JP4479098B2 - Signal processing apparatus and method, and recording medium - Google Patents

Description

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。
【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。
【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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【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１５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。
【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。
【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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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４０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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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５７のフローチャートを参照して後述する。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１６４】
図２２は、領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。フレームメモリ１２１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１２１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。
【０１６５】
静動判定部１２２−１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１２１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１２２−１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１２３−１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１２２−１は、静止を示す静動判定を領域判定部１２３−１に供給する。
【０１６６】
静動判定部１２２−２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１２１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１２２−２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１２３−１および領域判定部１２３−２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１２２−２は、静止を示す静動判定を領域判定部１２３−１および領域判定部１２３−２に供給する。
【０１６７】
静動判定部１２２−３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１２１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１２２−３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１２３−２および領域判定部１２３−３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１２２−３は、静止を示す静動判定を領域判定部１２３−２および領域判定部１２３−３に供給する。
【０１６８】
静動判定部１２２−４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１２１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１２２−４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１２３−３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１２２−４は、静止を示す静動判定を領域判定部１２３−３に供給する。
【０１６９】
領域判定部１２３−１は、静動判定部１２２−１から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部１２２−２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。
【０１７０】
領域判定部１２３−１は、静動判定部１２２−１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１２２−２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。
【０１７１】
領域判定部１２３−１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１２４に供給する。
【０１７２】
領域判定部１２３−２は、静動判定部１２２−２から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部１２２−３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。
【０１７３】
領域判定部１２３−２は、静動判定部１２２−２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１２２−３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。
【０１７４】
領域判定部１２３−２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１２４に供給する。
【０１７５】
領域判定部１２３−２は、静動判定部１２２−２から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部１２２−３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。
【０１７６】
領域判定部１２３−２は、静動判定部１２２−２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１２２−３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。
【０１７７】
領域判定部１２３−２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１２４に供給する。
【０１７８】
領域判定部１２３−３は、静動判定部１２２−３から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部１２２−４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。
【０１７９】
領域判定部１２３−３は、静動判定部１２２−３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１２２−４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。
【０１８０】
領域判定部１２３−３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１２４に供給する。
【０１８１】
判定フラグ格納フレームメモリ１２４は、領域判定部１２３−１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１２３−２から供給された静止領域判定フラグ、領域判定部１２３−２から供給された動き領域判定フラグ、および領域判定部１２３−３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。
【０１８２】
判定フラグ格納フレームメモリ１２４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１２５に供給する。合成部１２５は、判定フラグ格納フレームメモリ１２４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１２６に供給する。
【０１８３】
判定フラグ格納フレームメモリ１２６は、合成部１２５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。
【０１８４】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２３乃至図２７を参照して説明する。
【０１８５】
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２３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。
【０１８６】
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２４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。
【０１８７】
図２４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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
図２４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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
図２５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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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１２２−４により、静止と判定される。
【０１９５】
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１２２−３により、動きと判定される。
【０１９６】
このように、領域判定部１２３−３は、静動判定部１２２−３から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部１２２−４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。
【０１９７】
図２６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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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１２２−１により、静止と判定される。
【０２００】
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１２２−２により、動きと判定される。
【０２０１】
このように、領域判定部１２３−１は、静動判定部１２２−２から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部１２２−１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。
【０２０２】
図２７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。
【０２０３】
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。
【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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
図２８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２８（Ａ）において、カバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２８（Ｂ）において、アンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２０７】
図２８（Ｃ）において、動き領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２８（Ｄ）において、静止領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２０８】
図２９は、判定フラグ格納フレームメモリ１２６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２９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１２６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。
【０２０９】
次に、図３０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Ｓ１２１において、フレームメモリ１２１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。
【０２１０】
ステップＳ１２２において、静動判定部１２２−３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Ｓ１２３に進み、静動判定部１２２−２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。
【０２１１】
ステップＳ１２３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Ｓ１２４に進み、領域判定部１２３−２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１２３−２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１２４に供給し、手続きは、ステップＳ１２５に進む。
【０２１２】
ステップＳ１２２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Ｓ１２３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Ｓ１２４の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ１２５に進む。
【０２１３】
ステップＳ１２５において、静動判定部１２２−３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Ｓ１２６に進み、静動判定部１２２−２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。
【０２１４】
ステップＳ１２６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Ｓ１２７に進み、領域判定部１２３−２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１２３−２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１２４に供給し、手続きは、ステップＳ１２８に進む。
【０２１５】
ステップＳ１２５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Ｓ１２６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Ｓ１２７の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ１２８に進む。
【０２１６】
ステップＳ１２８において、静動判定部１２２−４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Ｓ１２９に進み、静動判定部１２２−３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。
【０２１７】
ステップＳ１２９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Ｓ１３０に進み、領域判定部１２３−３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１２３−３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１２４に供給し、手続きは、ステップＳ１３１に進む。
【０２１８】
ステップＳ１２８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Ｓ１２９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Ｓ１３０の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ１３１に進む。
【０２１９】
ステップＳ１３１において、静動判定部１２２−２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Ｓ１３２に進み、静動判定部１２２−１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。
【０２２０】
ステップＳ１３２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Ｓ１３３に進み、領域判定部１２３−１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１２３−１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１２４に供給し、手続きは、ステップＳ１３４に進む。
【０２２１】
ステップＳ１３１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Ｓ１３２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Ｓ１３３の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ１３４に進む。
【０２２２】
ステップＳ１３４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Ｓ１２２に戻り、他の画素について、領域特定の処理を繰り返す。
【０２２３】
ステップＳ１３４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Ｓ１３５に進み、合成部１２５は、判定フラグ格納フレームメモリ１２４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１２６に設定し、処理は終了する。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
図３１は、混合比算出部１０４の構成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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
この場合、混合比αの傾きは、前景のシャッタ時間内での動き量vの逆比となる。
【０２３４】
理想的な混合比αの例を図３２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。
【０２３５】
図３２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。
【０２３６】
図３３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（４）で表すことができる。
【０２３７】
【数２】

【０２３８】
式（４）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（５）および式（６）のように表現することができる。
【０２３９】
M=C06 （５）
B=P06 （６）
【０２４０】
式（４）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。
【０２４１】
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（７）のように書き換えられる。
【０２４２】
C=α・P+f （７）
式（７）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和Σ_iFi/vである。式（７）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。
【０２４３】
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３４に示す。
【０２４４】
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（８）のように表現することができる。
【０２４５】
C=α・N+f （８）
【０２４６】
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（４）乃至式（８）を適用することができる。例えば、図３３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（６）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。
【０２４７】
式（７）および式（８）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。ここで、画像は一般的に空間的に相関が強いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０２４８】
そこで、前景成分は、空間的に相関が強いので、前景の成分の和fを前または後のフレームから導き出せるように式を変形して、混合比αを求める。
【０２４９】
図３５のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（９）で表すことができる。
【０２５０】
【数３】

式（９）の右辺第１項の2/vは、混合比αに相当する。式（９）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（１０）のように表すこととする。
【０２５１】
【数４】

【０２５２】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（１１）が成立するとする。
【０２５３】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12 （１１）
式（１０）は、式（１１）を利用して、式（１２）のように置き換えることができる。
【０２５４】
【数５】

【０２５５】
結果として、βは、式（１３）で表すことができる。
【０２５６】
β=2/4 （１３）
【０２５７】
一般的に、式（１１）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（１４）が成立する。
【０２５８】
β=1-α （１４）
【０２５９】
式（１４）が成立するとすれば、式（７）は、式（１５）に示すように展開することができる。
【０２６０】
【数６】

【０２６１】
同様に、式（１４）が成立するとすれば、式（８）は、式（１６）に示すように展開することができる。
【０２６２】
【数７】

【０２６３】
式（１５）および式（１６）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（１５）および式（１６）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（１５）および式（１６）における、C，N、およびPの関係を図３６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。
【０２６４】
従って、式（１５）および式（１６）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（１５）および式（１６）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。
【０２６５】
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（１７）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（１８）により算出される。
【０２６６】
α=(C-N)/(P-N) （１７）
α=(C-P)/(N-P) （１８）
【０２６７】
図３７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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
混合比演算部２２３は、式（１７）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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
なお、推定混合比処理部２０２は、推定混合比処理部２０１が式（１７）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（１８）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。
【０２７３】
図３８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３８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。
【０２７４】
推定混合比は、混合領域において、図３２に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０２７５】
図３１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。
【０２７６】
図３９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。
【０２７７】
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（１７）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。
【０２７８】
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（１８）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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
このように、図３９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。
【０２８１】
図４０のフローチャートを参照して、図３１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４１のフローチャートを参照して、後述する。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
図３９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４０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。
【０２８７】
次に、図４０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４１のフローチャートを参照して説明する。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
図４０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４１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。
【０２９６】
なお、図３９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４１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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
なお、図３１または図３９に示す混合比算出部１０４の構成は、一例である。
【０２９９】
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。
【０３００】
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。
【０３０１】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図４２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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
図４３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。
【０３１１】
図４３（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図４３（Ｂ）は、図４３（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。
【０３１２】
図４３（Ａ）および図４３（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。
【０３１３】
図４３（Ａ）および図４３（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。
【０３１４】
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。
【０３１５】
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。
【０３１６】
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。
【０３１７】
図４４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４４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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
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。
【０３２０】
図４５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４５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４５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。
【０３２１】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（１９）で表される。
【０３２２】
C15=B15/v+F09/v+F08/v+F07/v
=α15・B15+F09/v+F08/v+F07/v
=α15・P15+F09/v+F08/v+F07/v （１９）
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。
【０３２３】
式（１９）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（２０）で表される。
【０３２４】
f15=F09/v+F08/v+F07/v
=C15-α15・P15 （２０）
【０３２５】
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（２１）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（２２）で表される。
【０３２６】
f16=C16-α16・P16 （２１）
f17=C17-α17・P17 （２２）
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（２３）で計算される。
【０３２７】
fc=C-α・P （２３）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０３２８】
図４６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４６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４６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。
【０３２９】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（２４）で表される。
【０３３０】
C02=B02/v+B02/v+B02/v+F01/v
=α2・B02+F01/v
=α2・N02+F01/v （２４）
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。
【０３３１】
式（２４）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（２５）で表される。
【０３３２】
f02=F01/v
=C02-α2・N02 （２５）
【０３３３】
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（２６）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（２７）で表される。
【０３３４】
f03=C03-α3・N03 （２６）
f04=C04-α4・N04 （２７）
【０３３５】
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（２８）で計算される。
【０３３６】
fu=C-α・N （２８）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０３３７】
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。
【０３３８】
図４７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。
【０３３９】
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。
【０３４０】
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。
【０３４１】
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４５および図４６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。
【０３４２】
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。
【０３４３】
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。
【０３４４】
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。
【０３４５】
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。
【０３４６】
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。
【０３４７】
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。
【０３４８】
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。
【０３４９】
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。
【０３５０】
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。
【０３５１】
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。
【０３５２】
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。
【０３５３】
図４８は、図４４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。
【０３５４】
図４８（Ａ）は、図４４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。
【０３５５】
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。
【０３５６】
図４８（Ｂ）は、図４４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。
【０３５７】
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。
【０３５８】
次に、図４９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。
【０３５９】
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。
【０３６０】
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。
【０３６１】
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。
【０３６２】
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。
【０３６３】
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。
【０３６４】
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。
【０３６５】
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。
【０３６６】
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。
【０３６７】
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。
【０３６８】
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。
【０３６９】
図５０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。
【０３７０】
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。
【０３７１】
処理単位決定部３５１が生成する処理単位は、図５１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。
【０３７２】
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５２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。
【０３７３】
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。
【０３７４】
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。
【０３７５】
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。
【０３７６】
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５２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。
【０３７７】
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（２９）乃至式（４０）で表される。
【０３７８】
C01=F01/v （２９）
C02=F02/v+F01/v （３０）
C03=F03/v+F02/v+F01/v （３１）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （３２）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （３３）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v （３４）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v （３５）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v （３６）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v （３７）
C10=F08/v+F07/v+F06/v （３８）
C11=F08/v+F07/v （３９）
C12=F08/v （４０）
【０３７９】
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（４１）乃至式（５２）に示す。
C01=1・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v （４１）
C02=1・F01/v+1・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v （４２）
C03=1・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v （４３）
C04=1・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v （４４）
C05=1・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+0・F08/v （４５）
C06=0・F01/v+1・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+0・F07/v+0・F08/v （４６）
C07=0・F01/v+0・F02/v+1・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+0・F08/v （４７）
C08=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+1・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+1・F08/v （４８）
C09=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+1・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+1・F08/v （４９）
C10=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+1・F06/v+1・F07/v+1・F08/v （５０）
C11=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+1・F07/v+1・F08/v （５１）
C12=0・F01/v+0・F02/v+0・F03/v+0・F04/v+0・F05/v
+0・F06/v+0・F07/v+1・F08/v （５２）
【０３８０】
式（４１）乃至式（５２）は、式（５３）として表すこともできる。
【０３８１】
【数８】

式（５３）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。
【０３８２】
誤差を考慮して表現すると、式（５３）は、式（５４）のように表すことができる。
【０３８３】
【数９】

式（５４）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０３８４】
式（５４）は、式（５５）に書き換えることができる。
【０３８５】
【数１０】

【０３８６】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（５６）に示すように定義する。
【０３８７】
【数１１】

【０３８８】
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（５７）を満たすようにFkを求める。
【０３８９】
【数１２】

【０３９０】
式（５７）において、動き量vは固定値であるから、式（５８）を導くことができる。
【０３９１】
【数１３】

【０３９２】
式（５８）を展開して、移項すると、式（５９）を得る。
【０３９３】
【数１４】

【０３９４】
式（５９）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。
【０３９５】
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（６０）に示す。
【０３９６】
【数１５】

【０３９７】
式（６０）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。
【０３９８】
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。
【０３９９】
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。
【０４００】
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。
【０４０１】
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５３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。
【０４０２】
なお、図５３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。
【０４０３】
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'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５４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。
【０４０４】
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。
【０４０５】
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。
【０４０６】
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。
【０４０７】
また、例えば、図５５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（６１）に示す行列の式を生成する。
【０４０８】
【数１６】

【０４０９】
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。
【０４１０】
図５６は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図５０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。
【０４１１】
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。
【０４１２】
このようにすることで、図５６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５６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５２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５４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３５６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。
【０４１３】
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。
【０４１４】
次に、図５７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。
【０４１５】
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。
【０４１６】
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。
【０４１７】
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。
【０４１８】
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。
【０４１９】
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。
【０４２０】
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。
【０４２１】
なお、図５０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。
【０４２２】
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。
【０４２３】
図５８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。
【０４２４】
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。
【０４２５】
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。
【０４２６】
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。
【０４２７】
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。
【０４２８】
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。
【０４２９】
図５９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。
【０４３０】
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。
【０４３１】
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。
【０４３２】
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。
【０４３３】
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。
【０４３４】
図６０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の算出を順番に行うのに対して、図６０に示す信号処理部１２は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０４３５】
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。
【０４３６】
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。
【０４３７】
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。
【０４３８】
図６１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。
【０４３９】
図６１に示す推定混合比処理部２０１は、図３１に示す推定混合比処理部２０１と同じである。図６１に示す推定混合比処理部２０２は、図３１に示す推定混合比処理部２０２と同じである。
【０４４０】
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。
【０４４１】
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。
【０４４２】
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。
【０４４３】
図６２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。
【０４４４】
図４２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。
【０４４５】
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。
【０４４６】
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。
【０４４７】
分離部２５１は、図４７に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０４４８】
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。
【０４４９】
図６０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。
【０４５０】
図６０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。
【０４５１】
このように、図６０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６０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。
【０４５２】
図６３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５８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６３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。
【０４５３】
図６０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。
【０４５４】
図６３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。
【０４５５】
図６３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。
【０４５６】
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。
【０４５７】
図６４は、合成部４３１の構成を示す図である。図５９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。
【０４５８】
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。
【０４５９】
図６４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。
【０４６０】
図６４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。
【０４６１】
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。
【０４６２】
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。
【０４６３】
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。
【０４６４】
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。
【０４６５】
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。
【０４６６】
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。
【０４６７】
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。
【０４６８】
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。
【０４６９】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１に記載の信号処理装置、請求項３に記載の信号処理方法、および請求項４に記載の記録媒体によれば、入力画像の画素ごとにフレーム間の動きの有無を判定し、その判定結果から、各画素が前景領域、背景領域、または混合領域の何れであるかを特定し、特定された混合領域の画素について、各フレームの画素の画素値を用いた演算を行なうようにしたので、混合比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の構成の一例を示すブロック図である。
【図２３】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】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２６】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２７】領域判定の条件を説明する図である。
【図２８】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２９】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３０】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３１】混合比算出部１０４の構成を示すブロック図である。
【図３２】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図３３】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３４】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３５】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３６】 C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図３７】推定混合比処理部２０１の構成を示すブロック図である。
【図３８】推定混合比の例を示す図である。
【図３９】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図４０】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４１】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４２】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４３】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４４】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４５】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４６】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４７】分離部２５１の構成の一例を示すブロック図である。
【図４８】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４９】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５０】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５１】処理単位を説明する図である。
【図５２】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５３】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５４】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５５】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５６】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図５７】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５８】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５９】合成部３７１の構成を示す図である。
【図６０】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６１】混合比算出部４０１の構成を示すブロック図である。
【図６２】前景背景分離部４０２の構成を示すブロック図である。
【図６３】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６４】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 フレームメモリ， １２２−１乃至１２２−４ 静動判定部， １２３−１乃至１２３−３ 領域判定部， １２４ 判定フラグ格納フレームメモリ， １２５ 合成部， １２６ 判定フラグ格納フレームメモリ， 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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal processing apparatus and method, and a recording medium, and more particularly, to a signal processing apparatus and method that considers a difference between a signal detected by a sensor and the real world, and a recording medium.
[0002]
[Prior art]
A technique for detecting an event in the real world with a sensor and processing sampling data output from the sensor, such as an image, sound, temperature, or pressure, is widely used.
[0003]
For example, in an image obtained by capturing an object moving in front of a predetermined background with a video camera, motion blur occurs when the moving speed of the object is relatively fast.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When an object moves in front of a stationary background, not only motion blur due to mixing of the moving object image itself, but also mixing of the background image and the moving object image occurs. Conventionally, it has not been considered to detect a mixed state between a background image and a moving object image.
[0005]
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to be able to detect a mixing ratio indicating a state of mixing of a plurality of objects such as a background image and a moving object image. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The signal processing device according to claim 1 is:For each pixel of the input image, by comparing the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position in the input image of two consecutive frames with a predetermined threshold value, Static motion determining means for determining presence / absence of motion; for each pixel of the input image, determination result of presence / absence of motion between a predetermined frame and a frame immediately before the predetermined frame; and a predetermined frame and a predetermined frame Based on the determination result of the presence / absence of motion with the next frame, the pixel is based only on the foreground area including only the foreground object component constituting the foreground object, and only on the background object component configuring the background object. To indicate the background area, or the mixed area where the foreground object component and the background object component are mixed. For the pixels constituting the mixed region indicated by the region information in the region specifying means for generating information and the input image of the processing target frame, the pixel value of the pixel of the processing target frame and the pixel value of the frame adjacent to the processing target frame Mixing ratio calculation means for calculating a mixing ratio of background object components in a pixel by dividing a difference from the pixel value by a pixel value difference between pixels in adjacent frames before and after the processing target frame.It is characterized by that.
[0007]
  The mixed area is composed of an uncovered background area and a covered background area, and the area specifying means determines whether or not there is motion between the processing target frame and a frame immediately after the processing target frame. An uncovered background that identifies a pixel that is an uncovered background area from the result and a determination result of presence / absence of motion between the next frame to the processing target frame and the second frame to the processing target frame The determination result of the presence / absence of motion between the area specifying means, the processing target frame, and the frame immediately before the processing target frame, and the frame immediately before the processing target frame and the processing target frame A covered background that identifies the pixels that are the covered background area based on the result of the presence or absence of motion with the frame A determination result of the presence / absence of motion between the und area specifying means, the processing target frame, and the frame immediately after the processing target frame, and between the processing target frame and the frame immediately before the processing target frame; Foreground area / background area specifying means for specifying a pixel that is a foreground area and a pixel that is a background area from a determination result of presence / absence of motion, an uncovered background area specifying means, a covered background area specifying means, and a foreground area An area information generation unit that generates area information from the identification result by the background area identification unit is provided, and the mixing ratio calculation unit includes a pixel value of the pixel of the processing target frame and a process for the pixel of the uncovered background area. The difference between the pixel value of the pixel of the previous frame of the target frame and the image of the adjacent frames before and after the processing target frame. First mixture ratio calculating means for calculating the mixture ratio by dividing by the difference between the pixel values of the pixel, the pixel value of the pixel of the processing target frame, and the pixel after the processing target frame for the pixels of the covered background area Second mixing ratio calculation means for calculating a mixing ratio by dividing a difference from a pixel value of a pixel of a frame by a difference of pixel values of pixels of adjacent frames before and after the processing target frame can be provided. .
[0012]
  The signal processing method according to claim 3 or the recording medium program according to claim 4 is the absolute value of the difference between pixel values of pixels at the same position in the input image of two consecutive frames for each pixel of the input image. A static motion determination step for determining the presence or absence of motion between the frames of the pixels of the input image by comparing the value with a predetermined threshold, and for each pixel of the input image, a predetermined frame and one of the predetermined frames Based on the determination result of the presence / absence of motion between the previous frame and the determination result of the presence / absence of motion between the predetermined frame and the frame immediately after the predetermined frame, the pixel is an object that becomes the foreground. A foreground area consisting of only the foreground object components that make up, a background area consisting of only the background object components that make up the background object, or foreground object components and background objects Identifying which region of the mixed region is a mixture of components, generating a region information indicating the identification result, and a mixed region indicated by the region information in the input image of the processing target frame For the constituent pixels, the difference between the pixel value of the pixel of the processing target frame and the pixel value of the pixel of the frame adjacent to the processing target frame is divided by the difference of the pixel value of the pixel of the adjacent frame before and after the processing target frame. A mixing ratio calculating step for calculating a mixing ratio of background object components in the pixel;It is characterized by including.
[0014]
  The signal processing device according to claim 1,Claim 3A signal processing method according to claim 1, andClaim 4In the recording medium described inFor each pixel of the input image, the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position in the input image of two consecutive frames is compared with a predetermined threshold value, so that the inter-frame of the pixels of the input image For each pixel of the input image, the determination result of the presence / absence of motion between the predetermined frame and the frame immediately before the predetermined frame, and the predetermined frame and the one after the predetermined frame Based on the determination result of the presence or absence of motion between the frames, the foreground area consisting only of the foreground object component that constitutes the foreground object, the background area consisting only of the background object component that constitutes the background object, Alternatively, it is specified which region is a mixed region formed by mixing the foreground object component and the background object component, and region information indicating the identification result is generated. The difference between the pixel value of the pixel of the processing target frame and the pixel value of the pixel of the frame adjacent to the processing target frame for the pixels constituting the mixed region indicated by the region information in the input image of the processing target frame, By dividing by the pixel value difference between the pixels of adjacent frames before and after the processing target frame, the mixing ratio of the background object components in the pixels is calculated.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 illustrates the principle of the present invention. As shown in the figure, a first signal that is information of the real society 1 having a space and a time axis is acquired by the sensor 2 and converted into data. The detection signal which is the data 3 acquired by the sensor 2 is information obtained by projecting information of the real society 1 onto a space-time of a lower dimension than the real society. Therefore, the information obtained by the projection has a distortion generated by the projection. In other words, the data 3 output from the sensor 2 is distorted with respect to information in the real society 1. Data 3 has distortion due to projection, but includes significant information for correcting this.
[0016]
Therefore, in the present invention, the signal output from the sensor 2 is subjected to signal processing in the signal processing unit 4 so that the distortion is removed, reduced, or adjusted. Alternatively, in the present invention, significant information is extracted by performing signal processing on the data output from the sensor 2 in the signal processing unit 4.
[0017]
FIG. 2 shows a configuration example of a signal processing apparatus to which the present invention is applied. The sensor 11 is composed of, for example, a video camera, captures a real-world image, and outputs the obtained image data to the signal processing unit 12. The signal processing unit 12 is configured by, for example, a personal computer, processes the data input from the sensor 11, adjusts the amount of distortion generated by the projection, and identifies an area including significant information buried by the projection Or extracting significant information from the specified area, or processing input data based on the extracted significant information.
[0018]
Significant information here is, for example, a mixture ratio described later.
[0019]
Note that information indicating an area including significant information buried by projection can also be considered significant information. Here, region information described later corresponds to significant information.
[0020]
The area including significant information here is, for example, a mixed area described later.
[0021]
The signal processing unit 12 is configured as shown in FIG. 3, for example. A CPU (Central Processing Uuit) 21 executes various processes according to a program stored in a ROM (Read Only Memory) 22 or a storage unit 28. A RAM (Random Access Memory) 23 appropriately stores programs executed by the CPU 21 and data. The CPU 21, ROM 22, and RAM 23 are connected to each other by a bus 24.
[0022]
An input / output interface 25 is also connected to the CPU 21 via the bus 24. The input / output interface 25 is connected to an input unit 26 including a keyboard, a mouse, and a microphone, and an output unit 27 including a display and a speaker. The CPU 21 executes various processes in response to commands input from the input unit 26. Then, the CPU 21 outputs an image, sound, or the like obtained as a result of the processing to the output unit 27.
[0023]
The storage unit 28 connected to the input / output interface 25 is configured by, for example, a hard disk and stores programs executed by the CPU 21 and various data. The communication unit 29 communicates with an external device via the Internet or other networks. In this example, the communication unit 29 functions as an acquisition unit that captures the output of the sensor 11.
[0024]
A program may be acquired via the communication unit 29 and stored in the storage unit 28.
[0025]
The drive 30 connected to the input / output interface 25, when a magnetic disk 51, an optical disk 52, a magneto-optical disk 53, or a semiconductor memory 54 is mounted, drives them, and programs and data recorded there. Get etc. The acquired program and data are transferred to and stored in the storage unit 28 as necessary.
[0026]
Next, a signal processing apparatus that performs processing for identifying a region where significant information is buried or extracting the buried significant information from data acquired by a sensor will be described with a more specific example. In the following example, the CCD line sensor or CCD area sensor corresponds to the sensor, the area information and mixing ratio correspond to significant information, and the foreground and background are mixed and motion blur corresponds to distortion in the mixed area. To do.
[0027]
FIG. 4 is a block diagram showing the signal processing unit 12.
[0028]
It does not matter whether each function of the signal processing unit 12 is realized by hardware or software. That is, each block diagram in this specification may be considered as a hardware block diagram or a software functional block diagram.
[0029]
Here, the motion blur refers to a distortion included in an image corresponding to a moving object, which is caused by the movement of an object in the real world to be imaged and the imaging characteristics of the sensor 11.
[0030]
In this specification, an image corresponding to an object in the real world to be imaged is referred to as an image object.
[0031]
The input image supplied to the signal processing unit 12 is supplied to the object extracting unit 101, the region specifying unit 103, the mixture ratio calculating unit 104, and the foreground / background separating unit 105.
[0032]
The object extraction unit 101 roughly extracts an image object corresponding to a foreground object included in the input image, and supplies the extracted image object to the motion detection unit 102. For example, the object extraction unit 101 detects the outline of the image object corresponding to the foreground object included in the input image, thereby roughly extracting the image object corresponding to the foreground object.
[0033]
The object extraction unit 101 roughly extracts an image object corresponding to a background object included in the input image, and supplies the extracted image object to the motion detection unit 102. For example, the object extraction unit 101 roughly extracts an image object corresponding to the background object from the difference between the input image and the image object corresponding to the extracted foreground object.
[0034]
Further, for example, the object extraction unit 101 corresponds to the image object corresponding to the foreground object and the background object from the difference between the background image stored in the background memory provided therein and the input image. You may make it extract the image object to perform roughly.
[0035]
The motion detection unit 102 calculates the motion vector of the image object corresponding to the coarsely extracted foreground object by a method such as a block matching method, a gradient method, a phase correlation method, and a per-recursive method. The motion vector and the position information of the motion vector (information specifying the position of the pixel corresponding to the motion vector) are supplied to the motion blur extraction unit 106.
[0036]
The motion vector output from the motion detection unit 102 includes information corresponding to the motion amount v.
[0037]
Further, for example, the motion detection unit 102 may output a motion vector for each image object to the motion blur adjustment unit 106 together with pixel position information for specifying a pixel in the image object.
[0038]
The motion amount v is a value that represents a change in the position of the image corresponding to the moving object in units of pixel intervals. For example, when the image of the object corresponding to the foreground is moved so as to be displayed at a position separated by four pixels in the next frame with reference to a certain frame, the motion amount v of the image of the object corresponding to the foreground is 4.
[0039]
The object extraction unit 101 and the motion detection unit 102 are used when the motion blur adjustment unit 106 performs adjustment of the motion blur amount corresponding to the moving object.
[0040]
The area specifying unit 103 specifies each pixel of the input image as one of the foreground area, the background area, or the mixed area, and whether each pixel belongs to one of the foreground area, the background area, or the mixed area (Hereinafter referred to as region information) is supplied to the mixture ratio calculation unit 104, foreground / background separation unit 105, and motion blur adjustment unit 106.
[0041]
Based on the input image and the region information supplied from the region specifying unit 103, the mixture ratio calculation unit 104 calculates a mixture ratio (hereinafter referred to as a mixture ratio α) corresponding to the pixels included in the mixture region 63. The calculated mixture ratio is supplied to the foreground / background separator 105.
[0042]
The mixing ratio α is a value indicating a ratio of an image component (hereinafter also referred to as a background component) corresponding to a background object in a pixel value, as shown in an equation (3) described later.
[0043]
Based on the region information supplied from the region specifying unit 103 and the mixture ratio α supplied from the mixture ratio calculation unit 104, the foreground / background separation unit 105 performs image component corresponding to the foreground object (hereinafter referred to as foreground component). The input image is separated into a foreground component image consisting of only the background component and a background component image consisting only of the background component, and the foreground component image is supplied to the motion blur adjustment unit 106 and the selection unit 107. Note that the separated foreground component image may be the final output. Only the foreground and the background can be specified without considering the conventional mixed region, and an accurate foreground and background can be obtained as compared with the separated method.
[0044]
The motion blur adjustment unit 106 determines a processing unit indicating one or more pixels included in the foreground component image based on the motion amount v and the region information that can be known from the motion vector. The processing unit is data that designates a group of pixels to be subjected to a process for adjusting the amount of motion blur.
[0045]
The motion blur adjustment unit 106 includes the motion blur adjustment amount input to the signal processing unit 12, the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 105, the motion vector and position information supplied from the motion detection unit 102, and processing. Based on the unit, adjust the amount of motion blur included in the foreground component image, such as removing motion blur included in the foreground component image, decreasing the amount of motion blur, or increasing the amount of motion blur. The foreground component image in which the amount of blur is adjusted is output to the selection unit 107. The motion vector and its position information may not be used.
[0046]
For example, the selection unit 107 adjusts the amount of foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 105 and the amount of motion blur supplied from the motion blur adjustment unit 106 based on a selection signal corresponding to the user's selection. One of the foreground component images is selected, and the selected foreground component image is output.
[0047]
Next, an input image supplied to the signal processing unit 12 will be described with reference to FIGS.
[0048]
FIG. 5 is a diagram for explaining imaging by a sensor. The sensor 11 is composed of, for example, a CCD video camera provided with a CCD (Charge-Coupled Device) area sensor which is a solid-state imaging device. The object corresponding to the foreground in the real world moves horizontally between the object corresponding to the background and the sensor 11 in the real world, for example, from the left side to the right side in the drawing.
[0049]
The sensor 11 images an object corresponding to the foreground together with an object corresponding to the background. The sensor 11 outputs the captured image in units of one frame. For example, the sensor 11 outputs an image composed of 30 frames per second. The exposure time of the sensor 11 can be 1/30 second. The exposure time is a period from when the sensor 11 starts converting the input light to electric charge until the conversion of the input light to electric charge ends. Hereinafter, the exposure time is also referred to as shutter time.
[0050]
FIG. 6 is a diagram illustrating the arrangement of pixels. In FIG. 6, A to I indicate individual pixels. The pixels are arranged on a plane corresponding to the image. One detection element corresponding to one pixel is arranged on the sensor 11. When the sensor 11 captures an image, one detection element outputs a pixel value corresponding to one pixel constituting the image. For example, the position of the detection element in the X direction corresponds to the horizontal position on the image, and the position of the detection element in the Y direction corresponds to the vertical position on the image.
[0051]
As shown in FIG. 7, for example, a detection element that is a CCD converts input light into electric charges for a period corresponding to a shutter time, and accumulates the converted electric charges. The amount of charge is approximately proportional to the intensity of the input light and the time during which the light is input. In the period corresponding to the shutter time, the detection element adds the electric charge converted from the input light to the already accumulated electric charge. That is, the detection element integrates the input light for a period corresponding to the shutter time, and accumulates an amount of charge corresponding to the integrated light. It can be said that the detection element has an integration effect with respect to time.
[0052]
The electric charge accumulated in the detection element is converted into a voltage value by a circuit (not shown), and the voltage value is further converted into a pixel value such as digital data and output. Accordingly, each pixel value output from the sensor 11 is a value projected onto a one-dimensional space, which is a result of integrating a part having a spatial extension of the object corresponding to the foreground or the background with respect to the shutter time. Have
[0053]
The signal processing unit 12 extracts significant information buried in the output signal, for example, the mixing ratio α, by the accumulation operation of the sensor 11. The signal processing unit 12 adjusts the amount of distortion caused by the mixture of the foreground image objects themselves, for example, the amount of motion blur. In addition, the signal processing unit 12 adjusts the amount of distortion caused by the mixture of the foreground image object and the background image object.
[0054]
FIG. 8 is a diagram for explaining an image obtained by imaging an object corresponding to a moving foreground and an object corresponding to a stationary background. FIG. 8A shows an image obtained by imaging an object corresponding to the foreground with movement and an object corresponding to the stationary background. In the example shown in FIG. 8A, the object corresponding to the foreground is moving horizontally from the left to the right with respect to the screen.
[0055]
FIG. 8B is a model diagram in which pixel values corresponding to one line of the image shown in FIG. 8A are expanded in the time direction. The horizontal direction in FIG. 8B corresponds to the spatial direction X in FIG.
[0056]
The pixel value of the background region pixel is composed of only the background component, that is, the image component corresponding to the background object. The pixel value of the foreground region pixel is composed of only the foreground component, that is, the image component corresponding to the foreground object.
[0057]
The pixel value of the pixel in the mixed area is composed of a background component and a foreground component. Since the pixel value is composed of the background component and the foreground component, the mixed region can be said to be a distortion region. The mixed area is further classified into a covered background area and an uncovered background area.
[0058]
The covered background area is a mixed area at a position corresponding to the front end in the advancing direction of the foreground object with respect to the foreground area, and is an area where the background component is covered with the foreground as time passes.
[0059]
On the other hand, the uncovered background area is a mixed area at a position corresponding to the rear end portion of the foreground object in the advancing direction with respect to the foreground area, and an area where a background component appears as time passes. Say.
[0060]
As described above, an image including a foreground area, a background area, or a covered background area or an uncovered background area is input as an input image to the area specifying unit 103, the mixture ratio calculation unit 104, and the foreground / background separation unit 105. .
[0061]
FIG. 9 is a diagram illustrating the background area, the foreground area, the mixed area, the covered background area, and the uncovered background area as described above. In the case of corresponding to the image shown in FIG. 8, the background area is a static part, the foreground area is a moving part, the covered background area of the mixed area is a part that changes from the background to the foreground, The uncovered background area is a portion that changes from the foreground to the background.
[0062]
FIG. 10 is a model diagram in which pixel values of pixels arranged in a row adjacent to each other in an image obtained by capturing an object corresponding to a stationary foreground and an object corresponding to a stationary background are developed in the time direction. It is. For example, pixels arranged on one line of the screen can be selected as the pixels arranged adjacent to each other in one column.
[0063]
The pixel values F01 to F04 shown in FIG. 10 are pixel values corresponding to the still foreground object. The pixel values B01 to B04 shown in FIG. 10 are pixel values corresponding to the stationary background object.
[0064]
In the vertical direction in FIG. 10, time elapses from the top to the bottom in the figure. The position of the upper side of the rectangle in FIG. 10 corresponds to the time when the sensor 11 starts to convert the input light into charges, and the position of the lower side of the rectangle in FIG. 10 indicates the position of the light input by the sensor 11. Corresponds to the time when the conversion to charge ends. That is, the distance from the upper side to the lower side of the rectangle in FIG. 10 corresponds to the shutter time.
[0065]
Hereinafter, a case where the shutter time and the frame interval are the same will be described as an example.
[0066]
The horizontal direction in FIG. 10 corresponds to the spatial direction X described in FIG. More specifically, in the example shown in FIG. 10, the distance from the left side of the rectangle described as “F01” in FIG. 10 to the right side of the rectangle described as “B04” is 8 times the pixel pitch, That is, it corresponds to the interval between eight consecutive pixels.
[0067]
When the foreground object and the background object are stationary, the light input to the sensor 11 does not change during the period corresponding to the shutter time.
[0068]
Here, the period corresponding to the shutter time is divided into two or more periods having the same length. For example, if the number of virtual divisions is 4, the model diagram shown in FIG. 10 can be represented as the model shown in FIG. The virtual division number is set in accordance with the amount of motion v of the object corresponding to the foreground. For example, the number of virtual divisions is 4 corresponding to the motion amount v being 4, and the period corresponding to the shutter time is divided into 4.
[0069]
The top row in the figure corresponds to the first divided period after the shutter opens. The second row from the top in the figure corresponds to the second divided period from when the shutter has opened. The third line from the top in the figure corresponds to the third divided period from when the shutter has opened. The fourth row from the top in the figure corresponds to the fourth divided period from when the shutter has opened.
[0070]
Hereinafter, the shutter time divided in accordance with the motion amount v is also referred to as shutter time / v.
[0071]
Since the light input to the sensor 11 does not change when the object corresponding to the foreground is stationary, the foreground component F01 / v is equal to a value obtained by dividing the pixel value F01 by the virtual division number. Similarly, when the object corresponding to the foreground is stationary, the foreground component F02 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value F02 by the virtual division number, and the foreground component F03 / v is the virtual value of the pixel value F03. The foreground component F04 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value F04 by the virtual division number.
[0072]
Since the light input to the sensor 11 does not change when the object corresponding to the background is stationary, the background component B01 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value B01 by the virtual division number. Similarly, when the object corresponding to the background is stationary, the background component B02 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value B02 by the virtual division number, and B03 / v is obtained by dividing the pixel value B03 by the virtual division number. B04 / v is equal to a value obtained by dividing the pixel value B04 by the number of virtual divisions.
[0073]
That is, when the object corresponding to the foreground is stationary, the light corresponding to the foreground object input to the sensor 11 does not change during the period corresponding to the shutter time, so the first shutter time / Corresponds to the foreground component F01 / v corresponding to v, the second foreground component F01 / v corresponding to the shutter time / v, and the third shutter time / v corresponding to the shutter time / v. The foreground component F01 / v and the foreground component F01 / v corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened have the same value. F02 / v to F04 / v have the same relationship as F01 / v.
[0074]
When the object corresponding to the background is stationary, the light corresponding to the background object input to the sensor 11 does not change during the period corresponding to the shutter time, so that the first shutter time / v after the shutter opens. The corresponding background component B01 / v, the second background component B01 / v corresponding to the shutter time / v when the shutter is opened, and the third background component corresponding to the shutter time / v corresponding to the shutter time / v The component B01 / v and the background component B01 / v corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened have the same value. B02 / v to B04 / v have the same relationship.
[0075]
Next, a case where the object corresponding to the foreground moves and the object corresponding to the background is stationary will be described.
[0076]
FIG. 12 is a model diagram in which pixel values of pixels on one line including the covered background area are expanded in the time direction when the object corresponding to the foreground moves toward the right side in the drawing. In FIG. 12, the foreground motion amount v is 4. Since one frame is a short time, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and is moving at a constant speed. In FIG. 12, the image of the object corresponding to the foreground moves so as to be displayed on the right by four pixels in the next frame with reference to a certain frame.
[0077]
In FIG. 12, the leftmost pixel through the fourth pixel from the left belong to the foreground area. In FIG. 12, the fifth pixel from the left to the seventh pixel from the left belong to the mixed area which is a covered background area. In FIG. 12, the rightmost pixel belongs to the background area.
[0078]
Since the object corresponding to the foreground is moving so as to cover the object corresponding to the background with the passage of time, the component included in the pixel value of the pixel belonging to the covered background area has a period corresponding to the shutter time. At this point, the background component is replaced by the foreground component.
[0079]
For example, a pixel value M with a thick frame in FIG. 12 is expressed by Expression (1).
[0080]
M = B02 / v + B02 / v + F07 / v + F06 / v (1)
[0081]
For example, since the fifth pixel from the left includes a background component corresponding to one shutter time / v and includes a foreground component corresponding to three shutter times / v, the mixture ratio of the fifth pixel from the left α is 1/4. The sixth pixel from the left includes a background component corresponding to two shutter times / v and includes a foreground component corresponding to two shutter times / v. Therefore, the mixture ratio α of the sixth pixel from the left is 1/2. The seventh pixel from the left includes a background component corresponding to three shutter times / v, and includes a foreground component corresponding to one shutter time / v. Therefore, the mixture ratio α of the seventh pixel from the left is 3/4.
[0082]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the fourth pixel from the left in FIG. The foreground component F07 / v of the first shutter time / v after the shutter opens is the foreground component corresponding to the second shutter time / v of the fifth pixel from the left in FIG. be equivalent to. Similarly, the foreground component F07 / v corresponds to the foreground component of the sixth pixel from the left in FIG. 12 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the seventh pixel from the left in FIG. Are equal to the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0083]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the third pixel from the left in FIG. The foreground component F06 / v of the first shutter time / v after the shutter is opened is the foreground component corresponding to the second shutter time / v of the fourth pixel from the left in FIG. equal. Similarly, the foreground component F06 / v is the fifth pixel from the left in FIG. 12 and the foreground component corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the sixth pixel from the left in FIG. And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0084]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the second pixel from the left in FIG. The foreground component F05 / v of the first shutter time / v after the shutter is opened is the foreground component corresponding to the second shutter time / v of the third pixel from the left in FIG. be equivalent to. Similarly, the foreground component F05 / v is the fourth pixel from the left in FIG. 12, the foreground component corresponding to the third shutter time / v from when the shutter is opened, and the fifth pixel from the left in FIG. And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0085]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the shutter of the leftmost pixel in FIG. The foreground component F04 / v of the first shutter time / v after opening is equal to the foreground component of the second pixel from the left in FIG. 12 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened. Similarly, the foreground component F04 / v is the fourth pixel from the left in FIG. 12 and the foreground component of the third pixel from the left in FIG. 12 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened. And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0086]
Since the foreground area corresponding to the moving object includes motion blur as described above, it can be said to be a distortion area.
[0087]
FIG. 13 is a model diagram in which pixel values of pixels on one line including the uncovered background area are expanded in the time direction when the foreground moves toward the right side in the drawing. In FIG. 13, the foreground motion amount v is 4. Since one frame is a short time, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and is moving at a constant speed. In FIG. 13, the image of the object corresponding to the foreground moves to the right by four pixels in the next frame with reference to a certain frame.
[0088]
In FIG. 13, the leftmost pixel through the fourth pixel from the left belong to the background area. In FIG. 13, the fifth through seventh pixels from the left belong to the mixed area that is an uncovered background. In FIG. 13, the rightmost pixel belongs to the foreground area.
[0089]
Since the object corresponding to the foreground that covered the object corresponding to the background is moved so as to be removed from the front of the object corresponding to the background over time, it is included in the pixel value of the pixel belonging to the uncovered background area The component to be changed from the foreground component to the background component at a certain point in time corresponding to the shutter time.
[0090]
For example, the pixel value M ′ with a thick frame in FIG. 13 is expressed by Expression (2).
[0091]
M '= F02 / v + F01 / v + B26 / v + B26 / v (2)
[0092]
For example, the fifth pixel from the left includes a background component corresponding to three shutter times / v, and includes a foreground component corresponding to one shutter time / v, so the mixing ratio of the fifth pixel from the left α is 3/4. The sixth pixel from the left includes a background component corresponding to two shutter times / v and includes a foreground component corresponding to two shutter times / v. Therefore, the mixture ratio α of the sixth pixel from the left is 1/2. Since the seventh pixel from the left includes a background component corresponding to one shutter time / v and includes a foreground component corresponding to three shutter times / v, the mixture ratio α of the seventh pixel from the left is 1/4.
[0093]
When the expressions (1) and (2) are generalized, the pixel value M is expressed by the expression (3).
[0094]
[Expression 1]

Here, α is a mixing ratio. B is a background pixel value, and Fi / v is a foreground component.
[0095]
Since the object corresponding to the foreground is a rigid body and can be assumed to move at a constant speed and the amount of movement v is 4, for example, the first pixel from the left in FIG. The foreground component F01 / v of the shutter time / v is equal to the foreground component of the sixth pixel from the left in FIG. 13 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened. Similarly, F01 / v is the foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 13 corresponding to the third shutter time / v after the shutter is opened, and the eighth pixel from the left in FIG. , And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0096]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the number of virtual divisions is 4, for example, the first pixel from the left in FIG. The foreground component F02 / v of the shutter time / v is equal to the foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 13 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened. Similarly, the foreground component F02 / v is equal to the foreground component of the eighth pixel from the left in FIG. 13 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened.
[0097]
Since the object corresponding to the foreground is a rigid body and can be assumed to move at a constant speed and the amount of movement v is 4, for example, the seventh pixel from the left in FIG. The foreground component F03 / v of the shutter time / v is equal to the foreground component of the eighth pixel from the left in FIG. 13 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened.
[0098]
In the description of FIG. 11 to FIG. 13, it is described that the virtual division number is 4, but the virtual division number corresponds to the motion amount v. The amount of movement v generally corresponds to the moving speed of the object corresponding to the foreground. For example, when the object corresponding to the foreground is moving so as to be displayed to the right by four pixels in the next frame with reference to a certain frame, the amount of movement v is 4. Corresponding to the motion amount v, the number of virtual divisions is 4. Similarly, for example, when the object corresponding to the foreground is moving so that it is displayed on the left by 6 pixels in the next frame with reference to a certain frame, the motion amount v is set to 6, and the number of virtual divisions is , 6.
[0099]
14 and 15, the foreground area, the background area, the covered background area or the uncovered background area described above, the foreground components and the background components corresponding to the divided shutter times, and The relationship is shown.
[0100]
FIG. 14 shows an example in which pixels in the foreground area, background area, and mixed area are extracted from an image including a foreground corresponding to an object moving in front of a stationary background. In the example shown in FIG. 14, the object corresponding to the foreground is moving horizontally with respect to the screen.
[0101]
Frame # n + 1 is the next frame after frame #n, and frame # n + 2 is the next frame after frame # n + 1.
[0102]
Extract the pixels in the foreground area, background area, and mixed area extracted from any of frame #n to frame # n + 2, set the amount of motion v to 4, and set the pixel values of the extracted pixels in the time direction The developed model is shown in FIG.
[0103]
Since the object corresponding to the foreground moves, the pixel value in the foreground area is composed of four different foreground components corresponding to the shutter time / v period. For example, the leftmost pixel among the pixels in the foreground area shown in FIG. 15 is composed of F01 / v, F02 / v, F03 / v, and F04 / v. That is, the pixels in the foreground area include motion blur.
[0104]
Since the object corresponding to the background is stationary, the light corresponding to the background input to the sensor 11 does not change during the period corresponding to the shutter time. In this case, the pixel value in the background area does not include motion blur.
[0105]
The pixel value of the pixel belonging to the mixed area composed of the covered background area or the uncovered background area is composed of a foreground component and a background component.
[0106]
Next, when the image corresponding to the object is moving, the pixel values of the pixels at the same position on the frame that are adjacent to each other in a plurality of frames are developed in the time direction. The model will be described. For example, when the image corresponding to the object moves horizontally with respect to the screen, the pixels arranged on one line of the screen can be selected as the pixels arranged in a row adjacent to each other.
[0107]
FIG. 16 shows pixels arranged in a row adjacent to three frames of an image obtained by capturing an object corresponding to a stationary background, and the pixel values of the pixels at the same position on the frame are represented by time. It is the model figure developed in the direction. Frame #n is the next frame after frame # n-1, and frame # n + 1 is the next frame after frame #n. Other frames are also referred to in the same manner.
[0108]
The pixel values B01 to B12 shown in FIG. 16 are pixel values corresponding to a stationary background object. Since the object corresponding to the background is stationary, the pixel value of the corresponding pixel does not change in frame # n−1 to frame n + 1. For example, the pixel in frame #n and the pixel in frame # n + 1 corresponding to the position of the pixel having a pixel value of B05 in frame # n−1 each have a pixel value of B05.
[0109]
FIG. 17 shows pixels arranged in a row adjacent to three frames of an image obtained by imaging an object corresponding to a foreground moving to the right side in the drawing together with an object corresponding to a stationary background, FIG. 5 is a model diagram in which pixel values of pixels at the same position on a frame are developed in the time direction. The model shown in FIG. 17 includes a covered background area.
[0110]
In FIG. 17, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed. 4 and the number of virtual divisions is 4.
[0111]
For example, the foreground component of the leftmost pixel of frame # n-1 in FIG. 17 for the first shutter time / v after the shutter opens is F12 / v, and the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F12 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 17 for the third shutter time / v after the shutter opens, and the fourth shutter time for the fourth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F12 / v.
[0112]
The foreground component of the leftmost pixel of frame # n-1 in FIG. 17 for the second shutter time / v after the shutter opens is F11 / v, and the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the third shutter time / v after the shutter is opened is also F11 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v.
[0113]
The foreground component of the leftmost pixel of frame # n-1 in FIG. 17 for the third shutter time / v from when the shutter has opened is F10 / v, and the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the fourth shutter time / v after the shutter is opened is also F10 / v. The foreground component of the leftmost pixel in frame # n−1 in FIG. 17 corresponding to the fourth shutter time / v from when the shutter has opened is F09 / v.
[0114]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the second pixel from the left in frame # n-1 in FIG. 17 corresponding to the first shutter time / v after the shutter opens is B01 / v Become. The background component of the third pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 17 corresponding to the first and second shutter time / v from when the shutter has opened is B02 / v. The background component of the fourth pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 17 corresponding to the first through third shutter time / v from when the shutter has opened is B03 / v.
[0115]
In frame # n−1 in FIG. 17, the leftmost pixel belongs to the foreground area, and the second to fourth pixels from the left belong to the mixed area which is a covered background area.
[0116]
The fifth through twelfth pixels from the left in frame # n−1 in FIG. 17 belong to the background area, and the pixel values thereof are B04 through B11, respectively.
[0117]
The first through fifth pixels from the left of frame #n in FIG. 17 belong to the foreground area. The foreground component of the shutter time / v in the foreground area of frame #n is any one of F05 / v to F12 / v.
[0118]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and moves so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame. The foreground component of the fifth pixel at the first shutter time / v after the shutter opens is F12 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. 17 opens the shutter at the second shutter time / v. The foreground component is also F12 / v. The foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter opening of the eighth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F12 / v.
[0119]
The foreground component of the fifth pixel from the left in frame #n in FIG. 17 corresponding to the second shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. The foreground component of the third shutter time / v after the shutter is opened is also F11 / v. The foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v.
[0120]
The foreground component of the fifth pixel from the left in frame #n in FIG. 17 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened is F10 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. The foreground component of the fourth shutter time / v after the shutter is opened is also F10 / v. The foreground component of the fifth pixel from the left of frame #n in FIG. 17 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F09 / v.
[0121]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the sixth pixel from the left in frame #n in FIG. 17 corresponding to the first shutter time / v after the shutter is opened is B05 / v. The background component of the seventh pixel from the left of frame #n in FIG. 17 corresponding to the first and second shutter time / v from when the shutter has opened is B06 / v. The background component of the eighth pixel from the left of frame #n in FIG. 17 corresponding to the first through third shutter time / v from when the shutter has opened is B07 / v.
[0122]
In frame #n in FIG. 17, the sixth through eighth pixels from the left belong to the mixed area, which is a covered background area.
[0123]
The ninth through twelfth pixels from the left in frame #n in FIG. 17 belong to the background area, and the pixel values are B08 through B11, respectively.
[0124]
The first through ninth pixels from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 belong to the foreground area. The foreground component of the shutter time / v in the foreground area of frame # n + 1 is any one of F01 / v to F12 / v.
[0125]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the foreground image moves so as to be displayed on the right side by four pixels in the next frame. Therefore, the frame # n + 1 in FIG. The foreground component of the ninth pixel from the left when the shutter opens is the first shutter time / v is F12 / v, and the tenth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is also F12 / v. The foreground component of the eleventh pixel from the left in FIG. 17 and the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter of the twelfth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F12 / v.
[0126]
The foreground component of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the second shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v, which is the tenth from the left in FIG. The foreground component of the third shutter time / v after the shutter opens is also F11 / v. The foreground component of the eleventh pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the fourth shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v.
[0127]
The foreground component of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened is F10 / v, which is the tenth pixel from the left in FIG. The foreground component of the fourth shutter time / v after the shutter is opened is also F10 / v. The foreground component of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F09 / v.
[0128]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the tenth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. Become. The background component of the eleventh pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the first and second shutter time / v from when the shutter has opened is B10 / v. The background component of the twelfth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the first through third shutter time / v from when the shutter has opened is B11 / v.
[0129]
In frame # n + 1 in FIG. 17, the tenth through twelfth pixels from the left correspond to the mixed area, which is a covered background area.
[0130]
FIG. 18 is a model diagram of an image obtained by extracting foreground components from the pixel values shown in FIG.
[0131]
FIG. 19 shows pixels arranged in a row adjacent to one another in three frames of an image obtained by capturing a foreground corresponding to an object moving to the right side in the drawing together with a stationary background. It is the model figure which expand | deployed the pixel value of the pixel of the position of the time direction. In FIG. 19, an uncovered background area is included.
[0132]
In FIG. 19, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and is moving at a constant speed. Since the object corresponding to the foreground is moved so as to be displayed on the right side by four pixels in the next frame, the motion amount v is 4.
[0133]
For example, the foreground component of the leftmost pixel of frame # n−1 in FIG. 19 that is the first for the shutter time / v after the shutter opens is F13 / v, and is the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F13 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 19 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter opening of the fourth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F13 / v.
[0134]
The foreground component of the second pixel from the left in frame # n-1 in FIG. 19 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F14 / v, and the third pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F14 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 19 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F15 / v.
[0135]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the leftmost pixel of frame # n−1 in FIG. 19 corresponding to the second to fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B25. / v. The background component of the second pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 19 corresponding to the third and fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B26 / v. The background component of the third pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 19 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is B27 / v.
[0136]
In frame # n−1 in FIG. 19, the leftmost pixel through the third pixel belong to the mixed area, which is an uncovered background area.
[0137]
The fourth through twelfth pixels from the left of frame # n−1 in FIG. 19 belong to the foreground area. The foreground component of the frame is any one of F13 / v to F24 / v.
[0138]
The leftmost pixel through the fourth pixel from the left in frame #n in FIG. 19 belong to the background area, and the pixel values are B25 through B28, respectively.
[0139]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the foreground image moves so as to be displayed on the right side of four pixels in the next frame, so from the left of frame #n in FIG. The foreground component of the fifth pixel from the first shutter time / v after the shutter opens is F13 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. The foreground component is also F13 / v. The foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 19 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter opening of the eighth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F13 / v.
[0140]
The foreground component of the sixth pixel from the left of frame #n in FIG. 19 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F14 / v, and the seventh pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after opening is also F14 / v. The foreground component of the eighth pixel from the left in FIG. 19 corresponding to the first portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F15 / v.
[0141]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background components of the fifth pixel from the left of frame #n in FIG. 19 corresponding to the second through fourth shutter time / v from when the shutter has opened are B29 / v. The background component of the sixth pixel from the left of frame #n in FIG. 19 corresponding to the third and fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B30 / v. The background component of the seventh pixel from the left of frame #n in FIG. 19 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is B31 / v.
[0142]
In frame #n in FIG. 19, the fifth through seventh pixels from the left belong to the mixed area, which is an uncovered background area.
[0143]
The eighth through twelfth pixels from the left of frame #n in FIG. 19 belong to the foreground area. The value corresponding to the period of the shutter time / v in the foreground area of frame #n is any one of F13 / v to F20 / v.
[0144]
The leftmost pixel through the eighth pixel from the left in frame # n + 1 in FIG. 19 belong to the background area, and the pixel values thereof are B25 through B32, respectively.
[0145]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and moves so that the foreground image is displayed on the right side by four pixels in the next frame. The foreground component of the ninth pixel from the left when the shutter opens is the first shutter time / v is F13 / v, and the tenth pixel from the left in FIG. 19 is the second shutter time after the shutter is opened. The foreground component of / v is also F13 / v. The foreground component of the eleventh pixel from the left in FIG. 19 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter opening of the twelfth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F13 / v.
[0146]
The foreground component of the tenth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 19 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F14 / v, and the eleventh pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F14 / v. The foreground component of the twelfth pixel from the left in FIG. 19 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F15 / v.
[0147]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. , B33 / v. The background component of the tenth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 19 corresponding to the third and fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B34 / v. The background component of the eleventh pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 19 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is B35 / v.
[0148]
In frame # n + 1 in FIG. 19, the ninth through eleventh pixels from the left belong to the mixed area, which is an uncovered background area.
[0149]
The twelfth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 19 belongs to the foreground area. The foreground component of the shutter time / v in the foreground area of frame # n + 1 is any one of F13 / v to F16 / v.
[0150]
FIG. 20 is a model diagram of an image obtained by extracting foreground components from the pixel values shown in FIG.
[0151]
Returning to FIG. 4, the region specifying unit 103 associates a flag indicating that the pixel belongs to the foreground region, the background region, the covered background region, or the uncovered background region for each pixel by using the pixel values of a plurality of frames. Thus, the region information is supplied to the mixture ratio calculation unit 104 and the motion blur adjustment unit 106.
[0152]
The mixture ratio calculation unit 104 calculates the mixture ratio α for each pixel for the pixels included in the mixed region based on the pixel values of a plurality of frames and the region information, and supplies the calculated mixture ratio α to the foreground / background separation unit 105. Supply.
[0153]
The foreground / background separation unit 105 extracts a foreground component image including only foreground components based on the pixel values of a plurality of frames, region information, and the mixture ratio α, and supplies the foreground component image to the motion blur adjustment unit 106.
[0154]
The motion blur adjustment unit 106 converts the foreground component image based on the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 105, the motion vector supplied from the motion detection unit 102, and the region information supplied from the region specifying unit 103. The amount of motion blur included is adjusted, and a foreground component image in which the amount of motion blur is adjusted is output.
[0155]
With reference to the flowchart of FIG. 21, the process of adjusting the amount of motion blur by the signal processing unit 12 will be described. In step S101, the area specifying unit 103 obtains area information indicating whether each pixel of the input image belongs to the foreground area, the background area, the covered background area, or the uncovered background area based on the input image. A process for specifying the area to be generated is executed. Details of the area specifying process will be described later with reference to the flowchart of FIG. The area specifying unit 103 supplies the generated area information to the mixture ratio calculating unit 104.
[0156]
In step S101, the area specifying unit 103, based on the input image, foreground area, background area, or mixed area for each pixel of the input image (does not distinguish between a covered background area or an uncovered background area). It may be possible to generate region information indicating which one of the items belongs to. In this case, the foreground / background separation unit 105 and the motion blur adjustment unit 106 determine whether the mixed region is a covered background region or an uncovered background region based on the direction of the motion vector. For example, when the foreground region, the mixed region, and the background region are arranged in order corresponding to the direction of the motion vector, the mixed region is determined as the covered background region, and the background is determined corresponding to the direction of the motion vector. When the region, the mixed region, and the foreground region are arranged in this order, the mixed region is determined as an uncovered background region.
[0157]
In step S102, the mixture ratio calculation unit 104 calculates the mixture ratio α for each pixel included in the mixed area based on the input image and the area information. Details of the mixing ratio calculation process will be described later with reference to the flowchart of FIG. The mixture ratio calculation unit 104 supplies the calculated mixture ratio α to the foreground / background separation unit 105.
[0158]
In step S103, the foreground / background separator 105 extracts a foreground component from the input image based on the region information and the mixture ratio α, and supplies the foreground component image to the motion blur adjustment unit 106 as a foreground component image.
[0159]
In step S104, the motion blur adjustment unit 106 is a continuous pixel lined up in the motion direction based on the motion vector and the region information, and belongs to any one of the uncovered background region, the foreground region, and the covered background region. A processing unit indicating the position of the object on the image is generated, and the amount of motion blur included in the foreground component corresponding to the processing unit is adjusted. Details of the process of adjusting the amount of motion blur will be described later with reference to the flowchart of FIG.
[0160]
In step S105, the signal processing unit 12 determines whether or not the process has been completed for the entire screen. If it is determined that the process has not been completed for the entire screen, the process proceeds to step S104, and the foreground corresponding to the processing unit is determined. The process of adjusting the amount of motion blur for the component is repeated.
[0161]
If it is determined in step S106 that the process has been completed for the entire screen, the process ends.
[0162]
As described above, the signal processing unit 12 can adjust the amount of motion blur included in the foreground by separating the foreground and the background. That is, the signal processing unit 12 can adjust the amount of motion blur included in the sample data that is the pixel value of the foreground pixel.
[0163]
Hereinafter, the configurations of the area specifying unit 103, the mixture ratio calculating unit 104, the foreground / background separating unit 105, and the motion blur adjusting unit 106 will be described.
[0164]
FIG. 22 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the area specifying unit 103. The frame memory 121 stores the input image in units of frames. When the processing target is the frame #n, the frame memory 121 is the frame # n-2 that is the frame two frames before the frame #n, the frame # n-1 that is the frame one frame before the frame #n, A frame #n, a frame # n + 1 that is a frame subsequent to the frame #n, and a frame # n + 2 that is a frame subsequent to the frame #n are stored.
[0165]
The static determination unit 122-1 determines the pixel value of the pixel of frame # n + 2 at the same position as the position of the pixel that is the target of region specification of frame #n, and the region specification of frame #n. The pixel value of the pixel of frame # n + 1 at the same position as the position of the target pixel on the image is read from the frame memory 121, and the absolute value of the difference between the read pixel values is calculated. The static motion determination unit 122-1 determines whether or not the absolute value of the difference between the pixel value of the frame # n + 2 and the pixel value of the frame # n + 1 is greater than a preset threshold Th, When it is determined that the absolute value of the difference is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 123-1. When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame # n + 2 and the pixel value of the pixel of frame # n + 1 is equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 122-1 The static motion determination shown is supplied to the region determination unit 123-1.
[0166]
The static motion determination unit 122-2 is the pixel value of the pixel of frame # n + 1 at the same position on the image of the pixel that is the target of region identification of frame #n, and the target of frame #n. The pixel value of the pixel is read from the frame memory 121, and the absolute value of the difference between the pixel values is calculated. The static motion determination unit 122-2 determines whether or not the absolute value of the difference between the pixel value of the frame # n + 1 and the pixel value of the frame #n is greater than a preset threshold value Th. When it is determined that the absolute value of the difference between the two is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 123-1 and the region determination unit 123-2. When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame # n + 1 and the pixel value of the pixel of frame #n is equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 122-2 indicates stillness. The static motion determination is supplied to the region determination unit 123-1 and the region determination unit 123-2.
[0167]
The static motion determination unit 122-3 generates a frame #n at the same position as the pixel value of the pixel that is the target for specifying the region of frame #n and the position of the pixel that is the target for specifying the region of frame #n. The pixel value of −1 pixel is read from the frame memory 121, and the absolute value of the difference between the pixel values is calculated. The static motion determination unit 122-3 determines whether or not the absolute value of the difference between the pixel value of the frame #n and the pixel value of the frame # n-1 is greater than a preset threshold value Th. When it is determined that the absolute value of the difference between the two is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 123-2 and the region determination unit 123-3. When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame #n and the pixel value of the pixel of frame # n-1 is equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 122-3 indicates the still state The static motion determination is supplied to the region determination unit 123-2 and the region determination unit 123-3.
[0168]
The static motion determination unit 122-4 determines the pixel value of the pixel of frame # n-1 at the same position on the image of the pixel that is the target of region specification of frame #n, and the region specification of frame #n. The pixel value of the pixel of frame # n-2 at the same position on the image of the target pixel is read from the frame memory 121, and the absolute value of the difference between the pixel values is calculated. The static motion determination unit 122-4 determines whether the absolute value of the difference between the pixel value of the frame # n-1 and the pixel value of the frame # n-2 is greater than a preset threshold Th, When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel values is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 123-3. When the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame # n-1 and the pixel value of the pixel of frame # n-2 is determined to be equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 122-4 Is supplied to the region determination unit 123-3.
[0169]
The region determination unit 123-1 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-1 indicates stillness and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-2 indicates movement. The pixel that is the target of region identification in frame #n is determined to belong to the uncovered background region, and the uncovered background region determination flag corresponding to the pixel that is determined to belong to the region belongs to the uncovered background region. “1” indicating “” is set.
[0170]
In the region determination unit 123-1, the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-1 indicates movement, or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-2 indicates static. When determining that the pixel that is the target of region identification in frame #n does not belong to the uncovered background region, the uncovered background region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region is set to the uncovered background region. “0” is set to indicate that it does not belong.
[0171]
The area determination unit 123-1 supplies the uncovered background area determination flag in which “1” or “0” is set in this way to the determination flag storage frame memory 124.
[0172]
The area determination unit 123-2 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-2 indicates static and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-3 indicates static. Then, it is determined that the pixel that is the target of region identification in frame #n belongs to the still region, and “1” indicating that it belongs to the still region is set in the still region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region.
[0173]
In the area determination unit 123-2, the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-2 indicates a motion, or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-3 indicates a motion. At this time, it is determined that the pixel that is the region identification target in frame #n does not belong to the still region, and “0” indicating that it does not belong to the still region is set in the still region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region. Set.
[0174]
The region determination unit 123-2 supplies the still region determination flag set to “1” or “0” to the determination flag storage frame memory 124 as described above.
[0175]
The region determination unit 123-2 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-2 indicates movement and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-3 indicates movement. Then, it is determined that the pixel that is the target of region identification in frame #n belongs to the motion region, and “1” indicating that it belongs to the motion region is set in the motion region determination flag corresponding to the pixel determined for the region.
[0176]
In the region determination unit 123-2, the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-2 indicates static or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-3 indicates static. At this time, it is determined that the pixel that is the region identification target in frame #n does not belong to the motion region, and “0” indicating that it does not belong to the motion region is set in the motion region determination flag corresponding to the pixel that is determined to be the region. Set.
[0177]
The region determination unit 123-2 supplies the motion region determination flag set to “1” or “0” to the determination flag storage frame memory 124 in this way.
[0178]
The region determination unit 123-3 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-3 indicates movement and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-4 indicates stillness. , It is determined that the pixel that is the target of region identification in frame #n belongs to the covered background region, and the covered background region determination flag corresponding to the pixel to be determined of the region indicates that it belongs to the covered background region. 1 ”is set.
[0179]
In the area determination unit 123-3, the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-3 indicates stillness, or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 122-4 indicates movement. When determining that the pixel that is the target of region identification in frame #n does not belong to the covered background region, the covered background region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region does not belong to the covered background region. “0” is set to indicate.
[0180]
The area determination unit 123-3 supplies the covered background area determination flag set to “1” or “0” to the determination flag storage frame memory 124 as described above.
[0181]
The determination flag storage frame memory 124 is supplied from the uncovered background region determination flag supplied from the region determination unit 123-1, the still region determination flag supplied from the region determination unit 123-2, and the region determination unit 123-2. The motion area determination flag and the covered background area determination flag supplied from the area determination unit 123-3 are stored.
[0182]
The determination flag storage frame memory 124 supplies the stored uncovered background area determination flag, still area determination flag, motion area determination flag, and covered background area determination flag to the synthesis unit 125. Based on the uncovered background area determination flag, the still area determination flag, the motion area determination flag, and the covered background area determination flag supplied from the determination flag storage frame memory 124, the synthesis unit 125 Area information indicating that it belongs to any one of the covered background area, the stationary area, the motion area, and the covered background area is generated and supplied to the determination flag storage frame memory 126.
[0183]
The determination flag storage frame memory 126 stores the region information supplied from the combining unit 125 and outputs the stored region information.
[0184]
Next, an example of processing of the area specifying unit 103 will be described with reference to FIGS.
[0185]
When the object corresponding to the foreground is moving, the position on the screen of the image corresponding to the object changes for each frame. As shown in FIG. 23, in the frame #n, the image corresponding to the object located at the position indicated by Yn (x, y) is Yn + 1 (x, y in the frame # n + 1 which is the next frame. Located in y).
[0186]
FIG. 24 shows a model diagram in which pixel values of pixels arranged in a row adjacent to the moving direction of the image corresponding to the foreground object are developed in the time direction. For example, when the moving direction of the image corresponding to the foreground object is horizontal with respect to the screen, the model diagram in FIG. 24 shows a model in which pixel values of adjacent pixels on one line are expanded in the time direction.
[0187]
In FIG. 24, the line in frame #n is the same as the line in frame # n + 1.
[0188]
Foreground components corresponding to the objects included in the second through thirteenth pixels from the left in frame #n are included in the sixth through seventeenth pixels from the left in frame # n + 1.
[0189]
In frame #n, the pixels belonging to the covered background area are the 11th to 13th pixels from the left, and the pixels belonging to the uncovered background area are the 2nd to 4th pixels from the left. In frame # n + 1, the pixels belonging to the covered background area are the 15th to 17th pixels from the left, and the pixels belonging to the uncovered background area are the 6th to 8th pixels from the left.
[0190]
In the example shown in FIG. 24, the foreground component included in frame #n has moved four pixels in frame # n + 1, so the amount of motion v is four. The virtual division number corresponds to the motion amount v and is 4.
[0191]
Next, changes in pixel values of pixels belonging to the mixed region before and after the frame of interest will be described.
[0192]
In the frame #n shown in FIG. 25 where the background is stationary and the foreground motion amount v is 4, the pixels belonging to the covered background area are the fifteenth through seventeenth pixels from the left. Since the motion amount v is 4, in the previous frame # n−1, the fifteenth through seventeenth pixels from the left include only background components and belong to the background area. In frame # n-2, the fifteenth through seventeenth pixels from the left include only background components and belong to the background area.
[0193]
Here, since the object corresponding to the background is stationary, the pixel value of the fifteenth pixel from the left in frame # n-1 does not change from the pixel value of the fifteenth pixel from the left in frame # n-2. . Similarly, the pixel value of the 16th pixel from the left of frame # n-1 does not change from the pixel value of the 16th pixel from the left of frame # n-2, and the 17th pixel from the left of frame # n-1 The pixel value of this pixel does not change from the pixel value of the 17th pixel from the left in frame # n-2.
[0194]
That is, the pixels of frame # n-1 and frame # n-2 corresponding to the pixels belonging to the covered background area in frame #n are composed of only background components, and the pixel value does not change. The value is almost zero. Therefore, the static motion determination for the pixels in frame # n-1 and frame # n-2 corresponding to the pixels belonging to the mixed region in frame #n is determined as static by the static motion determination unit 122-4.
[0195]
Since the pixels belonging to the covered background area in frame #n include the foreground components, the pixel values are different from the case of only the background components in frame # n-1. Therefore, the static motion determination for the pixels belonging to the mixed region in frame #n and the corresponding pixels in frame # n-1 is determined as motion by the static motion determination unit 122-3.
[0196]
As described above, the region determination unit 123-3 is supplied with the result of the static motion determination indicating the motion from the static motion determination unit 122-3, and is supplied with the result of the static motion determination indicating the static motion from the static motion determination unit 122-4. When it is done, it is determined that the corresponding pixel belongs to the covered background area.
[0197]
In frame #n shown in FIG. 26 where the background is stationary and the foreground motion amount v is 4, the pixels included in the uncovered background area are the second through fourth pixels from the left. Since the motion amount v is 4, in the next frame # n + 1, the second through fourth pixels from the left include only background components and belong to the background area. Further, in the next frame # n + 2, the second through fourth pixels from the left include only background components and belong to the background area.
[0198]
Here, since the object corresponding to the background is stationary, the pixel value of the second pixel from the left of frame # n + 2 does not change from the pixel value of the second pixel from the left of frame # n + 1. . Similarly, the pixel value of the third pixel from the left of frame # n + 2 does not change from the pixel value of the third pixel from the left of frame # n + 1, and is the fourth from the left of frame # n + 2. The pixel value of this pixel does not change from the pixel value of the fourth pixel from the left in frame # n + 1.
[0199]
That is, the pixels of frame # n + 1 and frame # n + 2, which correspond to the pixels belonging to the uncovered background area in frame #n, consist only of background components, and the pixel value does not change. The absolute value is almost zero. Accordingly, the static motion determination for the pixels of frame # n + 1 and frame # n + 2 corresponding to the pixels belonging to the mixed area in frame #n is determined as static by the static motion determination unit 122-1.
[0200]
Since the pixels belonging to the uncovered background area in frame #n include the foreground components, the pixel values are different from the case of only the background components in frame # n + 1. Therefore, the static motion determination for the pixels belonging to the mixed region in frame #n and the corresponding pixels in frame # n + 1 is determined as motion by the static motion determination unit 122-2.
[0201]
As described above, the region determination unit 123-1 is supplied with the result of the static motion determination indicating the motion from the static motion determination unit 122-2, and is supplied with the result of the static motion determination indicating the static motion from the static motion determination unit 122-1. Is determined to belong to the uncovered background area.
[0202]
FIG. 27 is a diagram illustrating determination conditions of the area specifying unit 103 in frame #n. The pixel in frame # n-2 at the same position on the image of the pixel to be judged in frame #n and the same position on the image of the pixel to be judged in frame #n A pixel in frame # n-1 is determined to be stationary, and a pixel in frame # n-1 and a pixel in frame #n at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n Are determined to be movements, the area specifying unit 103 determines that the pixel to be determined for frame #n belongs to the covered background area.
[0203]
The pixel in frame # n-1 and the pixel in frame #n at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n are determined to be stationary, and the pixel in frame #n When it is determined that the pixel of frame # n + 1 at the same position on the image of the pixel to be determined as #n is still, the area specifying unit 103 determines that the determination target of frame #n is Is determined to belong to the still region.
[0204]
The pixel in frame # n-1 and the pixel in frame #n at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n are determined to move, and the pixel in frame #n When it is determined that a pixel in frame # n + 1 located at the same position on the image of a pixel to be determined as #n is a motion, the region specifying unit 103 determines that the determination is performed in frame #n. Is determined to belong to the motion region.
[0205]
The pixel in frame #n and the pixel in frame # n + 1 at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n are determined as motion, and the determination target in frame #n The pixel of frame # n + 1 at the same position as the position of the pixel on the image and the pixel of frame # n + 2 at the same position as the position of the pixel to be determined at frame #n on the image Are determined to be stationary, the area specifying unit 103 determines that the pixel to be determined for frame #n belongs to the uncovered background area.
[0206]
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of the result of specifying the area of the area specifying unit 103. In FIG. 28A, pixels determined to belong to the covered background area are displayed in white. In FIG. 28B, pixels determined to belong to the uncovered background area are displayed in white.
[0207]
In FIG. 28C, pixels determined to belong to the motion region are displayed in white. In FIG. 28D, the pixels determined to belong to the still area are displayed in white.
[0208]
FIG. 29 is a diagram showing, as an image, area information indicating a mixed area among the area information output from the determination flag storage frame memory 126. In FIG. 29, a pixel determined to belong to the covered background area or the uncovered background area, that is, a pixel determined to belong to the mixed area is displayed in white. The area information indicating the mixed area output from the determination flag storage frame memory 126 indicates a mixed area and a textured part surrounded by a non-textured part in the foreground area.
[0209]
Next, the area specifying process of the area specifying unit 103 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S121, the frame memory 121 acquires images of frames # n-2 to # n + 2 including the frame #n to be determined.
[0210]
In step S122, the static motion determination unit 122-3 determines whether the pixel in frame # n-1 and the pixel at the same position in frame #n are stationary. Then, the static motion determination unit 122-2 determines whether or not the frame #n and the pixel at the same position in the frame # n + 1 are still.
[0211]
If it is determined in step S123 that the pixel in frame #n and the pixel in the same position in frame # n + 1 are determined to be stationary, the process proceeds to step S124, and the region determination unit 123-2 determines that the region is determined as a pixel. A corresponding still area determination flag is set to “1” indicating that it belongs to a still area. The region determination unit 123-2 supplies the still region determination flag to the determination flag storage frame memory 124, and the procedure proceeds to step S125.
[0212]
When it is determined in step S122 that the pixel in frame # n-1 and the pixel in the same position in frame #n are in motion, or in step S123, the pixel in frame #n and the same position in frame # n + 1 If the pixel is determined to be moving, the pixel of frame #n does not belong to the still region, so the process of step S124 is skipped, and the procedure proceeds to step S125.
[0213]
In step S125, the static motion determination unit 122-3 determines whether or not the pixel in frame # n-1 and the pixel in the same position in frame #n are in motion, and if it is determined as motion, the process proceeds to step S126. Proceeding, the static motion determination unit 122-2 determines whether or not there is motion between the pixel of frame #n and the pixel at the same position of frame # n + 1.
[0214]
If it is determined in step S126 that the motion of the pixel in frame #n and the pixel in the same position in frame # n + 1 is determined as moving, the process proceeds to step S127, and the region determination unit 123-2 determines that the region is determined. “1” indicating that it belongs to a motion region is set in the corresponding motion region determination flag. The region determination unit 123-2 supplies the motion region determination flag to the determination flag storage frame memory 124, and the procedure proceeds to step S128.
[0215]
If it is determined in step S125 that the pixel in frame # n-1 and the pixel in the same position in frame #n are stationary, or in step S126, the pixel in frame #n and the same position in frame # n + 1 If the current pixel is determined to be still, the pixel of frame #n does not belong to the motion region, so the process of step S127 is skipped, and the procedure proceeds to step S128.
[0216]
In step S128, the static motion determination unit 122-4 determines whether or not the pixel in frame # n-2 and the pixel at the same position in frame # n-1 are stationary. Proceeding to S129, the static motion determination unit 122-3 determines whether or not there is movement between the pixel of frame # n-1 and the pixel at the same position of frame #n.
[0217]
If it is determined in step S129 that the pixel in frame # n-1 and the pixel in the same position in frame #n are in motion, the process proceeds to step S130, and the region determination unit 123-3 determines that the region is to be determined. The corresponding covered background area determination flag is set to “1” indicating that it belongs to the covered background area. The region determination unit 123-3 supplies the covered background region determination flag to the determination flag storage frame memory 124, and the procedure proceeds to step S131.
[0218]
If it is determined in step S128 that the pixel in frame # n-2 and the pixel in the same position in frame # n-1 are in motion, or in step S129, the pixel in frame # n-1 and the pixel in frame #n If it is determined that the pixel at the same position is still, the pixel of frame #n does not belong to the covered background area, so the process of step S130 is skipped, and the procedure proceeds to step S131.
[0219]
In step S131, the static motion determination unit 122-2 determines whether or not the pixel in the frame #n and the pixel in the same position in the frame # n + 1 are in motion, and if it is determined as motion, the process proceeds to step S132. Then, the static motion determination unit 122-1 determines whether or not the frame # n + 1 and the pixel at the same position in the frame # n + 2 are still.
[0220]
If it is determined in step S132 that the pixel in frame # n + 1 and the pixel in the same position in frame # n + 2 are stationary, the process proceeds to step S133, and the region determination unit 123-1 determines the region. In the uncovered background area determination flag corresponding to the pixel, “1” indicating that the pixel belongs to the uncovered background area is set. The region determination unit 123-1 supplies the uncovered background region determination flag to the determination flag storage frame memory 124, and the procedure proceeds to step S134.
[0221]
If it is determined in step S131 that the pixel in frame #n and the pixel at the same position in frame # n + 1 are stationary, or in step S132, the pixel in frame # n + 1 and the frame # n + 2 If it is determined that the motion is the same pixel, the pixel of frame #n does not belong to the uncovered background area, so the process of step S133 is skipped, and the procedure proceeds to step S134.
[0222]
In step S134, the area specifying unit 103 determines whether or not an area has been specified for all the pixels of frame #n, and if it is determined that no area has been specified for all the pixels of frame #n, Returns to step S122 and repeats the area specifying process for other pixels.
[0223]
If it is determined in step S134 that the area has been specified for all the pixels of frame #n, the process proceeds to step S135, where the synthesis unit 125 stores the uncovered background area determination flag stored in the determination flag storage frame memory 124. And a covered background area determination flag, area information indicating a mixed area is generated, and each pixel belongs to one of an uncovered background area, a stationary area, a motion area, and a covered background area. The region information indicating this is generated, the generated region information is set in the determination flag storage frame memory 126, and the process ends.
[0224]
As described above, the region specifying unit 103 may generate region information indicating that each pixel included in the frame belongs to the motion region, the still region, the uncovered background region, or the covered background region. it can.
[0225]
The area specifying unit 103 generates area information corresponding to the mixed area by applying a logical sum to the area information corresponding to the uncovered background area and the covered background area, and is included in the frame. For each pixel, region information including a flag indicating that the pixel belongs to a motion region, a still region, or a mixed region may be generated.
[0226]
When the object corresponding to the foreground has a texture, the area specifying unit 103 can specify the movement area more accurately.
[0227]
The area specifying unit 103 can output area information indicating a motion area as area information indicating a foreground area, and area information indicating a still area as area information indicating a background area.
[0228]
In addition, although the object corresponding to the background has been described as stationary, the above-described processing for specifying the region can be applied even if the image corresponding to the background region includes a motion. For example, when the image corresponding to the background area is moving uniformly, the area specifying unit 103 shifts the entire image corresponding to this movement, and performs the same processing as when the object corresponding to the background is stationary. To do. In addition, when the image corresponding to the background region includes a different motion for each local area, the region specifying unit 103 selects a pixel corresponding to the motion and executes the above-described processing.
[0229]
FIG. 31 is a block diagram illustrating a configuration of the mixture ratio calculation unit 104. The estimated mixture ratio processing unit 201 calculates an estimated mixture ratio for each pixel by an operation corresponding to the model of the covered background region based on the input image, and supplies the calculated estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 203. To do.
[0230]
The estimated mixture ratio processing unit 202 calculates an estimated mixture ratio for each pixel by an operation corresponding to the model of the uncovered background area based on the input image, and sends the calculated estimated mixture ratio to the mixture ratio determination unit 203. Supply.
[0231]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is moving at a constant speed within the shutter time, the mixture ratio α of the pixels belonging to the mixed area has the following properties. That is, the mixture ratio α changes linearly in response to changes in the pixel position. If the change in the pixel position is one-dimensional, the change in the mixture ratio α can be expressed by a straight line. If the change in the pixel position is two-dimensional, the change in the mixture ratio α is expressed by a plane. be able to.
[0232]
Since the period of one frame is short, it is assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed.
[0233]
In this case, the gradient of the mixture ratio α is the inverse ratio of the motion amount v within the foreground shutter time.
[0234]
An example of an ideal mixing ratio α is shown in FIG. The gradient l in the mixing region of the ideal mixing ratio α can be expressed as the reciprocal of the motion amount v.
[0235]
As shown in FIG. 32, the ideal mixture ratio α has a value of 1 in the background region, a value of 0 in the foreground region, and a value greater than 0 and less than 1 in the mixed region. .
[0236]
In the example of FIG. 33, the pixel value C06 of the seventh pixel from the left of frame #n can be expressed by Expression (4) using the pixel value P06 of the seventh pixel from the left of frame # n-1. it can.
[0237]
[Expression 2]

[0238]
In Expression (4), the pixel value C06 is expressed as the pixel value M of the pixel in the mixed region, and the pixel value P06 is expressed as the pixel value B of the pixel in the background region. That is, the pixel value M of the pixel in the mixed region and the pixel value B of the pixel in the background region can be expressed as Equation (5) and Equation (6), respectively.
[0239]
M = C06 (5)
B = P06 (6)
[0240]
2 / v in the formula (4) corresponds to the mixing ratio α. Since the motion amount v is 4, the mixture ratio α of the seventh pixel from the left of the frame #n is 0.5.
[0241]
As described above, the pixel value C of the focused frame #n is regarded as the pixel value of the mixed region, and the pixel value P of the frame # n-1 before the frame #n is regarded as the pixel value of the background region. Equation (3) indicating the mixing ratio α can be rewritten as Equation (7).
[0242]
C = α ・ P + f (7)
F in Expression (7) is the sum of the foreground components included in the pixel of interest Σ_iFi / v. There are two variables included in equation (7): the mixture ratio α and the sum f of the foreground components.
[0243]
Similarly, FIG. 34 shows a model in which pixel values are expanded in the time direction, in which the amount of motion v is 4 and the number of virtual divisions in the time direction is 4, in the uncovered background area.
[0244]
In the uncovered background area, similarly to the above-described representation in the covered background area, the pixel value C of the frame #n of interest is regarded as the pixel value of the mixed area, and the frame # n + 1 after the frame #n Eq. (3) indicating the mixture ratio α can be expressed as Eq. (8) by regarding the pixel value N of as the pixel value of the background region.
[0245]
C = α ・ N + f (8)
[0246]
Although it has been described that the background object is stationary, even when the background object is moving, by using the pixel value of the pixel at the position corresponding to the background motion amount v, the expression (4 ) To Expression (8) can be applied. For example, in FIG. 33, when the motion amount v of the object corresponding to the background is 2 and the number of virtual divisions is 2, when the object corresponding to the background is moving to the right side in the figure, The pixel value B of the pixel in the background area is set to a pixel value P04.
[0247]
Since Expression (7) and Expression (8) each include two variables, the mixture ratio α cannot be obtained as it is. Here, since an image generally has a strong spatial correlation, adjacent pixels have almost the same pixel value.
[0248]
Therefore, since the foreground components have a strong spatial correlation, the formula is modified so that the sum f of the foreground components can be derived from the previous or subsequent frame to obtain the mixture ratio α.
[0249]
The pixel value Mc of the seventh pixel from the left in frame #n in FIG. 35 can be expressed by Expression (9).
[0250]
[Equation 3]

2 / v in the first term on the right side of Equation (9) corresponds to the mixing ratio α. The second term on the right side of Expression (9) is expressed as Expression (10) using the pixel value of the subsequent frame # n + 1.
[0251]
[Expression 4]

[0252]
Here, Equation (11) is established using the spatial correlation of the foreground components.
[0253]
F = F05 = F06 = F07 = F08 = F09 = F10 = F11 = F12 (11)
Expression (10) can be replaced with Expression (12) using Expression (11).
[0254]
[Equation 5]

[0255]
As a result, β can be expressed by equation (13).
[0256]
β = 2/4 (13)
[0257]
In general, assuming that the foreground components related to the mixed area are equal as shown in Expression (11), Expression (14) is established from the relationship of the internal ratio for all the pixels in the mixed area.
[0258]
β = 1-α (14)
[0259]
If Expression (14) is established, Expression (7) can be expanded as shown in Expression (15).
[0260]
[Formula 6]

[0261]
Similarly, if equation (14) holds, equation (8) can be expanded as shown in equation (16).
[0262]
[Expression 7]

[0263]
In Expressions (15) and (16), C, N, and P are known pixel values, so the only variable included in Expressions (15) and (16) is the mixture ratio α. FIG. 36 shows the relationship between C, N, and P in the equations (15) and (16). C is the pixel value of the pixel of interest in frame #n for calculating the mixture ratio α. N is a pixel value of a pixel in frame # n + 1 corresponding to a pixel of interest corresponding to a position in the spatial direction. P is a pixel value of a pixel in frame # n−1 in which the pixel of interest corresponds to the position in the spatial direction.
[0264]
Therefore, since one variable is included in each of Expression (15) and Expression (16), the mixture ratio α can be calculated using the pixel values of the pixels of the three frames. The condition for calculating the correct mixture ratio α by solving the equations (15) and (16) is that the foreground components related to the mixed region are equal, that is, when the foreground object is stationary. In the foreground image object thus obtained, the pixel values of the pixels located at the boundary of the image object corresponding to the direction of the motion of the foreground object, which are twice as many as the movement amount v, are continuous. It is constant.
[0265]
As described above, the mixture ratio α of pixels belonging to the covered background area is calculated by Expression (17), and the mixture ratio α of pixels belonging to the uncovered background area is calculated by Expression (18).
[0266]
α = (C-N) / (P-N) (17)
α = (C-P) / (N-P) (18)
[0267]
FIG. 37 is a block diagram illustrating a configuration of the estimated mixture ratio processing unit 201. The frame memory 221 stores the input image in units of frames, and supplies the frame immediately after the frame input as the input image to the frame memory 222 and the mixture ratio calculation unit 223.
[0268]
The frame memory 222 stores the input image in units of frames, and supplies the frame immediately after the frame supplied from the frame memory 221 to the mixing ratio calculation unit 223.
[0269]
Therefore, when the frame # n + 1 is input to the mixture ratio calculation unit 223 as an input image, the frame memory 221 supplies the frame #n to the mixture ratio calculation unit 223, and the frame memory 222 stores the frame # n− 1 is supplied to the mixture ratio calculation unit 223.
[0270]
The mixture ratio calculation unit 223 calculates the pixel value C of the pixel of interest in frame #n and the pixel of frame # n + 1 corresponding to the spatial position of the pixel of interest by the calculation shown in Expression (17). And the estimated mixture ratio of the pixel of interest was calculated based on the pixel value N of the pixel and the pixel value P of the pixel of frame # n-1 whose spatial position corresponds to the pixel of interest. Output the estimated mixture ratio. For example, when the background is stationary, the mixture ratio calculation unit 223 determines that the pixel value C of the pixel of interest in frame #n is the same as the pixel of interest in the frame # n + 1, and the position in the frame is the same. Calculate the estimated mixture ratio of the pixel of interest based on the pixel value N of the pixel and the pixel value P of the pixel of frame # n-1, which has the same position in the frame as the pixel of interest. The estimated mixture ratio is output.
[0271]
As described above, the estimated mixture ratio processing unit 201 can calculate the estimated mixture ratio based on the input image and supply the estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 203.
[0272]
The estimated mixture ratio processing unit 202 calculates the estimated mixture ratio of the pixel of interest by the calculation shown in the equation (17) by the estimated mixture ratio processing unit 201, whereas the calculation shown in the equation (18). Therefore, except that the part for calculating the estimated mixture ratio of the pixel of interest is different, it is the same as the estimated mixture ratio processing unit 201, and the description thereof will be omitted.
[0273]
FIG. 38 is a diagram illustrating an example of the estimated mixture ratio calculated by the estimated mixture ratio processing unit 201. The estimated mixture ratio shown in FIG. 38 indicates the result when the foreground motion amount v corresponding to an object moving at a constant speed is 11, for one line.
[0274]
It can be seen that the estimated mixture ratio changes almost linearly in the mixed region as shown in FIG.
[0275]
Referring back to FIG. 31, the mixture ratio determining unit 203 determines that the pixel for which the mixture ratio α supplied from the region specifying unit 103 is to be calculated is a foreground area, a background area, a covered background area, or an uncovered background area. The mixing ratio α is set on the basis of the area information indicating which of the two. The mixture ratio determining unit 203 sets 0 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the foreground area, and sets 1 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the background area. When the pixel belongs to the covered background area, the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 201 is set to the mixture ratio α, and when the target pixel belongs to the uncovered background area, the estimated mixture ratio processing unit The estimated mixture ratio supplied from 202 is set to the mixture ratio α. The mixture ratio determination unit 203 outputs a mixture ratio α set based on the region information.
[0276]
FIG. 39 is a block diagram showing another configuration of the mixture ratio calculation unit 104. Based on the region information supplied from the region specifying unit 103, the selection unit 231 supplies the pixels belonging to the covered background region and the corresponding pixels of the previous and subsequent frames to the estimated mixture ratio processing unit 232. Based on the region information supplied from the region specifying unit 103, the selection unit 231 supplies the pixels belonging to the uncovered background region and the corresponding pixels in the previous and subsequent frames to the estimated mixture ratio processing unit 233. .
[0277]
The estimated mixture ratio processing unit 232 calculates the estimated mixture ratio of the pixel of interest belonging to the covered background area by the calculation shown in Expression (17) based on the pixel value input from the selection unit 231. The calculated estimated mixture ratio is supplied to the selection unit 234.
[0278]
The estimated mixture ratio processing unit 233 calculates the estimated mixture ratio of the pixel of interest belonging to the uncovered background area by the calculation shown in Expression (18) based on the pixel value input from the selection unit 231. Then, the calculated estimated mixture ratio is supplied to the selection unit 234.
[0279]
When the target pixel belongs to the foreground area based on the area information supplied from the area specifying unit 103, the selection unit 234 selects an estimated mixture ratio that is 0, sets the mixture ratio α, If the pixel belongs to the background region, an estimated mixture ratio of 1 is selected and set to the mixture ratio α. When the target pixel belongs to the covered background area, the selection unit 234 selects the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 232 and sets it to the mixture ratio α, and the target pixel is uncovered back. When belonging to the ground region, the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 233 is selected and set to the mixture ratio α. The selection unit 234 outputs the mixture ratio α selected and set based on the region information.
[0280]
In this way, the mixture ratio calculation unit 104 having the other configuration shown in FIG. 39 can calculate the mixture ratio α for each pixel included in the image and output the calculated mixture ratio α.
[0281]
With reference to the flowchart of FIG. 40, the process of calculating the mixture ratio α of the mixture ratio calculator 104 shown in FIG. 31 will be described. In step S151, the mixture ratio calculation unit 104 acquires the region information supplied from the region specifying unit 103. In step S <b> 152, the estimated mixture ratio processing unit 201 executes an estimated mixture ratio calculation process using a model corresponding to the covered background region, and supplies the calculated estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 203. Details of the processing of the mixture ratio estimation will be described later with reference to the flowchart of FIG.
[0282]
In step S <b> 153, the estimated mixture ratio processing unit 202 performs a process of calculating the estimated mixture ratio using a model corresponding to the uncovered background region, and supplies the calculated estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 203.
[0283]
In step S154, the mixture ratio calculation unit 104 determines whether or not the mixture ratio α is estimated for the entire frame. If it is determined that the mixture ratio α is not estimated for the entire frame, the process returns to step S152. Then, a process of estimating the mixture ratio α for the next pixel is executed.
[0284]
If it is determined in step S154 that the mixture ratio α has been estimated for the entire frame, the process proceeds to step S155, where the mixture ratio determination unit 203 determines that the pixel is a foreground area, a background area, a covered background area, or an uncovered back. The mixture ratio α is set based on the area information supplied from the area specifying unit 103 indicating which of the ground areas belongs. The mixture ratio determining unit 203 sets 0 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the foreground area, and sets 1 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the background area. When the pixel belongs to the covered background area, the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 201 is set to the mixture ratio α, and when the target pixel belongs to the uncovered background area, the estimated mixture ratio processing unit The estimated mixture ratio supplied from 202 is set to the mixture ratio α, and the process ends.
[0285]
As described above, the mixture ratio calculation unit 104 can calculate the mixture ratio α, which is a feature amount corresponding to each pixel, based on the region information supplied from the region specifying unit 103 and the input image.
[0286]
39 is the same as the process described with reference to the flowchart of FIG. 40, and thus the description thereof is omitted.
[0287]
Next, the mixing ratio estimation process using the model corresponding to the covered background area corresponding to step S152 in FIG. 40 will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0288]
In step S171, the mixture ratio calculation unit 223 acquires the pixel value C of the target pixel of frame #n from the frame memory 221.
[0289]
In step S172, the mixture ratio calculation unit 223 acquires the pixel value P of the pixel of frame # n−1 corresponding to the target pixel from the frame memory 222.
[0290]
In step S173, the mixture ratio calculation unit 223 acquires the pixel value N of the pixel of frame # n + 1 corresponding to the target pixel included in the input image.
[0291]
In step S174, the mixture ratio calculation unit 223, based on the pixel value C of the pixel of interest in frame #n, the pixel value P of the pixel of frame # n-1, and the pixel value N of the pixel of frame # n + 1, Calculate the estimated mixture ratio.
[0292]
In step S175, the mixture ratio calculation unit 223 determines whether or not the process of calculating the estimated mixture ratio has been completed for the entire frame, and determines that the process of calculating the estimated mixture ratio has not been completed for the entire frame. If so, the process returns to step S171, and the process of calculating the estimated mixture ratio for the next pixel is repeated.
[0293]
If it is determined in step S175 that the process of calculating the estimated mixture ratio has been completed for the entire frame, the process ends.
[0294]
Thus, the estimated mixture ratio processing unit 201 can calculate the estimated mixture ratio based on the input image.
[0295]
The process of estimating the mixture ratio by the model corresponding to the uncovered background area in step S153 of FIG. 40 is the same as the process shown in the flowchart of FIG. 41 using the expression corresponding to the model of the uncovered background area. Description is omitted.
[0296]
Note that the estimated mixture ratio processing unit 232 and the estimated mixture ratio processing unit 233 illustrated in FIG. 39 perform the same processing as the flowchart illustrated in FIG. 41 to calculate the estimated mixture ratio, and thus description thereof is omitted.
[0297]
In addition, although it has been described that the object corresponding to the background is stationary, the above-described processing for obtaining the mixture ratio α can be applied even if the image corresponding to the background region includes a motion. For example, when the image corresponding to the background area is moving uniformly, the estimated mixture ratio processing unit 201 shifts the entire image corresponding to the movement of the background, and the object corresponding to the background is stationary. Process in the same way. In addition, when the image corresponding to the background region includes a different background motion for each local area, the estimated mixture ratio processing unit 201 selects a pixel corresponding to the background motion as a pixel corresponding to the pixel belonging to the mixed region. Then, the above-described processing is executed.
[0298]
Note that the configuration of the mixture ratio calculation unit 104 illustrated in FIG. 31 or 39 is an example.
[0299]
In addition, the mixture ratio calculation unit 104 executes only the mixture ratio estimation process using the model corresponding to the covered background region for all pixels, and outputs the calculated estimated mixture ratio as the mixture ratio α. Also good. In this case, the mixing ratio α indicates the ratio of the background components for the pixels belonging to the covered background area, and indicates the ratio of the foreground components for the pixels belonging to the uncovered background area. If the absolute value of the difference between the mixture ratio α and 1 calculated in this way is calculated for the pixels belonging to the uncovered background area, and the calculated absolute value is set to the mixture ratio α, the signal processing unit 12 For the pixels belonging to the uncovered background area, the mixing ratio α indicating the ratio of the background components can be obtained.
[0300]
Similarly, the mixture ratio calculation unit 104 executes only the mixture ratio estimation process using the model corresponding to the uncovered background area for all pixels, and outputs the calculated estimated mixture ratio as the mixture ratio α. You may make it do.
[0301]
Next, the foreground / background separation unit 105 will be described. FIG. 42 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the foreground / background separator 105. The input image supplied to the foreground / background separator 105 is supplied to the separator 251, the switch 252, and the switch 254. The information indicating the covered background area and the area information supplied from the area specifying unit 103 indicating the uncovered background area are supplied to the separation unit 251. Area information indicating the foreground area is supplied to the switch 252. Area information indicating the background area is supplied to the switch 254.
[0302]
The mixture ratio α supplied from the mixture ratio calculation unit 104 is supplied to the separation unit 251.
[0303]
The separation unit 251 separates the foreground components from the input image based on the region information indicating the covered background region, the region information indicating the uncovered background region, and the mixing ratio α, and synthesizes the separated foreground components. The background component is separated from the input image, and the separated background component is supplied to the synthesis unit 255.
[0304]
The switch 252 is closed when a pixel corresponding to the foreground is input based on the region information indicating the foreground region, and supplies only the pixel corresponding to the foreground included in the input image to the combining unit 253.
[0305]
The switch 254 is closed when a pixel corresponding to the background is input based on the region information indicating the background region, and supplies only the pixel corresponding to the background included in the input image to the combining unit 255.
[0306]
The combining unit 253 combines the foreground component image based on the component corresponding to the foreground supplied from the separation unit 251 and the pixel corresponding to the foreground supplied from the switch 252 and outputs the combined foreground component image. Since the foreground region and the mixed region do not overlap, the composition unit 253 synthesizes the foreground component image by applying a logical sum operation to the component corresponding to the foreground and the pixel corresponding to the foreground, for example.
[0307]
In the initialization process executed at the beginning of the foreground component image synthesis process, the synthesis unit 253 stores an image in which all pixel values are 0 in the built-in frame memory, and performs synthesis of the foreground component image. In the process, the foreground component image is stored (overwritten). Therefore, 0 is stored as the pixel value in the pixel corresponding to the background area in the foreground component image output from the synthesis unit 253.
[0308]
The combining unit 255 combines the background component image based on the component corresponding to the background supplied from the separation unit 251 and the pixel corresponding to the background supplied from the switch 254, and outputs the combined background component image. Since the background area and the mixed area do not overlap, the composition unit 255 synthesizes the background component image by applying a logical sum operation to the component corresponding to the background and the pixel corresponding to the background, for example.
[0309]
In the initialization process executed at the beginning of the background component image synthesis process, the synthesis unit 255 stores an image in which all pixel values are 0 in the built-in frame memory, and performs synthesis of the background component image. In the processing, the background component image is stored (overwritten). Therefore, 0 is stored as the pixel value in the pixel corresponding to the foreground area in the background component image output by the synthesis unit 255.
[0310]
FIG. 43 is a diagram illustrating an input image input to the foreground / background separator 105 and a foreground component image and a background component image output from the foreground / background separator 105.
[0311]
FIG. 43A is a schematic diagram of a displayed image, and FIG. 43B shows pixels belonging to the foreground area, pixels belonging to the background area, and pixels belonging to the mixed area corresponding to FIG. 1 is a model diagram in which one line of pixels including is expanded in the time direction.
[0312]
As shown in FIGS. 43A and 43B, the background component image output from the foreground / background separation unit 105 is composed of pixels belonging to the background area and background components included in the pixels of the mixed area. The
[0313]
As shown in FIGS. 43A and 43B, the foreground component image output from the foreground / background separator 105 is composed of pixels belonging to the foreground area and foreground components included in the pixels of the mixed area. The
[0314]
The pixel values of the pixels in the mixed region are separated into a background component and a foreground component by the foreground / background separation unit 105. The separated background components together with the pixels belonging to the background area constitute a background component image. The separated foreground components together with the pixels belonging to the foreground area constitute a foreground component image.
[0315]
Thus, in the foreground component image, the pixel value of the pixel corresponding to the background area is set to 0, and a meaningful pixel value is set to the pixel corresponding to the foreground area and the pixel corresponding to the mixed area. Similarly, in the background component image, the pixel value of the pixel corresponding to the foreground area is set to 0, and a meaningful pixel value is set to the pixel corresponding to the background area and the pixel corresponding to the mixed area.
[0316]
Next, a process executed by the separation unit 251 to separate the foreground components and the background components from the pixels belonging to the mixed area will be described.
[0317]
FIG. 44 is an image model showing foreground components and background components of two frames including a foreground corresponding to an object moving from left to right in the drawing. In the image model shown in FIG. 44, the foreground motion amount v is 4, and the number of virtual divisions is 4.
[0318]
In frame #n, the leftmost pixel and the fourteenth through eighteenth pixels from the left consist only of background components and belong to the background area. In frame #n, the second through fourth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the uncovered background area. In frame #n, the eleventh through thirteenth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the covered background area. In frame #n, the fifth through tenth pixels from the left consist of only the foreground components and belong to the foreground area.
[0319]
In frame # n + 1, the first through fifth pixels from the left and the eighteenth pixel from the left consist of only the background components, and belong to the background area. In frame # n + 1, the sixth through eighth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the uncovered background area. In frame # n + 1, the fifteenth through seventeenth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the covered background area. In frame # n + 1, the ninth through fourteenth pixels from the left consist of only the foreground components, and belong to the foreground area.
[0320]
FIG. 45 is a diagram illustrating processing for separating foreground components from pixels belonging to the covered background area. In FIG. 45, α1 to α18 are mixing ratios corresponding to the respective pixels in frame #n. In FIG. 45, the fifteenth through seventeenth pixels from the left belong to the covered background area.
[0321]
The pixel value C15 of the fifteenth pixel from the left in frame #n is expressed by equation (19).
[0322]
C15 = B15 / v + F09 / v + F08 / v + F07 / v
= α15 ・ B15 + F09 / v + F08 / v + F07 / v
= α15 ・ P15 + F09 / v + F08 / v + F07 / v (19)
Here, α15 is the mixture ratio of the fifteenth pixel from the left in frame #n. P15 is the pixel value of the fifteenth pixel from the left in frame # n-1.
[0323]
Based on Expression (19), the sum f15 of the foreground components of the fifteenth pixel from the left in frame #n is expressed by Expression (20).
[0324]
f15 = F09 / v + F08 / v + F07 / v
= C15-α15 ・ P15 (20)
[0325]
Similarly, the foreground component sum f16 of the 16th pixel from the left in frame #n is expressed by equation (21), and the foreground component sum f17 of the 17th pixel from the left in frame #n is expressed by equation (21). (22)
[0326]
f16 = C16-α16 ・ P16 (21)
f17 = C17-α17 ・ P17 (22)
As described above, the foreground component fc included in the pixel value C of the pixel belonging to the covered background area is calculated by Expression (23).
[0327]
fc = C-α ・ P (23)
P is the pixel value of the corresponding pixel in the previous frame.
[0328]
FIG. 46 is a diagram illustrating processing for separating foreground components from pixels belonging to the uncovered background area. In FIG. 46, α1 to α18 are mixing ratios corresponding to the respective pixels in frame #n. In FIG. 46, the second through fourth pixels from the left belong to the uncovered background area.
[0329]
The pixel value C02 of the second pixel from the left in frame #n is expressed by Expression (24).
[0330]
C02 = B02 / v + B02 / v + B02 / v + F01 / v
= α2 ・ B02 + F01 / v
= α2 ・ N02 + F01 / v (24)
Here, α2 is the mixture ratio of the second pixel from the left in frame #n. N02 is the pixel value of the second pixel from the left in frame # n + 1.
[0331]
Based on Expression (24), the sum f02 of the foreground components of the second pixel from the left in frame #n is expressed by Expression (25).
[0332]
f02 = F01 / v
= C02-α2 ・ N02 (25)
[0333]
Similarly, the sum f03 of the foreground components of the third pixel from the left in frame #n is expressed by Expression (26), and the sum f04 of the foreground components of the fourth pixel from the left of frame #n is expressed by Expression (26). (27)
[0334]
f03 = C03-α3 ・ N03 (26)
f04 = C04-α4 ・ N04 (27)
[0335]
In this way, the foreground component fu included in the pixel value C of the pixel belonging to the uncovered background area is calculated by Expression (28).
[0336]
fu = C-α ・ N (28)
N is the pixel value of the corresponding pixel in the next frame.
[0337]
As described above, the separation unit 251 determines whether the pixel included in the mixed area is based on the information indicating the covered background area, the information indicating the uncovered background area, and the mixing ratio α for each pixel included in the area information. Foreground and background components can be separated.
[0338]
FIG. 47 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the separation unit 251 that executes the processing described above. The image input to the separation unit 251 is supplied to the frame memory 301, the region information indicating the covered background region and the uncovered background region supplied from the mixture ratio calculation unit 104, and the mixture ratio α are the separation processing block. 302 is input.
[0339]
The frame memory 301 stores the input image in units of frames. When the processing target is the frame #n, the frame memory 301 is a frame that is the frame immediately after the frame # n-1, the frame #n, and the frame #n that is the frame immediately before the frame #n. Remember # n + 1.
[0340]
The frame memory 301 supplies the pixels corresponding to the frame # n−1, the frame #n, and the frame # n + 1 to the separation processing block 302.
[0341]
The separation processing block 302 includes frame information # n-1, frame #n, and frame #n supplied from the frame memory 301 based on the area information indicating the covered background area and the uncovered background area, and the mixing ratio α. Applying the calculation described with reference to FIG. 45 and FIG. 46 to the pixel value of the corresponding pixel of +1, the foreground component and the background component are separated from the pixels belonging to the mixed region of frame #n, and the frame This is supplied to the memory 303.
[0342]
The separation processing block 302 includes an uncovered area processing unit 311, a covered area processing unit 312, a combining unit 313, and a combining unit 314.
[0343]
The multiplier 321 of the uncovered area processing unit 311 multiplies the mixture ratio α by the pixel value of the pixel of frame # n + 1 supplied from the frame memory 301 and outputs the result to the switch 322. The switch 322 is closed when the pixel of frame #n supplied from the frame memory 301 (corresponding to the pixel of frame # n + 1) is the uncovered background area, and the mixing ratio supplied from the multiplier 321 The pixel value multiplied by α is supplied to the calculator 322 and the synthesis unit 314. A value obtained by multiplying the pixel value of the pixel of frame # n + 1 output from the switch 322 by the mixing ratio α is equal to the background component of the pixel value of the corresponding pixel of frame #n.
[0344]
The arithmetic unit 323 subtracts the background component supplied from the switch 322 from the pixel value of the pixel of frame #n supplied from the frame memory 301 to obtain the foreground component. The computing unit 323 supplies the foreground components of the pixels of frame #n belonging to the uncovered background area to the synthesis unit 313.
[0345]
The multiplier 331 of the covered area processing unit 312 multiplies the pixel value of the pixel of frame # n−1 supplied from the frame memory 301 by the multiplication ratio α, and outputs the result to the switch 332. The switch 332 is closed when the pixel of the frame #n supplied from the frame memory 301 (corresponding to the pixel of the frame # n−1) is the covered background area, and the mixture ratio α supplied from the multiplier 331. The pixel value multiplied by is supplied to the calculator 333 and the combining unit 314. The value obtained by multiplying the pixel value of the pixel of frame # n−1 output from the switch 332 by the mixing ratio α is equal to the background component of the pixel value of the corresponding pixel of frame #n.
[0346]
The computing unit 333 subtracts the background component supplied from the switch 332 from the pixel value of the pixel of frame #n supplied from the frame memory 301 to obtain the foreground component. The calculator 333 supplies the foreground component of the pixel of frame #n belonging to the covered background area to the synthesis unit 313.
[0347]
The synthesizer 313 outputs the foreground components of the pixel belonging to the uncovered background area supplied from the calculator 323 and the foreground of the pixel belonging to the covered background area supplied from the calculator 333 of the frame #n. The components are combined and supplied to the frame memory 303.
[0348]
The composition unit 314 supplies the background component of the pixel belonging to the uncovered background area supplied from the switch 322 and the background component of the pixel belonging to the covered background area supplied from the switch 332 of the frame #n. Combined and supplied to the frame memory 303.
[0349]
The frame memory 303 stores the foreground components and background components of the pixels in the mixed area of frame #n supplied from the separation processing block 302, respectively.
[0350]
The frame memory 303 outputs the stored foreground components of the pixels in the mixed area of frame #n and the stored background components of the pixels of the mixed area in frame #n.
[0351]
By using the mixture ratio α, which is a feature amount, it is possible to completely separate the foreground component and the background component included in the pixel value.
[0352]
The synthesizing unit 253 generates the foreground component image by synthesizing the foreground components of the pixels in the mixed area of frame #n output from the separating unit 251 and the pixels belonging to the foreground area. The synthesizing unit 255 generates a background component image by synthesizing the background components of the pixels in the mixed area of frame #n output from the separating unit 251 and the pixels belonging to the background area.
[0353]
FIG. 48 is a diagram illustrating an example of a foreground component image and an example of a background component image corresponding to frame #n in FIG.
[0354]
FIG. 48A shows an example of the foreground component image corresponding to frame #n in FIG. Since the leftmost pixel and the fourteenth pixel from the left consist of only background components before the foreground and the background are separated, the pixel value is set to zero.
[0355]
The second through fourth pixels from the left belong to the uncovered background area before the foreground and the background are separated, the background component is 0, and the foreground component is left as it is. The eleventh to thirteenth pixels from the left belong to the covered background area before the foreground and the background are separated, the background component is set to 0, and the foreground component is left as it is. The fifth through tenth pixels from the left are made up of only the foreground components and are left as they are.
[0356]
FIG. 48B shows an example of a background component image corresponding to frame #n in FIG. The leftmost pixel and the fourteenth pixel from the left are left as they are because they consisted only of the background components before the foreground and the background were separated.
[0357]
The second through fourth pixels from the left belong to the uncovered background area before the foreground and the background are separated, the foreground components are set to 0, and the background components are left as they are. The eleventh to thirteenth pixels from the left belong to the covered background area before the foreground and the background are separated, and the foreground components are set to 0 and the background components are left as they are. Since the fifth through tenth pixels from the left consist of only the foreground components before the foreground and the background are separated, the pixel value is set to zero.
[0358]
Next, foreground / background separation processing by the foreground / background separation unit 105 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S201, the frame memory 301 of the separation unit 251 obtains an input image, and determines the frame #n to be separated from the foreground and the background as the previous frame # n-1 and the subsequent frame # n + 1. Remember with.
[0359]
In step S202, the separation processing block 302 of the separation unit 251 acquires the region information supplied from the mixture ratio calculation unit 104. In step S <b> 203, the separation processing block 302 of the separation unit 251 acquires the mixture ratio α supplied from the mixture ratio calculation unit 104.
[0360]
In step S204, the uncovered area processing unit 311 extracts background components from the pixel values of the pixels belonging to the uncovered background area supplied from the frame memory 301 based on the area information and the mixture ratio α.
[0361]
In step S205, the uncovered area processing unit 311 extracts foreground components from the pixel values of the pixels belonging to the uncovered background area supplied from the frame memory 301 based on the area information and the mixture ratio α.
[0362]
In step S206, the covered area processing unit 312 extracts a background component from the pixel values of the pixels belonging to the covered background area supplied from the frame memory 301 based on the area information and the mixture ratio α.
[0363]
In step S207, the covered area processing unit 312 extracts the foreground components from the pixel values of the pixels belonging to the covered background area supplied from the frame memory 301 based on the area information and the mixture ratio α.
[0364]
In step S208, the synthesis unit 313 extracts the foreground components of the pixels belonging to the uncovered background area extracted in step S205 and the foreground components of the pixels belonging to the covered background area extracted in step S207. And synthesize. The synthesized foreground components are supplied to the synthesis unit 253. Further, the synthesis unit 253 synthesizes the pixels belonging to the foreground area supplied via the switch 252 and the foreground components supplied from the separation unit 251 to generate a foreground component image.
[0365]
In step S209, the synthesizer 314 extracts the background component of the pixel belonging to the uncovered background area extracted in step S204 and the background component of the pixel belonging to the covered background area extracted in step S206. And synthesize. The synthesized background component is supplied to the synthesis unit 255. Furthermore, the synthesis unit 255 synthesizes the pixels belonging to the background area supplied via the switch 254 and the background components supplied from the separation unit 251 to generate a background component image.
[0366]
In step S210, the composition unit 253 outputs the foreground component image. In step S211, the synthesis unit 255 outputs the background component image, and the process ends.
[0367]
As described above, the foreground / background separation unit 105 separates the foreground component and the background component from the input image based on the region information and the mixture ratio α, and the foreground component image including only the foreground component and the background A background component image consisting only of components can be output.
[0368]
Next, adjustment of the amount of motion blur from the foreground component image will be described.
[0369]
FIG. 50 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the motion blur adjustment unit 106. The motion vector and its position information supplied from the motion detection unit 102 and the region information supplied from the region specifying unit 103 are supplied to the processing unit determination unit 351 and the modeling unit 352. The foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 105 is supplied to the adding unit 354.
[0370]
The processing unit determination unit 351 supplies the generated processing unit to the modeling unit 352 together with the motion vector based on the motion vector, its position information, and region information. The processing unit determining unit 351 supplies the generated processing unit to the adding unit 354.
[0371]
The processing unit generated by the processing unit determination unit 351 starts from the pixel corresponding to the covered background area of the foreground component image and moves in the direction of movement to the pixel corresponding to the uncovered background area, as shown in FIG. A continuous pixel lined up in a moving direction starting from a pixel lined up or a pixel corresponding to an uncovered background area to a pixel corresponding to a covered background area is shown. The processing unit is composed of, for example, two pieces of data: an upper left point (a pixel specified by the processing unit and located at the leftmost or uppermost pixel on the image) and a lower right point.
[0372]
The modeling unit 352 executes modeling based on the motion vector and the input processing unit. More specifically, for example, the modeling unit 352 previously stores a plurality of models corresponding to the number of pixels included in the processing unit, the virtual number of pixel values in the time direction, and the number of foreground components for each pixel. A model that specifies the correspondence between the pixel value and the foreground components as shown in FIG. 52 may be selected based on the processing unit and the number of virtual divisions of the pixel value in the time direction. .
[0373]
For example, when the number of pixels corresponding to the processing unit is 12 and the amount of motion v within the shutter time is 5, the modeling unit 352 sets the virtual division number to 5 and sets the leftmost pixel to 1 The foreground component, the second pixel from the left contains the two foreground components, the third pixel from the left contains the three foreground components, and the fourth pixel from the left contains the four foreground components The fifth pixel from the left contains five foreground components, the sixth pixel from the left contains five foreground components, the seventh pixel from the left contains five foreground components, and eight from the left. The tenth pixel includes five foreground components, the ninth pixel from the left includes four foreground components, the tenth pixel from the left includes three foreground components, and the eleventh pixel from the left is 2 The foreground component, and the twelfth pixel from the left contains one foreground component. As a whole, a model consisting of eight foreground components is selected.
[0374]
Note that the modeling unit 352 does not select a model stored in advance, but generates a model based on the motion vector and the processing unit when the motion vector and the processing unit are supplied. Also good.
[0375]
The modeling unit 352 supplies the selected model to the equation generation unit 353.
[0376]
The equation generation unit 353 generates an equation based on the model supplied from the modeling unit 352. Referring to the model of the foreground component image shown in FIG. 52, the number of foreground components is 8, the number of pixels corresponding to the processing unit is 12, the amount of motion v is 5, and the number of virtual divisions is 5 The equation generated by the equation generation unit 353 will be described.
[0377]
When the foreground components corresponding to the shutter time / v included in the foreground component image are F01 / v to F08 / v, the relationship between F01 / v to F08 / v and the pixel values C01 to C12 is expressed by Equations (29) to (29) It is represented by Formula (40).
[0378]
C01 = F01 / v (29)
C02 = F02 / v + F01 / v (30)
C03 = F03 / v + F02 / v + F01 / v (31)
C04 = F04 / v + F03 / v + F02 / v + F01 / v (32)
C05 = F05 / v + F04 / v + F03 / v + F02 / v + F01 / v (33)
C06 = F06 / v + F05 / v + F04 / v + F03 / v + F02 / v (34)
C07 = F07 / v + F06 / v + F05 / v + F04 / v + F03 / v (35)
C08 = F08 / v + F07 / v + F06 / v + F05 / v + F04 / v (36)
C09 = F08 / v + F07 / v + F06 / v + F05 / v (37)
C10 = F08 / v + F07 / v + F06 / v (38)
C11 = F08 / v + F07 / v (39)
C12 = F08 / v (40)
[0379]
The equation generation unit 353 generates an equation by modifying the generated equation. Equations (41) to (52) show equations generated by the equation generator 353.
C01 = 1 ・ F01 / v + 0 ・ F02 / v + 0 ・ F03 / v + 0 ・ F04 / v + 0 ・ F05 / v
+0 ・ F06 / v + 0 ・ F07 / v + 0 ・ F08 / v (41)
C02 = 1 ・ F01 / v + 1 ・ F02 / v + 0 ・ F03 / v + 0 ・ F04 / v + 0 ・ F05 / v
+0 ・ F06 / v + 0 ・ F07 / v + 0 ・ F08 / v （42）
C03 = 1 ・ F01 / v + 1 ・ F02 / v + 1 ・ F03 / v + 0 ・ F04 / v + 0 ・ F05 / v
+0 ・ F06 / v + 0 ・ F07 / v + 0 ・ F08 / v (43)
C04 = 1 ・ F01 / v + 1 ・ F02 / v + 1 ・ F03 / v + 1 ・ F04 / v + 0 ・ F05 / v
+0 ・ F06 / v + 0 ・ F07 / v + 0 ・ F08 / v （44）
C05 = 1 ・ F01 / v + 1 ・ F02 / v + 1 ・ F03 / v + 1 ・ F04 / v + 1 ・ F05 / v
+0 ・ F06 / v + 0 ・ F07 / v + 0 ・ F08 / v （45）
C06 = 0 ・ F01 / v + 1 ・ F02 / v + 1 ・ F03 / v + 1 ・ F04 / v + 1 ・ F05 / v
+1 ・ F06 / v + 0 ・ F07 / v + 0 ・ F08 / v （46）
C07 = 0 ・ F01 / v + 0 ・ F02 / v + 1 ・ F03 / v + 1 ・ F04 / v + 1 ・ F05 / v
+1 ・ F06 / v + 1 ・ F07 / v + 0 ・ F08 / v (47)
C08 = 0 ・ F01 / v + 0 ・ F02 / v + 0 ・ F03 / v + 1 ・ F04 / v + 1 ・ F05 / v
+1 ・ F06 / v + 1 ・ F07 / v + 1 ・ F08 / v （48）
C09 = 0 ・ F01 / v + 0 ・ F02 / v + 0 ・ F03 / v + 0 ・ F04 / v + 1 ・ F05 / v
+1 ・ F06 / v + 1 ・ F07 / v + 1 ・ F08 / v (49)
C10 = 0 ・ F01 / v + 0 ・ F02 / v + 0 ・ F03 / v + 0 ・ F04 / v + 0 ・ F05 / v
+1 ・ F06 / v + 1 ・ F07 / v + 1 ・ F08 / v （50）
C11 = 0 ・ F01 / v + 0 ・ F02 / v + 0 ・ F03 / v + 0 ・ F04 / v + 0 ・ F05 / v
+0 ・ F06 / v + 1 ・ F07 / v + 1 ・ F08 / v (51)
C12 = 0 ・ F01 / v + 0 ・ F02 / v + 0 ・ F03 / v + 0 ・ F04 / v + 0 ・ F05 / v
+0 ・ F06 / v + 0 ・ F07 / v + 1 ・ F08 / v (52)
[0380]
Expressions (41) to (52) can also be expressed as Expression (53).
[0381]
[Equation 8]

In Expression (53), j indicates the position of the pixel. In this example, j has any one value of 1 to 12. I indicates the position of the foreground value. In this example, i has any one value of 1 to 8. aij has a value of 0 or 1 corresponding to the values of i and j.
[0382]
When expressed in consideration of the error, Expression (53) can be expressed as Expression (54).
[0383]
[Equation 9]

In Expression (54), ej is an error included in the target pixel Cj.
[0384]
Expression (54) can be rewritten as Expression (55).
[0385]
[Expression 10]

[0386]
Here, in order to apply the method of least squares, an error square sum E is defined as shown in Expression (56).
[0387]
## EQU11 ##

[0388]
In order to minimize the error, the partial differential value of the variable Fk with respect to the square sum E of the error may be zero. Fk is obtained so as to satisfy Expression (57).
[0389]
[Expression 12]

[0390]
In Expression (57), since the motion amount v is a fixed value, Expression (58) can be derived.
[0390]
[Formula 13]

[0392]
When equation (58) is expanded and transferred, equation (59) is obtained.
[0393]
[Expression 14]

[0394]
This is expanded into eight equations obtained by substituting any one of integers 1 to 8 for k in equation (59). The obtained eight expressions can be expressed by one expression by a matrix. This equation is called a normal equation.
[0395]
An example of a normal equation generated by the equation generation unit 353 based on such a method of least squares is shown in Equation (60).
[0396]
[Expression 15]

[0397]
When Expression (60) is expressed as A · F = v · C, C, A, v are known, and F is unknown. A and v are known at the time of modeling, but C is known by inputting a pixel value in the adding operation.
[0398]
By calculating the foreground component using a normal equation based on the method of least squares, the error included in the pixel C can be dispersed.
[0399]
The equation generation unit 353 supplies the normal equation thus generated to the addition unit 354.
[0400]
Based on the processing unit supplied from the processing unit determination unit 351, the adding unit 354 sets the pixel value C included in the foreground component image to the matrix expression supplied from the equation generation unit 353. The adding unit 354 supplies a matrix in which the pixel value C is set to the calculation unit 355.
[0401]
The calculation unit 355 calculates a foreground component Fi / v from which motion blur has been removed by processing based on a solution method such as a sweep-out method (Gauss-Jordan elimination method), and uses the foreground pixel values from which motion blur has been removed. A foreground component from which motion blur is removed, which is made up of Fi, which is a pixel value from which motion blur has been removed, is calculated by calculating Fi corresponding to any one of the integers from 0 to 8, as shown in FIG. The image is output to the motion blur adding unit 356 and the selection unit 357.
[0402]
In the foreground component image from which the motion blur shown in FIG. 53 is removed, each of F01 to F08 is set for each of C03 to C10 because the position of the foreground component image with respect to the screen is not changed. It can correspond to an arbitrary position.
[0403]
The motion blur adding unit 356 has a motion blur adjustment amount v ′ having a value different from the motion amount v, for example, a motion blur adjustment amount v ′ having a value half the motion amount v, or a motion blur having a value unrelated to the motion amount v. By giving the adjustment amount v ′, the amount of motion blur can be adjusted. For example, as shown in FIG. 54, the motion blur adding unit 356 calculates the foreground component Fi / v ′ by dividing the foreground pixel value Fi from which motion blur is removed by the motion blur adjustment amount v ′. Then, the sum of the foreground components Fi / v ′ is calculated to generate a pixel value in which the amount of motion blur is adjusted. For example, when the motion blur adjustment amount v ′ is 3, the pixel value C02 is (F01) / v ′, the pixel value C03 is (F01 + F02) / v ′, and the pixel value C04 is (F01 + F02 + F03) / v ′, and the pixel value C05 is (F02 + F03 + F04) / v ′.
[0404]
The motion blur adding unit 356 supplies the selection unit 357 with the foreground component image in which the amount of motion blur is adjusted.
[0405]
The selection unit 357, for example, based on a selection signal corresponding to the user's selection, the foreground component image from which the motion blur supplied from the calculation unit 355 has been removed, and the amount of motion blur supplied from the motion blur addition unit 356 Is selected, and the selected foreground component image is output.
[0406]
Thus, the motion blur adjusting unit 106 can adjust the amount of motion blur based on the selection signal and the motion blur adjustment amount v ′.
[0407]
Also, for example, as shown in FIG. 55, when the number of pixels corresponding to the processing unit is 8 and the motion amount v is 4, the motion blur adjustment unit 106 uses the matrix equation shown in Equation (61) as Generate.
[0408]
[Expression 16]

[0409]
The motion blur adjustment unit 106 thus calculates the number of expressions corresponding to the length of the processing unit in this way, and calculates Fi that is a pixel value in which the amount of motion blur is adjusted. Similarly, for example, when the number of pixels included in the processing unit is 100, an expression corresponding to 100 pixels is generated and Fi is calculated.
[0410]
FIG. 56 is a diagram illustrating another configuration of the motion blur adjusting unit 106. In FIG. The same parts as those shown in FIG. 50 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0411]
Based on the selection signal, the selection unit 361 supplies the input motion vector and its position signal as they are to the processing unit determination unit 351 and the modeling unit 352, or the magnitude of the motion vector is determined as a motion blur adjustment amount v ′. The motion vector whose magnitude is replaced with the motion blur adjustment amount v ′ and its position signal are supplied to the processing unit determination unit 351 and the modeling unit 352.
[0412]
In this way, the processing unit determination unit 351 through the calculation unit 355 of the motion blur adjustment unit 106 in FIG. 56 adjust the motion blur amount in accordance with the values of the motion amount v and the motion blur adjustment amount v ′. Can be adjusted. For example, when the motion amount v is 5 and the motion blur adjustment amount v ′ is 3, the processing unit determination unit 351 to the calculation unit 355 of the motion blur adjustment unit 106 in FIG. For the foreground component image that is 5, the calculation is performed according to the model as shown in FIG. 54 corresponding to the motion blur adjustment amount v ′ that is 3, and (motion amount v) / (motion blur adjustment amount v ′) = An image including motion blur corresponding to a motion amount v of 5/3, that is, approximately 1.7 is calculated. In this case, since the calculated image does not include motion blur corresponding to the motion amount v of 3, the result of the motion blur addition unit 356 is the relationship between the motion amount v and the motion blur adjustment amount v ′. It should be noted that the meaning of is different.
[0413]
As described above, the motion blur adjustment unit 106 generates an equation corresponding to the motion amount v and the processing unit, sets the pixel value of the foreground component image in the generated equation, and adjusts the amount of motion blur. A foreground component image is calculated.
[0414]
Next, a process for adjusting the amount of motion blur included in the foreground component image by the motion blur adjustment unit 106 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0415]
In step S251, the processing unit determination unit 351 of the motion blur adjustment unit 106 generates a processing unit based on the motion vector and the region information, and supplies the generated processing unit to the modeling unit 352.
[0416]
In step S252, the modeling unit 352 of the motion blur adjusting unit 106 selects and generates a model corresponding to the motion amount v and the processing unit. In step S253, the equation generation unit 353 creates a normal equation based on the selected model.
[0417]
In step S254, the adding unit 354 sets the pixel value of the foreground component image in the created normal equation. In step S255, the adding unit 354 determines whether or not the pixel values of all the pixels corresponding to the processing unit have been set, and if the pixel values of all the pixels corresponding to the processing unit have not been set. If it is determined, the process returns to step S254, and the process for setting the pixel value in the normal equation is repeated.
[0418]
If it is determined in step S255 that the pixel values of all the pixels in the processing unit have been set, the process proceeds to step S256, and the calculation unit 355 calculates a normal equation in which the pixel values supplied from the addition unit 354 are set. Based on this, the foreground pixel value adjusted for the amount of motion blur is calculated, and the process ends.
[0419]
As described above, the motion blur adjusting unit 106 can adjust the amount of motion blur from the foreground image including motion blur based on the motion vector and the region information.
[0420]
That is, it is possible to adjust the amount of motion blur included in the pixel value that is the sample data.
[0421]
Note that the configuration of the motion blur adjustment unit 106 illustrated in FIG. 50 is an example, and is not the only configuration.
[0422]
As described above, the signal processing unit 12 having the configuration illustrated in FIG. 4 can adjust the amount of motion blur included in the input image. The signal processing unit 12 having the configuration shown in FIG. 4 can calculate the mixture ratio α that is the buried information and output the calculated mixture ratio α.
[0423]
FIG. 58 is a block diagram showing another configuration of the function of the signal processing unit 12.
[0424]
The same parts as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0425]
The area specifying unit 103 supplies the area information to the mixture ratio calculation unit 104 and the synthesis unit 371.
[0426]
The mixture ratio calculation unit 104 supplies the mixture ratio α to the foreground / background separation unit 105 and the synthesis unit 371.
[0427]
The foreground / background separation unit 105 supplies the foreground component image to the synthesis unit 371.
[0428]
The synthesizing unit 371 generates an arbitrary background image and the foreground component image supplied from the foreground / background separating unit 105 based on the mixture ratio α supplied from the mixture ratio calculating unit 104 and the region information supplied from the region specifying unit 103. Are combined to output a composite image in which an arbitrary background image and a foreground component image are combined.
[0429]
FIG. 59 is a diagram illustrating a configuration of the combining unit 371. The background component generation unit 381 generates a background component image based on the mixing ratio α and an arbitrary background image, and supplies the background component image to the mixed region image synthesis unit 382.
[0430]
The mixed region image composition unit 382 generates a mixed region composite image by combining the background component image supplied from the background component generation unit 381 and the foreground component image, and the generated mixed region composite image is used as the image composition unit. 383.
[0431]
The image composition unit 383 composes the foreground component image, the mixed region composite image supplied from the mixed region image composition unit 382, and an arbitrary background image based on the region information, and generates and outputs a composite image.
[0432]
As described above, the combining unit 371 can combine the foreground component image with an arbitrary background image.
[0433]
An image obtained by combining the foreground component image with an arbitrary background image based on the mixing ratio α, which is a feature amount, is more natural than an image obtained by simply combining pixels.
[0434]
FIG. 60 is a block diagram illustrating still another configuration of the function of the signal processing unit 12 that adjusts the amount of motion blur. While the signal processing unit 12 illustrated in FIG. 4 sequentially performs region specification and calculation of the mixing ratio α, the signal processing unit 12 illustrated in FIG. 60 performs region specification and calculation of the mixing ratio α in parallel.
[0435]
Parts that are the same as those shown in the block diagram of FIG. 4 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0436]
The input image is supplied to the mixture ratio calculation unit 401, foreground / background separation unit 402, region specifying unit 103, and object extraction unit 101.
[0437]
Based on the input image, the mixture ratio calculation unit 401 calculates the estimated mixture ratio when it is assumed that the pixel belongs to the covered background area, and the estimated mixture ratio when the pixel belongs to the uncovered background area. Calculated for each pixel included in the input image, estimated mixture ratio when the calculated pixel is assumed to belong to the covered background area, and estimated mixture when the pixel is assumed to belong to the uncovered background area The ratio is supplied to the foreground / background separator 402.
[0438]
FIG. 61 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the mixture ratio calculation unit 401.
[0439]
The estimated mixture ratio processing unit 201 illustrated in FIG. 61 is the same as the estimated mixture ratio processing unit 201 illustrated in FIG. 31. The estimated mixture ratio processing unit 202 shown in FIG. 61 is the same as the estimated mixture ratio processing unit 202 shown in FIG.
[0440]
The estimated mixture ratio processing unit 201 calculates an estimated mixture ratio for each pixel by an operation corresponding to the model of the covered background region based on the input image, and outputs the calculated estimated mixture ratio.
[0441]
The estimated mixture ratio processing unit 202 calculates an estimated mixture ratio for each pixel by an operation corresponding to the model of the uncovered background area based on the input image, and outputs the calculated estimated mixture ratio.
[0442]
The foreground / background separation unit 402 is supplied from the mixture ratio calculation unit 401, and is estimated when the pixel is assumed to belong to the covered background area, and is estimated when the pixel is assumed to belong to the uncovered background area. Based on the mixing ratio and the region information supplied from the region specifying unit 103, a foreground component image is generated from the input image, and the generated foreground component image is supplied to the motion blur adjusting unit 106 and the selecting unit 107.
[0443]
FIG. 62 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the foreground / background separator 402.
[0444]
Parts that are the same as those of the foreground / background separation unit 105 shown in FIG.
[0445]
The selection unit 421, based on the region information supplied from the region specifying unit 103, the estimated mixture ratio supplied from the mixture ratio calculation unit 401 and assuming that the pixel belongs to the covered background region, and the pixel is undefined. One of the estimated mixture ratios when it is assumed to belong to the covered background region is selected, and the selected estimated mixture ratio is supplied to the separation unit 251 as the mixture ratio α.
[0446]
The separation unit 251 extracts the foreground components and the background components from the pixel values of the pixels belonging to the mixed region based on the mixture ratio α and the region information supplied from the selection unit 421, and combines the extracted foreground components. The background component is supplied to the composition unit 255.
[0447]
The separation unit 251 can have the same configuration as that shown in FIG.
[0448]
The synthesizing unit 253 synthesizes and outputs the foreground component image. The synthesizing unit 255 synthesizes the background component image and outputs it.
[0449]
The motion blur adjustment unit 106 illustrated in FIG. 60 can have the same configuration as that illustrated in FIG. 4 and is included in the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 402 based on the region information and the motion vector. The amount of motion blur is adjusted, and a foreground component image in which the amount of motion blur is adjusted is output.
[0450]
60, for example, based on a selection signal corresponding to the user's selection, the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 402 and the amount of motion blur supplied from the motion blur adjustment unit 106 Is selected, and the selected foreground component image is output.
[0451]
As described above, the signal processing unit 12 having the configuration illustrated in FIG. 60 can adjust and output the amount of motion blur included in the image corresponding to the foreground object included in the input image. . As in the first embodiment, the signal processing unit 12 having the configuration shown in FIG. 60 can calculate the mixture ratio α that is the buried information and output the calculated mixture ratio α.
[0452]
FIG. 63 is a block diagram illustrating another configuration of the function of the signal processing unit 12 that synthesizes the foreground component image with an arbitrary background image. The signal processing unit 12 shown in FIG. 58 serially performs region specification and calculation of the mixing ratio α, whereas the signal processing unit 12 shown in FIG. 63 performs region specification and calculation of the mixing ratio α in parallel.
[0453]
The same parts as those shown in the block diagram of FIG. 60 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0454]
The mixture ratio calculation unit 401 illustrated in FIG. 63 estimates, based on the input image, an estimated mixture ratio when it is assumed that the pixel belongs to the covered background area, and an estimation when the pixel belongs to the uncovered background area. The mixture ratio is calculated for each pixel included in the input image, and the estimated mixture ratio when the calculated pixel is assumed to belong to the covered background area and the pixel is assumed to belong to the uncovered background area are assumed. The estimated mixture ratio in the case is supplied to the foreground / background separation unit 402 and the synthesis unit 431.
[0455]
The foreground / background separation unit 402 shown in FIG. 63 is assumed to be supplied from the mixture ratio calculation unit 401 when the pixel belongs to the covered background area, and the pixel belongs to the uncovered background area. The foreground component image is generated from the input image based on the estimated mixture ratio in this case and the region information supplied from the region specifying unit 103, and the generated foreground component image is supplied to the combining unit 431.
[0456]
The synthesizing unit 431 is supplied from the mixture ratio calculation unit 401, and the estimated mixture ratio when the pixel is assumed to belong to the covered background area, and the estimated mixture ratio when the pixel is assumed to belong to the uncovered background area. The arbitrary background image and the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 402 are combined based on the region information supplied from the region specifying unit 103, and the arbitrary background image and the foreground component image are combined. The synthesized image is output.
[0457]
FIG. 64 is a diagram illustrating a configuration of the synthesis unit 431. The same parts as those shown in the block diagram of FIG. 59 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0458]
The selection unit 441, based on the region information supplied from the region specifying unit 103, the estimated mixture ratio supplied from the mixture ratio calculation unit 401 and assuming that the pixel belongs to the covered background region, and the pixel is undefined. One of the estimated mixture ratios when it is assumed to belong to the covered background region is selected, and the selected estimated mixture ratio is supplied to the background component generation unit 381 as the mixture ratio α.
[0459]
The background component generation unit 381 illustrated in FIG. 64 generates a background component image based on the mixing ratio α and an arbitrary background image supplied from the selection unit 441, and supplies the background component image to the mixed region image synthesis unit 382.
[0460]
The mixed region image composition unit 382 illustrated in FIG. 64 generates a mixed region composite image by combining the background component image and the foreground component image supplied from the background component generation unit 381, and generates the generated mixed region composite image. Is supplied to the image composition unit 383.
[0461]
The image composition unit 383 composes the foreground component image, the mixed region composite image supplied from the mixed region image composition unit 382, and an arbitrary background image based on the region information, and generates and outputs a composite image.
[0462]
As described above, the synthesis unit 431 can synthesize the foreground component image with an arbitrary background image.
[0463]
The mixing ratio α has been described as the ratio of the background component included in the pixel value, but may be the ratio of the foreground component included in the pixel value.
[0464]
Further, although the direction of the foreground object has been described as being from left to right, it is needless to say that the direction is not limited thereto.
[0465]
In the above, the case where the image of the real space having the three-dimensional space and the time axis information is projected onto the time space having the two-dimensional space and the time axis information by using a video camera is taken as an example. In addition to this example, when the first information of more first dimensions is projected onto the second information of fewer second dimensions, distortion generated by the projection is corrected or significant It is possible to adapt to extracting information or synthesizing an image more naturally.
[0466]
The sensor 11 is not limited to a CCD, and may be a solid-state image sensor, for example, a sensor such as a BBD (Bucket Brigade Device), a CID (Charge Injection Device), or a CPD (Charge Priming Device), or a detection element. Are not limited to sensors arranged in a matrix, but may be sensors in which detection elements are arranged in a line.
[0467]
As shown in FIG. 3, a recording medium recording a program for performing signal processing according to the present invention is distributed to provide a program to a user separately from a computer. Disk), optical disk 52 (including CD-ROM (Compaut Disk-Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disk)), magneto-optical disk 53 (including MD (Mini-Disk)), semiconductor memory 54, etc. In addition to the package medium, the program is configured by a ROM 22 on which a program is recorded and a hard disk included in the storage unit 28 provided to the user in a state of being preinstalled in a computer.
[0468]
In the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in chronological order according to the described order, but is not necessarily performed in chronological order. It also includes processes that are executed individually.
[0469]
【The invention's effect】
  As described above, the signal processing device according to claim 1,Claim 3A signal processing method according to claim 1, andClaim 4According to the recording medium described inDetermine the presence or absence of motion between frames for each pixel of the input image, and specify whether each pixel is a foreground area, background area, or mixed area from the determination result. , Because the calculation using the pixel value of the pixel of each frame,The mixing ratio can be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a system to which the present invention is applied.
3 is a block diagram illustrating a configuration example of a signal processing unit in FIG. 2;
4 is a block diagram showing a signal processing unit 12. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating imaging by a sensor.
FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement of pixels.
FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of a detection element.
FIG. 8 is a diagram illustrating an image obtained by imaging an object corresponding to a moving foreground and an object corresponding to a stationary background.
FIG. 9 is a diagram illustrating a background area, a foreground area, a mixed area, a covered background area, and an uncovered background area.
FIG. 10 is a model diagram in which pixel values of pixels arranged in a row adjacent to each other in an image obtained by capturing an object corresponding to a stationary foreground and an object corresponding to a stationary background are developed in the time direction; It is.
FIG. 11 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 12 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 13 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which pixels in a foreground area, a background area, and a mixed area are extracted.
FIG. 15 is a diagram illustrating a correspondence between a pixel and a model in which pixel values are developed in the time direction.
FIG. 16 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 17 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 18 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 19 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 20 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 21 is a flowchart illustrating processing for adjusting the amount of motion blur.
22 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a region specifying unit 103. FIG.
FIG. 23 is a diagram illustrating an image when an object corresponding to the foreground is moving.
FIG. 24 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 25 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 26 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 27 is a diagram for explaining region determination conditions;
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of the result of specifying a region by the region specifying unit 103;
FIG. 29 is a diagram illustrating an example of a result of specifying a region by the region specifying unit 103;
FIG. 30 is a flowchart illustrating an area specifying process.
31 is a block diagram showing a configuration of a mixture ratio calculation unit 104. FIG.
FIG. 32 is a diagram illustrating an example of an ideal mixing ratio α.
FIG. 33 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 34 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 35 is a diagram for explaining approximation using the correlation of foreground components.
FIG. 36 is a diagram for explaining the relationship between C, N, and P;
FIG. 37 is a block diagram showing a configuration of an estimated mixture ratio processing unit 201.
FIG. 38 is a diagram illustrating an example of an estimated mixture ratio.
39 is a block diagram illustrating another configuration of the mixture ratio calculation unit 104. FIG.
FIG. 40 is a flowchart illustrating processing for calculating a mixture ratio.
FIG. 41 is a flowchart illustrating processing for calculating an estimated mixture ratio.
42 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a foreground / background separator 105. FIG.
FIG. 43 is a diagram illustrating an input image, a foreground component image, and a background component image.
FIG. 44 is a model diagram in which pixel values are expanded in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 45 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 46 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
47 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a separation unit 251. FIG.
FIG. 48 is a diagram illustrating an example of separated foreground component images and background component images.
FIG. 49 is a flowchart illustrating a process for separating the foreground and the background.
50 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a motion blur adjustment unit 106. FIG.
FIG. 51 is a diagram illustrating a processing unit.
FIG. 52 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 53 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 54 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 55 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
56 is a diagram showing another configuration of the motion blur adjusting unit 106. FIG.
FIG. 57 is a flowchart for describing adjustment processing of the amount of motion blur included in the foreground component image by the motion blur adjustment unit 106;
58 is a block diagram showing another configuration of the function of the signal processing unit 12. FIG.
FIG. 59 is a diagram illustrating a configuration of a combining unit 371.
60 is a block diagram showing still another configuration of the function of the signal processing unit 12. FIG.
61 is a block diagram illustrating a configuration of a mixture ratio calculation unit 401. FIG.
62 is a block diagram showing a configuration of a foreground / background separator 402. FIG.
63 is a block diagram illustrating another configuration of the function of the signal processing unit 12. FIG.
FIG. 64 is a diagram illustrating a configuration of a combining unit 431.
[Explanation of symbols]
11 sensors, 12 signal processing units, 21 CPU, 22 ROM, 23 RAM, 26 input units, 27 output units, 28 storage units, 29 communication units, 51 magnetic disks, 52 optical disks, 53 magneto-optical disks, 54 semiconductor memories, 101 Object extraction unit, 102 motion detection unit, 103 region identification unit, 104 mixing ratio calculation unit, 105 foreground / background separation unit, 106 motion blur adjustment unit, 107 selection unit, 121 frame memory, 122-1 to 122-4 static motion determination , 123-1 to 123-3 area determination unit, 124 determination flag storage frame memory, 125 synthesis unit, 126 determination flag storage frame memory, 201 estimated mixture ratio processing unit, 202 estimated mixture ratio processing unit, 203 mixing ratio determination unit 221 frame memory 222 Frame memory, 223 mixing ratio calculation unit, 231 selection unit, 232 estimation mixing ratio processing unit, 233 estimation mixing ratio processing unit, 234 selection unit, 251 separation unit, 252 switch, 253 combining unit, 254 switch, 255 combining unit, 301 Frame memory, 302 separation processing block, 303 frame memory, 311 uncovered area processing section, 312 covered area processing section, 313 combining section, 314 combining section, 351 processing unit determining section, 352 modeling section, 353 equation generating section, 354 Addition unit, 355 calculation unit, 356 motion blur addition unit, 357 selection unit, 361 selection unit, 371 synthesis unit, 381 background component generation unit, 382 mixed region image synthesis unit, 383 image synthesis unit, 401 mixing ratio calculation unit, 402 Jing background separator, 421 selector, 431 combining unit, 441 selector

Claims (4)

In a signal processing device that processes input images of successive frames imaged by an imaging device composed of a plurality of detection elements having a time integration effect,
For each pixel of the input image, by comparing the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position of the input image in two consecutive frames with a predetermined threshold value, the input image Static motion determining means for determining the presence or absence of motion between the frames of pixels;
For each pixel of the input image, a determination result of the presence / absence of motion between a predetermined frame and a frame immediately before the predetermined frame, and the predetermined frame and a frame immediately after the predetermined frame Based on the determination result of the presence or absence of motion between the foreground region, the pixel is composed of only the foreground object component constituting the foreground object, the background region composed only of the background object component constituting the background object, or the Region specifying means for specifying which region of the mixed region formed by mixing the foreground object component and the background object component, and generating region information indicating the specifying result;
For the pixels constituting the mixed region indicated by the region information in the input image of the processing target frame, the pixel value of the pixel of the processing target frame and the pixel of the pixel of the frame adjacent to the processing target frame the difference between the value, divided by the difference between the pixel values of the pixels adjacent frames before and after the processing target frame, and a mixing ratio calculating means for calculating a mixing ratio of the background object components in the pixel A signal processing apparatus. The mixed area comprises an uncovered background area and a covered background area,
The region specifying means includes
The determination result of the presence / absence of motion between the processing target frame and the frame immediately after the processing target frame, the frame immediately after the processing target frame, and the second frame after the processing target frame From the determination result of the presence or absence of movement between the uncovered background area specifying means for specifying the pixel that is the uncovered background area,
Determination result of presence / absence of motion between the processing target frame and the frame immediately before the processing target frame, the frame immediately before the processing target frame, and the frame two before the processing target frame From the determination result of the presence or absence of movement between and a covered background area specifying means for specifying the pixel that is the covered background area,
The determination result of the presence / absence of motion between the processing target frame and the frame immediately after the processing target frame, and the motion between the processing target frame and the frame immediately before the processing target frame From the presence / absence determination result, foreground area / background area specifying means for specifying the pixel that is the foreground area and the pixel that is the background area;
Area information generating means for generating the area information from the specified results by the uncovered background area specifying means, the covered background area specifying means, and the foreground area / background area specifying means;
With
The mixing ratio calculating means includes
For the pixel in the uncovered background area, the difference between the pixel value of the pixel in the processing target frame and the pixel value of the pixel in the frame immediately before the processing target frame is calculated before and after the processing target frame. First mixing ratio calculating means for calculating the mixing ratio by dividing by a difference in pixel values of the pixels in the frame adjacent to
For the pixel in the covered background area, the difference between the pixel value of the pixel of the processing target frame and the pixel value of the pixel of the frame immediately after the processing target frame is set before and after the processing target frame. Second mixing ratio calculating means for calculating the mixing ratio by dividing by a difference in pixel values of the pixels of adjacent frames;
The signal processing apparatus according to claim 1, characterized in that the備Ru. In a signal processing method for processing an input image of successive frames imaged by an imaging device composed of a plurality of detection elements having a time integration effect,
For each pixel of the input image, by comparing the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position of the input image in two consecutive frames with a predetermined threshold value, the input image A static determination step for determining the presence or absence of movement between frames of pixels;
For each pixel of the input image, a determination result of the presence / absence of motion between a predetermined frame and a frame immediately before the predetermined frame, and the predetermined frame and a frame immediately after the predetermined frame Based on the determination result of the presence or absence of motion between the foreground region, the pixel is composed of only the foreground object component constituting the foreground object, the background region composed only of the background object component constituting the background object, or the An area specifying step for specifying which area of the mixed area is formed by mixing the foreground object component and the background object component, and generating area information indicating the specifying result;
For the pixels constituting the mixed region indicated by the region information in the input image of the processing target frame, the pixel value of the pixel of the processing target frame and the pixel of the pixel of the frame adjacent to the processing target frame A mixing ratio calculating step of calculating a mixing ratio of the background object component in the pixel by dividing a difference from the value by a difference in pixel value of the pixel in adjacent frames before and after the processing target frame. And a signal processing method. A program for signal processing that processes an input image of continuous frames imaged by an imaging device composed of a plurality of detection elements having a time integration effect,
For each pixel of the input image, by comparing the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position of the input image in two consecutive frames with a predetermined threshold value, the input image A static determination step for determining the presence or absence of movement between frames of pixels;
For each pixel of the input image, a determination result of the presence / absence of motion between a predetermined frame and a frame immediately before the predetermined frame, and the predetermined frame and a frame immediately after the predetermined frame Based on the determination result of the presence or absence of motion between the foreground region, the pixel is composed of only the foreground object component constituting the foreground object, the background region composed only of the background object component constituting the background object, or the An area specifying step for specifying which area of the mixed area is formed by mixing the foreground object component and the background object component, and generating area information indicating the specifying result;
For the pixels constituting the mixed region indicated by the region information in the input image of the processing target frame, the pixel value of the pixel of the processing target frame and the pixel of the pixel of the frame adjacent to the processing target frame A mixing ratio calculating step of calculating a mixing ratio of the background object component in the pixel by dividing a difference from the value by a difference in pixel value of the pixel in adjacent frames before and after the processing target frame. A recording medium on which a program for causing a computer to execute processing is recorded.

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