JP4377887B2 - 映像分割装置 - Google Patents
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Description
本発明の本実施形態の映像分割装置、テロップ抽出装置、方法およびプログラムは、画面上で文字または画像が合成された映像データのフレームを時刻順に時空間画像として蓄積し、時空間画像を時間軸に平行な面で切断したスライス画像から時間軸に平行な線分を抽出し、抽出された線分の区間あるいは統合された領域に基づいて、前記映像をシーンに分割、あるいは、前記映像に含まれるテロップを抽出する。なお、ここでテロップとは文字に限らず、画面上に合成された文字または画像を差す。文字を含まない画像だけのロゴマークのようなものもテロップと呼ぶこととする。また、シーンとは、開始時刻と終了時刻とで指定される複数の映像フレームを含む映像である。
本実施形態に係る映像分割装置について図1を参照して説明する。
本実施形態の映像分割装置は、時空間画像蓄積部101、線分検出部102、シーン分割部103を備えている。
時空間画像蓄積部101は、映像に含まれている複数の映像フレーム100を入力し、複数の映像フレーム100を1つの時空間画像として蓄積する。時空間画像蓄積部101は、複数の時空間画像を蓄積することができる。時空間画像蓄積部101は、例えば、メモリを有していてメモリに、映像フレーム、時空間画像を蓄積する。時空間画像蓄積部101の詳細は後に図14、図15、図16、図17を参照して説明する。
まず、時空間画像蓄積部101は1枚の映像フレームをメモリに読み込む(ステップS201)。このとき、時空間画像蓄積部101は、過去に読み込んだ映像フレームを既に蓄積している場合は、映像フレームが時間順に並ぶように蓄積する。このステップS201の処理を、全映像フレームを読み込み終わるか、メモリが一杯になるまで繰り返す(ステップS202)。メモリが一杯になった場合には、時空間画像蓄積部101は線分検出部102に途中までの時空間画像を出力し、その後途中からの時空間画像を時空間画像蓄積部101から取得後、線分検出部102でそれらの時空間画像を合成して1つの時空間画像を得る。
次に、時空間画像とスライス画像の関係について図3を参照して説明する。
300は時空間画像を表しており、奥行き方向を時間軸として、時間順に並べられた映像フレームの集合である。すなわち、時空間画像は、時刻の小さい映像フレームから順に時間軸の対応する時刻上に映像フレームを並べた、複数の映像フレームからなる集合である。映像フレーム301は、時空間画像に含まれる1枚の映像フレームを抜き出したものを示す。
線分検出部102は時空間画像300を時間軸に平行な1つ以上の面で切断する。面は水平な面(y=一定)でもよいし、垂直な面(x=一定)でもよいし、斜めの面でもよいし、曲面であってもよい。線分検出部102は、最初、時空間画像を曲面で切断し、テロップが存在しそうな位置を探り、その次ぎに、探った位置近辺を切断するような面で時空間画像を切断してもよい。また、テロップは通常、画面の端近辺に存在することが多いので、端近辺を切断するような面で時空間画像を切断することが望ましい。
切断面が複数あるときは複数のスライス画像が生成される。yを1ずつずらしながら水平な面で切断すれば、画像の高さと同じ数のスライス画像が生成される。図3では、例として、y=s1、s2、s3の3箇所の面で切断して3つのスライス画像を得ている。スライス画像302はy=s3のスライス画像である。303のようなテロップを含む面で切断したスライス画像には、テロップと背景とのエッジ部分が304のような複数の線分の集合として現れる。線分検出部102はこれらの線分を検出する。検出方法については後に図5から図9Bを参照して説明する。
映像フレーム400では画面内にテロップ401やテロップ402が表示されている。図4Aでは、格闘技番組を例にテロップ401が対戦カードを示すテロップを示し、テロップ402が試合時間を示すテロップを示している。図4Bに示すように、横軸を時間軸として、映像中のテロップの出現時間について、テロップ401が表示区間403、テロップ402が表示区間404であったとする。この表示区間404の開始時刻に黒丸で示すチャプタ点405を設定し、映像をシーンに分割すると、例えば、406のようなシーンの一覧表示が可能となる。チャプタ点405を設定することがシーン分割に対応する。このシーンは対戦カードが切り替わる時刻やラウンド開始後の試合時間が表示される時刻に設定されるため、単純な画面の切り替わりなどから得られるカット点と異なり、意味的なシーンとして分割することができる。
図5の線分500は、図3のスライス画像302における線分集合304のうちの一本の線分付近を拡大した図である。501は注目画素502(太線内)を中心にした一部の画素の配置を示す。以下、注目画素502が線分の一部であるか否かを判定する方法について図6、図7A、図7B、図8A、図8B、図9A、図9Bを参照して説明する。
線分の拡張は、図6のフローチャートの後の処理であり、例えば、注目画素の周りの9画素について5個以上が線分であるかどうかを判定する。5個以上が線分である場合にはその注目画素も線分に含まれ、5個以上が線分でない場合には注目画素は線分に含まれないとして、線分の拡張を行う。線分の閾値処理は、注目画素を他の線分と結合したり、注目画素を消去することである。例えば、注目画素が2つの線分の間に挟まれている場合には、2つの線分を1つの線分に結合して、その注目画素を新たな線分に含める。また、例えば、注目画素が線分から所定の距離以上離れている場合には、その線分を消去する。
シーン分割部103は、線分統合部1001、区間長判定部1002、シーン決定部1003を含んでいる。
線分統合部1001は、線分検出部102によって得られた線分情報1000を入力し、複数の線分を統合する。区間長判定部1002は線分の区間長を判定する。シーン決定部1003は、線分からチャプタ点を決定して、シーン情報804を出力するチャプタ点決定部803とを備えている。
まず、線分統合部1001が、線分iの時間方向の開始点と終了点との区間と、区間が重なる線分jを探索する(ステップS1101)。ただし、線分の総数をNとし、i,j=1,…,Nとする。区間が重なる線分jが存在する場合は、ステップS1102へ進む。そのような区間が存在しない場合はステップS1105へ進む。
図1の線分検出部102は、図12Aに示す1201のブロックに変更される。ブロック1201は、線分検出部102と評価値計算部1203を含んでいる。評価値計算部1203は、区間の評価値を計算する。評価値計算部1203は、画素ごとに評価値を計算する。評価値計算部1203は、例えば、時空間画像蓄積部101に蓄積されている時空間画像のあるスライス画像に含まれている画素ごとに評価値を計算する。評価値は、線分が存在するか否かの判定結果の信頼性を示し、評価値が低いほどこの判定結果の信頼性が低いことを示す。この評価値は、時空間画像内では背景の条件などにより変動する場合がある。信頼性が低くなる原因の例としては、テロップと背景の色や輝度が類似している場合が挙げられる。
評価値計算部1203が、区間1301が低信頼性区間であると計算したとし、線分検出部102がこの区間での線分1302の検出に失敗し、線分が2つの区間に分かれたとする。このように線分の途中に低信頼性区間が存在する場合は、シーン訂正部1204は、チャプタ点を高信頼性区間での線分の開始点1303だけに設定し、点1304には設定しない。この処理によって過剰な分割を抑制できる。このようなブロック1201、1202を用いることで、同じ区間に存在する線分情報を統合し、統合された線分の領域からカット点を決定することができる。
まず、時空間画像蓄積部101が映像を時間的にサンプリングする方法について説明する。最も簡単に時間的にサンプリングするには、一定の間隔で元映像から入力フレームを取り出せばよく、映像の形式を問わず有効である。
MPEG−1やMPEG−2では映像データは1フレーム単位で符号化されたIピクチャ1401、1403と他のフレームからの差分情報を符号化した、複数のPピクチャおよびBピクチャ1402から構成される。Iピクチャは一定の間隔で挿入され、その間にP、Bピクチャが並んでいる。そこで、時空間画像蓄積部101が、Iピクチャ1401、1403だけを抽出して入力映像フレームとすることで、時間的にサンプリングする。このように処理すれば、Iピクチャ1401、1403だけを復号すればよく、高速に処理できる。
元映像から映像をつなぎ合わせた編集点など、映像が不連続となるカット点1501、1502を予め検出しておく。このカット点1501、1502の前後の映像だけを入力とする。時空間画像蓄積部101は、例えば、カット点の前後数秒の映像を入力映像フレームとして取得する。カット点の前後ではテロップの出現、消失が起きる可能性が高いので、この部分だけを処理することで、処理範囲を限定し効率よく処理できる。
1600はMPEG−1やMPEG−2の圧縮された映像フレームを表している。映像フレーム1600はブロック1601のような複数の小ブロックに分割され、ブロック単位にDCTを用いて色情報が周波数情報に変換されている。DCT係数を1602のように左上から右下に向かって周波数成分が高くなるように配置すると、最も左上の1603の係数はDC(直流)成分となる。このDC成分はブロック1601の色情報の平均値と考えることができ、DC成分を1604のように元映像の1ブロックが1画素に対応する縮小画像を生成することができる。この方法はDC成分だけを復号すればよく逆DCTが不要となるので、高速な処理が可能である。
映像フレーム400のうち画面中央部1701を除く周辺部分だけを入力とする。区間開始点、区間終了点、チャプタ点の設定に用いられるテロップは長時間表示されるため邪魔にならないように画面の周辺部分に表示されることが多いので、この画面中央部1701だけを処理することで、効率よく処理できる。
図4Bのシーンの分割例はシーン間の関係は考慮しない例である。しかし、実際の映像では大まかに分割されたシーンがさらに詳細に分割できる階層的なツリー構造を持ったり、シーンの意味によってグループにまとめたりできることが多い。
次に、図10のシーン分割部103に、新たな構成を追加した、図1の変形例の映像分割装置について図18を参照して説明する。シーン分割部103は、新たにシーン構成検出部1801を含む。シーン構成検出部1801は、シーン決定部1003が決定したシーンについての情報を入力して、この情報に基づいてシーンの階層的構成やグループ構成などを検出する。
1901はシーン分割によって得られたチャプタ点である。シーン構成検出部1801は、これを対戦カードごとのシーン1902と、その子ノードとなるラウンドごとシーン1903に再構成し、階層的なシーン構成とする。
線分jを線分iの子ノードとして追加する(ステップS2002)。次に、ステップS2001へ戻り、次の線分jを探索する。次の線分jが存在しない場合は、ステップS2004へ進む。
ステップS2004で、全てのi=1,…,Nの線分iについて、処理が終了した場合は処理を終了する。処理が終了していない場合はiを更新し(ステップS2003)、ステップS2001へ戻って処理を繰り返す。
シーン構成検出部1801がこのように線分の包含関係から階層的なツリー構造を構築することで、大まかなシーンと詳細なシーンの切り替え表示などが可能になる。
1600はシーン分割によって得られたチャプタ点である。シーン構成検出部1801は、これを対戦カードごとのシーン2101と、ラウンドごとシーン2102にグルーピングする。シーン構成検出部1801は、シーンのグルーピングを、テロップの位置や色などの特徴量の類似度に基づくクラスタリングにより行う。
映像には複数のテロップが含まれており、グルーピングによって別々のグループに分かれている。そのうち、例えばテロップ2200を特定のテロップとし、その表示区間2201を本編と決定する。テロップ2200は、例えば、放送局名である。
まず、線分の領域から特徴量を抽出し、線分の特徴量ベクトルを求める(ステップS2301)。特徴量とは画面内での表示位置や大きさ、色情報などである。
次に、各線分間の特徴量ベクトルの距離に基づいて、線分のクラスタリングを行う(ステップS2302)。ここで得られたクラスタがグループとなる。シーン構成検出部1801は、例えば、線分ごとに、画像フレーム内での線分の表示位置、線分の大きさ、線分の色情報の少なくともいずれかを含む特徴量を有し、この特徴量の類似度が閾値以上の線分同士を同一グループに属すると判定する。
次に、各グループが再生条件を満たすかを調べ、再生条件を満たすグループを本編として、グループに含まれる線分の区間を再生するように設定する(ステップS2303)。再生条件は、例えば、線分と同様な特徴量、具体的なテロップの形状、テロップの位置、テロップの大きさがある。例えば、放送局ごとに決まったロゴマークのようなもの(例えば、テロップ2200)が本編だけに表示される場合、それを再生条件としてそのロゴマークが表示された区間だけを再生する。
他の再生条件の例としては、図21Bのように取得した複数のシーンにおいて、シーン2101の2つのシーンでそれらのシーン区間の時間をそれぞれt1、t2、シーン2102の6つのシーンでそれらのシーン区間の時間をそれぞれt3、t4、t5、t6、t7、t8とすると、「t1+t2 > t3+t4+t5+t6+t7+t8」がある。この再生条件を満たした場合には、例えば、t1、t2を本編とする。すなわち、グルーピングの結果、最大(最長)のグループを本編とする。
また、図23のフローチャートではグルーピング結果から再生条件を満たすグループを検索し、そのグループだけを再生するとしたが、グルーピングをせずに全ての線分と再生条件を比較して、条件を満たす線分の区間を本編としてもよい。
次に、シーン構成検出部1801がグルーピング結果を使用した階層構造を修正することについて図24を参照して説明する。
シーンの階層的な関係の構築とグルーピングとは組み合わせて用いることもできる。例えば、図24のように階層的なツリー構造2400が既に得られているとする。線分の包含関係に基づいて構築された場合、各階層のシーンは必ずしも同じ意味を持つとは限らない。そこで、下図の2401のようにグルーピング結果に基づいて、各階層のグループが同じになるようにツリーを再構成する。
CM区間2500が存在する映像の中で、同一のシーンとする区間(例:番組のコーナー)が2501のように続いているとする。通常、テロップはCM区間では表示されないので、検出される表示区間は2502のように分割され、チャプタ点2503、2504が設定される。しかし、番組をコーナー単位に分割するなど、同一のシーンとする区間1901に対して、1つだけチャプタ点が設定される方が望ましい場合もある。このような場合、シーン構成検出部1801は、CM区間情報を取得し、CM区間を挟む場合にはチャプタ点を設定しない。つまり、CM区間直後のチャプタ点2504は破棄する。CM区間情報は、従来から使用されているCM検出技術を用いることで生成可能である。
本発明の第2の実施形態に係るテロップ抽出装置について図26を参照して説明する。
本実施形態のテロップ抽出装置は、時空間画像蓄積部101、線分検出部102、テロップ領域抽出部2601を備えている。テロップ領域抽出部2601は、線分検出部102で検出された線分に基づいてテロップを抽出し、テロップ領域情報2602を出力する。
ステップS2701で統合された線分の領域2800はx、y、t空間内の3次元的な領域である。テロップ領域抽出部2601は、これをx、y平面に射影し、x、y平面内での2次元的な領域をテロップの領域2801を求め、この領域を示す座標をテロップ情報とする。また、テロップ領域抽出部2601は、射影されたテロップ領域を囲む矩形領域2802を求め、これの座標をテロップ情報として出力する。
また、記憶媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているOS(オペレーションシステム)や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のMW(ミドルウェア)等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
さらに、本願発明における記憶媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、LANやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
また、記憶媒体は1つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本発明における記憶媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
また、本願発明の実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
Claims (8)
- 複数の映像フレームが時刻順に配置されている時空間画像を格納する格納手段と、
前記時空間画像の時間軸に平行な面での切断面に相当するスライス画像に含まれる、時間軸に平行な線分を少なくとも1つ抽出する抽出手段と、
前記線分の時間方向の区間に基づいて、前記時空間画像を複数のシーンに分割する分割手段と、
を具備し、
前記抽出手段は、前記時空間画像のあるスライス画像に含まれている画素ごとに、線分が含まれているか否かの判定結果の信頼性を示す評価値を計算する計算手段を含み、
前記分割手段は、前記評価値が閾値よりも低い時間方向の区間では、シーンに分割しないことを特徴とする映像分割装置。 - 複数の映像フレームが時刻順に配置されている時空間画像を格納する格納手段と、
前記時空間画像の時間軸に平行な面での切断面に相当するスライス画像に含まれる、時間軸に平行な線分を少なくとも1つ抽出する抽出手段と、
前記線分の時間方向の区間に基づいて、前記時空間画像を複数のシーンに分割する分割手段と、
を具備し、
前記分割手段は、線分ごとに、時間方向の第1の線分の開始点から時間方向の第1の線分の終了点までの表示区間に含まれる第2の線分を、第1の線分の階層の下の階層に属すると判定する判定手段を含むことを特徴とする映像分割装置。 - 複数の映像フレームが時刻順に配置されている時空間画像を格納する格納手段と、
前記時空間画像の時間軸に平行な面での切断面に相当するスライス画像に含まれる、時間軸に平行な線分を少なくとも1つ抽出する抽出手段と、
前記線分の時間方向の区間に基づいて、前記時空間画像を複数のシーンに分割する分割手段と、
を具備し、
前記分割手段は、線分ごとに、画像フレーム内での線分の表示位置、線分の大きさ、線分の色情報の少なくともいずれかを含む特徴量を有し、該特徴量の類似度が閾値以上の線分同士を同一グループに属すると判定する判定手段を含むことを特徴とする映像分割装置。 - 前記分割手段は、複数の前記グループのうち、時間方向の区間が最大のグループに対応する区間を本編とし、該本編とそれ以外に分割することを特徴とする請求項3に記載の映像分割装置。
- 前記分割手段は、特定の文字に対応する線分または特定の画像に対応する線分が検出される時間方向の区間を本編とし、該本編とそれ以外に分割することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の映像分割装置。
- 前記抽出手段は、前記線分の時間方向の区間長が閾値未満の場合は、該線分を削除することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の映像分割装置。
- 前記格納手段は、複数の前記映像フレームから時間的に間引かれた一部の映像フレームを入力することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の映像分割装置。
- 前記格納手段は、前記映像フレームごとに大きさを縮小して入力する、または、映像フレームごとに映像フレーム内の一部の領域だけを入力することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の映像分割装置。
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