JP2003264838A - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents
画像処理装置、画像処理方法、プログラム、記憶媒体Info
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- JP2003264838A JP2003264838A JP2002063556A JP2002063556A JP2003264838A JP 2003264838 A JP2003264838 A JP 2003264838A JP 2002063556 A JP2002063556 A JP 2002063556A JP 2002063556 A JP2002063556 A JP 2002063556A JP 2003264838 A JP2003264838 A JP 2003264838A
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Abstract
て背景画像の伝送効率を向上させること。 【解決手段】 差分画像生成器202において背景画
像、撮像画像夫々のブロックの差分をとり、差分画像積
分器203でこの差分ブロックを蓄積ブロックIntへ累
積(各要素ごとに累積)し、DCT器204はIntに対して
DCTを施す。次にDCT係数比較器205においてDCT器2
04からの係数ブロック(Int係数ブロック)と比較係
数ブロックとの差分絶対値和と、閾値ブロックの値とを
比較する。差分絶対和>閾値ブロックであるブロックの
数が総ブロック数の半数以上である場合、新背景画像出
力器206は新背景画像として撮像画像を出力すると共
に、背景画像メモリ100に出力する。否の場合、新背
景画像出力器206は背景画像を出力しない旨を示すN
ULLを出力する。
Description
連続した静止画像において、オブジェクトのみが含まれ
るオブジェクト画像と、オブジェクトを含む背景画像の
夫々を符号化し、外部に伝送する画像処理装置、画像処
理方法、プログラム、記憶媒体に関するものである。
内符号化方式であるMotion JPEGやDigital Video等の符
号化方式や、フレーム間予測符号化を用いたH.26
1,H.263,MPEG−1,MPEG−2等の符号
化方式が知られている。これらの符号化方式は、ISO
(International Organization for Standardization:
国際標準化機構)やITU(International Telecommun
ication Union:国際電気通信連合)によって国際標準
化されている。フレーム内符号化方式はフレーム単位で
独立に符号化を行うもので、フレームの管理がしやすい
ため、動画像の編集や特殊再生が必要な装置に最適であ
る。また、フレーム間予測符号化方式は、フレーム間で
の画像データの差分に基づくフレーム間予測を用いるた
め、符号化効率が高いという特徴を持っている。
の領域で利用できる、汎用的な次世代マルチメディア符
号化規格としてMPEG-4の国際標準化作業が進められて
いる。MPEG-4の大きな特徴として、オブジェクト・ベー
ス符号化を行う機能がある。
G(Moving Picture ExpertGroup)-1やMPEG-2で
採用されているような長方形の画像全体を符号化する方
法ではなく、予め何等かの方法で生成された形状情報の
画像によって、画像の中の切り出された人物やその他の
物体、つまり画像のオブジェクト毎に符号化を行う方法
である。以降ではこの形状情報画像と区別するため、一
般的に処理対象とする画像を自然画像と称する。
る自然画像と全く同じ縦横の画素数を持ち、オブジェク
トの形状を表す画像である。形状情報画像には各画素が
1bitで表されるバイナリ・アルファ・プレーンと、各
画素が2bit以上で表されるグレイスケール・アルファ
・プレーンがある。バイナリ・アルファ・プレーンは通
常、画素の値が“1”の領域はオブジェクト領域、
“0”の領域はオブジェクト外の領域を表す。
は、ISO/IECによる国際標準の文書に委ねることとす
る。
クト・ベース符号化方法について説明する。図6(a)は
自然画像、(b)は(a)に対応した形状情報画像である。
画素群で構成される画像で、オブジェクトの内部を示す
画素群(同図(b)において白の部分)の画素値は1以
上で、オブジェクトの外部を示す画素群(同図(b)に
おいて斜線部分)の画素値は0である。よって、この形
状情報画像を参照することで、自然画像におけるオブジ
ェクトを構成する画素群を特定することができる。
の内部(オブジェクト画像)と外部(背景画像)に分け
て符号化し、外部に伝送することができるが、背景画像
はオブジェクト画像に比べてその面積は大きい。これは
構成する画素数がオブジェクト画像よりも背景画像のほ
うが多いことを示している。これにより背景画像の扱い
によっては自然画像を外部に伝送する場合、その効率に
大きな影響を与えることになる。
であり、背景画像を含む画像全体の符号化効率、そして
背景画像の伝送効率を向上させることを目的とする。
ために、たとえば本発明の画像処理装置は以下の構成を
備える。
画像を入力し、各静止画像において、オブジェクトのみ
が含まれるオブジェクト画像と、オブジェクトと共に背
景を含む背景画像の夫々を符号化し、外部に伝送する画
像処理装置であって、前記背景画像を格納する格納手段
と、入力した静止画像と、前記格納手段に格納されてい
る背景画像とで、位置的に対応する領域間の差分を示す
差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記差分画像
に基づいた値が所定の閾値以上であるか否かを判定する
判定手段と、前記判定手段による判定結果に応じて、符
号化し、外部に伝送する対象として前記静止画像を出力
する出力手段とを備えることを特徴とする。
本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。
画像を入力し、各静止画像において、オブジェクトのみ
が含まれるオブジェクト画像と、オブジェクトと共に背
景を含む背景画像の夫々を符号化し、外部に伝送する画
像処理方法であって、前記背景画像を所定の格納手段に
格納する格納工程と、入力した静止画像と、前記格納工
程で格納されている背景画像とで、位置的に対応する領
域間の差分を示す差分画像を生成する差分画像生成工程
と、前記差分画像に基づいた値が所定の閾値以上である
か否かを判定する判定工程と、前記判定工程による判定
結果に応じて、符号化し、外部に伝送する対象として前
記静止画像を出力する出力工程とを備えることを特徴と
する。
を好適な実施形態に従って詳細に説明する。
像処理装置は外部の撮像装置によって撮像された動画
(連続する静止画像により構成されている)を入力し、
撮像画像を構成する各静止画像に含まれるオブジェクト
の画像領域、背景の画像領域の夫々を符号化し、必要に
応じて多重化し、ストリームとして出力する。
成を示すブロック図である図1を参照して、本実施形態
における画像処理装置の各部について説明する。なお、
以下の説明では入力した画像を符号化する際に所定のサ
イズのブロックに分割し、更にそのサイズを8画素×8
ラインとするが、このサイズに限定されるものではな
い。また以下、撮影画像、背景画像は共に、上記動画を
構成する1フレームの静止画とする。
リ、101は現在撮像している画像と、背景画像メモリ
100内の背景画像とを用いて伝送すべき新たな背景画
像の出力制御を行う伝送背景画像出力制御器である。1
02は伝送背景画像出力制御器101からの背景画像を
符号化する背景画像符号化器である。103は現在撮像
している画像から、オブジェクト領域を抽出し、オブジ
ェクト画像を生成するオブジェクト画像生成器である。
104はオブジェクト画像生成器103からのオブジェ
クト画像を符号化するオブジェクト画像符号化器であ
る。105は背景画像符号化器102および/またはオ
ブジェクト画像符号化器104からの符号化データを多
重化し、ストリームを出力する多重化器である。
ける画像処理装置の動作について説明する。まず、予め
オブジェクトの無い状態の背景画像を撮像し、この画像
を背景画像メモリ100へ蓄積する。同時に、伝送背景
画像出力制御器101、背景画像符号化器102を介し
て、背景画像の符号化データが生成される。具体的に
は、撮像された画像を規定のフレームレートで伝送背景
画像出力制御器101へ入力する。伝送背景画像出力制
御器101は入力される画像と既に背景画像メモリ10
0に蓄積された背景画像とを用いて、伝送すべき新たな
背景画像の出力制御を行う。この制御方法については後
述する。背景画像は、背景画像符号化器102により符号
化され、多重化器105へ入力される。
像生成器103、オブジェクト画像符号化器104を介
し、多重化器105へ入力される。多重化器105から
は多重化されたストリームが出力される。
う、伝送すべき背景画像の出力制御の処理について図2
を参照して説明する。図2は伝送背景画像出力制御器1
01の機能構成を示すブロック図である。
れる背景画像から画像中の所定の位置にあるブロックを
抽出するブロック抽出器である。201は撮像された画
像から画像中の所定の位置にあるブロックを抽出するブ
ロック抽出器である。202はブロック抽出器200,
201から入力される夫々のブロックから差分ブロック
(差分画像)を生成する差分画像生成器である。203
は差分画像生成器202から入力される差分ブロックを
蓄積し、積分する差分画像積分器である。
された差分ブロックを入力し、DCT(離散コサイン変換)
を施すDCT器である。このDCT器204により、差分ブロ
ックの周波数成分を獲得し、各成分の値を見ることで、
画像の変化量をみることができる。205はDCT器20
4からのDCT係数ブロックと、このDCT係数ブロック
と比較するための係数ブロック、そして閾値ブロックを
入力し、背景画像を更新するかどうかの制御信号を出力
するDCT係数比較器である。206はDCT係数比較器20
5からの制御信号に応じて、撮像された画像を新背景画
像として選択し、出力する新背景画像出力器である。
1が抽出するブロックの位置の例を示す。たとえば撮像
された画像が図3(b)に示す画像とし、背景画像メモ
リ100に格納されている画像が図3(c)に示された
画像とする場合、図3(b)に示した4つの位置のブロ
ックを夫々の画像から抽出する。なお、同図では抽出す
るブロックの数は4つとしているが、これに限定される
ものではない。また、これらの位置に限定されるもので
はない。
行う処理のフローチャートを示す。まず差分画像積分器
203内の背景出力フラグoutf=0,処理ブロックカウ
ンタbcnt=0(ステップS300)と初期化し、更に蓄
積回数カウンタcnt=0、蓄積ブロックInt=0と初期化
する(ステップS301)。次にブロック抽出器200
により背景画像内のブロックを入力する(ステップS3
02)。また撮像された画像(第1のフレーム)からブ
ロック抽出器201により撮像画像内のブロックを入力
する(ステップS303)。
のブロックの差分をとり、差分ブロックDiffを生成する
(ステップS304)。次に差分画像積分器203でこ
の差分ブロックDiffを蓄積ブロックIntへ累積(各要素
ごとに累積)すると同時に、cntを+1する(ステップ
S305)。そして以上のステップS302からステッ
プS304までをcnt=2となるまで繰り返す。すなわ
ち、次の撮像画像(上記撮像画像の次のフレームの画像
である第2のフレーム)から上記撮像画像と同じ位置の
ブロックを抽出し、このブロックと背景画像のブロック
との差分をとり、差分ブロックDiffを生成し、差分ブロ
ックDiffを蓄積ブロックIntへ累積(各要素ごとに累
積)する。
し回数、すなわち2で除算する(ステップS307)。
次にDCT器204はIntに対してDCTを施す(ステップS
308)。次にDCT係数比較器205において比較係数
ブロックと閾値ブロックを入力し(ステップS309,
ステップS310)、DCT器204からの係数ブロック
(Int係数ブロック)と比較係数ブロックとの差分絶対
値和と、閾値ブロックの値とを比較する(ステップS3
11)。比較式は否に示す式に従うものとする。
較係数ブロックのi番目の要素を示し、左辺はInt係数ブ
ロックと比較係数ブロックとで位置的に対応する要素間
の差分をすべての要素に対して加算した結果を示す。ま
た、上記比較係数ブロックの各要素、および閾値ブロッ
クの値はここでは特に決めていないが、画像の性質など
に応じて適宜決める。
2に進め、DCT係数比較器205はoutfを+1する(ス
テップS312)。次にbcntを+1し(ステップS31
3)、bcntが4以上かどうかを判定する(ステップS3
14)。すなわち、4つのブロック(図3(a)におけ
る4つの白の矩形)すべてに対して行ったか否かを判定
する。次にoutfが2より大かどうかを判定し(ステップ
S315)、3以上の場合、処理をステップS315に
進め、DCT係数比較器205は新背景画像出力器206
に対して制御信号を出力する。新背景画像出力器206
はこの制御信号に基づいて新背景画像として撮像画像
(上記第1のフレーム、第2のフレームのいずれでもよ
い)を背景画像符号化器102に出力すると共に、背景
画像メモリ100に出力する(ステップS316)。す
なわち、3つ以上のブロックにおいて、背景画像メモリ
100内の背景画像が撮像画像と大きく異なる(上記式
において左辺が閾値ブロック以上となる程異なる)と判
定された場合には、新背景画像として撮像画像を用い
る。
比較器205がoutfが2以下であると判定した場合、処
理をステップS317に進め、DCT係数比較器205は
新背景画像出力器206に対して制御信号を出力する。
新背景画像出力器206はこの制御信号に基づいて背景
画像を出力しない旨を示すNULLを背景画像符号化器
102に出力する(ステップS317)。すなわち、背
景画像メモリ100内の背景画像が撮像画像と大きく異
なる(上記式において左辺が閾値ブロック以上となる程
異なる)と判定されたブロックが半数以下であるという
ことは、背景にほとんど変化がないということを意味し
ているので、新たに背景画像を出力する必要がない(ス
トリームを受信し、復号する装置は従前に復号した背景
画像を用いることになる)。
を入力すると符号化処理を行わず、従ってこの場合、多
重化器105が出力するストリームにはオブジェクトの
符号化データのみ含まれることになる。
ど変化がない場合には背景画像の符号化、伝送といった
処理を行わなくてもよいので、処理量の軽減、そして伝
送効率の向上といった効果が得られる。
像処理装置は背景画像を、撮像画像が従前に保持してお
いた背景画像と大きく異なる場合にのみ撮像画像を符号
化し、伝送し、ほとんど変わらない場合には背景画像の
伝送を行わないことで、全体の伝送処理の軽減、そして
伝送の効率の向上を図ることができる。
EG-4に適用しているが、その他のオブジェクト・ベース
符号化方式に適用してもよい。また、第1の実施形態で
は、差分画像積分器203内のcnt=2の場合までを積
分対象としたが(つまり第1のフレームと第2のフレー
ムのみを用いたが)、その他の値でもかまわない。ま
た、上記第1の実施形態では差分ブロックに対する周波
数変換としてDCTを用いたが、これに限定されるもの
ではない。
した各処理は、図5に示す構成を有する一般のコンピュ
ータにおいても実行可能である。図5は第1の実施形態
で説明した各処理を実行するコンピュータの基本構成を
示すブロック図である。500はコンピュータ全体の制
御、及び種々の処理を行う中央演算装置(CPU)、50
1は本コンピュータの制御に必要なオペレーティングシ
ステム(OS)、ソフトウエア、データ、演算に必要な記
憶領域を提供するメモリである。また、CPU500が各
種の処理を行う際のワークエリアとしても用いられる。
御信号をやりとりするバス、503は各種のソフトウエ
アを蓄積する記憶装置、504は動画像データを蓄積す
る記憶装置、505は画像やコンピュータからのシステ
ムメッセージなどを表示するモニタである。
送信する通信インターフェースで、装置外部とLAN、公
衆回線、無線回線、放送電波等により接続されている。
506はコンピュータを起動したり、ビットレート等の
各種条件を設定したりするために、各種の指示を入力す
る操作部である。
タ全体を制御し、各種ソフトウエアを動作させるための
OSや動作させるソフトウエアを格納し、画像データを符
号化のために読み込むエリア、一時的に符号データを格
納する符号エリア、各種演算のパラメータ等を格納して
おくワーキングエリアが存在する。
に先立ち、操作部506から記憶装置504に蓄積され
ている動画像データから符号化する動画像データを選択
している。すると、記憶装置503に格納されているソ
フトウエアがバス502を介してメモリ501に展開さ
れ、ソフトウエアが起動される。
に格納されている動画像データの符号化動作は図3に示
したフローチャートに従ったプログラムコード(前述の
ソフトウエア)が実行されることになる。
ンピュータは、第1の実施形態におけるオブジェクト・
ベース画像符号化を実現する装置として機能する。
た実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム
コードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、シス
テムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置
のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納さ
れたプログラムコードを読み出し実行することによって
も、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶
媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した
実施形態の機能を実現することになり、そのプログラム
コードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することにな
る。また、コンピュータが読み出したプログラムコード
を実行することにより、前述した実施形態の機能が実現
されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づ
き、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシ
ステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、
その処理によって前述した実施形態の機能が実現される
場合も含まれることは言うまでもない。
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
景画像を含む画像全体の符号化効率、そして背景画像の
伝送効率を向上させることができる。
の機能構成を示すブロック図である。
すブロック図である。
ックの位置の例を示す図で、(b)はブロック抽出器2
01が抽出するブロックの位置の例を示す図である。
ローチャートである。
の基本構成を示すブロック図である。
である。
Claims (11)
- 【請求項1】 動画像を構成する連続した静止画像を入
力し、各静止画像において、オブジェクトのみが含まれ
るオブジェクト画像と、オブジェクトと共に背景を含む
背景画像の夫々を符号化し、外部に伝送する画像処理装
置であって、 前記背景画像を格納する格納手段と、 入力した静止画像と、前記格納手段に格納されている背
景画像とで、位置的に対応する領域間の差分を示す差分
画像を生成する差分画像生成手段と、 前記差分画像に基づいた値が所定の閾値以上であるか否
かを判定する判定手段と、 前記判定手段による判定結果に応じて、符号化し、外部
に伝送する対象として前記静止画像を出力する出力手段
とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項2】 更に前記出力手段は、出力した静止画像
を前記格納手段に新たな背景画像として格納することを
特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 【請求項3】 前記差分画像生成手段は、前記静止画
像、前記背景画像から位置的に対応するブロックを抽出
し、前記静止画像、前記背景画像において夫々のブロッ
ク間の差分を示す差分ブロックを求めることを特徴とす
る請求項1または2に記載の画像処理装置。 - 【請求項4】 更に、前記差分ブロックに対して周波数
変換を施して係数ブロックを生成する周波数変換手段を
備え、 前記判定手段は、前記係数ブロックと所定の比較対象の
ブロックとの差分絶対和が所定の閾値以上であるか否か
を判定することを特徴とする請求項3に記載の画像処理
装置。 - 【請求項5】 前記差分画像生成手段が前記静止画像、
前記背景画像から複数のブロックを抽出し、前記判定手
段が所定個数以上のブロックについて前記差分絶対和が
少なくとも所定の閾値以上であると判定した場合、前記
出力手段は符号化し、外部に伝送する対象として、前記
静止画像を出力することを特徴とする請求項4に記載の
画像処理装置。 - 【請求項6】 前記差分画像生成手段が前記静止画像、
前記背景画像から複数のブロックを抽出し、前記判定手
段が所定個数以下のブロックについて前記差分絶対和が
少なくとも所定の閾値以上であると判定した場合、前記
出力手段は、出力する背景画像がない旨を示す信号を出
力することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装
置。 - 【請求項7】 前記静止画像は少なくとも1フレーム以
上の静止画像であって、前記判定手段が所定個数以上の
ブロックについて前記差分絶対和が少なくとも所定の閾
値以上であると判定した場合、前記出力手段は符号化
し、外部に伝送する対象として、前記1フレーム以上の
静止画像のうちいずれか1つの静止画像を出力すること
を特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 - 【請求項8】 動画像を構成する連続した静止画像を入
力し、各静止画像において、オブジェクトのみが含まれ
るオブジェクト画像と、オブジェクトと共に背景を含む
背景画像の夫々を符号化し、外部に伝送する画像処理方
法であって、 前記背景画像を所定の格納手段に格納する格納工程と、 入力した静止画像と、前記格納工程で格納されている背
景画像とで、位置的に対応する領域間の差分を示す差分
画像を生成する差分画像生成工程と、 前記差分画像に基づいた値が所定の閾値以上であるか否
かを判定する判定工程と、 前記判定工程による判定結果に応じて、符号化し、外部
に伝送する対象として前記静止画像を出力する出力工程
とを備えることを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項9】 情報処理装置に読み込ませることで、当
該情報処理装置を請求項1乃至7のいずれか1項に記載
の画像処理装置として機能させることを特徴とするプロ
グラム。 - 【請求項10】 請求項8に記載の画像処理方法を実行
するプログラム。 - 【請求項11】 請求項9または10に記載のプログラ
ムを格納し、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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