JP2011135400A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置100であって、撮像画像P1の非平坦度を演算する画像領域特定部8aと、演算された撮像画像P1の非平坦度が所定値以下である画像領域の範囲が所定の範囲以上か否かを判定する画像判定部8bと、その範囲が所定の範囲以上であると判定された場合に、この範囲の画像領域の情報に基づいて、撮像画像P1から被写体Sが含まれる被写体領域を抽出するための抽出用背景画像を生成する背景生成部8cと、抽出用背景画像と撮像画像P1との差分情報に基づいて、撮像画像P1から被写体領域を抽出する切抜画像生成部8eとを備えている。
【選択図】図1
Description
を備えたことを特徴としている。
図1は、本発明の画像処理装置を適用した一実施形態の撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。
具体的には、図1に示すように、撮像装置100は、レンズ部1と、電子撮像部2と、撮像制御部3と、画像データ生成部4と、画像メモリ5と、非平坦度演算部6と、画像処理部8と、記録媒体9と、表示制御部10と、表示部11と、操作入力部12と、CPU13とを備えている。
また、撮像制御部3と、非平坦度演算部6と、画像処理部8と、CPU13は、例えば、カスタムLSI1Aとして設計されている。
また、レンズ部1は、図示は省略するが、被写体Sの撮像の際に、ズームレンズを光軸方向に移動させるズーム駆動部、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦駆動部等を備えていても良い。
また、撮像制御部3は、AF(自動合焦処理)、AE(自動露出処理)、AWB(自動ホワイトバランス)等の被写体Sの撮像条件の調整制御を行う。
カラープロセス回路から出力される輝度信号Y及び色差信号Cb,Crは、図示しないDMAコントローラを介して、バッファメモリとして使用される画像メモリ5にDMA転送される。
ここで、分割部6aは、被写体存在画像P1を複数の画像ブロック(画像領域)B、…に分割する分割手段を構成している。
即ち、非平坦度判定部8fは、背景生成処理にて、ブロック内の画素値のばらつき量が所定値以下であるか否かを判定する。判定例を挙げて説明すると、非平坦度判定部8fは、例えば、図5(c)に示すように、被写体存在画像P1の複数の画像ブロックB、…のうちの被写体Sを含む画像ブロックB(図5(c)の網掛け部分)については、ブロック内の画素値のばらつき量が大きく、画素値のばらつき量が所定値以下であると判定しない。一方で、非平坦度判定部8fは、被写体存在画像P1の複数の画像ブロックBのうちの被写体Sを含まない画像ブロックBは、ブロック内の画素値のばらつき量が被写体Sを含む画像ブロックBに比して大幅に小さくなり、画素値のばらつき量が所定値以下であると判定する。
そして、画像領域特定部8aは、非平坦度判定部8fによる判定の結果、ブロック内の画素値の非平坦度が所定値以下であると判定された少なくとも一の画像ブロックBを含んでなる画像領域を特定する。
ここで、画像領域特定部8aは、被写体存在画像P1に含まれる非平坦度が所定値以下である画像領域を特定する特定手段を構成している。
即ち、例えば、画像領域判定部8bは、被写体存在画像P1のブロック内の画素値のばらつき量が所定値以下である画像ブロックBの数が必要ブロック数以上あるか否かにより、被写体存在画像P1における非平坦度が所定値以下である画像領域の範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定する。
なお、必要ブロック数は、予め設定されており、その数は任意であるが、例えば全ての画像ブロックBの数Bmaxの半数が必要ブロック数として設定される。
即ち、背景生成部8cは、画像領域判定部8bによって、被写体存在画像P1のブロック内の画素値のばらつき量が所定値以下である画像ブロックBの数が必要ブロック数以上あると判定された場合に、当該画像ブロックBの色とほぼ等しい色を背景色とする抽出用背景画像を生成する。例えば、図5(a)に示すように、背景生成部8cは、ホワイトボードWの場合のように無地の背景をバックに被写体Sを撮影した場合には、無地の背景とほぼ等しい色の抽出用背景画像を生成する。
なお、クロマキーとは、特定の色背景を用いて一の画像データから被写体Sを切り抜く手法である。クロマキーでは、通常、背景に被写体Sと補色の関係にある青や緑のスクリーンを用いるようになっており、被写体存在画像P1のブロック内の画素値のばらつき量が所定値以下である画像ブロックBとほぼ等しい色の抽出用背景画像を生成することで、抽出用背景画像と被写体存在画像P1の色情報を基にして背景部分と被写体部分を分離することができる。
ここで、背景生成部8cは、被写体存在画像P1の非平坦度が所定値以下である画像領域の範囲が所定の範囲以上であると判定された場合に、当該被写体存在画像P1に含まれる非平坦度が所定値以下である画像領域から被写体存在画像P1中の被写体Sが含まれる被写体領域の抽出用の抽出用背景画像を生成する背景生成手段を構成している。
即ち、マスク生成部8dは、抽出用背景画像と被写体存在画像P1の対応する各画素の相違度Dを下記式(2)に従って算出して相違度マップを生成する。
そして、マスク生成部8dは、生成した相違度マップを所定の閾値で二値化(0、255)してマスク画像P2を生成する。
即ち、切抜画像生成部8eは、クロマキー技術を利用して、マスク生成部8dにより生成されたマスク画像P2を用いて被写体存在画像P1から被写体領域を切り出して、単一色背景画像P4と合成して被写体切り抜き画像P3の画像データを生成する(図6(b)参照)。なお、マスク画像P2の縁部分には、合成階調がつけられているため、切り出された被写体領域と単一色背景画像P4との境界部分がはっきりしていない自然な感じに合成することができる。単一色背景画像P4の色は任意であるが、例えばグレー等の色が挙げられる。
ここで、切抜画像生成部8eは、抽出用背景画像と被写体存在画像P1の対応する各画素の差分情報に基づいて、被写体存在画像P1から被写体領域を抽出する被写体抽出手段を構成している。
また、記録媒体9は、画像処理部8のマスク生成部8dにより生成されたマスク画像P2と、被写体切り抜き画像P3の画像データをそれぞれ圧縮した上で対応付けて、当該被写体切り抜き画像P3の画像データの拡張子を「.jpe」として保存する。
具体的には、表示制御部10は、VRAM、VRAMコントローラ、デジタルビデオエンコーダなどを備えている。そして、デジタルビデオエンコーダは、CPU13の制御下にて画像メモリ5から読み出されてVRAM(図示略)に記憶されている輝度信号Y及び色差信号Cb,Crを、VRAMコントローラを介してVRAMから定期的に読み出して、これらのデータを元にビデオ信号を発生して表示部11に出力する。
図2及び図3は、被写体切り抜き処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
なお、以下の説明にあっては、被写体Sとして、例えば、ホワイトボードWに書かれた文字列を例示し、当該被写体Sの撮像回数(M)を1回とするが、撮像装置100を所定方向に動かしながら所定の被写体を撮像するモードでは、撮像回数(M)を複数回としても良い。
また、ステップS1の処理に基づいて、表示制御部10は、CPU13の制御下にて、被写体存在画像P1を表示部11の表示画面11aに表示させてもよい。
次に、CPU13は、非平坦度演算部6及び画像処理部8に、被写体存在画像P1から被写体領域を抽出するための抽出用背景画像を生成させる抽出用背景生成処理を行わせる(ステップS3)。
図3は、抽出用背景生成処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
図3に示すように、まず、CPU13は、処理ブロックカウンタSBC及び有効ブロックカウンタYBCをそれぞれ初期値0で設定し(ステップS21)、画像メモリ5に書き込む。
そして、分割部6aは、被写体存在画像P1のYUVデータに基づいて、当該被写体存在画像P1を複数の画像ブロックB、…(図5(b)参照)に分割し、分割された複数の画像ブロックの総数を定数Bmaxとして設定し(ステップS22)画像メモリ5に書き込む。
ここで、ばらつき量が所定値以下であると判定されると(ステップS24;YES)、画像処理部8は、ステップS24においてばらつき量が所定値以下であると判定された画像ブロックBの平均色を算出する(ステップS25)。そして、CPU13は、有効ブロックカウンタYBCに1を加算(YBC=YBC+1)する(ステップS26)。
そして、CPU13は、処理ブロックカウンタSBCに1を加算(SBC=SBC+1)する(ステップS27)。
ここで、処理ブロックカウンタSBCの値が画像ブロックの総数Bmaxの値と等しくないと判定されると(ステップS28;NO)、CPU13は、処理をステップS23に移行して、各部によるそれ以降の処理を行う。つまり、ばらつき量算出部6bが全ての画像ブロックBに対して画素値のばらつき量としての標準偏差を算出し、非平坦度判定部8fが画素値のばらつき量が所定値以下であるか否かを判定する。そして、CPU13は、ばらつき量が所定値以下であると判定された画像ブロックBの数を有効ブロックカウンタYBCの値によりカウントする。
そして、処理ブロックカウンタSBCの値が画像ブロックの総数Bmaxの値と等しいと判定されると(ステップS28;YES)、画像領域判定部8bは、有効ブロックカウンタYBCの値が必要ブロック数以上であるか否かを判定する(ステップS29)。
そして、画像領域判定部8bは、同一ブロック数のうち最大の値をとる最多同一ブロック数を特定して、当該最多同一ブロック数が必要ブロック数以上であるか否かを判定する(ステップS31)。
また、ステップS29にて有効ブロックカウンタYBCの値が必要ブロック数以上でないと判定された場合(ステップS29;NO)、ばらつきのない安定した画像ブロックBがないために背景が特定できないことから、背景生成部8cは、抽出用背景画像を生成せずに、抽出用背景生成失敗とする(ステップS34)。
これにより、抽出用背景生成処理を終了する。
ここで、抽出用背景生成が成功したと判定されると(ステップS4;YES)、CPU13は、被写体切り抜き処理を完了した撮像画像の枚数を管理するためのカウンタNを初期値0で設定し(ステップS5)、画像メモリ5に書き込む。
そして、CPU13は、画像処理部8に、まだ領域検出処理を施されていない撮像画像のうち一つの撮像画像に対して、被写体存在画像P1から被写体Sが含まれる被写体領域を検出する領域検出処理を行わせる(ステップS6)。
図4は、領域検出処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
図4に示すように、画像処理部のマスク生成部8dは、抽出用背景画像(背景画像)のYUVデータと被写体存在画像P1のYUVデータとの間で対応する各画素の相違度Dを式(2)に従って算出して相違度マップを生成する(ステップS41)。
ここで、二値化に成功したと判定されると(ステップS43;YES)、マスク生成部8dは、被写体領域の周辺部の残り過ぎを修正したり細かいノイズを除去するため、マスク画像データに対する収縮処理を行って所定値よりも小さい画素集合を除いた後(ステップS44)、収縮分を修正するための膨張処理を行う(ステップS45)。
その後、マスク生成部8dは、マスク画像データに対して平均化フィルタをかけて、被写体領域の縁部に合成階調をつけて(ステップS47)、領域検出成功とする(ステップS48)。
これにより、領域検出処理を終了する。
ここで、被写体領域の検出が成功したと判定されると(ステップS23;YES)、CPU13は、切抜画像生成部8eに、クロマキー技術を利用して、領域検出処理にて生成されたマスク画像P2を用いて被写体存在画像P1から被写体領域を切り出して、単一色背景画像P4と合成して被写体切り抜き画像P3(図6(b)参照)の画像データを生成させる(ステップS8)。
その後、CPU13は、カウンタNに1を加算する(ステップS10)。
ここで、カウンタNの値が撮像画像の枚数Mと等しくないと判定されると(ステップS11;NO)、CPU13は、処理をステップS6に移行して、それ以降の処理を行う。つまり、CPU13は、全ての撮像画像に対して、領域検出処理、被写体領域の検出が成功したか否かの判定、被写体領域の検出が成功した場合における被写体切り抜き画像P3の画像データの生成及び被写体切り抜き画像P3の画像データの保存を行う。
従って、被写体存在画像P1から分離した構成領域を具備する被写体領域の抽出を簡便に、且つ、適正に行うことができる。
そして、撮像装置100は、非平坦度が所定値以下である画像ブロックの数が全画像ブロック数に対して所定の割合以上であるか否かを判定し、非平坦度が所定値以下である画像ブロックの数が全画像ブロック数に対して所定の割合以上であると判定された場合に、当該画像ブロックから抽出用背景画像を生成する。
従って、撮像装置100は、上述の処理により被写体存在画像P1から良好に抽出用背景画像を生成することができ、背景画像を被写体存在画像P1とは別個に撮像する必要がなくなって、被写体存在画像P1からの被写体領域の抽出を簡便に行うことができる。
例えば、被写体切り抜き画像P3の被写体領域と被写体存在画像P1以外の他の画像とを合成して被写体合成画像を生成する合成画像生成手段(図示略)を撮像装置100に設けてもよい。合成画像生成手段は、例えば、被写体切り抜き画像P3と背景用画像(図7(a)の背景用画像P5)とを合成して被写体合成画像(図7(b)の被写体合成画像P6)を生成する。
この被写体合成画像を生成する処理においては、被写体切り抜き画像P3の画像データについて、マスク画像データの塗りつぶした部分(被写体S以外の部分)で覆われる画素については背景用画像P5の色を透過させ、一方、被写体部分の画素については、何もせずに背景用画像P5の色に対して透過させないようにする。これにより、被写体切り抜き画像P3の被写体領域が所定の背景用画像P5に重畳された被写体合成画像P6を生成することができる。
被写体合成画像を生成するときに、被写体存在画像P1以外の他の画像として必ずしも背景用画像を用いる必要はない。例えば、ふきだし等の所定のパターン画像(例えば図8のパターン画像P8等)を用いてもよく、当該所定のパターン画像と被写体切り抜き画像P3とを合成した被写体合成画像(例えば図7(c)の被写体合成画像P7)を生成しても良い。
なお、所定の背景用画像P5や所定のパターン画像P8は、記録媒体9に記憶されていてもよいし、撮像装置100に設けられた別途専用の記憶装置に記憶されてもよい。
例えば、図5に示すホワイトボードW等に記載された被写体Sを撮像する場合、ホワイトボードWが撮像装置100のレンズ部1に対して平行となるよう保持されるとは限らない。このため、ホワイトボードWが撮像装置100のレンズ部1に対して平行とならず傾きを生じると、その傾きに応じて、レンズ部1に近い側が大きく撮像される一方でレンズ部1に遠い側が小さく撮像され、結果として被写体Sが台形状に歪みを生じる。
これによって、被写体存在画像P1に含まれる被写体Sが台形状に歪みを生じた場合であっても、被写体存在画像P1から歪みが取り除かれた利便性の高い被写体領域を抽出することができる。即ち、例えば、ホワイトボードWに書かれた文字列などを被写体Sとした場合には、被写体切り抜き処理にて抽出される文字列からホワイトボードWと撮像装置100との相対的な位置を原因とする歪みを排除することができ、見栄えの良い文字列を抽出することができる。
即ち、被写体領域画像の色を変更することにより、一の被写体切り抜き画像P3から様々な色の被写体領域画像を得ることができ、被写体切り抜き画像P3の活用の可能性を大幅に広げることができることとなって、より使い勝手の良い撮像装置100を提供することができる。
即ち、プログラムを記憶するプログラムメモリ(図示略)に、画像領域特定処理ルーチン、判定処理ルーチン、抽出用背景生成処理ルーチン、被写体抽出処理ルーチンを含むプログラムを記憶しておく。そして、画像領域特定処理ルーチンによりCPU13を、撮像手段により撮像された被写体存在画像P1の非平坦度が所定値以下である画像領域を特定する特定手段として機能させるようにしても良い。また、判定処理ルーチンによりCPU13を、被写体存在画像における特定手段により特定された非平坦度が所定値以下である画像領域の範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定する判定手段として機能させるようにしても良い。また、抽出用背景生成処理ルーチンによりCPU13を、判定処理にて非平坦度が所定値以下である画像領域の範囲が所定の範囲以上であると判定された場合に、被写体存在画像P1から被写体存在画像P1中の被写体Sが含まれる被写体領域の抽出用の抽出用背景画像を生成する抽出用背景生成手段として機能させるようにしても良い。また、被写体抽出処理ルーチンによりCPU13を、抽出用背景画像と被写体存在画像P1の対応する各画素の差分情報に基づいて、被写体存在画像P1から被写体領域を抽出して被写体領域画像を取得する被写体抽出手段として機能させるようにしても良い。
その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、CD-ROM等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。
また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も本発明に適用される。
1 レンズ部
2 電子撮像部
3 撮像制御部
6 非平坦度演算部
6a 分割部
6b ばらつき量算出部
8 画像処理部
8a 画像領域特定部
8b 画像領域判定部
8c 背景生成部
8d マスク生成部
8e 切抜画像生成部
8f 非平坦度判定部
13 CPU
Claims (9)
- 撮像画像を取得する取得手段と、
この取得手段により撮像画像に含まれる非平坦度が所定値以下である画像領域を特定する特定手段と、
この特定手段により特定された画像領域について、その範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定する判定手段と、
この判定手段により前記範囲が所定の範囲以上であると判定された場合に、前記範囲の画像領域の情報に基づいて、前記撮像画像から被写体領域を抽出するための抽出用背景画像を生成する背景生成手段と、
前記抽出用背景画像と前記撮像画像との差分情報に基づいて、前記撮像画像から前記被写体領域を抽出する被写体抽出手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 前記撮像画像を複数の画像ブロックに分割する分割手段と、
この分割手段により分割された前記複数の画像ブロックの各々の非平坦度を演算する非平坦度演算手段と、を更に備え、
前記特定手段は、更に、
前記非平坦度演算手段により演算された前記複数の画像ブロックの各々について前記非平坦度が所定値以下であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、非平坦度が所定値以下である画像ブロックを特定し、
前記判定手段は、更に、
前記特定手段により特定された前記非平坦度が所定値以下である画像ブロックの数が全画像ブロック数に対して所定の割合以上であるか否かを判定し、
前記背景生成手段は、更に、
前記判定手段により前記非平坦度が所定値以下である画像ブロックの数が全画像ブロック数に対して所定の割合以上であると判定された場合に、当該画像ブロックから前記抽出用背景画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記非平坦度演算手段は、
前記非平坦度として、前記分割手段により分割された前記複数の画像ブロック内の画素値のばらつき量を演算し、
前記特定手段は、更に、
前記非平坦度演算手段により演算された前記複数の画像ブロック内の画素値のばらつき量が所定値以下であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、前記非平坦度が所定値以下である画像ブロックを特定することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記背景生成手段は、
前記画像領域の色を前記情報とし、当該画像領域の色と略等しい色からなる単一色の画像を前記抽出用背景画像として生成することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 前記取得手段により取得された撮像画像に台形補正を施す補正手段を更に備え、
前記特定手段は、
前記補正手段により台形補正が施された画像から前記非平坦度が所定値以下である画像領域を特定することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 前記被写体抽出手段により抽出した被写体領域の画像の色を変更する色変更手段を更に備えたことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の画像処理装置。
- 前記被写体抽出手段により抽出された前記被写体領域の画像と他の画像とを合成して合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記合成手段により生成された前記合成画像を記憶する記憶手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 撮像画像を取得するステップと、
この取得された撮像画像に含まれる非平坦度が所定値以下である画像領域を特定するステップと、
この特定された画像領域について、その範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定するステップと、
前記画像領域の範囲が所定の範囲以上であると判定された場合に、当該画像領域から前記撮像画像から被写体領域を抽出するための抽出用背景画像を生成するステップと、
前記抽出用背景画像と前記撮像画像との差分情報に基づいて、前記撮像画像から前記被写体領域を抽出するステップと、
を実行させることを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理装置のコンピュータを、
撮像画像を取得する取得手段、
この取得手段により撮像画像に含まれる非平坦度が所定値以下である画像領域を特定する特定手段、
この特定手段により特定された画像領域について、その範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定する判定手段、
この判定手段により前記範囲が所定の範囲以上であると判定された場合に、前記範囲の画像領域の情報に基づいて、前記撮像画像から被写体領域を抽出するための抽出用背景画像を生成する背景生成手段、
前記抽出用背景画像と前記撮像画像との差分情報に基づいて、前記撮像画像から前記被写体領域を抽出する被写体抽出手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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