(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の原動画構成画像のそれぞれから、特徴領域を検出する特徴領域検出部と、
前記複数の原動画構成画像のそれぞれの解像度を低減することにより入力動画を生成する圧縮部と、
前記圧縮部により生成された前記入力動画と、前記複数の原動画構成画像のそれぞれから検出された前記特徴領域の位置を示す情報を対応づけて出力する出力部と
を有する第１画像処理装置と、
第２画像処理装置と
を備え、
前記第２画像処理装置は、
前記出力部から出力された前記入力動画を取得する画像取得部と、
前記出力部から前記入力動画に対応づけて出力された、前記複数の原動画構成画像のそれぞれから検出された前記特徴領域の位置を示す情報を、前記入力動画に含まれる複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域の位置を示す情報として取得する特徴領域情報取得部と、
前記複数の動画構成画像のそれぞれにおける前記特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する第１特徴領域および第２特徴領域を選択する特徴領域選択部と、
前記第１特徴領域の画像、前記第２特徴領域の画像、および前記第１特徴領域と前記第２特徴領域との間の位置差を用いて、前記第１特徴領域の画像および前記第２特徴領域の画像より高解像度な高画質画像を生成する画像生成部と
を有し、
前記特徴領域選択部は、前記複数の動画構成画像にわたる前記特徴領域の位置の変化方向に基づいて、前記入力動画において移動方向の変化量が予め定められた値より小さい特徴領域を特定し、前記複数の動画構成画像のそれぞれにおける前記特徴領域のうち、画像内容の一致度が予め定められた値より高く、前記入力動画において前記移動方向の変化量が予め定められた値より小さい特徴領域である前記第１特徴領域および前記第２特徴領域を選択する
画像処理システム。
【請求項２】
前記特徴領域検出部は、動くオブジェクトを含む画像領域を前記特徴領域として検出する
請求項１に記載の画像処理システム。
【請求項３】
前記画像生成部は、前記第１特徴領域の画像と前記第２特徴領域の画像とを、前記位置差に基づいて合成することによって、前記高画質画像を生成する
請求項１または２に記載の画像処理システム。
【請求項４】
前記画像生成部は、前記第１特徴領域の画像と前記第２特徴領域の画像とを、前記位置差だけずらして重ね合わせることによって、前記高画質画像を生成する
請求項３に記載の画像処理システム。
【請求項５】
前記圧縮部は、前記複数の原動画構成画像のそれぞれの解像度を低減してフレーム内圧縮または予測符号化による圧縮をして前記入力動画を生成し、
前記画像生成部は、前記圧縮部により前記フレーム内圧縮された第１動画構成画像における前記第１特徴領域の画像と、前記フレーム内圧縮された第２動画構成画像における前記第２特徴領域の画像とを、前記第１動画構成画像における前記第１特徴領域の位置と前記第２動画構成画像における前記第２特徴領域の位置との間の位置差に基づいて合成することによって、前記高画質画像を生成する
請求項１から４いずれか一項に記載の画像処理システム。
【請求項６】
前記特徴領域選択部は、前記複数の動画構成画像のそれぞれにおける前記特徴領域の位置に基づいて、前記第１特徴領域および前記第２特徴領域を選択する
請求項１から５のいずれか一項に記載の画像処理システム。
【請求項７】
前記特徴領域選択部は、前記複数の動画構成画像にわたる前記特徴領域の位置の変化量に基づいて、前記入力動画において更に移動速度の変化量が予め定められた値より小さい特徴領域である前記第１特徴領域および前記第２特徴領域を選択する
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像処理システム。
【請求項８】
前記特徴領域選択部は、前記複数の動画構成画像のそれぞれから検出された前記特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する３以上の特徴領域を選択し、
前記画像生成部は、前記３以上の特徴領域の画像、および前記３以上の特徴領域の位置差を用いて、前記３以上の特徴領域の画像より高解像度な前記高画質画像を生成する
請求項１から７のいずれか一項に記載の画像処理システム。
【請求項９】
前記画像生成部は、前記動画構成画像における前記特徴領域以外の領域の画像を、前記高画質画像と同じ解像度の画像に拡大し、拡大して得られた画像と、前記高画質画像とを合成して一の動画構成画像を生成する
請求項１から８のいずれか一項に記載の画像処理システム。
【請求項１０】
前記特徴領域検出部は、前記複数の原動画構成画像のそれぞれから、それぞれの原動画構成画像が有する画素単位以下の単位で前記特徴領域を検出する
請求項１から９のいずれか一項に記載の画像処理システム。
【請求項１１】
前記圧縮部は、前記複数の原動画構成画像のそれぞれについて、前記特徴領域以外の領域の画像を前記特徴領域の画像と異なる解像度にする
請求項１０に記載の画像処理システム。
【請求項１２】
前記圧縮部は、前記複数の原動画構成画像のそれぞれにおいて、前記特徴領域以外の領域の画像を前記特徴領域の画像より低解像度にする
請求項１１に記載の画像処理システム。
【請求項１３】
前記特徴領域検出部は、前記原動画に含まれる複数の原動画構成画像のそれぞれから、複数の特徴領域を検出し、
前記圧縮部は、前記複数の原動画構成画像のそれぞれにおける前記複数の特徴領域の画像を、前記特徴領域の特徴に応じて予め定められた解像度に低減することにより、前記入力動画を生成する
請求項１２に記載の画像処理システム。
【請求項１４】
コンピュータを、請求項１から１３のいずれか一項に記載の画像処理システムとして機能させるためのプログラム。
【請求項１５】
複数の原動画構成画像のそれぞれから、特徴領域を検出する特徴領域検出段階と、
前記複数の原動画構成画像のそれぞれの解像度を低減することにより入力動画を生成する圧縮段階と、
前記圧縮段階で生成された前記入力動画と、前記複数の原動画構成画像のそれぞれから検出された前記特徴領域の位置を示す情報を対応づけて出力する出力段階と、
前記出力段階で出力された前記入力動画を取得する画像取得段階と、
前記出力段階で前記入力動画に対応づけて出力された、前記複数の原動画構成画像のそれぞれから検出された前記特徴領域の位置を示す情報を、前記入力動画に含まれる複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域の位置を示す情報として取得する特徴領域情報取得段階と、
前記複数の動画構成画像のそれぞれにおける前記特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する第１特徴領域および第２特徴領域を選択する特徴領域選択段階と、
前記第１特徴領域の画像、前記第２特徴領域の画像、および前記第１特徴領域と前記第２特徴領域との間の位置差を用いて、前記第１特徴領域の画像および前記第２特徴領域の画像より高解像度な高画質画像を生成する画像生成段階と
を備え、
前記特徴領域選択段階は、前記複数の動画構成画像にわたる前記特徴領域の位置の変化方向に基づいて、前記入力動画において移動方向の変化量が予め定められた値より小さい特徴領域を特定し、前記複数の動画構成画像のそれぞれにおける前記特徴領域のうち、画像内容の一致度が予め定められた値より高く、前記入力動画において前記移動方向の変化量が予め定められた値より小さい特徴領域である前記第１特徴領域および前記第２特徴領域を選択し、
前記特徴領域検出段階、前記圧縮段階および前記出力段階は、第１画像処理装置で行われ、
前記画像取得段階、前記特徴領域情報取得段階、前記特徴領域選択段階および前記画像生成段階は、第２画像処理装置で行われる
画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理システム、画像処理方法、およびプログラムに関する。本発明は、特に、画像を処理する画像処理システムおよび画像処理方法、ならびに画像処理システム用のプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低解像度映像入力装置で得る低解像度映像などを高解像度映像入力装置で得ることができる水準の画質に再構成及び復元するとされる再構成方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、既存の監視映像記録システムで使用するカメラなどの装置をそのまま使い、処理時間を抑えながら被写体の詳細が確認可能な高画質な画像を生成する監視映像記録システムが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２０７６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５０８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献に記載の技術では、全画像領域を再構成あるいは高画質化するので、それらの処理にかかる演算量が増大してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、画像処理システムであって、複数の動画構成画像を含む入力動画を取得する画像取得部と、複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域の位置を示す情報を取得する特徴領域情報取得部と、複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する第１特徴領域および第２特徴領域を選択する特徴領域選択部と、第１特徴領域の画像、第２特徴領域の画像、および第１特徴領域と第２特徴領域との間の位置差を用いて、第１特徴領域の画像および第２特徴領域の画像より高解像度な高画質画像を生成する画像生成部とを備える。
【０００５】
本発明の第２の形態によると、画像処理方法であって、複数の動画構成画像を含む動画を取得する画像取得段階と、複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域の位置を示す情報を取得する特徴領域情報取得段階と、複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する第１特徴領域および第２特徴領域を選択する特徴領域選択段階と第１特徴領域の画像、第２特徴領域の画像、および第１特徴領域と第２特徴領域との間の位置差を用いて、第１特徴領域の画像および第２特徴領域の画像より高解像度な高画質画像を生成する画像生成段階とを備える。
【０００６】
本発明の第３の形態によると、画像処理装置用のプログラムであって、コンピュータを、複数の動画構成画像を含む動画を取得する画像取得部、複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域の位置を示す情報を取得する特徴領域情報取得部、複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する第１特徴領域および第２特徴領域を選択する特徴領域選択部、第１特徴領域の画像、第２特徴領域の画像、および第１特徴領域と第２特徴領域との間の位置差を用いて、第１特徴領域の画像および第２特徴領域の画像より高解像度な高画質画像を生成する画像生成部として機能させる。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、この発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じてこの発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、一実施形態に係わる画像処理システム１０の一例を示す。画像処理システム１０は、以下に説明するように、監視システムとして機能することができる。
【００１０】
画像処理システム１０は、監視対象空間１５０を撮像する複数の撮像装置１００ａ−ｄ（以下、撮像装置１００と総称する。）、撮像装置１００により撮像された撮像画像を処理する画像処理装置１２０、通信ネットワーク１１０、画像処理装置１７０、画像ＤＢ１７５、および複数の表示装置１８０ａ−ｄ（以下、表示装置１８０と総称する。）を備える。画像処理装置１７０および表示装置１８０は、監視対象空間１５０と異なる空間１６０に設けられている。
【００１１】
撮像装置１００ａは、撮像部１０２ａおよび撮像画像圧縮部１０４ａを有している。撮像部１０２ａは、連続して監視対象空間１５０を撮像することによって複数の撮像画像を撮像する。なお、撮像部１０２ａにより得られる撮像画像は、ＲＡＷ形式の撮像画像であってよい。撮像画像圧縮部１０４ａは、撮像部１０２ａにより撮像されたＲＡＷ形式の撮像画像を同時化して、同時化して得られた複数の撮像画像を含む撮像動画をＭＰＥＧ符号化等により圧縮して、撮像動画データを生成する。このように、撮像装置１００ａは、監視対象空間１５０を撮像して得られた撮像動画を符号化して撮像動画データを生成する。撮像装置１００ａは、当該撮像動画データを画像処理装置１２０に出力する。
【００１２】
なお、撮像装置１００ｂ、撮像装置１００ｃ、および撮像装置１００ｄは、それぞれ撮像装置１００ａと同様の構成を有するので、撮像装置１００ｂ、撮像装置１００ｃ、および撮像装置１００ｄの各構成要素の説明を省略する。このようにして、画像処理装置１２０は、複数の撮像装置１００のそれぞれにより生成された撮像動画データを、複数の撮像装置１００のそれぞれから取得する。
【００１３】
そして、画像処理装置１２０は、撮像装置１００から取得した撮像動画データを復号して撮像動画を取得する。画像処理装置１２０は、取得した撮像動画に含まれる複数の撮像画像のそれぞれから、人物１３０が撮像された領域、車輌等の移動体１４０が撮像された領域等のように、特徴の種類が異なる複数の特徴領域を検出する。そして、画像処理装置１２０は、特徴の種類に応じた強度で特徴領域の画像を圧縮するとともに、特徴領域以外の領域の画像を、それぞれの特徴領域の画像を圧縮する圧縮強度より強い強度で圧縮する。
【００１４】
なお、画像処理装置１２０は、撮像画像における特徴領域以外の領域である背景領域を、特徴領域より小さく縮小する。このとき、画像処理装置１２０は、複数の撮像画像の間における背景領域の位置ずれを、縮小前の撮像画像から算出する。
【００１５】
そして、画像処理装置１２０は、撮像画像から検出された特徴領域を特定する情報および位置ずれを示す情報を含む特徴領域情報を生成する。そして、画像処理装置１２０は、特徴領域情報を圧縮動画データに付帯して、通信ネットワーク１１０を通じて画像処理装置１７０に送信する。
【００１６】
画像処理装置１７０は、特徴領域情報が対応づけられた圧縮動画データを画像処理装置１２０から受信する。そして、画像処理装置１７０は、受信した圧縮動画データを、対応づけられている特徴領域情報を用いて伸張して表示用動画を生成して、生成した表示用動画を表示装置１８０に供給する。表示装置１８０は、画像処理装置１７０から供給された表示用動画を表示する。
【００１７】
なお、画像処理装置１７０は、縮小された背景領域の画像を拡大して、拡大された背景領域の画像を、画像処理装置１２０によって検出された位置ずれだけずらして重ね合わせる。このように、画像処理装置１７０は、複数の撮像画像における縮小された背景領域の画像を用いて、高解像度化された背景領域の画像を生成する。また、画像処理装置１７０は、特徴領域においても、画像処理装置１２０によって検出された特徴領域の位置の差を用いて、特徴領域の画像を高解像度化する。また、画像処理装置１７０は、撮像画像における特徴領域の画像に撮像されている物体像を、特徴パラメータで物体が表された数学モデルに適合させることによって、高解像度化してもよい。
【００１８】
また、画像処理装置１７０は、圧縮動画データに対応づけられている特徴領域情報に対応づけて、当該圧縮動画データを画像ＤＢ１７５に記録してもよい。そして、画像処理装置１７０は、表示装置１８０からの要求に応じて、画像ＤＢ１７５から圧縮動画データおよび特徴領域情報を読み出して、読み出した圧縮動画データを、特徴領域情報を利用して伸張して表示用動画を生成して、表示装置１８０に供給してもよい。
【００１９】
なお、特徴領域情報は、特徴領域の位置、特徴領域の大きさ、特徴領域の数、特徴領域が検出された撮像画像を識別する識別情報等を含むテキストデータ、もしくは当該テキストデータに圧縮、暗号化等の処理が施されたデータであってよい。そして、画像処理装置１７０は、特徴領域情報が含む特徴領域の位置、特徴領域の大きさ、特徴領域の数等に基づいて、種々の検索条件を満たす撮像画像を特定する。そして、画像処理装置１７０は、特定した撮像画像を復号して、表示装置１８０に提供してよい。
【００２０】
このように、画像処理システム１０によると、特徴領域を動画に対応づけて記録しているので、動画における所定の条件に適合する撮像画像群を高速に検索、頭出しをすることができる。また、画像処理システム１０によると、所定の条件に適合する撮像画像群だけ復号することができるので、再生指示に即応して速やかに所定の条件に適合する部分動画を表示することができる。
【００２１】
図２は、画像処理装置１２０のブロック構成の一例を示す。画像処理装置１２０は、画像取得部２５０、画質取得部２０４、特徴領域検出部２０３、位置差算出部２６０、圧縮制御部２１０、圧縮部２３０、対応付け処理部２０６、および出力部２０７を備える。画像取得部２５０は、圧縮動画取得部２０１および圧縮動画伸張部２０２を有する。
【００２２】
圧縮動画取得部２０１は、圧縮された動画を取得する。具体的には、圧縮動画取得部２０１は、撮像装置１００が生成した、符号化された撮像動画データを取得する。圧縮動画伸張部２０２は、圧縮動画取得部２０１が取得した撮像動画データを伸張して、撮像動画に含まれる複数の撮像画像を生成する。具体的には、圧縮動画伸張部２０２は、圧縮動画取得部２０１が取得した、符号化された撮像動画データを復号して、撮像動画に含まれる複数の撮像画像を生成する。なお、撮像動画に含まれる撮像画像は、フレーム画像およびフィールド画像であってよい。なお、本実施形態における撮像画像は、この発明における動画構成画像の一例であってよい。このように、画像取得部２５０は、複数の撮像装置１００のそれぞれにより撮像された複数の動画を取得する。
【００２３】
圧縮動画伸張部２０２によって得られた複数の撮像画像は、特徴領域検出部２０３および圧縮部２３０に供給される。特徴領域検出部２０３は、複数の撮像画像を含む動画から特徴領域を検出する。具体的には、特徴領域検出部２０３は、複数の撮像画像のそれぞれから特徴領域を検出する。なお、上記における撮像動画は、以下の説明における動画の一例であってよい。
【００２４】
例えば、特徴領域検出部２０３は、動画において画像内容が変化する画像領域を、特徴領域として検出する。具体的には、特徴領域検出部２０３は、動くオブジェクトを含む画像領域を、特徴領域として検出してよい。なお、特徴領域検出部２０３は、複数の撮像画像のそれぞれから、特徴の種類が異なる複数の特徴領域を検出してよい。なお、特徴の種類とは、人物と移動体等のように、オブジェクトの種類を指標にしてよい。オブジェクトの種類は、オブジェクトの形状またはオブジェクトの色の一致度に基づいて決定されてよい。このように、特徴領域検出部２０３は、複数の撮像画像から、含まれるオブジェクトの種類が異なる複数の特徴領域を検出してよい。
【００２５】
例えば、特徴領域検出部２０３は、予め定められた形状パターンに予め定められた一致度以上の一致度で一致するオブジェクトを複数の撮像画像のそれぞれから抽出して、抽出したオブジェクトを含む撮像画像における領域を、特徴の種類が同じ特徴領域として検出してよい。なお、形状パターンは、特徴の種類毎に複数定められてよい。また、形状パターンの一例としては、人物の顔の形状パターンを例示することができる。なお、複数の人物毎に異なる顔のパターンが定められてよい。これにより、特徴領域検出部２０３は、異なる人物をそれぞれ含む異なる領域を、異なる特徴領域として検出することができる。なお、特徴領域検出部２０３は、上記の人物の顔の他にも、人物の頭部または人物の手等の人体の一部の部位、あるいは人体以外の生体の少なくとも一部の部位を含む領域を、特徴領域として検出することができる。なお、生体とは、生体内部の腫瘍組織または血管等のように、生体の内部に存在する特定の組織を含む。他にも、特徴領域検出部２０３は、生体の他にも、貨幣、キャッシュカード等のカード、車輌、あるいは車両のナンバープレートが撮像された領域を特徴領域として検出してよい。
【００２６】
また、特徴領域検出部２０３は、テンプレートマッチング等によるパターンマッチングの他にも、例えば特開２００７−１８８４１９号公報に記載された機械学習（例えば、アダブースト）等による学習結果に基づいて、特徴領域を検出することもできる。例えば、予め定められた被写体の画像から抽出された画像特徴量と、予め定められた被写体以外の被写体の画像から抽出された画像特徴量とを用いて、予め定められた被写体の画像から抽出された画像特徴量の特徴を学習する。そして、特徴領域検出部２０３は、当該学習された特徴に適合する特徴を有する画像特徴量が抽出された領域を、特徴領域として検出してよい。これにより特徴領域検出部２０３は、予め定められた被写体が撮像されている領域を特徴領域として検出することができる。
【００２７】
このように、特徴領域検出部２０３は、複数の動画のそれぞれに含まれる複数の撮像画像から、複数の特徴領域を検出する。そして、特徴領域検出部２０３は、検出した特徴領域を示す情報を、圧縮制御部２１０に供給する。なお、特徴領域を示す情報とは、特徴領域の位置を示す特徴領域の座標情報、特徴領域の種類を示す種類情報、および特徴領域が検出された撮像動画を識別する情報を含む。このように、特徴領域検出部２０３は、動画における特徴領域を検出する。
【００２８】
位置差算出部２６０は、動画に含まれる複数の撮像画像の間におけるオブジェクトの位置差を算出する。そして、位置差算出部２６０は、検出した位置差を対応付け処理部２０６に供給する。なお、特徴領域検出部２０３は、特徴領域の位置を、画像取得部２５０が取得した撮像画像におけるサブピクセル単位で検出してよい。これにより、位置差算出部２６０はサブピクセル単位で位置差を算出することができる。
【００２９】
圧縮制御部２１０は、特徴領域検出部２０３から取得した特徴領域を示す情報に基づいて、特徴領域に応じて圧縮部２３０による動画の圧縮処理を制御する。なお、圧縮部２３０は、撮像画像における特徴領域と撮像画像における特徴領域以外の領域とで異なる強度で圧縮することにより、撮像画像を圧縮してよい。例えば、圧縮部２３０は、動画に含まれる撮像画像における特徴領域以外の領域の解像度を低解像度化することにより撮像画像を圧縮する。このように、圧縮部２３０は、撮像画像における各画像領域のそれぞれを重要度に応じた強度で圧縮する。なお、圧縮部２３０のより具体的な内部の圧縮動作については、後に説明する。
【００３０】
なお、画質取得部２０４は、特徴領域の特徴に対応づけて画質を取得する。具体的には、画質取得部２０４は、画像処理装置１２０の外部から、特徴領域の特徴に対応づけて画質を取得してよい。より具体的には、画質取得部２０４は、画像処理装置１２０の外部から、特徴領域の種類に対応づけて画質を取得する。なお、画質としては、解像度、階調数、ダイナミックレンジ、または含まれる色数を例示することができる。画質取得部２０４が取得した画質情報は、圧縮制御部２１０を通じて圧縮部２３０に供給される。そして、圧縮部２３０は、撮像画像における複数の特徴領域の画像の画質を、それぞれの特徴領域の特徴に対応づけて画質取得部２０４が取得した画質に低減する。
【００３１】
対応付け処理部２０６は、撮像画像から検出された特徴領域を特定する情報および位置差算出部２６０によって検出された位置差を示す情報を、撮像画像に対応づける。具体的には、対応付け処理部２０６は、撮像画像から検出された特徴領域を特定する情報および位置差算出部２６０によって検出された位置差を示す情報を、撮像画像を動画構成画像として含む圧縮動画に対応づける。そして、出力部２０７は、対応付け処理部２０６によって特徴領域を特定する情報および位置差を特定する情報が対応付けされた圧縮動画を、画像処理装置１７０に出力する。このように、圧縮部２３０は、撮像画像における複数の特徴領域の画像の画質を、画質取得部２０４がそれぞれの特徴領域の特徴に対応づけて取得した画質に低減することにより、画像処理装置１７０に入力される撮像画像を生成する。
【００３２】
図３は、圧縮部２３０のブロック構成の一例を示す。圧縮部２３０は、画像分割部２３２、中間画像生成部２３３、複数の固定値化部２３４ａ−ｃ（以下、固定値化部２３４と総称する場合がある。）、複数の画質変換部２４１ａ−ｄ（以下、画質変換部２４１と総称する。）を含む画質変換ユニット２４０、および複数の圧縮処理部２３６ａ−ｄ（以下、圧縮処理部２３６と総称する場合がある。）を有する。
【００３３】
画像分割部２３２は、画像取得部２５０から複数の撮像画像を取得する。そして、画像分割部２３２は、複数の撮像画像を、特徴領域と、特徴領域以外の背景領域とに分割する。具体的には、画像分割部２３２は、複数の撮像画像を、複数の特徴領域のそれぞれと、特徴領域以外の背景領域とに分割する。このように、画像分割部２３２は、複数の撮像画像のそれぞれを、特徴領域と背景領域とに分割する。
【００３４】
そして、圧縮処理部２３６は、特徴領域の画像である特徴領域画像と背景領域の画像である背景領域画像とを、それぞれ異なる強度で圧縮する。具体的には、圧縮処理部２３６は、特徴領域画像を複数含む特徴領域動画と背景領域画像を複数含む背景領域動画とを、それぞれ異なる強度で圧縮する。
【００３５】
具体的には、画像分割部２３２は、複数の撮像画像を分割することにより、複数の特徴の種類毎に特徴領域動画を生成する。そして、固定値化部２３４は、特徴の種類毎に生成された複数の特徴領域動画に含まれる特徴領域画像のそれぞれについて、それぞれの特徴の種類の特徴領域以外の領域の画素値を固定値化する。具体的には、固定値化部２３４は、特徴領域以外の領域の画素値を予め定められた画素値にする。
【００３６】
中間画像生成部２３３は、複数の撮像画像のうちの一部の撮像画像における背景領域の画像から、背景領域の画像を表す中間画像を生成する。なお、中間画像生成部２３３は、他の撮像画像における背景領域の画素位置の間の位置における画素値に基づく中間画像を、一部の撮像画像における背景領域の画像および位置差算出部２６０が算出した位置差に基づいて生成する。なお、中間画像生成部２３３は、一部の撮像画像から中間画像を生成して画質変換部２４１ｄに供給する一方、他の撮像画像については中間画像を生成せずに画質変換部２４１ｄに供給する。なお、中間画像生成部２３３による中間画像の生成方法については後述する。
【００３７】
画質変換部２４１は、特徴領域の画像および背景領域の画像の画質を変換する。例えば、画質変換部２４１は、分割された特徴領域の画像および背景領域の画像のそれぞれについて、解像度、階調数、ダイナミックレンジ、または含まれる色数の少なくともいずれかを変換する。そして、圧縮処理部２３６は、特徴の種類毎に、複数の特徴領域動画を圧縮する。例えば、圧縮処理部２３６は、特徴の種類毎に、複数の特徴領域動画をＭＰＥＧ圧縮する。
【００３８】
なお、固定値化部２３４ａ、固定値化部２３４ｂ、および固定値化部２３４ｃは、それぞれ第１の特徴の種類の特徴領域動画、第２の特徴の種類の特徴領域動画、および第３の特徴の種類の特徴領域動画を固定値化する。また、画質変換部２４１ａ、画質変換部２４１ｂ、画質変換部２４１ｃ、および画質変換部２４１ｄは、それぞれ第１の特徴の種類の特徴領域動画、第２の特徴の種類の特徴領域動画、第３の特徴の種類の特徴領域動画、および背景領域動画の画質を変換する。そして、圧縮処理部２３６ａ、圧縮処理部２３６ｂ、圧縮処理部２３６ｃ、および圧縮処理部２３６ｄは、第１の特徴の種類の特徴領域動画、第２の特徴の種類の特徴領域動画、第３の特徴の種類の特徴領域動画、および背景領域動画を圧縮する。
【００３９】
なお、圧縮処理部２３６ａ−ｃは、特徴の種類に応じて予め定められた強度で特徴領域動画を圧縮する。例えば、圧縮処理部２３６は、特徴の種類に応じて予め定められた異なる解像度に特徴領域動画を変換して、変換した特徴領域動画を圧縮してよい。他にも、圧縮処理部２３６は、ＭＰＥＧ符号化により特徴領域動画を圧縮する場合には、特徴の種類に応じて予め定められた異なる量子化パラメータで特徴領域動画を圧縮してよい。
【００４０】
なお、圧縮処理部２３６ｄは、背景領域動画を圧縮する。なお、圧縮処理部２３６ｄは、圧縮処理部２３６ａ−ｃのいずれによる強度より高い強度で背景領域動画を圧縮してよい。圧縮処理部２３６によって圧縮された特徴領域動画および背景領域動画は、対応付け処理部２０６に供給される。
【００４１】
なお、特徴領域以外の領域が固定値化部２３４によって固定値化されているので、圧縮処理部２３６がＭＰＥＧ符号化等によって予測符号化する場合に、特徴領域以外の領域において予測画像との間の画像の差分量を著しく低減することができる。したがって、特徴領域動画の圧縮率を著しく高めることができる。
【００４２】
このように、圧縮部２３０は、撮像画像の画質を低減することにより、画像処理装置１７０への入力画像となる画像を生成する。具体的には、圧縮部２３０は、撮像画像の解像度、階調数、用いられる色の数を低減したりすることにより、画像処理装置１７０への入力画像となる画像を生成する。また、圧縮部２３０は、一例として、撮像画像におけるより高い空間周波数成分をより低減することにより、画像処理装置１７０への入力画像となる画像を生成してよい。
【００４３】
なお、本図では、圧縮部２３０が有する複数の圧縮処理部２３６のそれぞれが複数の特徴領域の画像および背景領域の画像をそれぞれ圧縮したが、他の形態では、圧縮部２３０は一の圧縮処理部２３６を有してよく、一の圧縮処理部２３６が、複数の特徴領域の画像および背景領域の画像をそれぞれ異なる強度で圧縮してよい。例えば、複数の特徴領域の画像および背景領域の画像が一の圧縮処理部２３６に時分割で順次供給され、一の圧縮処理部２３６が、複数の特徴領域の画像および背景領域の画像をそれぞれ異なる強度で順次圧縮してよい。
【００４４】
他にも、一の圧縮処理部２３６は、複数の特徴領域の画像情報および背景領域の画像情報を異なる量子化係数でそれぞれ量子化することによって、複数の特徴領域の画像および背景領域の画像をそれぞれ異なる強度で圧縮してよい。また、複数の特徴領域の画像および背景領域の画像がそれぞれ異なる画質の画像に変換された画像が一の圧縮処理部２３６に供給され、一の圧縮処理部２３６が、複数の特徴領域の画像および背景領域の画像をそれぞれ圧縮してよい。なお、当該画質変換処理は、一の画質変換ユニット２４０でなされてよい。また、上記のように一の圧縮処理部２３６が領域毎に異なる量子化係数で量子化したり、領域毎に異なる画質に変換された画像を一の圧縮処理部２３６が圧縮する形態では、一の圧縮処理部２３６は、一の画像を圧縮してもよく、本図で説明したように画像分割部２３２によって分割された画像をそれぞれ圧縮してもよい。なお、一の圧縮処理部２３６が一の画像を圧縮する場合には、画像分割部２３２による分割処理および固定値化部２３４による固定値化処理はなされなくてよいので、圧縮部２３０は、画像分割部２３２および固定値化部２３４を有しなくてよい。
【００４５】
図４は、画像処理装置１７０のブロック構成の一例を示す。画像処理装置１７０は、画像取得部３０１、対応付け解析部３０２、伸張制御部３１０、伸張部３２０、画像生成部３８０、特徴領域情報取得部３６０、特徴領域選択部３７０、照明条件特定部３７２、方向特定部３７４、相関値取得部３７６、モデル格納部３５０、出力部３４０を備える。画像生成部３８０は、拡大部３３２および合成部３３０を有する。
【００４６】
画像取得部３０１は、圧縮部２３０により圧縮された圧縮動画を取得する。具体的には、画像取得部３０１は、複数の特徴領域動画および背景領域動画を含む圧縮動画を取得する。より具体的には、画像取得部３０１は、特徴領域情報が付帯された圧縮動画を取得する。なお、圧縮動画は、画像処理装置１７０への入力動画の一例であってよい。また、圧縮動画に動画構成画像として含まれる撮像画像は、画像処理装置１７０への入力画像の一例であってよい。このように、このように、画像取得部３０１は、圧縮部２３０により低画質化された撮像画像を入力画像として取得する。
【００４７】
そして、対応付け解析部３０２は、圧縮動画を複数の特徴領域動画および背景領域動画と特徴領域情報とに分離して、複数の特徴領域動画および背景領域動画を伸張部３２０に供給する。また、対応付け解析部３０２は、特徴領域情報を解析して、特徴領域の位置および特徴の種類を伸張制御部３１０および特徴領域情報取得部３６０に供給する。このようにして、特徴領域情報取得部３６０は、複数の撮像画像のそれぞれにおける特徴領域を示す情報、例えば特徴領域の位置を示す情報を取得することができる。
【００４８】
伸張制御部３１０は、対応付け解析部３０２から取得した特徴領域の位置および特徴の種類に応じて、伸張部３２０による伸張処理を制御する。例えば、伸張制御部３１０は、特徴領域の位置および特徴の種類に応じて圧縮部２３０が動画の各領域を圧縮した圧縮方式に応じて、伸張部３２０に圧縮動画が示す動画の各領域を伸張させる。
【００４９】
以下に、伸張部３２０が有する各構成要素の動作を説明する。伸張部３２０は、複数の復号器３２２ａ−ｄ（以下、復号器３２２と総称する。）を有する。復号器３２２は、符号化された複数の特徴領域動画および背景領域動画のいずれかを復号する。具体的には、復号器３２２ａ、復号器３２２ｂ、復号器３２２ｃ、および復号器３２２ｄは、それぞれ第１特徴領域動画、第２特徴領域動画、第３特徴領域動、および背景領域動画を復号する。伸張部３２０は、復号して得られた第１特徴領域動画、第２特徴領域動画、第３特徴領域動、および背景領域動画を、画像生成部３８０に供給する。
【００５０】
画像生成部３８０は、第１特徴領域動画、第２特徴領域動画、第３特徴領域動、および背景領域動画、特徴領域情報に基づいて一の表示動画を生成する。そして、出力部３４０は、対応付け解析部３０２から取得した特徴領域情報および表示動画を表示装置１８０または画像ＤＢ１７５に出力する。なお、画像ＤＢ１７５は、特徴領域情報が示す特徴領域の位置、特徴領域の特徴の種類、特徴領域の数を、表示動画に含まれる撮像画像を識別する情報に対応づけて、ハードディスク等の不揮発性の記録媒体に記録してよい。
【００５１】
特徴領域選択部３７０は、複数の撮像画像のそれぞれにおける特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する第１特徴領域および第２特徴領域を選択する。具体的には、相関値取得部３７６は、当該相関に関する閾値を取得する。そして、特徴領域選択部３７０は、複数の動画構成画像のそれぞれにおける特徴領域のうち、相関値取得部３７６が取得した閾値より高い相関を有する第１特徴領域および第２特徴領域を選択する。
【００５２】
例えば、特徴領域選択部３７０は、複数の撮像画像のそれぞれから検出された特徴領域のうち、画像内容の一致度が予め定められた値より高い第１特徴領域および第２特徴領域を選択してよい。
【００５３】
他にも、特徴領域選択部３７０は、複数の撮像画像のそれぞれにおける特徴領域の位置に基づいて、第１特徴領域および第２特徴領域を選択してよい。例えば、特徴領域選択部３７０は、複数の撮像画像にわたる特徴領域の位置の変化量に基づいて、圧縮動画において移動速度の変化量が予め定められた値より小さい特徴領域である第１特徴領域および第２特徴領域を選択してよい。また、特徴領域選択部３７０は、複数の撮像画像にわたる特徴領域の位置の変化方向に基づいて、入力動画において移動方向の変化量が予め定められた値より小さい特徴領域である第１特徴領域および第２特徴領域を選択してよい。そして、特徴領域選択部３７０は、選択した第１特徴領域および第２特徴領域を示す情報を画像生成部３８０に供給する。
【００５４】
そして、画像生成部３８０は、第１特徴領域の画像、第２特徴領域の画像、および第１特徴領域と第２特徴領域との間の位置差を用いて、第１特徴領域の画像および第２特徴領域の画像より高解像度な高画質画像を生成する。例えば、画像生成部３８０は、第１特徴領域の画像と第２特徴領域の画像とを位置差に基づいて合成することによって、高画質画像を生成する。例えば、画像生成部３８０は、第１特徴領域の画像と第２特徴領域の画像とを、当該位置差だけずらして重ね合わせることによって、高画質画像を生成する。
【００５５】
なお、特徴領域選択部３７０は、複数の撮像画像のそれぞれから検出された特徴領域のうち、予め定めた値より高い相関を有する３以上の特徴領域を選択してもよい。そして、画像生成部３８０は、３以上の特徴領域の画像、および３以上の特徴領域の位置の差を用いて、３以上の特徴領域の画像より高解像度な高画質画像を生成してもよい。
【００５６】
画像拡大部３３２は、撮像画像における特徴領域以外の領域の画像を、当該高画質画像と同じ解像度の画像に拡大する。そして、合成部３３０は、画像拡大部３３２により得られた画像と、高画質画像とを合成して、表示動画の動画構成画像としての一の撮像画像を生成する。このように、画像生成部３８０は、撮像画像における特徴領域以外の領域の画像を、高画質画像と同じ解像度の画像に拡大し、拡大して得られた画像と高画質画像とを合成することによって、一の撮像画像を生成する。画像生成部３８０は、複数の撮像画像のそれぞれに上記処理を施すことによって、複数の撮像画像を動画構成画像として含む表示動画を生成する。
【００５７】
なお、画像生成部３８０は、特徴領域に含まれる物体の画像を数学モデルに適合させることにより、高画質画像を生成してよい。具体的には、モデル格納部３５０は、特徴パラメータで物体が表現されたモデルを格納する。より具体的には、モデル格納部３５０は、統計的な特徴パラメータで物体が表現されたモデルを格納する。例えば、モデル格納部３５０は、主成分分析に基づく主成分（例えば、主成分ベクトル）で物体が表現されたモデルを格納する。
【００５８】
なお、モデル格納部３５０は、主成分分析に基づく主成分で物体の形状が表現されたモデルを格納してよい。また、モデル格納部３５０は、主成分分析に基づく主成分で物体の色が表現されたモデルを格納してよい。
【００５９】
そして、画像生成部３８０は、撮像画像における特徴領域に含まれる物体の画像をモデルに適応させることによって、撮像画像における特徴領域に含まれる物体の画像を、当該撮像画像より高画質な高画質画像に変換する。
【００６０】
なお、モデル格納部３５０は、異なる方向から見た物体のモデルを、当該方向に対応づけて格納している。そして、方向特定部３７４は、撮像画像における特徴領域に撮像されている物体が撮像された方向を特定する。そして、画像生成部３８０は、撮像画像における特徴領域に含まれる物体の画像を、方向特定部３７４が特定した方向に対応づけてモデル格納部３５０が格納しているモデルに適応させることによって、高画質画像に変換してよい。
【００６１】
また、モデル格納部３５０は、異なる照明条件で照明された物体のモデルを、当該照明条件に対応づけて格納している。そして、照明条件特定部３７２は、入力画像における特徴領域に撮像されている物体が照明された照明条件を特定する。そして、画像生成部３８０は、入力画像における特徴領域に含まれる物体の画像を、照明条件特定部３７２が特定した照明条件に対応づけてモデル格納部３５０が格納しているモデルに適応させることによって、高画質画像に変換する。このように、画像生成部３８０は、入力された撮像画像における特徴領域に含まれる物体の画像を、モデルに適応させることによって、入力された撮像画像より高解像度な高画質画像を生成する。
【００６２】
そして、出力部３４０は、当該高画質画像および特徴領域以外の画像を含む画像を出力する。具体的には、出力部３４０は、上述したように合成部３３０により得られた撮像画像を動画構成画像として含む表示動画を出力する。
【００６３】
図５は、圧縮部２３０の他のブロック構成の一例を示す。本構成における圧縮部２３０は、特徴の種類に応じた空間スケーラブルな符号化処理によって複数の撮像画像を圧縮する。
【００６４】
本構成における圧縮部２３０は、中間画像生成部５０３、画質変換部５１０、差分処理部５２０、および符号化部５３０を有する。差分処理部５２０は、複数の階層間差分処理部５２２ａ−ｄ（以下、階層間差分処理部５２２と総称する。）を含む。符号化部５３０は、複数の符号器５３２ａ−ｄ（以下、符号器５３２と総称する。）を含む。
【００６５】
中間画像生成部５０３は、画像取得部２５０から複数の撮像画像を取得する。また、中間画像生成部５０３は、特徴領域検出部２０３が検出した特徴領域を特定する情報および特徴領域の特徴の種類を特定する情報を取得する。そして、中間画像生成部５０３は、中間画像生成部２３３における処理と同様の処理により、一部の撮像画像について中間画像を生成して、生成した中間画像を階層間差分処理部５２２ｄに供給する。中間画像生成部５０３は、一部の撮像画像以外の撮像画像における背景領域については、中間画像を生成せずに、当該背景領域の画像を画質変換部５１０に供給する。また、中間画像生成部５０３は、特徴領域についても、中間画像を生成せずに、当該特徴領域の画像を画質変換部５１０に供給する。なお、中間画像生成部５０３は、中間画像生成部２３３と同様の処理により中間画像を生成するので、その動作の説明を省略する。
【００６６】
画質変換部５１０は、中間画像生成部５０３により処理された中間画像を含む複数の撮像画像を中間画像生成部５０３から取得する。また、画質変換部５１０は、特徴領域検出部２０３が検出した特徴領域を特定する情報および特徴領域の特徴の種類を特定する情報を取得する。そして、画質変換部５１０は、撮像画像を複製することにより、特徴領域の特徴の種類の数の撮像画像を生成する。そして、画質変換部５１０は、生成した撮像画像を、特徴の種類に応じた解像度の画像に変換する。
【００６７】
例えば、画質変換部５１０は、背景領域に応じた解像度に変換された撮像画像（以後、低解像度画像と呼ぶ。）、第１の特徴の種類に応じた第１解像度に変換された撮像画像（第１解像度画像と呼ぶ。）、第２の特徴の種類に応じた第２解像度に変換された撮像画像（第２解像度画像と呼ぶ。）、および第３の特徴の種類に応じた第３解像度に変換された撮像画像（第３解像度画像と呼ぶ。）を生成する。なお、ここでは、第１解像度画像は低解像度画像より解像度が高く、第２解像度画像は第１解像度画像より解像度が高く、第３解像度画像は第２解像度画像より解像度が高いとする。
【００６８】
そして、画質変換部５１０は、低解像度画像、第１解像度画像、第２解像度画像、および第３解像度画像を、それぞれ階層間差分処理部５２２ｄ、階層間差分処理部５２２ａ、階層間差分処理部５２２ｂ、および階層間差分処理部５２２ｃに供給する。なお、画質変換部５１０は、複数の撮像画像のそれぞれについて上記の画質変換処理することにより、階層間差分処理部５２２のそれぞれに動画を供給する。
【００６９】
なお、画質変換部５１０は、特徴領域の特徴の種類に応じて、階層間差分処理部５２２のそれぞれに供給する動画のフレームレートを変換してよい。例えば、画質変換部５１０は、階層間差分処理部５２２ａに供給する動画より低いフレームレートの動画を階層間差分処理部５２２ｄに供給してよい。また、画質変換部５１０は、階層間差分処理部５２２ｂに供給する動画より低いフレームレートの動画を階層間差分処理部５２２ａに供給してよく、階層間差分処理部５２２ｃに供給する動画より低いフレームレートの動画を階層間差分処理部５２２ｂに供給してよい。なお、画質変換部５１０は、特徴領域の特徴の種類に応じて撮像画像を間引くことによって、階層間差分処理部５２２に供給する動画のフレームレートを変換してよい。なお、画質変換部５１０は、図３に関連して説明した画質変換部２４１と同様の画質変換処理を行うことができる。
【００７０】
階層間差分処理部５２２ｄおよび符号器５３２ｄは、複数の低解像度画像を含む背景領域動画を予測符号化する。具体的には、階層間差分処理部５２２は、他の低解像度画像から生成された予測画像との差分画像を生成する。そして、符号器５３２ｄは、差分画像を空間周波数成分に変換して得られた変換係数を量子化して、量子化された変換係数をエントロピー符号化等により符号化する。なお、このような予測符号化処理は、低解像度画像の部分領域毎に行われてよい。
【００７１】
また、階層間差分処理部５２２ａは、画質変換部５１０から供給された複数の第１解像度画像を含む第１特徴領域動画を予測符号化する。同様に、階層間差分処理部５２２ｂおよび階層間差分処理部５２２ｃは、それぞれ複数の第２解像度画像を含む第２特徴領域動画および複数の第３解像度画像を含む第３特徴領域動画を予測符号化する。以下に、階層間差分処理部５２２ａおよび符号器５３２ａの具体的な動作について説明する。
【００７２】
階層間差分処理部５２２ａは、符号器５３２ｄによる符号化後の第１解像度画像を復号して、復号した画像を第１解像度と同じ解像度の画像に拡大する。そして、階層間差分処理部５２２ａは、拡大した画像と低解像度画像との間の差分画像を生成する。このとき、階層間差分処理部５２２ａは、背景領域における差分値を０にする。そして、符号器５３２ａは、差分画像を符号器５３２ｄと同様に符号化する。なお、階層間差分処理部５２２ａおよび符号器５３２ａによる符号化処理は、第１解像度画像の部分領域毎にされてよい。
【００７３】
なお、階層間差分処理部５２２ａは、第１解像度画像を符号化する場合に、低解像度画像との間の差分画像を符号化した場合に予測される符号量と、他の第１解像度画像から生成された予測画像との間の差分画像を符号化した場合に予測される符号量とを比較する。後者の符号量の方が小さい場合には、階層間差分処理部５２２ａは、他の第１解像度画像から生成された予測画像との間の差分画像を生成する。なお、階層間差分処理部５２２ａは、低解像度画像または予測画像との差分をとらずに符号化した方が符号量が小さくなることが予測される場合には、低解像度画像または予測画像との間で差分をとらなくてもよい。
【００７４】
なお、階層間差分処理部５２２ａは、背景領域における差分値を０にしなくてもよい。この場合、符号器５３２ａは、特徴領域以外の領域における差分情報に対する符号化後のデータを０にしてもよい。例えば、符号器５３２ａは、周波数成分に変換した後の変換係数を０にしてよい。なお、階層間差分処理部５２２ｄが予測符号化した場合の動きベクトル情報は、階層間差分処理部５２２ａに供給される。階層間差分処理部５２２ａは、階層間差分処理部５２２ｄから供給された動きベクトル情報を用いて、予測画像用の動きベクトルを算出してよい。
【００７５】
なお、階層間差分処理部５２２ｂおよび符号器５３２ｂの動作は、第２解像度画像を符号化するという点、および第２解像度画像を符号化する場合に、符号器５３２ａによる符号化後の第１解像度画像との差分をとる場合があるという点を除いて、階層間差分処理部５２２ｂおよび符号器５３２ｂの動作は階層間差分処理部５２２ａおよび符号器５３２ａの動作と略同一であるので、説明を省略する。同様に、階層間差分処理部５２２ｃおよび符号器５３２ｃの動作は、第３解像度画像を符号化するという点、および第３解像度画像を符号化を符号化する場合に、符号器５３２ｂによる符号化後の第２解像度画像との差分をとる場合があるという点を除いて、階層間差分処理部５２２ａおよび符号器５３２ａの動作と略同一であるので、説明を省略する。
【００７６】
以上説明したように、画質変換部５１０は、複数の撮像画像のそれぞれから、画質を低画質にした低画質画像、および少なくとも特徴領域において低画質画像より高画質な特徴領域画像を生成する。そして、差分処理部５２０は、特徴領域画像における特徴領域の画像と、低画質画像における特徴領域の画像との間の差分画像を示す特徴領域差分画像を生成する。そして、符号化部５３０は、特徴領域差分画像および低画質画像をそれぞれ符号化する。
【００７７】
また、画質変換部５１０は、複数の撮像画像から解像度が低減された低画質画像を生成して、差分処理部５２０は、特徴領域画像における特徴領域の画像と、低画質画像における特徴領域の画像を拡大した画像との間の特徴領域差分画像を生成する。また、差分処理部５２０は、特徴領域において特徴領域画像と拡大した画像との間の差分が空間周波数領域に変換された空間周波数成分を持ち、特徴領域以外の領域において空間周波数成分のデータ量が低減された特徴領域差分画像を生成する。
【００７８】
以上説明したように、圧縮部２３０は、解像度が異なる複数の階層間の画像の差分を符号化することによって階層的に符号化する。このことからも明らかなように、本構成の圧縮部２３０による圧縮方式の一部は、Ｈ．２６４／ＳＶＣによる圧縮方式を含むことが明らかである。なお、画像処理装置１７０がこのような階層化された圧縮動画を伸張する場合には、各階層の動画データを復号して、階層間差分により符号化されている領域については、差分がとられた階層で復号された撮像画像との加算処理により、元の解像度の撮像画像を生成することができる。
【００７９】
図６は、画像処理システム１０による背景領域に対する処理の一例を示す。撮像装置１００により得られた撮像動画は、複数の撮像画像６１０−１および撮像画像６１０−９（以後、撮像画像６１０と総称する。）を含む。なお、特徴領域検出部２０３は、特徴領域の一例としての頭部領域６１１−１および頭部領域６１１−９（以後、頭部領域６１１と総称する。）を、撮像画像６１０から検出している。
【００８０】
なお、撮像装置１００が壁・天井等に固定されているとしても、壁・天井自身がわずかに揺れていたりすると、撮像画像では半画素または画素オーダーで微小なブレが生じる場合がある。例えば本図の例において、ドアを示すオブジェクトの左上端部は撮像画像６１０−１上の（１８０，５０）にあるが、撮像画像６１０−９においては同オブジェクトの左上端部は（１８１，５０）にある。
【００８１】
この場合、位置差算出部２６０は、撮像画像６１０−１と撮像画像６１０−９との間におけるオブジェクトの位置差を算出する。例えば、位置差算出部２６０は、撮像画像６１０−１における特徴領域以外の領域の画像と撮像画像６１０−９における特徴領域以外の領域の画像との間におけるオブジェクトの位置差を算出する。本図の例では、位置差算出部２６０は、ドアを示すオブジェクトに対して位置差（１，０）を算出する。
【００８２】
撮像画像６１０が画質変換部２４１に供給されると、画質変換部２４１は、撮像画像６１０−１における特徴領域以外の領域（例えば、頭部領域６１１−１以外の領域）の画像および撮像画像６１０−９における特徴領域以外の領域（例えば、頭部領域６１１−９以外の領域）の画像をそれぞれ縮小することにより、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を生成する。より具体的には、画質変換部２４１は、第１撮像画像における特徴領域以外の領域の画像および第２撮像画像における特徴領域以外の領域の画像を、それぞれ特徴領域（例えば、頭部領域６１１）の画像より縮小することにより、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を生成する。
【００８３】
このように、画質変換部２４１は、位置差算出部２６０が位置差を検出した第１撮像画像６１０および第２撮像画像６１０をそれぞれ縮小することにより、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を生成する。より具体的には、画質変換部２４１は、撮像画像６１０−１および撮像画像６１０−９の画素を間引くことにより、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を生成する。
【００８４】
例えば、画質変換部２４１は、ｘ方向およびｙ方向に１画素ずつ間引く間引き処理を撮像画像６１０に施す。その結果、本図に示すように、ドアを示すオブジェクトの左上端部は、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９においてともに（８０，２５）に位置している。そして、出力部２０７は、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を、位置差（１，０）に対応づけて出力する。
【００８５】
画像拡大部３３２は、出力部２０７から出力された縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９をそれぞれ拡大して、拡大画像６３０−１および拡大画像６３０−９を生成する。
【００８６】
合成部３３０は、拡大画像６３０−９の位置を、位置差（１，０）だけずらした画像６３１と、拡大画像６３０−１とを重ね合わせるとともに、頭部領域６１１−１の画像を合成することによって、高画質画像６４０−１を生成する。このように、合成部３３０は、拡大画像６３０−９と拡大画像６３０−１とを、当該位置差だけずらして重ね合わせることによって、高画質画像６４０−１を生成する。このようにして、画像生成部３８０は、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９に対応づけて出力部２０７から出力された位置差に基づいて合成することによって高画質画像６４０−１を生成する。なお、高画質画像６４０−１における背景領域の画像の解像度は、頭部領域６１１と同じ解像度の画像であってよい。
【００８７】
なお、本図の例のように、原画像において背景領域の画像がｘ方向に１画素分だけブレており、画質変換部２４１が１画素ずつ間引くことによって縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を生成した場合、合成部３３０が拡大画像６３０を単純に重ね合わせるだけで、ｘ方向については原画像と同じ解像度の高画質画像６４０−１を得ることができる。一方、原画像におけるブレが１画素未満であったり、画質変換部２４１においてより多くの画素が間引かれる場合には、合成部３３０は、画素値の単純補間、３次スプライン補間、周囲画素の重み付け加算等の処理により、原画像と同じ解像度の高画質画像を生成することができる。なお、ここでいう解像度は画素数を指標とするものであって、結果として得られた高画質画像が解像している解像力をかならずしも示すものではない。
【００８８】
以上説明したように、画像生成部３８０は、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９を位置差に基づいて合成することにより、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９より高解像度な高画質画像を生成する。より具体的には、画像生成部３８０は、縮小画像６２０−１と縮小画像６２０−９とを、位置差に応じた量だけずらして重ね合わせることによって、高画質画像６４０−１を生成する。
【００８９】
なお、圧縮処理部２３６は、画質変換部２４１により生成された縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９をそれぞれフレーム内圧縮してよい。この場合、出力部２０７は、フレーム内圧縮された縮小画像６２０−１およびフレーム内圧縮された縮小画像６２０−９を、位置差に対応づけて出力してよい。そして、伸張部３２０は、出力部２０７から出力されたフレーム内圧縮された縮小画像６２０−１、および出力部２０７から出力されたフレーム内圧縮された縮小画像６２０−９を伸張する。
【００９０】
そして、画像生成部３８０は、伸張部３２０によって伸張された縮小画像６２０−１および伸張部３２０によって伸張された縮小画像６２０−９を位置差に基づいて合成することにより、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９が有する画素数より多い数の画素を有する高画質画像を生成してよい。この場合、位置差算出部２６０は、圧縮処理部２３６により後にフレーム内圧縮される撮像画像６１０から、位置差を算出する。なお、本図に関連して説明した高解像度化処理がなされる場合、中間画像生成部２３３および画質変換部５１０は中間画像を生成せずに、背景領域の画像を画質変換部２４１ｄまたは画質変換部５１０に供給する。
【００９１】
以上説明したような画像処理システム１０の動作によって、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９から、高解像度な高画質画像６４０−１を得ることができる。本図に示すように、縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９におけるドアのオブジェクトはともに同じ座標にあり、原画像における位置差情報が失われてしまっている。このように、縮小処理により位置差情報はその精度が低下してしまうが、画像処理システム１０によると、位置差算出部２６０が原画像における位置差を算出して、縮小画像６２０と当該位置差とを対応づけて出力するので、後で当該位置差情報を利用して高精度でオブジェクトを高解像度化することができる。
【００９２】
図７は、中間画像生成部２３３における中間画像生成処理の一例を示す。図６に関連して説明した高解像度化処理の例では、画像処理装置１２０において、画質変換部２４１ｄにより撮像画像６１０−１および撮像画像６１０−９が縮小されて縮小画像６２０−１および縮小画像６２０−９が生成された。そして、画像処理装置１７０において、縮小画像６２０−１、縮小画像６２０−９、および位置差算出部２６０によって算出された位置差に基づいて、画素値の補間処理等によって背景領域が高解像度化された。
【００９３】
一方、本図に関連して説明する方法では、画像処理装置１２０において実質的な高解像度化処理がなされる。具体的には、中間画像生成部２３３が、位置差算出部２６０によって算出された位置差に基づく画素値の補間処理をすることによって中間画像を生成する。そして、出力部２０７は、画質変換部２４１ｄによって中間画像を縮小して得られた縮小画像を画像処理装置１７０に送信する。以下に、より具体的な処理について説明する。
【００９４】
本図において、画素値波形７５０は、撮像画像６１０−１における背景領域の一部の領域における画素値（黒丸印で示す）に基づくｘ方向の画素値波形の一例を示している。また、画素値波形７６０は、位置差算出部２６０によって算出された位置差および撮像画像６１０−９における背景領域の一部の領域における画素値に基づくｘ方向の画素値波形の一例を示している。中間画像生成部２３３は、画素値波形７６０における白抜き丸印で示す画素値を算出する。なお、この白抜き丸印の画素値は、黒抜き印のｘ座標の中点における画素値であってよい。
【００９５】
このように、中間画像生成部２３３は、位置差算出部２６０によって算出された位置差および撮像画像６１０−９に少なくとも基づいて、撮像画像６１０−１における画素位置の間の位置における画素値を推定し、推定した画素値に基づく中間画像を生成する。具体的には、中間画像生成部２３３は、位置差および撮像画像６１０−９における特徴領域以外の領域の画像に少なくとも基づいて撮像画像６１０−１における特徴領域以外の領域の画素位置の間の位置における画素値を推定し、推定した画素値に基づく中間画像を生成する。
【００９６】
そして、画質変換部２４１ｄは、撮像画像６１０−１および中間画像をそれぞれ縮小することにより、縮小画像を生成する。なお、画質変換部２４１ｄは、撮像画像６１０−１における特徴領域以外の領域の画像および中間画像を、それぞれ特徴領域の画像より縮小することにより、縮小画像を生成してよい。そして、出力部２０７は、撮像画像６１０−１および中間画像から生成された縮小画像を出力する。そして、画像処理装置１７０において、画像生成部３８０は、それらの縮小画像を合成した画像を生成する。具体的には、画像生成部３８０は、それらの縮小画像を重ね合わせた画像を生成する。
【００９７】
なお、上記の説明では、中間画像生成部２３３および画質変換部２４１ｄの動作について説明したが、図５に関連して説明した圧縮部２３０の構成では、中間画像生成部５０３が中間画像生成部２３３と同様の処理により中間画像を生成するとともに、画質変換部５１０が画質変換部２４１ｄと同様の処理により中間画像を縮小することができる。本図に関連して説明した処理によると、実質的な高解像度処理は画像処理装置１２０においてなされるので、画像処理装置１７０における演算量を軽減することができる。
【００９８】
図８は、特徴領域選択部３７０による特徴領域の選択処理の一例を示す。特徴領域検出部２０３は、撮像画像７１０−１〜３（以下、撮像画像７１０と総称する。）から、それぞれ頭部領域７１１−１〜３（以下、頭部領域７１１と総称する。）を特徴領域として検出している。また、特徴領域検出部２０３は、撮像画像７１０−１〜３から、それぞれ車両領域７２１−１〜３（以下、車両領域７２１と総称する。）を特徴領域として検出している。
【００９９】
そして、特徴領域選択部３７０は、頭部領域７１１の位置および車両領域７２１の位置に基づいて、略同一速度で動くオブジェクトを含む特徴領域を、相関が高い特徴領域として選択する。本図の例では、特徴領域選択部３７０は、頭部領域７１１−１〜３の組を相関が高い特徴領域の組として選択することができ、車両領域７２１−１〜３の組を相関が高い他の特徴領域の組として選択することができる。このように、画像処理システム１０によると、画像処理装置１２０で検出した特徴領域の位置から、相関が高い特徴領域を速やかに特定することができる。なお、特徴領域選択部３７０は、複数の撮像画像において位置が略同一な特徴領域についてだけ、特徴領域の画像内容に基づいて相関が高い特徴領域を選択してよい。
【０１００】
なお、図３に関連して説明したように、特徴領域選択部３７０によって選択された特徴領域の画像は、画像生成部３８０により高解像度化される。画像生成部３８０による当該高解像度化処理は、図６に関連して説明した背景領域の高解像度化処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０１】
図９は、人間の顔における特徴点の一例を示す。図３に関連して説明したように、モデル格納部３５０は、特徴パラメータで物体を表現するモデルを格納している。以下に、モデル格納部３５０が格納するモデルを生成する生成方法の一例として、物体の一例である人物の顔のモデルをＡＡＭ手法を用いて生成する場合について説明する。
【０１０２】
サンプルとなる人間の顔部分が表された複数の顔画像（以下、サンプル画像）の各々に対して、図９に示すように、顔形状を表す特徴点をｎ個設定する。なお、ここでは、特徴点の数は顔画像の画素数より少ないものとする。各特徴点は、例えば、１番目の特徴点は左目の左端、１１番目の特徴点は眉の間の中央というように、顔のどの部位を示すかが予め定められていてよい。また、各特徴点は、手作業によって設定してもよいし、認識処理によって自動的に設定してもよい。
【０１０３】
そして、各サンプル画像中に設定された特徴点に基づいて、顔の平均形状を算出する。具体的には、各サンプル画像における、同じ部位を示す特徴点毎の位置座標の平均を求める。そして、各サンプル画像における顔形状を表す特徴点とその平均形状の位置座標に基づいて主成分分析を行う。その結果、任意の顔形状Ｓは、Ｓ＝Ｓ０＋Σｐｉｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）によって表現することができる。
【０１０４】
ここで、Ｓは顔形状の各特徴点の位置座標を並べて表現される形状ベクトル（ｘ１，ｙ１，・・・，ｘｎ，ｙｎ）であり、Ｓ０は平均顔形状における各特徴点の位置座標を並べて表現される平均顔形状ベクトル、ｐｉは主成分分析によって得られた顔形状についての第ｉ主成分を表す固有ベクトル、ｂｉは各固有ベクトルｐｉに対する重みづけ係数を表す。
【０１０５】
図１０は、重みづけ係数ｂを変化させた場合の顔形状の変化の一例を模式的に示す。本図では、主成分分析によって得られた上位２つの主成分の固有ベクトルｐ１、ｐ２に対する重みづけ係数ｂ１、ｂ２の値を変化させた場合の顔形状の変化の様子を模式的に表している。ａ）は、重みづけ係数ｂ１を変化させた場合の顔形状の変化を示しており、ｂ）は、重みづけ係数ｂ２を変化させた場合の顔形状の変化を示している。ａ）およびｂ）のいずれにおいても、各主成分についての３つの顔形状の中央のものは、平均的な顔形状を示す。
【０１０６】
この例では、主成分分析の結果、第１主成分としては顔の輪郭形状に寄与する成分が抽出されており、重みづけ係数ｂ１を変化させることによって、ａ）左端に示す細長い顔からａ）右端に示す丸顔まで顔形状が変化していることがわかる。同様に、第２主成分としては口の開閉状態と顎の長さに寄与する成分が抽出されており、重みづけ係数ｂ２を変化させることによって、ｂ）左端に示すような口が開いた状態で顎が長い顔から、ｂ）右端に示すような口が閉じられた状態で顎が短い顔まで、顔形状が変化することがわかる。なお、各主成分が結果としてどのような形状要素に寄与しているかは人間の解釈による。主成分分析により、使用された各サンプル画像においてより大きな形状の違いを表現するものがより低次の主成分として抽出される。
【０１０７】
図１１は、サンプル画像を平均顔形状に変換して得られた画像の一例を示す。各サンプル画像を、平均顔形状に変換（ワーピング）する。具体的には、各特徴点について、各サンプル画像と平均顔形状との間でのシフト量を算出する。そして、当該シフト量に基づいて、各サンプル画像の画素毎の平均顔形状へのシフト量を算出して、各サンプル画像を画素毎に平均顔形状へワーピングする。
【０１０８】
そして、平均顔形状に変換後のサンプル画像毎の各画素のＲ，Ｇ，Ｂの色成分の画素値を変数として主成分分析する。その結果、任意の顔画像の平均顔形状下でのＲ，Ｇ，Ｂの色成分の画素値は、Ａ＝Ａ０＋Σｑｉλｉ（ｉ＝１〜ｍ）によって近似することができる。
【０１０９】
ここで、Ａは、平均顔形状下での各画素のＲ，Ｇ，Ｂ色成分の各々の画素値を並べて表現されるベクトル（ｒ１，ｇ１，ｂ１，ｒ２，ｇ２，ｂ２，・・・，ｒｍ，ｇｍ，ｂｍ）である。なお、ｒ、ｇ、ｂはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ色成分の画素値、１からｍは各画素を識別する添え字、ｍは平均顔形状での総画素数を示す。なお、ベクトルの成分の並び順は上記の順に限定されない。
【０１１０】
また、Ａ０は平均顔形状における各サンプル画像の画素毎のＲ，Ｇ，Ｂ色成分の各々の画素値の平均値を並べて表現される平均ベクトル、ｑｉは主成分分析によって得られた顔のＲ，Ｇ，Ｂ色成分の画素値についての第ｉ主成分を表す固有ベクトル、λｉは各固有ベクトルｑｉに対する重みづけ係数を表す。
【０１１１】
図１２は、重みづけ係数ｑを変化させた場合の画素値の変化の一例を模式的に示す。本図では、主成分分析によって得られた上位２つの主成分の固有ベクトルｑ１、ｑ２に対する重みづけ係数λ１、λ２の値を変化させた場合の顔の画素値の変化の様子を模式的に表している。ａ）は、重みづけ係数λ１を変化させた場合の画素値の変化を示しており、ｂ）は、重みづけ係数λ２を変化させた場合の画素値の変化を示している。ａ）およびｂ）のいずれにおいても、各主成分についての３つの顔形状の中央のものは、平均的な画素値を示す。
【０１１２】
この例では、主成分分析の結果、第１主成分としてはヒゲの有無に寄与する成分が抽出されており、重みづけ係数λ１を変化させることによって、ａ）左端に示すヒゲのない顔からａ）右端に示すヒゲの濃い顔まで変化することがわかる。第２主成分としては眉の濃さに寄与する成分が抽出されており、重みづけ係数λ２を変化させることによって、ｂ）左端に示すような眉が薄い顔から、ｂ）右端に示すような眉が濃い顔まで変化することがわかる。
【０１１３】
以上、図１０から図１２にかけて説明した処理によって、顔のモデルが生成される。このモデルは、顔形状を表す複数の固有ベクトルｐｉと、平均顔形状下での顔の画素値を表す固有ベクトルｑｉとによって、顔を表現する。モデルが有する各固有ベクトルの合計数は、顔画像を形成する画素数よりも大幅に少ない。なお、上記の例では、形状および画素値を顔形状とＲ，Ｇ，Ｂ色成分の画素値についての別個の重みづけ係数ｂｉ、λｉによって、個別の顔画像を表現したが、顔形状と色成分の画素値のバリエーションには相関性があることから、特徴点および画素値の双方を含む特徴パラメータを主成分分析することもできる。
【０１１４】
次に、モデル格納部３５０が格納しているモデルを用いて画像生成部３８０が特徴領域の画像を高解像度化する処理の一例を説明する。画像生成部３８０は、特徴領域に含まれる入力顔画像を正規化して、平均顔形状化でのＲ，Ｇ，Ｂの色成分の画素値を算出する。なお、入力顔画像は、かならずしも正面からの画像でなかったり、照明条件がサンプル画像を撮像した場合の照明条件と異なる場合がある。したがって、ここでいう正規化とは、上記で説明した正面の顔の特徴点を揃える処理だけでなく、斜めから撮像されて得られた入力顔画像の向きを正面から撮像された顔画像に変換する変換処理であったり、照明による影の影響を除去したりする影除去処理等のように、サンプル画像と同等の撮影環境で撮像された顔画像に変換する処理を含む。
【０１１５】
そして、画像生成部３８０は、平均顔に対する画素値との差を主成分ベクトルｑｉに射影することにより、重みづけ係数λｉを算出する。具体的には、画像生成部３８０は、主成分ベクトルｑｉとの内積により重みづけ係数λｉを算出することができる。そして、画像生成部３８０は、算出された重みづけ係数λｉ、平均顔の画素値Ａ０、および主成分ベクトルｑｉを用いて、平均顔形状下における画素値Ａを算出する。
【０１１６】
画像生成部３８０は、顔の特徴点Ｓについても、上述した画素値Ａの算出処理と同様の処理により算出する。具体的には、画像生成部３８０は、平均顔に対する特徴点の位置の差を主成分ベクトルｐｉに射影することにより重みづけ係数ｂｉを算出して、算出された重みづけ係数ｂｉ、平均顔の特徴点Ｓ０、および主成分ベクトルｐｉを用いて、特徴点Ａを算出する。そして、画像生成部３８０は、画素値Ａおよび特徴点Ａで表される画像に対して、上記の正規化処理のうち特徴点を揃える処理を除く処理の逆変換処理を施す。
【０１１７】
以上の処理により、画像生成部３８０は、出力部２０７から出力された撮像画像における特徴領域の画像から、当該撮像画像より高画質な高画質画像を生成する。具体的には、画像生成部３８０は、出力部２０７から出力された撮像画像における特徴領域の画像に比べて、より高解像度の画像、よりシャープな画像、よりノイズが少ない画像、より階調数の多い画像、あるいはより色数の多い画像を生成することができる。
【０１１８】
図１３は、モデル格納部３５０が格納しているモデルの一例をテーブル形式で示す。モデル格納部３５０は、複数の表情および複数の方向のそれぞれの組み合わせ毎に、モデルを格納している。表情としては、喜怒哀楽のそれぞれの状態にあるときの顔、および真顔を含み、方向としては、正面、上方、下方、右方、左方、および後方を含む。画像生成部３８０は、特徴領域に含まれる顔画像の画像内容に基づいて顔の表情および顔の方向を特定して、特定した表情および方向の組み合わせに対応づけてモデル格納部３５０が格納しているモデルを用いて、上述の再構成処理をすることができる。
【０１１９】
なお、画像生成部３８０は、口および／または目の形状から表情を特定することができ、目、口、鼻、および耳の位置関係等から顔の方向を特定することができる。なお、画像処理装置１２０が顔の表情および顔の方向を特定してよく、出力部２０７から撮像画像に対応づけて顔の表情および顔の方向が出力されてよい。
【０１２０】
また、モデル格納部３５０は、顔の表情および向きの他に、上述したように照明条件に対応づけてモデルを格納してよい。例えば、モデル格納部３５０は、照明強度および照明の方向に対応づけてモデルを格納してよい。そして、画像生成部３８０は、特徴領域に含まれる顔画像の画像内容に基づいて顔への照明条件を特定してよい。例えば、画像生成部３８０は、影の位置および大きさに基づいて、照明強度および照明方向を特定して、特定した照明強度および照明方向に対応づけてモデル格納部３５０が格納しているモデルを用いて、上述の再構成処理をすることができる。
【０１２１】
なお、上記の例では、顔全体を表現するモデルの生成および当該モデルを用いた再構成過程を説明した。このような顔全体のモデルの他に、画像処理システム１０は、顔の部位毎のモデルを用いることができる。他にも、画像処理システム１０は、性別および／または人種毎の顔（あるいは顔の部位毎）のモデルを用いることができる。また、画像処理システム１０は、人物のモデルの他に、車両、船舶等、画像処理システム１０が監視対象とする物体の種別毎にモデルを格納することができる。そして画像生成部３８０は、特徴領域に含まれる物体の種類に応じてモデルを選択して再構成することもできる。このような種類は、画像処理装置１２０において検出され、撮像画像に対応づけて画像処理装置１７０に送信されてよい。
【０１２２】
以上説明したように、モデル格納部３５０は、異なる種類の物体のモデルを、当該種類に対応づけて格納することができる。そして、特徴領域情報取得部３６０は、入力画像における特徴領域に撮像されている物体の種類を示す情報を取得する。そして、画像生成部３８０は、撮像画像における特徴領域に含まれる物体の画像を、特徴領域情報取得部３６０が取得した特徴領域に撮像されている物体の種類に対応づけてモデル格納部３５０が格納しているモデルに適応させることによって、高画質画像に変換する。
【０１２３】
以上説明した画像処理システム１０によると、特徴領域についてはモデルを用いて超解像化する一方で、背景領域についてはモデルを用いた超解像化はしない。このため、超解像処理の演算量を著しく削減することができる。また、背景領域のように重要度が低い領域は高画質化されないので、画像のデータ量を削減することができる。また、画像処理システム１０によると、特徴領域を特定する情報が画像処理装置１７０に送信されるので、低画質な情報しか含まれない背景領域が誤って超解像処理されてしまうことを未然に防ぐことができる。
【０１２４】
なお、モデル格納部３５０は、上述したように、オブジェクトの種類を識別する情報の一例としての顔部位（例えば、目、鼻、口など）毎に、学習データを格納している。ここで、学習データとしては、上記モデルの他に、オブジェクトの多数のサンプル画像からそれぞれ抽出された、オブジェクトの画像の低周波成分および高周波成分を含んでよい。このように、モデル格納部３５０は、オブジェクトの種類に対応づけて、オブジェクトの画像の高周波成分を格納するオブジェクト画像情報格納部として機能する。なお、複数のオブジェクトの種類のそれぞれについてオブジェクトの画像の低周波成分をＫ−ｍｅａｎｓ法等によってクラスタリングすることによって、複数のオブジェクトの種類のそれぞれにおいてオブジェクトの画像の低周波成分は複数のクラスタにクラスタリングされていてよい。また、各クラスタ毎に代表的な低周波成分（例えば、重心値）が定められていてよい。
【０１２５】
そして、画像生成部３８０は、撮像画像に含まれるオブジェクトの画像から低周波成分を抽出する。そして、画像生成部３８０は、当該オブジェクトの種類のオブジェクトのサンプル画像から抽出された低周波成分のクラスタのうち、抽出した低周波成分に適合する値が代表的な低周波成分として定められたクラスタを特定する。そして、画像生成部３８０は、特定したクラスタに含まれる低周波成分に対応づけられている高周波成分のクラスタを特定する。このようにして、画像生成部３８０は、撮像画像に含まれるオブジェクトから抽出された低周波成分に相関のある高周波成分のクラスタを特定することができる。そして、画像生成部３８０は、特定した高周波成分のクラスタを代表する高周波成分を用いて、オブジェクトの画像をより高画質な高画質画像に変換してよい。例えば、画像生成部３８０は、各オブジェクトの中心から顔上の処理対象位置までの距離に応じた重みでオブジェクト毎に選択された当該高周波成分をオブジェクトの画像に加算してよい。なお、当該代表する高周波成分は、閉ループ学習によって生成されてよい。このように、画像生成部３８０は、各オブジェクト毎に学習することによって生成された学習データの中から、望ましい学習データをオブジェクト毎に選択して利用するので、オブジェクトの画像をより高い精度で高画質化することができる場合がある。
【０１２６】
以上のように、画像処理装置１７０は、主成分分析（ＰＣＡ）を用いて特徴領域の画像を再構成することができる。なお、画像処理装置１７０による画像再構成手法、および当該画像再構成用の学習法としては、主成分分析（ＰＣＡ）による学習・画像再構成の他に、局所保存投影（ｌｏｃａｌｉｔｙ  ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：ＬＰＰ）、線形判別分析（Ｌｉｎｅａｒ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＬＤＡ）、独立成分分析（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ：ＩＣＡ）、多次元スケーリング（ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｃａｌｉｎｇ：ＭＤＳ）、サポートベクターマシン（サポートベクター回帰）、ニューラルネットワーク、隠れマルコフモデル、Ｂａｙｅｓ推論、最大事後確率推定、反復逆投影、Ｗａｖｅｌｅｔ変換、局所線形埋め込み（ｌｏｃａｌｌｙ  ｌｉｎｅａｒ  ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ：ＬＬＥ）、マルコフランダム場（Ｍａｒｋｏｖ  ｒａｎｄｏｍ  ｆｉｅｌｄ：ＭＲＦ）等の手法を用いることができる。
【０１２７】
図１４は、他の実施形態に係る画像処理システム２０の一例を示す。本実施形態における画像処理システム２０の構成は、撮像装置１００ａ−ｄがそれぞれ画像処理部８０４ａ−ｄ（以下、画像処理部８０４と総称する。）を有する点を除いて、図１で説明した画像処理システム１０の構成と同じとなっている。
【０１２８】
画像処理部８０４は、画像処理装置１２０に含まれる構成要素のうち、画像取得部２５０を除く構成要素を有している。そして、画像処理部８０４に含まれる各構成要素の機能および動作は、画像処理装置１２０に含まれる各構成要素が圧縮動画伸張部２０２による伸張処理によって得られた撮像動画を処理することに替えて、撮像部１０２によって撮像された撮像動画を処理するという点を除いて、画像処理装置１２０に含まれる各構成要素の機能および動作と略同一であってよい。このような構成の画像処理システム２０においても、図１から図１３にかけて画像処理システム１０に関連して説明した効果と略同一の効果が得ることができる。
【０１２９】
なお、画像処理部８０４は、撮像部１０２からＲＡＷ形式で表された複数の撮像画像を含む撮像動画を取得して、取得した撮像動画に含まれるＲＡＷ形式で表された複数の撮像画像をＲＡＷ形式のまま圧縮してよい。なお、画像処理部８０４は、ＲＡＷ形式で表された複数の撮像画像から１以上の特徴領域を検出してよい。また、画像処理部８０４は、圧縮されたＲＡＷ形式の複数の撮像画像を含む撮像動画を圧縮してよい。なお、画像処理部８０４は、撮像動画を、図１〜図１３に関連して画像処理装置１２０の動作として説明した圧縮方法で圧縮することができる。なお、画像処理装置１７０は、画像処理部８０４から取得した動画を伸張することにより、ＲＡＷ形式で表された複数の撮像画像を取得することができる。画像処理装置１７０は、伸張することにより取得されたＲＡＷ形式で表された複数の撮像画像をそれぞれ領域毎に拡大して、領域毎に同時化処理を施す。このとき、画像処理装置１７０は、特徴領域以外の領域より、特徴領域においてより高精度な同時化処理を施してよい。
【０１３０】
そして、画像処理装置１７０は、同時化処理によって得られた撮像画像における特徴領域の画像に、図１〜図１３に関連して説明したような超解像処理を施してよい。なお、図１〜図１３に関連して説明したように、画像処理装置１７０は超解像処理において上述した重みづけ係数を算出した。この場合、特徴領域に含まれる物体の画像は、主成分ベクトルおよび重みづけ係数によって表されるが、これらの重みづけ係数および主成分ベクトルのデータ量は、物体の画像そのものが有する画素データのデータ量に比べて大幅に小さい。そこで、画像処理部８０４は、撮像部１０２から取得した複数の撮像画像における特徴領域の画像を圧縮する圧縮処理において、特徴領域に含まれる物体の画像から上述した重みづけ係数を算出してよい。すなわち、画像処理部８０４は、特徴領域に含まれる物体の画像を、主成分ベクトルおよび重みづけ係数で表すことによって圧縮することができる。そして、画像処理部８０４は、主成分ベクトルおよび重みづけ係数を画像処理装置１７０に送信してよい。画像処理装置１７０においては、画像処理部８０４から取得した主成分ベクトルおよび重みづけ係数を用いて、上述したように特徴領域に含まれる物体の画像を再構成することができる。
【０１３１】
このように、画像処理部８０４は、撮像画像における特徴領域の画像に含まれる物体の画像を、物体が特徴パラメータで表現されたモデルに適応させることによって、特徴領域の画像に含まれる物体を表す、当該モデルにおける特徴パラメータの値を算出してよい。そして、画像処理部８０４は、算出した特徴パラメータの値および特徴領域以外の領域の画像を出力してよい。そして、画像処理装置１７０は、画像処理部８０４から取得した特徴パラメータの値をモデルに適用することで物体の画像を生成して、生成した物体の画像および特徴領域以外の領域の画像を用いて一の撮像画像を生成してよい。
【０１３２】
図１５は、画像処理装置１２０および画像処理装置１７０のハードウェア構成の一例を示す。画像処理装置１２０および画像処理装置１７０は、ＣＰＵ周辺部と、入出力部と、レガシー入出力部とを備える。ＣＰＵ周辺部は、ホスト・コントローラ１５８２により相互に接続されるＣＰＵ１５０５、ＲＡＭ１５２０、グラフィック・コントローラ１５７５、及び表示デバイス１５８０を有する。入出力部は、入出力コントローラ１５８４によりホスト・コントローラ１５８２に接続される通信インターフェイス１５３０、ハードディスクドライブ１５４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を有する。レガシー入出力部は、入出力コントローラ１５８４に接続されるＲＯＭ１５１０、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、及び入出力チップ１５７０を有する。
【０１３３】
ホスト・コントローラ１５８２は、ＲＡＭ１５２０と、より高い転送レートでＲＡＭ１５２０をアクセスするＣＰＵ１５０５、及びグラフィック・コントローラ１５７５とを接続する。ＣＰＵ１５０５は、ＲＯＭ１５１０、及びＲＡＭ１５２０に格納されたプログラムの内容に応じて動作して、各部の制御をする。グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等がＲＡＭ１５２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得して、表示デバイス１５８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【０１３４】
入出力コントローラ１５８４は、ホスト・コントローラ１５８２と、比較的高速な入出力装置であるハードディスクドライブ１５４０、通信インターフェイス１５３０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を接続する。ハードディスクドライブ１５４０は、ＣＰＵ１５０５が使用するプログラム、及びデータを格納する。通信インターフェイス１５３０は、ネットワーク通信装置１５９８に接続してプログラムまたはデータを送受信する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０は、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０、及び通信インターフェイス１５３０に提供する。
【０１３５】
入出力コントローラ１５８４には、ＲＯＭ１５１０と、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、及び入出力チップ１５７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ１５１０は、画像処理装置１２０および画像処理装置１７０が起動するときに実行するブート・プログラム、あるいは画像処理装置１２０および画像処理装置１７０のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ１５５０は、フレキシブルディスク１５９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０、及び通信インターフェイス１５３０に提供する。入出力チップ１５７０は、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、あるいはパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。
【０１３６】
ＣＰＵ１５０５が実行するプログラムは、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。記録媒体に格納されたプログラムは圧縮されていても非圧縮であってもよい。プログラムは、記録媒体からハードディスクドライブ１５４０にインストールされ、ＲＡＭ１５２０に読み出されてＣＰＵ１５０５により実行される。ＣＰＵ１５０５により実行されるプログラムは、画像処理装置１２０を、図１から図１４に関連して説明した画像処理装置１２０が有する各構成要素として機能させ、画像処理装置１７０を、図１から図１４に関連して説明した、画像処理装置１７０が有する各構成要素として機能させる。
【０１３７】
以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５の他に、ＤＶＤまたはＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークあるいはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用して、ネットワークを介したプログラムとして画像処理装置１２０および画像処理装置１７０に提供してもよい。このように、プログラムにより制御されるコンピュータが、画像処理装置１２０および画像処理装置１７０として機能する。
【０１３８】
以上、この発明を実施の形態を用いて説明したが、この発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態もこの発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】一実施形態に係わる画像処理システム１０の一例を示す図である。
【図２】画像処理装置１２０のブロック構成の一例を示す図である。
【図３】圧縮部２３０のブロック構成の一例を示す図である。
【図４】画像処理装置１７０のブロック構成の一例を示す図である。
【図５】圧縮部２３０の他のブロック構成の一例を示す図である。
【図６】画像処理システム１０による背景領域に対する処理の一例を示す図である。
【図７】中間画像生成部２３３における中間画像生成処理の一例を示す図である。
【図８】特徴領域選択部３７０による特徴領域の選択処理の一例を示す図である。
【図９】人間の顔における特徴点の一例を示す図である。
【図１０】重みづけ係数ｂを変化させた場合の顔形状の変化の一例を模式的に示す図である。
【図１１】サンプル画像を平均顔形状に変換して得られた画像の一例を示す図である。
【図１２】重みづけ係数ｑを変化させた場合の画素値の変化の一例を模式的に示す図である。
【図１３】モデル格納部３５０が格納しているモデルの一例をテーブル形式で示す図である。
【図１４】他の実施形態に係る画像処理システム２０の一例を示す図である。
【図１５】画像処理装置１２０および画像処理装置１７０のハードウェア構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  画像処理システム
２０  画像処理システム
１００  撮像装置
１０２  撮像部
１０４  撮像画像圧縮部
１１０  通信ネットワーク
１２０  画像処理装置
１３０  人物
１４０  移動体
１５０  監視対象空間
１６０  空間
１７０  画像処理装置
１７５  画像ＤＢ
１８０  表示装置
２０１  圧縮動画取得部
２０２  圧縮動画伸張部
２０３  特徴領域検出部
２０４  画質取得部
２０６  対応付け処理部
２０７  出力部
２１０  圧縮制御部
２３０  圧縮部
２３２  画像分割部
２３３  中間画像生成部
２３４  固定値化部
２３６  圧縮処理部
２４０  画質変換ユニット
２４１  画質変換部
２５０  画像取得部
２６０  位置差算出部
３０１  画像取得部
３０２  対応付け解析部
３１０  伸張制御部
３２０  伸張部
３２２  復号器
３３０  合成部
３３２  拡大部
３４０  出力部
３５０  モデル格納部
３６０  特徴領域情報取得部
３７０  特徴領域選択部
３７２  照明条件特定部
３７４  方向特定部
３７６  相関値取得部
３８０  画像生成部
５０３  中間画像生成部
５１０  画質変換部
５２０  差分処理部
５２２  階層間差分処理部
５３０  符号化部
５３２  符号器
６１０  撮像画像
６１１  頭部領域
６２０  縮小画像
６３０  拡大画像
６３１  画像
７１０  撮像画像
７１１  頭部領域
７２１  車両領域
７５０  画素値波形
７６０  画素値波形
８０４  画像処理部
１５０５  ＣＰＵ
１５１０  ＲＯＭ
１５２０  ＲＡＭ
１５３０  通信インターフェイス
１５４０  ハードディスクドライブ
１５５０  フレキシブルディスク・ドライブ
１５６０  ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１５７０  入出力チップ
１５７５  グラフィック・コントローラ
１５８０  表示デバイス
１５８２  ホスト・コントローラ
１５８４  入出力コントローラ
１５９０  フレキシブルディスク
１５９５  ＣＤ−ＲＯＭ
１５９８  ネットワーク通信装置
【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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