JP2000307952A - 画像合成用自動背景シーンのデフォーカシング - Google Patents
画像合成用自動背景シーンのデフォーカシングInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/222—Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment
- H04N5/2224—Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment related to virtual studio applications
-
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- H04N5/222—Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment
- H04N5/262—Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects
- H04N5/272—Means for inserting a foreground image in a background image, i.e. inlay, outlay
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Studio Circuits (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 主体部の写真撮影中、背景シーンがその前景
主体部と合成される際、主体部が見かけ上カメラに近づ
くほど背景シーンがよりデフォーカスされるように、背
景シーンを自動的にデフォーカスする方法および装置を
提供すること。 【解決手段】 背景画像信号のソースが背景画素の選択
されたグループを平均化することのできる合成装置の背
景入力に接続される。前景画像信号のソースが合成装置
の前景入力に接続される。合成装置によって生成された
マット信号を用いて、前景主体部面積と画像フレーム面
積の比を決定する。次いでこの面積比を用いて、背景画
像内の各画素に対して、平均化画素レベルを形成するた
めに平均化すべき隣接する画素数を選択する。背景シー
ン内の各画素における信号レベルが平均画素レベルで置
き換えられる。この結果、カメラと主体部の距離の見か
けの減少に比例して背景シーンのデフォーカスが行われ
る。
主体部と合成される際、主体部が見かけ上カメラに近づ
くほど背景シーンがよりデフォーカスされるように、背
景シーンを自動的にデフォーカスする方法および装置を
提供すること。 【解決手段】 背景画像信号のソースが背景画素の選択
されたグループを平均化することのできる合成装置の背
景入力に接続される。前景画像信号のソースが合成装置
の前景入力に接続される。合成装置によって生成された
マット信号を用いて、前景主体部面積と画像フレーム面
積の比を決定する。次いでこの面積比を用いて、背景画
像内の各画素に対して、平均化画素レベルを形成するた
めに平均化すべき隣接する画素数を選択する。背景シー
ン内の各画素における信号レベルが平均画素レベルで置
き換えられる。この結果、カメラと主体部の距離の見か
けの減少に比例して背景シーンのデフォーカスが行われ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バーチャル・スタ
ジオに関し、さらに詳細には被写体等の主体部がカメラ
に近づく際に自動的に背景画像をデフォーカスする方法
および装置に関する。
ジオに関し、さらに詳細には被写体等の主体部がカメラ
に近づく際に自動的に背景画像をデフォーカスする方法
および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シャープに焦点を合わせた主体部のクロ
ーズアップの背後のシーンは、通常は不鮮明になる。こ
れは一般的な写真用レンズと人間の目のレンズによって
得られる経験だからである。しかしながら、主体部が３
０フィート（約９ｍ）またはそれ以上の位置にある場
合、背景はかなりシャープに焦点が合うはずである。
ーズアップの背後のシーンは、通常は不鮮明になる。こ
れは一般的な写真用レンズと人間の目のレンズによって
得られる経験だからである。しかしながら、主体部が３
０フィート（約９ｍ）またはそれ以上の位置にある場
合、背景はかなりシャープに焦点が合うはずである。
【０００３】ブルー・バッキングの除去のためのブルー
・スクリーン合成写真における改善と、カメラの動きの
検出およびスケーリングの技術の向上により、テレビジ
ョンの生放送でバーチャル・スタジオの使用が実用的に
なった。
・スクリーン合成写真における改善と、カメラの動きの
検出およびスケーリングの技術の向上により、テレビジ
ョンの生放送でバーチャル・スタジオの使用が実用的に
なった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】バーチャル・スタジオ
は、木材、ペンキ、壁紙などでできていた背景をアーチ
ストまたは写真家によって創造された背景シーンに代え
ることができる。その場合、背景シーンは画像であるた
め、主体部がカメラに近づいたり遠ざかったりするのに
合わせて前景カメラの焦点が主体部を追うとき、背景が
焦点を変化させない。カメラが焦点を変化させる際のこ
の背景の焦点変化の欠如が、バーチャル・スタジオ・コ
ンセプトにおける欠陥の１つであった。本発明は、主体
部がカメラに近づく際に背景画像を自動的にデフォーカ
スし、それによって、背景が本物であったら生じるであ
ろう状況を再現するものである。
は、木材、ペンキ、壁紙などでできていた背景をアーチ
ストまたは写真家によって創造された背景シーンに代え
ることができる。その場合、背景シーンは画像であるた
め、主体部がカメラに近づいたり遠ざかったりするのに
合わせて前景カメラの焦点が主体部を追うとき、背景が
焦点を変化させない。カメラが焦点を変化させる際のこ
の背景の焦点変化の欠如が、バーチャル・スタジオ・コ
ンセプトにおける欠陥の１つであった。本発明は、主体
部がカメラに近づく際に背景画像を自動的にデフォーカ
スし、それによって、背景が本物であったら生じるであ
ろう状況を再現するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】被写体としての俳優がカ
メラから離れているとき、俳優は画像フレーム上で小さ
な領域しか占めない。俳優がカメラに近いとき（クロー
ズアップの場合）、彼は画像フレームの大きな部分を占
める。主体部領域と画像フレーム領域の比は、様々な主
体部とカメラの距離で起こる背景デフォーカスの程度を
推定する規準の１つである。
メラから離れているとき、俳優は画像フレーム上で小さ
な領域しか占めない。俳優がカメラに近いとき（クロー
ズアップの場合）、彼は画像フレームの大きな部分を占
める。主体部領域と画像フレーム領域の比は、様々な主
体部とカメラの距離で起こる背景デフォーカスの程度を
推定する規準の１つである。
【０００６】主体部の領域は、合成マット信号によって
提供される。生成されているデフォーカスを開始し終了
するように調整できる比の限界が設定される。カメラの
近くで俳優が、フレームに入ったり出たりする際のデフ
ォーカスおよびリフォーカス・レートが制御される。
提供される。生成されているデフォーカスを開始し終了
するように調整できる比の限界が設定される。カメラの
近くで俳優が、フレームに入ったり出たりする際のデフ
ォーカスおよびリフォーカス・レートが制御される。
【０００７】
【発明の実施の形態】すべての合成装置またはソフトウ
ェア合成プログラムは、マット信号（mattesignal）、
いわゆるキー信号またはアルファ・チャンネルを生成す
る。マット信号は主体部のシルエットであり、したがっ
て、主体部として同じ画像フレームの領域を占める。例
えば、Ｕｌｔｉｍａｔｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社
から入手できる合成装置においては、不透明な主体部領
域内ではマット信号はゼロである。画像フレーム内の画
素数と比較した、マット・レベルがゼロであるマット画
素数の比は、主体部が占める画像フレームの割合（百分
率）である。主体部とカメラの距離が減少するほど、ま
たは外見上減少するほど、主体部は画像フレームの大き
な部分を占める。主体部とカメラの距離は、ズーム・レ
ンズのレンズ焦点距離を変化させることによっても、変
化するように見せることができる。
ェア合成プログラムは、マット信号（mattesignal）、
いわゆるキー信号またはアルファ・チャンネルを生成す
る。マット信号は主体部のシルエットであり、したがっ
て、主体部として同じ画像フレームの領域を占める。例
えば、Ｕｌｔｉｍａｔｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社
から入手できる合成装置においては、不透明な主体部領
域内ではマット信号はゼロである。画像フレーム内の画
素数と比較した、マット・レベルがゼロであるマット画
素数の比は、主体部が占める画像フレームの割合（百分
率）である。主体部とカメラの距離が減少するほど、ま
たは外見上減少するほど、主体部は画像フレームの大き
な部分を占める。主体部とカメラの距離は、ズーム・レ
ンズのレンズ焦点距離を変化させることによっても、変
化するように見せることができる。
【０００８】図１のｘ軸は画像フレームの主体部が占め
る割合（主体部の大きさ）を示し、ｙ軸は主体部の大き
さが増大するにしたがって増加する背景のデフォーカス
量を示す。図１は、主体部が遠距離にあり微小点にすぎ
ず、大きなフレーム領域を占めないときにちょうど背景
の焦点がぼけ始まる背景を示す。
る割合（主体部の大きさ）を示し、ｙ軸は主体部の大き
さが増大するにしたがって増加する背景のデフォーカス
量を示す。図１は、主体部が遠距離にあり微小点にすぎ
ず、大きなフレーム領域を占めないときにちょうど背景
の焦点がぼけ始まる背景を示す。
【０００９】すべてのレンズが被写界深度を有するた
め、主体部が前景レンズの過焦点距離よりも近づくまで
背景デフォーカシングは開始すべきでない。この距離
は、例えば、ｆ／４．０の５０ｍｍレンズで５０フィー
ト（約１５．２４ｍ）である。シャープなフォーカスの
決定は主観的であるため、デフォーカスの開始点も主観
的でシーンとオペレータの判断とに依存する。図２にお
いて、２０％の主体部の大きさが、背景のデフォーカス
を開始する最小主体部の大きさとして選択されている。
め、主体部が前景レンズの過焦点距離よりも近づくまで
背景デフォーカシングは開始すべきでない。この距離
は、例えば、ｆ／４．０の５０ｍｍレンズで５０フィー
ト（約１５．２４ｍ）である。シャープなフォーカスの
決定は主観的であるため、デフォーカスの開始点も主観
的でシーンとオペレータの判断とに依存する。図２にお
いて、２０％の主体部の大きさが、背景のデフォーカス
を開始する最小主体部の大きさとして選択されている。
【００１０】適切なデフォーカス開始点を選択すると、
次いでオペレータはデフォーカス・レートを選択する、
すなわち、主体部の大きさの増加に対して、背景をどれ
だけデフォーカスするか選択する。図３は、オペレータ
によって選択されたレートを示す実線を含めたデフォー
カス・レートの範囲を図示する。
次いでオペレータはデフォーカス・レートを選択する、
すなわち、主体部の大きさの増加に対して、背景をどれ
だけデフォーカスするか選択する。図３は、オペレータ
によって選択されたレートを示す実線を含めたデフォー
カス・レートの範囲を図示する。
【００１１】背景がかなりの量だけデフォーカスされる
と、もはやデフォーカスを続ける必要がなくなる。背景
は認識できなくなるほどのデフォーカスは要求されてい
ないので、デフォーカスを比較的控えめな量に制限する
ことが望ましい。デフォーカスの最大量はオペレータの
選択によって制限することができる。図４では、中程度
の制限が選択されている。図４はまた、選択された最小
のデフォーカス限界を示すが、これは焦点が離れた背景
に戻されないとき有用である。レンズ・フォーカスは突
然には変化しない、したがって、フォーカスの変化レー
トが図５に示すようにわずかに線形でない場合には、よ
りリアルになるはずである。
と、もはやデフォーカスを続ける必要がなくなる。背景
は認識できなくなるほどのデフォーカスは要求されてい
ないので、デフォーカスを比較的控えめな量に制限する
ことが望ましい。デフォーカスの最大量はオペレータの
選択によって制限することができる。図４では、中程度
の制限が選択されている。図４はまた、選択された最小
のデフォーカス限界を示すが、これは焦点が離れた背景
に戻されないとき有用である。レンズ・フォーカスは突
然には変化しない、したがって、フォーカスの変化レー
トが図５に示すようにわずかに線形でない場合には、よ
りリアルになるはずである。
【００１２】実用的なシステムであるには、自動デフォ
ーカス機能は容易にごまかされてはならず、かつ必要な
オペレータの注意は最小にすべきである。例えば、カメ
ラの近くに俳優がいて、画像フレームのどちらかの側で
シーンから歩いて出ていくときどうなるか。最も起こり
そうなのは、俳優がシーンを離れる際にカメラが彼に焦
点を合わせたままであることである。
ーカス機能は容易にごまかされてはならず、かつ必要な
オペレータの注意は最小にすべきである。例えば、カメ
ラの近くに俳優がいて、画像フレームのどちらかの側で
シーンから歩いて出ていくときどうなるか。最も起こり
そうなのは、俳優がシーンを離れる際にカメラが彼に焦
点を合わせたままであることである。
【００１３】カメラに近いとき、俳優は画像フレームの
大きな割合を占めるが、シーンから歩いて出ていくと、
この割合はゼロまで減少する。主体部が占める画像領域
の割合がゼロに減少するので、デフォーカス・ロジック
は、通常カメラ・レンズがその焦点を変化させていなく
ても背景をシャープなフォーカスに戻す。このような背
景のデフォーカスの変化を防止するため、システムのロ
ジックは、主体部が最初にフレームの左端または右端へ
接触したとき、背景のデフォーカスを現在の設定に凍結
する。このエッジ接触ロジックを拡張してフレームの上
端および下端をも含めることもできるが、主体部が人間
である場合、左端と右端が好ましい。
大きな割合を占めるが、シーンから歩いて出ていくと、
この割合はゼロまで減少する。主体部が占める画像領域
の割合がゼロに減少するので、デフォーカス・ロジック
は、通常カメラ・レンズがその焦点を変化させていなく
ても背景をシャープなフォーカスに戻す。このような背
景のデフォーカスの変化を防止するため、システムのロ
ジックは、主体部が最初にフレームの左端または右端へ
接触したとき、背景のデフォーカスを現在の設定に凍結
する。このエッジ接触ロジックを拡張してフレームの上
端および下端をも含めることもできるが、主体部が人間
である場合、左端と右端が好ましい。
【００１４】主体部が画像フレームからなくなると（フ
レームがクリアになる）、カメラ・オペレータがカメラ
の焦点を変化させるアクションをシミュレートするた
め、背景デフォーカスの凍結が数秒の間解除される。
レームがクリアになる）、カメラ・オペレータがカメラ
の焦点を変化させるアクションをシミュレートするた
め、背景デフォーカスの凍結が数秒の間解除される。
【００１５】主体部がカメラの近くで画像フレームに入
ってくるとき、彼のカメラからの正確な距離がわからな
いことがある。カメラの焦点は俳優に移り、同時にそれ
が背景にデフォーカスを引き起こすと想定できる。オペ
レータによる通常の焦点変化レートはデフォーカス・ロ
ジックによるデフォーカス変化レートによって近似され
る。
ってくるとき、彼のカメラからの正確な距離がわからな
いことがある。カメラの焦点は俳優に移り、同時にそれ
が背景にデフォーカスを引き起こすと想定できる。オペ
レータによる通常の焦点変化レートはデフォーカス・ロ
ジックによるデフォーカス変化レートによって近似され
る。
【００１６】デフォーカス／リフォーカスが生じうる最
大レートは、オペレータがカメラの焦点を変化させるで
あろうレートをシミュレートする選択されたレートに制
限される。したがって、被写体が画像フレームに突然入
ってきても、デフォーカス・ロジックはごまかされて、
背景焦点を突然に変化させることはない。
大レートは、オペレータがカメラの焦点を変化させるで
あろうレートをシミュレートする選択されたレートに制
限される。したがって、被写体が画像フレームに突然入
ってきても、デフォーカス・ロジックはごまかされて、
背景焦点を突然に変化させることはない。
【００１７】画像をデフォーカスする技術は画像処理に
おいてよく知られている。画像をデフォーカスする簡単
な手段は、背景内の各画素に対してそれに隣接する小グ
ループの画素のＲＧＢレベルの平均を代用することであ
る。重み付けされた画素平均は、図５の曲線の下端にお
ける非常になめらかな無段デフォーカス効果をもたら
す。その際、重み付けはデフォーカス開始時はかなり小
さく、平均化される画素数が増えるに従い増加する。図
５の上端における変化する勾配は、デフォーカスが選択
された最大値に近づくに従い、平均化される画素の数の
増加をより小さくすることによって達成される。
おいてよく知られている。画像をデフォーカスする簡単
な手段は、背景内の各画素に対してそれに隣接する小グ
ループの画素のＲＧＢレベルの平均を代用することであ
る。重み付けされた画素平均は、図５の曲線の下端にお
ける非常になめらかな無段デフォーカス効果をもたら
す。その際、重み付けはデフォーカス開始時はかなり小
さく、平均化される画素数が増えるに従い増加する。図
５の上端における変化する勾配は、デフォーカスが選択
された最大値に近づくに従い、平均化される画素の数の
増加をより小さくすることによって達成される。
【００１８】制御された各パラメータに対するオペレー
タの設定を凍結（ロッキング）することができる。この
ように設定を固定すると、オペレータが固定されたデフ
ォーカス量を決めることが可能となり、それは放送セグ
メントの間存続する。オペレータはまた、いつでも、デ
フォーカス機能を現行状態で凍結する、あるいはデフォ
ーカス機能をオフにしてシャープに焦点の合った背景に
戻すことができる。
タの設定を凍結（ロッキング）することができる。この
ように設定を固定すると、オペレータが固定されたデフ
ォーカス量を決めることが可能となり、それは放送セグ
メントの間存続する。オペレータはまた、いつでも、デ
フォーカス機能を現行状態で凍結する、あるいはデフォ
ーカス機能をオフにしてシャープに焦点の合った背景に
戻すことができる。
【００１９】特定のレンズとそのＦストップをシミュレ
ートすることは目的ではなく、むしろ本発明の分野の当
業者による過去の経験から予想されるデフォーカスの範
囲を生成することが目的である。制御が与えられると、
オペレータは、俳優がカメラに近づいていくとき予想さ
れるようにソフトになる背景を生成するパラメータを調
整するのに必要な多くの柔軟性を有する。そして調整を
自動的に行う。上述の各パラメータのデフォルト設定
は、デフォーカス機能が最初に選択されたときにアクセ
スされる。これらのデフォルト設定は、Ｕｌｔｉｍａｔ
ｔｅ社の経験に基くが、他の値にリセットすることもで
きる。
ートすることは目的ではなく、むしろ本発明の分野の当
業者による過去の経験から予想されるデフォーカスの範
囲を生成することが目的である。制御が与えられると、
オペレータは、俳優がカメラに近づいていくとき予想さ
れるようにソフトになる背景を生成するパラメータを調
整するのに必要な多くの柔軟性を有する。そして調整を
自動的に行う。上述の各パラメータのデフォルト設定
は、デフォーカス機能が最初に選択されたときにアクセ
スされる。これらのデフォルト設定は、Ｕｌｔｉｍａｔ
ｔｅ社の経験に基くが、他の値にリセットすることもで
きる。
【００２０】カメラの焦点の変化はまた画像サイズの小
さな変化を引き起こす。画像サイズの変化はカメラの動
きと、背景シーンの反対の動きの間とにトラッキング・
エラーを導入する。大きな被写界深度を達成するため照
明レベルを上げ、カメラ・レンズを絞り、それによって
カメラの焦点を変化させる必要を回避することは、バー
チャル・スタジオ環境では慣例となっている。
さな変化を引き起こす。画像サイズの変化はカメラの動
きと、背景シーンの反対の動きの間とにトラッキング・
エラーを導入する。大きな被写界深度を達成するため照
明レベルを上げ、カメラ・レンズを絞り、それによって
カメラの焦点を変化させる必要を回避することは、バー
チャル・スタジオ環境では慣例となっている。
【００２１】焦点変化を検出するためにカメラ・レンズ
・フォーカス・リングにセンサを取り付け、この変化を
用いて背景をデフォーカスさせる場合でも、その目的は
大きな被写体深度によってかなり損なわれる。カメラ・
レンズがカメラ・レンズ・フォーカス・センサを備えて
いる場合でも、フレームに対する主体部の割合を使用す
ることができる。
・フォーカス・リングにセンサを取り付け、この変化を
用いて背景をデフォーカスさせる場合でも、その目的は
大きな被写体深度によってかなり損なわれる。カメラ・
レンズがカメラ・レンズ・フォーカス・センサを備えて
いる場合でも、フレームに対する主体部の割合を使用す
ることができる。
【００２２】図６はここに提案する自動背景デフォーカ
シングの一実施形態のブロック図である。フレームに対
する主体部位置の状態は、計算されたマット（ブロック
２）とフレーム（ブロック３）から決定される（ブロッ
ク４）。デフォーカス・パラメータ（ブロック１）は以
下の通りである。 ＩＮＩＴＤＥＦ−初期デフォーカス量。主体部が最初に
入ってきたときに使用されるデフォーカスのプリセット
量。 ＭＩＮＳＩＺＥ−デフォーカス開始の時点での主体部領
域とフレーム領域との比。 ＲＡＴＥ−主体部が占める画像フレームの割合の変化に
対応するデフォーカス量の変化のレート。 ＭＩＮＤＥＦ−最小デフォーカス量。許容される最小デ
フォーカス量。ＭＩＮＤＥＦは通常ＩＮＩＴＤＥＦに初
期化される。 ＭＩＮ２ＤＥＦ−２次プリセット・デフォーカス量。デ
フォーカス量がＭＩＮ２ＤＥＦを超えたとき、より低い
デフォーカス量に戻るのを避けるためＭＩＮＤＥＦはＭ
ＩＮ２ＤＥＦにリセットされる。 ＭＡＸＤＥＦ−主体部がフレームに入ってきたと判定さ
れる場合に許容される最大デフォーカス量。このデフォ
ーカス量は、ゼロからプリセット値であるＩＮＩＴＤＥ
Ｆに徐々に（２秒間で）シフトする（ブロック５）。主
体部が過去２秒以内にフレームに入ってきた場合、デフ
ォーカス量はブロック６の出力であるｄに徐々にシフト
する（ブロック８）。主体部が２秒以上前にフレームに
入ってきた場合、デフォーカス量はブロック６の出力で
あるｄに設定（ブロック９）される。主体部がフレーム
から出ていく場合、デフォーカス量は凍結される（ブロ
ック７）。最後に、主体部が過去２秒以内にフレームに
なかった場合、デフォーカス量は徐々にゼロにシフトす
る（ブロック１０）。どの場合にも、新しい背景（ブロ
ック３４）はこのデフォーカス量だけデフォーカスされ
る（ブロック３５）。
シングの一実施形態のブロック図である。フレームに対
する主体部位置の状態は、計算されたマット（ブロック
２）とフレーム（ブロック３）から決定される（ブロッ
ク４）。デフォーカス・パラメータ（ブロック１）は以
下の通りである。 ＩＮＩＴＤＥＦ−初期デフォーカス量。主体部が最初に
入ってきたときに使用されるデフォーカスのプリセット
量。 ＭＩＮＳＩＺＥ−デフォーカス開始の時点での主体部領
域とフレーム領域との比。 ＲＡＴＥ−主体部が占める画像フレームの割合の変化に
対応するデフォーカス量の変化のレート。 ＭＩＮＤＥＦ−最小デフォーカス量。許容される最小デ
フォーカス量。ＭＩＮＤＥＦは通常ＩＮＩＴＤＥＦに初
期化される。 ＭＩＮ２ＤＥＦ−２次プリセット・デフォーカス量。デ
フォーカス量がＭＩＮ２ＤＥＦを超えたとき、より低い
デフォーカス量に戻るのを避けるためＭＩＮＤＥＦはＭ
ＩＮ２ＤＥＦにリセットされる。 ＭＡＸＤＥＦ−主体部がフレームに入ってきたと判定さ
れる場合に許容される最大デフォーカス量。このデフォ
ーカス量は、ゼロからプリセット値であるＩＮＩＴＤＥ
Ｆに徐々に（２秒間で）シフトする（ブロック５）。主
体部が過去２秒以内にフレームに入ってきた場合、デフ
ォーカス量はブロック６の出力であるｄに徐々にシフト
する（ブロック８）。主体部が２秒以上前にフレームに
入ってきた場合、デフォーカス量はブロック６の出力で
あるｄに設定（ブロック９）される。主体部がフレーム
から出ていく場合、デフォーカス量は凍結される（ブロ
ック７）。最後に、主体部が過去２秒以内にフレームに
なかった場合、デフォーカス量は徐々にゼロにシフトす
る（ブロック１０）。どの場合にも、新しい背景（ブロ
ック３４）はこのデフォーカス量だけデフォーカスされ
る（ブロック３５）。
【００２３】図７は図６の「ｄを計算」ブロックの詳細
を示す。このブロックは、デフォーカス・パラメータ
（図６のブロック１）、計算したマット値、およびフレ
ームのサイズ（画素の総数）を用いて、仮の「デフォー
カス量」ｄを計算する。これは図６に示されているよう
に直接使用されるか、あるいは他のプリセット値または
オペレータの設定する値とブレンドされる。マット（ブ
ロック１１）がゼロである画素の数ｎがカウントされ
（ブロック１２）、フレーム内の画素の総数ｔ（ブロッ
ク１３）で割られる（ブロック１４）。この比から、主
体部の相対的サイズｓが推定され、次いでその値から最
小サイズデフォーカスであるＭＩＮＳＩＺＥ（ブロック
１５）を引くと、調整されたサイズｓＭが得られる（ブ
ロック１６）。次いでｓＭに、ＲＡＴＥパラメータ（ブ
ロック１７）を掛けて（ブロック１８）、仮のデフォー
カス量ｄが得られる。任意選択で、ｄが２次最小デフォ
ーカス量ＭＩＮ２ＤＥＦ（ブロック３３）より大きい場
合（ブロック２０）、最初にＩＮＩＴＤＥＦに設定され
ている１次デフォーカス量ＭＩＮＤＥＦ（ブロック２
１）がＭＩＮ２ＤＥＦにリセットされる（ブロック１
９）。これによりデフォーカスを低い値（０またはＩＮ
ＩＴＤＥＦ）から実施することが可能になるが、任意選
択で後で低い値に戻ることを防止する。この時点で、
（ブロック１８からの）ｄはＭＩＮＤＥＦ（ブロック２
１）と比較される（ブロック２２）。ｄがＭＩＮＤＥＦ
より小さい場合、ＭＩＮＤＥＦにリセットされる。そう
でない場合はｄはＭＡＸＤＥＦ（ブロック２４）と比較
され（ブロック２５）、最大デフォーカス量をとること
が可能になる。ｄがＭＡＸＤＥＦより大きい場合は、Ｍ
ＡＸＤＥＦにリセットされる。これでｄの計算は終了す
る。ブロック１８で、ルックアップ・テーブル（ＬＵ
Ｔ）を用い、ｓＭ*ＲＡＴＥ の積を次式で置き換えて、
代替の非線形デフォーカス量を計算することができる。 ＭＡＸＤＥＦ*ＬＵＴ［ｓＭ*ＲＡＴＥ／ＭＡＸＤＥＦ］ ＬＵＴは０．０と１．０の間の離散値を０．０と１．０
の間の離散値にマップするようにセットアップされる。
上式で使用されるこのＬＵＴは、デフォーカス・パラメ
ータの影響を受けない。
を示す。このブロックは、デフォーカス・パラメータ
（図６のブロック１）、計算したマット値、およびフレ
ームのサイズ（画素の総数）を用いて、仮の「デフォー
カス量」ｄを計算する。これは図６に示されているよう
に直接使用されるか、あるいは他のプリセット値または
オペレータの設定する値とブレンドされる。マット（ブ
ロック１１）がゼロである画素の数ｎがカウントされ
（ブロック１２）、フレーム内の画素の総数ｔ（ブロッ
ク１３）で割られる（ブロック１４）。この比から、主
体部の相対的サイズｓが推定され、次いでその値から最
小サイズデフォーカスであるＭＩＮＳＩＺＥ（ブロック
１５）を引くと、調整されたサイズｓＭが得られる（ブ
ロック１６）。次いでｓＭに、ＲＡＴＥパラメータ（ブ
ロック１７）を掛けて（ブロック１８）、仮のデフォー
カス量ｄが得られる。任意選択で、ｄが２次最小デフォ
ーカス量ＭＩＮ２ＤＥＦ（ブロック３３）より大きい場
合（ブロック２０）、最初にＩＮＩＴＤＥＦに設定され
ている１次デフォーカス量ＭＩＮＤＥＦ（ブロック２
１）がＭＩＮ２ＤＥＦにリセットされる（ブロック１
９）。これによりデフォーカスを低い値（０またはＩＮ
ＩＴＤＥＦ）から実施することが可能になるが、任意選
択で後で低い値に戻ることを防止する。この時点で、
（ブロック１８からの）ｄはＭＩＮＤＥＦ（ブロック２
１）と比較される（ブロック２２）。ｄがＭＩＮＤＥＦ
より小さい場合、ＭＩＮＤＥＦにリセットされる。そう
でない場合はｄはＭＡＸＤＥＦ（ブロック２４）と比較
され（ブロック２５）、最大デフォーカス量をとること
が可能になる。ｄがＭＡＸＤＥＦより大きい場合は、Ｍ
ＡＸＤＥＦにリセットされる。これでｄの計算は終了す
る。ブロック１８で、ルックアップ・テーブル（ＬＵ
Ｔ）を用い、ｓＭ*ＲＡＴＥ の積を次式で置き換えて、
代替の非線形デフォーカス量を計算することができる。 ＭＡＸＤＥＦ*ＬＵＴ［ｓＭ*ＲＡＴＥ／ＭＡＸＤＥＦ］ ＬＵＴは０．０と１．０の間の離散値を０．０と１．０
の間の離散値にマップするようにセットアップされる。
上式で使用されるこのＬＵＴは、デフォーカス・パラメ
ータの影響を受けない。
【００２４】図８は図６の「主体部の状態を検出」ブロ
ックの状態遷移グラフである。この図において、マット
・レベルがゼロの画素が、選択されたフレーム・エッジ
上に、またはその近辺にある場合、主体部は（左、右、
上端および／または下端）「選択されたフレーム・エッ
ジに接触している」と言われる。フレーム内にゼロのマ
ット画素がある場合、主体部は「出現する」と言われ
る。図示された状態遷移は以下の通りである。
ックの状態遷移グラフである。この図において、マット
・レベルがゼロの画素が、選択されたフレーム・エッジ
上に、またはその近辺にある場合、主体部は（左、右、
上端および／または下端）「選択されたフレーム・エッ
ジに接触している」と言われる。フレーム内にゼロのマ
ット画素がある場合、主体部は「出現する」と言われ
る。図示された状態遷移は以下の通りである。
【００２５】システムが「フレームがクリア」状態（ブ
ロック２７）である場合、すなわち、フレームから主体
部がない場合、主体部（ゼロ−マット領域）の出現は
「フレームに入ってくる」状態への遷移を引き起こす
（ブロック２８）。
ロック２７）である場合、すなわち、フレームから主体
部がない場合、主体部（ゼロ−マット領域）の出現は
「フレームに入ってくる」状態への遷移を引き起こす
（ブロック２８）。
【００２６】システムが「フレームに入ってくる」状態
（ブロック２８）にあり、主体部がフレーム内にあるが
選択されたフレーム・エッジに接触しない場合、「最近
入ってきた」状態（ブロック２９）に遷移する。
（ブロック２８）にあり、主体部がフレーム内にあるが
選択されたフレーム・エッジに接触しない場合、「最近
入ってきた」状態（ブロック２９）に遷移する。
【００２７】システムが「フレームに入ってくる」状態
（ブロック２８）にあり、主体部がもはやフレーム内に
ない場合、「最近フレームをクリアした」状態（ブロッ
ク３２）へ遷移する。
（ブロック２８）にあり、主体部がもはやフレーム内に
ない場合、「最近フレームをクリアした」状態（ブロッ
ク３２）へ遷移する。
【００２８】システムが「最近入ってきた」状態（ブロ
ック２９）にあり、主体部がフレーム内にあるが選択さ
れたフレーム・エッジに２秒以上接触しない場合、「フ
レーム内にある」状態（ブロック３０）へ遷移する。
ック２９）にあり、主体部がフレーム内にあるが選択さ
れたフレーム・エッジに２秒以上接触しない場合、「フ
レーム内にある」状態（ブロック３０）へ遷移する。
【００２９】システムが「最近入ってきた」状態（ブロ
ック２９）にあり、主体部が選択されたフレーム・エッ
ジに接触している場合、「フレームから出て行く」状態
（ブロック３１）へ遷移する。
ック２９）にあり、主体部が選択されたフレーム・エッ
ジに接触している場合、「フレームから出て行く」状態
（ブロック３１）へ遷移する。
【００３０】システムが「フレーム内にある」状態（ブ
ロック３０）にあり、主体部が選択されたフレーム・エ
ッジに接触している場合、「フレームから出て行く」状
態（ブロック３１）へ遷移する。
ロック３０）にあり、主体部が選択されたフレーム・エ
ッジに接触している場合、「フレームから出て行く」状
態（ブロック３１）へ遷移する。
【００３１】システムが「フレーム内にある」状態（ブ
ロック３０）にあり、主体部がもはやフレーム内にない
場合、「最近フレームをクリアした」状態（ブロック３
２）へ遷移する。
ロック３０）にあり、主体部がもはやフレーム内にない
場合、「最近フレームをクリアした」状態（ブロック３
２）へ遷移する。
【００３２】システムが「フレームから出て行く」状態
（ブロック３１）にあり、主体部がもはやフレーム内に
ない場合、「最近フレームをクリアした」状態（ブロッ
ク３２）へ遷移する。
（ブロック３１）にあり、主体部がもはやフレーム内に
ない場合、「最近フレームをクリアした」状態（ブロッ
ク３２）へ遷移する。
【００３３】システムが「クレームから出て行く」状態
（ブロック３１）にあり、主体部がフレーム内にあるが
選択されたフレーム・エッジに接触しない場合、「最近
入ってきた」状態（ブロック２９）へ遷移する。
（ブロック３１）にあり、主体部がフレーム内にあるが
選択されたフレーム・エッジに接触しない場合、「最近
入ってきた」状態（ブロック２９）へ遷移する。
【００３４】システムが「最近フレームをクリアした」
状態（ブロック３２）にあり、主体部が２秒以上フレー
ム内にない場合、「フレームをクリア」状態（ブロック
２７）へ遷移する。
状態（ブロック３２）にあり、主体部が２秒以上フレー
ム内にない場合、「フレームをクリア」状態（ブロック
２７）へ遷移する。
【００３５】システムが「最近フレームをクリアした」
状態（ブロック３２）にあり、主体部が現れた場合、
「フレームに入ってくる」状態（ブロック２８）へ遷移
する。
状態（ブロック３２）にあり、主体部が現れた場合、
「フレームに入ってくる」状態（ブロック２８）へ遷移
する。
【図１】主体部が占める画像フレームの百分率の関数と
してデフォーカス量を示すグラフである。デフォーカス
量は、フレーム内のすべての画素（カラー）の全平均と
して得られる、起こりうる最高のデフォーカス量に対す
る百分率で表される。
してデフォーカス量を示すグラフである。デフォーカス
量は、フレーム内のすべての画素（カラー）の全平均と
して得られる、起こりうる最高のデフォーカス量に対す
る百分率で表される。
【図２】オペレータがデフォーカスの開始を選択でき
る、画像領域とフレーム領域の比の範囲を示すグラフで
ある。
る、画像領域とフレーム領域の比の範囲を示すグラフで
ある。
【図３】オペレータが選択できるデフォーカス・レート
の範囲を示すグラフである。
の範囲を示すグラフである。
【図４】オペレータが最大限度および最小限度を選択で
きるデフォーカス量の範囲を示すグラフである。
きるデフォーカス量の範囲を示すグラフである。
【図５】選択された最大限度と最小限度の間でのデフォ
ーカスの漸進的な開始および終了を示すグラフである。
ーカスの漸進的な開始および終了を示すグラフである。
【図６】提案する自動背景デフォーカシングの一実装の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図７】図６の「ｃｏｍｐｕｔｅ ｄ」ブロックの詳細
を示す図である。
を示す図である。
【図８】図６の「主体部の状態を検出」ブロックの状態
遷移を示すグラフである。
遷移を示すグラフである。
Claims (12)
- 【請求項１】 主体部の撮影中に背景シーンが前景主体
部と合成される際、前記主体部が見かけ上カメラに近づ
くほど前記背景シーンがよりデフォーカスされるよう
に、背景シーンを自動的にデフォーカスする方法であっ
て、 ａ）背景画素の選択されたグループを平均化することの
できる合成装置の背景入力に背景画像信号源を接続する
ステップと、 ｂ）前景画像信号源を前記合成装置の前景入力に接続す
るステップと、 ｃ）前記合成装置によって生成されたマット信号にアク
セスするステップと、 ｄ）前記マット信号を用いて、前景主体部領域と画像フ
レーム領域の比を決定するステップと、 ｅ）前記領域比を用いて、前記背景画像内の各画素に対
して平均画素レベルを形成するために平均化すべき隣接
する画素数を選択するステップと、 ｆ）前記背景シーン内の各画素の信号レベルを前記平均
画素レベルで置き換え、それによって、カメラと主体部
の距離の見かけの減少に比例して前記背景シーンのデフ
ォーカシングを行うステップとを含む方法。 - 【請求項２】 デフォーカスを開始するときの主体部領
域と画像フレーム領域の比が、前記比の選択された最小
値よりも大きい請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 主体部領域の変化のレートに対して、デ
フォーカス変化のレートが選択的に決定される請求項１
に記載の方法。 - 【請求項４】 平均化のために選択された画素数がデフ
ォーカスの量を決定する請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 選択されたデフォーカス・レートが非線
形とされる請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】 主体部が移動して選択された画像フレー
ムのエッジに接触したとき、デフォーカス状態が自動的
に凍結される請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 主体部が画像フレームをクリアしたと
き、所定期間にわたってデフォーカス状態からシャープ
なフォーカスに戻る請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 主体部が選択された画像エッジの外側か
ら画像フレームに入ってくるとき、所定期間にわたって
前記背景がデフォーカスされる請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記カメラと主体部の距離が見かけ上増
加するにしたがって前記背景デフォーカス量が減少する
請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 主体部が占める画像フレーム領域の百
分率に比例して前記背景シーンをデフォーカスすること
により、主体部の背後のビデオ背景シーンをリアル・タ
イムで自動的にデフォーカスする方法。 - 【請求項１１】 平均化のために選択された画素数が選
択された最大量を超えない請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 主体部の写真撮影中に背景シーンが前
景主体部と合成される際、主体部が見かけ上カメラに近
づくほど前記背景シーンがよりデフォーカスされるよう
に、背景シーンを自動的にデフォーカスする装置であっ
て、 前景画像信号を受け取る前景入力と背景画像信号を受け
取る背景入力とを有する合成装置を備え、その合成装置
は、受け取った背景画像信号から背景画素の選択された
グループを平均化しマット信号を生成することができ、
前記マット信号を使用して前景主体部領域と画像フレー
ム領域の比を決定し、前記決定された領域比を使用し
て、前記背景画像内の各画素に対して、平均画素レベル
を形成するために平均化すべき、いくつかの隣接する画
素を選択し、さらにその合成装置は、前記背景シーン内
の各画素における信号レベルを前記平均画素レベルで置
き換えて前記背景シーンをカメラと主体部の距離の見か
けの減少に比例してデフォーカスする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/293746 | 1999-04-16 | ||
| US09/293,746 US6646687B1 (en) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | Automatic background scene defocusing for image compositing |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000307952A true JP2000307952A (ja) | 2000-11-02 |
| JP2000307952A5 JP2000307952A5 (ja) | 2007-01-25 |
| JP4128711B2 JP4128711B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=23130406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35108599A Expired - Lifetime JP4128711B2 (ja) | 1999-04-16 | 1999-12-10 | 画像合成用自動背景シーンのデフォーカシング |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6646687B1 (ja) |
| JP (1) | JP4128711B2 (ja) |
| DE (1) | DE10011744B4 (ja) |
| GB (1) | GB2349027B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2011048774A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Konami Digital Entertainment Co Ltd | 画像生成装置、画像生成方法、ならびに、プログラム |
| JP2013152734A (ja) * | 2008-03-05 | 2013-08-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
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| GB0227566D0 (en) | 2002-11-26 | 2002-12-31 | British Telecomm | Method and system for estimating global motion in video sequences |
| GB0227570D0 (en) | 2002-11-26 | 2002-12-31 | British Telecomm | Method and system for estimating global motion in video sequences |
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-
1999
- 1999-04-16 US US09/293,746 patent/US6646687B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-10 JP JP35108599A patent/JP4128711B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-07 GB GB0002634A patent/GB2349027B/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-03-13 DE DE10011744A patent/DE10011744B4/de not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| GB0002634D0 (en) | 2000-03-29 |
| US6646687B1 (en) | 2003-11-11 |
| GB2349027A (en) | 2000-10-18 |
| DE10011744B4 (de) | 2013-06-13 |
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