JP2000188745A - 画像抽出装置 - Google Patents

画像抽出装置

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JP2000188745A
JP2000188745A JP10364726A JP36472698A JP2000188745A JP 2000188745 A JP2000188745 A JP 2000188745A JP 10364726 A JP10364726 A JP 10364726A JP 36472698 A JP36472698 A JP 36472698A JP 2000188745 A JP2000188745 A JP 2000188745A
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JP10364726A
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Osao Katsuta
長生 勝田
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被写体部分と背景のスクリーン部分とを含む
入力画像のデータから被写体部分の画像を常に精度良く
抽出できる画像抽出装置を提供する。 【解決手段】 被写体20の背景となるスクリーン90
と、スクリーン90の色又は輝度を変化させる背景設定
手段6,9R,9G,9Bを備える。スクリーン90を
背景にして被写体20を撮影して、被写体部分と背景の
スクリーン部分とを含む入力画像のデータを得る撮像手
段2を備える。上記入力画像のデータから被写体部分の
画像データを抽出する演算手段6を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は画像抽出装置に関
する。より詳しくは、スクリーンを背景にして被写体を
撮影して、被写体部分と背景のスクリーン部分とを含む
入力画像のデータを得た後、上記入力画像のデータから
被写体部分の画像データを抽出する画像抽出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近、被写体(ユーザ自身である場合が
多い)を撮影して得られた入力画像と予め用意された背
景画像とを合成して印刷する写真シール印刷機が市場に
溢れている。この種の写真シール印刷機では、例えば青
色のスクリーンを背景にしてビデオカメラ等の撮像手段
によって被写体を撮影して、被写体部分と背景のスクリ
ーン部分とを含む入力画像のデータを得た後、この入力
画像のデータからクロマキー法(被写体と背景との間の
色の差を利用する方法)によって被写体部分の画像デー
タを抽出している。そして、この抽出した被写体部分の
画像を予め用意された背景画像に重ねて合成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、青色の
スクリーンを背景にした場合、被写体の服の色がスクリ
ーンの色に近い青色であれば、被写体部分の画像(輪
郭)をうまく抽出することができない。この結果、得ら
れた合成画像が、被写体の服の部分が透けて背景画像が
映りこんだような状態になる、という問題がある。
【0004】この問題は、映画撮影のように被写体が限
定されている場合は、被写体の衣装の色とスクリーンの
色とを異ならせることによって簡単に回避できるが、写
真シール印刷機のように不特定多数の被写体を対象とす
る場合は、避けるのが困難である。
【0005】そこで、この発明の目的は、被写体部分と
背景のスクリーン部分とを含む入力画像のデータから被
写体部分の画像を常に精度良く抽出できる画像抽出装置
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の画像抽出装置は、被写体の背景と
なるスクリーンと、上記スクリーンの色又は輝度を変化
させる背景設定手段と、上記スクリーンを背景にして被
写体を撮影して、被写体部分と背景のスクリーン部分と
を含む入力画像のデータを得る撮像手段と、上記入力画
像のデータから被写体部分の画像データを抽出する演算
手段を備えたことを特徴とする。
【0007】この請求項1の画像抽出装置では、背景設
定手段がスクリーンの色又は輝度を変化させる。したが
って、撮像手段によって上記スクリーンを背景にして被
写体を撮影した場合、被写体部分の色や輝度と背景のス
クリーン部分の色や輝度とが異なった状態の入力画像の
データが得られる。この結果、被写体の色に関わらず、
入力画像のデータから被写体部分の画像が常に精度良く
抽出される。
【0008】請求項2に記載の画像抽出装置は、請求項
1に記載の画像抽出装置において、上記撮像手段によっ
て得られた入力画像のデータを複数枚分記憶し得る記憶
手段を備え、上記演算手段は、上記記憶手段によって記
憶された複数枚分の入力画像のデータを互いに比較し
て、上記被写体部分の画像データを抽出することを特徴
とする。
【0009】この請求項2の画像抽出装置では、背景設
定手段がスクリーンの色又は輝度を変化させながら、撮
像手段が上記スクリーンを背景にして被写体を撮影し、
得られた入力画像のデータが記憶手段によって複数枚分
記憶される。この複数枚分の入力画像のデータは、被写
体部分の色や輝度が略同じであるが、背景のスクリーン
部分の色や輝度が互いに異なる状態になっている。した
がって、演算手段がこの複数枚分の入力画像のデータを
互いに比較することによって、被写体部分と背景のスク
リーン部分とが明確に区別される。この結果、被写体の
色に関わらず、入力画像のデータから被写体部分の画像
が常に精度良く抽出される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の画像抽出装置を
図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0011】図1(a)は、この発明の画像抽出装置を
適用した一実施形態の写真シール印刷機1の外観を斜め
上方から見たところを示している。なお、符号20は、
この写真シール印刷機1のユーザである被写体を示して
いる。この写真シール印刷機1は、システム全体を制御
する制御部6と、撮像手段としてのデジタル式ビデオカ
メラ2と、制御部6から画像データを受けて表示画面に
画像表示するCRT(陰極線管)またはLCD(液晶表
示素子)からなる表示部4と、ユーザが各種指示を入力
するための操作部(押しボタンスイッチ等からなる)3
と、制御部6から画像データを受けて専用の受像シート
上に印刷を行う印刷部5を備えている。上記制御部6
は、簡単のため図示を省略しているが、背景設定手段お
よび演算手段として働くCPU(中央演算処理装置)
と、記憶手段としてのハードディスクを搭載している。
【0012】また、被写体20を挟んでビデオカメラ2
と対向する位置に、被写体20の背景となるスクリーン
装置9が立設されている。このスクリーン装置9は、図
1(b)に示すように矩形板状の本体91に赤、緑、青
の光源9R,9G,9Bを行列状に多数配置し、その前
面に白色半透明のスクリーンパネル90(図1(a)に
示す)を設けて構成されている。このスクリーンパネル
90は各光源9R,9G,9Bが発した光を散乱して透
過するので、光源9R,9G,9Bを色ごとにオン、オ
フさせることによってスクリーンパネル90の色を変え
ることができる。また、光源9R,9G,9Bに供給す
る電力を変えることによってスクリーンパネル90の輝
度を変えることもできる。なお、スクリーン装置9への
電力は、制御部6からケーブル10を介して供給され
る。
【0013】図5はこの写真シール印刷機1の第1の動
作例のフローを示している。
【0014】 ユーザが操作部3のスイッチをオンす
ると、まず、スクリーンパネル90の色を設定するため
に、色の番号を表す変数iを1に設定する(S1)。こ
の動作例では赤(R)、緑(G)、青(B)の3色をそ
れぞれ番号1、2、3で指定するものとする。したがっ
て、i=1は赤(R)を指定したことを表している。
【0015】 次に、制御部6が背景設定手段として
働き、スクリーン装置9に電力を供給してi番目の色の
光源を発光させる(S2)。最初はi=1に設定されて
いるので、赤の光源9Rを発光させる。これにより、ス
クリーンパネル90の色、すなわち背景色が赤に設定さ
れる。
【0016】 この状態で、ビデオカメラ2によって
スクリーンパネル90を背景にして被写体20を撮影し
て、被写体部分と背景のスクリーン部分とを含む入力画
像のデータを得る(S3)。この赤の背景色に対応した
入力画像データは、制御部6に内蔵されたハードディス
クに記憶される。1枚分の入力画像データは、3原色R
(赤)、G(緑)、B(青)についてそれぞれ256階
調値の輝度データを持つ画素(イメージビット)の集合
からなっている。
【0017】 次に、変数iが指定可能な色の数n
(=3)よりも小さいか否かを判断して(S4)、小さ
ければiの値をインクリメント(1だけ増加)してステ
ップS2へ戻る(S5)。そして、次の色の光源を発光
させてスクリーンの色を設定し(S2)、撮影を行っ
て、その背景色に対応した入力画像のデータを得る(S
3)。このようにして、指定可能な色である赤、緑、青
の背景色に対応した3枚分の入力画像データが得られ、
それぞれハードディスクに記憶される。
【0018】 次に、制御部6が演算手段として働
き、各入力画像において、その入力画像のデータを取得
したときの背景色と同じ色が占める面積(これを「色面
積」と呼ぶ。)を算出する(S6)。つまり、赤の背景
色に対応した入力画像では赤色が占める面積、緑の背景
色に対応した入力画像では緑色が占める面積、青の背景
色に対応した入力画像では青色が占める面積をそれぞれ
算出する。
【0019】なお、色面積の算出は、入力画像の各画素
ごとにその色の輝度データが基準値k(例えば最大値の
50%)以上であるか否かを判断し、各画素の輝度デー
タを2値化(輝度が基準値k以上であるとき1、基準値
k未満であるとき0に設定)して行う。
【0020】 次に、赤、緑、青の背景色に対応した
3枚分の入力画像のうち、色面積が最小になった入力画
像を最適であるものとして選択する(S7)。
【0021】例えば、背景色が赤であるとき、図6
(a)に示すように被写体部分C−1と背景のスクリー
ン部分B−1とを含む入力画像A−1が得られ、背景色
が緑であるとき、図6(b)に示すように被写体部分C
−2と背景のスクリーン部分B−2とを含む入力画像A
−2が得られたとする。C−1h,C−2hは被写体の
頭部を表している。この場合、図6(b)の入力画像A
−2では、被写体の服C−2bが背景部分B−2と同じ
緑色(同じハッチングで表す)であることから、色面積
が大きくなる。一方、図6(a)の入力画像A−1で
は、被写体の服C−1bが背景部分(赤)B−1と異な
る色(異なるハッチングで表す)であることから、色面
積が小さくなる。したがって、両者の間では、赤の背景
色に対応した入力画像A−1の方を選択する。さらに、
青の背景色に対応した入力画像(図示せず)とも色面積
の大小を比較して、最適の入力画像を選択する。
【0022】このように、背景色を変えて取得した複数
の入力画像のデータA−1,A−2,…を互いに比較す
ることによって、被写体部分と背景のスクリーン部分と
が明確に区別された最適の入力画像を選択できる。
【0023】 次に、その選択した入力画像(A−1
とする)に対してクロマキー処理を施して、図6(c)
に示すように被写体部分C−1の輪郭を持つマスク画像
M−1を作成する(S8)。被写体部分と背景のスクリ
ーン部分とが明確に区別された最適の入力画像A−1を
選択したお陰で、このマスク画像M−1は、図6(a)
の被写体部分C−1において1、背景部分B−1におい
て0に明確に2値化される。
【0024】 次に、選択した入力画像A−1とマス
ク画像M−1の対応する画素間で論理積をとって、図6
(d)に示すように、被写体部分の画像D−1のデータ
を取得する(S9)。このようにした場合、被写体の服
の色に関わらず、被写体部分の画像D−1を常に精度良
く抽出できる。
【0025】 この後、従来の写真シール印刷機と同
様に、この抽出した被写体部分の画像D−1を別途用意
された背景画像(予めハードディスクに格納されてい
る)に重ねて合成する(S10)。そして、得られた合
成画像を表示部4に表示する。このとき、ステップS9
で被写体部分の画像D−1を精度良く抽出していること
から、合成画像において被写体の服の部分が透けて背景
画像が映りこむような不具合が生じることはない。ユー
ザがその合成画像を気に入って操作部3を通して「O
K」を入力すれば(S11)、印刷部5によって専用の
受像シート(画像が印刷される受像層を有する粘着シー
トと、剥離剤が施された剥離ライナーとが貼り合わされ
たもので、「シール」と呼ばれる。)上にその合成画像
を印刷する(S12)。
【0026】なお、ユーザが表示部4に表示された合成
画像を気に入らず、操作部3を通して「やり直し」を入
力すれば(S11)、ステップS1に戻って被写体の撮
影をやり直す。
【0027】この動作例では、指定可能な背景色の数n
を3としたが、これに限られるものではない。nは4以
上であっても良く、n=2でも良い。ただし、被写体部
分と背景のスクリーン部分とが明確に区別された入力画
像データを得るために、黄色と緑、赤と青のように、色
相の離れた色を背景色とすべきである。
【0028】また、この動作例では、背景色を変えて取
得した複数の入力画像のうち、色面積が最小になった入
力画像を最適であるものとして選択したが、色面積が最
大になった入力画像を選択するようにしても良い。その
ようにした場合、図6(b)の例から分かるように、被
写体の頭部C−2hの画像だけを抽出することができ
る。色面積が最小になった入力画像と色面積が最大にな
った入力画像とのいずれを選択するかは、例えば合成す
べき背景画像に合わせてユーザが選択できるようにして
も良いし、ユーザが選択した背景画像に応じて制御部6
が自動的に選択するようにしても良い。
【0029】また、この動作例では、制御部6の制御に
よって背景色を変えながら、ビデオカメラ2で複数枚分
の入力画像データを自動的に取得した。このとき、ビデ
オカメラの画面の数フレーム分で各入力画像データを取
得すれば、ユーザに気づかれずに複数枚分の撮影を済ま
せることができる。一方、背景色をユーザが確認できる
程度に長い周期で変化させて、最適の入力画像をユーザ
の目で見て選択させるようにしても良い。
【0030】図7はこの写真シール印刷機1の第2の動
作例のフローを示している。
【0031】この動作例では、スクリーン装置9におけ
る青の光源9B(図1(b))のみを発光させて、背景
色であるスクリーンパネル90の色を青1色とするもの
とする。
【0032】 ユーザが操作部3のスイッチをオンす
ると、まず制御部6が背景設定手段として働き、スクリ
ーン装置9の光源9Bを第1の輝度レベルq1(最大発
光量の50%とする)で発光させる(S111)。な
お、他の光源9R,9Gはオフ状態のままとする。
【0033】 この状態で、ビデオカメラ2によって
スクリーンパネル90を背景にして被写体20を撮影し
て、図8(a)に示すように、被写体部分C−3と背景
のスクリーン部分B−3とを含む入力画像のデータA−
3を得る。そして、この第1の輝度レベルq1に対応し
た入力画像データA−3を、制御部6に内蔵されたハー
ドディスクに記憶する(S112)。
【0034】 次に、制御部6が、スクリーン装置9
の光源9Bを第2の輝度レベルq2(最大発光量とす
る)で発光させる(S113)。他の光源9R,9G
は、先程と同様にオフ状態のままとする。
【0035】 この状態で、ビデオカメラ2によって
スクリーンパネル90を背景にして被写体20を撮影し
て、図8(b)に示すように、被写体部分C−4と背景
のスクリーン部分B−4とを含む入力画像のデータA−
4を得る。そして、この第2の輝度レベルq2に対応し
た入力画像データA−4を、制御部6に内蔵されたハー
ドディスクに記憶する(S114)。
【0036】 次に、上記第1の輝度レベルに対応し
た入力画像データA−3と第2の輝度レベルに対応した
入力画像データA−4とを対応する画素ごとに比較する
(S115)。そして、図8(c),(d)に示す同じ
座標(x1,y1)に存在する対応する画素P1,P
1′間の輝度の差が基準値r(例えば光源9Bの最大発
光量の20%相当分の輝度差)よりも大きい場合は、そ
れらの画素P1,P1′は背景のスクリーン部分B−
3,B−4に属する画素であると判断する。一方、同じ
座標(x2,y2)に存在する対応する画素P2,P
2′間の輝度の差が基準値rよりも小さい場合は、それ
らの画素P2,P2′は被写体部分C−3,C−4に属
する画素であると判断する。
【0037】なお、上記基準値rを小さく設定しすぎる
と、スクリーンパネル90から被写体20の正面に回り
込んだ光による被写体部分C−3,C−4の輝度の差を
検出してしまう。逆に、上記基準値rを大きく設定しす
ぎると、背景のスクリーン部分B−3,B−4の輝度の
差を検出できなくなる。したがって、この動作例のよう
に光源9Bの第1の輝度レベルq1が最大発光量の50
%、第2の輝度レベルq2が最大発光量(100%)で
ある場合、基準値rを、光源9Bの最大発光量の20か
ら30%相当分の輝度差に設定するのが望ましい。
【0038】 次に、この判断結果に基づいて、図8
(e)に示すように被写体部分C−3(又はC−4)の
輪郭を持つマスク画像M−2を作成する(S116)。
このマスク画像M−2は、図8(a)の被写体部分C−
3に属する画素の輝度データを1、背景部分B−3に属
する画素の輝度データを0に設定して作成される。
【0039】 次に、入力画像A−3(又はA−4)
とマスク画像M−2の対応する画素間で論理積をとっ
て、図8(f)に示すように、被写体部分の画像D−2
のデータを取得する(S117)。このようにした場
合、被写体の服の色に関わらず、被写体部分の画像D−
2を常に精度良く抽出できる。
【0040】 この後、先の動作例と同様に、この抽
出した被写体部分の画像D−2を別途用意された背景画
像(予めハードディスクに格納されている)に重ねて合
成する(S118)。そして、得られた合成画像を表示
部4に表示する。このとき、ステップS117で被写体
部分の画像D−2を精度良く抽出していることから、合
成画像において被写体の服の部分が透けて背景画像が映
りこむような不具合が生じることはない。ユーザがその
合成画像を気に入って操作部3を通して「OK」を入力
すれば(S119)、印刷部5によって専用の受像シー
ト上にその合成画像を印刷する(S120)。
【0041】なお、ユーザがその合成画像を気に入ら
ず、操作部3を通して「やり直し」を入力すれば(S1
19)、ステップS111に戻って被写体の撮影をやり
直す。
【0042】この動作例では、光源9Bの輝度レベルを
2段階に変化させて2枚分の入力画像のデータを取得し
たが、光源の輝度レベルをさらに多段階に変化させて多
数の入力画像のデータを取得しても良い。例えば、光源
の輝度レベルを最大発光量の20%、40%、80%、
最大発光量(100%)と4段階に変化させて4枚分の
入力画像のデータを取得する。このようにした場合、光
源の輝度レベルが最大発光量の20%に対応した入力画
像が被写体部分の正面に陰ができて暗く不適切な状態に
なったり、最大発光量(100%)に対応した入力画像
が明るすぎて被写体が透けた状態になったりしたとき
に、それらの入力画像を選択せず、光源の輝度レベルが
最大発光量の40%、80%に対応した入力画像を選択
することによって、被写体部分の画像を精度良く抽出す
ることができる。
【0043】また、この動作例では、制御部6の制御に
よって光源の輝度レベルを変えながら、ビデオカメラ2
で複数枚分の入力画像データを自動的に取得した。この
とき、ビデオカメラの画面の数フレーム分で各入力画像
データを取得すれば、先の動作例と同様に、ユーザに気
づかれずに複数枚分の撮影を済ませることができる。
【0044】また、この動作例では、背景色であるスク
リーンパネル90の色を青1色としたが、当然ながら背
景色を赤1色や緑1色としても良い。
【0045】図2から図4は被写体の背景となるスクリ
ーンの様々な態様を示している。図2に示すスクリーン
装置30は、矩形板状の白色スクリーンパネル31と、
このスクリーンパネル31の前面31fに光を照射する
赤、緑、青の光源39R,39G,39Bとからなって
いる。スクリーンパネル31による光の反射が均一にな
るように、スクリーンパネル31は前方へ傾斜されてい
る。このスクリーン装置30は、既述のスクリーン装置
9と全く同様に動作する。すなわち、光源39R,39
G,39Bを色ごとにオン、オフさせることによってス
クリーンパネル31の色を変えることができる。また、
光源39R,39G,39Bに供給する電力を変えるこ
とによってスクリーンパネル31の輝度を変えることが
できる。
【0046】図3に示すスクリーン装置40は、互いに
平行に配された上下一対の巻取りローラ41,42と、
帯状で縦方向に関してイエロー(Y)、マゼンタ
(M)、…等の複数の色に塗り分けられた柔軟なスクリ
ーン43を備えている。巻取りローラ対41,42は、
駆動回路(図1(a)中の制御部6の指示を受けて動作
する)46によって駆動されるステッピングモータ45
によって、それぞれ中心軸41a,42aの周りに連動
して回転される。これにより、背景色を変えることがで
きる。スクリーン3の縁部に対向して色センサ44が設
けられている。したがって、制御部6はスクリーン43
が現在呈している色を検出することができ、その色情報
をモータ45の制御に用いることができる。
【0047】図4に示すスクリーン装置50は、矩形板
状の本体51の前面51fに、複数の短冊状のカラーボ
ード52,52,…をそれぞれの軸52aの周りに回転
自在に備えている。カラーボード52,52,…は、そ
れぞれ複数の面が別の色に塗り分けられている(図4で
は、それぞれイエロー(Y)の面が現れている)。図示
しないモータによってカラーボード52,52,…を軸
52aの周りに連動して回転させることによって、背景
色を変えることができる。
【0048】分かるように、この発明の画像抽出装置
は、被写体部分の画像を抽出して用いる様々な機器に広
く適用できる。例えば写真シール印刷機だけでなく、絵
はがき印刷機などに好ましく適用できる。
【0049】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の画
像抽出装置では、背景設定手段がスクリーンの色又は輝
度を変化させながら、撮像手段が上記スクリーンを背景
にして被写体を撮影することによって、被写体部分の色
や輝度と背景のスクリーン部分の色や輝度とが異なった
状態の入力画像のデータを取得できる。この結果、被写
体の色に関わらず、入力画像のデータから被写体部分の
画像を常に精度良く抽出できる。
【0050】請求項2の画像抽出装置では、演算手段が
記憶手段によって記憶された複数枚分の入力画像のデー
タを互いに比較することによって、被写体部分と背景の
スクリーン部分とを明確に区別できる。この結果、被写
体の色に関わらず、入力画像のデータから被写体部分の
画像を常に精度良く抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の画像抽出装置を適用した一実施形
態の写真シール印刷機を示す斜視図である。
【図2】 図1中のスクリーンとは別のスクリーンを例
示する図である。
【図3】 さらに別のスクリーンを例示する図である。
【図4】 さらに別のスクリーンを例示する図である。
【図5】 上記写真シール印刷機の第1の動作フローを
示す図である。
【図6】 (a),(b)はそれぞれ入力画像を例示す
る図である。(c)はクロマキー処理により得られたマ
スク画像を示す図である。(d)は抽出された被写体部
分の画像を示す図である。
【図7】 上記写真シール印刷機の第2の動作フローを
示す図である。
【図8】 (a),(b)はそれぞれ入力画像を例示す
る図である。(c),(d)は、上記(a),(b)の
入力画像に対する処理を説明する図である。(e)はク
ロマキー処理により得られたマスク画像を示す図であ
る。(f)は抽出された被写体部分の画像を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 写真シール印刷機 2 ビデオカメラ 3 操作部 4 表示部 5 印刷部 6 制御部 9,30,40,50 スクリーン装置 31,90 スクリーンパネル 43 柔軟なスクリーン 52 カラーボード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体の背景となるスクリーンと、 上記スクリーンの色又は輝度を変化させる背景設定手段
    と、 上記スクリーンを背景にして被写体を撮影して、被写体
    部分と背景のスクリーン部分とを含む入力画像のデータ
    を得る撮像手段と、 上記入力画像のデータから被写体部分の画像データを抽
    出する演算手段を備えたことを特徴とする画像抽出装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の画像抽出装置におい
    て、 上記撮像手段によって得られた入力画像のデータを複数
    枚分記憶し得る記憶手段を備え、 上記演算手段は、上記記憶手段によって記憶された複数
    枚分の入力画像のデータを互いに比較して、上記被写体
    部分の画像データを抽出することを特徴とする画像抽出
    装置。
JP10364726A 1998-12-22 1998-12-22 画像抽出装置 Pending JP2000188745A (ja)

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