JP2012528506A - 背景から前景の頭頂部を分離するための方法および装置 - Google Patents
背景から前景の頭頂部を分離するための方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は概してデジタル画像処理に関し、特に、撮像したデジタル画像内の周囲の背景から、当該撮像デジタル画像の前景内のオブジェクトを分離するための技術に関する。
この節で述べる方策は、追求され得るが、これまでに着想または追求されたことがあるとは限らない方策である。したがって、特に記載のない限り、この節で述べる方策のいずれも、単にこの節に含まれているというだけで先行技術であると見なされると仮定されるべきでない。
以下の説明では、説明上、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。しかし、本発明はこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることが明らかになるであろう。他の例では、本発明を不要に不明瞭にするのを避けるために、周知の構造および装置をブロック図の形態で示す。
本発明の実施例は、あるシーンのデジタル画像の前景領域と背景領域とを区別する方法を含む。1つ以上の前景オブジェクトが、前景画素と背景画素とを区別する2値画像マップ内に識別され得る。1つ以上の前景オブジェクトから、主要な前景オブジェクトが識別され得、識別された主要な前景オブジェクトに一部基づいて、主要な前景オブジェクトの頭領域が推定され得る。頭領域の中に、頭頂部領域を示す前景画素および背景画素のパターンが識別され得る。頭頂部領域の中に、実際は主要な前景オブジェクトの部分を示す、背景画素として識別される画素が前景画素に変換されることによって、2値画像マップの精度を向上させることができる。本発明のさまざまな実施例は、添付の請求項に記載の特徴を有する。
図1は、好ましい実施例に従って動作するデジタル画像取得装置20のブロック図を示す。本実施例では携帯型デジタルカメラであり得るデジタル画像取得装置20は、プロセッサ120を含む。当該デジタルカメラにおいて実現される処理の多くは、「プロセッサ」とラベル付されたブロック120として一括して示されるマイクロプロセッサ、中央処理装置、コントローラ、デジタル信号プロセッサおよび/または特定用途向け集積回路(ASIC)内で動作するソフトウェアにおいて実現され得るか、当該ソフトウェアによって制御され得る。一般的に、ユーザインターフェイス、およびボタンやディスプレイなどの周辺構成要素の制御は、マイクロコントローラ122によって制御される。
図2は、本発明の実施例に係る方法を示すフローチャートである。図1に示す画像取得装置20(本開示内容では「カメラ」と称されることもある)のセグメント化フィルタ90は、記憶画像I(x,y)の前景/背景セグメント化情報99を用いて、前景(FG)画素および背景(BG)画素を有する2値マップを生成し得る(ブロック210)。2値マップはたとえば、2値マップに対応する画像が前景画像を黒で示し、背景を白で示すように、背景画素に第1の値を割当て、前景画素に第2の値を割当て得る。2005年8月30日に出願された、「差分露光計算を用いたデジタル画像における前景/背景セグメント化(Foreground/Background Segmentation In Digital Images With Differential Exposure Calculations)」と題された米国特許出願公開第2006/0039690号は、その全文が引用によって本明細書に援用される。本発明の1つの実施例では、2値マップを改良して、デジタル画像の背景からの前景オブジェクトのセグメント化の品質を向上させる。
1つの実施例によると、本明細書に記載の技術は1つ以上の特定目的コンピュータ機器によって実現される。特定目的コンピュータ機器は、図1に示すデジタル画像取得装置に組込まれ得るか、図1に示すデジタル画像取得装置とは別個であり得る。
本説明では、一定の処理ステップが特定の順序で述べられ、一定のステップを識別するためにアルファベットおよび英数字のラベルが用いられ得る。本説明中に特に記載のない限り、本発明の実施例はそのようなステップを実行するいずれの特定の順序にも限定されるとは限らない。特に、ラベルはステップを便利に識別するために用いているに過ぎず、そのようなステップを実行する特定の順序を特定または必要とすることを意図していない。
Claims (31)
- 記憶装置から、第1の照明量で撮像したシーンの第1の画像を読出すステップと、
前記記憶装置から、前記第1の照明量とは異なる第2の照明量で撮像した前記シーンの第2の画像を読出すステップと、
前記第1の画像と前記第2の画像との比較に基づいて、前記シーンの前景部と前記シーンの背景部を区別するステップと、
前記シーンの中に、人物の頭部の頂部を含む頂部領域を識別するステップと、
前記前景部ではなく前記背景部に属するとして誤って識別された前記頂部領域の部分を識別するステップと、
誤って識別された前記頂部領域の前記部分を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを備え、
前記ステップは自動式装置によって実行される、方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記背景部の最大隣接領域を識別することによって、主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの外部の前記前景部のすべての部分を、前記前景部ではなく前記背景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記前景部の最大隣接領域を識別するステップと、
前記最大隣接領域が、前記第1の画像または前記第2の画像のいずれか一方である特定的な画像の底部と接触しているか否か判断するステップと、
前記最大隣接領域が前記特定的な画像の前記底部と接触していないという判断に応答して、前記前景部の中に、主要な前景オブジェクトとして、(a)前記最大隣接領域ほど大きくなく、(b)前記特定的な画像の前記底部と接触している、2番目に大きい隣接領域を識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの外部の前記前景部のすべての部分を、前記前景部ではなく前記背景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記前景部によって完全に囲まれている前記背景部のサブ領域を識別するステップと、
前記サブ領域が、前記前景部の少なくとも一部を含む区域の境界をつける矩形のいずれかの部分と接触しているか否か判断するステップと、
前記サブ領域が前記矩形のいずれの部分とも接触していないという判断に応答して、前記サブ領域のすべての部分を前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記前景部によって完全に囲まれている前記背景部のサブ領域を識別するステップと、
前記サブ領域が、前記前景部の少なくとも一部を含む区域の境界をつける矩形のいずれかの部分と接触しているか否か判断するステップと、
前記サブ領域が特定の区域の特定の割合未満を占めるか否か判断するステップと、
(a)前記サブ領域が前記矩形のいずれの部分とも接触しておらず、(b)前記サブ領域が前記特定の区域の特定の割合未満を占める、という判断に応答して、前記サブ領域のすべての部分を前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
主要な前景オブジェクトが前記前景部の最大隣接領域であることに少なくとも一部基づいて、前記前景部の中の前記主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの最上、最下、最左および最右の範囲と接触する側を有する外接矩形を識別するステップと、
前記外接矩形の中に、(a)前記外接矩形の幅の特定の分数である幅、および(b)前記外接矩形の高さの特定の分数である高さ、を有すると規定される頭ボックスを識別するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
主要な前景オブジェクトが前記前景部の最大隣接領域であることに少なくとも一部基づいて、前記前景部の中の前記主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
顔検出アルゴリズムに少なくとも一部基づいて、前記主要な前景オブジェクトの顔領域を識別するステップと、
前記顔領域の最上、最下、最左および最右の範囲と接触するエッジを有する頭ボックスを識別するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記人物の頭の境界をつける頭ボックスを識別するステップと、
前記頭ボックスの中に、前記前景部からの画素、その後に前記背景部からの画素、その後に前記前景部からの画素を含む最上の画素行であるトリオ線の場所を特定するステップと、
(a)前記頭ボックスの最左、最右、および最下の側である最左、最右、および最下の側を有し、(b)前記トリオ線である最上の側を有する、頂部ボックスを識別するステップと、
前記頂部ボックスの中に、(a)前記背景部に属し、(b)前記頂部ボックスのいずれの側にも接しない、1つ以上のサブ領域を識別するステップと、
前記1つ以上のサブ領域の各々を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記人物の頭の境界をつける頭ボックスを識別するステップと、
前記頭ボックスの中に、前記前景部からの画素、その後に前記背景部からの画素、その後に前記前景部からの画素を含む最上の画素行であるトリオ線の場所を特定するステップと、
(a)前記頭ボックスの最左、最右、および最下の側である最左、最右、および最下の側を有し、(b)前記トリオ線である最上の側を有する、頂部ボックスを識別するステップと、
前記頂部ボックスの中に、(a)前記背景部に属し、(b)前記第1の画像と前記第2の画像との間で発光が特定の量よりも多く変化する、1つ以上の画素を識別するステップと、
前記1つ以上の画素の各々を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 - 誤って識別された前記頂部領域の前記部分を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けた後、前記記憶装置に、前記シーンから前記背景部が省略された第3の画像を記憶するステップをさらに備える、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 揮発性または不揮発性コンピュータ読取可能記憶媒体であって、1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
記憶装置から、第1の照明量で撮像したシーンの第1の画像を読出すステップと、
前記記憶装置から、前記第1の照明量とは異なる第2の照明量で撮像した前記シーンの第2の画像を読出すステップと、
前記第1の画像と前記第2の画像との比較に基づいて、前記シーンの前景部と前記シーンの背景部を区別するステップと、
前記シーンの中に、人物の頭部の頂部を含む頂部領域を識別するステップと、
前記前景部ではなく前記背景部に属するとして誤って識別された前記頂部領域の部分を識別するステップと、
誤って識別された前記頂部領域の前記部分を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを実行させる命令を記憶している、コンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記背景部の最大隣接領域を識別することによって、主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの外部の前記前景部のすべての部分を、前記前景部ではなく前記背景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記前景部の最大隣接領域を識別するステップと、
前記最大隣接領域が、前記第1の画像または前記第2の画像のいずれか一方である特定的な画像の底部と接触しているか否か判断するステップと、
前記最大隣接領域が前記特定的な画像の前記底部と接触していないという判断に応答して、前記前景部の中に、主要な前景オブジェクトとして、(a)前記最大隣接領域ほど大きくなく、(b)前記特定的な画像の前記底部と接触している、2番目に大きい隣接領域を識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの外部の前記前景部のすべての部分を、前記前景部ではなく前記背景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記前景部によって完全に囲まれている前記背景部のサブ領域を識別するステップと、
前記サブ領域が、前記前景部の少なくとも一部を含む区域の境界をつける矩形のいずれかの部分と接触しているか否か判断するステップと、
前記サブ領域が前記矩形のいずれの部分とも接触していないという判断に応答して、前記サブ領域のすべての部分を前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記前景部によって完全に囲まれている前記背景部のサブ領域を識別するステップと、
前記サブ領域が、前記前景部の少なくとも一部を含む区域の境界をつける矩形のいずれかの部分と接触しているか否か判断するステップと、
前記サブ領域が特定の区域の特定の割合未満を占めるか否か判断するステップと、
(a)前記サブ領域が前記矩形のいずれの部分とも接触しておらず、(b)前記サブ領域が前記特定の区域の特定の割合未満を占める、という判断に応答して、前記サブ領域のすべての部分を前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
主要な前景オブジェクトが前記前景部の最大隣接領域であることに少なくとも一部基づいて、前記前景部の中の前記主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの最上、最下、最左および最右の範囲と接触する側を有する外接矩形を識別するステップと、
前記外接矩形の中に、(a)前記外接矩形の幅の特定の分数である幅、および(b)前記外接矩形の高さの特定の分数である高さ、を有すると規定される頭ボックスを識別するステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
主要な前景オブジェクトが前記前景部の最大隣接領域であることに少なくとも一部基づいて、前記前景部の中の前記主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
顔検出アルゴリズムに少なくとも一部基づいて、前記主要な前景オブジェクトの顔領域を識別するステップと、
前記顔領域の最上、最下、最左および最右の範囲と接触するエッジを有する頭ボックスを識別するステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記人物の頭の境界をつける頭ボックスを識別するステップと、
前記頭ボックスの中に、前記前景部からの画素、その後に前記背景部からの画素、その後に前記前景部からの画素を含む最上の画素行であるトリオ線の場所を特定するステップと、
(a)前記頭ボックスの最左、最右、および最下の側である最左、最右、および最下の側を有し、(b)前記トリオ線である最上の側を有する、頂部ボックスを識別するステップと、
前記頂部ボックスの中に、(a)前記背景部に属し、(b)前記頂部ボックスのいずれの側にも接しない、1つ以上のサブ領域を識別するステップと、
前記1つ以上のサブ領域の各々を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 前記頂部領域を識別するステップは、
前記人物の頭の境界をつける頭ボックスを識別するステップと、
前記頭ボックスの中に、前記前景部からの画素、その後に前記背景部からの画素、その後に前記前景部からの画素を含む最上の画素行であるトリオ線の場所を特定するステップと、
(a)前記頭ボックスの最左、最右、および最下の側である最左、最右、および最下の側を有し、(b)前記トリオ線である最上の側を有する、頂部ボックスを識別するステップと、
前記頂部ボックスの中に、(a)前記背景部に属し、(b)前記第1の画像と前記第2の画像との間で発光が特定の量よりも多く変化する、1つ以上の画素を識別するステップと、
前記1つ以上の画素の各々を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項11に記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。 - 誤って識別された前記頂部領域の前記部分を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けた後、前記記憶装置に、前記シーンから前記背景部が省略された第3の画像を記憶するステップをさらに備える、請求項11〜19のいずれかに記載のコンピュータ読取可能記憶媒体。
- (a)第1の照明量でシーンの第1の画像を撮像し、(b)前記第1の照明量とは異なる第2の照明量で前記シーンの第2の画像を撮像する撮像モジュールと、
前記第1の画像と前記第2の画像との比較に基づいて、前記シーンの前景部と前記シーンの背景部を区別する前景識別モジュールと、
(a)前記シーンの中に、人物の頭部の頂部を含む頂部領域を識別し、(b)前記前景部ではなく前記背景部に属するとして誤って識別された前記頂部領域の部分を識別し、(c)誤って識別された前記頂部領域の前記部分を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付ける、頂部識別モジュールとを備える、デジタルカメラ。 - 前記頂部領域の識別は、
前記前景部の最大隣接領域を識別するステップと、
前記最大隣接領域が、前記第1の画像または前記第2の画像のいずれか一方である特定的な画像の底部と接触しているか否か判断するステップと、
前記最大隣接領域が前記特定的な画像の前記底部と接触していないという判断に応答して、前記前景部の中に、主要な前景オブジェクトとして、(a)前記最大隣接領域ほど大きくなく、(b)前記特定的な画像の前記底部と接触している、2番目に大きい隣接領域を識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの外部の前記前景部のすべての部分を、前記前景部ではなく前記背景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項21に記載のデジタルカメラ。 - 前記頂部領域の識別は、
前記前景部によって完全に囲まれている前記背景部のサブ領域を識別するステップと、
前記サブ領域が、前記前景部の少なくとも一部を含む区域の境界をつける矩形のいずれかの部分と接触しているか否か判断するステップと、
前記サブ領域が前記矩形のいずれの部分とも接触していないという判断に応答して、前記サブ領域のすべての部分を前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項21に記載のデジタルカメラ。 - 前記頂部領域の識別は、
前記前景部によって完全に囲まれている前記背景部のサブ領域を識別するステップと、
前記サブ領域が、前記前景部の少なくとも一部を含む区域の境界をつける矩形のいずれかの部分と接触しているか否か判断するステップと、
前記サブ領域が特定の区域の特定の割合未満を占めるか否か判断するステップと、
(a)前記サブ領域が前記矩形のいずれの部分とも接触しておらず、(b)前記サブ領域が前記特定の区域の特定の割合未満を占める、という判断に応答して、前記サブ領域のすべての部分を前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項21に記載のデジタルカメラ。 - 前記頂部領域の識別は、
主要な前景オブジェクトが前記前景部の最大隣接領域であることに少なくとも一部基づいて、前記前景部の中の前記主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
前記主要な前景オブジェクトの最上、最下、最左および最右の範囲と接触する側を有する外接矩形を識別するステップと、
前記外接矩形の中に、(a)前記外接矩形の幅の特定の分数である幅、および(b)前記外接矩形の高さの特定の分数である高さ、を有すると規定される頭ボックスを識別するステップとを含む、請求項21に記載のデジタルカメラ。 - 前記頂部領域の識別は、
主要な前景オブジェクトが前記前景部の最大隣接領域であることに少なくとも一部基づいて、前記前景部の中の前記主要な前景オブジェクトを識別するステップと、
顔検出アルゴリズムに少なくとも一部基づいて、前記主要な前景オブジェクトの顔領域を識別するステップと、
前記顔領域の最上、最下、最左および最右の範囲と接触するエッジを有する頭ボックスを識別するステップとを含む、請求項21に記載のデジタルカメラ。 - 前記頂部領域の識別は、
前記人物の頭の境界をつける頭ボックスを識別するステップと、
前記頭ボックスの中に、前記前景部からの画素、その後に前記背景部からの画素、その後に前記前景部からの画素を含む最上の画素行であるトリオ線の場所を特定するステップと、
(a)前記頭ボックスの最左、最右、および最下の側である最左、最右、および最下の側を有し、(b)前記トリオ線である最上の側を有する、頂部ボックスを識別するステップと、
前記頂部ボックスの中に、(a)前記背景部に属し、(b)前記頂部ボックスのいずれの側にも接しない、1つ以上のサブ領域を識別するステップと、
前記1つ以上のサブ領域の各々を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項21に記載のデジタルカメラ。 - 前記頂部領域の識別は、
前記人物の頭の境界をつける頭ボックスを識別するステップと、
前記頭ボックスの中に、前記前景部からの画素、その後に前記背景部からの画素、その後に前記前景部からの画素を含む最上の画素行であるトリオ線の場所を特定するステップと、
(a)前記頭ボックスの最左、最右、および最下の側である最左、最右、および最下の側を有し、(b)前記トリオ線である最上の側を有する、頂部ボックスを識別するステップと、
前記頂部ボックスの中に、(a)前記背景部に属し、(b)前記第1の画像と前記第2の画像との間で発光が特定の量よりも多く変化する、1つ以上の画素を識別するステップと、
前記1つ以上の画素の各々を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを含む、請求項21に記載のデジタルカメラ。 - 前記頂部識別モジュールは、誤って識別された前記頂部領域の前記部分を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けた後、前記記憶装置に、前記シーンから前記背景部が省略された第3の画像を記憶する、請求項21〜28のいずれかに記載のデジタルカメラ。
- 請求項1に記載の方法のステップを実行するためのコンピュータ実行可能命令を備える、コンピュータプログラム。
- 記憶装置から、第1の照明量で撮像したシーンの第1の画像を読出すステップと、
前記記憶装置から、前記第1の照明量とは異なる第2の照明量で撮像した前記シーンの第2の画像を読出すステップと、
前記第1の画像と前記第2の画像との比較に基づいて、前記シーンの前景部と前記シーンの背景部を区別するステップと、
前記シーンの中に、人物の頭部の頂部を含む頂部領域を識別するステップと、
前記前景部ではなく前記背景部に属するとして誤って識別された前記頂部領域の部分を識別するステップと、
誤って識別された前記頂部領域の前記部分を、前記背景部ではなく前記前景部に属すると再び特徴付けるステップとを備え、
前記ステップは自動式装置によって実行される、コンピュータ実行方法。
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