(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複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定手段と、
前記領域特定手段により検出された前記混合領域内の画素の画素値は、前記注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、前記注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成手段と、
前記方程式生成手段により生成された前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に前記第１の対応画素の画素値を代入し、前記方程式の前記背景オブジェクト成分に対応する変数に前記第２の対応画素の画素値を代入して、前記第１の対応画素の画素値および前記第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、前記混合比と前記第１の対応画素の画素値が代入されていない前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算手段と
を備え、
さらに、前記演算手段は、前記正規方程式を解くことにより求められた前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値を前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入することにより生成された正規方程式を解くことにより、前記混合比と前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを繰り返し求める
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記方程式生成手段は、
前記混合比が前記画像データの空間方向に対して線形に変化するとして、前記方程式を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記方程式生成手段は、
前記前景オブジェクト成分の動き方向に対応する前記混合領域の端部のサンプルを除いて、前記方程式を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップにおいて検出された前記混合領域内の画素の画素値は、前記注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、前記注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する
方程式生成ステップと、
前記方程式生成ステップにおいて生成された前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に前記第１の対応画素の画素値を代入し、前記方程式の前記背景オブジェクト成分に対応する変数に前記第２の対応画素の画素値を代入して、前記第１の対応画素の画素値および前記第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、前記混合比と前記第１の対応画素の画素値が代入されていない前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップと
を含み、
さらに、前記演算ステップにおいては、前記正規方程式を解くことにより求められた前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、前記混合比と前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められる
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップにおいて検出された前記混合領域内の画素の画素値は、前記注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、前記注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップと、
前記方程式生成ステップにおいて生成された前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に前記第１の対応画素の画素値を代入し、前記方程式の前記背景オブジェクト成分に対応する変数に前記第２の対応画素の画素値を代入して、前記第１の対応画素の画素値および前記第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、前記混合比と前記第１の対応画素の画素値が代入されていない前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップと
を含み、
さらに、前記演算ステップにおいては、前記正規方程式を解くことにより求められた前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、前記混合比と前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められる
ことを特徴とする処理をコンピュータに実行させるプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項６】
それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップにおいて検出された前記混合領域内の画素の画素値は、前記注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、前記注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップと、
前記方程式生成ステップにおいて生成された前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に前記第１の対応画素の画素値を代入し、前記方程式の前記背景オブジェクト成分に対応する変数に前記第２の対応画素の画素値を代入して、前記第１の対応画素の画素値および前記第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、前記混合比と前記第１の対応画素の画素値が代入されていない前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップと
を含み、
さらに、前記演算ステップにおいては、前記正規方程式を解くことにより求められた前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が前記方程式の前記前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、前記混合比と前記前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められる
ことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、画像の特徴量を求める画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の次元を有する現実世界の信号である第１の信号をセンサによって検出することにより得た、第１の次元に比較し次元が少ない第２の次元を有し、第１の信号に対する歪みを含む第２の信号を取得し、第２の信号に基づく信号処理を行うことにより、第２の信号に比して歪みの軽減された第３の信号を生成しているものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
本願出願人は、画像の特徴量として、画像において、前景のオブジェクトと背景のオブジェクトとが混合されている割合を示す混合比の検出を提案した。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５０１１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定の領域の画素を利用して混合比を算出する場合、求めようとする混合比の誤差が大きくなってしまうときがあるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より正確に混合比を算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】
本発明の画像処理装置は、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定手段と、領域特定手段により検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成手段と、方程式生成手段により生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算手段とを備え、さらに、演算手段は、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値を方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入することにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを繰り返し求めることを特徴とする。
【０００８】
方程式生成手段は、混合比が画像データの空間方向に対して線形に変化するとして、方程式を生成するようにすることができる。
【０００９】
方程式生成手段は、前景オブジェクト成分の動き方向に対応する混合領域の端部のサンプルを除いて、方程式を生成するようにすることができる。
【００１０】
本発明の画像処理方法は、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップと、領域特定ステップにおいて検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップと、方程式生成ステップにおいて生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップとを含み、さらに、演算ステップにおいては、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められることを特徴とする。
【００１１】
本発明の記録媒体のプログラムは、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップと、領域特定ステップにおいて検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップと、方程式生成ステップにおいて生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップとを含み、さらに、演算ステップにおいては、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められることを特徴とする。
【００１２】
本発明のプログラムは、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップと、領域特定ステップにおいて検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップと、方程式生成ステップにおいて生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップとを含み、さらに、演算ステップにおいては、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められることを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域が検出され、検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式が生成され、生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値が代入され、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値が代入され、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが求められ、さらに、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１５】
さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００１６】
請求項１に記載の画像処理装置は、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定手段（例えば、図２の領域特定部１０３）と、領域特定手段により検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成手段（例えば、図４７のマトリックス演算部６０２）と、方程式生成手段により生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算手段（例えば、図４７の最小自乗法演算部６０３）とを備え、さらに、演算手段は、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値を方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入することにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを繰り返し求めることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の画像処理方法は、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップ（例えば、図１９のステップＳ１１の処理）と、領域特定ステップにおいて検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップ（例えば、図５１のステップＳ６０２の処理）と、方程式生成ステップにおいて生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップ（例えば、図５１のステップＳ６０３の処理）とを含み、さらに、演算ステップにおいては、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の記録媒体のプログラムは、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップ（例えば、図１９のステップＳ１１の処理）と、領域特定ステップにおいて検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップ（例えば、図５１のステップＳ６０２の処理）と、方程式生成ステップにおいて生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップ（例えば、図５１のステップＳ６０３の処理）とを含み、さらに、演算ステップにおいては、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載のプログラムは、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出する領域特定ステップ（例えば、図１９のステップＳ１１の処理）と、領域特定ステップにおいて検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成する方程式生成ステップ（例えば、図５１のステップＳ６０２の処理）と、方程式生成ステップにおいて生成された方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に第１の対応画素の画素値を代入し、方程式の背景オブジェクト成分に対応する変数に第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入されることにより生成された正規方程式を解くことにより、混合比と第１の対応画素の画素値が代入されていない前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とを求める演算ステップ（例えば、図５１のステップＳ６０３の処理）とを含み、さらに、演算ステップにおいては、正規方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分に対応する変数の他部の値が方程式の前景オブジェクト成分に対応する変数の一部に代入されることにより生成された正規方程式が解かれることにより、混合比と前景オブジェクト成分に対応する変数の他部とが繰り返し求められることを特徴とする。
【００２０】
図１は、本発明に係る画像処理装置の一実施の形態の構成を示す図である。CPU（Central Processing Unit）２１は、ROM（Read Only Memory）２２、または記憶部２８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）２３には、CPU２１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU２１、ROM２２、およびRAM２３は、バス２４により相互に接続されている。
【００２１】
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。
【００２２】
入出力インタフェース２５に接続されている記憶部２８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU２１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部２９は、インターネット、その他のネットワークを介して外部の装置と通信する。この例の場合、通信部２９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図２は、画像処理装置を示すブロック図である。
【００２７】
なお、画像処理装置の各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本明細書の各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアによる機能ブロック図と考えても良い。
【００２８】
ここで、動きボケとは、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトの動きと、センサの撮像の特性とにより生じる、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれている歪みをいう。
【００２９】
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。
【００３０】
画像処理装置に供給された入力画像は、オブジェクト抽出部１０１、領域特定部１０３、混合比前景画素値算出部１０４、および前景成分算出部１０５に供給される。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
動き検出部１０２は、例えば、ブロックマッチング法、勾配法、位相相関法、およびペルリカーシブ法などの手法により、粗く抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置情報（動きベクトルに対応する画素の位置を特定する情報）を領域特定部１０３および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００３５】
動き検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）を混合比前景画素値算出部１０４、前景成分算出部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００４０】
混合比前景画素値算出部１０４は、入力画像、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比（以下、混合比αと称する）、および混合領域に属する画素の画素値に混合されている前景のオブジェクトの画素値（以下、前景画素値と称する。）を算出して、算出した混合比および前景画素値を前景成分算出部１０５に供給する。
【００４１】
混合比αは、後述する式（３）で示されるように、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。
【００４２】
前景成分算出部１０５は、混合比前景画素値算出部１０４から供給された混合比αおよび前景画素値を基に、混合領域における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）を算出する。例えば、前景成分算出部１０５は、前景画素値に（１−混合比α）を掛け算することにより、前景の成分を算出する。そして、前景成分算出部１０５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、前景領域に属する画素の画素値、および混合領域における前景の成分から、前景の成分のみから成る前景成分画像を算出して、算出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。
【００４３】
なお、算出された前景成分画像を最終的な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮しないで前景だけを特定し、分離していた方式に比べ正確な前景を得ることが出来る。
【００４４】
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。
【００４５】
動きボケ調整部１０６は、画像処理装置に入力された動きボケ調整量、前景成分算出部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。
【００４６】
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、前景成分算出部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。
【００４７】
次に、図３乃至図１８を参照して、画像処理装置に供給される入力画像について説明する。
【００４８】
図３は、センサによる撮像を説明する図である。センサは、例えば、固体撮像素子であるCCD（Charge-Coupled Device）エリアセンサを備えたCCDビデオカメラなどで構成される。現実世界における、前景に対応するオブジェクト１１１は、現実世界における、背景に対応するオブジェクト１１２と、センサとの間を、例えば、図中の左側から右側に水平に移動する。
【００４９】
センサは、前景に対応するオブジェクト１１１を、背景に対応するオブジェクト１１２と共に撮像する。センサは、撮像した画像を１フレーム単位で出力する。例えば、センサは、１秒間に３０フレームから成る画像を出力する。センサの露光時間は、１／３０秒とすることができる。露光時間は、センサが入力された光の電荷への変換を開始してから、入力された光の電荷への変換を終了するまでの期間である。以下、露光時間をシャッタ時間とも称する。
【００５０】
図４は、画素の配置を説明する図である。図４中において、Ａ乃至Ｉは、個々の画素を示す。画素は、画像に対応する平面上に配置されている。１つの画素に対応する１つの検出素子は、センサ上に配置されている。センサが画像を撮像するとき、１つの検出素子は、画像を構成する１つの画素に対応する画素値を出力する。例えば、検出素子のＸ方向の位置は、画像上の横方向の位置に対応し、検出素子のＹ方向の位置は、画像上の縦方向の位置に対応する。
【００５１】
図５に示すように、例えば、CCDである検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力された光を電荷に変換して、変換された電荷を蓄積する。電荷の量は、入力された光の強さと、光が入力されている時間にほぼ比例する。検出素子は、シャッタ時間に対応する期間において、入力された光から変換された電荷を、既に蓄積されている電荷に加えていく。すなわち、検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力される光を積分して、積分された光に対応する量の電荷を蓄積する。検出素子は、時間に対して、積分効果があるとも言える。
【００５２】
検出素子に蓄積された電荷は、図示せぬ回路により、電圧値に変換され、電圧値は更にデジタルデータなどの画素値に変換されて出力される。従って、センサから出力される個々の画素値は、前景または背景に対応するオブジェクトの空間的に広がりを有するある部分を、シャッタ時間について積分した結果である、１次元の空間に射影された値を有する。
【００５３】
画像処理装置は、このようなセンサの蓄積の動作により、出力信号に埋もれてしまった有意な情報、例えば、混合比αを抽出する。画像処理装置は、前景の画像オブジェクト自身が混ざり合うことによる生ずる歪みの量、例えば、動きボケの量などを調整する。また、画像処理装置は、前景の画像オブジェクトと背景の画像オブジェクトとが混ざり合うことにより生ずる歪みの量を調整する。
【００５４】
図６Ａ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６Ａ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。
【００５５】
図６Ｂは、図６Ａ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６Ｂの横方向は、図６Ａの空間方向Ｘに対応している。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、混合比前景画素値算出部１０４、および前景成分算出部１０５に入力画像として入力される。
【００６１】
図７は、以上のような、背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。図６に示す画像に対応する場合、背景領域は、静止部分であり、前景領域は、動き部分であり、混合領域のカバードバックグラウンド領域は、背景から前景に変化する部分であり、混合領域のアンカバードバックグラウンド領域は、前景から背景に変化する部分である。
【００６２】
図８は、静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。例えば、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【００６３】
図８に示すF01乃至F04の画素値は、静止している前景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。図８に示すB01乃至B04の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。
【００６４】
図８における縦方向は、図中の上から下に向かって時間が経過する。図８中の矩形の上辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を開始する時刻に対応し、図８中の矩形の下辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を終了する時刻に対応する。すなわち、図８中の矩形の上辺から下辺までの距離は、シャッタ時間に対応する。
【００６５】
以下において、シャッタ時間とフレーム間隔とが同一である場合を例に説明する。
【００６６】
図８における横方向は、図６で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図８に示す例において、図８中の”F01”と記載された矩形の左辺から”B04”と記載された矩形の右辺までの距離は、画素のピッチの８倍、すなわち、連続している８つの画素の間隔に対応する。
【００６７】
前景のオブジェクトおよび背景のオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される光は変化しない。
【００６８】
ここで、シャッタ時間に対応する期間を２つ以上の同じ長さの期間に分割する。例えば、仮想分割数を４とすると、図８に示すモデル図は、図９に示すモデルとして表すことができる。仮想分割数は、前景に対応するオブジェクトのシャッタ時間内での動き量vなどに対応して設定される。例えば、４である動き量vに対応して、仮想分割数は、４とされ、シャッタ時間に対応する期間は４つに分割される。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、前景の成分F01/vは、画素値F01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、前景の成分F02/vは、画素値F02を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F03/vは、画素値F03を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F04/vは、画素値F04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００７２】
背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、背景の成分B01/vは、画素値B01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、背景の成分B02/vは、画素値B02を仮想分割数で除した値に等しく、B03/vは、画素値B03を仮想分割数で除した値に等しく、B04/vは、画素値B04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００７３】
すなわち、前景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される前景のオブジェクトに対応する光が変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vとは、同じ値となる。F02/v乃至F04/vも、F01/vと同様の関係を有する。
【００７４】
背景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景のオブジェクトに対応する光は変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vとは、同じ値となる。B02/v乃至B04/vも、同様の関係を有する。
【００７５】
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。
【００７６】
図１０は、前景に対応するオブジェクトが図中の右側に向かって移動する場合の、カバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１０において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１０において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動する。
【００７７】
図１０において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、前景領域に属する。図１０において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。図１０において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００７８】
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。
【００７９】
例えば、図１０中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【００８０】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v            （１）
【００８１】
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。
【００８２】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F07/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F07/vは、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８３】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F06/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F06/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８４】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F05/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F05/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８５】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F04/vは、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F04/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８６】
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。
【００８７】
図１１は、前景が図中の右側に向かって移動する場合の、アンカバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１１において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１１において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に移動する。
【００８８】
図１１において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属する。図１１において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、アンカバードバックグラウンドである混合領域に属する。図１１において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【００８９】
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。
【００９０】
例えば、図１１中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【００９１】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v            （２）
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
【数１】
0004304578.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。
【００９５】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F01/vは、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、F01/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００９６】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、仮想分割数が４であるので、例えば、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F02/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F02/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【００９７】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F03/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【００９８】
図９乃至図１１の説明において、仮想分割数は、４であるとして説明したが、仮想分割数は、動き量vに対応する。動き量vは、一般に、前景に対応するオブジェクトの移動速度に対応する。例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、４とされる。動き量vに対応し、仮想分割数は、４とされる。同様に、例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて６画素分左側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、６とされ、仮想分割数は、６とされる。
【００９９】
図１２および図１３に、以上で説明した、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域と、分割されたシャッタ時間に対応する前景の成分および背景の成分との関係を示す。
【０１００】
図１２は、静止している背景の前を移動しているオブジェクトに対応する前景を含む画像から、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す。図１２に示す例において、図１２中のＡで示す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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
フレーム#n乃至フレーム#n+2のいずれかから抽出した、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出して、動き量vを４として、抽出された画素の画素値を時間方向に展開したモデルを図１３に示す。
【０１０３】
前景領域の画素値は、前景に対応するオブジェクトが移動するので、シャッタ時間/vの期間に対応する、４つの異なる前景の成分から構成される。例えば、図１３に示す前景領域の画素のうち最も左側に位置する画素は、F01/v,F02/v,F03/v、およびF04/vから構成される。すなわち、前景領域の画素は、動きボケを含んでいる。
【０１０４】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景に対応する光は変化しない。この場合、背景領域の画素値は、動きボケを含まない。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
図１４は、静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。フレーム#nは、フレーム#n-1の次のフレームであり、フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームである。他のフレームも同様に称する。
【０１０８】
図１４に示すB01乃至B12の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1乃至フレームn+1において、対応する画素の画素値は、変化しない。例えば、フレーム#n-1におけるB05の画素値を有する画素の位置に対応する、フレーム#nにおける画素、およびフレーム#n+1における画素は、それぞれ、B05の画素値を有する。
【０１０９】
図１５は、静止している背景に対応するオブジェクトと共に図中の右側に移動する前景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１５に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１１０】
図１５において、前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、前景の動き量vは、４であり、仮想分割数は、４である。
【０１１１】
例えば、図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１１２】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１１３】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１１４】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B01/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B02/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B03/vとなる。
【０１１５】
図１５中のフレーム#n-1において、最も左側の画素は、前景領域に属し、左側から２番目乃至４番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１１６】
図１５中のフレーム#n-1の左から５番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、その画素値は、それぞれ、B04乃至B11となる。
【０１１７】
図１５中のフレーム#nの左から１番目の画素乃至５番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F05/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１１８】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１１９】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１２０】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１２１】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B05/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B06/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B07/vとなる。
【０１２２】
図１５中のフレーム#nにおいて、左側から６番目乃至８番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１２３】
図１５中のフレーム#nの左から９番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B08乃至B11となる。
【０１２４】
図１５中のフレーム#n+1の左から１番目の画素乃至９番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F01/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１２５】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１２６】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの期間の前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１２７】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１２８】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B09/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B11/vとなる。
【０１２９】
図１５中のフレーム#n+1において、左側から１０番目乃至１２番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に対応する。
【０１３０】
図１６は、図１５に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１３１】
図１７は、静止している背景と共に図中の右側に移動するオブジェクトに対応する前景を撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１７において、アンカバードバックグラウンド領域が含まれている。
【０１３２】
図１７において、前景に対応するオブジェクトは、剛体であり、かつ等速で移動していると仮定できる。前景に対応するオブジェクトが、次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているので、動き量vは、４である。
【０１３３】
例えば、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１３４】
図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【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-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B25/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B26/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B27/vとなる。
【０１３６】
図１７中のフレーム#n-1において、最も左側の画素乃至３番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１３７】
図１７中のフレーム#n-1の左から４番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレームの前景の成分は、F13/v乃至F24/vのいずれかである。
【０１３８】
図１７中のフレーム#nの最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B28となる。
【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の左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１４０】
図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１４１】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B29/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B30/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B31/vとなる。
【０１４２】
図１７中のフレーム#nにおいて、左から５番目の画素乃至７番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１４３】
図１７中のフレーム#nの左から８番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの期間に対応する値は、F13/v乃至F20/vのいずれかである。
【０１４４】
図１７中のフレーム#n+1の最も左側の画素乃至左から８番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B32となる。
【０１４５】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１４６】
図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１４７】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B33/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B34/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B35/vとなる。
【０１４８】
図１７中のフレーム#n+1において、左から９番目の画素乃至１１番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１４９】
図１７中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/v乃至F16/vのいずれかである。
【０１５０】
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。
【０１５１】
図２に戻り、領域特定部１０３は、複数のフレームの画素値を用いて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを画素毎に対応付けて、領域情報として、混合比前景画素値算出部１０４および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１５２】
混合比前景画素値算出部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を前景成分算出部１０５に供給する。
【０１５３】
前景成分算出部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。
【０１５４】
動きボケ調整部１０６は、前景成分算出部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。
【０１５５】
図１９のフローチャートを参照して、画像処理装置による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を生成する領域特定の処理を実行する。領域特定の処理の詳細は、後述する。領域特定部１０３は、生成した領域情報を混合比前景画素値算出部１０４、前景成分算出部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１５６】
なお、ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域（カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域の区別をしない）のいずれかに属するかを示す領域情報を生成するようにしてもよい。この場合において、前景成分算出部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。
【０１５７】
ステップＳ１２において、混合比前景画素値算出部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および前景画素値を算出する。混合比および前景画素値の算出の処理の詳細は、後述する。混合比前景画素値算出部１０４は、算出した混合比αおよび前景画素値を前景成分算出部１０５に供給する。
【０１５８】
ステップＳ１３において、前景成分算出部１０５は、混合比前景画素値算出部１０４から供給された混合比αおよび前景画素値を基に、混合領域における前景の成分を算出する。そして、前景成分算出部１０５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、前景領域に属する画素の画素値、および混合領域における前景の成分から、前景の成分のみから成る前景成分画像を生成して、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。
【０１５９】
上述したように、混合比αは、画素値における、背景の成分の割合を示す値であるので、０乃至１の範囲の値である。１から混合比αを引き算した値は、画素値における、前景の成分の割合を示す。そこで、例えば、前景成分算出部１０５は、前景画素値に（１−混合比α）を乗算することにより、混合領域における前景の成分を算出する。そして、前景成分算出部１０５は、領域情報を基に、入力画像から前景領域の画素を抽出し、抽出された前景領域の画素と混合領域における前景の成分とを合成することにより、前景成分画像を生成する。
【０１６０】
ステップＳ１４において、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含まれる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処理の詳細については、後述する。
【０１６１】
ステップＳ１５において、画像処理装置は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ１４に進み、処理単位に対応する前景の成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返す。
【０１６２】
ステップＳ１５において、画面全体について処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０１６３】
このように、画像処理装置は、前景と背景を分離して、前景に含まれる動きボケの量を調整することができる。すなわち、画像処理装置は、前景の画素の画素値であるサンプルデータに含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０１６４】
以下、領域特定部１０３、混合比前景画素値算出部１０４、前景成分算出部１０５、および動きボケ調整部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１６５】
図２０は、領域特定部１０３の構成を示すブロック図である。図２０に構成を示す領域特定部１０３は、動きベクトルを利用しない。フレームメモリ２０１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ２０１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの２つ前のフレームであるフレーム#n-2、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、フレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1、およびフレーム#nの２つ後のフレームであるフレーム#n+2を記憶する。
【０１６６】
静動判定部２０２−１は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、読み出した画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−１は、フレーム#n+2の画素値とフレーム#n+1の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、差の絶対値が閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−１に供給する。フレーム#n+2の画素の画素値とフレーム#n+1の画素の画素値との差の絶対値が閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−１は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−１に供給する。
【０１６７】
静動判定部２０２−２は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素の画素値、およびフレーム#nの対象となる画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−２は、フレーム#n+1の画素値とフレーム#nの画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−１および領域判定部２０３−２に供給する。フレーム#n+1の画素の画素値とフレーム#nの画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−２は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−１および領域判定部２０３−２に供給する。
【０１６８】
静動判定部２０２−３は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−３は、フレーム#nの画素値とフレーム#n-1の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−２および領域判定部２０３−３に供給する。フレーム#nの画素の画素値とフレーム#n-1の画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−３は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−２および領域判定部２０３−３に供給する。
【０１６９】
静動判定部２０２−４は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−４は、フレーム#n-1の画素値とフレーム#n-2の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−３に供給する。フレーム#n-1の画素の画素値とフレーム#n-2の画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−４は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−３に供給する。
【０１７０】
領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。
【０１７１】
領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が動きを示すか、または、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がアンカバードバックグラウンド領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０１７２】
領域判定部２０３−１は、このように”１”または”０”が設定されたアンカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０１７３】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が静止領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属することを示す”１”を設定する。
【０１７４】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示すか、または、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が静止領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０１７５】
領域判定部２０３−２は、このように”１”または”０”が設定された静止領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０１７６】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が動き領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属することを示す”１”を設定する。
【０１７７】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示すか、または、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が動き領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０１７８】
領域判定部２０３−２は、このように”１”または”０”が設定された動き領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０１７９】
領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−４から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。
【０１８０】
領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示すか、または、静動判定部２０２−４から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がカバードバックグラウンド領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０１８１】
領域判定部２０３−３は、このように”１”または”０”が設定されたカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０１８２】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、領域判定部２０３−１から供給されたアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、領域判定部２０３−２から供給された静止領域判定フラグ、領域判定部２０３−２から供給された動き領域判定フラグ、および領域判定部２０３−３から供給されたカバードバックグラウンド領域判定フラグをそれぞれ記憶する。
【０１８３】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、静止領域判定フラグ、動き領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを合成部２０５に供給する。合成部２０５は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４から供給された、アンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、静止領域判定フラグ、動き領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを基に、各画素が、アンカバードバックグラウンド領域、静止領域、動き領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属することを示す領域情報を生成し、判定フラグ格納フレームメモリ２０６に供給する。
【０１８４】
判定フラグ格納フレームメモリ２０６は、合成部２０５から供給された領域情報を記憶すると共に、記憶している領域情報を出力する。
【０１８５】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２１乃至図２５を参照して説明する。
【０１８６】
前景に対応するオブジェクトが移動しているとき、オブジェクトに対応する画像の画面上の位置は、フレーム毎に変化する。図２１に示すように、フレーム#nにおいて、Yn(x,y)で示される位置に位置するオブジェクトに対応する画像は、次のフレームであるフレーム#n+1において、Yn+1(x,y)に位置する。
【０１８７】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図を図２４に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図２２におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０１８８】
図２２において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０１８９】
フレーム#nにおいて、左から２番目の画素乃至１３番目の画素に含まれているオブジェクトに対応する前景の成分は、フレーム#n+1において、左から６番目乃至１７番目の画素に含まれる。
【０１９０】
フレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１１番目乃至１３番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。フレーム#n+1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から６番目乃至８番目の画素である。
【０１９１】
図２２に示す例において、フレーム#nに含まれる前景の成分が、フレーム#n+1において４画素移動しているので、動き量vは、４である。仮想分割数は、動き量vに対応し、４である。
【０１９２】
次に、注目しているフレームの前後における混合領域に属する画素の画素値の変化について説明する。
【０１９３】
図２３に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ前のフレーム#n-1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ前のフレーム#n-2において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０１９４】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１５番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#n-1の左から１６番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１６番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#n-1の左から１７番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１７番目の画素の画素値から変化しない。
【０１９５】
すなわち、フレーム#nにおけるカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#n-1およびフレーム#n-2の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素に対応する、フレーム#n-1およびフレーム#n-2の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−４により、静止と判定される。
【０１９６】
フレーム#nにおけるカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#n-1における背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素、および対応するフレーム#n-1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−３により、動きと判定される。
【０１９７】
このように、領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−４から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、対応する画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０１９８】
図２４に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ後のフレーム#n+1において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ後のフレーム#n+2において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０１９９】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n+2の左から２番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から２番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#n+2の左から３番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から３番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#n+2の左から４番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から４番目の画素の画素値から変化しない。
【０２００】
すなわち、フレーム#nにおけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#n+1およびフレーム#n+2の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素に対応する、フレーム#n+1およびフレーム#n+2の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−１により、静止と判定される。
【０２０１】
フレーム#nにおけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#n+1における背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素、および対応するフレーム#n+1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−２により、動きと判定される。
【０２０２】
このように、領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−２から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−１から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、対応する画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２０３】
図２５は、フレーム#nにおける領域特定部１０３の判定条件を示す図である。フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素とが静止と判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２０４】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが静止と判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が静止領域に属すると判定する。
【０２０５】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が動き領域に属すると判定する。
【０２０６】
フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２０７】
図２６Ａ乃至図２６Ｄは、領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。図２６Ａにおいて、カバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２６Ｂにおいて、アンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２０８】
図２６Ｃにおいて、動き領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２６Ｄにおいて、静止領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２０９】
図２７は、判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する領域情報の内、混合領域を示す領域情報を画像として示す図である。図２７において、カバードバックグラウンド領域またはアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素、すなわち混合領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する混合領域を示す領域情報は、混合領域、および前景領域内のテクスチャの無い部分に囲まれたテクスチャの有る部分を示す。
【０２１０】
次に、図２８のフローチャートを参照して、領域特定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ２０１において、フレームメモリ２０１は、判定の対象となるフレーム#nを含むフレーム#n-2乃至フレーム#n+2の画像を取得する。
【０２１１】
ステップＳ２０２において、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２０３に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２１２】
ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２０４に進み、領域判定部２０３−２は、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−２は、静止領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２１３】
ステップＳ２０２において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#nの画素が静止領域には属さないので、ステップＳ２０４の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２１４】
ステップＳ２０５において、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２０６に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２１５】
ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２０７に進み、領域判定部２０３−２は、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−２は、動き領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２０８に進む。
【０２１６】
ステップＳ２０５において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、フレーム#nの画素が動き領域には属さないので、ステップＳ２０７の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０８に進む。
【０２１７】
ステップＳ２０８において、静動判定部２０２−４は、フレーム#n-2の画素とフレーム#n-1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２０９に進み、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２１８】
ステップＳ２０９において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２１０に進み、領域判定部２０３−３は、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−３は、カバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２１１に進む。
【０２１９】
ステップＳ２０８において、フレーム#n-2の画素とフレーム#n-1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２０９において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、フレーム#nの画素がカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１０の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１１に進む。
【０２２０】
ステップＳ２１１において、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２１２に進み、静動判定部２０２−１は、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２２１】
ステップＳ２１２において、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２１３に進み、領域判定部２０３−１は、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−１は、アンカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２１４に進む。
【０２２２】
ステップＳ２１１において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２１２において、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#nの画素がアンカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１３の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１４に進む。
【０２２３】
ステップＳ２１４において、領域特定部１０３は、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したか否かを判定し、フレーム#nの全ての画素について領域を特定していないと判定された場合、手続きは、ステップＳ２０２に戻り、他の画素について、領域特定の処理を繰り返す。
【０２２４】
ステップＳ２１４において、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したと判定された場合、ステップＳ２１５に進み、合成部２０５は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを基に、混合領域を示す領域情報を生成し、更に、各画素が、アンカバードバックグラウンド領域、静止領域、動き領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属することを示す領域情報を生成し、生成した領域情報を判定フラグ格納フレームメモリ２０６に設定し、処理は終了する。
【０２２５】
このように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０２２６】
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。
【０２２７】
前景に対応するオブジェクトがテクスチャを有す場合、領域特定部１０３は、より正確に動き領域を特定することができる。
【０２２８】
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。
【０２２９】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した領域を特定する処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、領域特定部１０３は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、領域特定部１０３は、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０２３０】
図２９は、領域特定部１０３の構成を示すブロック図である。図２９に示す領域特定部１０３は、動きベクトルを使用しない。背景画像生成部３０１は、入力画像に対応する背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。背景画像生成部３０１は、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して、背景画像を生成する。
【０２３１】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図の例を図３０に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図３０におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０２３２】
図３０において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n-1およびフレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
背景画像生成部３０１が生成する、図３０の例に対応する背景画像の例を図３１に示す。背景画像は、背景のオブジェクトに対応する画素から構成され、前景のオブジェクトに対応する画像の成分を含まない。
【０２３７】
２値オブジェクト画像抽出部３０２は、背景画像および入力画像の相関を基に、２値オブジェクト画像を生成し、生成した２値オブジェクト画像を時間変化検出部３０３に供給する。
【０２３８】
図３２は、２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。相関値演算部３２１は、背景画像生成部３０１から供給された背景画像および入力画像の相関を演算し、相関値を生成して、生成した相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２３９】
相関値演算部３２１は、例えば、図３３Ａ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３３Ｂ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。
【０２４０】
【数２】
0004304578.tif 000003
【０２４１】
【数３】
0004304578.tif 000004
【０２４２】
【数４】
0004304578.tif 000005
【０２４３】
相関値演算部３２１は、このように各画素に対応して算出された相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２４４】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図３４Ａ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３４Ｂに示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ4を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（７）を適用して、Ｙ4に対応する差分絶対値和を算出するようにしてもよい。
【０２４５】
【数５】
0004304578.tif 000006
【０２４６】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値和を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２４７】
しきい値処理部３２２は、相関画像の画素値としきい値th0とを比較して、相関値がしきい値th0以下である場合、２値オブジェクト画像の画素値に1を設定し、相関値がしきい値th0より大きい場合、２値オブジェクト画像の画素値に0を設定して、0または1が画素値に設定された２値オブジェクト画像を出力する。しきい値処理部３２２は、しきい値th0を予め記憶するようにしてもよく、または、外部から入力されたしきい値th0を使用するようにしてもよい。
【０２４８】
図３５は、図３０に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像の例を示す図である。２値オブジェクト画像において、背景画像と相関の高い画素には、画素値に0が設定される。
【０２４９】
図３６は、時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。フレームメモリ３４１は、フレーム#nの画素について領域を判定するとき、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、フレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２５０】
領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を基に、フレーム#nの各画素について領域を判定して、領域情報を生成し、生成した領域情報を出力する。
【０２５１】
図３７は、領域判定部３４２の判定を説明する図である。フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素が背景領域に属すると判定する。
【０２５２】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像の対応する画素が1であり、フレーム#n+1の２値オブジェクト画像の対応する画素が1であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素が前景領域に属すると判定する。
【０２５３】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像の対応する画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２５４】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n+1の２値オブジェクト画像の対応する画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２５５】
図３８は、図３０に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像について、時間変化検出部３０３の判定した例を示す図である。時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの対応する画素が0なので、フレーム#nの左から１番目乃至５番目の画素を背景領域に属すると判定する。
【０２５６】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n+1の対応する画素が0なので、左から６番目乃至９番目の画素をアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２５７】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n-1の対応する画素が1であり、フレーム#n+1の対応する画素が1なので、左から１０番目乃至１３番目の画素を前景領域に属すると判定する。
【０２５８】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n-1の対応する画素が0なので、左から１４番目乃至１７番目の画素をカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２５９】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの対応する画素が0なので、左から１８番目乃至２１番目の画素を背景領域に属すると判定する。
【０２６０】
次に、図３９のフローチャートを参照して、領域判定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ３０１において、領域判定部１０３の背景画像生成部３０１は、入力画像を基に、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。
【０２６１】
ステップＳ３０２において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、図３３を参照して説明した演算により、入力画像と背景画像生成部３０１から供給された背景画像との相関値を演算する。ステップＳ３０３において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、相関値としきい値th0とを比較することにより、相関値およびしきい値th0から２値オブジェクト画像を演算する。
【０２６２】
ステップＳ３０４において、時間変化検出部３０３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。
【０２６３】
図４０のフローチャートを参照して、ステップＳ３０４に対応する領域判定の処理の詳細を説明する。ステップＳ３２１において、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２２に進み、フレーム#nの注目する画素が背景領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０２６４】
ステップＳ３２１において、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であると判定された場合、ステップＳ３２３に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n-1において、対応する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n-1において、対応する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２４に進み、フレーム#nの注目する画素がカバードバックグラウンド領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０２６５】
ステップＳ３２３において、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか、または、フレーム#n-1において、対応する画素が1であると判定された場合、ステップＳ３２５に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n+1において、対応する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n+1において、対応する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２６に進み、フレーム#nの注目する画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０２６６】
ステップＳ３２５において、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか、または、フレーム#n+1において、対応する画素が１であると判定された場合、ステップＳ３２７に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレーム#nの注目する画素を前景領域と設定して、処理は終了する。
【０２６７】
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。
【０２６８】
図４１は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４１に示す領域特定部１０３は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を使用する。図２９に示す場合と同様の部分には、同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０２６９】
ロバスト化部３６１は、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像を基に、ロバスト化された２値オブジェクト画像を生成して、時間変化検出部３０３に出力する。
【０２７０】
図４２は、ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像の動きを補償して、動きが補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に出力する。
【０２７１】
図４３および図４４の例を参照して、動き補償部３８１の動き補償について説明する。例えば、フレーム#nの領域を判定するとき、図４３に例を示すフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像が入力された場合、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、図４４に例を示すように、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を動き補償して、動き補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に供給する。
【０２７２】
スイッチ３８２は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−１に出力し、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−２に出力する。同様に、スイッチ３８２は、３番目乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のそれぞれをフレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかに出力し、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−Ｎに出力する。
【０２７３】
フレームメモリ３８３−１は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−１に出力する。フレームメモリ３８３−２は、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−２に出力する。
【０２７４】
同様に、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のそれぞれは、３番目のフレーム乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のいずれかを記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のいずれかに出力する。フレームメモリ３８３−Ｎは、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−Ｎに出力する。
【０２７５】
重み付け部３８４−１は、フレームメモリ３８３−１から供給された１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw1を乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−２は、フレームメモリ３８３−２から供給された２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw2を乗じて、積算部３８５に供給する。
【０２７６】
同様に、重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のそれぞれは、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかから供給された３番目乃至Ｎ−１番目のいずれかのフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw3乃至重みw(N-1)のいずれかを乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−Ｎは、フレームメモリ３８３−Ｎから供給されたＮ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みwNを乗じて、積算部３８５に供給する。
【０２７７】
積算部３８５は、１乃至Ｎ番目のフレームの動き補償され、それぞれ重みw1乃至wNのいずれかが乗じられた、２値オブジェクト画像の対応する画素値を積算して、積算された画素値を予め定めたしきい値th0と比較することにより２値オブジェクト画像を生成する。
【０２７８】
このように、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像からロバスト化された２値オブジェト画像を生成して、時間変化検出部３０３に供給するので、図４１に構成を示す領域特定部１０３は、入力画像にノイズが含まれていても、図２９に示す場合に比較して、より正確に領域を特定することができる。
【０２７９】
次に、図４１に構成を示す領域特定部１０３の領域特定の処理について、図４５のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３４１乃至ステップＳ３４３の処理は、図３９のフローチャートで説明したステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３とそれぞれ同様なのでその説明は省略する。
【０２８０】
ステップＳ３４４において、ロバスト化部３６１は、ロバスト化の処理を実行する。
【０２８１】
ステップＳ３４５において、時間変化検出部３０３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。ステップＳ３４５の処理の詳細は、図４０のフローチャートを参照して説明した処理と同様なのでその説明は省略する。
【０２８２】
次に、図４６のフローチャートを参照して、図４５のステップＳ３４４の処理に対応する、ロバスト化の処理の詳細について説明する。ステップＳ３６１において、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を基に、入力された２値オブジェクト画像の動き補償の処理を実行する。ステップＳ３６２において、フレームメモリ３８３−１乃至３８３−Ｎのいずれかは、スイッチ３８２を介して供給された動き補償された２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２８３】
ステップＳ３６３において、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたか否かを判定し、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されていないと判定された場合、ステップＳ３６１に戻り、２値オブジェクト画像の動き補償の処理および２値オブジェクト画像の記憶の処理を繰り返す。
【０２８４】
ステップＳ３６３において、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたと判定された場合、ステップＳ３６４に進み、重み付け部３８４−１乃至３８４−Ｎのそれぞれは、Ｎ個の２値オブジェクト画像のそれぞれにw1乃至wNのいずれかの重みを乗じて、重み付けする。
【０２８５】
ステップＳ３６５において、積算部３８５は、重み付けされたＮ個の２値オブジェクト画像を積算する。
【０２８６】
ステップＳ３６６において、積算部３８５は、例えば、予め定められたしきい値th1との比較などにより、積算された画像から２値オブジェクト画像を生成して、処理は終了する。
【０２８７】
このように、図４１に構成を示す領域特定部１０３は、ロバスト化された２値オブジェクト画像を基に、領域情報を生成することができる。
【０２８８】
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。
【０２８９】
図４７は、混合比前景画素値算出部１０４の構成を示すブロック図である。
【０２９０】
混合比前景画素値算出部１０４は、領域特定部１０３により検出されたアンカバードバックグラウンド領域である混合領域内の画素の画素値が、注目している注目フレームに対して時間的に前のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景画素値（前景オブジェクト成分）と、注目フレームに対して時間的に後のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景画素値（背景オブジェクト成分）とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成し、生成された方程式に、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入された方程式を解くことにより、混合比と前景画素値（前景オブジェクト成分）とを統計的に求めて、さらに、方程式を解くことにより求められた前景画素値を方程式に代入して、求められた前景画素値が代入された方程式を解くことにより、混合比と、前景画素値とを繰り返し求める。
【０２９１】
混合比前景画素値算出部１０４は、領域特定部１０３により検出されたカバードバックグラウンド領域である混合領域内の画素の画素値が、注目している注目フレームに対して時間的に後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景画素値（前景オブジェクト成分）と、注目フレームに対して時間的に前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景画素値（背景オブジェクト成分）とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成し、生成された方程式に、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入された方程式を解くことにより、混合比と前景画素値（前景オブジェクト成分）とを統計的に求めて、さらに、方程式を解くことにより求められた前景画素値を方程式に代入して、求められた前景画素値が代入された方程式を解くことにより、混合比と、前景画素値とを繰り返し求める。
【０２９２】
処理タップ抽出部６０１は、領域情報を基に、注目している注目フレームの混合領域に属する注目している注目画素に対して、注目フレームおよび注目フレームに時間的に隣接するフレームから画素を処理タップとして抽出する。
【０２９３】
より詳しく説明すれば、処理タップ抽出部６０１は、領域情報を基に、注目している注目フレームの混合領域に属する注目している注目画素に対して、注目フレーム上の注目画素に対する所定の領域の画素を処理タップとして、抽出する。例えば、処理タップ抽出部６０１は、注目フレームから、注目画素を中心とした、縦×横が１０画素×１０画素の領域の画素を処理タップとして、抽出する。
【０２９４】
なお、処理タップは、任意の数とすることができ、処理タップの数は、本発明を限定するものではない。
【０２９５】
図４８は、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４８において、フレーム#nは、注目フレームであり、フレーム#n+1は、フレーム#nに対して時間的に後のフレームであり、フレーム#n-1は、フレーム#n対して時間的に前のフレームである。
【０２９６】
図４８において、C01乃至C21は、それぞれ、注目フレームの画素の画素値を示し、P01乃至P21は、それぞれ、フレーム#n-1の画素の画素値を示し、N01乃至N21は、それぞれ、フレーム#n+1の画素の画素値を示す。
【０２９７】
画素値がC01である画素の位置は、画素値がP01である画素の位置、または画素値がN01である画素の位置に対応する。同様に、画素値がC02である画素乃至C21である画素の位置のそれぞれは、画素値がP01である画素乃至P21である画素の位置のそれぞれ、または画素値がN01である画素乃至N21である画素の位置のそれぞれに対応する。
【０２９８】
例えば、アンカバードバックグラウンド領域に属する、画素値がC07である画素が注目画素であるとき、注目フレーム#nから画素値がC06乃至C08である画素が、処理タップとして抽出される。また、例えば、カバードバックグラウンド領域に属する、画素値がC16である画素が注目画素であるとき、注目フレーム#nから画素値がC15乃至C17である画素が、処理タップとして抽出される。
【０２９９】
処理タップ抽出部６０１は、注目画素がアンカバードバックグラウンド領域に属しているとき、時間的に前のフレームから、注目画素に画面上で対応する位置の画素に対して所定の領域の画素を、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして、抽出する。例えば、注目画素がアンカバードバックグラウンド領域に属しているとき、処理タップ抽出部６０１は、注目フレームに対して時間的に前のフレームから、注目画素の画面上の位置に対応する位置の画素を中心とする、縦×横が１０画素×１０画素の領域の画素を、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出する。
【０３００】
例えば、図４８で示される、アンカバードバックグラウンド領域に属する、画素値がC07である画素が注目画素である場合、注目フレーム#nから画素値がC06乃至C08である画素が、処理タップとして抽出されたとき、フレーム#n-1から画素値がP06乃至P08である画素が、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出される。
【０３０１】
処理タップ抽出部６０１は、領域情報を基に、注目画素がアンカバードバックグラウンド領域に属しているとき、時間的に後のフレームから、注目画素に画面上で対応する位置の画素に対して所定の領域の画素を、背景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして、抽出する。例えば、注目画素がアンカバードバックグラウンド領域に属しているとき、処理タップ抽出部６０１は、注目フレームに対して時間的に後のフレームから、注目画素の画面上の位置に対応する位置の画素を中心とする、縦×横が１０画素×１０画素の領域の画素を、背景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出する。
【０３０２】
例えば、図４８で示される、アンカバードバックグラウンド領域に属する、画素値がC07である画素が注目画素である場合、注目フレーム#nから画素値がC06乃至C08である画素が、処理タップとして抽出されたとき、フレーム#n+1から画素値がN06乃至N08である画素が、背景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出される。
【０３０３】
処理タップ抽出部６０１は、領域情報を基に、注目画素がカバードバックグラウンド領域に属しているとき、時間的に後のフレームから、注目画素に画面上で対応する位置の画素に対して所定の領域の画素を、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして、抽出する。例えば、注目画素がカバードバックグラウンド領域に属しているとき、処理タップ抽出部６０１は、注目フレームに対して時間的に後のフレームから、注目画素の画面上の位置に対応する位置の画素を中心とする、縦×横が１０画素×１０画素の領域の画素を、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出する。
【０３０４】
例えば、図４８で示される、カバードバックグラウンド領域に属する、画素値がC16である画素が注目画素である場合、注目フレーム#nから画素値がC15乃至C17である画素が、処理タップとして抽出されたとき、フレーム#n+1から画素値がN15乃至N17である画素が、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出される。
【０３０５】
処理タップ抽出部６０１は、領域情報を基に、注目画素がカバードバックグラウンド領域に属しているとき、時間的に前のフレームから、注目画素に画面上で対応する位置の画素に対して所定の領域の画素を、背景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして、抽出する。例えば、注目画素がカバードバックグラウンド領域に属しているとき、処理タップ抽出部６０１は、注目フレームに対して時間的に前のフレームから、注目画素の画面上の位置に対応する位置の画素を中心とする、縦×横が１０画素×１０画素の領域の画素を、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出する。
【０３０６】
例えば、図４８で示される、カバードバックグラウンド領域に属する、画素値がC16である画素が注目画素である場合、注目フレーム#nから画素値がC15乃至C17である画素が、処理タップとして抽出されたとき、フレーム#n-1から画素値がP15乃至P17である画素が、背景画素値に等しい画素値を有する処理タップとして抽出される。
【０３０７】
なお、処理タップ抽出部６０１は、注目フレームから処理タップが抽出される領域と同じ大きさの領域に属する画素を、時間的に前のフレームまたは後のフレームから、処理タップとして抽出する。
【０３０８】
処理タップ抽出部６０１は、入力画像から抽出した処理タップをマトリックス演算部６０２に供給する。
【０３０９】
マトリックス演算部６０２は、注目画素の画素値が、前景画素値と、背景画素値とが、所定の混合比αで混合された値であるとする方程式を生成する。
【０３１０】
例えば、マトリックス演算部６０２は、カバードバックグラウンド領域に属する注目画素の画素値が、注目している注目フレームに対して時間的に後のフレームの対応する対応画素の画素値に等しい前景画素値と、注目フレームに対して時間的に前のフレームの対応する対応画素の画素値に等しい背景画素値とが、所定の混合比αで混合された値であるとする方程式を生成する。または、マトリックス演算部６０２は、アンカバードバックグラウンド領域に属する注目画素の画素値が、注目している注目フレームに対して時間的に前のフレームの対応する対応画素の画素値に等しい前景画素値と、注目フレームに対して時間的に後のフレームの対応する対応画素の画素値に等しい背景画素値とが、所定の混合比αで混合された値であるとする方程式を生成する。
【０３１１】
マトリックス演算部６０２は、生成した方程式を最小自乗法演算部６０３に供給する。
【０３１２】
そして、マトリックス演算部６０２は、処理タップ抽出部６０１から供給された処理タップを最小自乗法演算部６０３に供給する。
【０３１３】
最小自乗法演算部６０３は、マトリックス演算部６０２から供給された方程式に、処理タップを代入して、処理タップが代入された方程式を解くことにより、混合比と注目画素の前景画素値（前景オブジェクト成分）とを統計的に求める。
【０３１４】
例えば、最小自乗法演算部６０３は、マトリックス演算部から供給された方程式に、注目フレームから抽出された処理タップ、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップ、および背景画素値に等しい画素値を有する処理タップを代入して、処理タップが代入された方程式を解くことにより、混合比と注目画素の前景画素値（前景オブジェクト成分）とを統計的に求める。
【０３１５】
最小自乗法演算部６０３は、混合比および注目画素の前景画素値（前景オブジェクト成分）、並びに方程式を解いた結果得られる特徴量を繰り返し判定部６０４に供給する。特徴量には、後述するように、混合比αの傾きまたは切片などが含まれる。
【０３１６】
繰り返し判定部６０４は、最小自乗法演算部６０３から供給された混合比αおよび注目画素の前景画素値（前景オブジェクト成分）、並びに方程式を解いた結果得られる特徴量を基に、混合比αおよび注目画素の前景画素値を算出する処理を繰り返すか否かを判定する。
【０３１７】
混合比αおよび注目画素の前景画素値を算出する処理を繰り返すと判定された場合、繰り返し判定部６０４は、処理タップ抽出部６０１およびマトリックス演算部６０２に処理の繰り返しを指示する。一方、混合比αおよび注目画素の前景画素値を算出する処理を繰り返さないと判定された場合、繰り返し判定部６０４は、算出された混合比αおよび注目画素の前景画素値を出力する。
【０３１８】
例えば、繰り返し判定部６０４は、最小自乗法演算部６０３から供給された混合比α、注目画素の前景画素値、方程式を解いた結果得られる特徴量から、誤差を算出し、予め設定した閾値と誤差とを比較し、誤差が閾値を超える場合、混合比αおよび注目画素の前景画素値を算出する処理を繰り返すと判定する。
【０３１９】
繰り返し判定部６０４は、誤差が閾値以下である場合、算出された混合比αおよび注目画素の前景画素値を出力する。
【０３２０】
繰り返し判定部６０４から処理の繰り返しを指示された場合、処理タップ抽出部６０１は、繰り返し判定部６０４からの指示に基づいて、注目フレームから処理タップを抽出すると共に、注目フレームに時間的に前または後のフレームから背景素値に等しい画素値を有する処理タップを抽出する。
【０３２１】
繰り返し判定部６０４から処理の繰り返しを指示された場合、マトリックス演算部６０２は、さらに方程式を生成し、最小自乗法演算部６０３は、生成された方程式に、求められた前景画素値、注目フレームから抽出された処理タップ、および注目フレームに時間的に前または後のフレームから抽出された背景素値に等しい画素値を有する処理タップを方程式に代入して、代入された方程式を解くことにより、混合比αと前景画素値とをさらに求める。
【０３２２】
なお、この場合、マトリックス演算部６０２が生成する方程式は、同じ注目画素に対して、混合比αと前景画素値とを求める前の処理で生成された方程式と同一であってもよく、異なるものであってもよい。
【０３２３】
このように、混合比前景画素値算出部１０４においては、より確からしい混合比αおよび前景画素値が求まるまで、方程式を生成し、前の処理で求められた前景画素値を方程式に設定し、前景画素値が代入された方程式を解く処理が繰り返される。
【０３２４】
ここで、マトリックス演算部６０２において、生成される方程式について説明する。
【０３２５】
混合比前景画素値算出部１０４は、複数の変数間の関係を重回帰分析によって導き、この際、再帰的に結果を演算する。
【０３２６】
ここで、処理の出発点となる式を、式（８）に示す。
【０３２７】
混合領域の画素値=前景画素値+混合比α×背景画素値                （８）
【０３２８】
式（８）に対して、以下の仮定を導入する。
【０３２９】
第１に、背景のオブジェクトは静止しており、注目フレームに時間的に隣接するフレームから得ることができる。
【０３３０】
第２に、混合比αは、空間方向に直線的に変化する。
【０３３１】
第３に、前景画素値は、局所領域で一定値をとる。
【０３３２】
以上の、３つの仮定のもとに、混合比αを空間方向に２次元の広がりを持ち、平面（Z=bx+cy+d）で近似できるとすると、式（８）から、式（９）を得る。
y=(1-α)×A+α×x                                            （９）
α=b×ix+c×iy+d                                            （１０）
【０３３３】
式（９）において、yは、画素値であり、Aは、yに含まれる前景画素値であり、xは、yに含まれる背景画素値である。式（１０）において、bは、空間方向Xの混合比αの傾きであり、Cは、空間方向Yの混合比αの傾きであり、dは、混合比αの切片である。また、式（１０）において、ixは、空間方向Xの位置を示し、iyは、空間方向Yの位置を示す。
【０３３４】
式（９）に式（１０）を代入すると、式（１１）が得られる。
y=A+b×ix（x-A）+c×iy（x-A）+d×（x-A）                      （１１）
【０３３５】
式（１１）には、未知数同士の掛け算が含まれているので、このままでは未知数の数が増えてしまう。
【０３３６】
そこで、背景画素値Aを再帰的に求めることによって、これを回避する。
【０３３７】
最小自乗法の方程式に設定される前景画素値をA'とすると、モデル式は、式（１２）で表される。
y=A+b×ix（x-A'）+c×iy（x-A'）+d×（x-A'）                  （１２）
【０３３８】
式（１２）において、A，b，c、およびdは、それぞれ、前景画素値、空間方向Xの混合比αの傾き、空間方向Yの混合比αの傾き、混合比αの切片である。式（１２）において、A'は、入力として与えられる前景画素値、yは、入力画像の画素値であり、xは、背景画素値であり、ixは、空間方向Xの位置を示し、iyは、空間方向Yの位置を示し、A'，y，x，ix、およびiyは、既知である。
【０３３９】
最小自乗法を適用するために、式（１２）を一般化する。空間方向Xの混合比αの傾きb、空間方向Yの混合比αの傾きc、混合比αの切片d、および前景画素値Aを、それぞれ、w0,w1,w2,w4と表現する。また、w0,w1,w2,w4のそれぞれに係る値であるix（x-A'），iy（x-A'），（x-A'）、および1.0を、それぞれ、a0，a2，a3，a4と表現する。ここで、前景画素値Aにかかる係数は常に1.0の定数であるが、ここでは一般化した変数a4と表すようにする。また、入力される画素値yをMと置く。
【０３４０】
また、最小自乗法に用いるサンプルをK=0,1,2,・・・,n-1のn個とすると、k番目のサンプルの誤差値ekは、式（１３）で表される。
【数６】
0004304578.tif 000007
【０３４１】
式（１３）を変形して、式（１４）が得られる。
【数７】
0004304578.tif 000008
【０３４２】
ここで、最小自乗法で解くために、誤差の自乗和Eを式（１５）で示されるように定義する。
【数８】
0004304578.tif 000009
【０３４３】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数wv（v=0,1,・・・,4）に対して偏微分した値が0になればよい。従って、式（１６）を満たすように、w0,w1,w2,w4を求める。
【数９】
0004304578.tif 000010
【０３４４】
式（１６）に、式（１４）を代入して、式（１７）を得る。
【数１０】
0004304578.tif 000011
【０３４５】
結局、式（１７）に、v=0,1,・・・,4を代入することで得られる５つの式から、wh（h=0,1,・・・,4）を求めればよい。
【０３４６】
式（１７）を行列で表すと式（１８）が得られる。
【数１１】
0004304578.tif 000012
【０３４７】
よって、式（１８）の右辺の左側の行列の逆行列を求めて、求められた逆行列を左辺の行列に乗算することにより、右辺の右側の行列、すなわち、wh（h=0,1,・・・,4）を求めることができる。
【０３４８】
マトリックス演算部６０２は、例えば、式（１８）で示される方程式を生成する。
【０３４９】
最小自乗法演算部６０３は、例えば、マトリックス演算部６０２から供給された、式（１８）で示される方程式に、処理タップを設定（代入）する。この場合、最小自乗法演算部６０３は、Mに、注目フレーム#nから抽出された処理タップを設定し、A'に、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップを設定し、xに、背景画素値に等しい画素値を有する処理タップを設定する。
【０３５０】
ix、およびiyは、注目画素の位置を原点とすることができる。この場合、注目画素の混合比αは、切片dに等しい。
【０３５１】
なお、（x-A）の演算を行い、式（１８）の行列の要素における乗算および積和（Σに相当する演算）を行って、式（１８）に処理タップを設定することを足し込みと称する。
【０３５２】
ここで、最小自乗法演算部６０３は、１つの注目画素について最初に、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップを式（１８）で示される方程式に設定する場合、変数k毎に異なる処理タップを設定できる。
【０３５３】
また、最小自乗法演算部６０３は、１つの注目画素について最初に、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップを式（１８）で示される方程式に設定する場合、変数kが変化しても１つの処理タップを設定するようにできる。この場合、例えば、最小自乗法演算部６０３は、処理タップを抽出した領域の中心に位置する１つの画素の画素値を式（１８）で示される方程式に設定する。
【０３５４】
さらに、例えば、最小自乗法演算部６０３は、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップの平均値を式（１８）で示される方程式に設定する。また、例えば、最小自乗法演算部６０３は、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップの中央値（メディアン）を式（１８）で示される方程式に設定する。
【０３５５】
繰り返し判定部６０４は、例えば、誤差の自乗和Eと閾値とを比較し、誤差の自乗和Eが閾値を超える場合、混合比αおよび注目画素の前景画素値を算出する処理を繰り返すと判定する。繰り返し判定部６０４は、例えば、誤差の自乗和Eが閾値以下である場合、算出された混合比αおよび注目画素の前景画素値Aを出力する。
【０３５６】
繰り返し判定部６０４から処理の繰り返しを指示された場合、マトリックス演算部６０２は、さらに方程式を生成する。
【０３５７】
最小自乗法演算部６０３は、生成された方程式に、求められた前景画素値A（w4）および処理タップ抽出部６０１で抽出された処理タップ（この場合、注目フレームの処理タップと背景画素値に対応する処理タップ）を方程式に設定して、前景画素値A（w4）および処理タップ抽出部６０１で抽出された処理タップが設定された方程式を解くことにより、さらに、混合比αと、前景画素値Aとを求める。
【０３５８】
繰り返し判定部６０４から処理の繰り返しを指示された場合、マトリックス演算部６０２は、前の処理で生成された方程式と同一の方程式を生成するか、または、異なる方程式を生成する。
【０３５９】
マトリックス演算部６０２が生成する、異なる方程式について説明する。
【０３６０】
マトリックス演算部６０２が、前の処理で生成された方程式と同一の方程式を生成して、最小自乗法演算部６０３が、生成された方程式に、求められた前景画素値A（w4）を方程式に設定して、前景画素値A（w4）が設定された方程式を解くことにより、さらに、混合比αと、前景画素値Aとを求めるようにした場合においても、この処理を繰り返すことにより、より正確な混合比αおよび前景画素値Aを求めることができる。
【０３６１】
しかしながら、このように算出された混合比αおよび前景画素値Aを調査すると、背景領域における混合比αおよび前景画素値Aには、白色ノイズが含まれるのに対して（どの位置でも誤差の期待値がほぼ０になることが確認された）、混合領域と前景領域または混合領域と背景領域の境界部分における混合比αおよび前景画素値Aには、はっきりとした有色ノイズが含まれることがわかった。
【０３６２】
これから、前の処理で生成された方程式と同一の方程式を生成する場合、全処理タップ（全画素）に対して、同じ仮定および同じ処理を適用しており、境界の部分において、モデルが現実と合わなくなってしまっていると考えられる。
【０３６３】
また、この場合、空間方向の重みを平面で代表させているのは、統計処理のための処理タップを集めるためであるが、実際に値として用いるのは、注目画素であり、処理単位（処理タップ）同士の連続性は考慮されていない。
【０３６４】
さらに、最小自乗法は、処理単位のブロック（処理タップが抽出される領域）内全ての画素に対する誤差を評価しており、注目画素に対する誤差のみを評価しているわけではない。
【０３６５】
さらにまた、最小自乗法の重みは、全画素で同様に評価されている。
【０３６６】
すなわち、混合領域と前景領域または混合領域と背景領域の境界部分において、方程式で表現されるモデルが成り立っていないと考えられる。
【０３６７】
換言すれば、混合領域の境界部分を含む領域の複数の画素、すなわち混合領域の境界部分を含むブロックの処理は、モデルから外れる画素を巻き込んでしまい（モデルから外れる画素を含むことになり）、処理の結果得られる混合比αおよび前景画素値Aに大きな影響を与えてしまう。
【０３６８】
図４９は、このような誤差の発生を説明する図である。
【０３６９】
混合比前景画素値算出部１０４における処理は、式（１９）で示される関係から、再帰的な処理により、式（２０）で示される関係を求めると言える。
y=A+α×（x-A'）                                  （１９）
y=（1-α）×A+α×x                                （２０）
【０３７０】
図４９で示されるように、複数の画素（処理タップ）からなるブロック（領域）を単位として処理が実行されることで、混合比αが1.0である境界付近では、下にシフトした混合比α’が算出され、混合比αが0.0である境界付近では、上にシフトした混合比α'が算出される。従って、混合比αが1.0である付近では、正しい値に比較して小さい値を示す結果が得られることになり、画素値に混ざり込まれている前景成分が大きく、背景成分が小さく評価される。
【０３７１】
そこで、前景オブジェクト成分の動き方向に対応する混合領域の端部のサンプルを除いて、方程式を生成することを考える。
【０３７２】
すなわち、マトリックス演算部６０２に、同じ注目画素に対して、混合比αと前景画素値とを求める前の処理で生成された方程式と異なる方程式であって、前景オブジェクト成分の動き方向に対応する混合領域の端部のサンプルを除いた方程式を生成させるようにする。
【０３７３】
図５０は、マトリックス演算部６０２が生成する方程式に設定される処理タップの領域の例を説明する図である。図５０で示される例において、マス目は、画素を示す。１０画素×１０画素の中心に位置する画素が注目画素である。図５０で示される例において、前景のオブジェクトは、図中の左下から右上に向かって動いている。すなわち、図中の左下および右下に混合領域の端部が位置する。
【０３７４】
例えば、図５０で示されるように、マトリックス演算部６０２は、１つの注目画素に対して、最初に混合比αおよび前景画素値Aを算出するとき、縦×横が１０画素×１０画素の領域の処理タップを対象とした方程式を生成し、２回目に混合比αおよび前景画素値Aを算出するとき、図中の最も上の行（横の並び）の右から１番目乃至４番目、上から２番目の行の右から１番目乃至３番目、上から３番目の行の右から１番目および２番目、上から４番目の行の右から１番目、最も下の行の左から１番目乃至３番目、下から２番目の行の左から１番目乃至２番目、および下から３番目の行の左から１番目の処理タップを除いた他の処理タップを対象とした方程式を生成し、３回目に混合比αおよび前景画素値Aを算出するとき、図中の最も上の行の右から１番目乃至５番目、上から２番目の行の右から１番目乃至４番目、上から３番目の行の右から１番目乃至３番目、上から４番目の行の右から１番目および２番目、上から５番目の行の右から１番目、最も下の行の左から１番目乃至４番目、下から２番目の行の左から１番目乃至３番目、下から３番目の行の左から１番目および２番目、および下から４番目の行の左から１番目の処理タップを除いた他の処理タップを対象とした方程式を生成する。
【０３７５】
処理タップを除くか否かの判断は、例えば、方程式を解いて得られた、空間方向Xの混合比αの傾きb、空間方向Yの混合比αの傾きc、および混合比αの切片dを基準とすることができる。
【０３７６】
例えば、繰り返し判定部６０４は、方程式を解いて得られた、空間方向Xの混合比αの傾きb、空間方向Yの混合比αの傾きc、および混合比αの切片dから、混合比αが0.0乃至1.0である範囲を求め、処理タップ抽出部６０１に、混合比αが0.0乃至1.0である範囲を基準として、処理タップを抽出させる。
【０３７７】
繰り返し判定部６０４は、マトリックス演算部６０２に、混合比αが0.0乃至1.0である範囲をサンプルとした、方程式を生成させる。例えば、マトリックス演算部６０２は、繰り返し判定部６０４からの指示の基に、混合比αが0.0乃至1.0である範囲をサンプルとした、図５０を参照して説明した方程式を生成する。
【０３７８】
マトリックス演算部６０２は、処理タップ抽出部６０１から供給された、混合比αが0.0乃至1.0である範囲を基準として抽出された処理タップを生成した方程式に足し込む。
【０３７９】
このようにすることで、注目画素に対して、より正確に、混合比αおよび前景画素値Aを求めることができるようになる。
【０３８０】
図５１は、混合比前景画素値算出部１０４による、混合比αおよび前景画素値の算出の処理を説明するフローチャートである。
【０３８１】
ステップＳ６０１において、処理タップ抽出部６０１は、まだ注目画素とされていない画素から注目画素を選択して、選択された注目画素について、領域情報を基に、注目フレームおよび注目フレームに時間的に隣接するフレームから処理タップを抽出する。抽出された処理タップは、マトリックス演算部６０２、および最小自乗法演算部６０３に供給される。
【０３８２】
ステップＳ６０２において、マトリックス演算部６０２は、注目画素の画素値が、前景画素値と、背景画素値とが、所定の混合比αで混合された値であるとする方程式を生成する。生成された方程式は、最小自乗法演算部６０３に供給される。
【０３８３】
ステップＳ６０３において、最小自乗法演算部６０３は、最小自乗法の演算の処理を実行する。すなわち、最小自乗法演算部６０３は、マトリックス演算部６０２から供給された方程式に、処理タップを代入して、処理タップが代入された方程式を解くことにより、混合比と注目画素の前景画素値（前景オブジェクト成分）とを統計的に求める。最小自乗法演算部６０３は、例えば、掃き出し法により方程式を解く。
【０３８４】
ステップＳ６０４において、繰り返し判定部６０４は、最小自乗法演算部６０３から供給された混合比αおよび注目画素の前景画素値（前景オブジェクト成分）、並びに方程式を解いた結果得られる特徴量を基に、混合比αおよび注目画素の前景画素値を算出する処理を繰り返すか否かを判定する。ステップＳ６０４において、繰り返しを終了しないと判定された場合、ステップＳ６０１に戻り、混合比と注目画素の前景画素値とを求める処理が繰り返される。
【０３８５】
例えば、繰り返し判定部６０４は、誤差の自乗和Eと閾値とを比較することにより、ステップＳ６０１乃至ステップＳ６０３の処理を繰り返すか否かを判定する。より具体的には、繰り返し判定部６０４は、誤差の自乗和Eが閾値を超えているとき、ステップＳ６０１乃至ステップＳ６０３の処理を繰り返すと判定し、誤差の自乗和Eが閾値以下であるとき、ステップＳ６０１乃至ステップＳ６０３の処理の繰り返しを終了する。
【０３８６】
ステップＳ６０４において、繰り返しを終了すると判定された場合、ステップＳ６０５に進み、繰り返し判定部６０４は、内部に記憶している混合比αおよび前景画素値を更新する。
【０３８７】
ステップＳ６０６において、繰り返し判定部６０４は、全領域、すなわち全ての画素について混合比αおよび前景画素値を予測したか否かを判定し、全ての画素について混合比αおよび前景画素値を予測していないと判定された場合、ステップＳ６０１に戻り、他の画素を注目画素として、上述した処理を繰り返す。
【０３８８】
ステップＳ６０６において、全ての画素について混合比αおよび前景画素値を予測したと判定された場合、予測された混合比αおよび前景画素値を出力して、処理は終了する。
【０３８９】
図５２は、混合比前景画素値算出部１０４による、混合領域に属する画素から選択された注目画素ついての、混合比αおよび前景画素値の算出のより具体的な処理を説明するフローチャートである。
【０３９０】
ステップＳ６３１において、処理タップ抽出部６０１は、注目画素について、入力画像から初期値としての処理タップを抽出する。例えば、処理タップ抽出部６０１は、注目フレームから、注目画素を中心とした、縦×横が１０画素×１０画素の領域の画素を処理タップとして、抽出し、注目フレームに対して時間的に前のフレームおよび後のフレームから、それぞれ、注目フレームから抽出された処理タップに対応する位置の、縦×横が１０画素×１０画素の画素を処理タップとして抽出する。
【０３９１】
ステップＳ６３２において、マトリックス演算部６０２は、ステップＳ６３１の処理で抽出された処理タップを対象とした、注目画素の画素値が、前景画素値と、背景画素値とが、所定の混合比αで混合された値であるとする、式（１８）で示される方程式を生成する。
【０３９２】
ステップＳ６３３において、最小自乗法演算部６０３は、ステップＳ６３１の処理で抽出された初期値を、ステップＳ６３２の処理で生成された方程式に足し込む。例えば、最小自乗法演算部６０３は、式（１８）で示される方程式に、変数k毎に異なる、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップを足し込む。
【０３９３】
または、例えば、最小自乗法演算部６０３は、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップ処理タップを抽出した領域の中心に位置する１つの画素（処理タップ）の画素値を式（１８）で示される方程式に足し込む。さらに例えば、最小自乗法演算部６０３は、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップの平均値を式（１８）で示される方程式に足し込むようにしてもよい。
【０３９４】
さらにまた、例えば、最小自乗法演算部６０３は、前景画素値に等しい画素値を有する処理タップの中央値（メディアン）を式（１８）で示される方程式に足し込むようにしてもよい。
【０３９５】
ステップＳ６３４において、最小自乗法演算部６０３は、処理タップが足し込まれた正規方程式を解いて、混合比の傾きと切片および前景画素値を求める。例えば、最小自乗法演算部６０３は、掃き出し法により、処理タップが足し込まれた正規方程式を解いて、混合比の傾きと切片および前景画素値を求める。
【０３９６】
なお、正規方程式を解く手法は、本発明を限定するものではない。
【０３９７】
ステップＳ６３５において、最小自乗法演算部６０３は、ステップＳ６３４の処理で算出された混合比の傾きと切片から、注目画素に対する混合比αを算出する。例えば、ixおよびiyの原点を、注目画素の位置としたとき、最小自乗法演算部６０３は、切片dを注目画素の混合比αとする。
【０３９８】
ステップＳ６３６において、繰り返し判定部６０４は、誤差の自乗和Eと閾値とを比較し、誤差の自乗和Eが閾値以下であるか否かを判定し、誤差の自乗和Eが閾値を超えていると判定された場合、さらに混合比の傾きと切片および前景画素値を求める処理を繰り返す必要があるので、ステップＳ６３７に進み、繰り返し判定部６０４は、最小自乗法演算部６０３が算出した結果である前景画素値をマトリックス演算部６０２に供給する。
【０３９９】
処理タップ抽出部６０１は、注目フレームの処理タップと背景画素値に対応する処理タップをマトリックス演算部６０２に供給する。
【０４００】
マトリックス演算部６０２は、繰り返し判定部６０４から供給された、最小自乗法演算部６０３が算出した結果である前景画素値、並びに注目フレームの処理タップおよび背景画素値に対応する処理タップを最小自乗法演算部６０３に供給する。最小自乗法演算部６０３は、処理タップとして抽出された、入力画像の画素値と、算出された前景画素値を、正規方程式に足し込む。
【０４０１】
ステップＳ６３８において、最小自乗法演算部６０３は、入力画像の画素値と、算出された前景画素値とが足し込まれた正規方程式を解いて、混合比の傾きと切片および前景画素値を求める。
【０４０２】
ステップＳ６３９において、最小自乗法演算部６０３は、ステップＳ６３４の処理で算出された混合比の傾きと切片から、注目画素に対する混合比αを算出して、ステップＳ６３６に戻り、上述した処理を繰り返す。
【０４０３】
ステップＳ６３６において、誤差の自乗和Eが閾値以下であると判定された場合、正確な混合比の傾きと切片および前景画素値が算出されたので、ステップＳ６４０に進み、繰り返し判定部６０４は、混合比αおよび前景画素値を出力して、処理は終了する。
【０４０４】
図５３は、混合比前景画素値算出部１０４による、混合領域に属する画素から選択された注目画素ついての、混合比αおよび前景画素値の算出のより具体的な他の処理を説明するフローチャートである。
【０４０５】
ステップＳ６６１乃至ステップＳ６６６の処理は、それぞれ、図５２のステップＳ６３１乃至ステップＳ６３６の処理と同様なので、その説明は省略する。
【０４０６】
ステップＳ６６７において、繰り返し判定部６０４は、混合比の傾きと切片から、混合比が0.0乃至1.0である範囲を特定する。繰り返し判定部６０４は、混合比が0.0乃至1.0である範囲を示す情報を処理タップ抽出部６０１およびマトリックス演算部６０２に供給する。
【０４０７】
ステップＳ６６８において、処理タップ抽出部６０１は、最小自乗法に用いるサンプルを決定する。すなわち、処理タップ抽出部６０１は、混合比αが0.0乃至1.0である範囲の注目フレームの処理タップと、注目フレームの処理タップに対応する位置の背景画素値の処理タップとを抽出することにより、最小自乗法に用いるサンプルを決定する。処理タップ抽出部６０１は、抽出した処理タップを最小自乗法演算部６０３に供給する。このようにすることで、混合領域の端部のサンプルが除かれることになる。
【０４０８】
処理タップ抽出部６０１は、混合比αが0.0乃至1.0である範囲の、抽出した処理タップをマトリックス演算部６０２に供給する。
【０４０９】
ステップＳ６６９において、マトリックス演算部６０２は、サンプルに基づき、正規方程式を生成する。すなわち、マトリックス演算部６０２は、繰り返し判定部６０４から供給された、混合比が0.0乃至1.0である範囲を示す情報を基に、混合比が0.0乃至1.0である範囲のサンプルに基づいた、正規方程式を生成する。
【０４１０】
マトリックス演算部６０２は、生成した方程式、および処理タップ抽出部６０１から供給された処理タップを最小自乗法演算部６０３に供給する。
【０４１１】
ステップＳ６７０において、最小自乗法演算部６０３は、ステップＳ６６８の処理で抽出された処理タップである、入力画像の画素の画素値と、正規方程式を解いて算出された前景画素値を、正規方程式に足し込む。
【０４１２】
ステップＳ６７１において、最小自乗法演算部６０３は、正規方程式を解いて、混合比の傾きと切片および前景画素値を求める。
【０４１３】
ステップＳ６７２において、最小自乗法演算部６０３は、ステップＳ６３４の処理で算出された混合比の傾きと切片から、注目画素に対する混合比αを算出して、ステップＳ６６６に戻り、上述した処理を繰り返す。
【０４１４】
ステップＳ６７３の処理は、図５２のステップＳ６４０の処理と同様なので、その説明は省略する。
【０４１５】
このように、混合比前景画素値算出部１０４は、画素について、より正確に、混合比を算出することができる。また、混合比前景画素値算出部１０４は、画素について、より正確に前景画素値を算出することができる。
【０４１６】
それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出し、検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成し、生成された方程式に、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入された方程式を解くことにより、混合比と前景オブジェクト成分とを統計的に求めるようにした場合、混合比を求めることができる。
【０４１７】
また、それぞれ時間積分効果を有する複数の画素に光信号が射影されることにより取得された画像データの注目フレームにおける、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合される混合領域を検出し、検出された混合領域内の画素の画素値は、注目フレームに対して時間的に前または後のフレームの対応する第１の対応画素の画素値に等しい前景オブジェクト成分と、注目フレームに対して時間的に後または前のフレームの対応する第２の対応画素の画素値に等しい背景オブジェクト成分とが、所定の混合比で混合された値であるとする方程式を生成し、生成された方程式に、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値を代入して、第１の対応画素の画素値および第２の対応画素の画素値が代入された方程式を解くことにより、混合比と前景オブジェクト成分とを統計的に求めて、さらに、方程式を解くことにより求められた前景オブジェクト成分を方程式に代入して、求められた前景オブジェクト成分が代入された方程式を解くことにより、混合比と前景オブジェクト成分とを繰り返し求めるようにした場合、より正確に混合比を算出することができる。
【０４１８】
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。
【０４１９】
図５４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８０１およびモデル化部８０２に供給される。前景成分算出部１０５から供給された前景成分画像は、足し込み部８０４に供給される。
【０４２０】
処理単位決定部８０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。処理単位決定部８０１は、生成した処理単位を足し込み部８０４に供給する。
【０４２１】
図５５中のＡで示す、処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図５５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。
【０４２２】
モデル化部８０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部８０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図５６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。
【０４２３】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２でありシャッタ時間内の動き量vが５であるときにおいては、モデル化部８０２は、仮想分割数を５とし、最も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つの前景の成分から成るモデルを選択する。
【０４２４】
なお、モデル化部８０２は、予め記憶してあるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、および処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０４２５】
モデル化部８０２は、選択したモデルを方程式生成部８０３に供給する。
【０４２６】
方程式生成部８０３は、モデル化部８０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図５６に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるときの、方程式生成部８０３が生成する方程式について説明する。
【０４２７】
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（２１）乃至式（３２）で表される。
【０４２８】
C01=F01/v                                          （２１）
C02=F02/v+F01/v                                    （２２）
C03=F03/v+F02/v+F01/v                              （２３）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v                        （２４）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v                  （２５）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v                  （２６）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v                  （２７）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v                  （２８）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v                        （２９）
C10=F08/v+F07/v+F06/v                              （３０）
C11=F08/v+F07/v                                    （３１）
C12=F08/v                                          （３２）
【０４２９】
方程式生成部８０３は、生成した方程式を変形して方程式を生成する。方程式生成部８０３が生成する方程式を、式（３３）乃至式（４４）に示す。
【０４３０】
0004304578.tif 000013
【０４３１】
式（３３）乃至式（４４）は、式（４５）として表すこともできる。
【０４３２】
【数１２】
0004304578.tif 000014
式（４５）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。
【０４３３】
誤差を考慮して表現すると、式（４５）は、式（４６）のように表すことができる。
【０４３４】
【数１３】
0004304578.tif 000015
式（４６）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０４３５】
式（４６）は、式（４７）に書き換えることができる。
【０４３６】
【数１４】
0004304578.tif 000016
【０４３７】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４８）に示すように定義する。
【０４３８】
【数１５】
0004304578.tif 000017
【０４３９】
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（４９）を満たすようにFkを求める。
【０４４０】
【数１６】
0004304578.tif 000018
【０４４１】
式（４９）において、動き量vは固定値であるから、式（５０）を導くことができる。
【０４４２】
【数１７】
0004304578.tif 000019
【０４４３】
式（５０）を展開して、移項すると、式（５１）を得る。
【０４４４】
【数１８】
0004304578.tif 000020
【０４４５】
式（５１）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。
【０４４６】
このような最小自乗法に基づく、方程式生成部８０３が生成する正規方程式の例を式（５２）に示す。
【０４４７】
【数１９】
0004304578.tif 000021
【０４４８】
式（５２）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。
【０４４９】
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。
【０４５０】
方程式生成部８０３は、このように生成された正規方程式を足し込み部８０４に供給する。
【０４５１】
足し込み部８０４は、処理単位決定部８０１から供給された処理単位を基に、前景成分画像に含まれる画素値Cを、方程式生成部８０３から供給された行列の式に設定する。足し込み部８０４は、画素値Cを設定した行列を演算部８０５に供給する。
【０４５２】
演算部８０５は、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの解法に基づく処理により、動きボケが除去された前景成分Fi/vを算出して、動きボケが除去された前景の画素値である、０乃至８の整数のいずれかのiに対応するFiを算出して、図５７に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および選択部８０７に出力する。
【０４５３】
なお、図５７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。
【０４５４】
動きボケ付加部８０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'や、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'を与えることで、動きボケの量を調整することができる。例えば、図５８に示すように、動きボケ付加部８０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０４５５】
動きボケ付加部８０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部８０７に供給する。
【０４５６】
選択部８０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、演算部８０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部８０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像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。
【０４５７】
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。
【０４５８】
また、例えば、図５９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（５３）に示す行列の式を生成する。
【０４５９】
【数２０】
0004304578.tif 000022
【０４６０】
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。
【０４６１】
図６０は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図５４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。
【０４６２】
選択部８２１は、選択信号を基に、入力された動きベクトルとその位置信号をそのまま処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給するか、または動きベクトルの大きさを動きボケ調整量v'に置き換えて、その大きさが動きボケ調整量v'に置き換えられた動きベクトルとその位置信号を処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給する。
【０４６３】
このようにすることで、図６０の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図６０の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図５６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５８に示すようなモデルに従って、演算を実行し、（動き量v）/（動きボケ調整量v'）＝5/3、すなわちほぼ1.7の動き量vに応じた動きボケを含む画像を算出する。なお、この場合、算出される画像は、3である動き量vに対応した動きボケを含むのではないので、動きボケ付加部８０６の結果とは動き量vと動きボケ調整量v'の関係の意味合いが異なる点に注意が必要である。
【０４６４】
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。
【０４６５】
次に、図６１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。
【０４６６】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。
【０４６７】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部８０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ８０３において、方程式生成部８０３は、選択されたモデルを基に、正規方程式を作成する。
【０４６８】
ステップＳ８０４において、足し込み部８０４は、作成された正規方程式に前景成分画像の画素値を設定する。ステップＳ８０５において、足し込み部８０４は、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行ったか否かを判定し、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行っていないと判定された場合、ステップＳ８０４に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４６９】
ステップＳ８０５において、処理単位の全ての画素の画素値の設定を行ったと判定された場合、ステップＳ８０６に進み、演算部８０５は、足し込み部８０４から供給された画素値が設定された正規方程式を基に、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０４７０】
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。
【０４７１】
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。
【０４７２】
以上のように、図２に構成を示す画像処理装置は、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２に構成を示す画像処理装置は、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。
【０４７３】
図６２は、動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部９０１に供給される。前景成分算出部１０５から供給された前景成分画像は、演算部９０４に供給される。
【０４７４】
処理単位決定部９０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部９０２に供給する。
【０４７５】
モデル化部９０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。
【０４７６】
方程式生成部９０３は、モデル化部９０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０４７７】
図６３乃至図６５に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であるときの、方程式生成部９０３が生成する方程式の例について説明する。
【０４７８】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、上述したように、式（２１）乃至式（３２）で表される。
【０４７９】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（５４）に示すように、前景の成分F08/vのみを含み、画素値C11は、前景の成分F08/vおよび前景の成分F07/vの積和から成る。従って、前景の成分F07/vは、式（５５）で求めることができる。
【０４８０】
F08/v=C12                                  （５４）
F07/v=C11-C12                              （５５）
【０４８１】
同様に、画素値C10乃至C01に含まれる前景の成分を考慮すると、前景の成分F06/v乃至F01/vは、式（５６）乃至式（６１）により求めることができる。
【０４８２】
F06/v=C10-C11                              （５６）
F05/v=C09-C10                              （５７）
F04/v=C08-C09                              （５８）
F03/v=C07-C08+C12                          （５９）
F02/v=C06-C07+C11-C12                      （６０）
F01/v=C05-C06+C10-C11                      （６１）
【０４８３】
方程式生成部９０３は、式（５４）乃至式（６１）に例を示す、画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。方程式生成部９０３は、生成した方程式を演算部９０４に供給する。
【０４８４】
演算部９０４は、方程式生成部９０３から供給された方程式に前景成分画像の画素値を設定して、画素値を設定した方程式を基に、前景の成分を算出する。演算部９０４は、例えば、式（５４）乃至式（６１）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（５４）乃至式（６１）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０４８５】
演算部９０４は、画素値が設定された式に基づき、前景の成分を算出する。例えば、演算部９０４は、画素値C05乃至C12が設定された式（５４）乃至式（６１）に基づく演算により、図６４に示すように、前景の成分F01/v乃至F08/vを算出する。演算部９０４は、前景の成分F01/v乃至F08/vを補正部９０５に供給する。
【０４８６】
補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分に、処理単位決定部９０１から供給された動きベクトルに含まれる動き量vを乗じて、動きボケを除去した前景の画素値を算出する。例えば、補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vが供給されたとき、前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれに、５である動き量vを乗じることにより、図６５に示すように、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０４８７】
補正部９０５は、以上のように算出された、動きボケを除去した前景の画素値から成る前景成分画像を動きボケ付加部９０６および選択部９０７に供給する。
【０４８８】
動きボケ付加部９０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'で、動きボケの量を調整することができる。例えば、図５８に示すように、動きボケ付加部９０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０４８９】
動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部９０７に供給する。
【０４９０】
選択部９０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、補正部９０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部９０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像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。
【０４９１】
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。
【０４９２】
次に、図６２に構成を示す動きボケ調整部１０６による前景の動きボケの量の調整の処理を図６６のフローチャートを参照して説明する。
【０４９３】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０４９４】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０４９５】
ステップＳ９０４において、演算部９０４は、作成された方程式に前景成分画像の画素値を設定し、画素値が設定された方程式を基に、画素値の差分から前景の成分を抽出する。ステップＳ９０５において、演算部９０４は、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したか否かを判定し、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出していないと判定された場合、ステップＳ９０４に戻り、前景の成分を抽出の処理を繰り返す。
【０４９６】
ステップＳ９０５において、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したと判定された場合、ステップＳ９０６に進み、補正部９０５は、動き量vを基に、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれを補正して、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０４９７】
ステップＳ９０７において、動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、選択部９０７は、動きボケが除去された画像または動きボケの量が調整された画像のいずれかを選択して、選択した画像を出力して、処理は終了する。
【０４９８】
このように、図６２に構成を示す動きボケ調整部１０６は、より簡単な演算で、より迅速に、動きボケを含む前景画像から動きボケを調整することができる。
【０４９９】
ウィナー・フィルタなど従来の動きボケを部分的に除去する手法が、理想状態では効果が認められるが、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対して十分な効果が得られないのに対し、図６２に構成を示す動きボケ調整部１０６においても、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０５００】
図６７は、画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０５０１】
図２に示す部分と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０５０２】
領域特定部１０３は、領域情報を混合比前景画素値算出部１０４、前景成分算出部１０５、および合成部１００１に供給する。
【０５０３】
混合比前景画素値算出部１０４は、混合比αおよび前景画素値を前景成分算出部１０５に供給する。
【０５０４】
前景成分算出部１０５は、前景成分画像を合成部１００１に供給する。
【０５０５】
合成部１００１は、混合比前景画素値算出部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、前景成分算出部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。
【０５０６】
図６８は、合成部１００１の構成を示す図である。背景成分生成部１０２１は、混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０５０７】
混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０５０８】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０５０９】
このように、合成部１００１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０５１０】
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。
【０５１１】
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。
【０５１２】
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。
【０５１３】
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。
【０５１４】
なお、センサは、CCDに限らす、固体撮像素子である、例えば、CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）、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。
【０５１５】
本発明の信号処理を行うプログラムを記録した記録媒体は、図１に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク５１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク５２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ５４などよりなるパッケージメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２２や、記憶部２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０５１６】
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。
【０５１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、混合比を検出することができる。
【０５１８】
また、本発明によれば、より正確に混合比を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】画像処理装置を示すブロック図である。
【図３】センサによる撮像を説明する図である。
【図４】画素の配置を説明する図である。
【図５】検出素子の動作を説明する図である。
【図６】動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。
【図７】背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。
【図８】静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【図９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１２】前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す図である。
【図１３】画素と画素値を時間方向に展開したモデルとの対応を示す図である。
【図１４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１７】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１８】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１９】動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図２０】領域特定部１０３の構成を示すブロック図である。
【図２１】前景に対応するオブジェクトが移動しているときの画像を説明する図である。
【図２２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２５】領域判定の条件を説明する図である。
【図２６】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２７】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２８】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図２９】領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。
【図３０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３１】背景画像の例を示す図である。
【図３２】２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。
【図３３】相関値の算出を説明する図である。
【図３４】相関値の算出を説明する図である。
【図３５】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図３６】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図３７】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図３８】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図３９】領域判定部１０３の領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４０】領域判定の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図４１】領域特定部１０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４２】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図４３】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４４】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４５】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４６】ロバスト化の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図４７】混合比前景画素値算出部１０４の構成を示すブロック図である。
【図４８】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４９】誤差の発生を説明する図である。
【図５０】処理タップの領域の例を説明する図である。
【図５１】混合比αおよび前景画素値の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図５２】混合比αおよび前景画素値の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図５３】混合比αおよび前景画素値の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図５４】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５５】処理単位を説明する図である。
【図５６】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５７】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５８】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５９】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６０】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図６１】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６２】動きボケ調整部１０６の他の構成を示すブロック図である。
【図６３】画素値と前景の成分のとの対応を指定するモデルの例を示す図である。
【図６４】前景の成分の算出を説明する図である。
【図６５】前景の成分の算出を説明する図である。
【図６６】前景の動きボケの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図６７】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図６８】合成部１００１の構成を示す図である。
【符号の説明】
２１  CPU，  ２２  ROM，  ２３  RAM，  ２６  入力部，  ２７  出力部，２８  記憶部，  ２９  通信部，  ５１  磁気ディスク，  ５２  光ディスク，  ５３  光磁気ディスク，  ５４  半導体メモリ，  １０１  オブジェクト抽出部，  １０２  動き検出部，  １０３  領域特定部，  １０４  混合比前景画素値算出部，  １０５  前景成分算出部，  １０６  動きボケ調整部，  １０７選択部，  ２０１  フレームメモリ，  ２０２−１乃至２０２−４  静動判定部，  ２０３−１乃至２０３−３  領域判定部，  ２０４  判定フラグ格納フレームメモリ，  ２０５  合成部，  ２０６  判定フラグ格納フレームメモリ，  ３０１  背景画像生成部，  ３０２  ２値オブジェクト画像抽出部，  ３０３  時間変化検出部，  ３２１  相関値演算部，  ３２２  しきい値処理部，  ３４１  フレームメモリ，  ３４２  領域判定部，  ３６１  ロバスト化部，  ３８１  動き補償部，  ３８２  スイッチ，  ３８３−１乃至３８３−Ｎ  フレームメモリ、  ３８４−１乃至３８４−Ｎ  重み付け部，  ３８５  積算部，  ６０１  処理タップ抽出部，  ６０２  マトリックス演算部，  ６０３  最小自乗法演算部，  ６０４  繰り返し判定部，  ８０１  処理単位決定部，  ８０２  モデル化部，  ８０３  方程式生成部，  ８０４  足し込み部，  ８０５  演算部，  ８０６  動きボケ付加部，  ８０７  選択部，  ８２１  選択部，  ９０１処理単位決定部，  ９０２  モデル化部，  ９０３  方程式生成部，  ９０４演算部，  ９０５  補正部，  ９０６  動きボケ付加部，  ９０７  選択部，１００１  合成部，  １０２１  背景成分生成部，  １０２２  混合領域画像合成部，  １０２３  画像合成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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