JP2003008991A - 画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム

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JP2003008991A JP2001194611A JP2001194611A JP2003008991A JP 2003008991 A JP2003008991 A JP 2003008991A JP 2001194611 A JP2001194611 A JP 2001194611A JP 2001194611 A JP2001194611 A JP 2001194611A JP 2003008991 A JP2003008991 A JP 2003008991A
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淳一 石橋
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貴志 沢尾
Naoki Fujiwara
直樹 藤原
Seiji Wada
成司 和田
Toru Miyake
徹 三宅
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  • Studio Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 背景の画像の領域、移動する物体の画像の領
域、および混ざり合いが生じている画像の領域を特定す
る。 【解決手段】 混合比算出部１０３は、画像データの注
目フレームの注目画素に対応する、周辺フレームの画素
データを、背景オブジェクトに相当する背景画素データ
として抽出すると共に、注目フレームに存在する注目画
素の注目画素データを抽出し、注目画素データおよび背
景画素データの関係を示す、複数の関係式を生成し、関
係式に基づいて、オブジェクトの混合状態を示す混合比
を検出する。領域特定部１０４は、検出された混合比を
関係式に代入することにより予測誤差を演算し、注目画
素の属する領域が、カバードバックグラウンド領域であ
るか、アンカバードバックグラウンド領域であるか、前
景領域であるか、または、背景領域であるかを特定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置およ
び方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、セ
ンサにより検出した信号と現実世界との違いを考慮した
画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現実世界における事象をセンサで検出
し、画像センサが出力するサンプリングデータを処理す
る技術が広く利用されている。
【０００３】例えば、静止している所定の背景の前で移
動する物体をビデオカメラで撮像して得られる画像に
は、物体の移動速度が比較的速い場合、動きボケが生じ
ることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】静止している背景の前
で物体が移動するとき、移動する物体の画像自身の混ざ
り合いによる動きボケのみならず、背景の画像と移動す
る物体の画像との混ざり合いが生じる。従来は、背景の
画像と移動する物体の画像との混ざり合いの状態に対応
する処理は、考えられていなかった。
【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、背景の画像の領域、移動する物体の画像の
領域、および混ざり合いが生じている画像の領域を特定
することができるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の画像処理装置
は、画像データの注目フレームの注目画素に対応する、
注目フレームの周辺の周辺フレームの画素データを、画
像データの複数のオブジェクトのうちの背景となる背景
オブジェクトに相当する背景画素データとして抽出する
と共に、注目フレームに存在する注目画素の注目画素デ
ータを抽出し、注目画素について、注目画素データおよ
び背景画素データの関係を示す、複数の関係式を生成す
る関係式生成手段と、関係式に基づいて、注目画素に対
応して、現実世界において複数であるオブジェクトの混
合状態を示す混合比を検出する混合比検出手段と、混合
比検出手段により検出された混合比を関係式に代入する
ことにより予測誤差を演算する予測誤差演算手段と、予
測誤差を基に、注目画素の属する領域が、複数のオブジ
ェクトが混合されてなる混合領域であって、複数のオブ
ジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの動き方
向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域
であるか、または、混合領域であって、前景オブジェク
トの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバック
グラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラ
ウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定手段
と、注目画素の属する領域が、前景オブジェクトを構成
する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域である
か、または、背景オブジェクトを構成する背景オブジェ
クト成分のみからなる背景領域であるかを特定する前景
領域背景領域特定手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】混合比検出手段は、関係式に基づいて、注
目画素に対応して、注目画素に含まれる前景オブジェク
ト成分を検出すると共に、混合比を検出し、予測誤差演
算手段は、混合比検出手段により検出された混合比およ
び注目画素に含まれる前景オブジェクト成分を関係式に
代入することにより予測誤差を演算するようにすること
ができる。
【０００８】関係式生成手段は、注目画素に対応する、
周辺フレームの画素データを、背景オブジェクトに相当
する背景画素データとして抽出すると共に、注目画素の
注目画素データ、および注目フレーム内の注目画素の近
傍に位置する、近傍画素の近傍画素データを抽出し、注
目画素について、注目画素データおよび近傍画素デー
タ、並びに注目画素データまたは近傍画素データに対応
する背景画素データの関係を示す、複数の関係式を生成
するようにすることができる。
【０００９】関係式生成手段は、注目画素データおよび
近傍画素データに含まれる、前景オブジェクト成分が等
しいとする第１の近似、および混合領域において混合比
の変化が混合領域の画素の位置に対して直線的であると
する第２の近似に基づいて、複数の関係式を生成するよ
うにすることができる。
【００１０】関係式生成手段は、注目画素データおよび
近傍画素データに含まれる、前景オブジェクト成分が等
しいとする第１の近似、および混合領域において混合比
の変化が混合領域の画素の位置に対して平面的であると
する第２の近似に基づいて、複数の関係式を生成するよ
うにすることができる。
【００１１】混合比検出手段は、複数の関係式を最小自
乗法で解くことにより、混合比を検出するようにするこ
とができる。
【００１２】関係式生成手段は、注目画素が、カバード
バックグラウンド領域に属するとした場合、注目フレー
ムの前のフレームの画素データを、背景画素データとし
て抽出し、注目画素が、アンカバードバックグラウンド
領域に属するとした場合、注目フレームの次のフレーム
の画素データを、背景画素データとして抽出し、複数の
関係式を生成するようにすることができる。
【００１３】関係式生成手段は、注目画素に対応して、
前景オブジェクトの動きを基に、注目フレームおよび周
辺フレームから、複数のオブジェクトが混合状態にある
混合画素データを抽出すると共に、混合画素データにの
個々に対応して、背景オブジェクトの動きを基に、混合
画素データが抽出されたフレームとは異なるフレームか
ら、背景オブジェトに相当する背景画素データを抽出
し、複数の関係式を生成するようにすることができる。
【００１４】関係式生成手段は、混合画素データに対応
する前景オブジェクト成分が等しいとする第１の近似、
および注目フレームおよび周辺フレームから抽出された
混合画素データは一定であるとする第２の近似に基づい
て、複数の関係式を生成するようにすることができる。
【００１５】関係式生成手段は、注目画素に対応して、
前景オブジェクトの動きを基に、注目フレームおよび周
辺フレームから、複数のオブジェクトが混合状態にある
混合画素データを抽出すると共に、混合画素データの個
々に対応して、背景オブジェクトの動きを基に、混合画
素データが抽出されたフレームの前のフレームから、背
景オブジェトに相当する背景画素データを抽出し、複数
の関係式を生成し、カバードバックグラウンド領域アン
カバードバックグラウンド領域特定手段は、予測誤差が
所定の閾値以上である領域をアンカバードバックグラウ
ンド領域であると特定するようにすることができる。
【００１６】関係式生成手段は、注目画素に対応して、
前景オブジェクトの動きを基に、注目フレームおよび周
辺フレームから、複数のオブジェクトが混合状態にある
混合画素データを抽出すると共に、混合画素データの個
々に対応して、背景オブジェクトの動きを基に、混合画
素データが抽出されたフレームの次のフレームから、背
景オブジェトに相当する背景画素データを抽出し、複数
の関係式を生成し、カバードバックグラウンド領域アン
カバードバックグラウンド領域特定手段は、予測誤差が
所定の閾値以上である領域をカバードバックグラウンド
領域であると特定するようにすることができる。
【００１７】本発明の画像処理方法は、画像データの注
目フレームの注目画素に対応する、注目フレームの周辺
の周辺フレームの画素データを、画像データの複数のオ
ブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトに相当
する背景画素データとして抽出すると共に、注目フレー
ムに存在する注目画素の注目画素データを抽出し、注目
画素について、注目画素データおよび背景画素データの
関係を示す、複数の関係式を生成する関係式生成ステッ
プと、関係式に基づいて、注目画素に対応して、現実世
界において複数であるオブジェクトの混合状態を示す混
合比を検出する混合比検出ステップと、混合比検出ステ
ップの処理により検出された混合比を関係式に代入する
ことにより予測誤差を演算する予測誤差演算ステップ
と、予測誤差を基に、注目画素の属する領域が、複数の
オブジェクトが混合されてなる混合領域であって、複数
のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの
動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウン
ド領域であるか、または、混合領域であって、前景オブ
ジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバード
バックグラウンド領域であるかを特定するカバードバッ
クグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特
定ステップと、注目画素の属する領域が、前景オブジェ
クトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景
領域であるか、または、背景オブジェクトを構成する背
景オブジェクト成分のみからなる背景領域であるかを特
定する前景領域背景領域特定ステップとを含むことを特
徴とする。
【００１８】本発明の記録媒体のプログラムは、画像デ
ータの注目フレームの注目画素に対応する、注目フレー
ムの周辺の周辺フレームの画素データを、画像データの
複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェク
トに相当する背景画素データとして抽出すると共に、注
目フレームに存在する注目画素の注目画素データを抽出
し、注目画素について、注目画素データおよび背景画素
データの関係を示す、複数の関係式を生成する関係式生
成ステップと、関係式に基づいて、注目画素に対応し
て、現実世界において複数であるオブジェクトの混合状
態を示す混合比を検出する混合比検出ステップと、混合
比検出ステップの処理により検出された混合比を関係式
に代入することにより予測誤差を演算する予測誤差演算
ステップと、予測誤差を基に、注目画素の属する領域
が、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域であ
って、複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブ
ジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバッ
クグラウンド領域であるか、または、混合領域であっ
て、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成される
アンカバードバックグラウンド領域であるかを特定する
カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラ
ウンド領域特定ステップと、注目画素の属する領域が、
前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみ
からなる前景領域であるか、または、背景オブジェクト
を構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域
であるかを特定する前景領域背景領域特定ステップとを
含むことを特徴とする。
【００１９】本発明のプログラムは、コンピュータに、
画像データの注目フレームの注目画素に対応する、注目
フレームの周辺の周辺フレームの画素データを、画像デ
ータの複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブ
ジェクトに相当する背景画素データとして抽出すると共
に、注目フレームに存在する注目画素の注目画素データ
を抽出し、注目画素について、注目画素データおよび背
景画素データの関係を示す、複数の関係式を生成する関
係式生成ステップと、関係式に基づいて、注目画素に対
応して、現実世界において複数であるオブジェクトの混
合状態を示す混合比を検出する混合比検出ステップと、
混合比検出ステップの処理により検出された混合比を関
係式に代入することにより予測誤差を演算する予測誤差
演算ステップと、予測誤差を基に、注目画素の属する領
域が、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域で
あって、複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オ
ブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバ
ックグラウンド領域であるか、または、混合領域であっ
て、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成される
アンカバードバックグラウンド領域であるかを特定する
カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラ
ウンド領域特定ステップと、注目画素の属する領域が、
前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみ
からなる前景領域であるか、または、背景オブジェクト
を構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域
であるかを特定する前景領域背景領域特定ステップとを
実行させることを特徴とする。
【００２０】本発明の画像処理装置および方法、記録媒
体、並びにプログラムにおいては、画像データの注目フ
レームの注目画素に対応する、注目フレームの周辺の周
辺フレームの画素データを、画像データの複数のオブジ
ェクトのうちの背景となる背景オブジェクトに相当する
背景画素データとして抽出すると共に、注目フレームに
存在する注目画素の注目画素データを抽出し、注目画素
について、注目画素データおよび背景画素データの関係
を示す、複数の関係式が生成され、関係式に基づいて、
注目画素に対応して、現実世界において複数であるオブ
ジェクトの混合状態を示す混合比が検出され、検出され
た混合比を関係式に代入することにより予測誤差が演算
され、予測誤差を基に、注目画素の属する領域が、複数
のオブジェクトが混合されてなる混合領域であって、複
数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクト
の動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウ
ンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オ
ブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバー
ドバックグラウンド領域であるかが特定され、注目画素
の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブ
ジェクト成分のみからなる前景領域であるか、または、
背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみ
からなる背景領域であるかが特定される。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る画像処理装
置の一実施の形態を示す図である。CPU（Central Proce
ssing Unit）２１は、ROM（Read Only Memory）２２、
または記憶部２８に記憶されているプログラムに従って
各種の処理を実行する。RAM（RandomAccess Memory）２
３には、CPU２１が実行するプログラムやデータなどが
適宜記憶される。これらのCPU２１、ROM２２、およびRA
M２３は、バス２４により相互に接続されている。
【００２２】CPU２１にはまた、バス２４を介して入出
力インタフェース２５が接続されている。入出力インタ
フェース２５には、キーボード、マウス、マイクロホン
などよりなる入力部２６、ディスプレイ、スピーカなど
よりなる出力部２７が接続されている。CPU２１は、入
力部２６から入力される指令に対応して各種の処理を実
行する。そして、CPU２１は、処理の結果得られた画像
や音声等を出力部２７に出力する。
【００２３】入出力インタフェース２５に接続されてい
る記憶部２８は、例えばハードディスクなどで構成さ
れ、CPU２１が実行するプログラムや各種のデータを記
憶する。通信部２９は、インターネット、その他のネッ
トワークを介して外部の装置と通信する。この例の場
合、通信部２９はセンサの出力を取り込む取得部として
働く。
【００２４】また、通信部２９を介してプログラムを取
得し、記憶部２８に記憶してもよい。
【００２５】入出力インタフェース２５に接続されてい
るドライブ３０は、磁気ディスク５１、光ディスク５
２、光磁気ディスク５３、或いは半導体メモリ５４など
が装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されて
いるプログラムやデータなどを取得する。取得されたプ
ログラムやデータは、必要に応じて記憶部２８に転送さ
れ、記憶される。
【００２６】図２は、画像処理装置を示すブロック図で
ある。
【００２７】なお、画像処理装置の各機能をハードウェ
アで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わな
い。つまり、本明細書の各ブロック図は、ハードウェア
のブロック図と考えても、ソフトウェアによる機能ブロ
ック図と考えても良い。
【００２８】この明細書では、撮像の対象となる、現実
世界におけるオブジェクトに対応する画像を、画像オブ
ジェクトと称する。
【００２９】画像処理装置に供給された入力画像は、オ
ブジェクト抽出部１０１、混合比算出部１０３、領域特
定部１０４、および前景背景分離部１０５に供給され
る。
【００３０】オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に
含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェク
トを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検
出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、
例えば、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応
する画像オブジェクトの輪郭を検出することで、前景の
オブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出す
る。
【００３１】オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に
含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェク
トを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検
出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、
例えば、入力画像と、抽出された前景のオブジェクトに
対応する画像オブジェクトとの差から、背景のオブジェ
クトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００３２】また、例えば、オブジェクト抽出部１０１
は、内部に設けられている背景メモリに記憶されている
背景の画像と、入力画像との差から、前景のオブジェク
トに対応する画像オブジェクト、および背景のオブジェ
クトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出するように
してもよい。
【００３３】動き検出部１０２は、例えば、ブロックマ
ッチング法、勾配法、位相相関法、およびペルリカーシ
ブ法などの手法により、粗く抽出された前景のオブジェ
クトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出
して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置
情報（動きベクトルに対応する画素の位置を特定する情
報）を混合比算出部１０３および動きボケ調整部１０６
に供給する。
【００３４】動き検出部１０２が出力する動きベクトル
には、動き量vに対応する情報が含まれるている。
【００３５】また、例えば、動き検出部１０２は、画像
オブジェクトに画素を特定する画素位置情報と共に、画
像オブジェクト毎の動きベクトルを動きボケ調整部１０
６に出力するようにしてもよい。
【００３６】動き量vは、動いているオブジェクトに対
応する画像の位置の変化を画素間隔を単位として表す値
である。例えば、前景に対応するオブジェクトの画像
が、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４
画素分離れた位置に表示されるように移動していると
き、前景に対応するオブジェクトの画像の動き量vは、
４とされる。
【００３７】なお、オブジェクト抽出部１０１および動
き検出部１０２は、動いているオブジェクトに対応した
動きボケ量の調整を行う場合に必要となる。
【００３８】混合比算出部１０３は、入力画像、および
動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位
置情報を基に、画素が混合領域の１つであるカバードバ
ックグラウンド領域に属すると仮定したとき、推定され
る混合比（以下、混合比αと称する）である推定混合比
およびこれに対応する混合比関係情報を生成すると共
に、画素が混合領域の他の１つであるアンカバードバッ
クグラウンド領域に属すると仮定したとき、推定される
混合比である推定混合比およびこれに対応する混合比関
係情報を生成し、生成した２つの推定混合比およびこれ
らに対応する混合比関係情報を領域特定部１０４に供給
する。
【００３９】混合比αは、後述する式（３）に示される
ように、画素値における、背景のオブジェクトに対応す
る画像の成分（以下、背景の成分とも称する）の割合を
示す値である。
【００４０】カバードバックグラウンド領域およびアン
カバードバックグラウンド領域の詳細については、後述
する。
【００４１】領域特定部１０４は、入力画像、並びに混
合比算出部１０３から供給された２つの推定混合比およ
びこれらに対応する混合比関係情報を基に、入力された
画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または
混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景
領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す情報
（以下、領域情報と称する）を前景背景分離部１０５お
よび動きボケ調整部１０６に供給する。
【００４２】領域特定部１０４は、生成した領域情報、
並びに混合比算出部１０３から供給された２つの推定混
合比およびこれらに対応する混合比関係情報を基に、混
合比αを生成し、生成した混合比αを前景背景分離部１
０５に供給する。
【００４３】前景背景分離部１０５は、領域特定部１０
４から供給された領域情報および混合比αを基に、前景
のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、前景の成
分とも称する）のみから成る前景成分画像と、背景の成
分のみから成る背景成分画像とに入力画像を分離して、
前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０
７に供給する。なお、分離された前景成分画像を最終的
な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮
しないで前景と背景だけを特定し、分離していた方式に
比べ正確な前景と背景を得ることが出来る。
【００４４】動きボケ調整部１０６は、動きベクトルか
らわかる動き量vおよび領域情報を基に、前景成分画像
に含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定する。処
理単位は、動きボケの量の調整の処理の対象となる１群
の画素を指定するデータである。
【００４５】動きボケ調整部１０６は、画像処理装置に
入力された動きボケ調整量、前景背景分離部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その位置情報、並びに処理単位
を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、
動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加
させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整
して、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部１
０７に出力する。動きベクトルとその位置情報は使わな
いこともある。
【００４６】ここで、動きボケとは、撮像の対象とな
る、現実世界におけるオブジェクトの動きと、センサの
撮像の特性とにより生じる、動いているオブジェクトに
対応する画像に含まれている歪みをいう。
【００４７】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１０５から供給
された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から
供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のい
ずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力す
る。
【００４８】次に、図３乃至図１８を参照して、画像処
理装置に供給される入力画像について説明する。
【００４９】図３は、センサによる撮像を説明する図で
ある。センサは、例えば、固体撮像素子であるCCD（Cha
rge-Coupled Device）エリアセンサを備えたCCDビデオ
カメラなどで構成される。現実世界における、前景に対
応するオブジェクトは、現実世界における、背景に対応
するオブジェクトと、センサとの間を、例えば、図中の
左側から右側に水平に移動する。
【００５０】センサは、前景に対応するオブジェクト
を、背景に対応するオブジェクトと共に撮像する。セン
サは、撮像した画像を１フレーム単位で出力する。例え
ば、センサは、１秒間に３０フレームから成る画像を出
力する。センサの露光時間は、１／３０秒とすることが
できる。露光時間は、センサが入力された光の電荷への
変換を開始してから、入力された光の電荷への変換を終
了するまでの期間である。以下、露光時間をシャッタ時
間とも称する。
【００５１】図４は、画素の配置を説明する図である。
図４中において、Ａ乃至Ｉは、個々の画素を示す。画素
は、画像に対応する平面上に配置されている。１つの画
素に対応する１つの検出素子は、センサ上に配置されて
いる。センサが画像を撮像するとき、１つの検出素子
は、画像を構成する１つの画素に対応する画素値を出力
する。例えば、検出素子のＸ方向の位置は、画像上の横
方向の位置に対応し、検出素子のＹ方向の位置は、画像
上の縦方向の位置に対応する。
【００５２】図５に示すように、例えば、CCDである検
出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力された光
を電荷に変換して、変換された電荷を蓄積する。電荷の
量は、入力された光の強さと、光が入力されている時間
にほぼ比例する。検出素子は、シャッタ時間に対応する
期間において、入力された光から変換された電荷を、既
に蓄積されている電荷に加えていく。すなわち、検出素
子は、シャッタ時間に対応する期間、入力される光を積
分して、積分された光に対応する量の電荷を蓄積する。
検出素子は、時間に対して、積分効果があるとも言え
る。
【００５３】検出素子に蓄積された電荷は、図示せぬ回
路により、電圧値に変換され、電圧値は更にデジタルデ
ータなどの画素値に変換されて出力される。従って、セ
ンサから出力される個々の画素値は、前景または背景に
対応するオブジェクトの空間的に広がりを有するある部
分を、シャッタ時間について積分した結果である、１次
元の空間に射影された値を有する。
【００５４】画像処理装置は、このようなセンサの蓄積
の動作により、出力信号に埋もれてしまった有意な情
報、例えば、混合比αを抽出する。画像処理装置は、前
景の画像オブジェクト自身が混ざり合うことによる生ず
る歪みの量、例えば、動きボケの量などを調整する。ま
た、画像処理装置は、前景の画像オブジェクトと背景の
画像オブジェクトとが混ざり合うことにより生ずる歪み
の量を調整する。
【００５５】図６は、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６
（Ａ）は、動きを伴う前景に対応するオブジェクトと、
静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して
得られる画像を示している。図６（Ａ）に示す例におい
て、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平
に左から右に動いている。
【００５６】図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す画像の１
つのラインに対応する画素値を時間方向に展開したモデ
ル図である。図６（Ｂ）の横方向は、図６（Ａ）の空間
方向Ｘに対応している。
【００５７】背景領域の画素は、背景の成分、すなわ
ち、背景のオブジェクトに対応する画像の成分のみか
ら、その画素値が構成されている。前景領域の画素は、
前景の成分、すなわち、前景のオブジェクトに対応する
画像の成分のみから、その画素値が構成されている。
【００５８】混合領域の画素は、背景の成分、および前
景の成分から、その画素値が構成されている。混合領域
は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が
構成されているので、歪み領域ともいえる。混合領域
は、更に、カバードバックグラウンド領域およびアンカ
バードバックグラウンド領域に分類される。
【００５９】カバードバックグラウンド領域は、前景領
域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の前端部に
対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して
背景成分が前景に覆い隠される領域をいう。
【００６０】これに対して、アンカバードバックグラウ
ンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの
進行方向の後端部に対応する位置の混合領域であり、時
間の経過に対応して背景成分が現れる領域をいう。
【００６１】このように、前景領域、背景領域、または
カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバ
ックグラウンド領域を含む画像が、領域特定部１０４、
混合比算出部１０３、および前景背景分離部１０５に入
力画像として入力される。
【００６２】図７は、以上のような、背景領域、前景領
域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、および
アンカバードバックグラウンド領域を説明する図であ
る。図６に示す画像に対応する場合、背景領域は、静止
部分であり、前景領域は、動き部分であり、混合領域の
カバードバックグラウンド領域は、背景から前景に変化
する部分であり、混合領域のアンカバードバックグラウ
ンド領域は、前景から背景に変化する部分である。
【００６３】図８は、静止している前景に対応するオブ
ジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェク
トを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる
画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。例
えば、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１
つのライン上に並んでいる画素を選択することができ
る。
【００６４】図８に示すF01乃至F04の画素値は、静止し
ている前景のオブジェクトに対応する画素の画素値であ
る。図８に示すB01乃至B04の画素値は、静止している背
景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。
【００６５】図８における縦方向は、時間に対応し、図
中の上から下に向かって時間が経過する。図８中の矩形
の上辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換
を開始する時刻に対応し、図８中の矩形の下辺の位置
は、センサが入力された光の電荷への変換を終了する時
刻に対応する。すなわち、図８中の矩形の上辺から下辺
までの距離は、シャッタ時間に対応する。
【００６６】以下において、シャッタ時間とフレーム間
隔とが同一である場合を例に説明する。
【００６７】図８における横方向は、図６で説明した空
間方向Xに対応する。より具体的には、図８に示す例に
おいて、図８中の”F01”と記載された矩形の左辺か
ら”B04”と記載された矩形の右辺までの距離は、画素
のピッチの８倍、すなわち、連続している８つの画素の
間隔に対応する。
【００６８】前景のオブジェクトおよび背景のオブジェ
クトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間
において、センサに入力される光は変化しない。
【００６９】ここで、シャッタ時間に対応する期間を２
つ以上の同じ長さの期間に分割する。例えば、仮想分割
数を４とすると、図８に示すモデル図は、図９に示すモ
デルとして表すことができる。仮想分割数は、前景に対
応するオブジェクトのシャッタ時間内での動き量vなど
に対応して設定される。例えば、４である動き量vに対
応して、仮想分割数は、４とされ、シャッタ時間に対応
する期間は４つに分割される。
【００７０】図中の最も上の行は、シャッタが開いて最
初の、分割された期間に対応する。図中の上から２番目
の行は、シャッタが開いて２番目の、分割された期間に
対応する。図中の上から３番目の行は、シャッタが開い
て３番目の、分割された期間に対応する。図中の上から
４番目の行は、シャッタが開いて４番目の、分割された
期間に対応する。
【００７１】以下、動き量vに対応して分割されたシャ
ッタ時間をシャッタ時間/vとも称する。
【００７２】前景に対応するオブジェクトが静止してい
るとき、センサに入力される光は変化しないので、前景
の成分F01/vは、画素値F01を仮想分割数で除した値に等
しい。同様に、前景に対応するオブジェクトが静止して
いるとき、前景の成分F02/vは、画素値F02を仮想分割数
で除した値に等しく、前景の成分F03/vは、画素値F03を
仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F04/vは、
画素値F04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００７３】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るとき、センサに入力される光は変化しないので、背景
の成分B01/vは、画素値B01を仮想分割数で除した値に等
しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止して
いるとき、背景の成分B02/vは、画素値B02を仮想分割数
で除した値に等しく、B03/vは、画素値B03を仮想分割数
で除した値に等しく、B04/vは、画素値B04を仮想分割数
で除した値に等しい。
【００７４】すなわち、前景に対応するオブジェクトが
静止している場合、シャッタ時間に対応する期間におい
て、センサに入力される前景のオブジェクトに対応する
光が変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッ
タ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開
いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F0
1/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに
対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて４番目
の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vとは、
同じ値となる。F02/v乃至F04/vも、F01/vと同様の関係
を有する。
【００７５】背景に対応するオブジェクトが静止してい
る場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサ
に入力される背景のオブジェクトに対応する光は変化し
ないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに
対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて２番目
の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シ
ャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する背
景の成分B01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッ
タ時間/vに対応する背景の成分B01/vとは、同じ値とな
る。B02/v乃至B04/vも、同様の関係を有する。
【００７６】次に、前景に対応するオブジェクトが移動
し、背景に対応するオブジェクトが静止している場合に
ついて説明する。
【００７７】図１０は、前景に対応するオブジェクトが
図中の右側に向かって移動する場合の、カバードバック
グラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値
を時間方向に展開したモデル図である。図１０におい
て、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時
間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、
等速で移動していると仮定することができる。図１０に
おいて、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフ
レームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側
に表示されるように移動する。
【００７８】図１０において、最も左側の画素乃至左か
ら４番目の画素は、前景領域に属する。図１０におい
て、左から５番目乃至左から７番目の画素は、カバード
バックグラウンド領域である混合領域に属する。図１０
において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００７９】前景に対応するオブジェクトが時間の経過
と共に背景に対応するオブジェクトを覆い隠すように移
動しているので、カバードバックグラウンド領域に属す
る画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応
する期間のある時点で、背景の成分から、前景の成分に
替わる。
【００８０】例えば、図１０中に太線枠を付した画素値
Mは、式（１）で表される。
【００８１】 M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００８２】例えば、左から５番目の画素は、１つのシ
ャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャ
ッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５
番目の画素の混合比αは、1/4である。左から６番目の
画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を
含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含
むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2であ
る。左から７番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対
応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応
する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合
比αは、3/4である。
【００８３】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表
示されるように等速で移動すると仮定できるので、例え
ば、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開い
て最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F07/vは、図１
０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目
のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様
に、前景の成分F07/vは、図１０中の左から６番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応
する前景の成分と、図１０中の左から７番目の画素の、
シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前
景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８４】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表
示されるように等速で移動すると仮定できるので、例え
ば、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開い
て最初のシャッタ時間/vの前景の成分F06/vは、図１０
中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて２番目の
シャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様
に、前景の成分F06/vは、図１０中の左から５番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応
する前景の成分と、図１０中の左から６番目の画素の、
シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前
景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８５】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表
示されるように等速で移動すると仮定できるので、例え
ば、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開い
て最初のシャッタ時間/vの前景の成分F05/vは、図１０
中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目の
シャッタ時間/vのに対応する前景の成分に等しい。同様
に、前景の成分F05/vは、図１０中の左から４番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応
する前景の成分と、図１０中の左から５番目の画素の、
シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前
景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８６】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表
示されるように等速で移動すると仮定できるので、例え
ば、図１０中の最も左側の画素の、シャッタが開いて最
初のシャッタ時間/vの前景の成分F04/vは、図１０中の
左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャ
ッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前
景の成分F04/vは、図１０中の左から３番目の画素の、
シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前
景の成分と、図１０中の左から４番目の画素の、シャッ
タが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成
分とに、それぞれ等しい。
【００８７】動いているオブジェクトに対応する前景の
領域は、このように動きボケを含むので、歪み領域とも
言える。
【００８８】図１１は、前景が図中の右側に向かって移
動する場合の、アンカバードバックグラウンド領域を含
む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開し
たモデル図である。図１１において、前景の動き量v
は、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対
応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動している
と仮定することができる。図１１において、前景に対応
するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として
次のフレームにおいて４画素分右側に移動する。
【００８９】図１１において、最も左側の画素乃至左か
ら４番目の画素は、背景領域に属する。図１１におい
て、左から５番目乃至左から７番目の画素は、アンカバ
ードバックグラウンドである混合領域に属する。図１１
において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【００９０】背景に対応するオブジェクトを覆っていた
前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に
対応するオブジェクトの前から取り除かれるように移動
しているので、アンカバードバックグラウンド領域に属
する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対
応する期間のある時点で、前景の成分から、背景の成分
に替わる。
【００９１】例えば、図１１中に太線枠を付した画素値
M'は、式（２）で表される。
【００９２】 M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【００９３】例えば、左から５番目の画素は、３つのシ
ャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャ
ッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５
番目の画素の混合比αは、3/4である。左から６番目の
画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を
含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含
むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2であ
る。左から７番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対
応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応
する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合
比αは、1/4である。
【００９４】式（１）および式（２）をより一般化する
と、画素値Mは、式（３）で表される。
【００９５】
【数１】
【００９６】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。
【００９７】前景に対応するオブジェクトが剛体であ
り、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４である
ので、例えば、図１１中の左から５番目の画素の、シャ
ッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F01/
vは、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開
いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等
しい。同様に、F01/vは、図１１中の左から７番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応
する前景の成分と、図１１中の左から８番目の画素の、
シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前
景の成分とに、それぞれ等しい。
【００９８】前景に対応するオブジェクトが剛体であ
り、等速で動くと仮定でき、かつ、仮想分割数が４であ
るので、例えば、図１１中の左から６番目の画素の、シ
ャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F0
2/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが
開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に
等しい。同様に、前景の成分F02/vは、図１１中の左か
ら８番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ
時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【００９９】前景に対応するオブジェクトが剛体であ
り、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４である
ので、例えば、図１１中の左から７番目の画素の、シャ
ッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F03/
vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開
いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等
しい。
【０１００】図９乃至図１１の説明において、仮想分割
数は、４であるとして説明したが、仮想分割数は、動き
量vに対応する。動き量vは、一般に、前景に対応するオ
ブジェクトの移動速度に対応する。例えば、前景に対応
するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフ
レームにおいて４画素分右側に表示されるように移動し
ているとき、動き量vは、４とされる。動き量vに対応
し、仮想分割数は、４とされる。同様に、例えば、前景
に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として
次のフレームにおいて６画素分左側に表示されるように
移動しているとき、動き量vは、６とされ、仮想分割数
は、６とされる。
【０１０１】図１２および図１３に、以上で説明した、
前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域若
しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合
領域と、分割されたシャッタ時間に対応する前景の成分
および背景の成分との関係を示す。
【０１０２】図１２は、静止している背景の前を移動し
ているオブジェクトに対応する前景を含む画像から、前
景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例
を示す。図１２に示す例において、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。
【０１０３】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。
【０１０４】フレーム#n乃至フレーム#n+2のいずれかか
ら抽出した、前景領域、背景領域、および混合領域の画
素を抽出して、動き量vを４として、抽出された画素の
画素値を時間方向に展開したモデルを図１３に示す。
【０１０５】前景領域の画素値は、前景に対応するオブ
ジェクトが移動するので、シャッタ時間/vの期間に対応
する、４つの異なる前景の成分から構成される。例え
ば、図１３に示す前景領域の画素のうち最も左側に位置
する画素は、F01/v,F02/v,F03/v、およびF04/vから構成
される。すなわち、前景領域の画素は、動きボケを含ん
でいる。
【０１０６】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るので、シャッタ時間に対応する期間において、センサ
に入力される背景に対応する光は変化しない。この場
合、背景領域の画素値は、動きボケを含まない。
【０１０７】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。
【０１０８】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。
【０１０９】図１４は、静止している背景に対応するオ
ブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接し
て１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の
位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図であ
る。フレーム#nは、フレーム#n-1の次のフレームであ
り、フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームであ
る。他のフレームも同様に称する。
【０１１０】図１４に示すB01乃至B12の画素値は、静止
している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値で
ある。背景に対応するオブジェクトが静止しているの
で、フレーム#n-1乃至フレームn+1において、対応する
画素の画素値は、変化しない。例えば、フレーム#n-1に
おけるB05の画素値を有する画素の位置に対応する、フ
レーム#nにおける画素、およびフレーム#n+1における画
素は、それぞれ、B05の画素値を有する。
【０１１１】図１５は、静止している背景に対応するオ
ブジェクトと共に図中の右側に移動する前景に対応する
オブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接
して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一
の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図で
ある。図１５に示すモデルは、カバードバックグラウン
ド領域を含む。
【０１１２】図１５において、前景に対応するオブジェ
クトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景
の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示される
ように移動するので、前景の動き量vは、４であり、仮
想分割数は、４である。
【０１１３】例えば、図１５中のフレーム#n-1の最も左
側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの
前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から２番目
の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの
前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から３番目
の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの
前景の成分、および図１５中の左から４番目の画素の、
シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分
は、F12/vとなる。
【０１１４】図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素
の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の
成分は、F11/vとなり、図１５中の左から２番目の画素
の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の
成分も、F11/vとなる。図１５中の左から３番目の画素
の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の
成分は、F11/vとなる。
【０１１５】図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素
の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の
成分は、F10/vとなり、図１５中の左から２番目の画素
の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の
成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の最も
左側の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間
/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１１６】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るので、図１５中のフレーム#n-1の左から２番目の画素
の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成
分は、B01/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から
３番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目の
シャッタ時間/vの背景の成分は、B02/vとなる。図１５
中のフレーム#n-1の左から４番目の画素の、シャッタが
開いて最初乃至３番目のシャッタ時間/vの背景の成分
は、B03/vとなる。
【０１１７】図１５中のフレーム#n-1において、最も左
側の画素は、前景領域に属し、左側から２番目乃至４番
目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合
領域に属する。
【０１１８】図１５中のフレーム#n-1の左から５番目の
画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、その画素
値は、それぞれ、B04乃至B11となる。
【０１１９】図１５中のフレーム#nの左から１番目の画
素乃至５番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n
の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、
F05/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１２０】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレ
ームにおいて４画素右側に表示されるように移動するの
で、図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シ
ャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、
F12/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャ
ッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、
F12/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャ
ッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、お
よび図１５中の左から８番目の画素の、シャッタが開い
て４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとな
る。
【０１２１】図１５中のフレーム#nの左から５番目の画
素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景
の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から６番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景
の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から７番目の画
素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景
の成分は、F11/vとなる。
【０１２２】図１５中のフレーム#nの左から５番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景
の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から６番目の画
素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景
の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#nの左か
ら５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ
時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１２３】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るので、図１５中のフレーム#nの左から６番目の画素
の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成
分は、B05/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から７
番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシ
ャッタ時間/vの背景の成分は、B06/vとなる。図１５中
のフレーム#nの左から８番目の画素の、シャッタが開い
て最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、
B07/vとなる。
【０１２４】図１５中のフレーム#nにおいて、左側から
６番目乃至８番目の画素は、カバードバックグラウンド
領域である混合領域に属する。
【０１２５】図１５中のフレーム#nの左から９番目の画
素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、
それぞれ、B08乃至B11となる。
【０１２６】図１５中のフレーム#n+1の左から１番目の
画素乃至９番目の画素は、前景領域に属する。フレーム
#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分
は、F01/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１２７】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレ
ームにおいて４画素右側に表示されるように移動するの
で、図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、
シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分
は、F12/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素
の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の
成分も、F12/vとなる。図１５中の左から１１番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景
の成分、および図１５中の左から１２番目の画素の、シ
ャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分
は、F12/vとなる。
【０１２８】図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の
画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの期
間の前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から１
０番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時
間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から
１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目の、シャッ
タ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１２９】図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の
画素の、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vの
前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から１０番
目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/v
の前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n+
1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて４番目の
シャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１３０】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るので、図１５中のフレーム#n+1の左から１０番目の画
素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の
成分は、B09/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左か
ら１１番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番
目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B10/vとなる。図
１５中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素の、シャ
ッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景
の成分は、B11/vとなる。
【０１３１】図１５中のフレーム#n+1において、左側か
ら１０番目乃至１２番目の画素は、カバードバックグラ
ウンド領域である混合領域に対応する。
【０１３２】図１６は、図１５に示す画素値から前景の
成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１３３】図１７は、静止している背景と共に図中の
右側に移動するオブジェクトに対応する前景を撮像した
画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画
素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を
時間方向に展開したモデル図である。図１７において、
アンカバードバックグラウンド領域が含まれている。
【０１３４】図１７において、前景に対応するオブジェ
クトは、剛体であり、かつ等速で移動していると仮定で
きる。前景に対応するオブジェクトが、次のフレームに
おいて４画素分右側に表示されるように移動しているの
で、動き量vは、４である。
【０１３５】例えば、図１７中のフレーム#n-1の最も左
側の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/v
の前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から２番
目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/v
の前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から３番
目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/v
の前景の成分、および図１７中の左から４番目の画素
の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の
成分は、F13/vとなる。
【０１３６】図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の
画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景
の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から３番目の画
素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景
の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から３番目の画
素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景
の成分は、F15/vとなる。
【０１３７】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るので、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、
シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/v
の背景の成分は、B25/vとなる。図１７中のフレーム#n-
1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目お
よび４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B26/v
となる。図１７中のフレーム#n-1の左から３番目の画素
の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の
成分は、B27/vとなる。
【０１３８】図１７中のフレーム#n-1において、最も左
側の画素乃至３番目の画素は、アンカバードバックグラ
ウンド領域である混合領域に属する。
【０１３９】図１７中のフレーム#n-1の左から４番目の
画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレー
ムの前景の成分は、F13/v乃至F24/vのいずれかである。
【０１４０】図１７中のフレーム#nの最も左側の画素乃
至左から４番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、
それぞれ、B25乃至B28となる。
【０１４１】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレ
ームにおいて４画素右側に表示されるように移動するの
で、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シ
ャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、
F13/vとなり、図１７中の左から６番目の画素の、シャ
ッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、
F13/vとなる。図１７中の左から７番目の画素の、シャ
ッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、お
よび図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開い
て４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとな
る。
【０１４２】図１７中のフレーム#nの左から６番目の画
素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の
成分は、F14/vとなり、図１７中の左から７番目の画素
の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の
成分も、F14/vとなる。図１７中の左から８番目の画素
の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成
分は、F15/vとなる。
【０１４３】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素
の、シャッタが開いて２番目乃至４番目のシャッタ時間
/vの背景の成分は、B29/vとなる。図１７中のフレーム#
nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目お
よび４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B30/vと
なる。図１７中のフレーム#nの左から７番目の画素の、
シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分
は、B31/vとなる。
【０１４４】図１７中のフレーム#nにおいて、左から５
番目の画素乃至７番目の画素は、アンカバードバックグ
ラウンド領域である混合領域に属する。
【０１４５】図１７中のフレーム#nの左から８番目の画
素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム
#nの前景領域における、シャッタ時間/vの期間に対応す
る値は、F13/v乃至F20/vのいずれかである。
【０１４６】図１７中のフレーム#n+1の最も左側の画素
乃至左から８番目の画素は、背景領域に属し、画素値
は、それぞれ、B25乃至B32となる。
【０１４７】前景に対応するオブジェクトが、剛体であ
り、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレ
ームにおいて４画素右側に表示されるように移動するの
で、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、
シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分
は、F13/vとなり、図１７中の左から１０番目の画素
の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の
成分も、F13/vとなる。図１７中の左から１１番目の画
素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景
の成分、および図１７中の左から１２番目の画素の、シ
ャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分
は、F13/vとなる。
【０１４８】図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目
の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前
景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から１１番目
の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの
前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から１２番
目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの
前景の成分は、F15/vとなる。
【０１４９】背景に対応するオブジェクトが静止してい
るので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素
の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時
間/vの背景の成分は、B33/vとなる。図１７中のフレー
ム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３
番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B3
4/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１１番目
の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの
背景の成分は、B35/vとなる。
【０１５０】図１７中のフレーム#n+1において、左から
９番目の画素乃至１１番目の画素は、アンカバードバッ
クグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１５１】図１７中のフレーム#n+1の左から１２番目
の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域
における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/v乃至F
16/vのいずれかである。
【０１５２】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。
【０１５３】図２に戻り、混合比算出部１０３は、入力
画像、および動き検出部１０２から供給された動きベク
トルとその位置情報を基に、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ときの、推定混合比およ
びこれに対応する混合比関係情報を生成すると共に、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
したときの、推定される混合比である推定混合比および
これに対応する混合比関係情報を生成する。混合比算出
部１０３は、生成した２つの推定混合比およびこれらに
対応する混合比関係情報を領域特定部１０４に供給す
る。
【０１５４】領域特定部１０４は、入力画像、並びに混
合比算出部１０３から供給された２つの推定混合比およ
びこれらに対応する混合比関係情報を基に、入力された
画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または
混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景
領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す領域
情報を前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１
０６に供給する。
【０１５５】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。
【０１５６】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１０４
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。
【０１５７】図１９のフローチャートを参照して、画像
処理装置による動きボケの量の調整の処理を説明する。
ステップＳ１１において、混合比算出部１０３は、入力
画像、および動き検出部１０２から供給された動きベク
トルとその位置情報を基に、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とき、推定される混合比
である推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報
を算出すると共に、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とき、推定される混合比であ
る推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を算
出する。混合比算出部１０３は、算出した２つの推定混
合比およびこれらに対応する混合比関係情報を領域特定
部１０４に供給する。混合比算出の処理の詳細は、後述
する。
【０１５８】ステップＳ１２において、領域特定部１０
４は、入力画像、並びに混合比算出部１０３から供給さ
れた２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関
係情報を基に、入力画像の画素毎に、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生成する領域特定の処理を実行す
る。領域特定の処理の詳細は、後述する。領域特定部１
０４は、生成した領域情報、並びに混合比算出部１０３
から供給された２つの推定混合比およびこれらに対応す
る混合比関係情報を基に、混合比αを生成し、生成した
混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１５９】ステップＳ１３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。
【０１６０】ステップＳ１４において、動きボケ調整部
１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方
向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグ
ラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウ
ンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す
処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含ま
れる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処
理の詳細については、後述する。
【０１６１】ステップＳ１５において、画像処理装置
は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、
画面全体について処理を終了していないと判定された場
合、ステップＳ１４に進み、処理単位に対応する前景の
成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返
す。
【０１６２】ステップＳ１５において、画面全体につい
て処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０１６３】このように、画像処理装置は、前景と背景
を分離して、前景に含まれる動きボケの量を調整するこ
とができる。すなわち、画像処理装置は、前景の画素の
画素値であるサンプルデータに含まれる動きボケの量を
調整することができる。
【０１６４】以下、混合比算出部１０３、領域特定部１
０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１
０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１６５】図２０は、混合比算出部１０３の構成を示
すブロック図である。推定混合比処理部２０１は、動き
検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位
置情報、並びに入力画像を基に、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、推定混合比の算出に伴い算出される
混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混
合比処理部２０１が出力する混合比関係情報は、例え
ば、前景の成分の和などからなる。
【０１６６】推定混合比処理部２０２は、動き検出部１
０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、
並びに入力画像を基に、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、推定混合比の算出に伴い算出される混合
比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比
処理部２０２が出力する混合比関係情報は、例えば、前
景の成分の和などからなる。
【０１６７】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。
【０１６８】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。
【０１６９】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。
【０１７０】理想的な混合比αの例を図２１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。
【０１７１】図２１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。
【０１７２】図２２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。
【０１７３】
【数２】
【０１７４】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。
【０１７５】 M=C06 （５） B=P06 （６）
【０１７６】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。
【０１７７】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。
【０１７８】 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ΣiFi/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。
【０１７９】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
２３に示す。
【０１８０】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。
【０１８１】 C=α・N+f （８）
【０１８２】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２２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。
【０１８３】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。
【０１８４】そこで、前景のオブジェクトの動き量vに
合わせて、混合領域に属する画素と、対応する背景領域
に属する画素との組について式を立て、混合比αを求め
る。
【０１８５】動き量vとして、動き検出部１０２から供
給された動きベクトルおよびその位置情報が利用され
る。
【０１８６】推定混合比処理部２０１による、カバード
バックグラウンド領域に対応するモデルを基にした、動
き量vを使用した推定混合比の算出について説明する。
【０１８７】カバードバックグラウンド領域に対応する
図２２に示す例において、フレーム#n-1のP02につい
て、式（９）が成立し、フレーム#nのC06について、式
（１０）が成立する。
【０１８８】
【数３】
【０１８９】
【数４】
【０１９０】式（９）および式（１０）において、混合
比αに対応する値は、2/vであり、同一である。式
（９）および式（１０）において、前景の成分の和に対
応する値は、
【数５】 であり、同一である。
【０１９１】すなわち、フレーム#n-1のP02およびフレ
ーム#nのC06の混合比αおよび前景の成分の和は、同一
であり、フレーム#nのC06は、前景のオブジェクトの動
きにより、フレーム#n-1のP02に対応していると言え
る。
【０１９２】複数フレームにわたって、前景に対応する
オブジェクトが等速で動くという仮定と、前景の成分が
一定であるという仮定を持ち込むことで、このように、
前景のオブジェクトの動き量vに対応して、混合比αお
よび前景の成分の和が同一である混合領域に属する画素
と、対応する背景領域に属する画素との複数の組を選択
することができる。例えば、混合領域に属する画素と、
対応する背景領域に属する画素との複数の組を５つの組
とすることができる。
【０１９３】例えば、図２４に示すように、前景のオブ
ジェクトの動き量vに対応して、フレーム#n-3乃至フレ
ーム#n+2から、混合領域に属する画素Mt1乃至Mt5と、対
応する背景領域に属する画素Bt1乃至Bt5とを選択するこ
とができる。
【０１９４】画素Mt1乃至Mt5、および画素Bt1乃至Bt5に
ついて、式（１１）乃至式（１５）が成立する。
【０１９５】 Mt1=α・Bt1+f （１１） Mt2=α・Bt2+f （１２） Mt3=α・Bt3+f （１３） Mt4=α・Bt4+f （１４） Mt5=α・Bt5+f （１５） 式（１１）乃至式（１５）のfは、前景の成分の和ΣiFi
/vである。
【０１９６】式（１１）乃至式（１５）の５つの式は、
共通する変数である混合比αおよび前景の成分の和fを
含むので、式（１１）乃至式（１５）に最小自乗法を適
用して、混合比αおよび前景の成分の和fを求めること
ができる。
【０１９７】例えば、推定混合比処理部２０１は、混合
比αおよび前景の成分の和fを算出するための正規方程
式を予め記憶し、記憶している正規方程式に混合領域に
属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値
を設定して、行列解法により混合比αおよび前景の成分
の和fを算出する。
【０１９８】なお、背景が動いているとき、図２５に例
を示すように、推定混合比処理部２０１は、背景の動き
量v'に対応させて、正規方程式に混合領域に属する画素
値、および対応する背景領域に属する画素値を設定し
て、行列解法により混合比αおよび前景の成分の和fを
算出する。
【０１９９】このように推定混合比処理部２０１は、カ
バードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、
動き量vを使用して推定混合比を算出する。
【０２００】推定混合比処理部２０２は、同様に、アン
カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基
に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。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おい
て、対応する背景領域に属する画素は、注目している画
素のフレームの後のフレームから選択される。
【０２０１】図２６は、カバードバックグラウンド領域
に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合
比を算出する推定混合比処理部２０１の構成を示すブロ
ック図である。
【０２０２】正規方程式加算部２２１は、動き検出部１
０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基
に、予め記憶している正規方程式に、入力画像のＭ個の
フレームの画像に含まれる、混合領域に属する画素値、
および対応する背景領域に属する画素値を設定する。正
規方程式加算部２２１は、混合領域に属する画素値、お
よび対応する背景領域に属する画素値が設定された正規
方程式を、演算部２２２に供給する。
【０２０３】演算部２２２は、正規方程式加算部２２１
から供給された、画素値が設定された正規方程式を、掃
き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの行列解法を適
用して解き、推定混合比を算出し、算出した推定混合比
を出力する。演算部２２２は、推定混合比の算出に伴
い、求められた前景の成分の和を混合比関係情報として
出力する。
【０２０４】このように、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を基
に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。推定混
合比処理部２０１は、混合比関係情報として前景の成分
の和を出力する。
【０２０５】推定混合比処理部２０２は、推定混合比処
理部２０１と同様の構成を有するので、その説明は省略
する。
【０２０６】このように、混合比算出部１０３は、入力
画像、および動き検出部１０２から供給された動きベク
トルとその位置情報を基に、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ときの、推定混合比およ
びこれに対応する混合比関係情報を生成すると共に、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
したときの、推定される混合比である推定混合比および
これに対応する混合比関係情報を生成することができ
る。
【０２０７】図２７のフローチャートを参照して、混合
比算出部１０３の推定混合比の算出の処理を説明する。
ステップＳ２０１において、推定混合比処理部２０１
は、入力画像、並びに動き検出部１０２から供給された
動きベクトルおよびその位置情報を基に、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
処理を実行する。混合比推定の処理の詳細は、図２８の
フローチャートを参照して、後述する。
【０２０８】ステップＳ２０２において、推定混合比処
理部２０２は、入力画像、並びに動き検出部１０２から
供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、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を実行する。
【０２０９】ステップＳ２０３において、混合比算出部
１０３は、フレーム全体について、混合比を推定したか
否かを判定し、フレーム全体について、混合比を推定し
ていないと判定された場合、ステップＳ２０１に戻り、
次の画素について混合比を推定する処理を実行する。
【０２１０】ステップＳ２０３において、フレーム全体
について、混合比を推定したと判定された場合、処理は
終了する。
【０２１１】このように、混合比算出部１０３は、動き
検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位
置情報、並びに入力画像を基に、各画素に対応する推定
混合比を算出することができる。
【０２１２】次に、図２７のステップＳ２０１に対応す
る、推定混合比処理部２０１が実行する、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
算出の処理を図２８のフローチャートを参照して説明す
る。
【０２１３】ステップＳ２２１において、正規方程式加
算部２２１は、動き検出部１０２から供給された動きベ
クトルおよびその位置情報を読み込み、動き量vを取得
する。
【０２１４】ステップＳ２２２において、正規方程式加
算部２２１は、動き量vを基に、入力されたＭ個のフレ
ームの画像から画素を選択して、予め記憶している正規
方程式に選択した画素の画素値を設定する。
【０２１５】ステップＳ２２３において、正規方程式加
算部２２１は、対象となる画素について画素値の設定を
終了したか否かを判定し、対象となる画素について画素
値の設定を終了していないと判定された場合、ステップ
Ｓ２２２に戻り、画素値の設定の処理を繰り返す。
【０２１６】ステップＳ２２３において、対象となる画
素について画素値の設定を終了したと判定された場合、
ステップＳ２２４に進み、正規方程式加算部２２１は、
画素値を設定した正規方程式を演算部２２２に供給し、
演算部２２２は、画素値が設定された正規方程式に掃き
出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して正規方
程式を解き、推定混合比を算出して、処理は終了する。
演算部２２２は、推定混合比の算出に伴い、求められた
各画素に対応する前景の成分の和を混合比関係情報とし
て出力する。
【０２１７】このように、推定混合比処理部２０１は、
推定混合比を算出することができる。
【０２１８】図２７のステップＳ２０２における、推定
混合比処理部２０２が実行する、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
する正規方程式を利用した、図２８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。
【０２１９】図２９は、混合比算出部１０３の他の構成
を示すブロック図である。図２９に構成を示す混合比算
出部１０３は、動きベクトルを使用しない。
【０２２０】推定混合比処理部２４１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、推定混合
比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定
混合比を出力する。推定混合比処理部２４１が出力する
混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和、および混
合比の傾きなどからなる。
【０２２１】推定混合比処理部２４２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、推定
混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、
推定混合比を出力する。推定混合比処理部２４２が出力
する混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和、およ
び混合比の傾きなどからなる。
【０２２２】図３０乃至図３２を参照して、推定混合比
処理部２４１および推定混合比処理部２４２による、混
合比の推定の処理を説明する。
【０２２３】図２２および図２３を参照して説明したよ
うに、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。
【０２２４】そこで、推定混合比処理部２４１または推
定混合比処理部２４２は、シャッタ時間内において、前
景に対応するオブジェクトが等速で動くことにより、画
素の位置の変化に対応して、混合比αが直線的に変化す
る性質を利用して、空間方向に、混合比αと前景の成分
の和fとを近似した式を立てる。混合領域に属する画素
の画素値および背景領域に属する画素の画素値の組の複
数を利用して、混合比αと前景の成分の和fとを近似し
た式を解く。
【０２２５】混合比αの変化を、直線として近似する
と、混合比αは、式（１６）で表される。
【０２２６】 α=il+p （１６） 式（１６）において、iは、注目している画素の位置を
０とした空間方向のインデックスである。lは、混合比
αの直線の傾きである。pは、混合比αの直線の切片で
ある共に、注目している画素の混合比αである。式（１
６）において、インデックスiは、既知であるが、傾きl
および切片pは、未知である。
【０２２７】インデックスi、傾きl、および切片pの関
係を図３０に示す。
【０２２８】混合比αを式（１６）のように近似するこ
とにより、複数の画素に対して複数の異なる混合比α
は、２つの変数で表現される。図３０に示す例におい
て、５つの画素に対する５つの混合比は、２つの変数で
ある傾きlおよび切片pにより表現される。
【０２２９】図３１に示す平面で混合比αを近似する
と、画像の水平方向および垂直方向の２つの方向に対応
する動きvを考慮したとき、式（１６）を平面に拡張し
て、混合比αは、式（１７）で表される。
【０２３０】α=jm+kq+p （１７） 式（１７）において、jは、注目している画素の位置を
０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方
向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方
向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾き
である。pは、混合比αの面の切片である。
【０２３１】例えば、図２２に示すフレーム#nにおい
て、C05乃至C07について、それぞれ、式（１８）乃至式
（２０）が成立する。
【０２３２】 C05=α05・B05/v+f05 （１８） C06=α06・B06/v+f06 （１９） C07=α07・B07/v+f07 （２０）
【０２３３】前景の成分が近傍で一致する、すなわち、
F01乃至F03が等しいとして、F01乃至F03をFcに置き換え
ると式（２１）が成立する。
【０２３４】 f(x)=(1-α(x))・Fc （２１） 式（２１）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０２３５】α（ｘ）を式（１７）で置き換えると、式
（２１）は、式（２２）として表すことができる。
【０２３６】f(x)=(1-(jm+kq+p))・Fc =j ・（-m・Fc）+k・（-q・Fc）+((1-p)・Fc) =js+kt+u （２２）
【０２３７】式（２２）において、（-m・Fc）、（-q・
Fc）、および(1-p)・Fcは、式（２３）乃至式（２５）
に示すように置き換えられている。
【０２３８】 s=-m・Fc （２３） t=-q・Fc （２４） u=(1-p)・Fc （２５）
【０２３９】式（２２）において、jは、注目している
画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、
kは、垂直方向のインデックスである。
【０２４０】このように、前景に対応するオブジェクト
がシャッタ時間内において等速に移動し、前景に対応す
る成分が近傍において一定であるという仮定が成立する
ので、前景の成分の和は、式（２２）で近似される。
【０２４１】なお、混合比αを直線で近似する場合、前
景の成分の和は、式（２６）で表すことができる。
【０２４２】 f(x)=is+u （２６）
【０２４３】式（１６）の混合比αおよび前景成分の和
を、式（１７）および式（２２）を利用して置き換える
と、画素値Mは、式（２７）で表される。
【０２４４】 M=(jm+kq+p)・B+js+kt+u =jB・m+kB・q+B・p+j・s+k・t+u （２７）
【０２４５】式（２７）において、未知の変数は、混合
比αの面の水平方向の傾きm、混合比αの面の垂直方向
の傾きq、混合比αの面の切片p、s、t、およびuの６つ
である。
【０２４６】注目している画素の近傍の画素に対応させ
て、式（２７）に、画素値Mおよび画素値Bを設定し、画
素値Mおよび画素値Bが設定された複数の式に対して最小
自乗法で解くことにより、混合比αを算出する。
【０２４７】例えば、注目している画素の水平方向のイ
ンデックスjを０とし、垂直方向のインデックスkを０と
し、注目している画素の近傍の３×３の画素について、
式（２７）に対応する正規方程式に画素値Mまたは画素
値Bを設定すると、式（２８）乃至式（３６）を得る。
【０２４８】 M-1,-1=(-1)・B-1,-1・m+(-1)・B-1,-1・q+B-1,-1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （２８） M0,-1=(0)・B0,-1・m+(-1)・B0,-1・q+B0,-1・p+(0)・s+(-1)・t+u （２９） M+1,-1=(+1)・B+1,-1・m+(-1)・B+1,-1・q+B+1,-1・p+(+1)・s+(-1)・t+u （３０） M-1,0=(-1)・B-1,0・m+(0)・B-1,0・q+B-1,0・p+(-1)・s+(0)・t+u （３１） M0,0=(0)・B0,0・m+(0)・B0,0・q+B0,0・p+(0)・s+(0)・t+u （３２） M+1,0=(+1)・B+1,0・m+(0)・B+1,0・q+B+1,0・p+(+1)・s+(0)・t+u （３３） M-1,+1=(-1)・B-1,+1・m+(+1)・B-1,+1・q+B-1,+1・p+(-1)・s+(+1)・t+u （３４） M0,+1=(0)・B0,+1・m+(+1)・B0,+1・q+B0,+1・p+(0)・s+(+1)・t+u （３５） M+1,+1=(+1)・B+1,+1・m+(+1)・B+1,+1・q+B+1,+1・p+(+1)・s+(+1)・t+u （３６）
【０２４９】注目している画素の水平方向のインデック
スjが０であり、垂直方向のインデックスkが０であるの
で、注目している画素の混合比αは、式（１７）より、
j=0およびk=0のときの値、すなわち、切片pに等しい。
【０２５０】従って、式（２８）乃至式（３６）の９つ
の式を基に、最小自乗法により、水平方向の傾きm、垂
直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuのそれぞれの値
を算出し、切片pを混合比αとして出力すればよい。
【０２５１】次に、最小自乗法を適用して混合比αを算
出するより具体的な手順を説明する。
【０２５２】インデックスiおよびインデックスkを１つ
のインデックスxで表現すると、インデックスi、インデ
ックスk、およびインデックスxの関係は、式（３７）で
表される。
【０２５３】 x=(j+1)・3+(k+1) （３７）
【０２５４】水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片
p、s、t、およびuをそれぞれ変数w0,w1,w2,w3,w4、およ
びw5と表現し、jB,kB,B,j,k、および1をそれぞれa0,a1,
a2,a3,a4、およびa5と表現する。誤差exを考慮すると、
式（２８）乃至式（３６）は、式（３８）に書き換える
ことができる。
【０２５５】
【数６】
【０２５６】式（３８）において、xは、０乃至８の整
数のいずれかの値である。
【０２５７】式（３８）から、式（３９）を導くことが
できる。
【０２５８】
【数７】
【０２５９】ここで、最小自乗法を適用するため、誤差
の自乗和Eを式（４０）に示すようにに定義する。
【０２６０】
【数８】
【０２６１】誤差が最小になるためには、誤差の自乗和
Eに対する、変数Wvの偏微分が０になればよい。ここ
で、vは、０乃至５の整数のいずれかの値である。従っ
て、式（４１）を満たすようにwyを求める。
【０２６２】
【数９】
【０２６３】式（４１）に式（３９）を代入すると、式
（４２）を得る。
【０２６４】
【数１０】
【０２６５】式（４２）のvに０乃至５の整数のいずれ
か１つを代入して得られる６つの式からなる正規方程式
に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）など
を適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平
方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は
切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuであ
る。
【０２６６】以上のように、画素値Mおよび画素値Bを設
定した式に、最小自乗法を適用することにより、水平方
向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuを
求めることができる。
【０２６７】ここで、切片pが、インデックスi,kが０の
点、すなわち中心位置における混合比αとなっているの
で、これを出力する。
【０２６８】式（２８）乃至式（３６）に対応する説明
において、混合領域に含まれる画素の画素値をMとし、
背景領域に含まれる画素の画素値をBとして説明した
が、注目している画素が、カバードバックグラウンド領
域に含まれる場合、またはアンカバードバックグラウン
ド領域に含まれる場合のそれぞれに対して、正規方程式
を立てる必要がある。
【０２６９】例えば、図２２に示す、フレーム#nのカバ
ードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを
求める場合、フレーム#nの画素のC04乃至C08、およびフ
レーム#n-1の画素の画素値P04乃至P08が、正規方程式に
設定される。
【０２７０】図２３に示す、フレーム#nのアンカバード
バックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求め
る場合、フレーム#nの画素のC28乃至C32、およびフレー
ム#n+1の画素の画素値N28乃至N32が、正規方程式に設定
される。
【０２７１】また、例えば、図３２に示す、カバードバ
ックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出す
るとき、以下の式（４３）乃至式（５１）が立てられ
る。混合比αを算出する画素の画素値は、Mc5である。
【０２７２】 Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （４３） Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u （４４） Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （４５） Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u （４６） Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u （４７） Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u （４８） Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （４９） Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５０） Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （５１）
【０２７３】フレーム#nのカバードバックグラウンド領
域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（４
３）乃至式（５１）において、フレーム#nの画素に対応
する、フレーム#n-1の画素の背景領域の画素の画素値Bc
1乃至Bc9が使用される。
【０２７４】図３２に示す、アンカバードバックグラウ
ンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以
下の式（５２）乃至式（６０）が立てられる。混合比α
を算出する画素の画素値は、Mu5である。
【０２７５】 Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５２） Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u （５３） Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （５４） Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u （５５） Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u （５６） Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u （５７） Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （５８） Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５９） Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （６０）
【０２７６】フレーム#nのアンカバードバックグラウン
ド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式
（５２）乃至式（６０）において、フレーム#nの画素に
対応する、フレーム#n+1の画素の背景領域の画素の画素
値Bu1乃至Bu9が使用される。
【０２７７】混合比推定処理部２４１および混合比推定
処理部２４２は、混合比処理部２０１と同様の構成を有
するので、その説明は省略する。
【０２７８】図２９に構成を示す混合比算出部１０３に
よる推定混合比の算出の処理は、図２７のフローチャー
トを参照して説明した処理と同様なので、その説明は省
略する。
【０２７９】次に、推定混合比処理部２４１が実行す
る、図２７のステップＳ２０２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３３のフローチャートを参照して説明する。
【０２８０】ステップＳ２４１において、推定混合比処
理部２４１は、入力された画像に含まれる画素値を、カ
バードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方
程式に設定する。
【０２８１】ステップＳ２４２において、推定混合比処
理部２４１は、対象となる画素についての設定が終了し
たか否かを判定し、対象となる画素についての設定が終
了していないと判定された場合、ステップＳ２４１に戻
り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０２８２】ステップＳ２４２において、対象となる画
素についての画素値の設定が終了したと判定された場
合、ステップＳ２４３に進み、推定混合比処理部２４１
は、画素値が設定された正規方程式を解くことにより、
推定混合比を演算して、求められた推定混合比を出力す
る。推定混合比処理部２４１は、推定混合比の算出に伴
い、求められた前景の成分の和および推定混合比の傾き
を混合比関係情報として出力する。
【０２８３】このように、推定混合比処理部２４１は、
入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
推定混合比処理部２４１は、混合比関係情報として前景
の成分の和および推定混合比の傾きを出力する。
【０２８４】推定混合比処理部２４２による、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
モデルに対応する正規方程式を利用した、図３３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。
【０２８５】図３４は、コンポーネント信号として入力
される入力画像から混合比を推定する、混合比算出部１
０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【０２８６】この明細書において、コンポーネントと
は、コンポーネント信号における、輝度信号および色差
信号、またはＲＧＢ（Red-green-blue）信号などの個別
の信号をいう。
【０２８７】以下の説明において、コンポーネント１
は、輝度値Yとし、コンポーネント２は、色差Uとし、コ
ンポーネント３は、色差Vとした例を基に説明する。
【０２８８】推定混合比処理部２４１−１は、入力画像
のコンポーネント１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、推定混合比の算出に伴い算出される混合
比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比
処理部２４１−１が出力する混合比関係情報は、例え
ば、前景の成分の和、および混合比の傾きなどからな
る。
【０２８９】推定混合比処理部２４２−１は、入力画像
のコンポーネント１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、推定混合比の算出に伴い算出される
混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混
合比処理部２４２−１が出力する混合比関係情報は、例
えば、前景の成分の和、および混合比の傾きなどからな
る。
【０２９０】推定混合比処理部２４１−２は、入力画像
のコンポーネント２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、推定混合比の算出に伴い算出される混合
比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９１】推定混合比処理部２４２−２は、入力画像
のコンポーネント２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、推定混合比の算出に伴い算出される
混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９２】推定混合比処理部２４１−３は、入力画像
のコンポーネント３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、推定混合比の算出に伴い算出される混合
比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９３】推定混合比処理部２４２−３は、入力画像
のコンポーネント３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、推定混合比の算出に伴い算出される
混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９４】このように、図３４に構成を示す混合比算
出部１０３は、コンポーネント信号として入力される入
力画像を基に、各コンポーネント毎に、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比を演算することができる。混合比算
出部１０３は、各コンポーネント毎の、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比に対応する、前景の成分の和および
推定混合比の傾きからなる混合比関係情報を出力する。
【０２９５】なお、混合比算出部１０３は、コンポーネ
ント信号として入力される入力画像から混合比を推定す
るとき、推定混合比処理部２０１および推定混合比処理
部２０２で説明した処理により、各コンポーネント毎
に、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに
よる推定混合比、および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推定混合比を演算し、推定
混合比と共に、対応する混合比関係情報を出力するよう
にしてもよい。
【０２９６】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、混合比算出部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、混合比算出部１０３は、混合領域に属す
る画素に対応する画素として、動きに対応した画素を選
択して、上述の処理を実行する。
【０２９７】次に、領域特定部１０４について説明す
る。
【０２９８】図３５は、領域特定部１０４の構成を示す
ブロック図である。予測誤差演算部３０１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る推定混合
比、およびカバードバックグラウンド領域に対応するモ
デルによる推定混合比に対応する混合比関係情報を基
に、各画素に対応する誤差値（推定混合比に対応する予
測誤差）を算出し、算出した誤差値をアンカバードバッ
クグラウンド領域判定部３０３に供給する。
【０２９９】例えば、混合比算出部１０３が、式（１
１）乃至式（１５）に最小自乗法を適用して混合比を推
定するとき、予測誤差演算部３０１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る推定混合比、お
よびバードバックグラウンド領域に対応するモデルによ
る推定混合比に対応する前景の成分の和である混合比関
係情報を基に、式（６１）に対応する演算により、誤差
値Sである最小自乗誤差和を算出する。
【０３００】
【数１１】
【０３０１】式（６１）において、αは、推定混合比を
示し、tは、混合比の算出に用いられたフレームの数を
示す。
【０３０２】
【数１２】 は、混合比関係情報である前景の成分の和を示す。
【０３０３】予測誤差演算部３０２は、アンカバードカ
バードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推
定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係
情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出し
た誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４
に供給する。
【０３０４】なお、予測誤差演算部３０１および予測誤
差演算部３０２は、例えば、５画素×５画素からなるブ
ロックなど複数の画素からなるブロック毎に、各画素に
対応する誤差値を算出するようにしてもよい。
【０３０５】また、予測誤差演算部３０１および予測誤
差演算部３０２は、tを予め定めておいても良く、また
は、tを混合比関係情報として、混合比算出部１０３か
ら取得するようにしてもよい。
【０３０６】アンカバードバックグラウンド領域判定部
３０３は、画素毎に、予測誤差演算部３０１から供給さ
れた誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否
かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場
合、注目している画素がアンカバードバックグラウンド
領域に属すると判定し、注目している画素に対応させて
アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定
する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３
は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウン
ド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３０７】カバードバックグラウンド領域判定部３０
４は、画素毎に、予測誤差演算部３０２から供給された
誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを
判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、
注目している画素がカバードバックグラウンド領域に属
すると判定し、注目している画素にカバードバックグラ
ウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグ
ラウンド領域判定部３０４は、画素毎に設定された、カ
バードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０
６に供給する。
【０３０８】前景背景領域判定部３０５は、入力画像を
基に、前景領域および背景領域を判定する。
【０３０９】例えば、前景背景領域判定部３０５は、注
目しているフレーム#nの注目している注目画素の画素値
と、フレーム#n-1の注目画素に対応する画素の画素との
差分を基に、注目画素について動き判定する。前景背景
領域判定部３０５は、注目しているフレーム#nの注目し
ている注目画素の画素値と、フレーム#n+1の注目画素に
対応する画素の画素との差分を基に、注目画素について
動き判定する。
【０３１０】前景背景領域判定部３０５は、注目画素
が、フレーム#n-1からフレーム#nについて動きと判定さ
れ、フレーム#nからフレーム#n+1について動きと判定さ
れたとき、注目画素を前景領域に属すると判定する。
【０３１１】例えば、前景背景領域判定部３０５は、注
目画素が、フレーム#n-1からフレーム#nについて静止と
判定され、フレーム#nからフレーム#n+1について静止と
判定されたとき、注目画素を背景領域に属すると判定す
る。
【０３１２】前景背景領域判定部３０５は、画素毎に設
定された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示
すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３１３】合成部３０６は、アンカバードバックグラ
ウンド領域判定部３０３から供給されたアンカバードバ
ックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラ
ウンド領域判定部３０４から供給されたカバードバック
グラウンド領域を示すフラグ、並びに前景背景領域判定
部３０５から供給された前景領域を示すフラグ、および
背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバード
バックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領
域、前景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情
報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報を混
合比決定部３０７に供給すると共に、領域情報を出力す
る。
【０３１４】混合比決定部３０７は、合成部３０６から
供給された領域情報を基に、混合比αを決定する。より
具体的には、混合比決定部３０７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
する。混合比決定部３０７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、カバードカバー
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、アンカバードカ
バードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推
定混合比を混合比αに設定する。混合比決定部３０７
は、領域情報を基に決定した混合比αを出力する。
【０３１５】図３６および図３７を参照して、アンカバ
ードバックグラウンド領域判定部３０３の判定の処理を
説明する。
【０３１６】図３６に示すように、背景に対応するオブ
ジェクトが静止しているので、注目しているフレーム#n
の背景領域に属する注目画素の画素値は、フレーム#nの
次のフレーム#n+1の注目画素に対応する画素の画素値と
等しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止し
ているので、注目画素を元に動きベクトルで示される、
フレーム#n+1の画素の画素値は、フレーム#n+2の対応す
る画素の画素値と等しい。
【０３１７】これにより、背景領域に属する画素に対応
する、カバードカバードバックグラウンド領域に対応す
るモデルによる推定混合比は、ほぼ１となり、前景の成
分の和は、ほぼ０となる。
【０３１８】従って、式（６１）に対応する演算によ
り、算出される誤差値Sは、ほぼ０となる。
【０３１９】前景領域に属する注目画素において、動き
補償しているので、注目しているフレーム#nの注目画素
の画素値は、注目画素を元に動きベクトルで示される、
フレーム#n+1の画素の画素値と等しい。また、前景のオ
ブジェクトについて、空間方向の相関が強いので、前景
の成分の値は、ほぼ等しい。
【０３２０】これにより、厳密な意味では、物理的なモ
デルとの対応は成り立っていないが、前景領域に属する
注目画素において、最小自乗法により算出された推定混
合比および前景の成分の和の最小自乗誤差和は、比較的
小さな値となる。
【０３２１】カバードバックグラウンド領域について、
最小自乗法により算出された推定混合比および前景の成
分の和の最小自乗誤差和は、当然に、ほぼ０となる。
【０３２２】これに対して、図３７に示すように、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
フレーム#nの注目画素の画素値に含まれる前景の成分
は、フレーム#nの次のフレーム#n+1の注目画素に対応す
る画素の画素値に含まれる前景の成分と異なる。同様
に、注目画素を元に動きベクトルで示される、フレーム
#n+1の画素の画素値に含まれる前景の成分は、フレーム
#n+2の対応する画素の画素値に含まれる前景の成分と異
なる。
【０３２３】最小自乗法により、推定混合比および前景
の成分の和を未知の変数として、解を算出したとき、式
に設定された画素値に含まれる前景の成分の和が変化し
ているので、前景の成分の和は算出できない。
【０３２４】従って、カバードカバードバックグラウン
ド領域に対応するモデルを基に、最小自乗法により算出
された推定混合比および前景の成分の和の最小自乗誤差
和は、注目画素がアンカバードバックグラウンド領域に
属するとき、大きな値となる。
【０３２５】このように、アンカバードバックグラウン
ド領域判定部３０３は、カバードカバードバックグラウ
ンド領域に対応するモデルを基に、最小自乗法により算
出された推定混合比および前景の成分の和についての誤
差値Sが閾値Th以上であるか否かの判定により、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か
否かを判定することができる。
【０３２６】同様に、カバードバックグラウンド領域判
定部３０４は、アンカバードカバードバックグラウンド
領域に対応するモデルを基に、最小自乗法により算出さ
れた推定混合比および前景の成分の和についての誤差値
Sが閾値Th以上であるか否かの判定により、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か否かを判
定することができる。
【０３２７】図３８乃至図４３は、入力画像、および入
力画像に対応する領域特定部１０４による領域の判定の
結果の例を示す図である。
【０３２８】図３８は、入力画像を示す図である。図３
８の入力画像において、前景のオブジェクトは、図中の
左側から右側に移動している。
【０３２９】図３９に示す画像は、図３８に示す入力画
像について、混合比算出部１０３により、７フレームを
用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基
に、領域特定部１０４が、１つの画素毎に、閾値Thを７
０として判定した結果を示す図である。
【０３３０】図４０に示す画像は、図３８に示す入力画
像について、混合比算出部１０３により、３フレームを
用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基
に、領域特定部１０４が、５画素×５画素からなるブロ
ック毎に、ブロックについて混合比を一定と仮定して、
ブロックについての誤差値Sの和の閾値Thを７５０と
し、ブロック内の１つの画素の誤差値Sの閾値Thを１０
として判定した結果を示す図である。
【０３３１】図４１は、入力画像を示す図である。図４
１の入力画像において、前景のオブジェクトは、図中の
左側から右側に移動している。
【０３３２】図４２に示す画像は、図４１に示す入力画
像について、混合比算出部１０３により、７フレームを
用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基
に、領域特定部１０４が、１つの画素毎に、閾値Thを７
０として判定した結果を示す図である。
【０３３３】図４３に示す画像は、図４１に示す入力画
像について、混合比算出部１０３により、３フレームを
用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基
に、領域特定部１０４が、５画素×５画素からなるブロ
ック毎に、ブロックについて混合比を一定と仮定して、
ブロックについての誤差値Sの和の閾値Thを７５０と
し、ブロック内の１つの画素の誤差値Sの閾値Thを１０
として判定した結果を示す図である。
【０３３４】図３９乃至図４３において、カバードバッ
クグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジ
ェクトの進行方向の前端部に位置し、アンカバードバッ
クグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジ
ェクトの進行方向の後端部に位置する。
【０３３５】図３８乃至図４３に示すように、領域特定
部１０４は、ほぼ正確に、領域を判定することができ
る。
【０３３６】次に、混合比算出部１０３が、式（２８）
乃至式（３６）に最小自乗法を適用して混合比を推定
し、推定混合比と共に、推定混合比の傾きを示すデータ
を混合比関係情報として出力するときの、領域特定部１
０４の処理について説明する。
【０３３７】注目画素の画素値Mは、式（２７）より、
式（６２）で表される。
【０３３８】 M=(jm+kq+p)・B+j・s+k・t+u （６２） 式（６２）において、jは、注目している画素の位置を
０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方
向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方
向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾き
である。pは、混合比αの面の切片である。s，t、およ
びuは、式（２３）乃至式（２５）に示すように、m，
q、およびpと前景の成分との関係を示す変数である。
【０３３９】予測誤差演算部３０１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る推定混合比、お
よびカバードバックグラウンド領域に対応するモデルに
よる推定混合比に対応する、j,k,m,q,p,s,t、およびuを
含む混合比関係情報を基に、式（６３）に対応する演算
により、誤差値Sである最小自乗誤差和を算出すること
ができる。
【０３４０】
【数１３】
【０３４１】予測誤差演算部３０２は、アンカバードカ
バードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推
定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係
情報を基に、式（６３）に対応する演算により、各画素
に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカバード
バックグラウンド領域判定部３０４に供給する。
【０３４２】アンカバードバックグラウンド領域判定部
３０３は、画素毎に、予測誤差演算部３０１から供給さ
れた誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否
かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場
合、注目している画素がアンカバードバックグラウンド
領域に属すると判定し、注目している画素に対応させて
アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定
する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３
は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウン
ド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３４３】カバードバックグラウンド領域判定部３０
４は、画素毎に、予測誤差演算部３０２から供給された
誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを
判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、
注目している画素がカバードバックグラウンド領域に属
すると判定し、注目している画素にカバードバックグラ
ウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグ
ラウンド領域判定部３０４は、画素毎に設定された、カ
バードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０
６に供給する。
【０３４４】前景背景領域判定部３０５は、入力画像を
基に、前景領域および背景領域を判定し、画素毎に設定
された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示す
フラグを合成部３０６に供給する。
【０３４５】合成部３０６は、アンカバードバックグラ
ウンド領域判定部３０３から供給されたアンカバードバ
ックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラ
ウンド領域判定部３０４から供給されたカバードバック
グラウンド領域を示すフラグ、並びに前景背景領域判定
部３０５から供給された前景領域を示すフラグ、および
背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバード
バックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領
域、前景領域、および背景領域のいずれか１つを示す領
域情報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報
を混合比決定部３０７に供給すると共に、領域情報を出
力する。
【０３４６】混合比決定部３０７は、合成部３０６から
供給された領域情報を基に、混合比αを決定する。
【０３４７】このように、領域特定部１０４は、混合比
算出部１０３の混合比の推定の方法に対応して、推定混
合比および混合比関係情報を基に、領域情報を生成する
ことができる。
【０３４８】図４４は、コンポーネント信号毎に推定さ
れた混合比およびこれらに対応する混合比関係情報、並
びにコンポーネント信号として入力される入力画像を基
に、領域を特定する領域特定部１０４の構成を示すブロ
ック図である。図３５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。
【０３４９】予測誤差演算部３０１−１は、入力画像の
コンポーネント１から算出された、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推定混合比、および
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
推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に
対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２
１に供給する。
【０３５０】予測誤差演算部３０１−２は、入力画像の
コンポーネント２から算出された、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推定混合比、および
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
推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に
対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２
１に供給する。
【０３５１】予測誤差演算部３０１−３は、入力画像の
コンポーネント３から算出された、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推定混合比、および
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
推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に
対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２
１に供給する。
【０３５２】予測誤差演算部３０２−１は、入力画像の
コンポーネント１から算出された、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、
各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加
算部３２２に供給する。
【０３５３】予測誤差演算部３０２−２は、入力画像の
コンポーネント２から算出された、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、
各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加
算部３２２に供給する。
【０３５４】予測誤差演算部３０２−３は、入力画像の
コンポーネント３から算出された、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、
各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加
算部３２２に供給する。
【０３５５】加算部３２１は、予測誤差演算部３０１−
１から供給された誤差値、予測誤差演算部３０１−２か
ら供給された誤差値、および予測誤差演算部３０１−３
から供給された誤差値を加算し、加算した誤差値をアン
カバードバックグラウンド領域判定部３０３に供給す
る。
【０３５６】加算部３２２は、予測誤差演算部３０２−
１から供給された誤差値、予測誤差演算部３０２−２か
ら供給された誤差値、および予測誤差演算部３０２−３
から供給された誤差値を加算し、加算した誤差値をカバ
ードバックグラウンド領域判定部３０４に供給する。
【０３５７】加算部３２３は、入力画像のコンポーネン
ト１、入力画像のコンポーネント２、および入力画像の
コンポーネント３を加算し、加算したコンポーネント
１、コンポーネント２、およびコンポーネント３を前景
背景領域判定部３０５に供給する。
【０３５８】アンカバードバックグラウンド領域判定部
３０３は、画素毎に、加算部３２１から供給された誤差
値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定
し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、注目
している画素がアンカバードバックグラウンド領域に属
すると判定し、注目している画素に対応させてアンカバ
ードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。ア
ンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、画素
毎に設定された、アンカバードバックグラウンド領域を
示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３５９】カバードバックグラウンド領域判定部３０
４は、画素毎に、加算部３２２から供給された誤差値
が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定
し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、注目
している画素がカバードバックグラウンド領域に属する
と判定し、注目している画素にカバードバックグラウン
ド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグラウ
ンド領域判定部３０４は、画素毎に設定された、カバー
ドバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に
供給する。
【０３６０】前景背景領域判定部３０５は、加算された
コンポーネント１、コンポーネント２、およびコンポー
ネント３を基に、前景領域および背景領域を判定し、画
素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背景
領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３６１】合成部３０６は、アンカバードバックグラ
ウンド領域判定部３０３から供給されたアンカバードバ
ックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラ
ウンド領域判定部３０４から供給されたカバードバック
グラウンド領域を示すフラグ、並びに前景背景領域判定
部３０５から供給された前景領域を示すフラグ、および
背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバード
バックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領
域、前景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情
報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報を混
合比決定部３０７に供給すると共に、領域情報を出力す
る。
【０３６２】このように、図４４に示す領域特定部１０
４は、コンポーネント信号毎に推定された混合比および
これらに対応する混合比関係情報、並びにコンポーネン
ト信号として入力される入力画像を基に、領域を特定す
ることができる。図４４に構成を示す領域特定部１０４
は、図３５に構成を示す領域特定部１０４に比較して、
より正確に、領域を特定することができる。
【０３６３】図４５は、コンポーネント信号毎に推定さ
れた混合比およびこれらに対応する混合比関係情報、並
びにコンポーネント信号として入力される入力画像を基
に、領域を特定する領域特定部１０４の他の構成を示す
ブロック図である。
【０３６４】図４４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。
【０３６５】予測誤差演算部３０１−１は、入力画像の
コンポーネント１から算出された、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推定混合比、および
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
推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に
対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をアンカバー
ドバックグラウンド領域判定部３０３−１に供給する。
【０３６６】予測誤差演算部３０１−２は、入力画像の
コンポーネント２から算出された、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推定混合比、および
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
推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に
対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をアンカバー
ドバックグラウンド領域判定部３０３−２に供給する。
【０３６７】予測誤差演算部３０１−３は、入力画像の
コンポーネント３から算出された、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推定混合比、および
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
推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に
対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をアンカバー
ドバックグラウンド領域判定部３０３−３に供給する。
【０３６８】予測誤差演算部３０２−１は、入力画像の
コンポーネント１から算出された、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、
各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカ
バードバックグラウンド領域判定部３０４−１に供給す
る。
【０３６９】予測誤差演算部３０２−２は、入力画像の
コンポーネント２から算出された、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、
各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカ
バードバックグラウンド領域判定部３０４−２に供給す
る。
【０３７０】予測誤差演算部３０２−３は、入力画像の
コンポーネント３から算出された、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推定混合比、お
よびアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデ
ルによる推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、
各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカ
バードバックグラウンド領域判定部３０４−３に供給す
る。
【０３７１】アンカバードバックグラウンド領域判定部
３０３−１は、画素毎に、予測誤差演算部３０１−１か
ら供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上で
あるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定
された場合、注目している画素がアンカバードバックグ
ラウンド領域に属すると判定し、注目している画素に対
応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラ
グを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定
部３０３−１は、画素毎に設定された、アンカバードバ
ックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４１
に供給する。
【０３７２】アンカバードバックグラウンド領域判定部
３０３−２は、画素毎に、予測誤差演算部３０１−２か
ら供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上で
あるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定
された場合、注目している画素がアンカバードバックグ
ラウンド領域に属すると判定し、注目している画素に対
応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラ
グを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定
部３０３−２は、画素毎に設定された、アンカバードバ
ックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４１
に供給する。
【０３７３】アンカバードバックグラウンド領域判定部
３０３−３は、画素毎に、予測誤差演算部３０１−３か
ら供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上で
あるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定
された場合、注目している画素がアンカバードバックグ
ラウンド領域に属すると判定し、注目している画素に対
応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラ
グを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定
部３０３−３は、画素毎に設定された、アンカバードバ
ックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４１
に供給する。
【０３７４】カバードバックグラウンド領域判定部３０
４−１は、画素毎に、予測誤差演算部３０２−１から供
給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上である
か否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定され
た場合、注目している画素がカバードバックグラウンド
領域に属すると判定し、注目している画素に対応させて
カバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定す
る。カバードバックグラウンド領域判定部３０４−１
は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領
域を示すフラグを論理和演算部３４２に供給する。
【０３７５】カバードバックグラウンド領域判定部３０
４−２は、画素毎に、予測誤差演算部３０２−２から供
給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上である
か否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定され
た場合、注目している画素がカバードバックグラウンド
領域に属すると判定し、注目している画素に対応させて
カバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定す
る。カバードバックグラウンド領域判定部３０４−２
は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領
域を示すフラグを論理和演算部３４２に供給する。
【０３７６】カバードバックグラウンド領域判定部３０
４−３は、画素毎に、予測誤差演算部３０２−３から供
給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上である
か否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定され
た場合、注目している画素がカバードバックグラウンド
領域に属すると判定し、注目している画素に対応させて
カバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定す
る。カバードバックグラウンド領域判定部３０４−３
は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領
域を示すフラグを論理和演算部３４２に供給する。
【０３７７】前景背景領域判定部３０５−１は、コンポ
ーネント１を基に、前景領域および背景領域を判定し、
画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背
景領域を示すフラグを論理和演算部３４３に供給する。
【０３７８】前景背景領域判定部３０５−２は、コンポ
ーネント２を基に、前景領域および背景領域を判定し、
画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背
景領域を示すフラグを論理和演算部３４３に供給する。
【０３７９】前景背景領域判定部３０５−３は、コンポ
ーネント３を基に、前景領域および背景領域を判定し、
画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背
景領域を示すフラグを論理和演算部３４３に供給する。
【０３８０】論理和演算部３４１は、アンカバードバッ
クグラウンド領域判定部３０３−１から供給されたアン
カバードバックグラウンド領域を示すフラグ、アンカバ
ードバックグラウンド領域判定部３０３−２から供給さ
れたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、
およびアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３
−３から供給されたアンカバードバックグラウンド領域
を示すフラグを基に、アンカバードバックグラウンド領
域判定部３０３−１から供給されたフラグが示すアンカ
バードバックグラウンド領域、アンカバードバックグラ
ウンド領域判定部３０３−２から供給されたフラグが示
すアン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判定部３０３−３から供給さ
れたフラグが示すアンカバードバックグラウンド領域の
論理和を演算して、論理和により演算されたアンカバー
ドバックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理
和演算部３４１は、生成したアンカバードバックグラウ
ンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８１】論理和演算部３４２は、カバードバックグ
ラウンド領域判定部３０４−１から供給されたカバード
バックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグ
ラウンド領域判定部３０４−２から供給されたカバード
バックグラウンド領域を示すフラグ、およびカバードバ
ックグラウンド領域判定部３０４−３から供給されたカ
バードバックグラウンド領域を示すフラグを基に、カバ
ードバックグラウンド領域判定部３０４−１から供給さ
れたフラグが示すカバードバックグラウンド領域、カバ
ードバックグラウンド領域判定部３０４−２から供給さ
れたフラグが示す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判定部３０４−３から
供給されたフラグが示すカバードバックグラウンド領域
の論理和を演算して、論理和により演算されたカバード
バックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理和
演算部３４２は、生成したカバードバックグラウンド領
域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８２】論理和演算部３４３は、前景背景領域判定
部３０５−１から供給された前景領域を示すフラグ、前
景背景領域判定部３０５−２から供給された前景領域を
示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から
供給された前景領域を示すフラグを基に、前景背景領域
判定部３０５−１から供給されたフラグが示す前景領
域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラ
グが示す前景領域、および前景背景領域判定部３０５−
３から供給されたフラグが示す前景領域の論理和を演算
して、論理和により演算された前景領域を示すフラグを
生成する。論理和演算部３４３は、生成した前景領域を
示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８３】論理和演算部３４３は、前景背景領域判定
部３０５−１から供給された背景領域を示すフラグ、前
景背景領域判定部３０５−２から供給された背景領域を
示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から
供給された背景領域を示すフラグを基に、前景背景領域
判定部３０５−１から供給されたフラグが示す背景領
域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラ
グが示す背景領域、および前景背景領域判定部３０５−
３から供給されたフラグが示す背景領域の論理和を演算
して、論理和により演算された背景領域を示すフラグを
生成する。論理和演算部３４３は、生成した背景領域を
示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８４】合成部３０６は、論理和演算部３４１から
供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフ
ラグ、論理和演算部３４２から供給されたカバードバッ
クグラウンド領域を示すフラグ、並びに論理和演算部３
４３から供給された前景領域を示すフラグ、および背景
領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバードバッ
クグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、前
景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情報を合
成する。合成部３０６は、合成した領域情報を出力す
る。
【０３８５】図４５に構成を示す領域特定部１０４は、
前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、
およびアンカバードバックグラウンド領域の各領域を漏
らさず特定した領域情報を出力することができる。
【０３８６】図４６は、コンポーネント信号毎に推定さ
れた混合比およびこれらに対応する混合比関係情報、並
びにコンポーネント信号として入力される入力画像を基
に、領域を特定する領域特定部１０４のさらに他の構成
を示すブロック図である。
【０３８７】図４５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。
【０３８８】論理積演算部３６１は、アンカバードバッ
クグラウンド領域判定部３０３−１から供給されたアン
カバードバックグラウンド領域を示すフラグ、アンカバ
ードバックグラウンド領域判定部３０３−２から供給さ
れたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、
およびアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３
−３から供給されたアンカバードバックグラウンド領域
を示すフラグを基に、アンカバードバックグラウンド領
域判定部３０３−１から供給されたフラグが示すアンカ
バードバックグラウンド領域、アンカバードバックグラ
ウンド領域判定部３０３−２から供給されたフラグが示
すアン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判定部３０３−３から供給さ
れたフラグが示すアンカバードバックグラウンド領域の
論理積を演算して、論理積により演算されたアンカバー
ドバックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理
積演算部３６１は、生成したアンカバードバックグラウ
ンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８９】論理積演算部３６２は、カバードバックグ
ラウンド領域判定部３０４−１から供給されたカバード
バックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグ
ラウンド領域判定部３０４−２から供給されたカバード
バックグラウンド領域を示すフラグ、およびカバードバ
ックグラウンド領域判定部３０４−３から供給されたカ
バードバックグラウンド領域を示すフラグを基に、カバ
ードバックグラウンド領域判定部３０４−１から供給さ
れたフラグが示すカバードバックグラウンド領域、カバ
ードバックグラウンド領域判定部３０４−２から供給さ
れたフラグが示す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判定部３０４−３から
供給されたフラグが示すカバードバックグラウンド領域
の論理積を演算して、論理積により演算されたカバード
バックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理積
演算部３６２は、生成したカバードバックグラウンド領
域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３９０】論理積演算部３６３は、前景背景領域判定
部３０５−１から供給された前景領域を示すフラグ、前
景背景領域判定部３０５−２から供給された前景領域を
示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から
供給された前景領域を示すフラグを基に、前景背景領域
判定部３０５−１から供給されたフラグが示す前景領
域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラ
グが示す前景領域、および前景背景領域判定部３０５−
３から供給されたフラグが示す前景領域の論理積を演算
して、論理積により演算された前景領域を示すフラグを
生成する。論理積演算部３６３は、生成した前景領域を
示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３９１】論理積演算部３６３は、前景背景領域判定
部３０５−１から供給された背景領域を示すフラグ、前
景背景領域判定部３０５−２から供給された背景領域を
示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から
供給された背景領域を示すフラグを基に、前景背景領域
判定部３０５−１から供給されたフラグが示す背景領
域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラ
グが示す背景領域、および前景背景領域判定部３０５−
３から供給されたフラグが示す背景領域の論理積を演算
して、論理積により演算された背景領域を示すフラグを
生成する。論理積演算部３６３は、生成した背景領域を
示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３９２】合成部３０６は、論理積演算部３６１から
供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフ
ラグ、論理積演算部３６２から供給されたカバードバッ
クグラウンド領域を示すフラグ、並びに論理積演算部３
６３から供給された前景領域を示すフラグ、および背景
領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバードバッ
クグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、前
景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情報を合
成する。合成部３０６は、合成した領域情報を出力す
る。
【０３９３】図４６に構成を示す領域特定部１０４は、
エラーのより少ない領域情報を出力することができる。
【０３９４】図４７のフローチャートを参照して、領域
特定部１０４による、領域特定の処理を説明する。ステ
ップＳ３０１において、領域特定部１０４は、誤差値を
基に、画素毎に、カバードバックグラウンド領域の特定
の処理を実行する。カバードバックグラウンド領域の特
定の処理の詳細は、後述する。
【０３９５】ステップＳ３０２において、領域特定部１
０４は、誤差値を基に、画素毎に、アンカバードバック
グラウンド領域の特定の処理を実行する。アンカバード
バックグラウンド領域の特定の処理の詳細は、後述す
る。
【０３９６】ステップＳ３０３において、前景背景領域
判定部３０５は、入力画像を基に、画素毎に、前景領域
および背景領域を特定し、処理は、終了する。
【０３９７】図４８のフローチャートを参照して、ステ
ップＳ３０１に対応する、カバードバックグラウンド領
域の特定の処理を説明する。
【０３９８】ステップＳ３２１において、予測誤差演算
部３０２は、アンカバードバックグラウンド領域に対応
するモデルによる誤差値を計算する。予測誤差演算部３
０２は、計算した誤差値をカバードバックグラウンド領
域判定部３０４に供給する。
【０３９９】ステップＳ３２２において、カバードバッ
クグラウンド領域判定部３０４は、予測誤差演算部３０
２から供給された誤差値が、閾値Th以上であるか否かを
判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、
ステップＳ３２３に進み、誤差値に対応する画素に、カ
バードバックグラウンド領域を示すフラグを設定し、手
続きは、ステップＳ３２４に進む。
【０４００】ステップＳ３２２において、誤差値が閾値
Th以上でないと判定された場合、カバードバックグラウ
ンド領域ではないので、ステップＳ３２３の処理は、ス
キップされ、手続きは、ステップＳ３２４に進む。
【０４０１】ステップＳ３２４において、領域特定部１
０４は、画面全体について処理をしたか否かを判定し、
画面全体について処理をしていないと判定された場合、
ステップＳ３２１に戻り、カバードバックグラウンド領
域の判定の処理を繰り返す。
【０４０２】ステップＳ３２４において、画面全体につ
いて処理をしたと判定された場合、ステップＳ３２５に
進み、カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、
カバードバックグラウンド領域を示すフラグを出力し
て、処理は終了する。
【０４０３】図４９のフローチャートを参照して、ステ
ップＳ３０２に対応する、アンカバードバックグラウン
ド領域の特定の処理を説明する。
【０４０４】ステップＳ３４１において、予測誤差演算
部３０１は、カバードバックグラウンド領域に対応する
モデルによる誤差値を計算する。予測誤差演算部３０１
は、計算した誤差値をアンカバードバックグラウンド領
域判定部３０３に供給する。
【０４０５】ステップＳ３４２において、アンカバード
バックグラウンド領域判定部３０３は、予測誤差演算部
３０１から供給された誤差値が、閾値Th以上であるか否
かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場
合、ステップＳ３４３に進み、誤差値に対応する画素
に、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを
設定し、手続きは、ステップＳ３４４に進む。
【０４０６】ステップＳ３４２において、誤差値が閾値
Th以上でないと判定された場合、アンカバードバックグ
ラウンド領域ではないので、ステップＳ３４３の処理
は、スキップされ、手続きは、ステップＳ３４４に進
む。
【０４０７】ステップＳ３４４において、領域特定部１
０４は、画面全体について処理をしたか否かを判定し、
画面全体について処理をしていないと判定された場合、
ステップＳ３４１に戻り、アンカバードバックグラウン
ド領域の判定の処理を繰り返す。
【０４０８】ステップＳ３４４において、画面全体につ
いて処理をしたと判定された場合、ステップＳ３４５に
進み、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３
は、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを
出力して、処理は終了する。
【０４０９】以上のように、領域特定部１０４は、推定
混合比および推定混合比に対応する混合比関係情報を基
に、誤差値を演算し、演算された誤差値を基に、カバー
ドバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラ
ウンド領域を特定することができる。
【０４１０】領域特定部１０４は、生成した領域情報を
基に、混合比αを決定して、決定した混合比αを出力す
ることができる。
【０４１１】混合比αを利用することにより、動いてい
るオブジェクトに対応する画像に含まれる動きボケの情
報を残したままで、画素値に含まれる前景の成分と背景
の成分とを分離することが可能になる。
【０４１２】図４４に構成を示す領域特定部１０４は、
加算された誤差値を基に、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を特定する
点を除き、図４７乃至図４９のフローチャートを参照し
て説明した処理と同様の処理により、領域を特定するの
で、その処理の詳細な説明は省略する。
【０４１３】図４５に構成を示す領域特定部１０４は、
各コンポーネント毎に、領域を特定し、特定された領域
の論理和により最終的な領域を求める点を除き、図４７
乃至図４９のフローチャートを参照して説明した処理と
同様の処理により、領域を特定するので、その処理の詳
細な説明は省略する。
【０４１４】図４６に構成を示す領域特定部１０４は、
各コンポーネント毎に、領域を特定し、特定された領域
の論理積により最終的な領域を求める点を除き、図４７
乃至図４９のフローチャートを参照して説明した処理と
同様の処理により、領域を特定するので、その処理の詳
細な説明は省略する。
【０４１５】次に、前景背景分離部１０５について説明
する。図５０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６０１、スイッチ６０２、およ
びスイッチ６０４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１０４から供給された領域
情報は、分離部６０１に供給される。前景領域を示す領
域情報は、スイッチ６０２に供給される。背景領域を示
す領域情報は、スイッチ６０４に供給される。
【０４１６】混合比算出部１０３から供給された混合比
αは、分離部６０１に供給される。
【０４１７】分離部６０１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６０３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６０５に供給
する。
【０４１８】スイッチ６０２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６０３に供給する。
【０４１９】スイッチ６０４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６０５に供給する。
【０４２０】合成部６０３は、分離部６０１から供給さ
れた前景に対応する成分、スイッチ６０２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６０３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積の演算
を適用して、前景成分画像を合成する。
【０４２１】合成部６０３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６０３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。
【０４２２】合成部６０５は、分離部６０１から供給さ
れた背景に対応する成分、スイッチ６０４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６０５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積の
演算を適用して、背景成分画像を合成する。
【０４２３】合成部６０５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６０５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。
【０４２４】図５１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。
【０４２５】図５１（Ａ）は、表示される画像の模式図
であり、図５１（Ｂ）は、図５１（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。
【０４２６】図５１（Ａ）および図５１（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。
【０４２７】図５１（Ａ）および図５１（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。
【０４２８】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。
【０４２９】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。
【０４３０】次に、分離部６０１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。
【０４３１】図５２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
５２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。
【０４３２】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。
【０４３３】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。
【０４３４】図５３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５３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５３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。
【０４３５】フレーム#nの左から１５番目の画素の画素
値C15は、式（６４）で表される。
【０４３６】 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 （６４） 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。
【０４３７】式（６４）を基に、フレーム#nの左から１
５番目の画素の前景の成分の和f15は、式（６５）で表
される。
【０４３８】 f15=F09/v+F08/v+F07/v =C15-α15・P15 （６５）
【０４３９】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（６６）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（６７）で表される。
【０４４０】 f16=C16-α16・P16 （６６） f17=C17-α17・P17 （６７）
【０４４１】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（６８）で計算される。
【０４４２】 fc=C-α・P （６８） Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値であ
る。
【０４４３】図５４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５４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５４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。
【０４４４】フレーム#nの左から２番目の画素の画素値
C02は、式（６９）で表される。
【０４４５】 C02=B02/v+B02/v+B02/v+F01/v =α2・B02+F01/v =α2・N02+F01/v （６９） 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。
【０４４６】式（６９）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（７０）で表さ
れる。
【０４４７】 f02=F01/v =C02-α2・N02 （７０）
【０４４８】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（７１）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
（７２）で表される。
【０４４９】 f03=C03-α3・N03 （７１） f04=C04-α4・N04 （７２）
【０４５０】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（７３）で計算される。
【０４５１】 fu=C-α・N （７３） Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値であ
る。
【０４５２】このように、分離部６０１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。
【０４５３】図５５は、以上で説明した処理を実行する
分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。分
離部６０１に入力された画像は、フレームメモリ６２１
に供給され、混合比算出部１０３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６２２に入力される。
【０４５４】フレームメモリ６２１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６２１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。
【０４５５】フレームメモリ６２１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６２２に供給する。
【０４５６】分離処理ブロック６２２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６２１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５
３および図５４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６２３に供給す
る。
【０４５７】分離処理ブロック６２２は、アンカバード
領域処理部６３１、カバード領域処理部６３２、合成部
６３３、および合成部６３４で構成されている。
【０４５８】アンカバード領域処理部６３１の乗算器６
４１は、混合比αを、フレームメモリ６２１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６
４２に出力する。スイッチ６４２は、フレームメモリ６
２１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６４１から供給された混
合比αを乗じた画素値を演算器６４３および合成部６３
４に供給する。スイッチ６４２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。
【０４５９】演算器６４３は、フレームメモリ６２１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
６４２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６４３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６３３に供給する。
【０４６０】カバード領域処理部６３２の乗算器６５１
は、混合比αを、フレームメモリ６２１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６５２
に出力する。スイッチ６５２は、フレームメモリ６２１
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６５１から供給された混合比αを
乗じた画素値を演算器６５３および合成部６３４に供給
する。スイッチ６５２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。
【０４６１】演算器６５３は、フレームメモリ６２１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
６５２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６５３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
６３３に供給する。
【０４６２】合成部６３３は、フレーム#nの、演算器６
４３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６５３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６２３に供
給する。
【０４６３】合成部６３４は、フレーム#nの、スイッチ
６４２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６５２
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６２３
に供給する。
【０４６４】フレームメモリ６２３は、分離処理ブロッ
ク６２２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。
【０４６５】フレームメモリ６２３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。
【０４６６】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。
【０４６７】合成部６０３は、分離部６０１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６０５は、分離部６０１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。
【０４６８】図５６は、図５２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。
【０４６９】図５６（Ａ）は、図５２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。
【０４７０】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。
【０４７１】図５６（Ｂ）は、図５２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。
【０４７２】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。
【０４７３】次に、図５７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Ｓ６０１において、分離部
６０１のフレームメモリ６２１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。
【０４７４】ステップＳ６０２において、分離部６０１
の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０３から
供給された領域情報を取得する。ステップＳ６０３にお
いて、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合
比算出部１０３から供給された混合比αを取得する。
【０４７５】ステップＳ６０４において、アンカバード
領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、
フレームメモリ６２１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。
【０４７６】ステップＳ６０５において、アンカバード
領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、
フレームメモリ６２１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。
【０４７７】ステップＳ６０６において、カバード領域
処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレ
ームメモリ６２１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。
【０４７８】ステップＳ６０７において、カバード領域
処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレ
ームメモリ６２１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。
【０４７９】ステップＳ６０８において、合成部６３３
は、ステップＳ６０５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Ｓ６０７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６０３に供給される。更
に、合成部６０３は、スイッチ６０２を介して供給され
た前景領域に属する画素と、分離部６０１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。
【０４８０】ステップＳ６０９において、合成部６３４
は、ステップＳ６０４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Ｓ６０６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６０５に供給される。更
に、合成部６０５は、スイッチ６０４を介して供給され
た背景領域に属する画素と、分離部６０１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。
【０４８１】ステップＳ６１０において、合成部６０３
は、前景成分画像を出力する。ステップＳ６１１におい
て、合成部６０５は、背景成分画像を出力し、処理は終
了する。
【０４８２】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。
【０４８３】次に、前景成分画像の動きボケの量の調整
について説明する。
【０４８４】図５８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は、処理単位決定
部８０１、モデル化部８０２、および演算部８０５に供
給される。領域特定部１０４から供給された領域情報
は、処理単位決定部８０１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８
０４に供給される。
【０４８５】処理単位決定部８０１は、動きベクトルと
その位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成
し、生成した処理単位をモデル化部８０２および足し込
み部８０４に供給する。
【０４８６】処理単位決定部８０１が生成する処理単位
は、図５９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。
【０４８７】モデル化部８０２は、動きベクトルおよび
入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より
具体的には、例えば、モデル化部８０２は、処理単位に
含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、お
よび画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを
予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向
の仮想分割数を基に、図６０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。
【０４８８】例えば、処理単位に対応する画素の数が１
２でありシャッタ時間内の動き量vが５であるときにお
いては、モデル化部８０２は、仮想分割数を５とし、最
も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から
２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目
の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素
が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つ
の前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景
の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分
を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含
み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左
から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から
１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２
番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つ
の前景の成分から成るモデルを選択する。
【０４８９】なお、モデル化部８０２は、予め記憶して
あるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、お
よび処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および
処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０４９０】モデル化部８０２は、選択したモデルを方
程式生成部８０３に供給する。
【０４９１】方程式生成部８０３は、モデル化部８０２
から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図６
０に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分
の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２で
あり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるとき
の、方程式生成部８０３が生成する方程式について説明
する。
【０４９２】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（７４）
乃至式（８５）で表される。
【０４９３】 C01=F01/v （７４） C02=F02/v+F01/v （７５） C03=F03/v+F02/v+F01/v （７６） C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （７７） C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （７８） C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v （７９） C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v （８０） C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v （８１） C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v （８２） C10=F08/v+F07/v+F06/v （８３） C11=F08/v+F07/v （８４） C12=F08/v （８５）
【０４９４】方程式生成部８０３は、生成した方程式を
変形して方程式を生成する。方程式生成部８０３が生成
する方程式を、式（８６）乃至式（９７）に示す。
【０４９５】 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 （８６） 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 （８７） 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 （８８） 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 （８９） 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 （９０） 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 （９１） 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 （９２） 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 （９３） 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 （９４） 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 （９５） 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 （９６） 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 （９７）
【０４９６】式（８６）乃至式（９７）は、式（９８）
として表すこともできる。
【０４９７】
【数１４】
【０４９８】式（９８）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。
【０４９９】誤差を考慮して表現すると、式（９８）
は、式（９９）のように表すことができる。
【０５００】
【数１５】
【０５０１】式（９９）において、ejは、注目画素Cjに
含まれる誤差である。
【０５０２】式（９９）は、式（１００）に書き換える
ことができる。
【０５０３】
【数１６】
【０５０４】ここで、最小自乗法を適用するため、誤差
の自乗和Eを式（１０１）に示すように定義する。
【０５０５】
【数１７】
【０５０６】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（１０２）を満たすようにFkを求める。
【０５０７】
【数１８】
【０５０８】式（１０２）において、動き量vは固定値
であるから、式（１０３）を導くことができる。
【０５０９】
【数１９】
【０５１０】式（１０３）を展開して、移項すると、式
（１０４）を得る。
【０５１１】
【数２０】
【０５１２】式（１０４）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。
【０５１３】このような最小自乗法に基づく、方程式生
成部８０３が生成する正規方程式の例を式（１０５）に
示す。
【０５１４】
【数２１】
【０５１５】式（１０５）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。
【０５１６】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。
【０５１７】方程式生成部８０３は、このように生成さ
れた正規方程式を足し込み部８０４に供給する。
【０５１８】足し込み部８０４は、処理単位決定部８０
１から供給された処理単位を基に、前景成分画像に含ま
れる画素値Cを、方程式生成部８０３から供給された行
列の式に設定する。足し込み部８０４は、画素値Cを設
定した行列を演算部８０５に供給する。
【０５１９】演算部８０５は、掃き出し法（Gauss-Jord
an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６１に例を示す、動き
ボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが
除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および
選択部８０７に出力する。
【０５２０】なお、図６１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。
【０５２１】動きボケ付加部８０６は、動き量vとは異
なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の
値の動きボケ調整量v'や、動き量vと無関係の値の動き
ボケ調整量v'を与えることで、動きボケの量を調整する
ことができる。例えば、図６２に示すように、動きボケ
付加部８０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fi
を動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'
を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケ
の量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ
調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とさ
れ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04
は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F
03+F04）/v'とされる。
【０５２２】動きボケ付加部８０６は、動きボケの量を
調整した前景成分画像を選択部８０７に供給する。
【０５２３】選択部８０７は、例えば使用者の選択に対
応した選択信号を基に、演算部８０５から供給された動
きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加
部８０６から供給された動きボケの量が調整された前景
成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分
画像を出力する。
【０５２４】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。
【０５２５】また、例えば、図６３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（１０６）に示す
行列の式を生成する。
【０５２６】
【数２２】
【０５２７】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、１
００個の画素に対応する式を生成して、Fiを算出する。
【０５２８】図６４は、動きボケ調整部１０６の他の構
成を示す図である。図５８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。
【０５２９】選択部８２１は、選択信号を基に、入力さ
れた動きベクトルとその位置信号をそのまま処理単位決
定部８０１およびモデル化部８０２に供給するか、また
は動きベクトルの大きさを動きボケ調整量v'に置き換え
て、その大きさが動きボケ調整量v'に置き換えられた動
きベクトルとその位置信号を処理単位決定部８０１およ
びモデル化部８０２に供給する。
【０５３０】このようにすることで、図６４の動きボケ
調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５
は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動
きボケの量を調整することができる。例えば、動き量v
が5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図６４の
動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算
部８０５は、図６０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６２
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８０
６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。
【０５３１】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。
【０５３２】次に、図６５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。
【０５３３】ステップＳ８０１において、動きボケ調整
部１０６の処理単位決定部８０１は、動きベクトルおよ
び領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単
位をモデル化部８０２に供給する。
【０５３４】ステップＳ８０２において、動きボケ調整
部１０６のモデル化部８０２は、動き量vおよび処理単
位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ
８０３において、方程式生成部８０３は、選択されたモ
デルを基に、正規方程式を作成する。
【０５３５】ステップＳ８０４において、足し込み部８
０４は、作成された正規方程式に前景成分画像の画素値
を設定する。ステップＳ８０５において、足し込み部８
０４は、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定
を行ったか否かを判定し、処理単位に対応する全ての画
素の画素値の設定を行っていないと判定された場合、ス
テップＳ８０４に戻り、正規方程式への画素値の設定の
処理を繰り返す。
【０５３６】ステップＳ８０５において、処理単位の全
ての画素の画素値の設定を行ったと判定された場合、ス
テップＳ８０６に進み、演算部８０５は、足し込み部８
０４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。
【０５３７】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。
【０５３８】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。
【０５３９】図６６は、動きボケ調整部１０６の構成の
他の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２か
ら供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位
決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定
部１０４から供給された領域情報は、処理単位決定部９
０１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、演算部９０４に供給される。
【０５４０】処理単位決定部９０１は、動きベクトルと
その位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成
し、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化
部９０２に供給する。
【０５４１】モデル化部９０２は、動きベクトルおよび
入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より
具体的には、例えば、モデル化部９０２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６７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。
【０５４２】例えば、処理単位に対応する画素の数が１
２であり動き量vが５であるときにおいては、モデル化
部９０２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。
【０５４３】なお、モデル化部９０２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。
【０５４４】方程式生成部９０３は、モデル化部９０２
から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０５４５】図６７乃至図６９に示す前景成分画像のモ
デルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位
に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５である
ときの、方程式生成部９０３が生成する方程式の例につ
いて説明する。
【０５４６】前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに
対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v
乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、上述したよ
うに、式（７４）乃至式（８５）で表される。
【０５４７】画素値C12およびC11に注目すると、画素値
C12は、式（１０７）に示すように、前景の成分F08/vの
みを含み、画素値C11は、前景の成分F08/vおよび前景の
成分F07/vの積和から成る。従って、前景の成分F07/v
は、式（１０８）で求めることができる。
【０５４８】 F08/v=C12 （１０７） F07/v=C11-C12 （１０８）
【０５４９】同様に、画素値C10乃至C01に含まれる前景
の成分を考慮すると、前景の成分F06/v乃至F01/vは、式
（１０９）乃至式（１１４）により求めることができ
る。
【０５５０】 F06/v=C10-C11 （１０９） F05/v=C09-C10 （１１０） F04/v=C08-C09 （１１１） F03/v=C07-C08+C12 （１１２） F02/v=C06-C07+C11-C12 （１１３） F01/v=C05-C06+C10-C11 （１１４）
【０５５１】方程式生成部９０３は、式（１０７）乃至
式（１１４）に例を示す、画素値の差により前景の成分
を算出するための方程式を生成する。方程式生成部９０
３は、生成した方程式を演算部９０４に供給する。
【０５５２】演算部９０４は、方程式生成部９０３から
供給された方程式に前景成分画像の画素値を設定して、
画素値を設定した方程式を基に、前景の成分を算出す
る。演算部９０４は、例えば、式（１０７）乃至式（１
１４）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式
（１０７）乃至式（１１４）に画素値C05乃至C12を設定
する。
【０５５３】演算部９０４は、画素値が設定された式に
基づき、前景の成分を算出する。例えば、演算部９０４
は、画素値C05乃至C12が設定された式（１０７）乃至式
（１１４）に基づく演算により、図６８に示すように、
前景の成分F01/v乃至F08/vを算出する。演算部９０４
は、前景の成分F01/v乃至F08/vを補正部９０５に供給す
る。
【０５５４】補正部９０５は、演算部９０４から供給さ
れた前景の成分に、処理単位決定部９０１から供給され
た動きベクトルに含まれる動き量vを乗じて、動きボケ
を除去した前景の画素値を算出する。例えば、補正部９
０５は、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v
乃至F08/vが供給されたとき、前景の成分F01/v乃至F08/
vのそれぞれに、５である動き量vを乗じることにより、
図６９に示すように、動きボケを除去した前景の画素値
F01乃至F08を算出する。
【０５５５】補正部９０５は、以上のように算出され
た、動きボケを除去した前景の画素値から成る前景成分
画像を動きボケ付加部９０６および選択部９０７に供給
する。
【０５５６】動きボケ付加部９０６は、動き量vとは異
なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の
値の動きボケ調整量v'、動き量vと無関係の値の動きボ
ケ調整量v'で、動きボケの量を調整することができる。
例えば、図６２に示すように、動きボケ付加部９０６
は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調
整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、
前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整さ
れた画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３
のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03
は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F
03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とさ
れる。
【０５５７】動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を
調整した前景成分画像を選択部９０７に供給する。
【０５５８】選択部９０７は、例えば使用者の選択に対
応した選択信号を基に、補正部９０５から供給された動
きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加
部９０６から供給された動きボケの量が調整された前景
成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分
画像を出力する。
【０５５９】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。
【０５６０】次に、図６６に構成を示す動きボケ調整部
１０６による前景の動きボケの量の調整の処理を図７０
のフローチャートを参照して説明する。
【０５６１】ステップＳ９０１において、動きボケ調整
部１０６の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよ
び領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単
位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０５６２】ステップＳ９０２において、動きボケ調整
部１０６のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単
位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ
９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生
成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差によ
り前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０５６３】ステップＳ９０４において、演算部９０４
は、作成された方程式に前景成分画像の画素値を設定
し、画素値が設定された方程式を基に、画素値の差分か
ら前景の成分を抽出する。ステップＳ９０５において、
演算部９０４は、処理単位に対応する全ての前景の成分
を抽出したか否かを判定し、処理単位に対応する全ての
前景の成分を抽出していないと判定された場合、ステッ
プＳ９０４に戻り、前景の成分を抽出の処理を繰り返
す。
【０５６４】ステップＳ９０５において、処理単位に対
応する全ての前景の成分を抽出したと判定された場合、
ステップＳ９０６に進み、補正部９０５は、動き量vを
基に、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃
至F08/vのそれぞれを補正して、動きボケを除去した前
景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０５６５】ステップＳ９０７において、動きボケ付加
部９０６は、動きボケの量を調整した前景の画素値を算
出して、選択部９０７は、動きボケが除去された画像ま
たは動きボケの量が調整された画像のいずれかを選択し
て、選択した画像を出力して、処理は終了する。
【０５６６】このように、図６６に構成を示す動きボケ
調整部１０６は、より簡単な演算で、より迅速に、動き
ボケを含む前景画像から動きボケを調整することができ
る。
【０５６７】ウィナー・フィルタなど従来の動きボケを
部分的に除去する手法が、理想状態では効果が認められ
るが、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対して
十分な効果が得られないのに対し、図６６に構成を示す
動きボケ調整部１０６においても、量子化され、ノイズ
を含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、
精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０５６８】以上のように、図２に構成を示す画像処理
装置は、入力画像に含まれる動きボケの量を調整するこ
とができる。
【０５６９】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。
【０５７０】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。
【０５７１】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。
【０５７２】なお、センサは、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）、CPD（Charge Primin
g Device）、またはCMOS（Complementary Mental Oxide
Semiconductor）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。
【０５７３】本発明の信号処理を行うプログラムを記録
した記録媒体は、図１に示すように、コンピュータとは
別に、ユーザにプログラムを提供するために配布され
る、プログラムが記録されている磁気ディスク５１（フ
ロッピ（登録商標）ディスクを含む）、光ディスク５２
（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digita
l Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク５３（Ｍ
Ｄ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メ
モリ５４などよりなるパッケージメディアにより構成さ
れるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態
でユーザに提供される、プログラムが記録されているRO
M２２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。
【０５７４】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。
【０５７５】
【発明の効果】本発明の画像処理装置および方法、記録
媒体、並びにプログラムによれば、画像データの注目フ
レームの注目画素に対応する、注目フレームの周辺の周
辺フレームの画素データを、画像データの複数のオブジ
ェクトのうちの背景となる背景オブジェクトに相当する
背景画素データとして抽出すると共に、注目フレームに
存在する注目画素の注目画素データを抽出し、注目画素
について、注目画素データおよび背景画素データの関係
を示す、複数の関係式が生成され、関係式に基づいて、
注目画素に対応して、現実世界において複数であるオブ
ジェクトの混合状態を示す混合比が検出され、検出され
た混合比を関係式に代入することにより予測誤差が演算
され、予測誤差を基に、注目画素の属する領域が、複数
のオブジェクトが混合されてなる混合領域であって、複
数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクト
の動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウ
ンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オ
ブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバー
ドバックグラウンド領域であるかが特定され、注目画素
の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブ
ジェクト成分のみからなる前景領域であるか、または、
背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみ
からなる背景領域であるかが特定されるようにしたの
で、背景の画像の領域、移動する物体の画像の領域、お
よび混ざり合いが生じている画像の領域を特定すること
ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施の形態を示
す図である。
【図２】画像処理装置を示すブロック図である。
【図３】センサによる撮像を説明する図である。
【図４】画素の配置を説明する図である。
【図５】検出素子の動作を説明する図である。
【図６】動いている前景に対応するオブジェクトと、静
止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得
られる画像を説明する図である。
【図７】背景領域、前景領域、混合領域、カバードバッ
クグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウン
ド領域を説明する図である。
【図８】静止している前景に対応するオブジェクトおよ
び静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した
画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値
を時間方向に展開したモデル図である。
【図９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対
応する期間を分割したモデル図である。
【図１０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図１１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図１２】前景領域、背景領域、および混合領域の画素
を抽出した例を示す図である。
【図１３】画素と画素値を時間方向に展開したモデルと
の対応を示す図である。
【図１４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図１５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図１６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図１７】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図１８】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図１９】動きボケの量の調整の処理を説明するフロー
チャートである。
【図２０】混合比算出部１０３の構成を示すブロック図
である。
【図２１】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図２２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図２３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に
対応する期間を分割したモデル図である。
【図２４】画素の選択を説明する図である。
【図２５】画素の選択を説明する図である。
【図２６】推定混合比処理部２０１の構成を示すブロッ
ク図である。
【図２７】推定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２８】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算出の処理を説明するフローチ
ャートである。
【図２９】混合比算出部１０３の他の構成を示すブロッ
ク図である。
【図３０】混合比αを近似する直線を説明する図であ
る。
【図３１】混合比αを近似する平面を説明する図であ
る。
【図３２】混合比αを算出するときの複数のフレームの
画素の対応を説明する図である。
【図３３】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説明するフローチャート
である。
【図３４】混合比算出部１０３のさらに他の構成を示す
ブロック図である。
【図３５】領域特定部１０４の構成を示すブロック図で
ある。
【図３６】アンカバードバックグラウンド領域判定部３
０３の判定の処理を説明する図である。
【図３７】アンカバードバックグラウンド領域判定部３
０３の判定の処理を説明する図である。
【図３８】入力画像の例を示す図である。
【図３９】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４０】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４１】入力画像の例を示す図である。
【図４２】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４３】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４４】領域特定部１０４の他の構成を示すブロック
図である。
【図４５】領域特定部１０４のさらに他の構成を示すブ
ロック図である。
【図４６】領域特定部１０４のさらに他の構成を示すブ
ロック図である。
【図４７】領域特定の処理を説明するフローチャートで
ある。
【図４８】カバードバックグラウンド領域の特定の処理
を説明するフローチャートである。
【図４９】アンカバードバックグラウンド領域の特定の
処理を説明するフローチャートである。
【図５０】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５１】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５２】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】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】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】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図
である。
【図５６】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５７】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５８】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５９】処理単位を説明する図である。
【図６０】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６１】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６２】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６３】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６４】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図で
ある。
【図６５】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６６】動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示
すブロック図である。
【図６７】画素値と前景の成分のとの対応を指定するモ
デルの例を示す図である。
【図６８】前景の成分の算出を説明する図である。
【図６９】前景の成分の算出を説明する図である。
【図７０】前景の動きボケの除去の処理を説明するフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
２１ CPU， ２２ ROM， ２３ RAM， ２６ 入力
部， ２７ 出力部，２８ 記憶部， ２９ 通信部，
５１ 磁気ディスク， ５２ 光ディスク， ５３
光磁気ディスク， ５４ 半導体メモリ， １０１ オ
ブジェクト抽出部， １０２ 動き検出部， １０３
混合比算出部， １０４ 領域特定部， １０５ 前景
背景分離部， １０６ 動きボケ調整部， １０７ 選
択部，２０１ 推定混合比処理部， ２０２ 推定混合
比処理部， ２２１ 正規方程式加算部， ２２２ 演
算部， ２４１および２４１−１乃至２４１−３ 推定
混合比処理部， ２４２および２４２−１乃至２４２−
３ 推定混合比処理部， ３０１および３０１−１乃至
３０１−３ 予測誤差演算部， ３０２および３０２−
１乃至３０２−３ 予測誤差演算部， ３０３および３
０３−１乃至３０３−３ アンカバードバックグラウン
ド領域判定部， ３０４および３０４−１乃至３０４−
３ カバードバックグラウンド領域判定部， ３０５お
よび３０５−１乃至３０５−３ 前景背景領域判定部，
３０６ 合成部， ３０７ 混合比決定部， ３２１
加算部， ３２２ 加算部， ３２３ 加算部， ３
４１ 論理和演算部， ３４２ 論理和演算部， ３４
３ 論理和演算部， ３６１ 論理積演算部， ３６２
論理積演算部， ３６３ 論理積演算部， ６０１
分離部， ６０２ スイッチ， ６０３ 合成部， ６
０４ スイッチ，６０５ 合成部， ６２１ フレーム
メモリ， ６２２ 分離処理ブロック，６２３ フレー
ムメモリ， ６３１ アンカバード領域処理部， ６３
２ カバード領域処理部， ６３３ 合成部， ６３４
合成部， ８０１ 処理単位決定部， ８０２ モデ
ル化部， ８０３ 方程式生成部， ８０４ 足し込み
部， ８０５ 演算部， ８０６ 動きボケ付加部，
８０７ 選択部， ８２１選択部， ９０１ 処理単位
決定部， ９０２ モデル化部， ９０３ 方程式生成
部， ９０４ 演算部， ９０５ 補正部， ９０６
動きボケ付加部，９０７ 選択部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 淳一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 沢尾 貴志 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 藤原 直樹 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 和田 成司 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 三宅 徹 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5B057 BA11 CH01 CH11 CH20 DA08 DB02 DB09 DC22 5C023 AA07 BA01 BA04 CA01 EA03 EA06 5C059 KK01 KK37 LB16 LB18 MA09 MB03 MB04 NN01 NN26 PP28 PP29 TA09 TC03 TC34 TD16 UA31 5L096 CA02 FA06 HA04

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 時間積分効果を有する所定数の画素を有
    する撮像素子によって取得された所定数の画素データか
    らなる画像データを処理する画像処理装置において、 前記画像データの注目フレームの注目画素に対応する、
    前記注目フレームの周辺の周辺フレームの前記画素デー
    タを、前記画像データの複数のオブジェクトのうちの背
    景となる背景オブジェクトに相当する背景画素データと
    して抽出すると共に、前記注目フレームに存在する前記
    注目画素の注目画素データを抽出し、前記注目画素につ
    いて、前記注目画素データおよび前記背景画素データの
    関係を示す、複数の関係式を生成する関係式生成手段
    と、 前記関係式に基づいて、前記注目画素に対応して、現実
    世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を
    示す混合比を検出する混合比検出手段と、 前記混合比検出手段により検出された前記混合比を前記
    関係式に代入することにより予測誤差を演算する予測誤
    差演算手段と、 前記予測誤差を基に、前記注目画素の属する領域が、前
    記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域であっ
    て、前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オ
    ブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバ
    ックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域で
    あって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形
    成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを
    特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバ
    ックグラウンド領域特定手段と、 前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを
    構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域で
    あるか、または、前記背景オブジェクトを構成する背景
    オブジェクト成分のみからなる背景領域であるかを特定
    する前景領域背景領域特定手段とを含むことを特徴とす
    る画像処理装置。
  2. 【請求項２】 前記混合比検出手段は、前記関係式に基
    づいて、前記注目画素に対応して、前記注目画素に含ま
    れる前記前景オブジェクト成分を検出すると共に、前記
    混合比を検出し、 前記予測誤差演算手段は、前記混合比検出手段により検
    出された前記混合比および前記注目画素に含まれる前記
    前景オブジェクト成分を前記関係式に代入することによ
    り前記予測誤差を演算することを特徴とする請求項１に
    記載の画像処理装置。
  3. 【請求項３】 前記関係式生成手段は、前記注目画素に
    対応する、前記周辺フレームの前記画素データを、前記
    背景オブジェクトに相当する前記背景画素データとして
    抽出すると共に、前記注目画素の注目画素データ、およ
    び前記注目フレーム内の前記注目画素の近傍に位置す
    る、近傍画素の近傍画素データを抽出し、前記注目画素
    について、前記注目画素データおよび前記近傍画素デー
    タ、並びに前記注目画素データまたは前記近傍画素デー
    タに対応する前記背景画素データの関係を示す、前記複
    数の関係式を生成することを特徴とする請求項２に記載
    の画像処理装置。
  4. 【請求項４】 前記関係式生成手段は、前記注目画素デ
    ータおよび前記近傍画素データに含まれる、前記前景オ
    ブジェクト成分が等しいとする第１の近似、および前記
    混合領域において前記混合比の変化が前記混合領域の画
    素の位置に対して直線的であるとする第２の近似に基づ
    いて、前記複数の関係式を生成することを特徴とする請
    求項３に記載の画像処理装置。
  5. 【請求項５】 前記関係式生成手段は、前記注目画素デ
    ータおよび前記近傍画素データに含まれる、前記前景オ
    ブジェクト成分が等しいとする第１の近似、および前記
    混合領域において前記混合比の変化が前記混合領域の画
    素の位置に対して平面的であるとする第２の近似に基づ
    いて、前記複数の関係式を生成することを特徴とする請
    求項３に記載の画像処理装置。
  6. 【請求項６】 前記混合比検出手段は、前記複数の関係
    式を最小自乗法で解くことにより、前記混合比を検出す
    ることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
  7. 【請求項７】 前記関係式生成手段は、前記注目画素
    が、前記カバードバックグラウンド領域に属するとした
    場合、前記注目フレームの前のフレームの前記画素デー
    タを、前記背景画素データとして抽出し、前記注目画素
    が、前記アンカバードバックグラウンド領域に属すると
    した場合、前記注目フレームの次のフレームの前記画素
    データを、前記背景画素データとして抽出し、前記複数
    の関係式を生成することを特徴とする請求項３に記載の
    画像処理装置。
  8. 【請求項８】 前記関係式生成手段は、前記注目画素に
    対応して、前記前景オブジェクトの動きを基に、前記注
    目フレームおよび前記周辺フレームから、前記複数のオ
    ブジェクトが混合状態にある混合画素データを抽出する
    と共に、前記混合画素データにの個々に対応して、前記
    背景オブジェクトの動きを基に、前記混合画素データが
    抽出されたフレームとは異なるフレームから、前記背景
    オブジェトに相当する前記背景画素データを抽出し、複
    数の関係式を生成することを特徴とする請求項２に記載
    の画像処理装置。
  9. 【請求項９】 前記関係式生成手段は、前記混合画素デ
    ータに対応する前記前景オブジェクト成分が等しいとす
    る第１の近似、および前記注目フレームおよび前記周辺
    フレームから抽出された前記混合画素データは一定であ
    るとする第２の近似に基づいて、複数の関係式を生成す
    ることを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記関係式生成手段は、前記注目画素
    に対応して、前記前景オブジェクトの動きを基に、前記
    注目フレームおよび前記周辺フレームから、前記複数の
    オブジェクトが混合状態にある混合画素データを抽出す
    ると共に、前記混合画素データの個々に対応して、前記
    背景オブジェクトの動きを基に、前記混合画素データが
    抽出されたフレームの前のフレームから、前記背景オブ
    ジェトに相当する前記背景画素データを抽出し、複数の
    関係式を生成し、 前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバック
    グラウンド領域特定手段は、前記予測誤差が所定の閾値
    以上である領域をアンカバードバックグラウンド領域で
    あると特定することを特徴とする請求項８に記載の画像
    処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記関係式生成手段は、前記注目画素
    に対応して、前記前景オブジェクトの動きを基に、前記
    注目フレームおよび前記周辺フレームから、前記複数の
    オブジェクトが混合状態にある混合画素データを抽出す
    ると共に、前記混合画素データの個々に対応して、前記
    背景オブジェクトの動きを基に、前記混合画素データが
    抽出されたフレームの次のフレームから、前記背景オブ
    ジェトに相当する前記背景画素データを抽出し、複数の
    関係式を生成し、 前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバック
    グラウンド領域特定手段は、前記予測誤差が所定の閾値
    以上である領域をカバードバックグラウンド領域である
    と特定することを特徴とする請求項８に記載の画像処理
    装置。
  12. 【請求項１２】 時間積分効果を有する所定数の画素を
    有する撮像素子によって取得された所定数の画素データ
    からなる画像データを処理する画像処理方法において、 前記画像データの注目フレームの注目画素に対応する、
    前記注目フレームの周辺の周辺フレームの前記画素デー
    タを、前記画像データの複数のオブジェクトのうちの背
    景となる背景オブジェクトに相当する背景画素データと
    して抽出すると共に、前記注目フレームに存在する前記
    注目画素の注目画素データを抽出し、前記注目画素につ
    いて、前記注目画素データおよび前記背景画素データの
    関係を示す、複数の関係式を生成する関係式生成ステッ
    プと、 前記関係式に基づいて、前記注目画素に対応して、現実
    世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を
    示す混合比を検出する混合比検出ステップと、 前記混合比検出ステップの処理により検出された前記混
    合比を前記関係式に代入することにより予測誤差を演算
    する予測誤差演算ステップと、 前記予測誤差を基に、前記注目画素の属する領域が、前
    記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域であっ
    て、前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オ
    ブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバ
    ックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域で
    あって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形
    成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを
    特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバ
    ックグラウンド領域特定ステップと、 前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを
    構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域で
    あるか、または、前記背景オブジェクトを構成する背景
    オブジェクト成分のみからなる背景領域であるかを特定
    する前景領域背景領域特定ステップとを含むことを特徴
    とする画像処理方法。
  13. 【請求項１３】 時間積分効果を有する所定数の画素を
    有する撮像素子によって取得された所定数の画素データ
    からなる画像データを処理する画像処理用のプログラム
    であって、 前記画像データの注目フレームの注目画素に対応する、
    前記注目フレームの周辺の周辺フレームの前記画素デー
    タを、前記画像データの複数のオブジェクトのうちの背
    景となる背景オブジェクトに相当する背景画素データと
    して抽出すると共に、前記注目フレームに存在する前記
    注目画素の注目画素データを抽出し、前記注目画素につ
    いて、前記注目画素データおよび前記背景画素データの
    関係を示す、複数の関係式を生成する関係式生成ステッ
    プと、 前記関係式に基づいて、前記注目画素に対応して、現実
    世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を
    示す混合比を検出する混合比検出ステップと、 前記混合比検出ステップの処理により検出された前記混
    合比を前記関係式に代入することにより予測誤差を演算
    する予測誤差演算ステップと、 前記予測誤差を基に、前記注目画素の属する領域が、前
    記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域であっ
    て、前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オ
    ブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバ
    ックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域で
    あって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形
    成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを
    特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバ
    ックグラウンド領域特定ステップと、 前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを
    構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域で
    あるか、または、前記背景オブジェクトを構成する背景
    オブジェクト成分のみからなる背景領域であるかを特定
    する前景領域背景領域特定ステップとを含むことを特徴
    とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録
    されている記録媒体。
  14. 【請求項１４】 時間積分効果を有する所定数の画素を
    有する撮像素子によって取得された所定数の画素データ
    からなる画像データを処理するコンピュータに、 前記画像データの注目フレームの注目画素に対応する、
    前記注目フレームの周辺の周辺フレームの前記画素デー
    タを、前記画像データの複数のオブジェクトのうちの背
    景となる背景オブジェクトに相当する背景画素データと
    して抽出すると共に、前記注目フレームに存在する前記
    注目画素の注目画素データを抽出し、前記注目画素につ
    いて、前記注目画素データおよび前記背景画素データの
    関係を示す、複数の関係式を生成する関係式生成ステッ
    プと、 前記関係式に基づいて、前記注目画素に対応して、現実
    世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を
    示す混合比を検出する混合比検出ステップと、 前記混合比検出ステップの処理により検出された前記混
    合比を前記関係式に代入することにより予測誤差を演算
    する予測誤差演算ステップと、 前記予測誤差を基に、前記注目画素の属する領域が、前
    記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域であっ
    て、前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オ
    ブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバ
    ックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域で
    あって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形
    成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを
    特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバ
    ックグラウンド領域特定ステップと、 前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを
    構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域で
    あるか、または、前記背景オブジェクトを構成する背景
    オブジェクト成分のみからなる背景領域であるかを特定
    する前景領域背景領域特定ステップとを実行させるプロ
    グラム。
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