(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ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、
前記画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成手段と、
複数の前記画像データを順次、注目フレームとし、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの各画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出手段と、
前記注目フレームとされた前記複数の画像データの各画素において検出された前記相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、前記注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出手段と
を含む画像処理装置。
【請求項２】
前記相関値検出手段は、前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素と、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素とを基に、前記相関値を検出する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記相関値検出手段は、前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素と、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との画素値の差分値を前記相関値として検出する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記相関値と所定のしきい値とを比較することにより前記相関値を２値化する２値化手段をさらに含み、
前記混合領域検出手段は、２値化された前記相関値を基に、前記注目フレームにおける前記混合領域を検出する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記混合領域は、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領域を表すカバードバックグラウンド領域、および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領域を表すアンカバードバックグラウンド領域からなり、
前記２値化手段は、
前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素において検出された前記相関値が、前記所定のしきい値以下である場合、前記相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を前記第１の値に設定し、
前記注目画素において検出された前記相関値が、前記所定のしきい値よりも大きい場合、前記２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を、前記第１の値とは異なる前記第２の値に設定し、
前記混合領域検出手段は、
前記注目フレームに対応する２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第１の値であって、前記注目フレームよりも時間的に過去の画像データに対応する２値オブジェクト画像上の前記所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第２の値である場合、前記所定の領域に対応する前記注目フレーム上の領域を、前記カバードバックグラウンド領域として検出し、
前記注目フレームに対応する２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第１の値であって、前記注目フレームよりも時間的に未来の画像データに対応する２値オブジェクト画像上の前記所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第２の値である場合、前記所定の領域に対応する前記注目フレーム上の領域を、前記アンカバードバックグラウンド領域として検出する
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記注目フレームにおける前記混合領域内の各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素の画素値、前記注目フレームよりも時間的に過去の画像データの各画素のうち、前記注目フレーム上の前記注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値、および前記注目フレームよりも時間的に未来の画像データの各画素のうち、前記注目フレーム上の前記注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値に基づいて、前記注目フレームにおける前記混合領域内の前記注目画素の混合比であって、前記複数のオブジェクトの混ざり合う比率を表す混合比を算出する混合比算出手段をさらに含む
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記混合領域および前記混合比を基に、前記混合領域上の前記オブジェクトを、前景のオブジェクトと背景のオブジェクトに分離する分離手段をさらに含む
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記注目フレームの各画素が、前景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる前景領域、背景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる背景領域、または前記混合領域のいずれかに属するかを特定するための領域情報、前記複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトル、入力される動きボケ調整量に基づいて、分離された前記前景のオブジェクトに含まれる動きボケの量を、前記動きボケ調整量に基づき算出される動きボケの量に調整する調整手段をさらに含む
請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
それぞれ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、
前記画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、
複数の前記画像データを順次、注目フレームとし、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの各画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、
前記注目フレームとされた前記複数の画像データの各画素において検出された前記相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、前記注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップと
を含む画像処理方法。
【請求項１０】
それぞれ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用のプログラムであって、
前記画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、
複数の前記画像データを順次、注目フレームとし、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの各画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、
前記注目フレームとされた前記複数の画像データの各画素において検出された前記相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、前記注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップと
を含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１１】
それぞれ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、
前記画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成手段と、
複数の前記画像データを順次、注目フレームとし、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの各画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出手段と、
前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素において検出された前記相関値が、所定のしきい値以下である場合、前記相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を前記第１の値に設定し、
前記注目画素において検出された前記相関値が、前記所定のしきい値よりも大きい場合、前記２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を、前記第２の値に設定する２値化手段と、
前記複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトルに基づいて、前記注目フレームに対応する２値オブジェクト画像と、前記注目フレームの前後の複数の近傍フレームそれぞれに対応する２値オブジェクト画像とを動き補償する動き補償手段と、
前記動き補償手段による動き補償後の前記注目フレームおよび前記近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、前記画素の画素値それぞれを重み付けする重み付け手段と、
前記各画素毎に、前記重み付け手段により重み付けされた前記画素の画素値それぞれを積算する積算手段と、
前記各画素における積算により得られた重み付け積算値を所定のしきい値と比較することにより、新たな２値オブジェクト画像を生成する生成手段と、
前記新たな２値オブジェクト画像それぞれの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、前記注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出手段と
を含む画像処理装置。
【請求項１２】
前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段をさらに含む
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記相関値検出手段は、前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素と、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素とを基に、前記相関値を検出する
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記相関値検出手段は、前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素と、前記注目画素の周辺に存在する前記注目フレーム上の画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との画素値の差分値を前記相関値として検出する
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記重み付け手段は、前記動き補償手段による動き補償後の前記注目フレームおよび前記近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、前記画素の画素値それぞれに対して、予め定めた値を表す重みを乗算する重み付けを行なう
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記混合領域は、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領域を表すカバードバックグラウンド領域、および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領域を表すアンカバードバックグラウンド領域からなり、
前記混合領域検出手段は、
前記注目フレームに対応する前記新たな２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第１の値であって、前記注目フレームよりも時間的に過去の画像データに対応する前記新たな２値オブジェクト画像上の前記所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第２の値である場合、前記所定の領域に対応する前記注目フレーム上の領域を、前記カバードバックグラウンド領域として検出し、
前記注目フレームに対応する前記新たな２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第１の値であって、前記注目フレームよりも時間的に未来の画像データに対応する前記新たな２値オブジェクト画像上の前記所定の領域を構成する各画素の画素値が前記第２の値である場合、前記所定の領域に対応する前記注目フレーム上の領域を、前記アンカバードバックグラウンド領域として検出する
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記注目フレームにおける前記混合領域内の各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素の画素値、前記注目フレームよりも時間的に過去の画像データの各画素のうち、前記注目フレーム上の前記注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値、および前記注目フレームよりも時間的に未来の画像データの各画素のうち、前記注目フレーム上の前記注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値に基づいて、前記注目フレームにおける前記混合領域内の前記注目画素の混合比であって、前記複数のオブジェクトの混ざり合う比率を表す混合比を算出する混合比算出手段をさらに含む
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記混合領域および前記混合比を基に、前記混合領域上の前記オブジェクトを、前景のオブジェクトと背景のオブジェクトに分離する分離手段をさらに含む
請求項１７に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記注目フレームの各画素が、前景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる前景領域、背景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる背景領域、または前記混合領域のいずれかに属するかを特定するための領域情報、前記複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトル、入力される動きボケ調整量に基づいて、分離された前記前景のオブジェクトに含まれる動きボケの量を、前記動きボケ調整量に基づき算出される動きボケの量に調整する調整手段をさらに含む
請求項１８に記載の画像処理装置。
【請求項２０】
それぞれ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、
前記画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、
複数の前記画像データを順次、注目フレームとし、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの各画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、
前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素において検出された前記相関値が、所定のしきい値以下である場合、前記相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を前記第１の値に設定し、
前記注目画素において検出された前記相関値が、前記所定のしきい値よりも大きい場合、前記２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を、前記第２の値に設定する２値化ステップと、
前記複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトルに基づいて、前記注目フレームに対応する２値オブジェクト画像と、前記注目フレームの前後の複数の近傍フレームそれぞれに対応する２値オブジェクト画像とを動き補償する動き補償ステップと、
前記動き補償ステップの処理による動き補償後の前記注目フレームおよび前記近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、前記画素の画素値それぞれを重み付けする重み付けステップと、
前記各画素毎に、前記重み付けステップの処理により重み付けされた前記画素の画素値それぞれを積算する積算ステップと、
前記各画素における積算により得られた重み付け積算値を所定のしきい値と比較することにより、新たな２値オブジェクト画像を生成する生成ステップと、
前記新たな２値オブジェクト画像それぞれの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、前記注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップと
を含む画像処理方法。
【請求項２１】
それぞれ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用のプログラムであって、
前記画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、
複数の前記画像データを順次、注目フレームとし、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの各画素の位置に対応する、前記背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、
前記注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、前記注目画素において検出された前記相関値が、所定のしきい値以下である場合、前記相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を前記第１の値に設定し、
前記注目画素において検出された前記相関値が、前記所定のしきい値よりも大きい場合、前記２値オブジェクト画像上の前記注目画素の画素値を、前記第２の値に設定する２値化ステップと、
前記複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトルに基づいて、前記注目フレームに対応する２値オブジェクト画像と、前記注目フレームの前後の複数の近傍フレームそれぞれに対応する２値オブジェクト画像とを動き補償する動き補償ステップと、
前記動き補償ステップの処理による動き補償後の前記注目フレームおよび前記近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、前記画素の画素値それぞれを重み付けする重み付けステップと、
前記各画素毎に、前記重み付けステップの処理により重み付けされた前記画素の画素値それぞれを積算する積算ステップと、
前記各画素における積算により得られた重み付け積算値を所定のしきい値と比較することにより、新たな２値オブジェクト画像を生成する生成ステップと、
前記新たな２値オブジェクト画像それぞれの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、前記注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップと
を含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【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、並びに記録媒体に関し、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、並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現実世界における事象をセンサで検出し、画像、音声、温度、圧力、加速度、または、においに対応するデータなどの、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、物体の移動速度がシャッタスピードと比較して速い場合、動きボケが生じることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
背景の前で物体が移動するとき、移動する物体の画像自身の混ざり合いによる動きボケのみならず、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いが生じる。
【０００５】
従来は、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いが生じている領域を、検出することは、考えられていなかった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、背景の画像および移動する物体の画像など複数のオブジェクトの混ざり合いが生じている領域を検出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】
請求項１に記載の画像処理装置は、画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成手段と、複数の画像データを順次、注目フレームとし、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出手段と、注目フレームとされた複数の画像データの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出手段とを含む。
【０００８】
相関値検出手段は、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素と、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素とを基に、相関値を検出するようにすることができる。
【０００９】
相関値検出手段は、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素と、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との画素値の差分値を相関値として検出するようにすることができる。
【００１０】
画像処理装置は、相関値と所定のしきい値とを比較することにより相関値を２値化する２値化手段をさらに設け、混合領域検出手段は、２値化された相関値を基に、注目フレームにおける混合領域を検出するようにすることができる。
【００１１】
前記混合領域は、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領域を表すカバードバックグラウンド領域、および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領域を表すアンカバードバックグラウンド領域からなり、２値化手段は、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値以下である場合、相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を第１の値に設定し、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値よりも大きい場合、２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を、第１の値とは異なる第２の値に設定し、混合領域検出手段は、注目フレームに対応する２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第１の値であって、注目フレームよりも時間的に過去の画像データに対応する２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第２の値である場合、所定の領域に対応する注目フレーム上の領域を、カバードバックグラウンド領域として検出し、注目フレームに対応する２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第１の値であって、注目フレームよりも時間的に未来の画像データに対応する２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第２の値である場合、所定の領域に対応する注目フレーム上の領域を、アンカバードバックグラウンド領域として検出するようにすることができる。
【００１２】
画像処理装置は、注目フレームにおける混合領域内の各画素を順次、注目画素とし、注目画素の画素値、注目フレームよりも時間的に過去の画像データの各画素のうち、注目フレーム上の注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値、および注目フレームよりも時間的に未来の画像データの各画素のうち、注目フレーム上の注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値に基づいて、注目フレームにおける混合領域内の注目画素の混合比であって、複数のオブジェクトの混ざり合う比率を表す混合比を算出する混合比算出手段をさらに設けることができる。
【００１３】
画像処理装置は、混合領域および混合比を基に、混合領域上のオブジェクトを、前景のオブジェクトと背景のオブジェクトに分離する分離手段をさらに設けることができる。
【００１４】
画像処理装置は、注目フレームの各画素が、前景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる前景領域、背景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを特定するための領域情報、複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトル、入力される動きボケ調整量に基づいて、分離された前景のオブジェクトに含まれる動きボケの量を、動きボケ調整量に基づき算出される動きボケの量に調整する調整手段をさらに設けることができる。
【００１５】
請求項９に記載の画像処理方法は、画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、複数の画像データを順次、注目フレームとし、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、注目フレームとされた複数の画像データの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップとを含む。
【００１６】
請求項１０に記載の記録媒体のプログラムは、画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、複数の画像データを順次、注目フレームとし、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、注目フレームとされた複数の画像データの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップとを含む処理をコンピュータに実行させる。
【００１７】
請求項１１に記載の画像処理装置は、画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成手段と、複数の画像データを順次、注目フレームとし、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出手段と、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値以下である場合、相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を第１の値に設定し、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値よりも大きい場合、２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を、第２の値に設定する２値化手段と、複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトルに基づいて、注目フレームに対応する２値オブジェクト画像と、注目フレームの前後の複数の近傍フレームそれぞれに対応する２値オブジェクト画像とを動き補償する動き補償手段と、動き補償手段による動き補償後の注目フレームおよび近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、画素の画素値それぞれを重み付けする重み付け手段と、各画素毎に、重み付け手段により重み付けされた画素の画素値それぞれを積算する積算手段と、各画素における積算により得られた重み付け積算値を所定のしきい値と比較することにより、新たな２値オブジェクト画像を生成する生成手段と、新たな２値オブジェクト画像それぞれの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出手段とを含む。
【００１８】
画像処理装置は、動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段をさらに設けることができる。
【００１９】
相関値検出手段は、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素と、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素とを基に、相関値を検出するようにすることができる。
【００２０】
相関値検出手段は、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素と、注目画素の周辺に存在する注目フレーム上の画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との画素値の差分値を相関値として検出するようにすることができる。
【００２１】
重み付け手段は、動き補償手段による動き補償後の注目フレームおよび近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、画素の画素値それぞれに対して、予め定めた値を表す重みを乗算する重み付けを行なうようにすることができる。
【００２２】
混合領域は、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領域を表すカバードバックグラウンド領域、および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領域を表すアンカバードバックグラウンド領域からなり、混合領域検出手段は、注目フレームに対応する新たな２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第１の値であって、注目フレームよりも時間的に過去の画像データに対応する新たな２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第２の値である場合、所定の領域に対応する注目フレーム上の領域を、カバードバックグラウンド領域として検出し、注目フレームに対応する新たな２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第１の値であって、注目フレームよりも時間的に未来の画像データに対応する新たな２値オブジェクト画像上の所定の領域を構成する各画素の画素値が第２の値である場合、所定の領域に対応する注目フレーム上の領域を、アンカバードバックグラウンド領域として検出するようにすることができる。
【００２３】
画像処理装置は、注目フレームにおける混合領域内の各画素を順次、注目画素とし、注目画素の画素値、注目フレームよりも時間的に過去の画像データの各画素のうち、注目フレーム上の注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値、および注目フレームよりも時間的に未来の画像データの各画素のうち、注目フレーム上の注目画素の位置に対応する位置に存在する画素の画素値に基づいて、注目フレームにおける混合領域内の注目画素の混合比であって、複数のオブジェクトの混ざり合う比率を表す混合比を算出する混合比算出手段をさらに設けることができる。
【００２４】
画像処理装置は、混合領域および混合比を基に、混合領域上のオブジェクトを、前景のオブジェクトと背景のオブジェクトに分離する分離手段をさらに設けることができる。
【００２５】
画像処理装置は、注目フレームの各画素が、前景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる前景領域、背景のオブジェクトに対応する画像の成分からなる背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを特定するための領域情報、複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトル、入力される動きボケ調整量に基づいて、分離された前景のオブジェクトに含まれる動きボケの量を、動きボケ調整量に基づき算出される動きボケの量に調整する調整手段をさらに設けることができる。
【００２６】
請求項２０に記載の画像処理方法は、画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、複数の画像データを順次、注目フレームとし、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値以下である場合、相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を第１の値に設定し、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値よりも大きい場合、２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を、第２の値に設定する２値化ステップと、複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトルに基づいて、注目フレームに対応する２値オブジェクト画像と、注目フレームの前後の複数の近傍フレームそれぞれに対応する２値オブジェクト画像とを動き補償する動き補償ステップと、動き補償ステップの処理による動き補償後の注目フレームおよび近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、画素の画素値それぞれを重み付けする重み付けステップと、各画素毎に、重み付けステップの処理により重み付けされた画素の画素値それぞれを積算する積算ステップと、各画素における積算により得られた重み付け積算値を所定のしきい値と比較することにより、新たな２値オブジェクト画像を生成する生成ステップと、新たな２値オブジェクト画像それぞれの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップとを含む。
【００２７】
請求項２１に記載の記録媒体のプログラムは、画像データに基づいて、背景画像を生成する背景画像生成ステップと、複数の画像データを順次、注目フレームとし、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値を検出する相関値検出ステップと、注目フレームの各画素を順次、注目画素とし、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値以下である場合、相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を第１の値に設定し、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値よりも大きい場合、２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値を、第２の値に設定する２値化ステップと、複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトルに基づいて、注目フレームに対応する２値オブジェクト画像と、注目フレームの前後の複数の近傍フレームそれぞれに対応する２値オブジェクト画像とを動き補償する動き補償ステップと、動き補償ステップの処理による動き補償後の注目フレームおよび近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、画素の画素値それぞれを重み付けする重み付けステップと、各画素毎に、重み付けステップの処理により重み付けされた画素の画素値それぞれを積算する積算ステップと、各画素における積算により得られた重み付け積算値を所定のしきい値と比較することにより、新たな２値オブジェクト画像を生成する生成ステップと、新たな２値オブジェクト画像それぞれの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域を検出する混合領域検出ステップとを含む処理をコンピュータに実行させる。
【００２８】
請求項１に記載の画像処理装置、請求項９に記載の画像処理方法、および請求項１０に記載の記録媒体に記録されているプログラムにおいては、画像データに基づいて、背景画像が生成され、複数の画像データが順次、注目フレームとされ、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値が検出され、注目フレームとされた複数の画像データの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域が検出される。
【００２９】
請求項１１に記載の画像処理装置、請求項２０に記載の画像処理方法、および請求項２１に記載の記録媒体に記録されているプログラムにおいては、画像データに基づいて、背景画像が生成され、複数の画像データが順次、注目フレームとされ、注目フレームの各画素と、注目フレームの各画素の位置に対応する、背景画像上の位置に存在する画素との相関値が検出され、注目フレームの各画素が順次、注目画素とされ、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値以下である場合、相関値を第１の値または第２の値のいずれかに２値化して得られる２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値が第１の値に設定され、注目画素において検出された相関値が、所定のしきい値よりも大きい場合、２値オブジェクト画像上の注目画素の画素値が、第２の値に設定され、複数の画像データそれぞれにおける、前景のオブジェクトの動きを表す動きベクトルに基づいて、注目フレームに対応する２値オブジェクト画像と、注目フレームの前後の複数の近傍フレームそれぞれに対応する２値オブジェクト画像とが動き補償され、動き補償後の注目フレームおよび近傍フレームそれぞれに対応する２値化オブジェクト画像の各画素毎に、画素の画素値それぞれが重み付けされ、各画素毎に、重み付けされた画素の画素値それぞれが積算され、各画素における積算により得られた重み付け積算値が所定のしきい値と比較されることにより、新たな２値オブジェクト画像が生成され、新たな２値オブジェクト画像それぞれの各画素において検出された相関値の各画素位置毎の時間変化に基づいて、注目フレームにおける、現実世界における複数のオブジェクトが混ざり合った領域としての混合領域が検出される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の原理を表している。同図に示すように、空間と時間軸を有する現実社会１の情報である第１の信号がセンサ２により取得され、データ化される。センサ２が取得したデータ３である検出信号は、現実社会１の情報を、現実社会より低い次元の時空間に射影して得られた情報である。従って、射影して得られた情報は、射影により発生する歪みを有している。換言すれば、センサ２が出力するデータ３は、現実社会１の情報に対して歪みを有している。また、データ３は、射影による歪みを有しているが、これを補正するための有意情報を含んでいる。
【００３１】
そこで、本発明においては、センサ２が出力したデータを信号処理部４において信号処理することで、その歪みが除去されるか、低減されるか、または調整される。または、本発明においては、センサ２が出力したデータを信号処理部４において信号処理することで、有意情報が抽出される。
【００３２】
図２は、本発明が適用される信号処理装置の構成例を表している。センサ１１は、例えば、ビデオカメラで構成され、現実社会の画像を撮像し、得られた画像データを信号処理部１２に出力する。信号処理部１２は、例えば、パーソナルコンピュータなどで構成され、センサ１１より入力されたデータを処理し、射影により発生する歪みの量を調整したり、射影により埋もれた有意情報の含まれる領域を特定したり、更に特定した領域から有意情報を抽出したり、抽出した有意情報に基づいて、入力されたデータを処理したりする。
【００３３】
ここで言う有意情報は、例えば、後述する混合比である。
【００３４】
なお、射影により埋もれた有意情報の含まれる領域を示す情報も有意情報と考えることができる。ここでは、後述する領域情報が有意情報に相当する。
【００３５】
ここで言う有意情報の含まれる領域は、例えば、後述する混合領域である。
【００３６】
信号処理部１２は、例えば、図３に示すように構成される。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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１１の出力を取り込む取得部として働く。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図４は、信号処理部１２を示すブロック図である。
【００４３】
なお、信号処理部１２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。
【００４４】
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１１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。
【００４５】
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。
【００４６】
信号処理部１２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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。従来の混合領域のある画素位置で前景と背景とをばっさり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。
【００５９】
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。
【００６０】
動きボケ調整部１０６は、信号処理部１２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。
【００６１】
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。
【００６２】
次に、図５乃至図２０を参照して、信号処理部１２に供給される入力画像について説明する。
【００６３】
図５は、センサによる撮像を説明する図である。センサ１１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１１との間を、例えば、図中の左側から右側に水平に移動する。
【００６４】
センサ１１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１１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１１は、１秒間に３０フレームから成る画像を出力する。センサ１１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１１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。
【００６５】
図６は、画素の配置を説明する図である。図６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１１上に配置されている。センサ１１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。
【００６６】
図７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。
【００６７】
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１１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。
【００６８】
信号処理部１２は、このようなセンサ１１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。信号処理部１２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、信号処理部１２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。
【００６９】
図８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８（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８（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。
【００７０】
図８（Ｂ）は、図８（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８（Ｂ）の横方向は、図８（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
図９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８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。
【００７７】
図１０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。
【００７８】
図１０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１０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。
【００７９】
図１０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１０中の矩形の上辺の位置は、センサ１１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１０中の矩形の下辺の位置は、センサ１１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１０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。
【００８０】
図１０における横方向は、図８で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図１０に示す例において、図１０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。
【００８１】
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１１に入力される光は変化しない。
【００８２】
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１０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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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１１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。
【００８６】
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１１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。
【００８７】
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１１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。
【００８８】
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１１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。
【００８９】
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。
【００９０】
図１２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１２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１２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。
【００９１】
図１２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１２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１２において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００９２】
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。
【００９３】
例えば、図１２中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【００９４】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v            （１）
【００９５】
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。
【００９６】
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１２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１２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１２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１２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。
【００９７】
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１２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１２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１２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１２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。
【００９８】
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１２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１２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１２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１２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。
【００９９】
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１２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１２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１２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１２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。
【０１００】
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。
【０１０１】
図１３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１３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１３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。
【０１０２】
図１３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１３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１３において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
例えば、図１３中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【０１０５】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v            （２）
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
【数１】
0004596201.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。
【０１０９】
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１３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１３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１３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１３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。
【０１１０】
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１３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１３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１３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。
【０１１１】
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１３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１３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。
【０１１２】
図１１乃至図１３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。
【０１１３】
図１４および図１５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。
【０１１４】
図１４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１４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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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１５に示す。
【０１１７】
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１５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。
【０１１８】
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１１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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
図１６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。
【０１２２】
図１６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。
【０１２３】
図１７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１７に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１２４】
図１７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。
【０１２５】
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、F12/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、F12/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、F12/vとなる。
【０１２６】
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番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/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３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１２７】
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３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１２８】
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１７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。
【０１２９】
図１７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。
【０１３０】
図１７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。
【０１３１】
図１７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。
【０１３２】
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、F12/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、F12/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、F12/vとなる。
【０１３３】
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番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/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３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１３４】
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３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１３５】
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１７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。
【０１３６】
図１７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。
【０１３７】
図１７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。
【０１３８】
図１７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。
【０１３９】
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、F12/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、F12/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、F12/vとなる。
【０１４０】
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番目のシャッタ時間/vの期間の前景の成分は、F11/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３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/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４番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１４１】
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３番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F10/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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。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４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１４２】
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１７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。
【０１４３】
図１７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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
図１９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１９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。
【０１４６】
図１９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。
【０１４７】
例えば、図１９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１９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１９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１９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。
【０１４８】
図１９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１９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１９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。
【０１４９】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１９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１９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１９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。
【０１５０】
図１９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。
【０１５１】
図１９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。
【０１５２】
図１９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。
【０１５３】
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１９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１９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１９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１９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。
【０１５４】
図１９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１９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１９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。
【０１５５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１９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１９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１９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。
【０１５６】
図１９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。
【０１５７】
図１９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。
【０１５８】
図１９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。
【０１５９】
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１９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１９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１９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１９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。
【０１６０】
図１９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１９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１９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。
【０１６１】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１９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１９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１９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。
【０１６２】
図１９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。
【０１６３】
図１９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。
【０１６４】
図２０は、図１９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。
【０１６５】
図４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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
図２１のフローチャートを参照して、信号処理部１２による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１０１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、図３０のフローチャートを参照して後述する。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。
【０１７０】
なお、ステップＳ１０１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。
【０１７１】
ステップＳ１０２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、図４９のフローチャートを参照して後述する。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。
【０１７２】
ステップＳ１０３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。
【０１７３】
ステップＳ１０４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、図６６のフローチャートを参照して後述する。
【０１７４】
ステップＳ１０５において、信号処理部１２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Ｓ１０４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。
【０１７５】
ステップＳ１０６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。
【０１７６】
このように、信号処理部１２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、信号処理部１２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。
【０１７７】
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のそれぞれの構成の一例について説明する。
【０１７８】
図２２は、領域特定部１０３の構成を示すブロック図である。図２２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１２１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１２２に供給する。背景画像生成部１２１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。
【０１７９】
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２３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２３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。
【０１８０】
図２３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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
背景画像生成部１２１が生成する、図２３の例に対応する背景画像の例を図２４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。
【０１８５】
２値オブジェクト画像抽出部１２２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１２３に供給する。
【０１８６】
図２５は、２値オブジェクト画像抽出部１２２の構成を示すブロック図である。相関値演算部１３１は、背景画像生成部１２１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１３２に供給する。
【０１８７】
相関値演算部１３１は、例えば、図２６（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２６（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。
【０１８８】
【数２】
0004596201.tif 000003
【数３】
0004596201.tif 000004
【数４】
0004596201.tif 000005
【０１８９】
相関値演算部１３１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１３２に供給する。
【０１９０】
また、相関値演算部１３１は、例えば、図２７（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２７（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を算出するようにしてもよい。
【０１９１】
【数５】
0004596201.tif 000006
【０１９２】
相関値演算部１３１は、このように算出された差分絶対値を相関値として、しきい値処理部１３２に供給する。
【０１９３】
しきい値処理部１３２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１３２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。
【０１９４】
図２８は、図２３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。
【０１９５】
図２９は、時間変化検出部１２３の構成を示すブロック図である。フレームメモリ１４１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１２２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。
【０１９６】
領域判定部１４２は、フレームメモリ１４１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。
【０１９７】
図３０は、領域判定部１４２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１４２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。
【０１９８】
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１４２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。
【０１９９】
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１４２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。
【０２００】
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１４２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。
【０２０１】
図３１は、図２３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１２３の判定した例を示す図である。時間変化検出部１２３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。
【０２０２】
時間変化検出部１２３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。
【０２０３】
時間変化検出部１２３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。
【０２０４】
時間変化検出部１２３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。
【０２０５】
時間変化検出部１２３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。
【０２０６】
次に、図３０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Ｓ１１１において、領域判定部１０３の背景画像生成部１２１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１２２に供給する。
【０２０７】
ステップＳ１１２において、２値オブジェクト画像抽出部１２２は、例えば、図２６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１２１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Ｓ１１３において、２値オブジェクト画像抽出部１２２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。
【０２０８】
ステップＳ１１４において、時間変化検出部１２３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。
【０２０９】
図３１のフローチャートを参照して、ステップＳ１１４に対応する領域判定の処理の詳細を説明する。ステップＳ１２１において、時間変化検出部１２３の領域判定部１４２は、フレームメモリ１４１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Ｓ１２２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。
【０２１０】
ステップＳ１２１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Ｓ１２３に進み、時間変化検出部１２３の領域判定部１４２は、フレームメモリ１４１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Ｓ１２４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。
【０２１１】
ステップＳ１２３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Ｓ１２５に進み、時間変化検出部１２３の領域判定部１４２は、フレームメモリ１４１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Ｓ１２６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。
【０２１２】
ステップＳ１２５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Ｓ１２７に進み、時間変化検出部１２３の領域判定部１４２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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
図３４は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図３４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２２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。
【０２１５】
ロバスト化部１５１は、２値オブジェクト画像抽出部１２２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１２３に出力する。
【０２１６】
図３５は、ロバスト化部１５１の構成を説明するブロック図である。動き補償部１６１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１６２に出力する。
【０２１７】
図３６および図３７の例を参照して、動き補償部１６１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３６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１６１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、図３７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１６２に供給する。
【０２１８】
スイッチ１６２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１６３−１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１６３−２に出力する。同様に、スイッチ１６２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１６３−３乃至フレームメモリ１６３−（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１６３−Ｎに出力する。
【０２１９】
フレームメモリ１６３−１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１６４−１に出力する。フレームメモリ１６３−２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１６４−２に出力する。
【０２２０】
同様に、フレームメモリ１６３−３乃至フレームメモリ１６３−（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１６４−３乃至重み付け部１６４−（Ｎ−１）のいずれかに出力する。フレームメモリ１６３−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１６４−Ｎに出力する。
【０２２１】
重み付け部１６４−１は、フレームメモリ１６３−１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１６５に供給する。重み付け部１６４−２は、フレームメモリ１６３−２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１６５に供給する。
【０２２２】
同様に、重み付け部１６４−３乃至重み付け部１６４−（Ｎ−１）のそれぞれは、フレームメモリ１６３−３乃至フレームメモリ１６３−（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１６５に供給する。重み付け部１６４−Ｎは、フレームメモリ１６３−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１６５に供給する。
【０２２３】
積算部１６５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。
【０２２４】
このように、ロバスト化部１５１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１２３に供給するので、図３４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２２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。
【０２２５】
次に、図３４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３８のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１３１乃至ステップＳ１３３の処理は、図３２のフローチャートで説明したステップＳ１１１乃至ステップＳ１１３とそれぞれ同様なのでその説明は省略する。
【０２２６】
ステップＳ１３４において、ロバスト化部１５１は、ロバスト化の処理を実行する。
【０２２７】
ステップＳ１３５において、時間変化検出部１２３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。ステップＳ１３５の処理の詳細は、図３３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。
【０２２８】
次に、図３８のステップＳ１３４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Ｓ１４１において、動き補償部１６１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Ｓ１４２において、フレームメモリ１６３−１乃至１６３−Ｎのいずれかは、スイッチ１６２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。
【０２２９】
ステップＳ１４３において、ロバスト化部１５１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Ｓ１４１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。
【０２３０】
ステップＳ１４３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Ｓ１４４に進み、重み付け部１６４−１乃至１６４−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。
【０２３１】
ステップＳ１４５において、積算部１６５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。
【０２３２】
ステップＳ１４６において、積算部１６５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。
【０２３３】
このように、図３４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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
図４０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２０１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２０３に供給する。
【０２３８】
推定混合比処理部２０２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２０３に供給する。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
この場合、混合比αの傾きは、前景の動き量vの逆比となる。
【０２４２】
理想的な混合比αの例を図４１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。
【０２４３】
図４１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。
【０２４４】
図４２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。
【０２４５】
【数６】
0004596201.tif 000007
【０２４６】
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。
【０２４７】
M=C06                              （９）
B=P06                              （１０）
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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４３に示す。
【０２５２】
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。
【０２５３】
C=α・N+f                        （１２）
【０２５４】
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４２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。
【０２５５】
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高いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０２５６】
そこで、前景成分は、空間相関が高いので、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。
【０２５７】
図４４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。
【０２５８】
【数７】
0004596201.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。
【０２５９】
【数８】
0004596201.tif 000009
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
【数９】
0004596201.tif 000010
【０２６３】
結果として、βは、式（１７）で表すことができる。
【０２６４】
β=2/4                              （１７）
【０２６５】
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。
【０２６６】
β=1-α                              （１８）
【０２６７】
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。
【０２６８】
【数１０】
0004596201.tif 000011
【０２６９】
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。
【０２７０】
【数１１】
0004596201.tif 000012
【０２７１】
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４５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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
α=(C-N)/(P-N)                              （２１）
α=(C-P)/(N-P)                              （２２）
【０２７５】
図４６は、推定混合比処理部２０１の構成を示すブロック図である。フレームメモリ２２１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２２２および混合比演算部２２３に供給する。
【０２７６】
フレームメモリ２２２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２２１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２２３に供給する。
【０２７７】
従って、入力画像としてフレーム#n+1が混合比演算部２２３に入力されているとき、フレームメモリ２２１は、フレーム#nを混合比演算部２２３に供給し、フレームメモリ２２２は、フレーム#n-1を混合比演算部２２３に供給する。
【０２７８】
混合比演算部２２３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２２３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。
【０２７９】
このように、推定混合比処理部２０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部２０３に供給することができる。
【０２８０】
なお、推定混合比処理部２０２は、推定混合比処理部２０１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２０１と同様なので、その説明は省略する。
【０２８１】
図４７は、推定混合比処理部２０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図４７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。
【０２８２】
推定混合比は、混合領域において、図４１に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０２８３】
図４０に戻り、混合比決定部２０３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２０３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２０１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２０２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２０３は、領域情報を基に設定した混合比αを出力する。
【０２８４】
図４８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２３１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２３２に供給する。選択部２３１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２３３に供給する。
【０２８５】
推定混合比処理部２３２は、選択部２３１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２３４に供給する。
【０２８６】
推定混合比処理部２３３は、選択部２３１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２３４に供給する。
【０２８７】
選択部２３４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２３４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２３２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２３３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２３４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。
【０２８８】
このように、図４８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。
【０２８９】
図４９のフローチャートを参照して、図４０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Ｓ１５１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Ｓ１５２において、推定混合比処理部２０１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２０３に供給する。混合比推定の演算の処理の詳細は、図５０のフローチャートを参照して、後述する。
【０２９０】
ステップＳ１５３において、推定混合比処理部２０２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２０３に供給する。
【０２９１】
ステップＳ１５４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Ｓ１５２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。
【０２９２】
ステップＳ１５４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Ｓ１５５に進み、混合比決定部２０３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２０３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２０１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２０２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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
図４８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４９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。
【０２９５】
次に、図４９のステップＳ１５２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５０のフローチャートを参照して説明する。
【０２９６】
ステップＳ１７１において、混合比演算部２２３は、フレームメモリ２２１から、フレーム#nの注目画素の画素値Cを取得する。
【０２９７】
ステップＳ１７２において、混合比演算部２２３は、フレームメモリ２２２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。
【０２９８】
ステップＳ１７３において、混合比演算部２２３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。
【０２９９】
ステップＳ１７４において、混合比演算部２２３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。
【０３００】
ステップＳ１７５において、混合比演算部２２３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Ｓ１７１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。
【０３０１】
ステップＳ１７５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。
【０３０２】
このように、推定混合比処理部２０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０３０３】
図４９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式を利用した、図５０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。
【０３０４】
なお、図４８に示す推定混合比処理部２３２および推定混合比処理部２３３は、図５０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。
【０３０５】
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２０１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２０１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。
【０３０６】
なお、図４０または図４８に示す混合比算出部１０４の構成は、一例である。
【０３０７】
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、信号処理部１２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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図５１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２５１、スイッチ２５２、およびスイッチ２５４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２５１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ２５２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ２５４に供給される。
【０３１０】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部２５１に供給される。
【０３１１】
分離部２５１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２５３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２５５に供給する。
【０３１２】
スイッチ２５２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２５３に供給する。
【０３１３】
スイッチ２５４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２５５に供給する。
【０３１４】
合成部２５３は、分離部２５１から供給された前景に対応する成分、スイッチ２５２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２５３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。
【０３１５】
合成部２５３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２５３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。
【０３１６】
合成部２５５は、分離部２５１から供給された背景に対応する成分、スイッチ２５４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２５５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。
【０３１７】
合成部２５５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２５５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。
【０３１８】
図５２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。
【０３１９】
図５２（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図５２（Ｂ）は、図５２（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。
【０３２０】
図５２（Ａ）および図５２（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。
【０３２１】
図５２（Ａ）および図５２（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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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。
【０３２４】
次に、分離部２５１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。
【０３２５】
図５３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５３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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
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。
【０３２８】
図５４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５４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５４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。
【０３２９】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（２３）で表される。
【０３３０】
0004596201.tif 000013
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。
【０３３１】
式（２３）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（２４）で表される。
【０３３２】
0004596201.tif 000014
【０３３３】
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（２５）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（２６）で表される。
【０３３４】
f16=C16-α16・P16                        （２５）
f17=C17-α17・P17                        （２６）
【０３３５】
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（２７）で計算される。
【０３３６】
fc=C-α・P                              （２７）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０３３７】
図５５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５５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５５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。
【０３３８】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（２８）で表される。
【０３３９】
0004596201.tif 000015
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。
【０３４０】
式（２８）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（２９）で表される。
【０３４１】
0004596201.tif 000016
【０３４２】
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（３０）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（３１）で表される。
【０３４３】
f03=C03-α3・N03                              （３０）
f04=C04-α4・N04                              （３１）
【０３４４】
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（３２）で計算される。
【０３４５】
fu=C-α・N                              （３２）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０３４６】
このように、分離部２５１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。
【０３４７】
図５６は、以上で説明した処理を実行する分離部２５１の構成の一例を示すブロック図である。分離部２５１に入力された画像は、フレームメモリ３０１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３０２に入力される。
【０３４８】
フレームメモリ３０１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３０１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。
【０３４９】
フレームメモリ３０１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３０２に供給する。
【０３５０】
分離処理ブロック３０２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３０１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５４および図５５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３０３に供給する。
【０３５１】
分離処理ブロック３０２は、アンカバード領域処理部３１１、カバード領域処理部３１２、合成部３１３、および合成部３１４で構成されている。
【０３５２】
アンカバード領域処理部３１１の乗算器３２１は、混合比αを、フレームメモリ３０１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３２２に出力する。スイッチ３２２は、フレームメモリ３０１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３２１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器３２２および合成部３１４に供給する。スイッチ３２２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。
【０３５３】
演算器３２３は、フレームメモリ３０１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３２２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３２３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３１３に供給する。
【０３５４】
カバード領域処理部３１２の乗算器３３１は、混合比αを、フレームメモリ３０１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３３２に出力する。スイッチ３３２は、フレームメモリ３０１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３３１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器３３３および合成部３１４に供給する。スイッチ３３２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。
【０３５５】
演算器３３３は、フレームメモリ３０１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３３２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３３３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３１３に供給する。
【０３５６】
合成部３１３は、フレーム#nの、演算器３２３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３３３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３０３に供給する。
【０３５７】
合成部３１４は、フレーム#nの、スイッチ３２２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３３２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３０３に供給する。
【０３５８】
フレームメモリ３０３は、分離処理ブロック３０２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。
【０３５９】
フレームメモリ３０３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。
【０３６０】
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。
【０３６１】
合成部２５３は、分離部２５１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２５５は、分離部２５１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。
【０３６２】
図５７は、図５３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。
【０３６３】
図５７（Ａ）は、図５３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。
【０３６４】
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。
【０３６５】
図５７（Ｂ）は、図５３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。
【０３６６】
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。
【０３６７】
次に、図５８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Ｓ２０１において、分離部２５１のフレームメモリ３０１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。
【０３６８】
ステップＳ２０２において、分離部２５１の分離処理ブロック３０２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Ｓ２０３において、分離部２５１の分離処理ブロック３０２は、混合比算出部１０４から供給された混合比αを取得する。
【０３６９】
ステップＳ２０４において、アンカバード領域処理部３１１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ３０１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。
【０３７０】
ステップＳ２０５において、アンカバード領域処理部３１１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ３０１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。
【０３７１】
ステップＳ２０６において、カバード領域処理部３１２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ３０１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。
【０３７２】
ステップＳ２０７において、カバード領域処理部３１２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ３０１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。
【０３７３】
ステップＳ２０８において、合成部３１３は、ステップＳ２０５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Ｓ２０７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２５３に供給される。更に、合成部２５３は、スイッチ２５２を介して供給された前景領域に属する画素と、分離部２５１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。
【０３７４】
ステップＳ２０９において、合成部３１４は、ステップＳ２０４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Ｓ２０６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２５５に供給される。更に、合成部２５５は、スイッチ２５４を介して供給された背景領域に属する画素と、分離部２５１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。
【０３７５】
ステップＳ２１０において、合成部２５３は、前景成分画像を出力する。ステップＳ２１１において、合成部２５５は、背景成分画像を出力し、処理は終了する。
【０３７６】
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。
【０３７７】
次に、前景成分画像からの動きボケの量の調整について説明する。
【０３７８】
図５９は、動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報、および領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部３５１およびモデル化部３５２に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、足し込み部３５４に供給される。
【０３７９】
処理単位決定部３５１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部３５２に供給する。処理単位決定部３５１は、生成した処理単位を足し込み部３５４に供給する。
【０３８０】
処理単位決定部３５１が生成する処理単位は、図６０に例を示すように、前景成分画像のカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、アンカバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素、またはアンカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素を示す。処理単位は、例えば、左上点（処理単位で指定される画素であって、画像上で最も左または最も上に位置する画素の位置）および右下点の２つのデータから成る。
【０３８１】
モデル化部３５２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部３５２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図６１に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択するようにしても良い。
【０３８２】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２であり動き量vが５であるときにおいては、モデル化部３５２は、仮想分割数を５とし、最も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つの前景の成分から成るモデルを選択する。
【０３８３】
なお、モデル化部３５２は、予め記憶してあるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、および処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０３８４】
モデル化部３５２は、選択したモデルを方程式生成部３５３に供給する。
【０３８５】
方程式生成部３５３は、モデル化部３５２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図６１に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるときの、方程式生成部３５３が生成する方程式について説明する。
【０３８６】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、式（３３）乃至式（４４）で表される。
【０３８７】
0004596201.tif 000017
【０３８８】
方程式生成部３５３は、生成した方程式を変形して方程式を生成する。方程式生成部３５３が生成する方程式を、式（４５）乃至式（５６）に示す。
0004596201.tif 000018
【０３８９】
式（４５）乃至式（５６）は、式（５７）として表すこともできる。
【０３９０】
【数１２】
0004596201.tif 000019
式（５７）において、jは、画素の位置を示す。この例において、jは、１乃至１２のいずれか１つの値を有する。また、iは、前景値の位置を示す。この例において、iは、１乃至８のいずれか１つの値を有する。aijは、iおよびjの値に対応して、０または１の値を有する。
【０３９１】
誤差を考慮して表現すると、式（５７）は、式（５８）のように表すことができる。
【０３９２】
【数１３】
0004596201.tif 000020
式（５８）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０３９３】
式（５８）は、式（５９）に書き換えることができる。
【０３９４】
【数１４】
0004596201.tif 000021
【０３９５】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（６０）に示すように定義する。
【０３９６】
【数１５】
0004596201.tif 000022
【０３９７】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Fkによる偏微分の値が０になればよい。式（６１）を満たすようにFkを求める。
【０３９８】
【数１６】
0004596201.tif 000023
【０３９９】
式（６１）において、動き量vは固定値であるから、式（６２）を導くことができる。
【０４００】
【数１７】
0004596201.tif 000024
【０４０１】
式（６２）を展開して、移項すると、式（６３）を得る。
【０４０２】
【数１８】
0004596201.tif 000025
【０４０３】
式（６３）のkに１乃至８の整数のいずれか１つを代入して得られる８つの式に展開する。得られた８つの式を、行列により１つの式により表すことができる。この式を正規方程式と呼ぶ。
【０４０４】
このような最小自乗法に基づく、方程式生成部３５３が生成する正規方程式の例を式（６４）に示す。
【０４０５】
【数１９】
0004596201.tif 000026
【０４０６】
式（６４）をA・F=v・Cと表すと、C,A,vが既知であり、Fは未知である。また、A,vは、モデル化の時点で既知だが、Cは、足し込み動作において画素値を入力することで既知となる。
【０４０７】
最小自乗法に基づく正規方程式により前景成分を算出することにより、画素Cに含まれている誤差を分散させることができる。
【０４０８】
方程式生成部３５３は、このように生成された正規方程式を足し込み部３５４に供給する。
【０４０９】
足し込み部３５４は、処理単位決定部３５１から供給された処理単位を基に、前景成分画像に含まれる画素値Cを、方程式生成部３５３から供給された行列の式に設定する。足し込み部３５４は、画素値Cを設定した行列を演算部３５５に供給する。
【０４１０】
演算部３５５は、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの解法に基づく処理により、動きボケが除去された前景成分Fi/vを算出して、動きボケが除去された前景の画素値である、０乃至８の整数のいずれかのiに対応するFiを算出して、図６２に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部３５６および選択部３５７に出力する。
【０４１１】
なお、図６２に示す動きボケが除去された前景成分画像において、C03乃至C10のそれぞれにF01乃至F08のそれぞれが設定されているのは、画面に対する前景成分画像の位置を変化させないためであり、任意の位置に対応させることができる。
【０４１２】
動きボケ付加部３５６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'で、動きボケの量を調整することができる。例えば、図６３に示すように、動きボケ付加部３５６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。
【０４１３】
動きボケ付加部３５６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部３５７に供給する。
【０４１４】
選択部３５７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３５５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３５６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。
【０４１５】
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。
【０４１６】
また、例えば、図６４に示すように、処理単位に対応する画素の数が８であり、動き量vが４であるとき、動きボケ調整部１０６は、式（６５）に示す行列の式を生成する。
【０４１７】
【数２０】
0004596201.tif 000027
【０４１８】
動きボケ調整部１０６は、このように処理単位の長さに対応した数の式を立てて、動きボケの量が調整された画素値であるFiを算出する。同様に、例えば、処理単位に含まれる画素の数が１００あるとき、１００個の画素に対応する式を生成して、Fiを算出する。
【０４１９】
図６５は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図５９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。
【０４２０】
選択部３６１は、選択信号を基に、入力された動きベクトルとその位置信号をそのまま処理単位決定部３５１およびモデル化部３５２に供給するか、または動きベクトルの大きさを動きボケ調整量v'に置き換えて、その大きさが動きボケ調整量v'に置き換えられた動きベクトルとその位置信号を処理単位決定部３５１およびモデル化部３５２に供給する。
【０４２１】
このようにすることで、図６５の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部３５１乃至演算部３５５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図６５の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部３５１乃至演算部３５５は、図６１に示す動き量vが5である前景成分画像に対して、3である動きボケ調整量v'対応する図６３に示すようなモデルに従って、演算を実行し、（動き量v）/（動きボケ調整量v'）＝5/3、すなわちほぼ1.7の動き量vに応じた動きボケを含む画像を算出する。なお、この場合、算出される画像は、3である動き量vに対応した動きボケを含むのではない。
【０４２２】
以上のように、動きボケ調整部１０６は、動き量vおよび処理単位に対応して、式を生成し、生成した式に前景成分画像の画素値を設定して、動きボケの量が調整された前景成分画像を算出する。
【０４２３】
次に、図６６のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０４２４】
ステップＳ２５１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部３５１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部３５２に供給する。
【０４２５】
ステップＳ２５２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部３５２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ２５３において、方程式生成部３５３は、選択されたモデルを基に、正規方程式を作成する。
【０４２６】
ステップＳ２５４において、足し込み部３５４は、作成された正規方程式に前景成分画像の画素値を設定する。ステップＳ２５５において、足し込み部３５４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Ｓ２５４に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４２７】
ステップＳ２５５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Ｓ２５６に進み、演算部３５５は、足し込み部３５４から供給された画素値が設定された正規方程式を基に、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０４２８】
このように、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動きボケを含む前景画像から動きボケの量を調整することができる。
【０４２９】
すなわち、サンプルデータである画素値に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０４３０】
なお、図５９に示す動きボケ調整部１０６の構成は、一例であり、唯一の構成ではない。
【０４３１】
以上のように、図４に構成を示す信号処理部１２は、入力画像に含まれる動きボケの量を調整することができる。図４に構成を示す信号処理部１２は、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。
【０４３２】
図６７は、信号処理部１２の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０４３３】
図４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。
【０４３４】
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３７１に供給する。
【０４３５】
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３７１に供給する。
【０４３６】
前景背景分離部１０５は、前景成分画像を合成部３７１に供給する。
【０４３７】
合成部３７１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。
【０４３８】
図６８は、合成部３７１の構成を示す図である。背景成分生成部３８１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３８２に供給する。
【０４３９】
混合領域画像合成部３８２は、背景成分生成部３８１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３８３に供給する。
【０４４０】
画像合成部３８３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部３８２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。
【０４４１】
このように、合成部３７１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。
【０４４２】
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。
【０４４３】
図６９は、動きボケの量を調整する信号処理部１２の機能の更に他の構成を示すブロック図である。図４に示す信号処理部１２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６９に示す信号処理部１２は、領域特定と混合比αの算出をパラレルに行う。
【０４４４】
図４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。
【０４４５】
入力画像は、混合比算出部４０１、前景背景分離部４０２、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。
【０４４６】
混合比算出部４０１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４０２に供給する。
【０４４７】
図７０は、混合比算出部４０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０４４８】
図７０に示す推定混合比処理部２０１は、図４０に示す推定混合比処理部２０１と同じである。図７０に示す推定混合比処理部２０２は、図４０に示す推定混合比処理部２０２と同じである。
【０４４９】
推定混合比処理部２０１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。
【０４５０】
推定混合比処理部２０２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。
【０４５１】
前景背景分離部４０２は、混合比算出部４０１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。
【０４５２】
図７１は、前景背景分離部４０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０４５３】
図５１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。
【０４５４】
選択部４２１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４０１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２５１に供給する。
【０４５５】
分離部２５１は、選択部４２１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２５３に供給すると共に、背景の成分を合成部２５５に供給する。
【０４５６】
分離部２５１は、図５６に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０４５７】
合成部２５３は、前景成分画像を合成して、出力する。合成部２５５は、背景成分画像を合成して出力する。
【０４５８】
図６９に示す動きボケ調整部１０６は、図４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４０２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。
【０４５９】
図６９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４０２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。
【０４６０】
このように、図６９に構成を示す信号処理部１２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６９に構成を示す信号処理部１２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。
【０４６１】
図７２は、前景成分画像を任意の背景画像と合成する信号処理部１２の機能の他の構成を示すブロック図である。図６７に示す信号処理部１２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７２に示す信号処理部１２は、領域特定と混合比αの算出をパラレルに行う。
【０４６２】
図６９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。
【０４６３】
図７２に示す混合比算出部４０１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４０２および合成部４３１に供給する。
【０４６４】
図７２に示す前景背景分離部４０２は、混合比算出部４０１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４３１に供給する。
【０４６５】
合成部４３１は、混合比算出部４０１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４０２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。
【０４６６】
図７３は、合成部４３１の構成を示す図である。図６８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。
【０４６７】
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、混合比算出部４０１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３８１に供給する。
【０４６８】
図７３に示す背景成分生成部３８１は、選択部４４１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３８２に供給する。
【０４６９】
図７３に示す混合領域画像合成部３８２は、背景成分生成部３８１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３８３に供給する。
【０４７０】
画像合成部３８３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部３８２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。
【０４７１】
このように、合成部４３１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。
【０４７２】
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。
【０４７３】
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。
【０４７４】
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。
【０４７５】
なお、センサ１１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。
【０４７６】
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３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(Compaut 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。
【０４７７】
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。
【０４７８】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１に記載の画像処理装置、請求項９に記載の画像処理方法、および請求項１０に記載の記録媒体によれば、複数のオブジェクトの混ざり合いが生じている混合領域を検出することができるようになる。
【０４７９】
請求項１１に記載の画像処理装置、請求項２０に記載の画像処理方法、および請求項２１に記載の記録媒体によれば、複数のオブジェクトの混ざり合いが生じている混合領域を検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明を適用するシステムの構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図４】信号処理部１２を示すブロック図である。
【図５】センサによる撮像を説明する図である。
【図６】画素の配置を説明する図である。
【図７】検出素子の動作を説明する図である。
【図８】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９】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１０】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】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１３】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１４】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１５】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】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２１】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２２】領域特定部１０３の構成を示すブロック図である。
【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】背景画像の例を示す図である。
【図２５】２値オブジェクト画像抽出部１２２の構成を示すブロック図である。
【図２６】相関値の算出を説明する図である。
【図２７】相関値の算出を説明する図である。
【図２８】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図２９】時間変化検出部１２３の構成を示すブロック図である。
【図３０】領域判定部１４２の判定を説明する図である。
【図３１】時間変化検出部１２３の判定の例を示す図である。
【図３２】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３３】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３４】領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。
【図３５】ロバスト化部１５１の構成を説明するブロック図である。
【図３６】動き補償部１６１の動き補償を説明する図である。
【図３７】動き補償部１６１の動き補償を説明する図である。
【図３８】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３９】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４０】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４１】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図４２】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４３】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４４】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４５】C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図４６】推定混合比処理部２０１の構成を示すブロック図である。
【図４７】推定混合比の例を示す図である。
【図４８】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図４９】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５０】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５１】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５２】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５３】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５４】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５５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５６】分離部２５１の構成の一例を示すブロック図である。
【図５７】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５８】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５９】動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図６０】処理単位を説明する図である。
【図６１】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６２】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６３】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６４】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６５】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図６６】動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図６７】信号処理部１２の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図６８】合成部３７１の構成を示す図である。
【図６９】信号処理部１２の機能の更に他の構成を示すブロック図である。
【図７０】混合比算出部４０１の構成を示すブロック図である。
【図７１】前景背景分離部４０２の構成を示すブロック図である。
【図７２】信号処理部１２の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図７３】合成部４３１の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１  センサ，  １２  信号処理部，  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，  １２１  背景画像生成部，  １２２  ２値オブジェクト画像抽出部，  １２３  時間変化検出部，  １３１  相関値演算部，  １３２  しきい値処理部，  １４１  フレームメモリ，  １４２  領域判定部，  １５１  ロバスト化部，  １６１  動き補償部，  １６２  スイッチ，  １６３−１乃至１６３−Ｎ  フレームメモリ，  １６４−１乃至１６４−Ｎ  重み付け部，  １６５  積算部，  ２０１  推定混合比処理部，  ２０２  推定混合比処理部，  ２０３  混合比決定部，  ２２１  フレームメモリ，  ２２２  フレームメモリ，  ２２３  混合比演算部，  ２３１  選択部，  ２３２  推定混合比処理部，  ２３３  推定混合比処理部，  ２３４  選択部，  ２５１  分離部，  ２５２  スイッチ，  ２５３  合成部，  ２５４  スイッチ，  ２５５合成部，  ３０１  フレームメモリ，  ３０２  分離処理ブロック，  ３０３フレームメモリ，  ３１１  アンカバード領域処理部，  ３１２  カバード領域処理部，  ３１３  合成部，  ３１４  合成部，  ３５１  処理単位決定部，３５２  モデル化部，  ３５３  方程式生成部，  ３５４  足し込み部，  ３５５  演算部，  ３５６  動きボケ付加部，  ３５７  選択部，  ３６１  選択部，  ３７１  合成部，  ３８１  背景成分生成部，  ３８２  混合領域画像合成部，  ３８３  画像合成部，  ４０１  混合比算出部，  ４０２  前景背景分離部，  ４２１  選択部，  ４３１  合成部，  ４４１  選択部
【図１】
0004596201.tif 000028
【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】
0004596201.tif 000034
【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】
0004596201.tif 000047
【図２１】
0004596201.tif 000048
【図２２】
0004596201.tif 000049
【図２３】
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【図２４】
0004596201.tif 000051
【図２５】
0004596201.tif 000052
【図２６】
0004596201.tif 000053
【図２７】
0004596201.tif 000054
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0004596201.tif 000057
【図３１】
0004596201.tif 000058
【図３２】
0004596201.tif 000059
【図３３】
0004596201.tif 000060
【図３４】
0004596201.tif 000061
【図３５】
0004596201.tif 000062
【図３６】
0004596201.tif 000063
【図３７】
0004596201.tif 000064
【図３８】
0004596201.tif 000065
【図３９】
0004596201.tif 000066
【図４０】
0004596201.tif 000067
【図４１】
0004596201.tif 000068
【図４２】
0004596201.tif 000069
【図４３】
0004596201.tif 000070
【図４４】
0004596201.tif 000071
【図４５】
0004596201.tif 000072
【図４６】
0004596201.tif 000073
【図４７】
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【図４８】
0004596201.tif 000075
【図４９】
0004596201.tif 000076
【図５０】
0004596201.tif 000077
【図５１】
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【図５２】
0004596201.tif 000079
【図５３】
0004596201.tif 000080
【図５４】
0004596201.tif 000081
【図５５】
0004596201.tif 000082
【図５６】
0004596201.tif 000083
【図５７】
0004596201.tif 000084
【図５８】
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【図５９】
0004596201.tif 000086
【図６０】
0004596201.tif 000087
【図６１】
0004596201.tif 000088
【図６２】
0004596201.tif 000089
【図６３】
0004596201.tif 000090
【図６４】
0004596201.tif 000091
【図６５】
0004596201.tif 000092
【図６６】
0004596201.tif 000093
【図６７】
0004596201.tif 000094
【図６８】
0004596201.tif 000095
【図６９】
0004596201.tif 000096
【図７０】
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【図７１】
0004596201.tif 000098
【図７２】
0004596201.tif 000099
【図７３】
0004596201.tif 000100