            （９８）
C20''=F16/v+F17/v+F18/v+F19/v                  （９９）
C21''=F17/v+F18/v+F19/v                        （１００）
C22''=F18/v+F19/v                        （１０１）
C23''=F19/v                              （１０２）
【０５８７】
式（８５）乃至式（１０２）に、上述した最小自乗法を適用して、式（１０３）および式（１０４）を導く。
【０５８８】
【数１７】
0004674408.tif 000025
【０５８９】
【数１８】
0004674408.tif 000026
【０５９０】
動きボケ除去部８０３の方程式生成部８２２は、式（１０３）および式（１０４）に例を示す、処理単位に対応した方程式を生成する。動きボケ除去部８０３の足し込み部８２３は、平坦部に属する画素に含まれる前景の成分が除去された前景成分画像に含まれる画素値を、方程式生成部８２２により生成された方程式に設定する。動きボケ除去部８０３の演算部８２４は、画素値が設定された方程式にコレスキー分解などの解法を適用して、平坦部に属する画素に含まれる前景の成分以外の、前景成分画像に含まれる前景の成分を算出する。
【０５９１】
演算部８２４は、図７８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生成する。
【０５９２】
なお、図７８に示す動きボケが除去された前景成分画像において、C04''乃至C05''のそれぞれにF01乃至F05のそれぞれが設定され、C18''乃至C19''のそれぞれにF15乃至F19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。
【０５９３】
演算部８２４は、平坦部抽出部８０１から供給された平坦部画像を基に、処理単位で除去された前景の成分に対応する画素を生成して、生成した画素を図７８に示す動きボケが除去された前景成分画像に合成することにより、例えば、図７９に示す前景成分画像を生成する。
【０５９４】
なお、動きボケ除去部８０３は、式（８４）により算出される前景の成分F06/v乃至F14/vを基に、平坦部に対応する画素を生成するようにしてもよい。
【０５９５】
動きボケ付加部８０４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８０に示すように、動きボケ付加部８０４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。
【０５９６】
動きボケ付加部８０４は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部８０５に供給する。
【０５９７】
選択部８０５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、および動きボケ付加部８０４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のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０５９８】
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。
【０５９９】
なお、動きボケ調整部１０６は、前景背景分離部１０５から背景成分画像を取得し、混合領域に属する画素に対応する背景の成分を調整するようにしてもよい。
【０６００】
図８１は、動きボケ調整部１０６による背景の成分の補正の処理を説明する図である。背景成分画像に含まれる画素の内、分離される前に混合領域に属していた画素は、前景背景分離部１０５により、前景の成分が除去される。
【０６０１】
動きボケ調整部１０６は、領域情報および動き量vを基に、背景成分画像に含まれる画素の内、混合領域に属していた画素に、対応する背景の成分を加えるように補正する。
【０６０２】
例えば、動きボケ調整部１０６は、画素値C02'''が４つの背景の成分B02/vを含むとき、画素値C02'''に１つの背景の成分(B02/V)'（背景の成分B02/vと同じ値）を加え、画素値C03'''が３つの背景の成分B03/vを含むとき、画素値C03'''に２つの背景の成分(B03/V)'（背景の成分B03/vと同じ値）を加える。
【０６０３】
動きボケ調整部１０６は、画素値C23'''が３つの背景の成分B23/vを含むとき、画素値C23'''に２つの背景の成分(B23/V)'（背景の成分B23/vと同じ値）を加え、画素値C24'''が４つの背景の成分B24/vを含むとき、画素値C24'''に１つの背景の成分(B24/V)'（背景の成分B24/vと同じ値）を加える。
【０６０４】
次に、図７３に構成を示す動きボケ調整部１０６による処理の結果の例について説明する。
【０６０５】
図８２は、静止している黒い四角を撮像した画像である。これに対して、図８３は、図８２の画像で撮像された黒い四角を移動させて撮像した画像である。図８３に示す画像において、黒い四角の画像は、動きボケによって互いに干渉している。
【０６０６】
図８３において点線で示す直線上の画素を対象に、図７３に構成を示す動きボケ調整部１０６が処理を実行した結果の例を図８４に示す。
【０６０７】
図８４において、実線は、図７３に構成を示す動きボケ調整部１０６が処理を実行し得られた画素値を示し、点線は、図８３に示す直線上の画素値を示し、一点鎖線は、図８２に示す対応する直線上の画素値を示す。
【０６０８】
図８４に示す点線において、図中の両端の画素値がほぼ一定で平坦（均等）なので、動きボケ調整部１０６は、これを平坦部と見なして除去し、残った画素値に対して上述した処理を実行した。
【０６０９】
図８４に示す結果より、動きボケ調整部１０６が、動いている黒い四角を撮像することにより、干渉して画素値が埋もれてしまっている画像から、静止している黒い四角を撮像した画像とほぼ同等の画素値を生成していることがわかる。
【０６１０】
図８４に示す結果は、CCDにより撮像され、入射される光量と画素値との間に線形な関係が確保されている、ガンマ補正が適用されていない画像について本発明を適用したものである。同様に、ガンマ補正が適用された画像に対する本発明の有効性は、実験により確認されている。
【０６１１】
次に、図８５のフローチャートを参照して、図７３に構成を示す動きボケ調整部１０６による動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０６１２】
ステップＳ８０１において、平坦部抽出部８０１は、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像から、隣接する画素であって、その画素値が均等である平坦部を抽出し、抽出した平坦部に対応する平坦部フラグを処理単位決定部８０２に供給すると共に、平坦部に属する画素から成る平坦部画像を動きボケ除去部８０３に供給する。
【０６１３】
ステップＳ８０２において、処理単位決定部８０２は、平坦部フラグを基に、前景成分画像に含まれる直線上の隣接する画素であって、平坦部に属する画素以外の画素の位置を示す処理単位を生成し、処理単位を動きボケ除去部８０３に供給する。
【０６１４】
ステップＳ８０３において、動きボケ除去部８０３は、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、処理単位決定部８０２から供給された処理単位を基に、平坦部に属する画素に対応する前景の成分を算出すると共に、処理単位に対応する前景の成分を算出して、前景の成分から動きボケを除去する。動きボケ除去部８０３は、動きボケを除去した前景の成分を動きボケ付加部８０４および選択部８０５に出力する。ステップＳ８０３の動きボケの除去の処理の詳細については、図８６のフローチャートを参照して後述する。
【０６１５】
ステップＳ８０４において、動きボケ調整部１０６は、前景成分画像全体について処理を終了したか否かを判定し、前景成分画像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Ｓ８０３に戻り、次の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除去の処理を繰り返す。
【０６１６】
ステップＳ８０４において、前景成分画像全体について処理を終了したと判定された場合、ステップＳ８０５に進み、動きボケ調整部１０６の動きボケ付加部８０４および選択部８０５は、動きボケの量が調整された背景成分画像を算出し、動きボケが除去された前景成分画像および動きボケが付加された前景成分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。
【０６１７】
このように、動きボケ調整部１０６は、入力された前景成分画像の動きボケの量を調整することができる。
【０６１８】
次に、図８５のステップＳ８０３に対応する、動きボケ除去部８０３による処理単位に対応する前景成分画像の動きボケの除去の処理を、図８６のフローチャートを参照して説明する。
【０６１９】
ステップＳ８２１において、動きボケ除去部８０３のモデル化部８２１は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルを生成する。ステップＳ８２２において、方程式生成部８２２は、生成されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０６２０】
ステップＳ８２３において、足し込み部８２３は、生成された方程式に、平坦部に対応する前景の成分が除去された前景成分画像の画素値を設定する。ステップＳ８２４において、足し込み部８２３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Ｓ８２３に戻り、方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０６２１】
ステップＳ８２４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Ｓ８２５に進み、演算部８２４は、足し込み部８２３から供給された画素値が設定された方程式を基に、動きボケを除去した前景の画素値を算出する。
【０６２２】
ステップＳ８２６において、演算部８２４は、ステップＳ８２５の処理で算出された動きボケを除去した前景の画素値を設定した画素に、および平坦部抽出部８０１から供給された平坦部画像を合成して、動きボケを除去した前景成分画像を生成して、処理は終了する。
【０６２３】
このように、動きボケ除去部８０３は、動き量vおよび処理単位を基に、動きボケを含む前景成分画像から動きボケを除去することができる。
【０６２４】
以上のように、図７３に構成を示す動きボケ調整部１０６は、入力された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。
【０６２５】
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においては、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。これに対し、図７３に構成を示す動きボケ調整部１０６において、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。
【０６２６】
また、前景成分画像から平坦部を除去して、残った画素について前景の成分を算出するようにしたので、量子化またはノイズの影響が波及しにくくなり、図７３に構成を示す動きボケ調整部１０６は、より精度良く動きボケの量を調整した画像を求めることができる。
【０６２７】
図８７は、信号処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０６２８】
図２に示す部分と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０６２９】
領域特定部１０３は、領域情報を混合比算出部１０４および合成部１００１に供給する。
【０６３０】
混合比算出部１０４は、混合比αを前景背景分離部１０５および合成部１００１に供給する。
【０６３１】
前景背景分離部１０５は、前景成分画像を合成部１００１に供給する。
【０６３２】
合成部１００１は、混合比算出部１０４から供給された混合比α、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０６３３】
図８８は、合成部１００１の構成を示す図である。背景成分生成部１０２１は、混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０６３４】
混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０６３５】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０６３６】
このように、合成部１００１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０６３７】
特徴量である混合比αを基に前景成分画像を任意の背景画像と合成して得られた画像は、単に画素を合成した画像に比較し、より自然なものと成る。
【０６３８】
図８９は、動きボケの量を調整する信号処理装置の機能の更に他の構成を示すブロック図である。図２に示す信号処理装置が領域特定と混合比αの算出を順番に行うのに対して、図８９に示す信号処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０６３９】
図２のブロック図に示す機能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。
【０６４０】
入力画像は、混合比算出部１１０１、前景背景分離部１１０２、領域特定部１０３、およびオブジェクト抽出部１０１に供給される。
【０６４１】
混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２に供給する。
【０６４２】
図９０は、混合比算出部１１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０６４３】
図９０に示す推定混合比処理部４０１は、図４７に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図９０に示す推定混合比処理部４０２は、図４７に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０６４４】
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出力する。
【０６４５】
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出力する。
【０６４６】
前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。
【０６４７】
図９１は、前景背景分離部１１０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０６４８】
図６５に示す前景背景分離部１０５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。
【０６４９】
選択部１１２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして分離部６０１に供給する。
【０６５０】
分離部６０１は、選択部１１２１から供給された混合比αおよび領域情報を基に、混合領域に属する画素の画素値から前景の成分および背景の成分を抽出し、抽出した前景の成分を合成部６０３に供給すると共に、背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０６５１】
分離部６０１は、図７０に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０６５２】
合成部６０３は、前景成分画像を合成して、出力する。合成部６０５は、背景成分画像を合成して出力する。
【０６５３】
図８９に示す動きボケ調整部１０６は、図２に示す場合と同様の構成とすることができ、領域情報および動きベクトルを基に、前景背景分離部１１０２から供給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出力する。
【０６５４】
図８９に示す選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６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のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０６５５】
このように、図８９に構成を示す信号処理装置は、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に対して、その画像に含まれる動きボケの量を調整して出力することができる。図８９に構成を示す信号処理装置は、第１の実施例と同様に、埋もれた情報である混合比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。
【０６５６】
図９２は、前景成分画像を任意の背景画像と合成する信号処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。図８７に示す信号処理装置が領域特定と混合比αの算出をシリアルに行うのに対して、図９２に示す信号処理装置は、領域特定と混合比αの算出をパラレルに行う。
【０６５７】
図８９のブロック図に示す機能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。
【０６５８】
図９２に示す混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２および合成部１２０１に供給する。
【０６５９】
図９２に示す前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を合成部１２０１に供給する。
【０６６０】
合成部１２０１は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０６６１】
図９３は、合成部１２０１の構成を示す図である。図８８のブロック図に示す機能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。
【０６６２】
選択部１２２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして背景成分生成部１０２１に供給する。
【０６６３】
図９３に示す背景成分生成部１０２１は、選択部１２２１から供給された混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０６６４】
図９３に示す混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０６６５】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０６６６】
このように、合成部１２０１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０６６７】
図９４は、信号処理装置のさらに他の構成を示すブロック図である。
【０６６８】
図２に示す場合と同様の部分には、同一の番号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０６６９】
信号処理装置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、平坦部抽出部１５０１、分離ボケ除去部１５０３、および合成部１５０４に供給される。
【０６７０】
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、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。
【０６７１】
動き検出部１０２は、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を領域特定部１０３、平坦部抽出部１５０１、処理単位決定部１５０２、および分離ボケ除去部１５０３に供給する。
【０６７２】
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情報（以下、領域情報と称する）を平坦部抽出部１５０１、処理単位決定部１５０２、および合成部１５０４に供給する。
【０６７３】
平坦部抽出部１５０１は、入力画像、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から始まり、カバードバックグラウンド領域に属する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素の内、前景領域に属し隣接する画素であって、その画素値の変化量が少ない平坦部を抽出する。平坦部抽出部１５０１により抽出される平坦部は、画素値が均等な画素からなる。
【０６７４】
例えば、平坦部抽出部１５０１は、入力画像、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から始まり、カバードバックグラウンド領域に属する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素の内、前景領域に属し隣接する画素であって、その画素値の変化量が予め記憶している閾値Thf1未満である平坦部を抽出する。
【０６７５】
また、例えば、平坦部抽出部１５０１は、前景成分画像の隣接する画素であって、その画素値の変化量が１％以内である平坦部を抽出する。平坦部の抽出の基準となる、画素値の変化量の割合は、所望の値とすることができる。
【０６７６】
または、平坦部抽出部１５０１は、前景成分画像の隣接する画素であって、その画素値の標準偏差が、予め記憶している閾値Thf1未満である平坦部を抽出する。
【０６７７】
さらに、例えば、平坦部抽出部１５０１は、前景成分画像の隣接する画素であって、その画素値に対応する回帰直線を基準として、回帰直線と各画素値との誤差の和が、予め記憶している閾値Thf1未満である平坦部を抽出する。
【０６７８】
閾値Thf1または画素値の変化量の割合などの平坦部の抽出の基準の値は、所望の値とすることができ、本発明は、平坦部の抽出の基準の値によって限定されない。平坦部の抽出の基準の値は、適応的に変化させることができる。
【０６７９】
平坦部抽出部１５０１は、抽出した平坦部の位置を示す情報である前景平坦部位置情報を生成し、生成した前景平坦部位置情報を処理単位決定部１５０２に供給する。
【０６８０】
処理単位決定部１５０２は、平坦部抽出部１５０１から供給された前景平坦部位置情報、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、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景領域または混合領域に属する１以上の画素を示す処理単位を決定する。
【０６８１】
処理単位決定部１５０２は、生成した処理単位を、分離ボケ除去部１５０３に供給する。
【０６８２】
分離ボケ除去部１５０３は、処理単位決定部１５０２から供給された処理単位、並びに動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、入力画像の画素の内、処理単位に指定される画素について、動きボケの除去された前景成分画像、および分離された背景成分画像を生成し、生成した前景成分画像および背景成分画像を合成部１５０４に供給する。
【０６８３】
合成部１５０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、分離ボケ除去部１５０３から供給された、動きボケの除去された前景成分画像、および分離された背景成分画像、並びに入力画像から、前景のオブジェクトの動きボケが除去された画像を合成して、合成した動きボケが除去された画像を出力する。
【０６８４】
図９５は、分離ボケ除去部１５０３の構成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、および処理単位決定部１５０２から供給された処理単位は、モデル化部１５２１に供給される。
【０６８５】
モデル化部１５２１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、および処理単位決定部１５０２から供給された処理単位を基に、モデルを生成し、生成したモデルを方程式生成部１５２２に供給する。
【０６８６】
図９６乃至図９９を参照して、処理単位、および処理単位に対応するモデルについて説明する。
【０６８７】
図９６は、センサのシャッタスピードを十分に速くし、動きボケを生じないときの、画素の例を示す図である。F01乃至F20は、前景のオブジェクトに対応する画像の成分である。
【０６８８】
前景のオブジェクトに対応する、画素値C04は、F01であり、画素値C05は、F02であり、画素値C06は、F03であり、それぞれの画素値は、前景のオブジェクトに対応する１つの画像の成分からなる。同様に、画素値C07乃至C23は、それぞれF04乃至F20である。
【０６８９】
図９６に示す例において、背景のオブジェクトが静止しているので、背景にも、動きボケが生じていない。
【０６９０】
背景のオブジェクトに対応する、画素値C01は、B01であり、画素値C02は、B02であり、画素値C03は、B03である。同様に、背景のオブジェクトに対応する、画素値C24は、B24であり、画素値C25は、B25であり、画素値C26は、B26である。
【０６９１】
図９７は、図９６に対応する、動きボケを生じているときの、画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【０６９２】
図９７に示す例において、動き量vは、5であり、前景のオブジェクトは、図中の左側から右側に向かって動いている。
【０６９３】
図９７に示す例において、左から２番目乃至５番目に位置する画素は、混合領域に属する。また、左から２２番目乃至２５番目に位置する画素は、混合領域に属する。
【０６９４】
左から６番目乃至２１番目に位置する画素は、前景領域に属する。
【０６９５】
平坦部抽出部１５０１は、予め記憶している閾値Thf1を基に、カバードバックグラウンド領域に属する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素の内、前景領域に属する画素であって、その画素値の変化量が閾値Thf1未満である連続する画素を抽出する。
【０６９６】
閾値Thf1は、十分に小さな値である。平坦部抽出部１５０１により抽出される連続した画素の数は、１フレーム内における、前景オブジェクトの動き量vより大きくなければならない。例えば、１フレーム内における、前景オブジェクトの動き量vが５のとき、平坦部抽出部１５０１は、５つ以上の、画素値にほとんど変化の無い連続した画素、すなわち平坦部を抽出する。
【０６９７】
例えば、図９８に示す例において、式（１０５）が成立するとき、前景の成分F06/v乃至F14/vは、式（１０６）乃至式（１１０）の関係より、その値が等しいことがわかる。
【０６９８】
C11=C12=C13=C14=C15                  （１０５）
C11=F06/v+F07/v+F08/v+F09/v+F10/v            （１０６）
C12=F07/v+F08/v+F09/v+F10/v+F11/v            （１０７）
C13=F08/v+F09/v+F10/v+F11/v+F12/v            （１０８）
C14=F09/v+F10/v+F11/v+F12/v+F13/v            （１０９）
C15=F10/v+F11/v+F12/v+F13/v+F14/v            （１１０）
すなわち、前景の成分F06/v乃至F14/vは、式（１１１）に示す関係が成立する。
【０６９９】
F06/v=F07/v=F08/v=F09/v=F10/v=F11/v=F12/v=F13/v=F14/v      （１１１）
【０７００】
従って、その後の前景の成分および背景の成分を算出する処理においては、図９９に示すように、前景の成分F06/v乃至F14/v以外の残りの前景の成分F01/v乃至F05/vおよび前景の成分F15/v乃至F20/v、並びに背景の成分B02/v乃至B05/vおよび背景の成分B22/v乃至B25/vを算出すれば良いことがわかる。
【０７０１】
例えば、図９８に示すように、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に属する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素である、図中の左から２番目乃至２５番目の直線上の２４個の画素の内、左から１１番目乃至１５番目の画素が平坦部に属する場合、左から１１番目乃至１５番目の画素に含まれる前景の成分を取り除くことができるので、図９９に示すように、残った連続する画素に対応する前景の成分および背景の成分、すなわち前景の成分F01/v乃至F05/vおよび背景の成分B02/v乃至B05/vについて式（１１２）乃至式（１２０）を生成すれば良い。
【０７０２】
C02'=4×B02/v+F01/v                            （１１２）
C03'=3×B03/v+F01/v+F02/v                      （１１３）
C04'=2×B04/v+F01/v+F02/v+F03/v                （１１４）
C05'=B05/v+F01/v+F02/v+F03/v+F04/v            （１１５）
C06'=F01/v+F02/v+F03/v+F04/v+F05/v            （１１６）
C07'=F02/v+F03/v+F04/v+F05/v                  （１１７）
C08'=F03/v+F04/v+F05/v                        （１１８）
C09'=F04/v+F05/v                              （１１９）
C10'=F05/v                                    （１２０）
【０７０３】
９個の式（１１２）乃至式（１２０）に対して、変数が、前景の成分F01/v乃至F05/vおよび背景の成分B02/v乃至B05/vの９個なので、式（１１２）乃至式（１２０）を解くことにより、前景の成分F01/v乃至F05/vおよび背景の成分B02/v乃至B05/vの値を求めることができる。
【０７０４】
同様に、前景の成分F15/v乃至F20/vおよび背景の成分B22/v乃至B25/vについて式（１２１）乃至式（１３０）を生成すれば良い。
【０７０５】
C16'=F15/v                                    （１２１）
C17'=F15/v+F16/v                              （１２２）
C18'=F15/v+F16/v+F17/v                        （１２３）
C19'=F15/v+F16/v+F17/v+F18/v                  （１２４）
C20'=F15/v+F16/v+F17/v+F18/v+F19/v            （１２５）
C21'=F16/v+F17/v+F18/v+F19/v+F20/v            （１２６）
C22'=F17/v+F18/v+F19/v+F20/v+B22/v            （１２７）
C23'=F18/v+F19/v+F20/v+2×B23/v              （１２８）
C24'=F19/v+F20/v+3×B24/v                    （１２９）
C25'= F20/v+4×B25/v                          （１３０）
【０７０６】
１０個の式（１２１）乃至式（１３０）に対して、変数が、前景の成分F15/v乃至F20/vおよび背景の成分B22/v乃至B25/vの１０個なので、式（１２１）乃至式（１３０）を解くことにより、前景の成分F15/v乃至F20/vおよび背景の成分B22/v乃至B25/vの値を求めることができる。
【０７０７】
図９５に戻り、モデル化部１５２１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、および処理単位決定部１５０２から供給された処理単位を基に、画素値の時間方向の分割数、画素毎の前景の成分の数、および画素毎の背景の成分の数を決定し、上述した前景の成分および背景の成分を算出するための方程式を生成するためのモデルを生成し、生成したモデルを方程式生成部１５２２に供給する。
【０７０８】
方程式生成部１５２２は、モデル化部１５２１から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。方程式生成部１５２２は、生成された方程式に、モデルに対応する前景領域または背景領域に属する画素値を設定し、画素値を設定した方程式を演算部１５２３に供給する。
【０７０９】
演算部１５２３は、方程式生成部１５２２から供給された方程式を解いて、前景の成分および背景の成分を算出する。
【０７１０】
例えば、演算部１５２３は、式（１１２）乃至式（１２０）に対応する方程式が供給されたとき、式（１３１）に示す方程式の左辺の行列の逆行列を求めて、前景の成分F01/v乃至F05/vおよび背景の成分B02/v乃至B05/vを算出する。
【０７１１】
【数１９】
0004674408.tif 000027
【０７１２】
また、演算部１５２３は、式（１２１）乃至式（１３０）に対応する方程式が供給されたとき、式（１３２）に示す方程式の左辺の行列の逆行列を求めて、前景の成分F15/v乃至F20/vおよび背景の成分B22/v乃至B25/vを算出する。
【０７１３】
【数２０】
0004674408.tif 000028
【０７１４】
演算部１５２３は、前景の成分および背景の成分を基に、動きボケの除去された前景成分画像、および分離された背景成分画像を生成し、動きボケの除去された前景成分画像、および分離された背景成分画像を出力する。
【０７１５】
例えば、演算部１５２３は、方程式を解いて、前景の成分F01/v乃至F05/vおよび背景の成分B02/v乃至B05/v、並びに前景の成分F15/v乃至F20/vおよび背景の成分B22/v乃至B25/vを求めたとき、図１００に示すように、前景の成分F01/v乃至F05/v、背景の成分B02/v、および背景の成分B03/v、並びに前景の成分F15/v乃至F20/v、背景の成分B24/v、および背景の成分B25/vに、動き量vを乗じて、画素値F01乃至F05、画素値B02、画素値B03、画素値F15乃至F20、画素値B24、および画素値B25を算出する。
【０７１６】
演算部１５２３は、例えば、画素値F01乃至F05および画素値F15乃至F20からなる動きボケの除去された前景成分画像、並びに、画素値B02、画素値B03、画素値B24、および画素値B25からなる分離された背景成分画像を生成する。
【０７１７】
図１０１および図１０２を参照して、分離ボケ除去部１５０３の実際の処理結果の例を説明する。
【０７１８】
図１０１は、前景オブジェクトおよび背景オブジェクトの混ざり込みが生じている入力画像の例を示す図である。図中の右上側の画像が背景オブジェクトに相当し、図中の左下側の画像が前景オブジェクトに相当する。前景のオブジェクトは、左から右に進んでいる。図中の左上側から右下側の間の帯状の領域が、混合領域である。
【０７１９】
図１０１の中央の線の上の画素について、上述した処理を適用した結果を図１０２に示す。図１０２中の細かい点線は、入力画像の画素値を示す。
【０７２０】
図１０２中の粗い点線は、動きボケの無い前景オブジェクトの画素値を示し、一点鎖線は、前景オブジェクトが混合されていない背景オブジェクトの画素値を示す。
【０７２１】
図１０２中の実線は、入力画像に上述した処理を適用した結果得られた、動きボケの除去された前景成分画像および分離された背景成分画像の画素値を示す。
【０７２２】
以上の結果から、図９４に構成を示す情報処理装置は、入力画像に上述した処理を適用することにより、動きボケの無い前景オブジェクトの画素値、および前景オブジェクトが混合されていない背景オブジェクトの画素値に近い画素値を出力することが可能であることがわかる。
【０７２３】
図１０３のフローチャートを参照して、図９４に構成を示す信号処理装置による動きボケの除去の処理を説明する。ステップＳ１００１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。領域特定部１０３は、生成した領域情報を平坦部抽出部１５０１に供給する。
【０７２４】
ステップＳ１００２において、平坦部抽出部１５０１は、入力画像、動きベクトルおよびその位置情報、並びに領域情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に属する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素の内、前景領域に属する画素であって、その画素値の変化量が予め記憶している閾値Thf1未満である平坦部を抽出する。平坦部抽出部１５０１は、抽出した平坦部の位置を示す情報である前景平坦部位置情報を生成し、生成した前景平坦部位置情報を処理単位決定部１５０２に供給する。
【０７２５】
ステップＳ１００３において、処理単位決定部１５０２は、動きベクトルおよびその位置情報、並びに領域情報を基に、前景に対応するオブジェクトに含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定して、処理単位を分離ボケ除去部１５０３に供給する。
【０７２６】
ステップＳ１００４において、分離ボケ除去部１５０３は、処理単位決定部１５０２から供給された処理単位、並びに動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、入力画像の画素の内、処理単位に指定される画素について、前景および背景の分離並びに動きボケ除去の一括処理を実行し、処理単位に指定される画素に対応する前景の成分および背景の成分を算出する。前景および背景の分離並びに動きボケ除去の一括処理の詳細は、図１０４のフローチャートを参照して説明する。
【０７２７】
ステップＳ１００５において、分離ボケ除去部１５０３は、平坦部の前景の成分を算出する。
【０７２８】
ステップＳ１００６において、分離ボケ除去部１５０３は、ステップＳ１００４の処理で算出した前景の成分および背景の成分、並びにステップＳ１００５の処理で算出した平坦部の前景の成分を基に、動きボケが除去された前景成分画像の画素値および背景成分画像の画素値を算出する。分離ボケ除去部１５０３は、動きボケが除去された前景成分画像および背景成分画像を合成部１５０４に供給する。
【０７２９】
ステップＳ１００７において、信号処理装置は、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Ｓ１００４に戻り、前景および背景の分離および動きボケの除去の処理を繰り返す。
【０７３０】
ステップＳ１００７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、ステップＳ１００８に進み、合成部１５０４は、背景、並びに動きボケが除去された前景成分画像および背景成分画像を合成して、処理は終了する。
【０７３１】
このように、信号処理装置は、前景と背景を分離して、前景に含まれる動きボケを除去することができる。
【０７３２】
図１０４のフローチャートを参照して、分離ボケ除去部１５０３が実行する、前景および背景の分離並びに動きボケ除去の一括処理を説明する。
【０７３３】
ステップＳ１０２１において、モデル化部１５２１は、処理単位決定部１５０２から供給された処理単位、並びに動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、モデルを生成する。モデル化部１５２１は、生成したモデルを方程式生成部１５２２に供給する。
【０７３４】
ステップＳ１０２２において、方程式生成部１５２２は、モデル化部１５２１から供給されたモデルを基に、画素値、前景の成分、および背景の成分の関係に対応する連立方程式を生成する。
【０７３５】
ステップＳ１０２３において、方程式生成部１５２２は、生成した連立方程式に、入力画像の対応する画素値を設定する。
【０７３６】
ステップＳ１０２４において、方程式生成部１５２２は、連立方程式に全ての画素値を設定したか否かを判定し、全ての画素値を設定していないと判定された場合、ステップＳ１０２３に戻り、画素値の設定の処理を繰り返す。
【０７３７】
ステップＳ１０２４において、全ての画素値を設定したと判定された場合、方程式生成部１５２２は、画素値を設定した連立方程式を演算部１５２３に供給し、演算部１５２３は、画素値が設定された連立方程式を演算することにより、前景の成分および背景の成分を算出して、処理は終了する。
【０７３８】
このように、分離ボケ除去部１５０３は、算出された前景の成分および背景の成分を基に、動きボケの除去された前景成分画像、および分離された背景成分画像を生成することができる。
【０７３９】
図１０５は、信号処理装置のさらに他の構成を示すブロック図である。図９４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。
【０７４０】
処理単位決定分類部１６０１は、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、領域特定部１０３から供給された領域情報、並びに平坦部抽出部１５０１から供給された前景平坦部位置情報を基に、処理単位を生成すると共に、入力画像の画素を分類して、分類された画素を分離ボケ除去部１５０３、動きボケ除去部１６０２、前景成分画像復元部１６０３、および背景成分画像復元部１６０４のいずれか１つに供給する。
【０７４１】
処理単位決定分類部１６０１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始まり、カバードバックグラウンド領域に属する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素の内、前景領域に属する画素から、平坦部に対応する前景の成分を除去し、前景領域の平坦部に対応する前景の成分が除去された、混合領域に属する画素および前景領域に属する画素を、対応する処理単位と共に、分離ボケ除去部１５０３に供給する。
【０７４２】
処理単位決定分類部１６０１は、前景領域の平坦部画像を前景成分画像復元部１６０３に供給する。
【０７４３】
処理単位決定分類部１６０１は、前景領域に属し、平坦部に挟まれた、平坦部に対応する前景の成分が除去された画素を、対応する処理単位と共に、動きボケ除去部１６０２に供給する。
【０７４４】
処理単位決定分類部１６０１は、背景領域に属する画素を背景成分画像復元部１６０４に供給する。
【０７４５】
分離ボケ除去部１５０３は、図１０４のフローチャートを参照して説明した処理と同様の処理で、前景領域に属する画素または混合領域に属する画素に対応する、動きボケの除去された前景成分画像および分離された背景成分画像を生成して、動きボケの除去された前景成分画像を前景成分画像復元部１６０３に供給し、分離された背景成分画像を背景成分画像復元部１６０４に供給する。
【０７４６】
動きボケ除去部１６０２は、処理単位決定分類部１６０１から供給された処理単位を基に、前景領域に属し、平坦部に挟まれた画素に対応する前景の成分を算出して、算出した前景の成分に対応する動きボケが除去された前景成分画像を生成する。動きボケ除去部１６０２は、生成した前景成分画像を前景成分画像復元部１６０３に供給する。
【０７４７】
図１０６は、動きボケ除去部１６０２の構成を示すブロック図である。
【０７４８】
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、および処理単位決定分類部１６０１から供給された処理単位は、モデル化部１６２１に供給される。
【０７４９】
モデル化部１６２１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、および処理単位決定分類部１６０１から供給された処理単位を基に、モデルを生成し、生成したモデルを方程式生成部１６２２に供給する。
【０７５０】
図１０７および図１０８を参照して、方程式生成部１６２２に供給されるモデルについて説明する。
【０７５１】
図１０７は、前景領域に属する画素に対応する、画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【０７５２】
処理単位決定分離部６０１は、図９８を参照して説明した処理と同様の処理で、前景領域に属する画素から、平坦部に対応する前景の成分を除去する。
【０７５３】
例えば、図１０７に示す例において、式（１３３）が成立するとき、式（１３４）乃至式（１３８）の関係より、前景の成分F106/v乃至F114/vの値が等しいことがわかるので、図１０８に示すように、前景の成分F106/v乃至F114/vは、前景領域に属する画素から除去される。
【０７５４】
C110=C111=C112=C113=C114                  （１３３）
C110=F106/v+F107/v+F108/v+F109/v+F110/v            （１３４）
C111=F107/v+F108/v+F109/v+F110/v+F111/v            （１３５）
C112=F108/v+F109/v+F110/v+F111/v+F112/v            （１３６）
C113=F109/v+F110/v+F111/v+F112/v+F113/v            （１３７）
C114=F110/v+F111/v+F112/v+F113/v+F114/v            （１３８）
【０７５５】
同様に、他の平坦部に対応する前景の成分F096/v乃至F100/v、および前景の成分F120/v乃至F124/vは、前景領域に属する画素から除去される。
【０７５６】
このように、平坦部に挟まれ、その平坦部に対応する前景の成分が除去された前景領域に属する画素が、対応する処理単位と共に、処理単位決定分類部１６０１から動きボケ除去部１６０２に供給される。
【０７５７】
動きボケ除去部１６０２のモデル化部１６２１は、処理単位を基に、平坦部に挟まれ、その平坦部に対応する前景の成分が除去された前景領域に属する画素と、残った前景の成分との関係に対応する式を生成するためのモデルを生成する。
【０７５８】
モデル化部１６２１は、生成したモデルを方程式生成部１６２２に供給する。
【０７５９】
方程式生成部１６２２は、モデル化部１６２１から供給されたモデルを基に、平坦部に挟まれ、その平坦部に対応する前景の成分が除去された前景領域に属する画素と、残った前景の成分との関係に対応する式を生成する。
【０７６０】
例えば、前景の成分F101/v乃至F105/v、および画素値の関係は、式（１３９）乃至式（１４７）で表される。
【０７６１】
C101'=F101/v                                    （１３９）
C102'=F101/v+F102/v                              （１４０）
C103'=F101/v+F102/v+F103/v                        （１４１）
C104'=F101/v+F102/v+F103/v+F104/v                  （１４２）
C105'=F101/v+F102/v+F103/v+F104/v+F105/v            （１４３）
C106'=F102/v+F103/v+F104/v+F105/v                  （１４４）
C107'=F103/v+F104/v+F105/v                        （１４５）
C108'=F104/v+F105/v                              （１４６）
C109'=F105/v                                    （１４７）
【０７６２】
また、前景の成分F101/v乃至F105/v、および画素値の関係は、式（１４８）乃至式（１５６）で表される。
【０７６３】
C115'=F115/v                                    （１４８）
C116'=F115/v+F116/v                              （１４９）
C117'=F115/v+F116/v+F117/v                        （１５０）
C118'=F115/v+F116/v+F117/v+F118/v                  （１５１）
C119'=F115/v+F116/v+F117/v+F118/v+F119/v            （１５２）
C120'=F116/v+F117/v+F118/v+F119/v                  （１５３）
C121'=F117/v+F118/v+F119/v                        （１５４）
C122'=F118/v+F119/v                              （１５５）
C123'=F119/v                                    （１５６）
【０７６４】
方程式生成部１６２２は、画素値が設定された式（１３９）乃至式（１４７）、および式（１４８）乃至式（１５６）に最小自乗法を適用して、式（１５７）および式（１５８）に例を示す正規方程式を導く。
【０７６５】
【数２１】
0004674408.tif 000029
【０７６６】
【数２２】
0004674408.tif 000030
【０７６７】
方程式生成部１６２２は、生成した式に、画素値を設定して、画素値が設定された式を演算部１６２３に供給する。
【０７６８】
演算部１６２３は、画素値が設定された正規方程式にコレスキー分解などの解法を適用して、平坦部に属する画素に含まれる前景の成分以外の、前景成分画像に含まれる前景の成分を算出する。演算部１６２３は、算出した前景の成分を基に、動きボケの除去された前景成分画像を生成し、動きボケの除去された前景成分画像を出力する。
【０７６９】
例えば、演算部１６２３は、前景の成分F101/v乃至F105/vおよび前景の成分F115/v乃至F119/vを求めたとき、図１０９に示すように、前景の成分F101/v乃至F105/vおよび前景の成分F115/v乃至F119/vに、動き量vを乗じて、画素値F101乃至F105および画素値F115乃至F119を算出する。
【０７７０】
演算部１６２３は、例えば、画素値F101乃至F105および画素値F115乃至F119からなる動きボケの除去された前景成分画像を生成する。
【０７７１】
図１１０のフローチャートを参照して、図９４に構成を示す信号処理装置による動きボケの除去の処理を説明する。
【０７７２】
ステップＳ１１０１乃至ステップＳ１１０３の処理のそれぞれは、図１０３のステップＳ１００１乃至ステップＳ１００３の処理のそれぞれと同様なので、その説明は省略する。
【０７７３】
ステップＳ１１０４において、処理単位決定分類部１６０１は、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、領域特定部１０３から供給された領域情報、並びに平坦部抽出部１５０１から供給された前景平坦部位置情報を基に、入力画像の画素を分類して、分類された画素を分離ボケ除去部１５０３、動きボケ除去部１６０２、前景成分画像復元部１６０３、および背景成分画像復元部１６０４のいずれか１つに供給する。
【０７７４】
ステップＳ１１０５において、分離ボケ除去部１５０３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始まり、カバードバックグラウンド領域に属する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素の内、前景領域に属する画素から、前景領域の平坦部に対応する前景の成分が除去された、混合領域に属する画素および前景領域に属する画素について、前景および背景の分離並びに動きボケ除去の一括の処理を実行する。ステップＳ１１０５の処理の詳細は、図１０３のステップＳ１００４の処理の詳細と同様なので、その説明は省略する。
【０７７５】
ステップＳ１１０６において、分離ボケ除去部１５０３は、算出した前景の成分および背景の成分を基に、動きボケが除去された前景成分画像の画素値および背景成分画像の画素値を算出する。分離ボケ除去部１５０３は、動きボケが除去された前景成分画像を前景成分画像復元部１６０３に供給すると共に、背景成分画像を背景成分画像復元部１６０４に供給する。
【０７７６】
ステップＳ１１０７において、信号処理装置は、混合領域および前景領域について処理を終了したか否かを判定し、混合領域および前景領域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Ｓ１１０５に戻り、前景および背景の分離および動きボケの除去の処理を繰り返す。
【０７７７】
ステップＳ１１０７において、混合領域および前景領域について処理を終了したと判定された場合、ステップＳ１１０８に進み、動きボケ除去部１６０２は、動き方向に並ぶ連続する画素の内、両側に平坦部が位置し、前景領域に属する画素から、平坦部に対応する前景の成分が除去された前景領域に属する画素について、動きボケの除去の処理を実行する。動きボケの除去の処理の詳細は、図１１１のフローチャートを参照して、説明する。
【０７７８】
ステップＳ１１０９において、動きボケ除去部１６０２は、算出した前景の成分を基に、動きボケが除去された前景成分画像の画素値を算出する。動きボケ除去部１６０２は、動きボケが除去された前景成分画像を前景成分画像復元部１６０３に供給する。
【０７７９】
ステップＳ１１１０において、信号処理装置は、前景領域について処理を終了したか否かを判定し、前景領域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Ｓ１１０８に戻り、動きボケの除去の処理を繰り返す。
【０７８０】
ステップＳ１１１０において、前景領域について処理を終了したと判定された場合、手続きは、ステップＳ１１１１に進む。
【０７８１】
なお、ステップＳ１１０８乃至ステップＳ１１１０の処理は、ステップＳ１１０５乃至ステップＳ１１０７の処理と並列に実行される。
【０７８２】
ステップＳ１１１１において、前景成分画像復元部１６０３は、処理単位決定分類部１６０１から供給された平坦部画像、分離ボケ除去部１５０３から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ除去部１６０２から供給された動きボケが除去された前景成分画像を基に、動きボケが除去された前景成分画像の全体を復元する。背景成分画像復元部１６０４は、処理単位決定分類部１６０１から供給された背景領域画像、および分離ボケ除去部１５０３から供給された分離された背景成分画像を基に、背景成分画像の全体を復元して、処理は終了する。
【０７８３】
このように、図１０５に構成を示す情報処理装置は、前景オブジェクトから動きボケを除去することができる。
【０７８４】
次に、図１１０のステップＳ１１０８に対応する、動きボケ除去部１６０２による処理単位に対応する前景成分画像の動きボケの除去の処理を、図１１１のフローチャートを参照して説明する。
【０７８５】
ステップＳ１１２１において、動きボケ除去部１６０２のモデル化部１６２１は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルを生成する。ステップＳ１１２２において、方程式生成部１６２２は、生成されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０７８６】
ステップＳ１１２３において、方程式生成部１６２２は、生成された方程式に、平坦部に対応する前景の成分が除去された前景成分画像の画素値を設定する。ステップＳ１１２４において、方程式生成部１６２２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Ｓ１１２３に戻り、方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０７８７】
ステップＳ１１２４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Ｓ１１２５に進み、演算部１６２３は、方程式生成部１６２２から供給された画素値が設定された方程式を基に、動きボケを除去した前景の成分を算出して、処理は終了する。
【０７８８】
このように、動きボケ除去部１６０２は、動き量vおよび処理単位を基に、動きボケを含む前景成分画像から動きボケを除去することができる。
【０７８９】
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。
【０７９０】
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。
【０７９１】
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。
【０７９２】
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）、またはCPD（Charge Priming Device）などのセンサでもよく、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。
【０７９３】
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（フロッピディスクを含む）、光ディスク５２（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Mini-Disk）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。
【０７９４】
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。
【０７９５】
【発明の効果】
本発明の第１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、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域が特定され、領域の特定結果に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を分離する処理、並びに分離された前景オブジェクト成分から動きボケを除去する処理が一括で実行されるようにしたので、ボケた画像に含まれる動きボケを除去することができるようになる。
【０７９６】
本発明の第２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、画像データの、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景領域、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景領域、または前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域を特定する領域情報、並びに画像データに基づいて、前景領域における画素データであって、隣接する画素データとその値がほぼ等しい画素データからなる均等部が検出され、領域情報および検出された均等部に基づいて、少なくとも混合領域の画素データから、前景オブジェクト成分および背景オブジェクト成分を分離する処理、並びに分離された前景オブジェクト成分から動きボケを除去する処理が一括で実行されるようにしたので、ボケた画像に含まれる動きボケを除去することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】信号処理装置を示すブロック図である。
【図３】センサによる撮像を説明する図である。
【図４】画素の配置を説明する図である。
【図５】検出素子の動作を説明する図である。
【図６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】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１３】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】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１８】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１９】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２０】領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】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】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２５】領域判定の条件を説明する図である。
【図２６】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２７】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２８】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図２９】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】背景画像の例を示す図である。
【図３２】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３３】相関値の算出を説明する図である。
【図３４】相関値の算出を説明する図である。
【図３５】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図３６】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図３７】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図３８】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図３９】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４０】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４１】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４２】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図４３】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４４】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４５】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４６】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４７】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４８】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図４９】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５０】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５１】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５２】  C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図５３】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図５４】推定混合比の例を示す図である。
【図５５】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図５６】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５７】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５８】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図５９】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図６０】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６１】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６２】推定混合比の例を示す図である。
【図６３】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６４】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６５】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６６】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６７】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６８】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６９】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７０】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図７１】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７２】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７３】動きボケ調整部１０６の構成を示すブロック図である。
【図７４】動きボケ除去部８０３の構成を示すブロック図である。
【図７５】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７６】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７７】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７８】動きボケが除去された画素の例を示す図である。
【図７９】動きボケが除去された画素の例を示す図である。
【図８０】動きボケが付加された画素の例を示す図である。
【図８１】背景の成分の補正の処理を説明する図である。
【図８２】静止している黒い四角を撮像した画像である。
【図８３】黒い四角を移動させて撮像した画像である。
【図８４】動きボケ調整部１０６が処理を実行した結果の例を示す図である。
【図８５】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】前景成分画像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８７】信号処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図８８】合成部１００１の構成を示す図である。
【図８９】信号処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図９０】混合比算出部１１０１の構成を示すブロック図である。
【図９１】前景背景分離部１１０２の構成を示すブロック図である。
【図９２】信号処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図９３】合成部１２０１の構成を示す図である。
【図９４】信号処理装置のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図９５】分離ボケ除去部１５０３の構成を示すブロック図である。
【図９６】処理単位、および処理単位に対応するモデルについて説明する図である。
【図９７】処理単位、および処理単位に対応するモデルについて説明する図である。
【図９８】処理単位、および処理単位に対応するモデルについて説明する図である。
【図９９】処理単位、および処理単位に対応するモデルについて説明する図である。
【図１００】画素値の算出を説明する図である。
【図１０１】入力画像の例を示す図である。
【図１０２】処理結果の例を示す図である。
【図１０３】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１０４】前景および背景の分離並びに動きボケ除去の一括処理を説明するフローチャートである。
【図１０５】信号処理装置のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図１０６】動きボケ除去部１６０２の構成を示すブロック図である。
【図１０７】方程式生成部１６２２に供給されるモデルを説明する図である。
【図１０８】方程式生成部１６２２に供給されるモデルを説明する図である。
【図１０９】画素値の算出を説明する図である。
【図１１０】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１１１】前景成分画像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。
【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，  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，  １０７  選択部，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  平坦部抽出部，  ８０２  処理単位決定部，  ８０３  動きボケ除去部，  ８０４  動きボケ付加部，  ８０５  選択部，  ８２１  モデル化部，  ８２２  方程式生成部，  ８２３  足し込み部，  ８２４  演算部，  ８２５  合成部，  １００１  合成部，  １０２１  背景成分生成部，  １０２２  混合領域画像合成部，  １０２３  画像合成部，  １１０１  混合比算出部，  １１０２  前景背景分離部，  １１２１  選択部，  １２０１  合成部，  １２２１  選択部，１５０１  平坦部抽出部，  １５０２  処理単位決定部，  １５０３  分離ボケ除去部，  １５０４  合成部，  １５２１  モデル化部，  １５２２  方程式生成部，  １５２３  演算部，  １６０１  処理単位決定分類部，  １６０２  動きボケ除去部，  １６０３  前景成分画像復元部，  １６０４  背景成分画像復元部，  １６２１  モデル化部，  １６２２  方程式生成部，  １６２３  演算部
【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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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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