JP4866065B2 - Chroma key device - Google Patents
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Description
本発明は、クロマキー装置に係り、特に、背景が複雑な色を有する場合にも高速かつ正確にキー信号を生成することができるだけでなく、容易にキー値を変更できるクロマキー装置に関する。 The present invention relates to a chroma key device, and more particularly to a chroma key device that can easily generate a key signal at high speed and can easily change a key value even when the background has a complex color.
クロマキー装置は、背景画像と合成するための合成対象画像を青色あるいは緑色といった特定の背景色を背景として撮像した前景画像から切り出すためのキー信号を出力する装置である。 The chroma key device is a device that outputs a key signal for cutting out a synthesis target image to be synthesized with a background image from a foreground image captured using a specific background color such as blue or green.
従来から使用されているクロマキー装置は、前景画像の一部を削除領域に指定し、削除領域に含まれる画素の画素値が画素値の各成分（例えば、ＲＧＢ成分）ごとに予め定められた閾値内（例えば、上限値および下限値）に含まれると判定された場合は、当該画素は削除領域に含まれるとし、閾値外にあると判定された場合は、当該画素は合成対象画像であるとするものが主流である。 A conventionally used chroma key device designates a part of a foreground image as a deletion area, and a pixel value of a pixel included in the deletion area is a predetermined threshold value for each component (for example, RGB component) of the pixel value. If it is determined that the pixel is included in the inner area (for example, the upper limit value and the lower limit value), the pixel is included in the deletion region. What you do is mainstream.
しかし、前景画像の削除領域の色合いは必ずしも一様ではなく照明の具合により色合いが相違するため、削除領域を拡張すると閾値内に含まれる範囲も大きくなるので、合成対象画像も削除されてしまうおそれが生じる。 However, the hue of the foreground image deletion area is not necessarily uniform, and the hue varies depending on the lighting condition. Therefore, if the deletion area is expanded, the range included in the threshold value is increased, and thus the compositing target image may be deleted. Occurs.
そこで、原色成分ごとに閾値を設定するのではなく、色空間内に多面体を設定し、各画素の画素値と当該多面体との距離の関数として多値のキー信号を生成するソフトクロマキー装置も既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, instead of setting a threshold value for each primary color component, a soft chroma key device that sets a polyhedron in the color space and generates a multi-value key signal as a function of the pixel value of each pixel and the distance from the polyhedron has already been established. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、キー信号生成装置（Keyer）のキー信号生成方法の詳細が不明な場合にも、キー信号生成装置に予め合成対象画像と削除領域の区別が判明している模擬前景画像を入力し、キー信号生成装置が生成した閾値を記憶するルックアップテーブルを備えるクロマキー装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１に開示された従来のクロマキー装置には複雑な色の領域を削除領域に設定することが困難であるという課題が、特許文献２に開示された従来のクロマキー装置にはいったん記憶したキー値を変更することが困難であるという課題があった。
However, the conventional chroma key device disclosed in
即ち、特許文献１に開示された従来のクロマキー装置にあっては、赤と青等色空間内の距離が大きい複数の色を背景に指定した場合には、閾値内領域が大きくなりすぎ、合成対象画像までも削除されてしまうおそれを回避できない。
In other words, in the conventional chroma key device disclosed in
また、特許文献２に開示された従来のクロマキー装置にあっては、キー信号生成装置が出力したキー値をルックアップテーブルに記憶するものであるため、削除領域の色合いに応じて閾値を適切に修正することは困難となる。 Further, in the conventional chroma key device disclosed in Patent Document 2, the key value output by the key signal generation device is stored in the lookup table, so that the threshold value is appropriately set according to the hue of the deletion area. It becomes difficult to correct.
例えば、前景画像に雑音が含まれているときに合成対象画像から雑音を除去するためには、閾値を緩和して合成対象画像に含まれる雑音を除去した後閾値を元に戻して合成対象画像の雑音除去跡を埋め戻すことが必要となるが、特許文献２に開示された従来のクロマキー装置にあってはキー値を変更することは容易ではない。 For example, in order to remove noise from the synthesis target image when noise is included in the foreground image, the threshold is relaxed to remove noise contained in the synthesis target image, and then the threshold is restored to the original synthesis target image. However, in the conventional chroma key device disclosed in Patent Document 2, it is not easy to change the key value.
本発明は、上記の従来の課題を解決するためになされたものであって、背景が複雑な色を有する場合にも適切なキー信号を生成することが可能であるだけでなく、高速処理が可能なクロマキー装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and not only can generate an appropriate key signal even when the background has a complex color, but also can perform high-speed processing. An object is to provide a possible chroma key device.
本発明のクロマキー装置は、前景画像を合成対象画像と削除領域とに分離するキー値を前記前景画像の画素の画素値を引数として記憶するキー値探索表を作成するキー値探索表作成手段と、前記前景画像の画素の画素値を引数として前記キー値探索表を探索し、当該画素に対応するキー値を決定するキー値決定手段とを含み、前記キー値探索表作成手段が、前記前景画像に少なくとも１つの画像処理対象候補領域を設定する候補領域設定手段と、前記画像処理対象候補領域のそれぞれに含まれる画素の画素値に予め定められた少なくとも１つのキー値を定義するキー値定義手段と、前記画素値を引数とするキー値探索表に前記キー値を記憶するキー値記憶手段とを含み、前記キー値定義手段が、前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値により定義される色空間内の距離に応じて前記キー値を定義するものである構成を有している。 The chroma key device according to the present invention includes a key value search table creating means for creating a key value search table for storing a key value for separating a foreground image into a compositing target image and a deletion area, using a pixel value of a pixel of the foreground image as an argument. the pixel values of the pixels of the foreground image and searching for the key value lookup table as an argument, looking contains the key value determining means for determining a key value corresponding to the pixel, said key value lookup table creation means, wherein Candidate area setting means for setting at least one image processing target candidate area in the foreground image, and a key value defining at least one key value predetermined for the pixel value of the pixel included in each of the image processing target candidate areas Definition means; and key value storage means for storing the key value in a key value search table using the pixel value as an argument. The key value definition means includes an image of a pixel included in the candidate area for image processing. Has a configuration is to define the key value according to a distance in a color space defined by the value.
この構成により、背景が複雑な色を有する場合にも適切なキー信号を生成することができるだけでなく、高速処理ができることとなる。 With this configuration, it is possible not only to generate an appropriate key signal even when the background has a complex color, but also to perform high-speed processing.
また、この構成により、キー値を容易に定義できることとなる。 Further, with this configuration, the key value can be easily defined.
本発明のクロマキー装置は、前記キー値定義手段が、前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値の各成分の最小値および最大値により定義される色空間内の多様体面と前記画素値の間の距離に応じて前記キー値を定義するものである構成を有している。 In the chroma key device of the present invention, the key value defining means includes the manifold surface in the color space defined by the minimum value and the maximum value of each component of the pixel value of the pixel included in the image processing target candidate region, and the pixel value. The key value is defined according to the distance between the two.
この構成により、画像処理対象候補領域が複雑な色合いを有する場合にも容易にキー値を定義できることとなる。 With this configuration, the key value can be easily defined even when the image processing target candidate region has a complex hue.
本発明のクロマキー装置は、前記キー値定義手段が、前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値の各成分の最小値および最大値により定義される色空間内の多様体に含まれる画素値のマハラノビス距離に応じて前記キー値を定義するものである構成を有している。 In the chroma key device according to the present invention, the key value defining means includes a pixel included in a manifold in a color space defined by a minimum value and a maximum value of each component of a pixel value of a pixel included in the image processing target candidate region. The key value is defined according to the Mahalanobis distance of the value.
この構成により、削除領域が複雑な色合いを有する場合にも高精度にキー値を定義できることとなる。 With this configuration, it is possible to define the key value with high accuracy even when the deletion area has a complex color.
本発明のクロマキー装置は、前記キー値定義手段が、前記キー値探索表に記憶されている前記キー値を修正するキー値修正手段を含む構成を有している。 In the chroma key device according to the present invention, the key value defining means includes key value correcting means for correcting the key value stored in the key value search table.
この構成により、画像処理の結果に応じてキー値を変更できることとなる。 With this configuration, the key value can be changed according to the result of the image processing.
本発明のクロマキー装置は、前記キー値修正手段が、前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値の各成分の最小値および最大値により定義される色空間内の多様体をモロフォロジ演算により処理したモロフォロジ演算処理後多様体に基づきキー値を修正するものである構成を有している。 In the chroma key device according to the present invention, the key value correcting means performs a morphological operation on a manifold in a color space defined by the minimum value and the maximum value of each component of the pixel value of the pixel included in the image processing target candidate region. The key value is corrected based on the manifold after the processed morphology processing.
この構成により、合成対象画像のヌケを適切に調整できることとなる。 With this configuration, it is possible to appropriately adjust the omission of the synthesis target image.
本発明は、前景画像を合成対象画像と削除領域とに分離するキー値を前記前景画像の画素値を引数として記憶するキー値探索表を設けることにより、背景が複雑な色を有する場合にも高速にキー信号を生成することが可能という効果を有するクロマキー装置を提供できるものである。 The present invention provides a key value search table that stores key values for separating a foreground image into a synthesis target image and a deletion area, using the pixel values of the foreground image as an argument, so that even when the background has a complex color. It is possible to provide a chroma key device having an effect that a key signal can be generated at high speed.
以下、本発明に係るクロマキー装置の実施形態について図面を用いて説明する。 Embodiments of a chroma key device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、本明細書において、画素値とは画像を構成する画素の有する値を意味するものとする。即ち、モノクローム画像にあっては画素の輝度が画素値（スカラ値）であり、カラー画面にあっては画素の色成分の輝度を成分とするベクトル値を画素値とすることができる。 In the present specification, the pixel value means a value that a pixel constituting an image has. That is, the pixel value is a pixel value (scalar value) in a monochrome image, and the vector value having the luminance of the color component of the pixel as a pixel value can be used as a pixel value in a color screen.
例えば、画素の色を３原色成分に分解したＲ、ＧおよびＢの輝度を成分とするベクトルを画素値としてもよいし、輝度成分、２つの色差成分からなるベクトルを画素値としてもよい。 For example, a pixel value may be a vector whose components are R, G, and B luminances obtained by decomposing the pixel color into three primary color components, or a vector composed of a luminance component and two color difference components.
本発明に係るクロマキー装置の実施形態のブロック図を図１に示す。 A block diagram of an embodiment of a chroma key device according to the present invention is shown in FIG.
即ち、本発明に係るクロマキー装置１は、前景画像ＦＩを合成対象画像ＯＩと削除領域ＲＡとに分離するキー値Ｋを前景画像ＦＩの画素ＰＸの画素値Ｃを引数として記憶するキー値探索表ＬＵＴを作成するキー値探索表作成手段１０と、前景画像ＦＩの画素ＰＸの画素値Ｃを引数としてキー値探索表ＬＵＴを探索し、当該画素ＰＸに対応するキー値Ｋを決定するキー値決定手段１４とを含む。
That is, the
キー値探索表作成手段１０は、前景画像ＦＩに少なくとも１つの画像処理対象候補領域ＰＡを設定する候補領域設定手段１１と、画像処理対象候補領域ＰＡのそれぞれに含まれる画素ＰＸの画素値Ｃに予め定められた少なくとも１つのキー値Ｋを定義するキー値定義手段１２と、画素値Ｃを引数とするキー値探索表ＬＵＴにキー値Ｋを記憶するキー値記憶手段１３とを含む。 The key value search table creating means 10 sets the pixel value C of the pixel PX included in each of the candidate area setting means 11 for setting at least one image processing target candidate area PA in the foreground image FI and each of the image processing target candidate areas PA. Key value defining means 12 for defining at least one predetermined key value K and key value storage means 13 for storing the key value K in a key value search table LUT having the pixel value C as an argument are included.
なお、キー値定義手段１２は、画像処理対象候補領域ＰＡに含まれる画素ＰＸの画素値Ｃの各成分（ｃ1，ｃ2，ｃ3・・・ｃM）の最小値および最大値により定義される色空間内の多様体面と画素値の間の距離に応じてキー値Ｋを定義するものであってもよい。 The key value defining means 12 is defined by the minimum value and the maximum value of each component (c 1 , c 2 , c 3 ... C M ) of the pixel value C of the pixel PX included in the image processing target candidate area PA. The key value K may be defined according to the distance between the manifold surface in the color space to be processed and the pixel value.
また、キー値定義手段１２は、画像処理対象候補領域ＰＡに含まれる画素ＰＸの画素値Ｃの各成分（ｃ1，ｃ2，ｃ3・・・ｃM）の最小値Ｃminmおよび最大値Ｃmaxmにより定義される色空間内の多様体に含まれる画素値のマハラノビス距離に応じてキー値Ｋを定義するものであってもよい。 The key value defining means 12 also includes a minimum value C minm and a maximum value of each component (c 1 , c 2 , c 3 ... C M ) of the pixel value C of the pixel PX included in the image processing target candidate area PA. The key value K may be defined according to the Mahalanobis distance of the pixel value included in the manifold in the color space defined by C maxm .
図２は、本発明に係るクロマキー装置１のハードウエア構成を示すブロック図であって、本発明に係るクロマキー装置１はコンピュータ２０と周辺機器２６とを含む。
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the
コンピュータ２０は、プログラムに基づいて処理を実行するＣＰＵ２１と、プログラムおよび処理結果を記憶するメモリ２２と、周辺機器２６が接続される周辺機器インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２３と、前景画像ＦＩを取り込み、キー信号Ｋを出力する画像Ｉ／Ｆ２４と、ＣＰＵ２１、メモリ２２、周辺機器Ｉ／Ｆ２３および画像Ｉ／Ｆ２４を相互に結合するバス２５により構成される。
The
周辺機器２６は、処理結果を表示する表示装置２７と、コンピュータ２０に操作指令またはデータを付与するキーボード２８と、表示装置２７の表示を特定するポインティングデバイス２９とを含む。
The
画像Ｉ／Ｆ２４には、前景画像ＦＩを取得する前景画像取得装置３１と、画像合成装置３３とが接続される。
Foreground
前景画像取得装置３１は、前景画像ＦＩを取得し、前景画像ＦＩをクロマキー装置１および画像合成装置３３に送出するように構成されている。
The foreground
画像合成装置３３は、クロマキー装置１が出力するキー信号Ｋに基づいて削除領域ＲＡを削除し前景画像ＦＩから合成対象画像ＯＩを切り出し、合成対象画像ＯＩを背景画像取得装置３２によって取得された背景ＢＩと合成して合成画面ＣＩを生成するように構成されている。
The image composition device 33 deletes the deletion area RA based on the key signal K output from the
即ち、本発明に係るクロマキー装置１は、コンピュータ２０にクロマキープログラムをインストールすることにより構成されることとなる。
That is, the chroma
以下、コンピュータ２０にインストールされるクロマキープログラムのフローチャートを参照しつつ、本発明に係るクロマキー装置１の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the
図３は、クロマキープログラムのフローチャートであって、まずキー値探索表作成ルーチンを実行する（ステップＳ５）。なお、キー値探索表作成ルーチンの詳細は後述する。 FIG. 3 is a flowchart of the chroma key program. First, a key value search table creation routine is executed (step S5). The details of the key value search table creation routine will be described later.
キー値探索表作成ルーチンが終了したときは、キー値決定ルーチンを実行して（ステップＳ６）このプログラムを終了する。なお、キー値決定ルーチンの詳細も後述する。 When the key value search table creation routine ends, a key value determination routine is executed (step S6), and this program ends. Details of the key value determination routine will also be described later.
図４は、クロマキープログラムのステップＳ５で実行されるキー値探索表作成ルーチンの詳細フローチャートであって、まず画像処理対象候補領域設定ルーチンを実行して前景画像ＦＩの中に画像処理対象候補領域ＡＣを設定する（ステップＳ５１）。 FIG. 4 is a detailed flowchart of the key value search table creation routine executed in step S5 of the chroma key program. First, the image processing target candidate area setting routine is executed to include the image processing target candidate area AC in the foreground image FI. Is set (step S51).
画像処理対象候補領域ＡＣの形状は特に規定されず、前景画像ＦＩ内の任意の閉曲線で囲まれる領域を画像処理対象候補領域ＡＣとすることも、前景画像ＦＩ内の１点を画像処理対象候補領域ＡＣとすることもできる。また、画像処理対象候補領域ＡＣは単連結でなくてもよく、穴があいていてもよい。 The shape of the image processing target candidate area AC is not particularly defined, and an area surrounded by an arbitrary closed curve in the foreground image FI can be set as the image processing target candidate area AC, or one point in the foreground image FI can be set as an image processing target candidate. The region AC can also be used. Further, the image processing target candidate area AC may not be simply connected but may have a hole.
一般的には、マウス等のポインティングデバイスをドラッグして囲まれる領域を画像処理対象候補領域ＡＣとして設定することができる。 In general, an area surrounded by dragging a pointing device such as a mouse can be set as the image processing target candidate area AC.
具体的には、前景画像ＦＩをマウス２９のドラッグにより囲んだ領域を画像処理対象候補領域ＡＣと定義してもよく、マウスで指定した２点を対角点とする長方形を画像処理対象候補領域ＡＣと定義してもよい。
Specifically, an area in which the foreground image FI is surrounded by dragging the
次に、画像処理対象候補領域ＡＣに含まれる画素ＰＸの画素値Ｃに対応するキー値Ｋを定義する（ステップＳ５２）。 Next, a key value K corresponding to the pixel value C of the pixel PX included in the image processing target candidate area AC is defined (step S52).
キー値Ｋの定義方法としては以下に示す方法のいずれかを適用することができる。 As a method for defining the key value K, any of the following methods can be applied.
なお、以下においては、画像処理対象候補領域として画像削除候補領域ＲＡＣおよび画像合成候補領域ＯＡＣを設定するものとする。 In the following, it is assumed that the image deletion candidate area RAC and the image composition candidate area OAC are set as the image processing target candidate areas.
（キー値定義方法１）
キー値Ｋは、キーボード２８から入力するようにしてもよい。
(Key value definition method 1)
The key value K may be input from the
例えば、画像削除候補領域ＲＡＣに対するキー値Ｋとして削除キー値Ｋb（例えば“０”）を、画像合成候補領域ＯＡＣに対するキー値として合成対象画像キー値Ｋf（例えば“１”）を入力してキー値を定義してもよい。 For example, the deletion key value K b (for example, “0”) is input as the key value K for the image deletion candidate area RAC, and the composition target image key value K f (for example, “1”) is input as the key value for the image combination candidate area OAC. Key values may be defined.
（キー値定義方法２）
画像削除候補領域ＲＡＣに含まれるすべての画素ＰＸの画素値Ｃに対して１つの削除キー値Ｋb（例えば“０”）を、画像合成候補領域ＯＡＣに含まれるすべての画素の画素値に合成キー値Ｋf（例えば“１”）を定義してもよい。
(Key value definition method 2)
One deletion key value K b (for example, “0”) is combined with pixel values of all the pixels included in the image combination candidate area OAC for the pixel values C of all the pixels PX included in the image deletion candidate area RAC. A key value K f (eg, “1”) may be defined.
例えば、画像削除候補領域ＲＡＣに３つの画素ＰＸ１、ＰＸ2、ＰＸ3が含まれ、ＲＧＢ成分の輝度で定義されるそれぞれの画素値が（０，０，０）、（０，０，１）、（０，０，４）である場合には、アドレス（０，０，０）、（０，０，１）、（０，０，４）に削除キー値としてＫbが定義される。 For example, the image deletion candidate area RAC includes three pixels PX 1 , PX 2 , and PX 3 , and the pixel values defined by the luminance of the RGB components are (0, 0, 0), (0, 0, 1). ), (0,0,4), K b is defined as a deletion key value at addresses (0,0,0), (0,0,1), (0,0,4). .
また、画像合成候補領域ＯＡＣに３つの画素ＰＸ4、ＰＸ5、ＰＸ6が含まれ、ＲＧＢ成分の輝度で定義されるそれぞれの画素値が（１，０，０）、（１，１，０）、（３，０，０）である場合には、アドレス（１，０，０）、（１，１，０）、（３，０，０）に合成キー値としてＫfが定義される。 The image composition candidate area OAC includes three pixels PX 4 , PX 5 , and PX 6 , and the pixel values defined by the luminance of the RGB components are (1, 0, 0) and (1, 1, 0). ), (3, 0, 0), K f is defined as a composite key value at addresses (1, 0, 0), (1, 1, 0), (3, 0, 0). .
即ち、前景画像ＦＩに含まれる画素ＰＸをＰＸ（ｉ，ｊ）と、ＰＸ（ｉ，ｊ）の画素値をＣ（ｉ，ｊ）としたとき、画素値Ｃ（ｉ，ｊ）に対するアドレスはＡ（Ｃ（ｉ，ｊ））（たとえば、（０，０，０））と、アドレスＡ（Ｃ（ｉ，ｊ））（たとえば、（０，０，０））を引数とするキー値ＫはＬ［Ａ（Ｃ（ｉ，ｊ））］と記すことができる。 That is, when the pixel PX included in the foreground image FI is PX (i, j) and the pixel value of PX (i, j) is C (i, j), the address for the pixel value C (i, j) is A key value K with arguments A (C (i, j)) (for example, (0,0,0)) and address A (C (i, j)) (for example, (0,0,0)) Can be written as L [A (C (i, j))].
従って、（キー値定義方法２）によれば、キー値は［数１］により算出されることとなる。 Therefore, according to (Key Value Definition Method 2), the key value is calculated by [Equation 1].
即ち、キー値定義方法２によれば、直感的に高精度で削除色を設定することが可能となる。 That is, according to the key value definition method 2, it is possible to intuitively set the deletion color with high accuracy.
（キー値定義方法３）
画像削除候補領域ＲＡＣに含まれる画素ＰＸの画素値Ｃの各成分の最大値および最小値で囲まれる色空間の領域内部に対して削除キー値Ｋbを、画像合成候補領域ＯＡＣに含まれる画素ＰＸの画素値Ｃの各成分の最大値および最小値で囲まれる色空間の領域内部に対して合成キー値Ｋfを設定してもよい。
(Key value definition method 3)
Pixels included in the image combination candidate region OAC are set to the deletion key value K b for the inside of the color space region surrounded by the maximum value and minimum value of each component of the pixel value C of the pixel PX included in the image deletion candidate region RAC. the region inside the color space surrounded by the maximum and minimum values of each component of the pixel value C of the PX may set the synthetic key value K f.
即ち、画像削除候補領域ＲＡＣに含まれる画素ＰＸ（ｉ，ｊ）の画素値Ｃ（ｉ，ｊ）＝（ｃ１（ｉ，ｊ），ｃ2（ｉ，ｊ）・・・ｃM（ｉ，ｊ））の画素値成分ごとの最大値cmaxmおよび最小値ｃminm（ｍ＝１〜Ｍ）は［数２］で定義される。 That is, the pixel value C (i, j) = (c 1 (i, j), c 2 (i, j)... C M (i) of the pixel PX (i, j) included in the image deletion candidate area RAC. , J)), the maximum value c maxm and the minimum value c minm (m = 1 to M) for each pixel value component are defined by [Equation 2].
最大値cmaxmおよび最小値ｃminmで囲まれる領域としては、最大値cmaxmおよび最小値ｃkminmで定義される多様体を用いることが適当である。 The region enclosed by the maximum value c maxm and the minimum value c minm, it is suitable to use a manifold that is defined by the maximum value c maxm and minimum value c kminm.
多様体としては、各成分の最大値および最小値で定義される直方体とすることが最も簡便である。 As the manifold, it is most convenient to use a rectangular parallelepiped defined by the maximum value and the minimum value of each component.
同様に、画像合成候補領域ＯＡＣに含まれる画素ＰＸの画素値Ｃの各成分の最大値および最小値で囲まれる色空間の領域内部に対して合成キー値Ｋfを設定することができる。 Similarly, it is possible to set the synthetic key value K f for the area inside the color space surrounded by the maximum and minimum values of each component of the pixel value C of the pixel PX included in the image compositing candidate region OAC.
よって、（キー値定義方法３）によれば［数３］によりキー値Ｋが算出されることとなる。 Therefore, according to (Key Value Definition Method 3), the key value K is calculated by [Equation 3].
なお、多様体としては、直方体だけでなく、楕円体等を使用することもできる。 As the manifold, not only a rectangular parallelepiped but also an ellipsoid can be used.
（キー値定義方法４）
キー値定義方法３は、画像削除候補領域ＲＡＣに含まれる画素の画素値に対してＫbを、画像合成候補領域ＯＡＣに含まれる画素の画素値に対してＫfを割り付けるハードクロマキーであるが、半透明の合成効果を得るためにＫfとＫbの間の値を割り付けるソフトクロマキーに対してもキー値定義方法３を適用することもできる。
(Key value definition method 4)
Key value definition method 3, a K b for the pixel values of pixels included in the image deleting candidate region RAC, is a hard chromakey allocating K f to the pixel values of the pixels included in the image compositing candidate region OAC The key value definition method 3 can also be applied to a soft chroma key that assigns a value between K f and K b in order to obtain a translucent composite effect.
即ち、［数４］で定義される画像削除候補領域多様体の表面から内側に第１の距離ｄi以上離れた内部境界ＩＢの内側に対しては削除キー値Ｋbを割り当て、［数４］で定義される画像削除候補領域多様体の表面から外側に第２の距離ｄo以上離れた外部境界ＥＢの外側に対しては削除キー値Ｋbより大きい合成キー値Ｋfを割り当て、内部境界ＩＢの外側かつ外部境界ＥＢの内側の領域に対しては合成キー値Ｋf以下削除キー値Ｋb以上間の中間キー値Ｋm（離散値であっても、連続値であってもよい）を割り付ける。 That is, a deletion key value K b is assigned to the inside of the internal boundary IB that is separated from the surface of the image deletion candidate region manifold defined by [Equation 4] by a first distance d i or more inside, and [Equation 4 ] Assign the delete key value K b greater than synthetic key value K f from the surface of the image deletion candidate region manifold outwardly defined for the outside of the second distance d o more distant outer boundaries EB, the internal For an area outside the boundary IB and inside the external boundary EB, an intermediate key value K m between the composite key value K f or less and the deletion key value K b or more (may be a discrete value or a continuous value) ).
図５は、色空間が２次元である場合のソフトクロマキー値のグラフであって、（ａ）の実線の長方形は［数５］で表される画像削除候補領域長方形、一点鎖線の長方形は境界から第１の距離ｄi内側の長方形、二点鎖線の長方形は境界から第２の距離ｄo外側の長方形を表す。 FIG. 5 is a graph of soft chroma key values when the color space is two-dimensional. The solid line rectangle in (a) is the image deletion candidate area rectangle represented by [Equation 5], and the alternate long and short dash line rectangle is the boundary. A rectangle inside the first distance d i and a rectangle indicated by a two-dot chain line represents a rectangle outside the second distance d o from the boundary.
（ｂ）はキー値の割り付けの一例を示し、画像削除候補領域長方形の境界から第２の距離ｄo外側の画素に対してはキー値Ｋfが割り付けられ、画像削除候補領域長方形の境界から第１の距離ｄi内側の画素に対してはキー値Ｋbが割り付けられ、一点鎖線の長方形の外側で二点鎖線の長方形の内側の画素に対してはＫfとＫbの間の値で連続的に変化するキー値が割り当てられる。
（キー値定義方法５）
画像処理対象候補領域ＡＣ（画像削除候補領域ＲＡＣまたは画像合成候補領域ＯＡＣ）に含まれる画素の画素値の平均値ベクトルμに基づき、キー値Ｋを定義してもよい。
(B) shows an example of assignment of key values, from the boundary of the image deletion candidate region rectangle for the second distance d o outside the pixel assigned key value K f, from the boundary of the image deletion candidate region rectangular A key value K b is assigned to the pixels inside the first distance d i , and a value between K f and K b for the pixels outside the one-dot chain line rectangle and inside the two-dot chain line rectangle. A continuously changing key value is assigned.
(Key value definition method 5)
The key value K may be defined based on the average value vector μ of the pixel values included in the image processing target candidate area AC (the image deletion candidate area RAC or the image composition candidate area OAC).
画像処理対象候補領域ＡＣに含まれる画素の画素値の平均値ベクトルμは［数６］により算出される。 An average value vector μ of pixel values of pixels included in the image processing target candidate area AC is calculated by [Equation 6].
そして、画素値平均値μから予め定められた半径ｒの球体中にある画素値に対応するキー値探索表ＬＵＴのアドレスにキー値Ｋを書き込むようにしてもよい。 Then, the key value K may be written to the address of the key value search table LUT corresponding to the pixel value in the sphere having a predetermined radius r from the pixel value average value μ.
この場合、キー値は［数７］に基づいて決定される。 In this case, the key value is determined based on [Equation 7].
なお、半径ｒは、ユークリッド距離を含む任意のノルムで定義することができる。 The radius r can be defined by an arbitrary norm including the Euclidean distance.
即ち、キー値定義方法５によれば、前景画像ＦＩに雑音が含まれていても、雑音に起因する想定外の色が削除領域に含まれることを回避することができる。さらに、半径ｒを大きくすれば、削除領域を複数設定しなくてもよく効率的に削除領域を設定することが可能となる。
（キー値定義方法６）
画像処理対象候補領域ＡＣに含まれる画素値の平均値からのマハラノビス距離Ｄに基づいてキー値を定義することもできる。
That is, according to the key value definition method 5, even if noise is included in the foreground image FI, it is possible to avoid an unexpected color caused by the noise from being included in the deletion region. Further, if the radius r is increased, it is possible to set the deletion area efficiently without having to set a plurality of deletion areas.
(Key value definition method 6)
The key value can also be defined based on the Mahalanobis distance D from the average value of the pixel values included in the image processing target candidate area AC.
画像処理対象候補領域ＡＣに含まれる画素の画素値と、画像処理対象候補領域ＡＣに含まれる画素の画素値の平均値μとの間のマハラノビス距離Ｄは［数８］により定義される。 The Mahalanobis distance D between the pixel value of the pixels included in the image processing target candidate area AC and the average value μ of the pixel values of the pixels included in the image processing target candidate area AC is defined by [Equation 8].
そして、平均値μとの間のマハラノビス距離Ｄが所定の閾値ｒ以下である画素値を有する画素に対してキー値Ｋを割り付ける。 Then, a key value K is assigned to a pixel having a pixel value having a Mahalanobis distance D between the average value μ and a predetermined threshold value r or less.
即ち、キー値は［数９］に基づいて決定される。 That is, the key value is determined based on [Equation 9].
即ち、キー値定義方法６によれば、色の変化を考慮して高精度に削除領域を設定することが可能となる。
（キー値定義方法７）
修正されたマハラノビス距離に基づいてキー値を定義してもよい。
That is, according to the key value definition method 6, it is possible to set the deletion area with high accuracy in consideration of the color change.
(Key value definition method 7)
Key values may be defined based on the modified Mahalanobis distance.
即ち、キー値Ｋを［数１０］に基づいて決定してもよい。 That is, the key value K may be determined based on [Equation 10].
即ち、キー値定義方法７によれば、大き目の色の変化が許容され、効率的な削除領域の設定が可能となる。
（キー値定義方法８）
画像処理対象候補領域ＡＣに含まれる画素の画素値の平均値からのマハラノビス距離Ｄに基づいてキー値を定義する方法をソフトクロマキーに適用することもできる。
That is, according to the key value definition method 7, a large color change is allowed, and an efficient deletion area can be set.
(Key value definition method 8)
A method of defining the key value based on the Mahalanobis distance D from the average value of the pixel values included in the image processing target candidate area AC may be applied to the soft chroma key.
即ち、［数１１］によりキー値を決定することも可能である。 In other words, the key value can be determined by [Equation 11].
なお、関数Ｋ（ｄ）としては、例えば、［数１２］に示す折れ線関数を適用することができる。 As the function K (d), for example, the polygonal line function shown in [Equation 12] can be applied.
即ち、キー値定義方法８によれば、マハラノビス距離に基づいて可変キー値を定義することができる。
（キー値定義方法９）
また、任意の画素値に対して外部（例えば、キーボード２８）から直接キー値を入力するようにしてもよい。即ち、色空間内の任意の点に任意のキー値を定義してもよい。
That is, according to the key value definition method 8, the variable key value can be defined based on the Mahalanobis distance.
(Key value definition method 9)
Alternatively, the key value may be directly input from the outside (for example, the keyboard 28) for an arbitrary pixel value. That is, an arbitrary key value may be defined at an arbitrary point in the color space.
あるいは、任意の画素値に予め定められたキー値を設定するようにして、入力すべきデータ数を低減してもよい。 Alternatively, the number of data to be input may be reduced by setting a predetermined key value for an arbitrary pixel value.
また、画素値を入力する代わりに、色空間内のアドレスを直接入力するようにしてもよい。 Further, instead of inputting a pixel value, an address in the color space may be directly input.
従って、キー値定義方法９によれば、別のキー信号生成装置に記憶されているキー値を本発明に係るクロマキー装置のキー値探索表ＬＵＴに記憶することも可能となる。
（キー値定義方法１０）
以上説明したキー値定義方法１から９において、既にキー値探索表ＬＵＴに記憶されていたキー値である旧キー値Ｋpを考慮するようにしてもよい。
Therefore, according to the key value defining method 9, the key value stored in another key signal generating device can be stored in the key value search table LUT of the chroma key device according to the present invention.
(Key value definition method 10)
Or in the key-
即ち、設定方法１から９により設定したキー値を暫定キー値Ｋtとすれば、新たなキー値Ｋを旧キー値Ｋpと暫定キー値Ｋtを独立変数とする関数Ｊにより［数１３］に基づいて定義するようにしてもよい。
That is, if the key value set by the setting
ここで、関数Ｊとしては、最大値を選択する関数、最小値を選択する関数、荷重平均値を算出する関数等を適用することができる。
（キー値定義方法１１）
また、既にキー値探索表ＬＵＴに旧キー値Ｋpが記憶されている場合には、例えばキーボード２８から入力されたモルフォロジコマンドに基づいて、モルフォロジ演算によりキー値を修正するようにしてもよい。
Here, as the function J, a function for selecting the maximum value, a function for selecting the minimum value, a function for calculating the load average value, or the like can be applied.
(Key value definition method 11)
Also, already when the old key value K p in the key value search table LUT is stored based on, for example, Morphological commands entered from the
モルフォロジ演算として膨張演算を適用する場合にはキー値は［数１４］により定義される。 When the dilation operation is applied as the morphology operation, the key value is defined by [Equation 14].
ただし、ＥはStructural Elementであり、例えば［数１５］により定義される閉領域を使用することができる。 However, E is a Structural Element, and for example, a closed region defined by [Equation 15] can be used.
図６は、２次元の色空間における膨張演算の過程を示すグラフであって、（ａ）は膨張演算前の多様体Ｌp（Ａ（Ｃ））の内部にキー値“１”を割り付けた状態を示し、（ｂ）は膨張演算後の多様体Ｌp（Ａ（Ｃ＋ΔＣ））の内部にキー値“１”を、外部にキー値“０”を割り付けた状態を示す。なお、［数１３］においてΔｃ１＝Δｃ2＝１としている。 FIG. 6 is a graph showing the process of expansion operation in a two-dimensional color space. FIG. 6A shows a key value “1” assigned to the interior of a manifold L p (A (C)) before expansion operation. (B) shows a state in which the key value “1” is assigned to the inside of the manifold L p (A (C + ΔC)) after expansion and the key value “0” is assigned to the outside. In [Equation 13], Δc 1 = Δc 2 = 1.
即ち、削除領域を膨張させることにより、合成画像における「ヌケの悪い状態」を解消することが可能となる。 That is, by expanding the deletion area, it is possible to eliminate the “bad state” in the composite image.
モルフォロジ演算として収縮演算を適用する場合にはキー値は［数１６］により定義される。 When the contraction operation is applied as the morphology operation, the key value is defined by [Equation 16].
ただし、ＥはStructural Elementであり、例えば［数１７］により定義される閉領域を使用することができる。 However, E is a Structural Element, and for example, a closed region defined by [Equation 17] can be used.
図７は、２次元の色空間における収縮演算の過程を示すグラフであって、（ａ）は膨張演算前の多様体Ｌp（Ａ（Ｃ））の内部にキー値“１”を割り付けた状態を示し、（ｂ）は収縮演算後の多様体Ｌp（Ａ（Ｃ＋ΔＣ））の内部にキー値“１”を割り付けた状態を示す。なお、［数１７］においてΔｃ１＝Δｃ2＝１としている。 FIG. 7 is a graph showing the process of contraction calculation in a two-dimensional color space, where (a) assigns the key value “1” to the interior of the manifold L p (A (C)) before the expansion calculation. (B) shows a state in which the key value “1” is assigned to the inside of the manifold L p (A (C + ΔC)) after the contraction calculation. In [Equation 17], Δc 1 = Δc 2 = 1.
即ち、削除領域を収縮させることにより、合成画像における「ヌケ過ぎの状態」を解消することが可能となる。 In other words, by shrinking the deletion area, it is possible to eliminate the “too much missing state” in the composite image.
モルフォロジ演算としては、膨張演算、収縮演算の外に、膨張演算の後に収縮演算を行うＣｌｏｓｅ演算、収縮演算の後に膨張演算を行うＯｐｅｎ演算を適用することができる。 As the morphology operation, in addition to the expansion operation and the contraction operation, a Close operation that performs the contraction operation after the expansion operation and an Open operation that performs the expansion operation after the contraction operation can be applied.
Ｃｌｏｓｅ演算またはＯｐｅｎ演算により、削除すべき色の登録漏れ、あるいは雑音に含まれる色の誤登録を回避することが可能となる。
（キー値定義方法１２）
さらに、既にキー値探索表ＬＵＴに“１”および“０”の２値のキー値Ｋが記憶されている場合には、例えばキーボード２８から入力されたフィルタリングコマンドに基づいて、フィルタリング処理によりキー値を修正することも可能である。
By the Close operation or the Open operation, it is possible to avoid omission of registration of a color to be deleted or erroneous registration of a color included in noise.
(Key value definition method 12)
Further, when binary key values K of “1” and “0” are already stored in the key value search table LUT, for example, based on a filtering command input from the
即ち、キー値探索表ＬＵＴからキー値が“１”である領域Ｆを抽出した後、領域Ｆを単連結領域Ｆ１、Ｆ2・・・ＦNに分割する。そして、各単連結領域Ｆnの体積を算出し、体積が予め定められた閾値以下の単連結領域Ｆsmallを選択する。 That is, after extracting the area F having the key value “1” from the key value search table LUT, the area F is divided into single connected areas F 1 , F 2 ... F N. Then, to calculate the volume of each single connected region F n, volume selects the single connection region F small below a predetermined threshold.
最後に、単連結領域Ｆsmallに含まれる画素に対して、［数１８］によりキー値“０”を割り付ける。 Finally, the key value “0” is assigned to the pixels included in the single connected area F small by [Equation 18].
即ち、キー値をフィルタリング処理することにより、誤登録された雑音に含まれる色のように、色空間内における微小な領域を取り除くことが可能となる。 That is, by filtering the key value, it is possible to remove a minute area in the color space, such as a color included in misregistered noise.
（キー値定義方法１）から（キー値定義方法１２）の１つにより定義されたキー値を、画素値Ｃを引数としてキー値探索表ＬＵＴに記憶する（ステップＳ５３）。 The key value defined by one of (key value defining method 1) to (key value defining method 12) is stored in the key value search table LUT with the pixel value C as an argument (step S53).
画素値Ｃ（ｉ，ｊ）は、Ｍ次元のベクトル値として一般化することができる。 The pixel value C (i, j) can be generalized as an M-dimensional vector value.
即ち、画素値Ｃ（ｉ，ｊ）は［数１９］によって定義できる。 That is, the pixel value C (i, j) can be defined by [Equation 19].
そして、画素値Ｃ（ｉ，ｊ）に対応するアドレスＡを決定する。ベクトル値を直接アドレスとすることも可能であるが、要素ｃkが“０”から“（Ｑk−１）”までの整数値をとる場合には、［数２０］により画素値を１次元の整数に変換してもよい。 Then, an address A corresponding to the pixel value C (i, j) is determined. Although the vector value can be directly set as an address, when the element c k takes an integer value from “0” to “(Q k −1)”, the pixel value is one-dimensionally expressed by [Equation 20]. May be converted to an integer.
例えば、画素値ＣがＲＧＢ輝度の３成分（ｃR，ｃG，ｃB）で表され、それぞれが０〜２５５の２５６階調を有する場合には、３次元ベクトルの画素値を［数２１］により１次元の整数に変換することができる。
For example, when the pixel value C is represented by three components (c R , c G , c B ) of RGB luminance and each has 256 gradations from 0 to 255, the pixel value of the three-dimensional vector is expressed as [
［数２１］によれば、キー値探索表ＬＵＴは約１７００万番地を備える必要があることとなるが、輝度階調を間引くことによりメモリ容量を低減することが可能である。 According to [Equation 21], the key value search table LUT needs to have about 17 million addresses, but the memory capacity can be reduced by thinning the luminance gradation.
例えば、［数２２］を適用することができる。 For example, [Equation 22] can be applied.
図８はクロマキープログラムのステップＳ６で実行されるキー値処理ルーチンのフローチャートであって、まず前景画像ＦＩに含まれる１つの画素ＰＸ（ｉ，ｊ）の画素値Ｃ（ｉ，ｊ）を読み込み（ステップＳ６１）、画素値Ｃ（ｉ，ｊ）からアドレスＡ（Ｃ）を算出する（ステップＳ６２）。 FIG. 8 is a flowchart of the key value processing routine executed in step S6 of the chroma key program. First, the pixel value C (i, j) of one pixel PX (i, j) included in the foreground image FI is read ( In step S61, an address A (C) is calculated from the pixel value C (i, j) (step S62).
そして、キー値探索表ＬＵＴを使用してアドレスＡ（Ｃ）に対応するキー値Ｋを探索し（ステップＳ６３）、画素ＰＸのアドレス（ｉ，ｊ）およびキー値Ｋを出力する（ステップＳ６４）。 Then, the key value K corresponding to the address A (C) is searched using the key value search table LUT (step S63), and the address (i, j) of the pixel PX and the key value K are output (step S64). .
そして、前景画像ＦＩの全画素についてキー値が決定されたか否かを判定し（ステップＳ６５）、全画素についてキー値が決定されるまでステップＳ６１〜ステップＳ６４までの処理を繰り返し、全画素についてキー値が決定されたときにこのルーチンを終了する。 Then, it is determined whether or not the key value has been determined for all the pixels of the foreground image FI (step S65), and the processing from step S61 to step S64 is repeated until the key value is determined for all the pixels, and the key is determined for all the pixels. The routine ends when the value is determined.
以上説明したように、本発明に係るクロマキー装置によれば、背景が複雑な色を有する場合にも適切なキー信号を生成することが可能であるだけでなく、高速処理が可能となる。 As described above, according to the chroma key device of the present invention, it is possible not only to generate an appropriate key signal even when the background has a complex color, but also to perform high-speed processing.
以上のように、本発明に係るクロマキー装置は、背景が複雑な色を有する場合にも適切なキー信号を高速に生成することが可能となるという効果を有し、画像合成装置等として有効である。 As described above, the chroma key device according to the present invention has an effect that an appropriate key signal can be generated at high speed even when the background has a complex color, and is effective as an image composition device or the like. is there.
１ クロマキー装置
１１ 候補領域設定手段
１２ キー値定義手段
１３ キー値記憶手段
１４ キー値決定手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記前景画像の画素の画素値を引数として前記キー値探索表を探索し、当該画素に対応するキー値を決定するキー値決定手段とを含み、
前記キー値探索表作成手段が、
前記前景画像に少なくとも１つの画像処理対象候補領域を設定する候補領域設定手段と、
前記画像処理対象候補領域のそれぞれに含まれる画素の画素値に予め定められた少なくとも１つのキー値を定義するキー値定義手段と、
前記画素値を引数とするキー値探索表に前記キー値を記憶するキー値記憶手段とを含み、
前記キー値定義手段が、
前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値により定義される色空間内の距離に応じて前記キー値を定義するものであるクロマキー装置。 A key value search table creating means for creating a key value search table for storing a key value for separating a foreground image into a compositing target image and a deletion area, using a pixel value of a pixel of the foreground image as an argument;
Wherein the pixel values of the pixels of the foreground image and searching for the key value lookup table as an argument, looking contains the key value determining means for determining a key value corresponding to the pixel,
The key value search table creation means includes:
Candidate area setting means for setting at least one image processing target candidate area in the foreground image;
Key value defining means for defining at least one key value predetermined for a pixel value of a pixel included in each of the image processing target candidate regions;
Key value storage means for storing the key value in a key value search table using the pixel value as an argument,
The key value defining means
A chroma key device that defines the key value according to a distance in a color space defined by a pixel value of a pixel included in the candidate area for image processing .
前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値の各成分の最小値および最大値により定義される色空間内の多様体面と前記画素値の間の距離に応じて前記キー値を定義するものである請求項１に記載のクロマキー装置。 The key value defining means
The key value is defined according to the distance between the manifold surface in the color space defined by the minimum value and the maximum value of each component of the pixel value of the pixel included in the image processing target candidate area and the pixel value chromakey apparatus according to claim 1 is.
前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値の各成分の最小値および最大値により定義される色空間内の多様体に含まれる画素値のマハラノビス距離に応じて前記キー値を定義するものである請求項１に記載のクロマキー装置。 The key value defining means
The key value is defined according to the Mahalanobis distance of the pixel value included in the manifold in the color space defined by the minimum value and the maximum value of each component of the pixel value of the pixel included in the image processing target candidate area The chroma key device according to claim 1 .
前記キー値探索表に記憶されている前記キー値を修正するキー値修正手段を含む請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のクロマキー装置。 The key value defining means
The chroma key device according to any one of claims 1 to 3, further comprising key value correcting means for correcting the key value stored in the key value search table .
前記画像処理対象候補領域に含まれる画素の画素値の各成分の最小値および最大値により定義される色空間内の多様体をモロフォロジ演算により処理したモロフォロジ演算処理後多様体に基づきキー値を修正するものである請求項４に記載のクロマキー装置。 The key value correcting means is
The key value is corrected based on the manifold after the morphological calculation process, in which the manifold in the color space defined by the minimum value and the maximum value of each component of the pixel value of the pixel included in the image processing target candidate area is processed by the morphological calculation. The chroma key device according to claim 4 , wherein
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