JP2013152734A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】時間的に連続する3枚のフレーム画像の差分画像をもとに、中央のフレーム画像から移動体を表示する移動体領域と背景領域を抽出する。移動体領域の画像には、コントラスト強調など、画像をより鮮明にする処理を行う。他方、背景領域の画像には平均化処理などのぼかし処理を行う。このぼかし処理では、フレーム画像において移動体領域が占める割合が大きいほどぼかしの程度が高くなるように、背景領域の画像をぼかす。人間が物を見るときの目のピント調節機能を画像処理で予め行うことで、動画像を見る者に、背景ではなく、動きのある部分にピントが合っている感覚を与えて、2次元の動画像の奥行き感、立体感を高める。
【選択図】図2
Description
よび動画像の画像処理を行うためのコンピュータプログラムに関する。
示装置が普及している。そのため、映像のクオリティーに対する要求が高まっており、そ
の1つに臨場感、遠近感(距離感)がある。立体感、奥行き感を高めることで、臨場感を
高めることができる。
従来では、カメラで撮影した写真(静止画像)に距離感、立体感を与えるために、写真に
ぼかし処理(デフォーカス処理)を行うことが提案されている(例えば、特許文献1、2
)。
抽出し、主要部の画像に鮮鋭化処理を行い、背景にぼかし処理を行う画像処理装置が記載
されている。
出し、被写体および背景の少なくとも一方にぼかし処理を行う画像処理方法が記載されて
いる。
場感、奥行き感を高める技術についてではない。そこで、本発明の実施形態の目的の1つ
は、2次元映像表示用の表示装置に、立体感、奥行き感を高めた動画像を作成することを
可能にする画像処理方法を提供することにある。
を可能にする画像処理システムを提供することにある。
する画像処理方法を実現するためのコンピュータプログラムを提供することにある。
像処理するために、少なくとも1つのフレーム画像を、移動体を構成する画素群でなる移
動体領域と、移動体を構成しない画素群でなる背景領域とに区分し、背景領域に画像処理
を行って、フレーム画像から補正フレーム画像を作成するというものである。この構成例
では、背景領域に行う画像処理は、移動体領域がフレーム画像に占める割合が大きいほど
、背景領域へのぼかしの効果を強調するぼかし処理である。
体領域と、移動体領域以外の背景領域とに区分するために、補正対象となる第1のフレー
ム画像と第1の画像のkフレーム前(kは自然数)の第2のフレーム画像との差分、およ
び第1のフレーム画像と第1のフレーム画像のkフレーム後の第3のフレーム画像との差
分をもとに、第1のフレーム画像から移動体を構成する画素を抽出し、移動体を構成する
画素群でなる移動体領域と、移動体を構成しない画素群でなる背景領域とでなるマスク画
像を作成することができる。この構成例では、このマスク画像を用いて、第1のフレーム
画像の各画素が背景領域または移動体領域のどちらの領域に含まれるかを判定する。
処理と異なる画像処理を行ってもよい。
を表示する画像表示部と、少なくとも1つのフレーム画像から移動体を抽出して、フレー
ム画像を、移動体を構成する画素群でなる移動体領域と、移動体を構成しない画素群でな
る背景領域とに区分する移動体抽出部と、背景領域にぼかし処理を行い、補正フレーム画
像を作成する補正フレーム画像作成部とを有する。この構成例において、補正フレーム画
像作成部は、移動体領域がフレーム画像に占める割合が大きいほど、ぼかしの効果を強調
するぼかし処理を背景領域に行う装置である。
画像を表示する画像表示部と、補正対象となる第1のフレーム画像と第1のフレーム画像
のkフレーム前(kは自然数)の第2のフレーム画像との差分、および第1のフレーム画
像と第1のフレーム画像のkフレーム後の第3のフレーム画像との差分をもとに、第1の
フレーム画像から移動体を構成する画素を抽出し、移動体を構成する画素群でなる移動体
領域と、移動体を構成しない画素群でなる背景領域とでなるマスク画像を作成するマスク
画像作成部と、マスク画像を用いて、第1のフレーム画像を構成する各画素について、背
景領域または移動体領域のどちらの領域に含まれるかを判定し、背景領域の画素にぼかし
処理を行い、補正フレーム画像を作成する補正フレーム画像作成部とを有する。
に占める割合が大きいほど、ぼかしの効果を強調するぼかし処理を背景領域に行う装置で
ある。
に、背景領域に行われる画像処理と異なる画像処理を行ってもよい。
画像の少なくとも1つのフレーム画像から移動体を抽出して、フレーム画像を、移動体を
構成する画素群でなる移動体領域と、移動体を構成しない画素群でなる背景領域とに区分
する処理と、背景領域にぼかし処理を行い、補正フレーム画像を作成する処理と、を含む
画像処理を、画像処理装置に実行させるプログラムであり、補正フレーム画像を作成する
処理において、背景領域に対する画像処理として、移動体領域がフレーム画像に占める割
合が大きいほど、ぼかしの効果を強調するぼかし処理を画像処理装置に実行させるという
ものである。
ム画像と第1の画像のkフレーム前(kは自然数)の第2のフレーム画像との差分、およ
び第1のフレーム画像と第1のフレーム画像のkフレーム後の第3のフレーム画像との差
分をもとに、第1のフレーム画像から移動体を構成する画素を抽出し、移動体を構成する
画素群でなる移動体領域と、移動体を構成しない画素以外の画素群でなる背景領域とでな
るマスク画像を作成する処理と、マスク画像を用いて、第1のフレーム画像を構成する各
画素について、背景領域または移動体領域のどちらの領域に含まれるかを判定し、背景領
域の画素にぼかし処理を行い、補正フレーム画像を作成する処理とを含む画像処理を、画
像処理装置に実行させるプログラムである。
において、背景領域に対する画像処理として、移動体領域が第1のフレーム画像に占める
割合が大きいほど、ぼかしの効果を強調するぼかし処理を画像処理装置に実行させること
ができる。
画像を作成する処理において、移動体領域に、背景領域に行われる画像処理と異なる画像
処理を、画像処理装置に実行させてもよい。
処理、メディアンフィルタ処理、コントラストを弱めるコントラスト変換処理、およびモ
ザイク処理のうちの少なくとも1つの画像処理を行えばよい。
行うことができる。この場合、移動体領域に対する画像処理として、鮮鋭化処理、コント
ラストを強調するコントラスト変換処理、および輪郭強調処理のうちの少なくとも1つの
画像処理を行えばよい。
を変化させたぼかし処理を行うことは、人の目のピント調節機能に合わせて背景をぼかす
ことができる。つまり、背景にこのようなぼかし処理を行うことで、距離感、奥行き感が
高い動画像を作成することが可能になる。例えば、テレビ受信機で受信したテレビジョン
放送映像にこのようなぼかし処理を行うことで、その映像データを受信しながら、奥行き
感の高い動画像に変換することができるため、付加価値の高いテレビ受像器を提供するこ
とが可能になる。
発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本明細書に開示される発明の実施
形態は、趣旨およびその範囲から逸脱することなく、その態様および詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本明細書に開示される発明は実施
形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
本実施形態では、複数のフレーム画像で構成される動画像を画像処理する画像処理方法
、ならびに、この画像処理を実現するための画像処理システムおよびコンピュータプログ
ラムについて説明する。
システムとして画像表示部を備えた画像処理システムを説明する。言い換えると、本実施
形態の画像処理システムは、画像処理装置を備えた画像表示システムであるということも
できる。図1は、本実施形態の画像処理システムの構成例を示すブロック図である。図1
に示す画像処理システム100は、複数のフレーム画像で構成される動画像を表示するこ
とが可能な装置であり、画像処理装置101および画像出力装置102を有する。
を抽出して、当該フレーム画像を、移動体を構成する画素群でなる移動体領域と、移動体
領域以外の領域である背景領域とに区分する装置である。また、移動体および背景を抽出
したフレーム画像に対して、画像処理を行うことにより、補正フレーム画像を作成する装
置である。画像処理装置101では、少なくとも、フレーム画像の背景領域にぼかし処理
を行う。さらに、画像処理装置101で、移動体領域に対しても画像処理を行うこともで
きる。本実施形態では、補正後の動画像の距離感、奥行き感を一層向上させるため、画像
処理装置101において、移動体領域に対して、ぼかし処理と異なる画像処理を行ってい
る。
置である。本実施形態では、画像出力装置102は、2次元画像を表示する画像表示装置
であり、複数のフレーム画像で構成される動画像を表示する装置である。
制御部113、入力側インターフェース部114および出力側インターフェース部115
などから構成される。
り、CPU(Central Processing Unit)、画像処理用演算回路
などを含む。
するための各種の記憶回路を有する。例えば、演算処理部111が動画像の画像処理を実
行するコンピュータプログラム、ならびに画像処理用フィルタのデータおよびルックアッ
プテーブルなどを記憶するROM(読み取り専用メモリ)、演算処理部111が算出した
演算結果を記憶するRAM(ランダムアクセスメモリ)、画像処理装置101に入力され
た画像データを記憶するメモリ回路などが、データ記憶部112に含まれる。
ータ記憶部112のデータの書き込みを制御する書き込み制御回路、そのデータの読み出
しを制御する読み出し制御回路などが、制御部113に含まれる。
像データなどのデータを画像処理装置101に取り込むために、その外部機器との信号の
やりとりをするための装置である。例えば、画像処理装置101で画像データを処理する
ためには、画像データはデジタルデータであることが必要である。そのため、画像データ
がアナログデータである場合は、A−D変換回路(アナログ−デジタル変換回路)を入力
側インターフェース部114に設けるとよい。外部機器は画像データを出力する装置であ
り、例えば、カメラなどの撮影装置、ハードディスクやDVDなどの記憶媒体に記録され
ている画像データを再生する画像再生装置などがある。
に、画像出力装置102と信号のやりとりをするための装置である。例えば、画像出力装
置102にアナログ画像信号を出力するためには、D−A変換回路(デジタル−アナログ
変換回路)が出力側インターフェース部115に設けられる。
ルミネセンス表示装置、電界放出ディスプレイ(Field Emission Dis
play)、プラズマディスプレイなどで構成することができる。図1には、画像出力装
置102の構成の一例を示す。図示するように、画像出力装置102は、複数の画素12
0を具備する表示部121、走査線駆動回路122、および信号線駆動回路123などで
構成されている。表示部121にはM行N列(M、Nは自然数)に画素120が配置され
ている。各画素120には、走査線125および信号線126が電気的に接続されており
、このことにより、画素120はそれぞれ走査線駆動回路122および信号線駆動回路1
23に電気的に接続されている。
輝度値(階調値、濃度値ともいう。)が決定される。走査線駆動回路122により表示を
行う画素120を選択するための信号が走査線125に入力され、信号線駆動回路123
により信号線126に画像データが入力される。選択された画素120は、信号線126
を経て画像データが入力され、この画像データで決定される濃淡を表示する。
る画像表示システムであるが、本発明の実施形態は画像表示システムに限定されるもので
はない。例えば、画像出力装置102を、ハードディスクなどの動画像のデータを記憶す
る記憶媒体を備えた動画像記憶装置で構成することで、本実施形態の画像処理システムを
画像データ記憶システムとすることもできる。
る。図2は本実施形態の画像処理方法のフローチャートである。
像に変化がある部分がある。本明細書では、フレーム画像において、動きの変化がある閾
値以上である(または、ある閾値よりも大きい)画像を「移動体」と呼び、その他の部分
の画像を「背景」と呼ぶことにする。つまり、背景とは、動きの変化がない、または動き
の変化がある閾値より小さい(あるいは、ある閾値以下の)画像である。また、フレーム
画像において、移動体を構成する複数の画素(画素群)を「移動体領域」と呼び、背景を
構成する複数の画素(画素群)を「背景領域」と呼ぶことにする。つまり、背景領域は、
フレーム画像において移動体領域を除く領域であり、移動体を構成しない画素群でなる領
域である。
画像(移動体)を抽出し、フレーム画像を移動体領域と背景領域とに区分する。そして、
背景領域にはぼかし処理(デフォーカス処理)を行い、移動体領域にはぼかし処理と反対
の効果が得られる画像処理を行うことで、補正フレーム画像を作成する。移動体領域に対
する画像処理は、別言すると、被写体に正確に焦点が合った状態を実現するための画像処
理であり、画像を鮮明にする、鮮鋭化する、強調するなどの効果を持つ画像処理である。
画像の背景領域にぼかし処理を行い、補正されたフレーム画像(以下、「補正フレーム画
像」と呼ぶ。)を作成する。図2は画像処理装置101で、補正フレーム画像を作成する
フローを示している。また、図2は、画像処理装置101が実行するコンピュータプログ
ラムのフローチャートでもある。以下、補正フレーム画像を作成すべきフレーム画像を他
のフレーム画像と区別する必要がある場合は、このフレーム画像を「ターゲットフレーム
画像」と呼ぶことにする。
テップ201)。この処理を「移動体抽出処理」と呼ぶことにする。ターゲットフレーム
画像から移動体を抽出することで、背景も抽出されるため、この移動体抽出処理は背景抽
出処理でもある。従って、移動体抽出処理により、ターゲットフレーム画像は移動体領域
と背景領域とに区分されることになる。
素であるかを判定する(ステップ202)。そして、判定結果が移動体領域の画素である
という場合、該当する画素に対して移動体画像処理を行い(ステップ203)、該当しな
い場合、つまり背景領域の画素である場合は、背景画像処理を行う(ステップ204)。
移動体画像処理は、移動体として表示されることに適した輝度値になるように、画素の輝
度値を補正する処理である。背景画像処理は、ぼかし処理である。背景画像処理により、
画素の輝度値は、背景として表示されることに適した輝度値になるように補正される。さ
らに、本実施形態では、移動体がターゲットフレーム画像に占める割合が大きいほど、ぼ
かしが強調されるように、背景領域の画素にぼかし処理が行われる。
ことで(ステップ205)、ステップ202からステップ203が繰り返し実行される。
ターゲットフレーム画像の全画素について、移動体画像処理または背景画像処理のいずれ
か一方の処理が実行されることで、ターゲットフレーム画像に対する補正フレーム画像が
作成され、補正フレーム画像を作成する画像処理が終了する(ステップ206)。
果を持つ画像処理を少なくとも1つ実行される。このような画像処理として、例えば、コ
ントラストを強調するコントラスト変換処理(コントラスト強調処理)、鮮鋭化処理、ア
ンシャープマスキング処理、輪郭強調処理などがある。
、動画像を見る者に移動体に焦点があっている感覚を生じさせる効果を生む。ぼかし処理
としては、平均化処理、コントラストを弱めるコントラスト変換処理、ノイズ除去処理、
モザイク処理などがある。つまり、背景画像処理として実行されるぼかし処理とは、画像
の輪郭を不鮮明にする、色を薄くするなど、画像から得る情報量を抑える効果を持つ画像
処理である。ステップ204では、ぼかし効果を持つ画像処理が少なくとも1つ実行され
る。
背景領域へのぼかしの効果が強調されるような処理が実行される。つまり、移動体が大き
いほど、背景のぼかしの程度が大きくなる。人物が徒歩で近づいている動画像を例にする
と、移動体である人物の画像は大きくなるため、人物が近づくほどその背景がぼかされる
ことになる。従って、この動画像を見る者に、人物が近づくほど背景から得られる情報が
抑えられるため、人物に焦点があっている感覚を自然に生じさせることになる。つまり、
見る者にとって、動画像が距離感、奥行き感が高い画像に感じられる。また、ステップ2
03での移動体画像処理によって人物の画像が鮮明になっているため、動画像を見る者に
、動きのある部分に焦点が合っている感覚をより自然に与えることができる。
テップ201からステップ206までの処理を実行して、複数の補正フレーム画像を作成
する。各補正フレーム画像は、画像処理装置101から画像出力装置102に出力される
。画像出力装置102において、複数の補正フレーム画像で構成される動画像が表示部1
21で表示される。画像処理装置101において、人間の目のピント調節機能を画像処理
で予め行っているので、表示部121を見る者は、奥行き感、距離感が向上された動画像
を鑑賞することができる。
ム画像から移動体を抽出する移動体抽出部であり、かつ、ターゲットフレーム画像を画像
処理して、補正フレーム画像を作成する補正フレーム画像作成部でもある。また、図2の
フローで表される画像処理を、画像処理装置101に実行させるためのコンピュータプロ
グラムが、データ記憶部112に記憶されている。
。演算処理が容易なことから、この処理には、連続する3枚のフレーム画像を用い、隣接
する2枚のフレーム画像の差分をもとに、移動体を抽出する方法を用いることが好ましい
。なお、2つの画像の差分を求めるとは、2つの画像の同じ位置にある画素の輝度値の差
分の絶対値を算出することであり、差分画像とは、この輝度値の差分の絶対値を各画素の
輝度値とする画像である。
続する3枚のフレーム画像fa−1、fa、fa+1の差分から、移動体領域をマスクす
るマスク画像maを作成する。このマスク画像maは白画像と黒画像でなる2値画像であ
り、白画像と黒画像が、ターゲットフレーム画像faにおける移動体領域と背景領域との
区分を表している。以下、図3および図4を参照して、移動体抽出処理を説明する。図3
および図4は移動体抽出処理の一例を示すフローチャートである。ステップ221−23
5の説明は図3が参照され、ステップ236−240の説明は図4が参照される。
む(ステップ221)。読み込まれたフレーム画像fa−1、fa、fa+1のデータは
、データ記憶部112に書き込まれる。フレーム画像faがターゲットフレーム画像であ
る。なお、処理対象となる3枚フレーム画像はターゲットフレーム画像faと連続するフ
レーム画像に限定されない。すなわち、ターゲットフレーム画像faと、ターゲットフレ
ーム画像faからkフレーム前(kは自然数)と、kフレーム後のフレーム画像とを用い
ることができる。例えば、ターゲットフレーム画像faと、2つフレームが前後するフレ
ーム画像fa−2およびフレーム画像fa+2でもよい。また、固定カメラで撮影した動
画像のように背景がほとんど変化しない動画像の場合などは、kは3以上でもよい。動画
像の撮影条件などを考慮し、kの値は実施者が適宜に設定することができる。ただし、画
像処理速度の点から、動画像の撮影条件によらず、移動体抽出処理には1または2フレー
ム前後するフレーム画像を用いることが好ましい。
y)とフレーム画像fa−1の画素(x,y)の差分を算出する(ステップ222)。こ
こでは、画素(x,y)は画像の最小単位とする。また、画素(x,y)のデータ(画素
値)は、赤色、緑色、青色の3色(RGB)の輝度値(階調値)で構成されていることに
する。よって、ステップ222が実行されると、RGBの輝度値に対応して、3つの差分
値ΔR1(x,y)、ΔG1(x,y)、ΔB1(x,y)が算出される。差分値ΔR1
(x,y)、ΔG1(x,y)、ΔB1(x,y)は、画像処理装置101のデータ記憶
部112に記憶される。なお、画素(x,y)の色要素はRGB以外でもよく、例えば、
イエロー、シアン、マゼンタでもよい。
,y)それぞれについて、その値が、閾値(Rth、Gth、Bth)以上であるか否か
を判定する(ステップ223)。差分値が閾値以上であれば、輝度判定値を1に設定する
(ステップ224)。他方、差分値が閾値未満であれば、輝度判定値を0に設定する(ス
テップ225)。つまり、ΔR1(x,y)≧Rthの場合、赤色の輝度判定値αR1(
x,y)=1となり、ΔR1(x,y)<Rthの場合、赤色の輝度判定値αR1(x,
y)=0となる。緑色、青色についても同様であり、差分値ΔG1(x,y)、ΔB1(
x,y)が閾値Gth、Bth以上であるか、未満であるかによって、その輝度判定値α
G1(x,y)、αB1(x,y)が”1”か”0”に決定される。ここでは、画像が移
動体であるかの判別に、2つのフレーム画像間の輝度値の変化量を用いている。閾値(R
th、Gth、Bth)は、画素が移動体に含まれるか背景に含まれるかを区別するため
の輝度値の変化量の閾値であり、動きの変化量の閾値に対応する。決定された輝度判定値
αR1(x,y)、αG1(x,y)、αB1(x,y)は、画像処理装置101のデー
タ記憶部112に記憶される。
る(ステップ226)。αR1(x,y)+αG1(x,y)+αB1(x,y)≧2で
あれば、画素(x,y)の差分判定値D1(x,y)を1に設定する(ステップ227)
。αR1(x,y)+αG1(x,y)+αB1(x,y)<2であれば、差分判定値D
1(x,y)を0に設定する(ステップ228)。差分判定値D1(x,y)は、画像処
理装置101のデータ記憶部112に記憶される。
した画像の画素(x,y)の輝度値に対応する。つまり、D1(x,y)=1は、この2
値の差分画像の画素(x,y)が白を表示することを表し、D1(x,y)=0は、画素
(x,y)は黒を表示することを表している。ここでは、フレーム画像fa−1とターゲ
ットフレーム画像faの間で、輝度値の変化がない、または変化量が少なかった画素(x
,y)については、D1(x,y)=1とし、その変化量がある閾値以上であった画素(
x,y)については、D1(x,y)=0としている。
に多数決処理をして、画素(x,y)の輝度値を白か黒かに設定している処理ということ
もできる。ステップ222−ステップ228を全画素に行うことで、フレーム画像faと
フレーム画像fa−1の差分画像の2値画像を得ることができる。ここでは、この2値の
差分画像の白画像(輝度値=1でなる画素群)は、フレーム画像faの移動体領域とフレ
ーム画像fa−1の移動体領域を合わせた領域となる。
画像faの画素(x,y)とフレーム画像fa−1の画素(x,y)の差分データを求め
、この差分データから差分判定値D1(x,y)を求める処理である。これと同様の処理
が、ターゲットフレーム画像faの画素(x,y)とフレーム画像fa+1の画素(x,
y)について、演算処理部111で実行される(ステップ229−ステップ235)。な
お、図3に示すように、ステップ229−ステップ235で算出されるデータの記号には
、ステップ222−ステップステップ228で算出されるデータと区別するため、記号に
”2”を付している。
フレーム画像fa+1の差分画像の2値画像を得ることができる。ここでは、この2値の
差分画像の白画像(輝度値=1でなる画素群)は、フレーム画像faの移動体領域とフレ
ーム画像fa+1の移動体領域を合わせた領域となる。
とも”1”であるか否かを判定する(ステップ236)。2つの輝度判定値D1(x,y
)とD2(x,y)が双方とも”1”である場合には、移動体判定値M(x,y)を”1
”に設定し(ステップ237)、2つの輝度判定値D1(x,y)とD2(x,y)の少
なくとも一方が”1”でない場合には、移動体判定値M(x,y)を”0”に設定する(
ステップ238)。つまり、ステップ236では、D1(x,y)=1、D2(x,y)
=1の論理積(AND)を求めている。このAND演算の結果が”真”であれば、M(x
,y)=1とし(ステップ237)、この結果が”偽”であれば、M(x,y)=0とし
ている(ステップ238)。
。つまり、M(x,y)=1の場合は、マスク画像maの画素(x,y)は白を表示し、
M(x,y)=0の場合は、この画素(x,y)は黒を表示する。
(ステップ239)。全画素の移動体判定値M(x,y)が決定されていない場合には、
ステップ222およびステップ229に戻る。全画素の移動体判定値M(x,y)が算出
されることで、移動体判定値M(x,y)を輝度値とするマスク画像maが作成され、移
動体領域の抽出が終了する(ステップ240)。
)が、ターゲットフレーム画像faの移動体領域であり、移動体判定値M(x,y)=0
の領域(黒を表示する画素群)が、ターゲットフレーム画像faの背景領域である。つま
り、マスク画像maは、移動体領域と背景領域とでなる2値の画像であり、マスク画像m
aを作成することで、ターゲットフレーム画像faが移動体領域と移動体領域に含まれな
い領域(背景領域)とに区分される。
faとフレーム画像fa−1の差分画像を2値化した画像と、フレーム画像faとフレー
ム画像fa+1の差分画像を2値化した画像との論理積(AND)を演算することで形成
される2値の画像であるということができる。
ゲットフレーム画像から移動体を抽出する移動体抽出部であり、かつ、移動体領域と背景
領域とでなるマスク画像を作成するマスク画像作成部である。
において、移動体抽出処理で用いられる3つのフレーム画像に画像処理を行ってから、マ
スク画像maを作成してもよい。このような画像処理には、平均化処理、水平方向の線形
1次微分フィルタを用いたフィルタ処理、エッジ検出処理、メディアンフィルタなどを用
いたノイズ除去処理などがある。
定値D1(x,y)、D2(x,y)の値を決定する条件をRGBの輝度判定値の和が2
以上としたが、その和が1以上であるという条件でもよいし、その和が3に等しいという
条件でもよい。
素か、背景領域の画素であるかを判定し、その判定に基づいて、ターゲットフレーム画像
faを補正し、補正フレーム画像を作成する方法を説明する。ここでは、この処理を「マ
スク処理」と呼ぶことにする。図2のフローでは、ステップ201からステップ206ま
での処理がマスク処理に対応する。以下、図5を用いて、マスク処理を説明する。図5は
本実施形態のマスク処理のフローチャートである。
Pm(以下、「移動体領域の割合Pm」と呼ぶ。)を算出する(ステップ251)。この
移動体領域の割合Pmは、マスク画像maの白表示の領域(移動体判定値M(x,y)=
1の画素群であり、輝度値=1の領域)が、そのマスク画像maに占める割合に等しい。
そこで、ここでは、移動体領域が占める割合Pmを、マスク画像maの全画素数に対する
輝度値=1(移動体判定値M(x,y)=1)である画素数の割合から計算する。計算さ
れた移動体領域の割合Pmは画像処理装置101のデータ記憶部112に記憶される。
移動体抽出処理で移動体領域の割合Pmを求めてもよい。この場合、ステップ237を実
行する毎に、M(x,y)=1に設定した画素数を計数することで、ステップ239が完
了することで、この画素数から割合Pmを算出することができる。
み込む(ステップ252)。マスク画像maの画素(x,y)の輝度値を演算処理部11
1に読み込み(ステップ253)、その輝度値が1であるかを判定する(ステップ254
)。マスク画像maの画素(x,y)の輝度値は移動体判定値M(x,y)に相当し、”
1”か”0”の値をとる。マスク画像maの画素(x,y)が輝度値=1である場合は、
ターゲットフレーム画像faの画素(x,y)について、移動体画像処理を実行し、その
輝度値を補正する(ステップ255)。マスク画像maの画素(x,y)の輝度値≠1(
輝度値=0)である場合は、ターゲットフレーム画像faの画素(x,y)について、背
景画像処理を実行し、その輝度値を補正する(ステップ256)。ステップ255および
ステップ256で決定された輝度値は、補正フレーム画像Faの画素(x,y)の輝度値
である。この輝度値はデータ記憶部112の補正フレーム画像用のメモリ回路に記憶され
る。
ップ256の処理を行ったかどうかを判定する(ステップ257)。全画素の処理が終了
していない場合は、ステップ252からステップ257までが繰り返し実行される。全画
素の輝度値を算出することで、補正フレーム画像Faが作成され(ステップ258)、マ
スク処理が終了する。
画像maを作成するマスク画像作成部、および補正フレーム画像Faを作成する補正フレ
ーム画像作成部を含む。
が大きいほど、ぼかしの効果が強くなるようにぼかし処理が実行される。本実施形態では
、ぼかし処理をレベル0からレベル5の6段階に設定する。レベル5はぼかしの効果が最
も高く、レベル0はぼかしの効果が最も低い。本実施形態では、レベル0のぼかし処理と
は、ぼかし処理を実行せず、画素の輝度値を補正しない処理とする。
%以上、40%未満30%以上、30%未満20%以上、20%未満10%以上、10%
未満0%以上の6つの範囲に区分し、移動体領域の割合Pmに応じてレベル5からレベル
0までのぼかし処理を行う。以下、図6を用いて、背景画像処理を説明する。図6は本実
施形態の背景画像処理のフローチャートである。
ップ261)。Pm≧50%であれば、レベル5のぼかし処理を行う(ステップ262)
。Pm<50%であれば、割合Pmが40%以上であるかを判定する(ステップ263)
。ステップ263の判定結果がPm≧40%であれば、レベル4のぼかし処理を行い(ス
テップ264)、この判定結果がPm<40%であれば、割合Pmが30%以上であるか
を判定する(ステップ265)。ステップ265の判定結果がPm≧30%であればレベ
ル3のぼかし処理を行い(ステップ266)、この判定結果がPm<30%であれば、割
合Pmが20%以上であるかを判定する(ステップ267)。ステップ267の判定結果
がPm≧20%であれば、レベル2のぼかし処理を行い(ステップ268)、この判定結
果がPm<20%であれば、割合Pmが10%以上であるかを判定する(ステップ269
)。ステップ269の判定結果がPm≧10%であれば、レベル1のぼかし処理を行い(
ステップ270)、この判定結果がPm<10%であればレベル0のぼかし処理を行う(
ステップ271)。ここでは、レベル0のぼかし処理は画素(x,y)の輝度値を補正し
ない処理であるので、補正前の画素(x,y)の輝度値が補正後の輝度値となる。
れる画素(x,y)に、レベル5−レベル0のいずれかのレベルのぼかし処理が実行され
、背景画像処理が終了する。
ものではなく、2段階以上であればよい。また、ぼかし処理のレベルを設定する条件は、
図6のフローチャートに限定されるものではなく、適宜実施者が設定できる。つまり、移
動体領域の割合Pmが高いほどぼかしの効果が強くなるように、ぼかし処理のレベルを段
階的に設定すればよい。
行う方法を説明する。
調されることを利用して、ぼかし処理のレベルを設定することができる。この場合、例え
ば、レベル0では、画素の平均化処理を行わない。レベル1の平均化処理は、対象となる
画素を中心に3行3列に配置された9つの画素の輝度値の平均値を、補正後の画素の輝度
値とする。レベル2では、輝度値の平均値を求める画素群を、対象となる画素を中心に5
行5列に配置された25個の画素群とする。レベル3では、それを7行7列に配置された
49個の画素群とし、レベル4では、それを9行9列の81個の画素群とし、レベル5で
は、それを11行11列の121個の画素群とする。
利用して、ぼかし処理のレベルを設定することもできる。例えば、レベル0では、画素に
ついて平均化処理を行わない。レベル1の平均化処理は、対象とする画素を中心に3行3
列に配置された9つの画素の輝度値の平均値を補正後の画素値とする。レベル2では、レ
ベル1の平均化処理を2回行う。すなわち、1回目では、対象となる画素を中心に3行3
列に配置された9つの画素の輝度値の平均値を求める。2回目も同じ9個の画素の輝度値
の平均値を求める。ただし、対象とする画素の輝度値は、1回目の平均化処理で算出され
た平均値を用いる。2回目に算出された平均値が、レベル2のぼかし処理で算出された画
素の輝度値である。レベル3−5の平均化処理もレベル2の平均化処理と同様であり、レ
ベル3、レベル4およびレベル5では、それぞれ、平均化処理を行う回数が3回、4回、
5回となる。
、およびモザイク処理でも、平均化処理と同様に、レベルの異なるぼかし処理を行うこと
ができる。
実施形態の画像処理方法の内容を示す説明図であり、図7Aには、補正前の6つのフレー
ム画像300−305を示し、図7Bには、各フレーム画像300−305を画像処理し
た補正フレーム画像310−315を示す。図7Aに示すように、ここでは、画像処理を
行う動画像として、遠方にある2本の木立の間から、人物が近づいてくる動画像を想定し
ている。ただし、図7Aに示すフレーム画像300−305は、時間的に隣接しているも
のではない。
される。このため、人物の画像は、鮮明にされる、または強調されている(図7B参照)
。他方、図6のフローチャートに従って、人物の画像がフレーム画像に占める割合に応じ
て、人物を除く背景の画像は、ぼかしの程度が異なるぼかし処理が実行される。図7Aの
動画像の場合、人物が近づくにつれて、人物がフレーム画像に占める面積が広くなるため
、時間が経過するほど、フレーム画像の背景がよりぼかされることになる。図7Bに示す
各補正フレーム画像310−315は、それぞれ、背景領域に、レベル0−5のぼかし処
理が行われている。
かされる。その結果、背景から得られる情報量が徐々に抑えられるので、この動画像を見
る者に、人物が遠方から近づくほど人物に焦点があっている感覚を自然に生じさせること
ができる。
のぼかしの効果を強調する画像処理を行うことで、臨場感(距離感、奥行き感)の高い動
画像を作成することができる。つまり、本実施形態では、画像の動きに合わせて、各フレ
ーム画像の背景に対するぼかしの効果を変化させることで、物を見るときの人の目のピン
ト調節機能に非常に近い処理を、画像処理で予め行っているため、2次元の画面に表示し
ても、見る者が距離感、奥行き感を感じることができる動画像を作成することができる。
監視カメラのように、カメラを固定し、同じ焦点条件で動画像を撮影することで、背景
が変化しない動画像が撮影される。このような動画像は、例えば、図7Aに示す複数のフ
レーム画像で構成されるような動画像である。本実施形態では、このような動画像から移
動体を抽出する方法を説明する。
のみのフレーム画像(以下、「背景用フレーム画像」と呼ぶ。)を用意する。この背景用
フレーム画像とターゲットフレーム画像の差分画像を作成し、この差分画像を2値化した
画像がマスク画像maとなる。
ΔG1(x,y)、ΔB1(x,y))をもとめる。差分値が閾値以上であるか、未満で
あるかで、輝度判定値(αR1(x,y)、αG1(x,y)、αB1(x,y))を”
0”または”1”に設定する。ここまでのフローは、図3のステップ222からステップ
225までと同じである。
画素の移動体判定値M(x,y)=1とする。αR1(x,y)+αG1(x,y)+α
B1(x,y)<2であれば、この画素の移動体判定値M(x,y)=0とする。全画素
の移動体判定値M(x,y)を決定することで、実施形態1と同様に、マスク画像maが
作成される。
背景領域および移動体領域双方に画像処理を行う場合、移動体領域への画像処理の効果
を、移動体領域がフレーム画像に占める割合に応じて変化させてもよい。つまり、移動体
画像処理においても、図6の背景画像処理と同様に、移動体領域の割合Pmに応じて、レ
ベルの異なる画像処理を移動体領域に行う。この場合、移動体領域の割合Pmが大きいほ
ど、画像の鮮鋭化、または強調の効果が高くなるように、移動体画像処理で実行される画
像処理(鮮鋭化処理、コントラスト強調処理など)のレベルを段階的に設定すればよい。
本実施形態では、図1の画像出力装置102について説明する。図8Aおよび図8Bは
、画像出力装置102に用いられる液晶表示装置の構成例の説明図である。図8Aは、本
実施形態の液晶表示装置の上面図である。図8Bは、図8AのC−D切断線による断面図
である。本実施形態の液晶表示装置は、トランジスタでなる回路が形成された基板と、こ
の基板に対向する基板と、これら2枚の基板との間に挟持された液晶層とを有する。本実
施形態の液晶表示装置は、結晶性半導体膜を用いたトップゲート型のトランジスタで回路
が形成されている。また、その表示方式はMVA(Multi−domain Vert
ical Alignment)方式である。
02、第2の走査線駆動回路5103、および信号線駆動回路5104が形成されている
。画素部5101は、複数の画素を有する。各画素には、画素電極、および画素電極に電
気的に接続されたトランジスタが設けられている。又、第1の走査線駆動回路5102、
第2の走査線駆動回路5103、および信号線駆動回路5104は、複数のトランジスタ
など複数の半導体素子により構成されている。
び信号線駆動回路5104は、シール材5516によって、基板5100と基板5510
との間に封止されている。また、TAB方式によって、FPC5200およびICチップ
5530が基板5100上に設けられている。画像処理装置101から画像出力装置10
2へと出力された信号は、FPC5200に入力される。
合、図8Bには、画素部5101の断面構造として、1つのトランジスタ5110および
画素電極5111の一部を示し、第2の走査線駆動回路5103の断面構造として、2つ
のトランジスタ5112およびトランジスタ5113を示している。
成されている。絶縁膜5501として、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリ
コン膜または酸化窒化シリコン膜などが形成される。ここでは、窒化酸化シリコンとは、
酸素よりも窒素を多く含む材料であり、酸化窒化シリコンとは窒素よりも酸素を多く含む
材料である。なお、トランジスタ5110、5112、5113の半導体膜と接する絶縁
膜5501の層は、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜で形成することが好ましい
。それは、絶縁膜5501とチャネル形成領域との界面準位密度を低減できるからである
。また、絶縁膜5501には、窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜のような、ナト
リウムイオンに対するブロッキング効果がある膜を少なくとも一層形成することが好まし
い。
ト絶縁膜として絶縁膜5503が形成されている。半導体膜5502は、トランジスタ5
110、5112、5113のチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域を構成
する。絶縁膜5503は、熱酸化膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シ
リコン膜などの単層膜で、またはこれらの膜の積層膜で形成されている。絶縁膜5503
の半導体膜5502と接する層は、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜であること
が好ましい。それは、絶縁膜5503と半導体膜5502との界面準位密度を低減できる
からである。
膜5504は単層構造、多層構造の膜であり、トランジスタ5110、5112、511
3のゲート電極を構成し、さらに画素部5101の走査線を構成する。ここでは、リーク
電流を抑えるため、画素部5101のトランジスタ5110をデュアルゲート構造にして
いる。
。絶縁膜5505は層間膜として機能する。絶縁膜5505に用いられる有機材料でなる
膜には、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾ
シクロブテン、シロキサン樹脂でなる膜などがある。また、無機材料でなる膜には、酸化
シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、酸
化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化ア
ルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素(例えば、CN)、
リンシリケートガラス(PSG)、ボロンリンシリケートガラス(BPSG)でなる膜な
どがある。
クトホールは、各トランジスタ5110、5112、5113のソース領域またはドレイ
ン領域に達する。絶縁膜5505上に所定の形状に加工された導電膜5506が形成され
ている。導電膜5506は、トランジスタ5110、5112、5113のソース電極、
ドレイン電極、画素部5101の信号線を構成する。導電膜5506は単層構造または多
層構造の膜である。
5と同様に形成することができる。絶縁膜5507を平坦化膜にする場合には、例えば、
少なくとも1層、有機材料でなる膜を絶縁膜5507として形成すればよい。絶縁膜55
07を平坦化膜にすることで、液晶分子の配向の乱れを抑えることができる。
5507に形成されたコンタクトホールにおいて、導電膜5506に接している。このこ
とにより、画素電極5111とトランジスタ5110が電気的に接続される。また、画素
電極5111には開口部が形成されている。この開口部により、液晶分子に電界が存在し
ない状態で液晶分子を傾けて配向させておくことで、MVA方式での表示を可能としてい
る。また、液晶分子をこのように配向させるために、開口部を形成する代わりに、画素電
極5111上面に突起部を設けてもよい。
5111を形成する。透光性導電膜としては、例えば、酸化インジウムに酸化スズを混ぜ
たインジウムスズ酸化物膜、インジウムスズ酸化物に酸化シリコンを混ぜたインジウムス
ズシリコン酸化物膜、酸化インジウムに酸化亜鉛を混ぜたインジウム亜鉛酸化物膜、酸化
亜鉛膜、または酸化スズ膜などがある。他方、画素電極5111を反射電極とする場合は
、光を反射する導電膜で画素電極5111を形成する。例えば、Ti、Mo、Ta、Cr
、W、Alなど金属やそれらの合金などでなる単層構造の膜または積層構造膜で、画素電
極5111を形成すればよい。
されている。スペーサ5508は樹脂で形成されている。スペーサ5508により基板5
100と基板5510とのギャップ(隙間)が維持される。この隙間に、液晶分子を含む
液晶層5517が形成される。画素電極5111およびスペーサ5508を覆って配向膜
5509が形成されている。配向膜5509は必要に応じて形成される。
ラーフィルター層5512および突起部5513が形成されている。対向電極5511は
、画素電極5111を形成するために用いられる透光性導電膜で形成することができる。
突起部5513により、電界が存在しない状態で液晶分子を傾斜させて配向させておくこ
とで、MVA方式での表示を可能としている。基板5510には、さらに、対向電極55
11および突起部5513を覆って配向膜5514が形成されている。配向膜5514は
必要に応じて形成される。
、第2の走査線駆動回路5103、および信号線駆動回路5104を囲むように、シール
材5516が形成されている。シール材5516により封止された基板5100と基板5
510の隙間に、液晶分子を含む液晶層5517が存在している。
5518が形成されている。端子5518が画素電極5111と同じ導電膜でなり、画素
部5101、第1の走査線駆動回路5102、第2の走査線駆動回路5103、および信
号線駆動回路5104のいずれかに電気的に接続されている。端子5518には、異方性
導電体膜5519を介して、FPC5200が接続されている。また、FPC5200上
には、異方性導電体膜5520を介して、ICチップ5530が固定されている。つまり
、端子5518、FPC5200、およびICチップ5530は電気的に接続されている
。
メモリやバッファ)を含めることで、基板面積を有効利用することができる。
表示方式がPVA(Patterned Vertical Alignment)方式
でもよい。PVA方式の場合は、図8Bの構成において、対向電極5511に、スリット
を設ければよい。また、液晶の駆動方式は、MVA方式、PVA方式に限定されるもので
はなく、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−
Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching
)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro
−cell)モード、OCB(Optical Compensated Bend)モ
ード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、
AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)など
でもよい。
、電界放出ディスプレイ(Field Emission Display)、プラズマ
ディスプレイなどの各種の表示装置を用いることができる。また、画像出力装置102は
、ハードディスクレコーダ、DVDレコーダーなど各種の録画装置でもよい。
本実施形態では、表示部を備えた画像処理システムの構成例を説明する。
例を示す。回路基板1111に画像処理装置101が設けられている。表示装置1101
は画像出力装置102であり、例えば、実施形態3の液晶表示装置が用いられる。表示装
置1101は画素部1102、走査線駆動回路1103および信号線駆動回路1104を
有する。回路基板1111には、例えば、コントロール回路1112および演算回路11
13などが形成されている。表示装置1101と回路基板1111とは接続配線1114
によって接続されている。接続配線1114にはFPCなどを用いることができる。
る。本明細書に開示される画像処理システム(画像表示システム)をテレビ受像器として
構成することで、テレビジョン放送を臨場感の高い画像として、視聴者が鑑賞することが
可能になる。
このような電子機器として、例えば、ビデオカメラ、およびデジタルカメラなどのカメラ
、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、コンピュータ、ゲーム機器、携帯
情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍など)、画
像再生装置などが挙げられる。なお、代表的な画像再生装置は、DVD(Digital
Versatile Disc)やハードディスクなどの記憶媒体に記録された画像デ
ータを再生し、その画像データを表示する機能を有する装置である。以下、図10A−図
10Cを用いて、電子機器の一例を説明する。図10A−図10Cは、本実施形態の電気
機器の外観図である。
1213を含む。図10Aに示すモニタは、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像な
ど)を表示部に表示する機能を有する。なお、図10Aに示すモニタの機能はこれに限定
されず、様々な機能を有することができる。
233、操作キー1234、外部接続ポート1235、シャッターボタン1236を含む
。図10Bに示すカメラは、静止画および動画を撮影する機能を有する。カメラには、撮
影した動画像および静止画像を補正する画像処理装置が設けられており、カメラにおいて
動画像を補正し、補正された動画像を各種の記憶媒体に書き込むことができる。なお、図
10Bに示すカメラの機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
2、表示部1253、キーボード1254、外部接続ポート1255、ポインティングデ
バイス1256を含む。また、画像処理装置を含む。図10Cに示すコンピュータは、様
々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能を有する。例えば
、キーボード1254、ポインティングデバイス1256の入力に基づいて、動画像の画
像処理を実施する。なお、図10Cに示すコンピュータの機能はこれらに限定されず、様
々な機能を有することができる。
101 画像処理装置
102 画像出力装置
111 演算処理部
112 データ記憶部
113 制御部
114 入力側インターフェース部
115 出力側インターフェース部
120 画素
121 表示部
122 走査線駆動回路
123 信号線駆動回路
125 走査線
126 信号線
Claims (4)
- 画像処理装置と、画像出力装置と、を有し、
前記画像処理装置は、複数の第1のフレーム画像のいずれか一への画像処理を行うことによって第2のフレーム画像を作成する機能を有し、
前記画像出力装置は、前記第2のフレーム画像に基づいた画像データが入力され、
前記複数の第1のフレーム画像のいずれか一は、第1の領域と、第2の領域と、を有し、
前記第1の領域は、動きの変化が所定の閾値以上である領域であり、
前記第2の領域は、動きの変化が所定の閾値未満である領域であり、
前記画像処理は、前記第2の領域へのぼかし処理を含み、
前記ぼかし処理において、前記複数の第1のフレーム画像のいずれか一における前記第1の領域が占める割合が大きいほど、ぼかしが強調されることを特徴とする表示装置。 - 請求項1において、
前記画像処理は、前記第1の領域への、前記ぼかし処理とは異なる画像処理を含むことを特徴とする表示装置。 - 請求項1において、
前記画像処理は、前記第1の領域への鮮鋭化処理、コントラストを強調するコントラスト変換処理又は輪郭強調処理を含むことを特徴とする表示装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記ぼかし処理は、平均化処理、メディアンフィルタ処理、コントラストを弱めるコントラスト変換処理又はモザイク処理を含むことを特徴とする表示装置。
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