JP4334981B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
このように、従来の領域分割処理では、今どの領域に含まれるか判断しようとしている画素を注目画素と呼ぶ時、注目画素に隣接し、既に属する領域が決定した画素集合に、注目画素が属するか否かの判断を、定数である閾値との比較により行っている。
複数画素からなる入力画像を複数の領域に分割して処理を行う画像処理装置であって、
前記入力画像に対する複数の画像基準位置を設定するための画像基準位置設定部と、
前記画像基準位置設定部で設定された前記複数の画像基準位置の各々について個別に求められ、前記複数の画像基準位置の各々からの距離に応じて異なる複数の重みを合成することで前記入力画像に対応する合成重みの分布を算出する重み算出部と、
前記入力画像の領域分割処理の開始位置を設定する処理開始位置設定部と、
前記重み算出部により算出された前記合成重みの分布と、前記処理開始位置設定部で設定された領域分割処理の開始位置とに基づいて、前記入力画像を複数の領域に分割する領域分割処理部と
を備えることを特徴とする。
複数画素からなる入力画像から背景領域を抽出する画像処理装置であって、
前記入力画像に対する画像基準位置を設定するための画像基準位置設定部と、
前記画像基準位置設定部で設定した画像基準位置に応じて前記入力画像に対応する重みの分布を算出する重み算出部と、
前記入力画像の背景抽出処理の開始位置を設定する処理開始位置設定部と、
前記重み算出部により算出された重みの分布と、前記処理開始位置設定部で設定された背景抽出処理の開始位置とに基づいて、前記入力画像から背景領域を抽出する領域分割処理部とを備え、
前記領域分割処理部は、既に抽出された背景領域と隣接する画素を注目画素と呼ぶとき、前記背景領域におけるすべての画素の画素値の平均値と前記注目画素との画素値の差が、前記重みに基づいて算出された閾値よりも小さければ、前記注目画素を前記背景領域に含め、前記差が前記閾値よりも大きければ、前記注目画素を前記背景領域に含めないことを特徴とする。
図1は本発明に係る画像処理装置の実施の形態1の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この画像処理装置は、入力される画像データに画像形式変換等の画像入力処理を施す画像入力部1、画像入力処理の施された画像データ(例えばビットマップデータ)を保存する画像データ記憶メモリ2、入力された画像データのヘッダなどから得られる、画像の縦横の画素数などの画像情報を保存する画像情報記憶メモリ3、画像情報記憶メモリ3に保存されている画像情報を参照し、画像の4隅の画素位置を領域分割処理の処理開始位置として設定する処理開始位置設定部4、画像情報記憶メモリ3に保存されている画像情報を参照し、背景である確率が最も低いと推定される画像中心の画素位置を画像基準として設定する画像基準設定部5、設定された画像基準との位置関係に基づいて画像の各画素の重みを算出する重み算出部6、処理開始位置設定部4が設定した処理開始位置や重み算出部6が算出した重み等の領域分割処理に必要なパラメータを記憶する分割処理用パラメータ記憶メモリ7、画像データ記憶メモリ2に保持されている画像データと、領域分割処理用パラメータ記憶メモリ7に保持されているパラメータと、領域分割処理結果記憶メモリ9に保持されている、既に領域分割処理が終わっている画素の情報とを用いて領域分割処理を行う領域分割処理部8とを含む。領域分割処理部8の分割処理結果は領域分割処理結果9に保存され、領域分割処理後の他の処理を行う部分に出力される。
(xstart[1],ystart[1])=(0,height−1) 画像左下座標位置
(xstart[2],ystart[2])=(width−1,height−1) 画像右下座標位置
(xstart[3],ystart[3])=(width−1,0) 画像右上座標位置
xref=width/2
yref=height/2
w(i,j)=1.0−f(x) …式(1)
ここで、該座標位置の画像基準からの距離をx(画像中心から画像隅までの距離が1.0となるよう正規化してある)とし、σ2を分散(定数を与える。例えば0.5)とするとき、f(x)は下記の式で表される。
画像内の全ての画素の画素位置について重みを算出し、その値をメモリに保持する。本実施形態では画素毎に重みを算出しているが、所定数の画素で構成される領域、例えば矩形領域毎に重みを算出して処理の高速化を図ることも可能である。また、同じサイズの画像を繰り返し処理する場合などには、あらかじめ算出しておいた重みの値をテーブルなどに保持しておき、画像基準までの距離の値から注目画素の重みを読み出すことも可能である。
Th(i,j)=w(i,j)×Thbase ・・・式(3)
diff=|Σval(x,y)/N−val(i,j)| …式(4)
ステップR6では、注目画素は背景領域に含まれる画素と判定し、ステップR7では注目画素は背景領域には含まれない画素と判定する。
ステップR9で、設定された複数の処理開始点の全てについて領域分割処理が終了したか否かを調べる。全ての処理開始点について領域分割処理が終了した場合にはステップR10に進み、終了していない場合はステップR1に戻る。
通常、画像は中心部分に被写体があり、4隅が背景となっている場合が多く、第1の実施形態は、このような画像であればその4隅から領域分割処理を行うことにより、背景領域を高精度に抽出することができる。しかし、実際には背景と被写体とがこのような位置関係にない画像も存在し、その場合には期待される領域分割精度が得られない可能性がある。そこで、第2の実施形態では、以下に説明するように処理開始位置と画像基準とをユーザがマウスなどを利用して入力できるようにしている。
また、第1の実施形態では、画像基準を画像の中心に1点設定しているが、図7に示すように被写体が互いに分離した領域に存在する画像があることも考慮し、ユーザが被写体であると判断する任意の複数の領域のそれぞれに基準点を指定できるようにしている。
処理開始位置指設定部204はユーザが画面上の画像を見ながらマウスなどで指定した画像の座標位置を処理開始位置とし、該座標位置の値を領域分割処理用パラメータ記憶メモリ5に保存する動作を実行する。画像基準設定部205はユーザが画像を見ながらマウスなどで指定した1点または複数点の画像の座標位置を画像基準とし、該座標位置の値を領域分割処理用パラメータ記憶メモリ5に保存する動作を実行する。重み算出部206は画像基準設定部205で設定した画像基準から重みを算出する動作を実行する。
ステップS203では画像基準を設定するが、本実施形態ではユーザは、画像を見て被写体であると判断した領域内に画像基準を少なくとも1点指定するので、その座標位置を画像基準とする。
w(i,j)=w1(i,j)×w2(i,j) …式(5)
本実施形態においても、同じ条件で繰り返し処理する場合などには、第1の実施形態と同様、予め算出しておいた重みの値をテーブルなどに保持してき、画像基準までの距離の値から重みの値を読み出すことが可能である。
第1及び第2の実施形態では、各座標位置の閾値Th(i,j)を決定するために用いる基準閾値Thbase、及び重み算出の際に使用する正規分布の分散σ2を固定値としているが、第3の実施形態ではユーザが領域分割処理結果を確認し、必要に応じて基準閾値Thbase及び分散σ2を調整し、領域分割処理結果に反映させられるようにしている。また、第1及び第2の実施形態では、画像基準を1点又は複数の点として指定するようにしているが、図12に示す画像のように、細長い被写体の場合など、画像基準を点で設定することが適切でない場合があるので、第3の実施形態では、画像基準を曲線として指定できるようにしている。
領域分割処理部308は、画像データ記憶メモリ2に保持されている画像データと、領域分割処理用パラメータ記憶メモリ7に保持されているパラメータと、領域分割処理結果記憶メモリ9に保持されている、既に領域分割処理が終わっている画素の情報と、操作入力部311を介してユーザがマウスやキーボードで入力した閾値算出用のパラメータとを用いて領域分割処理を行い、領域分割処理結果を領域分割結果記憶メモリ9に保存する動作を実行する。領域分割処理結果は画像表示部310により画面に表示される。
デジタル画像処理では、曲線は画素の集合と考えることができるので本実施形態では、曲線を構成する画素の中、注目画素に最も近い画素を求め、この画素と注目画素との間の距離をxとして前述の式(1)及び式(2)に従い重みw(i,j)を算出する。
この算出処理において、分散σ2は例えば0.5であるが、本実施形態においては、ユーザは領域分割結果を確認し、必要に応じてマウスやキーボードにより分散の値を変更し、領域分割処理をやり直すことが可能である。また、画像基準が1つまたは複数の点で指定された場合も同様に、ユーザは領域分割結果を確認し、必要に応じてマウスやキーボードにより分散の値を変更し、領域分割処理をやり直すことが可能である。
Th(i,j)=w(i,j)×Thbase ・・・式(3)
基準閾値Thbaseは第1及び第2の実施形態と同様、例えば32の定数である。但し、本実施形態では、領域分割処理をやり直す場合、基準閾値Thbaseの値はユーザがマウスやキーボードにより入力した値に設定される。
Claims (14)
- 複数画素からなる入力画像を複数の領域に分割して処理を行う画像処理装置であって、
前記入力画像に対する複数の画像基準位置を設定するための画像基準位置設定部と、
前記画像基準位置設定部で設定された前記複数の画像基準位置の各々について個別に求められ、前記複数の画像基準位置の各々からの距離に応じて異なる複数の重みを合成することで前記入力画像に対応する合成重みの分布を算出する重み算出部と、
前記入力画像の領域分割処理の開始位置を設定する処理開始位置設定部と、
前記重み算出部により算出された前記合成重みの分布と、前記処理開始位置設定部で設定された領域分割処理の開始位置とに基づいて、前記入力画像を複数の領域に分割する領域分割処理部と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記重み算出部は、前記複数の重みの積を求めることにより、前記合成重みを算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記複数の画像基準位置の各々からの距離に応じて異なる重みは、該距離が大きいほど大きいことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記領域分割処理部は、既に領域分割により抽出された領域を抽出済み領域と呼び、前記抽出済み領域と隣接する画素を注目画素と呼ぶとき、前記抽出済み領域の画素値と注目画素との画素値を比較し、前記合成重みに基づいて算出された閾値と、前記比較の結果に基づいて、前記抽出済み領域に注目画素を含めるか否かの判定を行うことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記領域分割処理部は、前記合成重みと所定値との積を前記閾値として用いることを特徴とする請求項4記載の画像処理装置。
- 複数画素からなる入力画像から背景領域を抽出する画像処理装置であって、
前記入力画像に対する画像基準位置を設定するための画像基準位置設定部と、
前記画像基準位置設定部で設定した画像基準位置に応じて前記入力画像に対応する重みの分布を算出する重み算出部と、
前記入力画像の背景抽出処理の開始位置を設定する処理開始位置設定部と、
前記重み算出部により算出された重みの分布と、前記処理開始位置設定部で設定された背景抽出処理の開始位置とに基づいて、前記入力画像から背景領域を抽出する領域分割処理部とを備え、
前記領域分割処理部は、既に抽出された背景領域と隣接する画素を注目画素と呼ぶとき、前記背景領域におけるすべての画素の画素値の平均値と前記注目画素との画素値の差が、前記重みに基づいて算出された閾値よりも小さければ、前記注目画素を前記背景領域に含め、前記差が前記閾値よりも大きければ、前記注目画素を前記背景領域に含めない
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記重み算出部は、前記注目画素と前記画像基準位置との距離が大きいほど前記重みを大きくすることを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
- 前記領域分割処理部は、前記重みと所定値との積を前記閾値として用いることを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
- 前記領域分割処理部は、前記所定値を指定する入力手段を備えることを特徴とする請求項8記載の画像処理装置。
- 前記画像基準設定部は、被写体領域内の任意の点を指定する入力手段を備え、前記指定された点を前記画像基準位置に設定することを特徴とする請求項1又は6記載の画像処理装置。
- 前記処理開始位置設定部は、前記入力画像の4隅を処理開始位置とすることを特徴とする請求項1又は6記載の画像処理装置。
- 前記処理開始位置設定部は、前記入力画像内の任意の点を指定する入力手段を備え、該入力手段により指定された点を前記処理開始位置に設定することを特徴とする請求項1又は6記載の画像処理装置。
- 複数画素からなる入力画像を部分領域に分割して処理を行う画像処理方法であって、
前記入力画像に対する複数の画像基準位置を設定する画像基準位置設定ステップと、
前記画像基準位置設定ステップで設定された前記複数の画像基準位置の各々について個別に求められ、前記複数の画像基準位置の各々からの距離に応じて異なる複数の重みを合成することで前記入力画像に対応する合成重みの分布を算出する重み算出ステップと、
前記入力画像の領域分割処理の開始位置を設定する処理開始位置設定ステップと、
前記重み算出ステップにより算出された前記合成重みの分布と、前記処理開始位置設定ステップで設定された領域分割処理の開始位置とに基づいて、前記入力画像を部分領域に分割する領域分割処理ステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。 - 複数画素からなる入力画像から背景を抽出する画像処理方法であって、
前記入力画像に対する画像基準位置を設定するための画像基準位置設定ステップと、
前記画像基準位置設定ステップで設定した画像基準位置に応じて前記入力画像に対応する重みの分布を算出する重み算出ステップと、
前記入力画像の背景抽出処理の開始位置を設定する処理開始位置設定ステップと、
前記重み算出ステップにより算出された重みの分布と、前記処理開始位置設定ステップで設定された背景抽出処理の開始位置とに基づいて、前記入力画像から背景領域を抽出する領域分割処理ステップとを有し、
前記領域分割処理ステップは、既に抽出された背景領域と隣接する画素を注目画素と呼ぶとき、前記背景領域におけるすべての画素の画素値の平均値と前記注目画素との画素値の差が、前記重みに基づいて算出された閾値よりも小さければ、前記注目画素を前記背景領域に含め、前記差が前記閾値よりも大きければ、前記注目画素を前記背景領域に含めない
ことを特徴とする画像処理方法。
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