JP2011182026A - Image processing apparatus, image display system, and image extracting device - Google Patents

Image processing apparatus, image display system, and image extracting device Download PDF

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JP2011182026A JP2010041697A JP2010041697A JP2011182026A JP 2011182026 A JP2011182026 A JP 2011182026A JP 2010041697 A JP2010041697 A JP 2010041697A JP 2010041697 A JP2010041697 A JP 2010041697A JP 2011182026 A JP2011182026 A JP 2011182026A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing apparatus for extracting an object to be extracted by a reliable and simple method, even in an environment, where the background cannot be identified easily and background information varies easily. <P>SOLUTION: The image processing apparatus 2 includes: an infrared LED 6; an infrared CCD camera 7; a visible CCD camera 8; and an image processing apparatus for processing an image based on an infrared image and a visible image. The image processing apparatus includes: a difference image creation unit for creating a difference image between an infrared image in infrared light radiation and an infrared image in infrared light non-radiation; a first mask pattern creation unit for creating a first mask pattern by performing threshold processing to the differential image; a motion image detection unit for detecting a motion image by comparing the infrared image in infrared light radiation with the infrared image in infrared light non-radiation; a second mask pattern creation unit for creating a second mask pattern created by deleting a motion image region detected by the motion image detection unit from the first mask pattern; and a composite image creation unit for synthesis of the visible image and the second mask pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像処理装置、画像表示システム、画像抽出装置に関する。   The present invention relates to an image processing device, an image display system, and an image extraction device.

近年、ネットワークを用いた通信環境の充実により、ネットワーク経由でのリアルタイムなテレビ会議システムが普及しつつある。このようなテレビ会議システムでは、最大限の臨場感を出すため、プライベートな環境を相手に見せないようにするため、伝送データ量を削減するため、等の理由により、対象となる人物のみを切り出した映像を伝送する方式が考えられている。これを実現するために様々な手法が提案されている。   In recent years, real-time video conferencing systems via networks are becoming widespread due to the enhancement of communication environments using networks. In such a video conferencing system, only the target person is cut out for reasons such as reducing the amount of transmitted data, etc., in order to maximize the sense of presence, so as not to show the private environment to the other party. A method of transmitting the video is considered. Various techniques have been proposed to achieve this.

例えば、クロマキーや背景差分を利用した技術が従来から知られている。ところが、クロマキーを用いた手法では、青色等の均一な色を持った専用の背景(壁)を準備しなければならず、非常に不便である。また、背景差分を用いた手法では、例えばオフィス等の環境において背景の中で対象となる人物以外の人物が動いた場合、その人物の動きを検出してしまう等の問題がある。   For example, a technique using a chroma key or background difference is conventionally known. However, in the technique using the chroma key, it is necessary to prepare a dedicated background (wall) having a uniform color such as blue, which is very inconvenient. Further, the method using the background difference has a problem that, for example, when a person other than the target person moves in the background in an environment such as an office, the movement of the person is detected.

そこで、上記の問題を解決する手法として、赤外光を用いた手法が提案されている。
特許文献1に示す例は、赤外光源と、ハーフミラーを介して直交配置された第1,第2のカメラと、第1のカメラの入射側に配置された赤外透過フィルターと、第2のカメラの入射側に配置された赤外カットフィルターと、を備えた画像生成装置である。この装置においては、被写体を抽出するためのマスク画像となる第1の画像を赤外光によって取得する一方、背景と被写体とを含む第2の画像を可視光によって取得し、これら画像に基づいて被写体のみを背景から抽出した画像を得ることができる。
Therefore, a technique using infrared light has been proposed as a technique for solving the above problem.
The example shown in Patent Document 1 includes an infrared light source, first and second cameras arranged orthogonally via a half mirror, an infrared transmission filter arranged on the incident side of the first camera, and a second And an infrared cut filter disposed on the incident side of the camera. In this apparatus, a first image serving as a mask image for extracting a subject is acquired by infrared light, while a second image including a background and a subject is acquired by visible light, and based on these images. An image in which only the subject is extracted from the background can be obtained.

特開平11−73491号公報JP-A-11-73491

しかしながら、赤外光を用いた上記の手法にも問題があった。特許文献1の装置では、背景の中に光源と同一波長の強い赤外光が含まれると、被写体と背景とを確実に分離できないという問題があり、さらに、赤外光を含む自然光を強く反射する物体が背景で動いている場合、前記物体を容易に認識してしまい、被写体と背景との確実な分離はさらに困難なものとなる。   However, there is a problem with the above-described method using infrared light. In the apparatus of Patent Document 1, if the background includes strong infrared light having the same wavelength as the light source, there is a problem that the subject and the background cannot be reliably separated, and further, natural light including infrared light is strongly reflected. When the object to be moved is moving in the background, the object is easily recognized, and the reliable separation of the subject and the background becomes even more difficult.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、背景が特定し難く、背景情報が容易に変動する環境にあっても、確実かつ簡素な方法で抽出対象を抽出することができる画像処理装置、画像表示システム、画像抽出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to extract an extraction target by a reliable and simple method even in an environment where the background is difficult to specify and the background information easily fluctuates. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus, an image display system, and an image extraction apparatus that can perform image processing.

上記の目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、抽出対象に向けて赤外光を照射する赤外光源と、赤外光による画像を撮像する赤外撮像手段と、可視光による画像を撮像する可視撮像手段と、前記赤外撮像手段が取得した赤外画像と前記可視撮像手段が取得した可視画像とに基づいて画像処理を行う画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段が、前記赤外光源から前記抽出対象に向けて前記赤外光が照射されている期間に取得した赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光が照射されていない期間に取得した赤外光非照射時赤外画像と、の差分を取ることにより差分画像を作成する差分画像作成部と、前記差分画像に閾値処理を施すことにより第1のマスクパターンを作成する第1のマスクパターン作成部と、前記赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光非照射時赤外画像との比較により動きのある動き画像領域を検出する動き画像検出部と、前記第1のマスクパターンから前記動き画像領域を消去した第2のマスクパターンを作成する第2のマスクパターン作成部と、前記可視画像と前記第2のマスクパターンとを合成することにより抽出対象画像を含む合成画像を作成する合成画像作成部と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention includes an infrared light source that irradiates infrared light toward an extraction target, an infrared imaging unit that captures an image using infrared light, and visible light. A visual imaging unit that captures an image; and an image processing unit that performs image processing based on the infrared image acquired by the infrared imaging unit and the visible image acquired by the visible imaging unit. However, the infrared image acquired during the period when the infrared light is irradiated from the infrared light source toward the extraction target, and the red acquired during the period when the infrared light is not irradiated A difference image creation unit that creates a difference image by taking a difference from an infrared image when no external light is irradiated, and a first mask pattern that creates a first mask pattern by performing threshold processing on the difference image Creation unit and infrared image during infrared light irradiation And a motion image detection unit that detects a motion image region having a motion by comparison with the infrared light non-irradiation infrared image, and a second mask pattern in which the motion image region is erased from the first mask pattern A second mask pattern creation unit for creating a composite image, and a composite image creation unit for creating a composite image including an extraction target image by combining the visible image and the second mask pattern. And

本発明の画像処理装置は赤外光源と赤外撮像手段とを備えており、赤外撮像手段は赤外光源から抽出対象に向けて赤外光が照射されていない期間に赤外光非照射時赤外画像を取得する一方、赤外光が照射されている期間に赤外光照射時赤外画像を取得する。このとき、赤外光源に対して相対的に近い位置に存在する抽出対象からの赤外反射光は強く、離れた位置に存在する物体からの赤外反射光は弱いため、赤外光の反射強度により赤外光源から物体までの距離の類推が可能となり、その結果、抽出対象と背景との分離が可能になる。また、赤外光照射時赤外画像と赤外光非照射時赤外画像とを比較すると、反射強度の強い抽出対象の部分が大きく異なり、反射強度の弱い背景の部分はほとんど変わらないものとなる。さらに、背景に強い赤外光の部分が含まれていたとしても、その部分は赤外光照射時赤外画像と赤外光非照射時赤外画像とで変化しない。   The image processing apparatus of the present invention includes an infrared light source and an infrared imaging means, and the infrared imaging means does not irradiate infrared light during a period in which infrared light is not emitted from the infrared light source toward the extraction target. While acquiring a time infrared image, an infrared image is acquired at the time of infrared light irradiation in the period when infrared light is irradiated. At this time, the reflected infrared light is strong because the infrared reflected light from the extraction target located at a position relatively close to the infrared light source is strong, and the infrared reflected light from the object located at a remote position is weak. The intensity enables the analogy of the distance from the infrared light source to the object, and as a result, the extraction target and the background can be separated. In addition, comparing the infrared image when irradiated with infrared light and the infrared image when not irradiated with infrared light, the part of the extraction target with a high reflection intensity is significantly different, and the background part with a low reflection intensity is almost unchanged. Become. Furthermore, even if a strong infrared light portion is included in the background, the portion does not change between the infrared image when irradiated with infrared light and the infrared image when not irradiated with infrared light.

そして、画像処理手段の差分画像作成部は、赤外光照射時赤外画像と赤外光非照射時赤外画像との差分を取り、差分画像を作成する。すると、赤外光照射時赤外画像と赤外光非照射時赤外画像とで抽出対象の部分が大きく異なり、背景の部分はほとんど変わらないため、差分を取った後は抽出対象の部分だけが赤外画像として残り、背景の部分が消去された状態の差分画像が得られる。   And the difference image creation part of an image processing means takes the difference of the infrared image at the time of infrared light irradiation, and the infrared image at the time of non-irradiation of infrared light, and produces a difference image. Then, the extraction target part differs greatly between the infrared image when irradiated with infrared light and the infrared image when not irradiated with infrared light, and the background part is almost the same. Is left as an infrared image, and a difference image in a state where the background portion is erased is obtained.

そして、第1のマスクパターン作成部は、差分画像作成部が作成した差分画像に閾値処理を施すことにより第1のマスクパターンを作成する。ここでは、例えば差分画像を構成する各画素の輝度値に着目し、輝度値が所定の閾値未満である画素(背景部分を構成する画素に対応)を黒表示とし、輝度値が所定の閾値以上である画素(抽出対象部分を構成する画素に対応)を白表示とするといった2値化を行い、黒表示の画素で構成される第1のマスクパターンを作成する。   The first mask pattern creation unit creates a first mask pattern by performing threshold processing on the difference image created by the difference image creation unit. Here, for example, paying attention to the luminance value of each pixel constituting the difference image, a pixel whose luminance value is less than a predetermined threshold (corresponding to a pixel constituting the background portion) is displayed in black, and the luminance value is equal to or higher than the predetermined threshold. Is binarized such that a pixel (corresponding to a pixel constituting the extraction target portion) is displayed in white, and a first mask pattern including black display pixels is created.

そして、動き画像検出部は、赤外光非照射時赤外画像と赤外光照射時赤外画像の比較において動きのあった画像を検出し、動き画像を作成する。すると、赤外光非照射時赤外画像と赤外光照射時赤外画像の間で滑らかに動きのあった部位のみ検出され、前記2画像間で動きのなかった部位や、赤外光非照射時のみ突然消滅する部位は検出されない。すなわち、背景において、自然光に含まれる赤外光を反射しつつ、滑らかに移動する物体のみを検出した画像が得られる。   Then, the motion image detection unit detects an image that has moved in the comparison between the infrared image without infrared light irradiation and the infrared image with infrared light irradiation, and creates a motion image. Then, only the part which moved smoothly between the infrared image at the time of infrared light non-irradiation and the infrared image at the time of infrared light irradiation is detected. Sites that disappear suddenly only during irradiation are not detected. That is, in the background, an image in which only an object that moves smoothly is detected while reflecting infrared light included in natural light can be obtained.

そして、第2のマスクパターン作成部は、第1のマスクパターンから上記動き画像検出部により検出された動き画像のみ消去することにより、第2のマスクパターンが得られる。   Then, the second mask pattern creation unit erases only the motion image detected by the motion image detection unit from the first mask pattern, thereby obtaining the second mask pattern.

そして、合成画像作成部は、可視撮像手段が取得した可視画像と上記の第2のマスクパターンとを合成することにより、可視画像からなる抽出対象画像を含み、背景部分が消去された状態の合成画像を作成する。   Then, the synthesized image creation unit synthesizes the visible image acquired by the visible imaging unit and the second mask pattern, thereby including the extraction target image composed of the visible image and the background portion being erased. Create an image.

従来の技術では、例えば背景に光源と同一波長の強い赤外光が含まれると、抽出対象と背景とを確実に分離できないという問題があった。これに対して、本発明の画像処理装置では、赤外光照射時赤外画像と赤外光非照射時赤外画像とから差分画像を作成し、差分画像からマスクパターンを作成するという手法を用いるため、赤外光の強度や閾値処理の閾値を適切に設定することにより、新たに設けた赤外光源からの赤外反射光強度が十分に強い抽出対象と、新たに設けた赤外光源からの赤外反射光強度が十分に弱い背景とを確実に分離することができる。また、自然光に含まれる赤外光を強く反射する物体が背景で移動している場合でも、動き画像検出により前記移動物体を判別することが可能なため、自然光に含まれる赤外光を強く反射する移動物体と、新たに設けた赤外光源からの赤外光のみを強く反射する移動物体とを明確に区別することが可能である。これにより、抽出対象のみを確実に抽出可能となる。このように、本発明の画像処理装置によれば、背景が特定し難く、背景情報が容易に変動する環境にあっても、確実かつ簡素な方法で抽出対象が抽出され、背景部分が消去された合成画像を作成することができる。   In the conventional technique, for example, when the background includes strong infrared light having the same wavelength as the light source, there is a problem that the extraction target and the background cannot be reliably separated. On the other hand, in the image processing apparatus of the present invention, a method of creating a difference image from an infrared image when irradiated with infrared light and an infrared image when not irradiating with infrared light, and creating a mask pattern from the difference image. Therefore, by appropriately setting the intensity of infrared light and the threshold value for threshold processing, an extraction target with a sufficiently strong infrared reflected light intensity from the newly provided infrared light source and a newly provided infrared light source It is possible to reliably separate the background from the sufficiently weak infrared reflected light intensity. In addition, even when an object that strongly reflects infrared light contained in natural light is moving in the background, it is possible to distinguish the moving object by motion image detection, so that infrared light contained in natural light is strongly reflected. It is possible to clearly distinguish a moving object from a moving object that strongly reflects only infrared light from a newly provided infrared light source. This makes it possible to reliably extract only the extraction target. As described above, according to the image processing apparatus of the present invention, even in an environment in which the background is difficult to specify and the background information easily fluctuates, the extraction target is extracted by a reliable and simple method, and the background portion is erased. A composite image can be created.

本発明の画像処理装置において、前記赤外撮像手段の画像取得周期が前記可視撮像手段の画像取得周期の1/n倍(n:2以上の整数)であり、前記可視撮像手段の1回の画像取得周期の中で前記赤外光源をn回点灯または消灯させることが望ましい。
例えば赤外撮像手段の画像取得周期を可視撮像手段の画像取得周期の1/2とし、可視撮像手段の1回の画像取得周期の中で赤外光源を2回点灯または消灯させる構成とすれば、たとえ背景に光源と同一波長の強い赤外光が含まれる場合でも、任意の1画像取得周期内に取得された可視画像に対して抽出対象のみを確実に抽出することができる。
また本発明において、赤外撮像手段の画像取得周期の絶対値(時間)は特に限定されることはなく、長くても良い。しかしながら、赤外撮像手段の画像取得周期の絶対値(時間)が長すぎると、例えば背景に光源と同一波長の強い赤外光が含まれるときに背景となる物体が大きく動いた場合など、抽出対象以外の変化した部分も抽出してしまう虞がある。その点で、赤外撮像手段の画像取得周期は短い方が望ましい。
In the image processing apparatus of the present invention, the image acquisition cycle of the infrared imaging unit is 1 / n times (n: an integer equal to or greater than 2) the image acquisition cycle of the visible imaging unit, and is one time of the visible imaging unit. It is desirable that the infrared light source is turned on or off n times during the image acquisition cycle.
For example, if the image acquisition cycle of the infrared imaging means is ½ of the image acquisition cycle of the visible imaging means, and the infrared light source is turned on or off twice in one image acquisition cycle of the visible imaging means. Even if the background includes strong infrared light having the same wavelength as the light source, only the extraction target can be reliably extracted from the visible image acquired within any one image acquisition cycle.
In the present invention, the absolute value (time) of the image acquisition cycle of the infrared imaging means is not particularly limited and may be long. However, if the absolute value (time) of the image acquisition period of the infrared imaging means is too long, for example, when the background object contains a large infrared light having the same wavelength as the light source, the background object moves greatly. There is a possibility that a changed part other than the target may be extracted. In that respect, it is desirable that the image acquisition cycle of the infrared imaging means is short.

本発明の画像処理装置において、前記赤外光源の点灯、消灯の時期は、消灯から開始していることが望ましい。
この構成によれば、前記第1のマスクパターン作成の段階において出現する動き画像領域と、前記動き画像検出部において検出された動き画像領域とを、可視画像取得時の第1フレームにおいても正確に抽出し、正確に一致させることが可能であり、前記第2のマスクパターン作成時に正確に動き画像を消去可能である。
In the image processing apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the infrared light source is turned on and off when the infrared light source is turned off.
According to this configuration, the motion image area that appears at the stage of creating the first mask pattern and the motion image area detected by the motion image detection unit are accurately detected even in the first frame when the visible image is acquired. It can be extracted and matched exactly, and the motion image can be erased accurately when the second mask pattern is created.

本発明の画像処理装置において、前記赤外画像撮像手段および前記可視撮像手段を、ハーフミラーで分離して同軸上に配置された赤外撮像素子と可視撮像素子とで構成することができる。
この構成によれば、赤外画像専用の撮像素子と可視画像専用の撮像素子とを別個に用意すれば良いため、各撮像素子の全ての画素を赤外画像、可視画像のいずれか一方の画像専用に用いることができる。これにより、各撮像素子により得られる画像の解像度を高めることができる。
In the image processing apparatus of the present invention, the infrared image capturing unit and the visible image capturing unit may be configured by an infrared image capturing element and a visible image capturing element that are separated by a half mirror and arranged coaxially.
According to this configuration, it is only necessary to separately prepare an image sensor dedicated to an infrared image and an image sensor dedicated to a visible image. Therefore, all pixels of each image sensor are either an infrared image or a visible image. Can be used exclusively. Thereby, the resolution of the image obtained by each image sensor can be increased.

本発明の画像表示システムは、前記本発明の画像処理装置と、前記画像処理装置によって得られた抽出画像を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする。
本発明の画像表示システムによれば、前記本発明の画像処理装置を備えたことにより、背景が容易に変動する状況であっても、確実かつ簡素な方法で背景部分が消去された合成画像を作成でき、テレビ会議システム等に用いて好適な画像表示システムを構築することができる。
An image display system according to the present invention includes the image processing device according to the present invention and a display device that displays an extracted image obtained by the image processing device.
According to the image display system of the present invention, by providing the image processing apparatus of the present invention, a composite image in which the background portion is erased by a reliable and simple method can be obtained even in a situation where the background easily fluctuates. An image display system suitable for use in a video conference system or the like can be constructed.

本発明の画像抽出装置は、抽出対象に向けて赤外光を照射する赤外光源と、赤外光による画像を撮像する赤外撮像手段と、前記赤外撮像手段が取得した赤外画像に基づいて画像処理を行う画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段が、前記赤外光源から前記抽出対象に向けて前記赤外光が照射された期間に取得した赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光が照射されていない期間に取得した赤外光非照射時赤外画像と、の差分を取ることにより作成した差分画像に対し、さらに閾値処理を施すことにより差分マスク画像を作成する差分マスク画像作成部と、前記赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光非照射時赤外画像との比較により動きのある動き画像領域を検出する動き画像検出部と、前記差分マスク画像から前記動き画像領域を消去してなる抽出画像を作成する抽出画像作成部と、を備えることを特徴とする。
本発明の画像抽出装置によれば、上記本発明の画像処理装置と同様、背景が容易に変動する状況であっても、確実かつ簡素な方法で抽出対象のみを抽出することができる。
An image extraction apparatus according to the present invention includes an infrared light source that irradiates infrared light toward an extraction target, an infrared imaging unit that captures an image using infrared light, and an infrared image acquired by the infrared imaging unit. Image processing means for performing image processing based on the infrared light irradiation infrared acquired during the period in which the infrared light is emitted from the infrared light source toward the extraction target. The difference mask image is obtained by further performing threshold processing on the difference image created by taking the difference between the image and the infrared light non-irradiation infrared image acquired during the period when the infrared light is not irradiated. A difference mask image creation unit that creates a motion image detection unit that detects a moving motion image region by comparing the infrared image when irradiated with infrared light and the infrared image when not irradiated with infrared light; Deleting the motion image area from the difference mask image; And extracting an image creation unit that creates an extracted image that, characterized in that it comprises a.
According to the image extraction device of the present invention, as in the image processing device of the present invention described above, only the extraction target can be extracted by a reliable and simple method even in a situation where the background easily changes.

本発明の第1実施形態の画像表示システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image display system according to a first embodiment of the present invention. 本画像表示システムの制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of this image display system. 本画像表示システムの画像処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the image process of this image display system. 各撮像素子と赤外光源の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation of each image sensor and an infrared light source. 画像処理の各工程における画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image in each process of image processing. 動き画像検出の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of a motion image detection.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態の画像表示システムは、例えば相手方の画像をスクリーンに表示して会議を行う際に用いるテレビ会議システム等に用いて好適なシステムの構成例である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The image display system of the present embodiment is a configuration example of a system suitable for use in, for example, a video conference system used when a conference is performed by displaying an image of the other party on a screen.

本実施形態の画像表示システム1は、図1に示すように、使用者A(抽出対象)と背景Bの画像を撮像して画像処理を行う画像処理装置2と、相手方の画像を表示するためのプロジェクター3(表示装置)およびスクリーン4を備えている。本実施形態では、相手方も同一の画像表示システム1を有しており、使用者Aの画像は相手方の画像表示システム1のプロジェクター3に伝送され、表示されるものとする。なお、表示装置としては、プロジェクター3に限らず、例えばテレビジョン、パーソナルコンピューターのディスプレイ等、いかなる表示装置を用いても良い。また、画像を相手方に伝送する手段についても、一般的に用いられている種々の手段を用いることができる。   As shown in FIG. 1, the image display system 1 of the present embodiment displays an image processing apparatus 2 that captures images of a user A (extraction target) and a background B and performs image processing, and displays an image of the other party. Projector 3 (display device) and screen 4. In this embodiment, the other party also has the same image display system 1, and the image of the user A is transmitted to the projector 3 of the other party's image display system 1 and displayed. The display device is not limited to the projector 3, and any display device such as a television or a display of a personal computer may be used. Also, various means that are generally used can be used as means for transmitting an image to the other party.

画像処理装置2は、赤外LED(Light Emitting Diode)6(赤外光源)と、赤外CCD(Charge Coupled Device)カメラ7(赤外撮像手段)と、可視CCDカメラ8(可視撮像手段)と、制御装置9と、を備えている。赤外LED6は、使用者Aに向けて赤外光を照射するためのものである。赤外CCDカメラ7は、赤外光による画像を撮像するものであり、可視CCDカメラ8は、可視光による画像を撮像するものである。制御装置9は、赤外LED6の駆動を制御するとともに、後述の画像処理部を含み、画像処理を行うものである。赤外CCDカメラ7と可視CCDカメラ8とはハーフミラー5を介して同軸上に配置されている。   The image processing apparatus 2 includes an infrared LED (Light Emitting Diode) 6 (infrared light source), an infrared CCD (Charge Coupled Device) camera 7 (infrared imaging means), and a visible CCD camera 8 (visible imaging means). And a control device 9. The infrared LED 6 is for irradiating the user A with infrared light. The infrared CCD camera 7 captures an image by infrared light, and the visible CCD camera 8 captures an image by visible light. The control device 9 controls the drive of the infrared LED 6 and includes an image processing unit described later to perform image processing. The infrared CCD camera 7 and the visible CCD camera 8 are arranged coaxially via the half mirror 5.

制御装置9は、図2に示すように、赤外LED駆動部11と、同期信号生成部12と、画像処理部13(画像処理手段)と、を備えている。赤外LED駆動部11は、赤外LED6を駆動する際の駆動信号を生成し、その駆動信号を赤外LED6に向けて出力する機能を有する。同期信号生成部12は、赤外LED6と赤外CCDカメラ7、可視CCDカメラ8の相互の動作を同期させる同期信号を生成し、これらに向けて出力する機能を有する。画像処理部13は、赤外CCDカメラ7が取得した赤外画像と可視CCDカメラ8が取得した可視画像とに基づいて画像処理を行うものである。   As shown in FIG. 2, the control device 9 includes an infrared LED drive unit 11, a synchronization signal generation unit 12, and an image processing unit 13 (image processing means). The infrared LED drive unit 11 has a function of generating a drive signal for driving the infrared LED 6 and outputting the drive signal toward the infrared LED 6. The synchronization signal generation unit 12 has a function of generating a synchronization signal for synchronizing the operations of the infrared LED 6, the infrared CCD camera 7, and the visible CCD camera 8, and outputting them to them. The image processing unit 13 performs image processing based on the infrared image acquired by the infrared CCD camera 7 and the visible image acquired by the visible CCD camera 8.

画像処理部13は、赤外CCDカメラ7、可視CCDカメラ8の各々に対応した画像取得部15,16と、第1マスクパターン作成部17と、動き画像検出部18と、第2マスクパターン作成部19と、合成画像作成部22と、を備えている。画像取得部15,16は、赤外CCDカメラ7、可視CCDカメラ8から得られた画像データを読み出す機能を有しており、読み出した画像データを記憶するメモリーを含んでいる。差分マスク画像作成部としての第1マスクパターン作成部17は、赤外光照射時の赤外画像と赤外光非照射時の赤外画像との差分により差分マスク画像としての第1のマスクパターンを作成する機能を有する。動き画像検出部18は、赤外光非照射時の赤外画像と赤外光照射時の赤外画像の比較において、動きのあった領域(動き画像領域)を検出する機能を有する。第2マスクパターン作成部19は、第1マスクパターン作成部17が作成した第1のマスクパターンから動き画像検出部18が作成した動き画像領域を消去した抽出画像としての第2のマスクパターンを作成する機能を有する。合成画像作成部22は、第2マスクパターン作成部19が作成した第2のマスクパターンと可視画像とを合成し、合成画像を作成する機能を有する。   The image processing unit 13 includes image acquisition units 15 and 16 corresponding to the infrared CCD camera 7 and the visible CCD camera 8, a first mask pattern generation unit 17, a motion image detection unit 18, and a second mask pattern generation. A unit 19 and a composite image creation unit 22 are provided. The image acquisition units 15 and 16 have a function of reading image data obtained from the infrared CCD camera 7 and the visible CCD camera 8 and include a memory for storing the read image data. The first mask pattern creating unit 17 serving as a difference mask image creating unit is configured as a first mask pattern serving as a difference mask image based on a difference between an infrared image at the time of infrared light irradiation and an infrared image at the time of no infrared light irradiation. It has a function to create. The motion image detection unit 18 has a function of detecting a region (motion image region) that has moved in comparison between an infrared image without infrared light irradiation and an infrared image with infrared light irradiation. The second mask pattern creation unit 19 creates a second mask pattern as an extracted image obtained by erasing the motion image area created by the motion image detection unit 18 from the first mask pattern created by the first mask pattern creation unit 17 It has the function to do. The composite image creation unit 22 has a function of creating a composite image by synthesizing the second mask pattern created by the second mask pattern creation unit 19 and the visible image.

さらに、第1マスクパターン作成部17は、差分画像作成部20と閾値処理部21を備えている。差分画像作成部20は、赤外光照射時の赤外画像と赤外光非照射時の赤外画像との差分画像を作成する機能を有する。閾値処理部21は、差分画像作成部20が作成した差分画像に閾値処理を施す機能を有する。   Further, the first mask pattern creation unit 17 includes a difference image creation unit 20 and a threshold processing unit 21. The difference image creation unit 20 has a function of creating a difference image between an infrared image when irradiated with infrared light and an infrared image when not irradiated with infrared light. The threshold processing unit 21 has a function of performing threshold processing on the difference image created by the difference image creating unit 20.

以下、制御装置9の動作を、図3のフローチャートに沿って説明する。
なお、以下の図5(a)〜(h)に示す画像例は、本発明者が本実施形態と同等のシステムを用いて実際に取得した画像を基にわかり易く作成し直したものである。
本実施形態において、可視CCDカメラ8が得た画像データは画像取得部16によって読み出され、画像取得部16は、例えば60Hzの周波数、1/60秒の画像取得周期で可視画像を取得する(図3のステップS1)。
Hereinafter, the operation of the control device 9 will be described along the flowchart of FIG.
Note that the image examples shown in FIGS. 5A to 5H are re-created in an easy-to-understand manner based on images actually acquired by the inventor using a system equivalent to the present embodiment.
In the present embodiment, the image data obtained by the visible CCD camera 8 is read by the image acquisition unit 16, and the image acquisition unit 16 acquires a visible image at a frequency of 60 Hz and an image acquisition period of 1/60 seconds, for example ( Step S1) in FIG.

図5(a)は、可視CCDカメラ8から得られた可視画像の一例である。この可視画像は実際にはフルカラーで表現されており、抽出対象である使用者Aの画像の後に背景Bが写り込んでいるのがわかる。   FIG. 5A is an example of a visible image obtained from the visible CCD camera 8. This visible image is actually expressed in full color, and it can be seen that the background B appears after the image of the user A to be extracted.

一方、赤外CCDカメラ7が得た画像データは画像取得部15によって読み出され、画像取得部15は、120Hzの周波数、1/120秒の画像取得周期で画像を取得する。すなわち、赤外CCDカメラ7側の画像取得部15は、可視CCDカメラ8側の画像取得部16の2倍の周波数、1/2の画像取得周期で画像を取得する。また、赤外CCDカメラ7が赤外画像を取得する間、赤外LED6には赤外LED駆動部11から駆動信号が入力され、赤外LED6は、120Hzの周波数で点灯、または消灯を交互に繰り返す。ここで、赤外LEDの1周期とは、1回の点灯または1回の消灯、のいずれかが行われる時間を指すこととする。   On the other hand, the image data obtained by the infrared CCD camera 7 is read by the image acquisition unit 15, and the image acquisition unit 15 acquires an image with a frequency of 120 Hz and an image acquisition period of 1/120 seconds. That is, the image acquisition unit 15 on the infrared CCD camera 7 side acquires an image at a frequency twice that of the image acquisition unit 16 on the visible CCD camera 8 side and an image acquisition cycle of ½. Further, while the infrared CCD camera 7 acquires an infrared image, a drive signal is input to the infrared LED 6 from the infrared LED drive unit 11, and the infrared LED 6 is alternately turned on or off at a frequency of 120 Hz. repeat. Here, one cycle of the infrared LED refers to a time during which one lighting or one extinguishing is performed.

このとき、図2に示す同期信号生成部12から出力された同期信号を受けて、図4に示すように、可視CCDカメラ8による可視画像取得、赤外CCDカメラ7による赤外画像取得、赤外LED6の発光動作が所定のタイミングで同期して実行される。すなわち、赤外LED6が120Hzの周波数で消灯、または点灯を交互に繰り返しているので、赤外LED6が消灯し、使用者Aに赤外光が照射されていない期間に同期して、赤外CCDカメラ7の画像取得部15が赤外画像を取得する(図3のステップS2)。   At this time, the synchronization signal output from the synchronization signal generator 12 shown in FIG. 2 is received, and as shown in FIG. 4, visible image acquisition by the visible CCD camera 8, infrared image acquisition by the infrared CCD camera 7, red The light emitting operation of the outer LED 6 is executed synchronously at a predetermined timing. That is, since the infrared LED 6 is turned off or turned on alternately at a frequency of 120 Hz, the infrared LED 6 is turned off, and the infrared CCD is synchronized with a period in which the user A is not irradiated with infrared light. The image acquisition unit 15 of the camera 7 acquires an infrared image (step S2 in FIG. 3).

図5(b)は、赤外LED6の消灯時に赤外CCDカメラ7から得られた赤外画像の一例である。図から判るように、赤外光消灯時でも、背景の中にも強い赤外光の部分が含まれている。   FIG. 5B is an example of an infrared image obtained from the infrared CCD camera 7 when the infrared LED 6 is turned off. As can be seen from the figure, even when the infrared light is extinguished, a portion of strong infrared light is included in the background.

続いて、赤外LED6が点灯し、使用者Aに赤外光が照射されている期間に同期して、赤外CCDカメラ7の画像取得部15が赤外画像を取得する(図3のステップS3)。
なお、以下では説明の便宜上、赤外光が照射されていない期間の赤外画像を「第1の赤外画像(赤外光非照射時赤外画像)」と称し、赤外光が照射されている期間の赤外画像を「第2の赤外画像(赤外光照射時赤外画像)」と称する。このようにして、可視CCDカメラ8の画像取得部16が可視画像を1回取得する期間(以下、フレーム期間ともいう)内に、赤外LED6が1回ずつ消灯または点灯し、赤外CCDカメラ7の画像取得部15が第1の赤外画像と第2の赤外画像とを1回ずつ取得する。後述するように、ここで得られた第1の赤外画像、第2の赤外画像は、可視CCDカメラ8の1フレーム期間におけるマスクパターンを作成するのに用いられる。
Subsequently, the infrared LED 6 is turned on and the image acquisition unit 15 of the infrared CCD camera 7 acquires an infrared image in synchronization with a period in which the user A is irradiated with infrared light (step in FIG. 3). S3).
In the following, for convenience of explanation, an infrared image during a period when infrared light is not irradiated is referred to as a “first infrared image (infrared image when no infrared light is irradiated)”, and infrared light is irradiated. The infrared image during the period is referred to as “second infrared image (infrared image during infrared light irradiation)”. In this way, the infrared LED 6 is turned off or turned on once in a period in which the image acquisition unit 16 of the visible CCD camera 8 acquires a visible image once (hereinafter also referred to as a frame period). 7 image acquisition unit 15 acquires the first infrared image and the second infrared image once. As will be described later, the first infrared image and the second infrared image obtained here are used to create a mask pattern in one frame period of the visible CCD camera 8.

図5(c)は、赤外LED6から赤外光が照射された状態で赤外CCDカメラ7から得られた第2の赤外画像の一例である。図から判るように、使用者Aからの反射のみならず、背景の中にも強い赤外光の部分が含まれているため、赤外光照射時に赤外画像を単純に取得しただけでは対象物の抽出は困難である。また図5(c)で強い反射強度に表現されている顔の表面や服の部分は図5(b)では弱い反射強度を示しているが、背景の部分のうち、動きのない部分は図5(b)の状態から変化していない。   FIG. 5C is an example of a second infrared image obtained from the infrared CCD camera 7 in a state where infrared light is irradiated from the infrared LED 6. As can be seen from the figure, not only the reflection from the user A but also the background contains a portion of strong infrared light. It is difficult to extract things. In addition, the face surface and the clothes part represented by the strong reflection intensity in FIG. 5C show the weak reflection intensity in FIG. 5B, but the non-moving part of the background part is shown in the figure. There is no change from the state of 5 (b).

次に、差分画像作成部20が、上記の第2の赤外画像と第1の赤外画像との差分を取り、差分画像を作成する(図3のステップS4)。   Next, the difference image creation unit 20 takes the difference between the second infrared image and the first infrared image and creates a difference image (step S4 in FIG. 3).

図5(d)は、図5(c)に示す第2の赤外画像と図5(b)に示す第1の赤外画像の2枚の赤外画像から得られた差分画像の一例である。主に使用者Aの顔や身体の正面部分が強い反射強度に、その周辺が中間の反射強度に、それ以外の部分が弱い反射強度に表現されている。また、背景Bのうち、動きのない部分は黒色1色で塗りつぶされた状態となり、使用者Aの後に写り込んでいた背景Bは強い赤外光が見られた部分を含めて消えている。   FIG. 5D is an example of a difference image obtained from two infrared images of the second infrared image shown in FIG. 5C and the first infrared image shown in FIG. 5B. is there. Mainly, the user A's face and the front part of the body are expressed with strong reflection intensity, the periphery thereof is expressed with intermediate reflection intensity, and the other parts are expressed with weak reflection intensity. In addition, in the background B, the non-moving portion is filled with one black color, and the background B reflected after the user A disappears including the portion where strong infrared light is seen.

赤外LED6と赤外CCDカメラ7は抽出対象を抽出するために用いているが、自然界には太陽光などの赤外光を含む光が存在するため、赤外LED6から赤外光を照射しただけでは抽出対象を抽出することは不可能である。そこで、赤外光を照射していない期間にも赤外CCDカメラ7で赤外画像を取得し、赤外光を照射した期間の赤外画像との差分を取れば、図5(d)に示したように、赤外光の反射強度が強い部分を持つ背景を含む画像から、赤外光の反射光強度が強い抽出対象を、動きのある背景を除いて分離することができる。   The infrared LED 6 and the infrared CCD camera 7 are used for extracting an extraction target. However, since there is light including infrared light such as sunlight in the natural world, the infrared LED 6 is irradiated with infrared light. It is impossible to extract the extraction target by itself. Therefore, if an infrared image is acquired by the infrared CCD camera 7 even during a period when the infrared light is not irradiated, and a difference from the infrared image during the period when the infrared light is irradiated is taken, FIG. As shown, it is possible to separate an extraction target having a strong reflected light intensity of infrared light from an image including a background having a portion having a high reflected light intensity of infrared light, excluding a moving background.

次に、閾値処理部21は、差分画像作成部20が作成した差分画像に閾値処理を施すことにより第1のマスクパターンを作成する(図3のステップS5)。具体的には、例えば差分画像を構成する各画素の輝度値に着目し、輝度値が所定の閾値未満である画素(背景部分を構成する画素に対応)を黒表示とし、輝度値が所定の閾値以上である画素(抽出対象部分を構成する画素に対応)を白表示とするといった2値化を行い、黒表示の画素で構成される仮のマスクパターンCを作成する。   Next, the threshold processing unit 21 creates a first mask pattern by performing threshold processing on the difference image created by the difference image creating unit 20 (step S5 in FIG. 3). Specifically, for example, paying attention to the luminance value of each pixel constituting the difference image, pixels whose luminance value is less than a predetermined threshold (corresponding to the pixels constituting the background portion) are displayed in black, and the luminance value is predetermined. Binarization is performed such that pixels that are equal to or greater than the threshold (corresponding to the pixels constituting the extraction target portion) are displayed in white, and a temporary mask pattern C composed of pixels that display black is created.

図5(e)は、図5(d)の差分画像を閾値処理して得られた仮のマスクパターンCの一例である。本実施形態の場合、背景の部分に加えて髪の毛の部分も仮のマスクパターンCの一部になっている。   FIG. 5E is an example of a temporary mask pattern C obtained by performing threshold processing on the difference image in FIG. In the case of the present embodiment, in addition to the background portion, the hair portion is also part of the temporary mask pattern C.

次に、図5(a)に示す可視画像における輝度値の低い領域を抽出するなどの方法により髪の毛等の部分を類推した領域を仮のマスクパターンCに追加し、さらにマスクパターン領域全体に対し膨張・収縮などの画像処理により適宜、形状を補正して、図5(f)に示すように、第1のマスクパターンDを得る。   Next, an area in which a portion such as hair is inferred is added to the temporary mask pattern C by a method such as extracting an area having a low luminance value in the visible image shown in FIG. The shape is corrected as appropriate by image processing such as expansion / contraction to obtain a first mask pattern D as shown in FIG.

次に、動き画像検出部18は、第1の赤外画像と第2の赤外画像の比較において動きのあった動き画像領域のみを検出する動き画像検出を行う(図3のステップS6)。動き画像検出とは、動物体解析手法の一つであり、画像中の輝度情報から動きを解析し、速度ベクトルによって物体の運動を表す手法である。動き画像検出を行う方法としては、勾配法やブロックマッチング法などの方法がある。   Next, the motion image detection unit 18 performs motion image detection that detects only a motion image region that has moved in the comparison between the first infrared image and the second infrared image (step S6 in FIG. 3). Motion image detection is one of the moving object analysis methods, which is a method of analyzing a motion from luminance information in an image and representing a motion of an object by a velocity vector. As a method for performing the motion image detection, there are methods such as a gradient method and a block matching method.

図6を用いて、動き画像検出部18の機能をより具体的に説明する。赤外CCDカメラ7の取得する隣接するフレーム間において図6(a)〜(e)に示すような画像が取得されたとする。各フレーム間において赤外LED6が点滅するため、最終的に抽出したい対象領域OBJ1は、各フレーム間において、出現と消滅を繰り返す。また、自然光に含まれる赤外光を強く反射し、背景領域に存在し且つ動きのある最終的な非抽出領域であるOBJ2は、毎フレームに出現し、且つ、フレーム毎に僅かにその位置を変化させている。   The function of the motion image detection unit 18 will be described more specifically with reference to FIG. Assume that images as shown in FIGS. 6A to 6E are acquired between adjacent frames acquired by the infrared CCD camera 7. Since the infrared LED 6 blinks between the frames, the target region OBJ1 to be finally extracted repeatedly appears and disappears between the frames. In addition, OBJ2, which is a final non-extraction region that is strongly reflected in the infrared light contained in natural light and exists in the background region and moves, appears in every frame and slightly changes its position in every frame. It is changing.

ここで、動き画像検出に用いられるアルゴリズムは、画像中の濃淡パターンが運動中に変化しないことを仮定しており、その変化しない濃淡パターンが次フレームにおいて、どこに移動したか、を解析するアルゴリズムである。よって、フレーム間において、僅かにその位置を変化させて移動していく移動物体OBJ2は、動き検出により図6(a)〜(e)に斜線で示すとおり検出可能である。ただし、図6(a)においては初期フレームのため、OBJ2は動き画像として検出されていない。   Here, the algorithm used for motion image detection assumes that the shading pattern in the image does not change during movement, and is an algorithm that analyzes where the non-changing shading pattern has moved in the next frame. is there. Therefore, the moving object OBJ2 that moves with its position slightly changed between frames can be detected by the motion detection as shown by the hatched lines in FIGS. 6 (a) to 6 (e). However, in FIG. 6A, OBJ2 is not detected as a motion image because of the initial frame.

これに対し、最終的な抽出対象であるOBJ1は、フレーム間で出現と消滅を繰り返しており、フレーム間において運動が不連続となる。このことにより、例え位置が移動していたとしても、動き画像検出による推定が困難となり、動き検出による推定条件を満たさず、動きのある領域として検出されない。   On the other hand, OBJ1, which is the final extraction target, repeatedly appears and disappears between frames, and the motion becomes discontinuous between frames. As a result, even if the position is moved, estimation by motion image detection becomes difficult, the estimation condition by motion detection is not satisfied, and the region is not detected as a motion region.

また自然光に含まれる赤外光を強く反射し、背景領域に存在する最終的な非抽出領域であり、且つ移動を伴わない領域であるOBJ3は、動きのある領域として検出されない。   In addition, OBJ3, which is a final non-extraction region existing in the background region and does not move, strongly reflects infrared light included in natural light, and is not detected as a region with movement.

これにより、動き画像検出部18では、最終的にOBJ2の領域のみが検出されることとなる。なお、動き画像検出により抽出された領域は、膨張・収縮などの画像処理を適宜行うことにより、より正確に動き領域を指定可能である。   As a result, the motion image detection unit 18 finally detects only the area of OBJ2. The region extracted by the motion image detection can be more accurately designated by appropriately performing image processing such as expansion / contraction.

図5に戻って、第1マスクパターン作成部17により作成された第1のマスクパターンDから、動き画像検出部18により検出された動き領域を消去することにより、図5(g)に示すとおり、第2のマスクパターンEが得られる(図3のステップS7)。   Returning to FIG. 5, the motion area detected by the motion image detector 18 is erased from the first mask pattern D created by the first mask pattern creator 17 as shown in FIG. A second mask pattern E is obtained (step S7 in FIG. 3).

ここで、赤外光照射時の第2の赤外画像と、赤外光非照射時の第1の赤外画像の差分は、図6(b’)に示すとおりであり、図6(b)において検出された動き画像の位置は、差分画像図6(b’)において出現するOBJ2の位置と一致している。赤外LED6の発光タイミングを、図4に示すとおり赤外CCDカメラ7の画像取得タイミングの後ろ側、即ち図4のIR(t)’、IR(t+1)’、・・・、の時期と同期をとることにより、差分画像図6(b’)に出現するOBJ2の位置と、図6の(a)、(b)間で検出される動き画像OBJ2の位置を正確に一致させることが可能であり、即ち第2のマスクパターンEを作成する段階において、可視画像の第1フレームにおいても動き画像を正確に消去可能となる。   Here, the difference between the second infrared image at the time of infrared light irradiation and the first infrared image at the time of non-irradiation of infrared light is as shown in FIG. The position of the motion image detected in () matches the position of OBJ2 appearing in the difference image FIG. 6 (b ′). As shown in FIG. 4, the emission timing of the infrared LED 6 is synchronized with the timing behind the image acquisition timing of the infrared CCD camera 7, that is, IR (t) ′, IR (t + 1) ′,. By taking, it is possible to accurately match the position of OBJ2 appearing in the difference image FIG. 6B 'with the position of the motion image OBJ2 detected between FIGS. 6A and 6B. Yes, that is, in the stage of creating the second mask pattern E, the motion image can be accurately erased even in the first frame of the visible image.

次に、合成画像作成部22は、可視CCDカメラ8が取得した可視画像と上記の第2のマスクパターンEとを合成する。これにより、可視画像からなる抽出対象画像を含み、背景の部分が消去された状態の合成画像を作成し(図3のステップS8)、画像処理部13から出力する(図3のステップS9)。   Next, the synthesized image creating unit 22 synthesizes the visible image acquired by the visible CCD camera 8 and the second mask pattern E described above. As a result, a composite image including the extraction target image made of a visible image and having the background portion erased is created (step S8 in FIG. 3) and output from the image processing unit 13 (step S9 in FIG. 3).

図5(h)は、図5(a)の可視画像と図5(g)のマスクパターンEを合成して得られた抽出画像の一例である。抽出対象がフルカラーで表現され、背景の部分が黒で塗りつぶされた状態の合成画像が得られた。   FIG. 5H is an example of an extracted image obtained by combining the visible image of FIG. 5A and the mask pattern E of FIG. A composite image was obtained in which the extraction target was expressed in full color and the background portion was filled with black.

本実施形態の画像表示システム1では、赤外光照射時の第2の赤外画像と赤外光非照射時の第1の赤外画像とから差分画像を作成し、差分画像からマスクパターンを作成するという手法を用いている。そのため、照射する赤外光の強度や閾値処理の閾値を適切に設定することにより、赤外反射光強度が十分に強い抽出対象と赤外反射光強度が十分に弱い背景とを確実に分離することができる。   In the image display system 1 of the present embodiment, a difference image is created from the second infrared image at the time of infrared light irradiation and the first infrared image at the time of non-irradiation of infrared light, and a mask pattern is created from the difference image. The method of creating is used. Therefore, by appropriately setting the intensity of the infrared light to be irradiated and the threshold value for threshold processing, it is possible to reliably separate the extraction target having a sufficiently high infrared reflected light intensity and the background having a sufficiently weak infrared reflected light intensity. be able to.

また、動き画像検出部18により、第1の赤外画像と第2の赤外画像の間で動きのあった領域を検出可能としている。本実施形態では赤外CCDカメラ7の画像取得周期を可視CCDカメラ8の画像取得周期の1/2とし、可視CCDカメラ8の1フレーム期間の中で赤外LED6を1回ずつ消灯または点灯させる構成とし、且つ赤外CCDカメラ7の2フレーム期間における動きを検出する動き画像検出部18を設ける構成とした。そのため、たとえ背景に光源と同一波長の強い赤外光が含まれるときに背景となる物体が徐々に動いたとしても、その人物は動きのある領域として検出可能であり、その検出された人物の領域のみ消去することにより、任意の1フレーム期間内に取得された可視画像に対して抽出対象のみを確実に抽出することができる。   In addition, the motion image detection unit 18 can detect a region where motion has occurred between the first infrared image and the second infrared image. In this embodiment, the image acquisition cycle of the infrared CCD camera 7 is set to ½ of the image acquisition cycle of the visible CCD camera 8, and the infrared LED 6 is turned off or turned on once in one frame period of the visible CCD camera 8. The configuration is such that a motion image detection unit 18 for detecting the motion of the infrared CCD camera 7 in a two-frame period is provided. For this reason, even if the background object contains strong infrared light with the same wavelength as the light source, even if the background object gradually moves, the person can be detected as a moving area, and the detected person's By erasing only the region, it is possible to reliably extract only the extraction target from the visible image acquired within any one frame period.

このように、本実施形態の画像表示システム1によれば、背景が特定し難く、背景情報が容易に変動する環境にあっても、確実かつ簡素な方法で抽出対象が抽出され、背景部分が消去された合成画像を作成することができる。   As described above, according to the image display system 1 of the present embodiment, even in an environment where the background is difficult to specify and the background information easily fluctuates, the extraction target is extracted by a reliable and simple method, and the background portion is An erased composite image can be created.

また、本実施形態では、同軸上に配置された赤外CCDカメラ7と可視CCDカメラ8とを用いており、赤外画像専用のCCDカメラと可視画像専用のCCDカメラとを別個に用意すれば良いため、赤外CCDカメラ7、可視CCDカメラ8の全ての撮像素子の画素を赤外画像、可視画像のいずれか一方の画像専用に用いることができる。これにより、赤外CCDカメラ7、可視CCDカメラ8により得られる画像の解像度を高めることができる。   In this embodiment, the infrared CCD camera 7 and the visible CCD camera 8 arranged on the same axis are used. If a CCD camera dedicated to an infrared image and a CCD camera dedicated to a visible image are prepared separately, For this reason, the pixels of all the imaging elements of the infrared CCD camera 7 and the visible CCD camera 8 can be used exclusively for either the infrared image or the visible image. Thereby, the resolution of the image obtained by the infrared CCD camera 7 and the visible CCD camera 8 can be increased.

なお、本実施形態において、使用者A(抽出対象)の位置が奥行き方向に変化する場合には、赤外LED6からの赤外光の照射量を適宜変化させる、もしくは、第1のマスクパターンを作成する際の閾値の設定値を適宜変更する、などの方法を採れば良い。また、抽出する予定にない人物が背景に入り込んだ際にも、赤外光の照射量の設定、閾値の設定を最適化することにより、確実なマスク処理を行うことができる。本実施形態の画像表示システム1によれば、可視画像に対してはマスク処理を行っただけであるから、偽りのない自然な表情で使用者Aの画像を伝送することができる。   In the present embodiment, when the position of the user A (extraction target) changes in the depth direction, the irradiation amount of the infrared light from the infrared LED 6 is appropriately changed, or the first mask pattern is changed. What is necessary is just to take the method of changing the setting value of the threshold value at the time of creation suitably. Further, even when a person who is not scheduled to be extracted enters the background, it is possible to perform reliable mask processing by optimizing the setting of the irradiation amount of infrared light and the setting of the threshold value. According to the image display system 1 of the present embodiment, since the visible image is only subjected to the mask process, the image of the user A can be transmitted with a natural expression that is not false.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば第1実施形態では、可視CCDカメラ8と赤外CCDカメラ7を同軸上に配置した例を挙げたが、異なる光軸上に配置し、赤外CCDカメラ7で取得された画像から生成されたマスクパターンに空間変換を行うことにより、可視CCDカメラ8に適したマスクパターンを生成してもよい。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, the visible CCD camera 8 and the infrared CCD camera 7 are arranged on the same axis. However, the visible CCD camera 8 and the infrared CCD camera 7 are generated on the basis of images acquired by the infrared CCD camera 7 arranged on different optical axes. A mask pattern suitable for the visible CCD camera 8 may be generated by performing spatial conversion on the mask pattern.

また、上記実施形態では、赤外CCDカメラ7の画像取得周期を可視CCDカメラ8の画像取得周期の1/2に設定し、可視CCDカメラ8の1フレーム期間内に第1、第2の赤外画像を取得する構成としたが、赤外CCDカメラ7の画像取得周期はこれに限定されるものではない。背景が変化する虞が少ない場合には、赤外CCDカメラ7の画像取得周期を可視CCDカメラ8の画像取得周期のm倍(m:1以上の整数)に設定し、例えば可視CCDカメラ8の10フレーム期間内に第1、第2の赤外画像を取得する構成としても良い。その場合、マスクパターンを作成するのに費やせる画像処理時間が長くて良いため、画像処理部の負荷を軽減することができる。
その他、各構成要素の配置、数等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。

また、上記実施形態では本発明の画像表示システムを例示したが、上記実施形態の画像表示システム1から可視CCDカメラ8、画像取得部16、合成画像作成部22を除く構成とすれば、差分画像と動き画像検出の合成より、これを抽出画像として出力する本発明の画像抽出装置を実現できる。この画像抽出装置は上で例示した画像表示システムの他、例えば画像認識システム、検査・計測システム等に利用することもできる。
Further, in the above embodiment, the image acquisition period of the infrared CCD camera 7 is set to ½ of the image acquisition period of the visible CCD camera 8, and the first and second red colors are within one frame period of the visible CCD camera 8. Although the outside image is acquired, the image acquisition cycle of the infrared CCD camera 7 is not limited to this. When there is little possibility that the background changes, the image acquisition period of the infrared CCD camera 7 is set to m times (m: an integer of 1 or more) of the image acquisition period of the visible CCD camera 8. It is good also as a structure which acquires a 1st, 2nd infrared image within 10 frame periods. In that case, the image processing time that can be spent to create the mask pattern may be long, so the load on the image processing unit can be reduced.
In addition, the specific configuration such as the arrangement and number of components is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.

In the above embodiment, the image display system of the present invention is exemplified. However, if the visible CCD camera 8, the image acquisition unit 16, and the composite image creation unit 22 are excluded from the image display system 1 of the above embodiment, a difference image is obtained. Thus, the image extraction apparatus of the present invention that outputs the extracted image as an extracted image can be realized by combining the motion image detection. In addition to the image display system exemplified above, the image extraction apparatus can be used for an image recognition system, an inspection / measurement system, and the like.

1…画像表示システム、2…画像処理装置、3…プロジェクター(表示装置)、4…スクリーン、5…ハーフミラー、6…赤外LED(赤外光源)、7…赤外CCDカメラ(赤外撮像手段)、8…可視CCDカメラ(可視撮像手段)、13…画像処理部(画像処理手段)、17…第1マスクパターン作成部、18…動き画像検出部、19…第2マスクパターン作成部、20…差分画像作成部、21…閾値処理部、22…合成画像作成部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image display system, 2 ... Image processing apparatus, 3 ... Projector (display apparatus), 4 ... Screen, 5 ... Half mirror, 6 ... Infrared LED (infrared light source), 7 ... Infrared CCD camera (infrared imaging) Means), 8... Visible CCD camera (visible imaging means), 13... Image processing section (image processing means), 17... First mask pattern creation section, 18. 20 ... difference image creation unit, 21 ... threshold processing unit, 22 ... composite image creation unit.

Claims (6)

抽出対象に向けて赤外光を照射する赤外光源と、
赤外光による画像を撮像する赤外撮像手段と、
可視光による画像を撮像する可視撮像手段と、
前記赤外撮像手段が取得した赤外画像と前記可視撮像手段が取得した可視画像とに基づいて画像処理を行う画像処理手段と、を備え、
前記画像処理手段が、前記赤外光源から前記抽出対象に向けて前記赤外光が照射されている期間に取得した赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光が照射されていない期間に取得した赤外光非照射時赤外画像と、の差分を取ることにより差分画像を作成する差分画像作成部と、前記差分画像に閾値処理を施すことにより第1のマスクパターンを作成する第1のマスクパターン作成部と、
前記赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光非照射時赤外画像との比較により動きのある動き画像領域を検出する動き画像検出部と、
前記第1のマスクパターンから前記動き画像領域を消去した第2のマスクパターンを作成する第2のマスクパターン作成部と、
前記可視画像と前記第2のマスクパターンとを合成することにより抽出対象画像を含む合成画像を作成する合成画像作成部と、を備えたことを特徴とする画像処理装置。
An infrared light source that emits infrared light toward the extraction target;
Infrared imaging means for imaging an image by infrared light;
Visible imaging means for imaging an image by visible light;
Image processing means for performing image processing based on the infrared image acquired by the infrared imaging means and the visible image acquired by the visible imaging means;
An infrared image irradiation infrared image acquired during a period in which the image processing means is irradiated with the infrared light from the infrared light source toward the extraction target, and a period in which the infrared light is not irradiated A difference image creation unit that creates a difference image by taking a difference between the infrared image and the infrared image that has not been irradiated, and a first mask pattern that creates a first mask pattern by performing threshold processing on the difference image. 1 mask pattern creation unit;
A motion image detection unit that detects a motion image region having motion by comparing the infrared image when irradiated with infrared light and the infrared image when not irradiated with infrared light;
A second mask pattern creating unit that creates a second mask pattern in which the moving image region is erased from the first mask pattern;
An image processing apparatus comprising: a synthesized image creating unit that creates a synthesized image including an extraction target image by synthesizing the visible image and the second mask pattern.
前記赤外撮像手段の画像取得周期が前記可視撮像手段の画像取得周期の1/n倍(n:2以上の整数)であり、前記可視撮像手段の1回の画像取得周期の中で前記赤外光源をn回点灯または消灯させることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   The image acquisition cycle of the infrared imaging means is 1 / n times (n: an integer equal to or greater than 2) the image acquisition cycle of the visible imaging means, and the red is included in one image acquisition cycle of the visible imaging means. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the external light source is turned on or off n times. 前記赤外光源の点灯、消灯の時期が、消灯から開始することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 2, wherein the infrared light source is turned on and off when the infrared light source is turned off. 前記赤外画像撮像手段および前記可視撮像手段を、ハーフミラーで分離して同軸上に配置された赤外撮像素子と可視撮像素子とで構成することを特徴とする請求項1ないし3に記載の画像処理装置。   The said infrared image imaging means and said visible imaging means are comprised with the infrared imaging element and visible imaging element which were arrange | positioned coaxially by isolate | separating with a half mirror, The Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Image processing device. 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の画像処理装置と、前記画像処理装置によって得られた抽出画像を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする画像表示システム。   An image display system comprising: the image processing device according to claim 1; and a display device that displays an extracted image obtained by the image processing device. 抽出対象に向けて赤外光を照射する赤外光源と、
赤外光による画像を撮像する赤外撮像手段と、
前記赤外撮像手段が取得した赤外画像に基づいて画像処理を行う画像処理手段と、
前記画像処理手段が、前記赤外光源から前記抽出対象に向けて前記赤外光が照射された期間に取得した赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光が照射されていない期間に取得した赤外光非照射時赤外画像と、の差分を取ることにより作成した差分画像に対し、さらに閾値処理を施すことにより差分マスク画像を作成する差分マスク画像作成部と、
前記赤外光照射時赤外画像と、前記赤外光非照射時赤外画像との比較により動きのある動き画像領域を検出する動き画像検出部と、
前記差分マスク画像から前記動き画像領域を消去してなる抽出画像を作成する抽出画像作成部と、を備えることを特徴とする画像抽出装置。
An infrared light source that emits infrared light toward the extraction target;
Infrared imaging means for imaging an image by infrared light;
Image processing means for performing image processing based on an infrared image acquired by the infrared imaging means;
In the infrared light irradiation infrared image acquired in the period when the image processing means is irradiated with the infrared light from the infrared light source toward the extraction target, and during the period when the infrared light is not irradiated A difference mask image creating unit that creates a difference mask image by further performing threshold processing on the difference image created by taking the difference between the acquired infrared light non-irradiation infrared image,
A motion image detection unit that detects a motion image region having motion by comparing the infrared image when irradiated with infrared light and the infrared image when not irradiated with infrared light;
An image extraction apparatus comprising: an extraction image creation unit that creates an extraction image formed by erasing the motion image region from the difference mask image.
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