JP4596203B2 - 画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、センサにより検出した信号と現実世界との違いを考慮した画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現実世界における事象をセンサで検出し、画像センサが出力するサンプリングデータを処理する技術が広く利用されている。
【０００３】
例えば、静止している所定の背景の前で移動する物体をビデオカメラで撮像して得られる画像には、物体の移動速度が比較的速い場合、動きボケが生じることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
静止している背景の前で物体が移動するとき、移動する物体の画像自身の混ざり合いによる動きボケのみならず、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いが生じる。従来は、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いの状態を検出することは、考えられていなかった。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、背景の画像および移動する物体の画像など複数のオブジェクトの混ざり合いの状態を示す混合比を検出することができるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出手段と、抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式を生成する関係式生成手段と、前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
画像処理装置は、混合画素データからなる混合領域、背景画素からなる背景領域、および前景オブジェクトに対応する画素データである前景画素データからなる前景領域を特定する領域特定手段をさらに設けることができる。
【００１２】
画像処理装置は、混合比を基に、混合画素データから少なくとも前景オブジェクトを分離する分離手段をさらに設けることができる。
【００１４】
画像処理装置は、混合比を基に、所望の他のオブジェクトと分離された前景オブジェクトとを合成する合成手段をさらに設けることができる。
【００１５】
本発明の画像処理方法は、入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルを算出する動きベクトル算出ステップと、前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出ステップと、抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式を生成する関係式生成ステップと、前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出ステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の記録媒体のプログラムは、複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの画素データであって、複数のオブジェクトが混合されてなる画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームのうちの、混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、混合画素データに対応し、背景オブジェクトからなる画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出ステップと、抽出された混合画素データおよび背景画素データを基に、連続する所定数のフレームに対応する混合画素データおよび背景画素データの関係式を生成する関係式生成ステップと、関係式に基づいて、連続する所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出ステップとを含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明のプログラムは、入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルを算出する動きベクトル算出ステップと、前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出ステップと、抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式を生成する関係式生成ステップと、前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出ステップとを実行させることを特徴とする。
【００４２】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルが算出され、前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データが抽出され、抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式が生成され、前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比が検出される。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００４４】
CPU（Central Processing Uuit）２１は、ROM（Read Only Memory）２２、または記憶部２８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）２３には、CPU２１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU２１、ROM２２、およびRAM２３は、バス２４により相互に接続されている。
【００４５】
CPU２１にはまた、バス２４を介して入出力インタフェース２５が接続されている。入出力インタフェース２５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部２６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部２７が接続されている。CPU２１は、入力部２６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU２１は、処理の結果得られた画像や音声等を出力部２７に出力する。
【００４６】
入出力インタフェース２５に接続されている記憶部２８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU２１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部２９は、インターネット、その他のネットワークを介して外部の装置と通信する。この例の場合、通信部２９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００４７】
また、通信部２９を介してプログラムを取得し、記憶部２８に記憶してもよい。
【００４８】
入出力インタフェース２５に接続されているドライブ３０は、磁気ディスク５１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、或いは半導体メモリ５４などが装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記憶部２８に転送され、記憶される。
【００４９】
次に、センサにより取得されたデータから、有意情報が埋もれている領域を特定したり、埋もれた有意情報を抽出する処理を行う信号処理装置についてより具体的な例を挙げて説明する。以下の例において、CCDラインセンサまたはCCDエリアセンサがセンサに対応し、領域情報や混合比が有意情報に対応し、混合領域において、前景と背景が混合していることや動きボケが歪みに対応する。
【００５０】
図２は、信号処理装置を示すブロック図である。
【００５１】
なお、信号処理装置の各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本明細書の各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアによる機能ブロック図と考えても良い。
【００５２】
ここで、動きボケとは、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトの動きと、センサの撮像の特性とにより生じる、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれている歪みをいう。
【００５３】
この明細書では、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトに対応する画像を、画像オブジェクトと称する。
【００５４】
信号処理装置に供給された入力画像は、オブジェクト抽出部１０１、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に供給される。
【００５５】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの輪郭を検出することで、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００５６】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像と、抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトとの差から、背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００５７】
また、例えば、オブジェクト抽出部１０１は、内部に設けられている背景メモリに記憶されている背景の画像と、入力画像との差から、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクト、および背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出するようにしてもよい。
【００５８】
動き検出部１０２は、例えば、ブロックマッチング法、勾配法、位相相関法、およびペルリカーシブ法などの手法により、粗く抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置情報（動きベクトルに対応する画素の位置を特定する情報）を領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および動きボケ抽出部１０６に供給する。
【００５９】
動き検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれるている。
【００６０】
また、例えば、動き検出部１０２は、画像オブジェクトに画素を特定する画素位置情報と共に、画像オブジェクト毎の動きベクトルを動きボケ調整部１０６に出力するようにしてもよい。
【００６１】
動き量vは、動いているオブジェクトに対応する画像の位置の変化を画素間隔を単位として表す値である。例えば、前景に対応するオブジェクトの画像が、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分離れた位置に表示されるように移動しているとき、前景に対応するオブジェクトの画像の動き量vは、４とされる。
【００６２】
なお、オブジェクト抽出部１０１および動き検出部１０２は、動いているオブジェクトに対応した動きボケ量の調整を行う場合に必要となる。
【００６３】
領域特定部１０３は、入力された画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す情報（以下、領域情報と称する）を混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００６４】
混合比算出部１０４は、入力画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域６３に含まれる画素に対応する混合比（以下、混合比αと称する）を算出して、算出した混合比を前景背景分離部１０５に供給する。
【００６５】
混合比αは、後述する式（３）に示されるように、画素値における、背景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、背景の成分とも称する）の割合を示す値である。
【００６６】
前景背景分離部１０５は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および混合比算出部１０４から供給された混合比αを基に、前景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、前景の成分とも称する）のみから成る前景成分画像と、背景の成分のみから成る背景成分画像とに入力画像を分離して、前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。なお、分離された前景成分画像を最終的な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮しないで前景と背景だけを特定し、分離していた方式に比べ正確な前景と背景を得ることが出来る。
【００６７】
動きボケ調整部１０６は、動きベクトルからわかる動き量vおよび領域情報を基に、前景成分画像に含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定する。処理単位は、動きボケの量の調整の処理の対象となる１群の画素を指定するデータである。
【００６８】
動きボケ調整部１０６は、信号処理装置に入力された動きボケ調整量、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに処理単位を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部１０７に出力する。動きベクトルとその位置情報は使わないこともある。
【００６９】
選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【００７０】
次に、図３乃至図１８を参照して、信号処理装置に供給される入力画像について説明する。
【００７１】
図３は、センサによる撮像を説明する図である。センサは、例えば、固体撮像素子であるCCD（Charge-Coupled Device）エリアセンサを備えたCCDビデオカメラなどで構成される。現実世界における、前景に対応するオブジェクトは、現実世界における、背景に対応するオブジェクトと、センサとの間を、例えば、図中の左側から右側に水平に移動する。
【００７２】
センサは、前景に対応するオブジェクトを、背景に対応するオブジェクトと共に撮像する。センサは、撮像した画像を１フレーム単位で出力する。例えば、センサは、１秒間に３０フレームから成る画像を出力する。センサの露光時間は、１／３０秒とすることができる。露光時間は、センサが入力された光の電荷への変換を開始してから、入力された光の電荷への変換を終了するまでの期間である。以下、露光時間をシャッタ時間とも称する。
【００７３】
図４は、画素の配置を説明する図である。図４中において、Ａ乃至Ｉは、個々の画素を示す。画素は、画像に対応する平面上に配置されている。１つの画素に対応する１つの検出素子は、センサ上に配置されている。センサが画像を撮像するとき、１つの検出素子は、画像を構成する１つの画素に対応する画素値を出力する。例えば、検出素子のＸ方向の位置は、画像上の横方向の位置に対応し、検出素子のＹ方向の位置は、画像上の縦方向の位置に対応する。
【００７４】
図５に示すように、例えば、CCDである検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力された光を電荷に変換して、変換された電荷を蓄積する。電荷の量は、入力された光の強さと、光が入力されている時間にほぼ比例する。検出素子は、シャッタ時間に対応する期間において、入力された光から変換された電荷を、既に蓄積されている電荷に加えていく。すなわち、検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力される光を積分して、積分された光に対応する量の電荷を蓄積する。検出素子は、時間に対して、積分効果があるとも言える。
【００７５】
検出素子に蓄積された電荷は、図示せぬ回路により、電圧値に変換され、電圧値は更にデジタルデータなどの画素値に変換されて出力される。従って、センサから出力される個々の画素値は、前景または背景に対応するオブジェクトの空間的に広がりを有するある部分を、シャッタ時間について積分した結果である、１次元の空間に射影された値を有する。
【００７６】
信号処理装置は、このようなセンサの蓄積の動作により、出力信号に埋もれてしまった有意な情報、例えば、混合比αを抽出する。信号処理装置は、前景の画像オブジェクト自身が混ざり合うことによる生ずる歪みの量、例えば、動きボケの量などを調整する。また、信号処理装置は、前景の画像オブジェクトと背景の画像オブジェクトとが混ざり合うことにより生ずる歪みの量を調整する。
【００７７】
図６は、動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。図６（Ａ）は、動きを伴う前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を示している。図６（Ａ）に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に左から右に動いている。
【００７８】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す画像の１つのラインに対応する画素値を時間方向に展開したモデル図である。図６（Ｂ）の横方向は、図６（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００７９】
背景領域の画素は、背景の成分、すなわち、背景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。前景領域の画素は、前景の成分、すなわち、前景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。
【００８０】
混合領域の画素は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されている。混合領域は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されているので、歪み領域ともいえる。混合領域は、更に、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域に分類される。
【００８１】
カバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の前端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が前景に覆い隠される領域をいう。
【００８２】
これに対して、アンカバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の後端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が現れる領域をいう。
【００８３】
このように、前景領域、背景領域、またはカバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域を含む画像が、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に入力画像として入力される。
【００８４】
図７は、以上のような、背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。図６に示す画像に対応する場合、背景領域は、静止部分であり、前景領域は、動き部分であり、混合領域のカバードバックグラウンド領域は、背景から前景に変化する部分であり、混合領域のアンカバードバックグラウンド領域は、前景から背景に変化する部分である。
【００８５】
図８は、静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。例えば、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【００８６】
図８に示すF01乃至F04の画素値は、静止している前景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。図８に示すB01乃至B04の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。
【００８７】
図８における縦方向は、図中の上から下に向かって時間が経過する。図８中の矩形の上辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を開始する時刻に対応し、図８中の矩形の下辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を終了する時刻に対応する。すなわち、図８中の矩形の上辺から下辺までの距離は、シャッタ時間に対応する。
【００８８】
以下において、シャッタ時間とフレーム間隔とが同一である場合を例に説明する。
【００８９】
図８における横方向は、図６で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図８に示す例において、図８中の”F01”と記載された矩形の左辺から”B04”と記載された矩形の右辺までの距離は、画素のピッチの８倍、すなわち、連続している８つの画素の間隔に対応する。
【００９０】
前景のオブジェクトおよび背景のオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される光は変化しない。
【００９１】
ここで、シャッタ時間に対応する期間を２つ以上の同じ長さの期間に分割する。例えば、仮想分割数を４とすると、図８に示すモデル図は、図１１に示すモデルとして表すことができる。仮想分割数は、前景に対応するオブジェクトのシャッタ時間内での動き量vなどに対応して設定される。例えば、４である動き量vに対応して、仮想分割数は、４とされ、シャッタ時間に対応する期間は４つに分割される。
【００９２】
図中の最も上の行は、シャッタが開いて最初の、分割された期間に対応する。
図中の上から２番目の行は、シャッタが開いて２番目の、分割された期間に対応する。図中の上から３番目の行は、シャッタが開いて３番目の、分割された期間に対応する。図中の上から４番目の行は、シャッタが開いて４番目の、分割された期間に対応する。
【００９３】
以下、動き量vに対応して分割されたシャッタ時間をシャッタ時間/vとも称する。
【００９４】
前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、前景の成分F01/vは、画素値F01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、前景の成分F02/vは、画素値F02を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F03/vは、画素値F03を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F04/vは、画素値F04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００９５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、背景の成分B01/vは、画素値B01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、背景の成分B02/vは、画素値B02を仮想分割数で除した値に等しく、B03/vは、画素値B03を仮想分割数で除した値に等しく、B04/vは、画素値B04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００９６】
すなわち、前景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される前景のオブジェクトに対応する光が変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vとは、同じ値となる。F02/v乃至F04/vも、F01/vと同様の関係を有する。
【００９７】
背景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景のオブジェクトに対応する光は変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vとは、同じ値となる。B02/v乃至B04/vも、同様の関係を有する。
【００９８】
次に、前景に対応するオブジェクトが移動し、背景に対応するオブジェクトが静止している場合について説明する。
【００９９】
図１０は、前景に対応するオブジェクトが図中の右側に向かって移動する場合の、カバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１０において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１０において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動する。
【０１００】
図１０において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、前景領域に属する。図１０において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。図１０において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【０１０１】
前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトを覆い隠すように移動しているので、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、背景の成分から、前景の成分に替わる。
【０１０２】
例えば、図１０中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【０１０３】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【０１０４】
例えば、左から５番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、1/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、3/4である。
【０１０５】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F07/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F07/vは、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１０６】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F06/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F06/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１０７】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F05/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vのに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F05/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１０８】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F04/vは、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F04/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１０９】
動いているオブジェクトに対応する前景の領域は、このように動きボケを含むので、歪み領域とも言える。
【０１１０】
図１１は、前景が図中の右側に向かって移動する場合の、アンカバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１１において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１１において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に移動する。
【０１１１】
図１１において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属する。図１１において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、アンカバードバックグラウンドである混合領域に属する。図１１において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【０１１２】
背景に対応するオブジェクトを覆っていた前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトの前から取り除かれるように移動しているので、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、前景の成分から、背景の成分に替わる。
【０１１３】
例えば、図１１中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【０１１４】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【０１１５】
例えば、左から５番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、3/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、1/4である。
【０１１６】
式（１）および式（２）をより一般化すると、画素値Mは、式（３）で表される。
【０１１７】
【数１】

ここで、αは、混合比である。Ｂは、背景の画素値であり、Fi/vは、前景の成分である。
【０１１８】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F01/vは、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、F01/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１１９】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、仮想分割数が４であるので、例えば、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F02/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F02/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【０１２０】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F03/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【０１２１】
図９乃至図１１の説明において、仮想分割数は、４であるとして説明したが、仮想分割数は、動き量vに対応する。動き量vは、一般に、前景に対応するオブジェクトの移動速度に対応する。例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、４とされる。動き量vに対応し、仮想分割数は、４とされる。同様に、例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて６画素分左側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、６とされ、仮想分割数は、６とされる。
【０１２２】
図１２および図１３に、以上で説明した、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域と、分割されたシャッタ時間に対応する前景の成分および背景の成分との関係を示す。
【０１２３】
図１２は、静止している背景の前を移動しているオブジェクトに対応する前景を含む画像から、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す。図１２に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に移動している。
【０１２４】
フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームであり、フレーム#n+2は、フレーム#n+1の次のフレームである。
【０１２５】
フレーム#n乃至フレーム#n+2のいずれかから抽出した、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出して、動き量vを４として、抽出された画素の画素値を時間方向に展開したモデルを図１３に示す。
【０１２６】
前景領域の画素値は、前景に対応するオブジェクトが移動するので、シャッタ時間/vの期間に対応する、４つの異なる前景の成分から構成される。例えば、図１３に示す前景領域の画素のうち最も左側に位置する画素は、F01/v,F02/v,F03/v、およびF04/vから構成される。すなわち、前景領域の画素は、動きボケを含んでいる。
【０１２７】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景に対応する光は変化しない。この場合、背景領域の画素値は、動きボケを含まない。
【０１２８】
カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域に属する画素の画素値は、前景の成分と、背景の成分とから構成される。
【０１２９】
次に、オブジェクトに対応する画像が動いているとき、複数のフレームにおける、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデルについて説明する。例えば、オブジェクトに対応する画像が画面に対して水平に動いているとき、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【０１３０】
図１４は、静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。フレーム#nは、フレーム#n-1の次のフレームであり、フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームである。他のフレームも同様に称する。
【０１３１】
図１４に示すB01乃至B12の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1乃至フレームn+1において、対応する画素の画素値は、変化しない。例えば、フレーム#n-1におけるB05の画素値を有する画素の位置に対応する、フレーム#nにおける画素、およびフレーム#n+1における画素は、それぞれ、B05の画素値を有する。
【０１３２】
図１５は、静止している背景に対応するオブジェクトと共に図中の右側に移動する前景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１５に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１３３】
図１５において、前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、前景の動き量vは、４であり、仮想分割数は、４である。
【０１３４】
例えば、図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１３５】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１３６】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１３７】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B01/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B02/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B03/vとなる。
【０１３８】
図１５中のフレーム#n-1において、最も左側の画素は、前景領域に属し、左側から２番目乃至４番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１３９】
図１５中のフレーム#n-1の左から５番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、その画素値は、それぞれ、B04乃至B11となる。
【０１４０】
図１５中のフレーム#nの左から１番目の画素乃至５番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F05/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１４１】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１４２】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１４３】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１４４】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B05/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B06/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B07/vとなる。
【０１４５】
図１５中のフレーム#nにおいて、左側から６番目乃至８番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１４６】
図１５中のフレーム#nの左から９番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B08乃至B11となる。
【０１４７】
図１５中のフレーム#n+1の左から１番目の画素乃至９番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F01/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１４８】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１４９】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの期間の前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１５０】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１５１】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B09/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B11/vとなる。
【０１５２】
図１５中のフレーム#n+1において、左側から１０番目乃至１２番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に対応する。
【０１５３】
図１６は、図１５に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１５４】
図１７は、静止している背景と共に図中の右側に移動するオブジェクトに対応する前景を撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１７において、アンカバードバックグラウンド領域が含まれている。
【０１５５】
図１７において、前景に対応するオブジェクトは、剛体であり、かつ等速で移動していると仮定できる。前景に対応するオブジェクトが、次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているので、動き量vは、４である。
【０１５６】
例えば、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１５７】
図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１５８】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B25/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B26/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B27/vとなる。
【０１５９】
図１７中のフレーム#n-1において、最も左側の画素乃至３番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１６０】
図１７中のフレーム#n-1の左から４番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレームの前景の成分は、F13/v乃至F24/vのいずれかである。
【０１６１】
図１７中のフレーム#nの最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B28となる。
【０１６２】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１６３】
図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１６４】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B29/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B30/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B31/vとなる。
【０１６５】
図１７中のフレーム#nにおいて、左から５番目の画素乃至７番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１６６】
図１７中のフレーム#nの左から８番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの期間に対応する値は、F13/v乃至F20/vのいずれかである。
【０１６７】
図１７中のフレーム#n+1の最も左側の画素乃至左から８番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B32となる。
【０１６８】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１６９】
図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１７０】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B33/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B34/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B35/vとなる。
【０１７１】
図１７中のフレーム#n+1において、左から９番目の画素乃至１１番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１７２】
図１７中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/v乃至F16/vのいずれかである。
【０１７３】
図１８は、図１７に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１７４】
図２に戻り、領域特定部１０３は、複数のフレームの画素値を用いて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを画素毎に対応付けて、領域情報として、混合比算出部１０４および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１７５】
混合比算出部１０４は、複数のフレームの画素値、および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素について画素毎に混合比αを算出し、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１７６】
前景背景分離部１０５は、複数のフレームの画素値、領域情報、および混合比αを基に、前景の成分のみからなる前景成分画像を抽出して、動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１７７】
動きボケ調整部１０６は、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトル、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を出力する。
【０１７８】
図１９のフローチャートを参照して、信号処理装置による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を生成する領域特定の処理を実行する。領域特定の処理の詳細は、後述する。
領域特定部１０３は、生成した領域情報を混合比算出部１０４に供給する。
【０１７９】
なお、ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域（カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域の区別をしない）のいずれかに属するかを示す領域情報を生成するようにしてもよい。この場合において、前景背景分離部１０５および動きボケ調整部１０６は、動きベクトルの方向を基に、混合領域がカバードバックグラウンド領域であるか、またはアンカバードバックグラウンド領域であるかを判定する。例えば、動きベクトルの方向に対応して、前景領域、混合領域、および背景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、カバードバックグラウンド領域と判定され、動きベクトルの方向に対応して、背景領域、混合領域、および前景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、アンカバードバックグラウンド領域と判定される。
【０１８０】
ステップＳ１２において、混合比算出部１０４は、入力画像および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素毎に、混合比αを算出する。混合比算出の処理の詳細は、後述する。混合比算出部１０４は、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１８１】
ステップＳ１３において、前景背景分離部１０５は、領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を抽出して、前景成分画像として動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１８２】
ステップＳ１４において、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含まれる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処理の詳細については、後述する。
【０１８３】
ステップＳ１５において、信号処理装置は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ１４に進み、処理単位に対応する前景の成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返す。
【０１８４】
ステップＳ１５において、画面全体について処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０１８５】
このように、信号処理装置は、前景と背景を分離して、前景に含まれる動きボケの量を調整することができる。すなわち、信号処理装置は、前景の画素の画素値であるサンプルデータに含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０１８６】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１８７】
図２０は、領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。図２０に構成を示す領域特定部１０３は、動きベクトルを利用しない。フレームメモリ２０１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ２０１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの２つ前のフレームであるフレーム#n-2、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、フレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1、およびフレーム#nの２つ後のフレームであるフレーム#n+2を記憶する。
【０１８８】
静動判定部２０２−１は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、読み出した画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−１は、フレーム#n+2の画素値とフレーム#n+1の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、差の絶対値が閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−１に供給する。フレーム#n+2の画素の画素値とフレーム#n+1の画素の画素値との差の絶対値が閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−１は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−１に供給する。
【０１８９】
静動判定部２０２−２は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素の画素値、およびフレーム#nの対象となる画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−２は、フレーム#n+1の画素値とフレーム#nの画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−１および領域判定部２０３−２に供給する。フレーム#n+1の画素の画素値とフレーム#nの画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−２は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−１および領域判定部２０３−２に供給する。
【０１９０】
静動判定部２０２−３は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−３は、フレーム#nの画素値とフレーム#n-1の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−２および領域判定部２０３−３に供給する。
フレーム#nの画素の画素値とフレーム#n-1の画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−３は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−２および領域判定部２０３−３に供給する。
【０１９１】
静動判定部２０２−４は、フレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素の画素値、およびフレーム#nの領域特定の対象である画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−４は、フレーム#n-1の画素値とフレーム#n-2の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３−３に供給する。フレーム#n-1の画素の画素値とフレーム#n-2の画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−４は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３−３に供給する。
【０１９２】
領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。
【０１９３】
領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が動きを示すか、または、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がアンカバードバックグラウンド領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０１９４】
領域判定部２０３−１は、このように”１”または”０”が設定されたアンカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０１９５】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が静止領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属することを示す”１”を設定する。
【０１９６】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示すか、または、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が静止領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０１９７】
領域判定部２０３−２は、このように”１”または”０”が設定された静止領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０１９８】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が動き領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属することを示す”１”を設定する。
【０１９９】
領域判定部２０３−２は、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示すか、または、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が動き領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０２００】
領域判定部２０３−２は、このように”１”または”０”が設定された動き領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０２０１】
領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−４から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。
【０２０２】
領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から供給された静動判定が静止を示すか、または、静動判定部２０２−４から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素がカバードバックグラウンド領域に属しないと判定し、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属しないことを示す”０”を設定する。
【０２０３】
領域判定部２０３−３は、このように”１”または”０”が設定されたカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給する。
【０２０４】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、領域判定部２０３−１から供給されたアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、領域判定部２０３−２から供給された静止領域判定フラグ、領域判定部２０３−２から供給された動き領域判定フラグ、および領域判定部２０３−３から供給されたカバードバックグラウンド領域判定フラグをそれぞれ記憶する。
【０２０５】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、静止領域判定フラグ、動き領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを合成部２０５に供給する。合成部２０５は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４から供給された、アンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、静止領域判定フラグ、動き領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを基に、各画素が、アンカバードバックグラウンド領域、静止領域、動き領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属することを示す領域情報を生成し、判定フラグ格納フレームメモリ２０６に供給する。
【０２０６】
判定フラグ格納フレームメモリ２０６は、合成部２０５から供給された領域情報を記憶すると共に、記憶している領域情報を出力する。
【０２０７】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２１乃至図２５を参照して説明する。
【０２０８】
前景に対応するオブジェクトが移動しているとき、オブジェクトに対応する画像の画面上の位置は、フレーム毎に変化する。図２１に示すように、フレーム#nにおいて、Yn(x,y)で示される位置に位置するオブジェクトに対応する画像は、次のフレームであるフレーム#n+1において、Yn+1(x,y)に位置する。
【０２０９】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図を図２４に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図２２におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０２１０】
図２２において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０２１１】
フレーム#nにおいて、左から２番目の画素乃至１３番目の画素に含まれているオブジェクトに対応する前景の成分は、フレーム#n+1において、左から６番目乃至１７番目の画素に含まれる。
【０２１２】
フレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１１番目乃至１３番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。フレーム#n+1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から６番目乃至８番目の画素である。
【０２１３】
図２２に示す例において、フレーム#nに含まれる前景の成分が、フレーム#n+1において４画素移動しているので、動き量vは、４である。仮想分割数は、動き量vに対応し、４である。
【０２１４】
次に、注目しているフレームの前後における混合領域に属する画素の画素値の変化について説明する。
【０２１５】
図２３に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ前のフレーム#n-1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
また、更に１つ前のフレーム#n-2において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０２１６】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１５番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#n-1の左から１６番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１６番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#n-1の左から１７番目の画素の画素値は、フレーム#n-2の左から１７番目の画素の画素値から変化しない。
【０２１７】
すなわち、フレーム#nにおけるカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#n-1およびフレーム#n-2の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素に対応する、フレーム#n-1およびフレーム#n-2の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−４により、静止と判定される。
【０２１８】
フレーム#nにおけるカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#n-1における背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素、および対応するフレーム#n-1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−３により、動きと判定される。
【０２１９】
このように、領域判定部２０３−３は、静動判定部２０２−３から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−４から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、対応する画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２２０】
図２４に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ後のフレーム#n+1において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ後のフレーム#n+2において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０２２１】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n+2の左から２番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から２番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#n+2の左から３番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から３番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#n+2の左から４番目の画素の画素値は、フレーム#n+1の左から４番目の画素の画素値から変化しない。
【０２２２】
すなわち、フレーム#nにおけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#n+1およびフレーム#n+2の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素に対応する、フレーム#n+1およびフレーム#n+2の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−１により、静止と判定される。
【０２２３】
フレーム#nにおけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#n+1における背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#nにおける混合領域に属する画素、および対応するフレーム#n+1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−２により、動きと判定される。
【０２２４】
このように、領域判定部２０３−１は、静動判定部２０２−２から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−１から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、対応する画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２２５】
図２５は、フレーム#nにおける領域特定部１０３の判定条件を示す図である。
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素とが静止と判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２２６】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが静止と判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が静止領域に属すると判定する。
【０２２７】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が動き領域に属すると判定する。
【０２２８】
フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２２９】
図２６は、領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。図２６（Ａ）において、カバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２６（Ｂ）において、アンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２３０】
図２６（Ｃ）において、動き領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２６（Ｄ）において、静止領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２３１】
図２７は、判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する領域情報の内、混合領域を示す領域情報を画像として示す図である。図２７において、カバードバックグラウンド領域またはアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素、すなわち混合領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する混合領域を示す領域情報は、混合領域、および前景領域内のテクスチャの無い部分に囲まれたテクスチャの有る部分を示す。
【０２３２】
次に、図２８のフローチャートを参照して、領域特定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ２０１において、フレームメモリ２０１は、判定の対象となるフレーム#nを含むフレーム#n-2乃至フレーム#n+2の画像を取得する。
【０２３３】
ステップＳ２０２において、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２０３に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２３４】
ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２０４に進み、領域判定部２０３−２は、領域の判定される画素に対応する静止領域判定フラグに、静止領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−２は、静止領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２３５】
ステップＳ２０２において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#nの画素が静止領域には属さないので、ステップＳ２０４の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２３６】
ステップＳ２０５において、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２０６に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２３７】
ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２０７に進み、領域判定部２０３−２は、領域の判定される画素に対応する動き領域判定フラグに、動き領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−２は、動き領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２０８に進む。
【０２３８】
ステップＳ２０５において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、フレーム#nの画素が動き領域には属さないので、ステップＳ２０７の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０８に進む。
【０２３９】
ステップＳ２０８において、静動判定部２０２−４は、フレーム#n-2の画素とフレーム#n-1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２０９に進み、静動判定部２０２−３は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２４０】
ステップＳ２０９において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２１０に進み、領域判定部２０３−３は、領域の判定される画素に対応するカバードバックグラウンド領域判定フラグに、カバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−３は、カバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２１１に進む。
【０２４１】
ステップＳ２０８において、フレーム#n-2の画素とフレーム#n-1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２０９において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、フレーム#nの画素がカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１０の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１１に進む。
【０２４２】
ステップＳ２１１において、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２１２に進み、静動判定部２０２−１は、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２４３】
ステップＳ２１２において、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２１３に進み、領域判定部２０３−１は、領域の判定される画素に対応するアンカバードバックグラウンド領域判定フラグに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示す”１”を設定する。領域判定部２０３−１は、アンカバードバックグラウンド領域判定フラグを判定フラグ格納フレームメモリ２０４に供給し、手続きは、ステップＳ２１４に進む。
【０２４４】
ステップＳ２１１において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２１２において、フレーム#n+1の画素とフレーム#n+2の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#nの画素がアンカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１３の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１４に進む。
【０２４５】
ステップＳ２１４において、領域特定部１０３は、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したか否かを判定し、フレーム#nの全ての画素について領域を特定していないと判定された場合、手続きは、ステップＳ２０２に戻り、他の画素について、領域特定の処理を繰り返す。
【０２４６】
ステップＳ２１４において、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したと判定された場合、ステップＳ２１５に進み、合成部２０５は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているアンカバードバックグラウンド領域判定フラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定フラグを基に、混合領域を示す領域情報を生成し、更に、各画素が、アンカバードバックグラウンド領域、静止領域、動き領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属することを示す領域情報を生成し、生成した領域情報を判定フラグ格納フレームメモリ２０６に設定し、処理は終了する。
【０２４７】
このように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０２４８】
なお、領域特定部１０３は、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に対応する領域情報に論理和を適用することにより、混合領域に対応する領域情報を生成して、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、または混合領域に属することを示すフラグから成る領域情報を生成するようにしてもよい。
【０２４９】
前景に対応するオブジェクトがテクスチャを有す場合、領域特定部１０３は、より正確に動き領域を特定することができる。
【０２５０】
領域特定部１０３は、動き領域を示す領域情報を前景領域を示す領域情報として、また、静止領域を示す領域情報を背景領域を示す領域情報として出力することができる。
【０２５１】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した領域を特定する処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、領域特定部１０３は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、領域特定部１０３は、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０２５２】
図２９は、領域特定部１０３の他の構成の一例を示すブロック図である。図２９に示す領域特定部１０３は、動きベクトルを使用しない。背景画像生成部３０１は、入力画像に対応する背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。背景画像生成部３０１は、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して、背景画像を生成する。
【０２５３】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図の例を図３０に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図３０におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０２５４】
図３０において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n-1およびフレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０２５５】
フレーム#nにおいて、左から６番目の画素乃至１７番目の画素に含まれているオブジェクトに対応する前景の成分は、フレーム#n-1において、左から２番目乃至１３番目の画素に含まれ、フレーム#n+1において、左から１０番目乃至２１番目の画素に含まれる。
【０２５６】
フレーム#n-1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１１番目乃至１３番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。フレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から６番目乃至８番目の画素である。フレーム#n+1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１９番目乃至２１番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１０番目乃至１２番目の画素である。
【０２５７】
フレーム#n-1において、背景領域に属する画素は、左から１番目の画素、および左から１４番目乃至２１番目の画素である。フレーム#nにおいて、背景領域に属する画素は、左から１番目乃至５番目の画素、および左から１８番目乃至２１番目の画素である。フレーム#n+1において、背景領域に属する画素は、左から１番目乃至９番目の画素である。
【０２５８】
背景画像生成部３０１が生成する、図３０の例に対応する背景画像の例を図３１に示す。背景画像は、背景のオブジェクトに対応する画素から構成され、前景のオブジェクトに対応する画像の成分を含まない。
【０２５９】
２値オブジェクト画像抽出部３０２は、背景画像および入力画像の相関を基に、２値オブジェクト画像を生成し、生成した２値オブジェクト画像を時間変化検出部３０３に供給する。
【０２６０】
図３２は、２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。相関値演算部３２１は、背景画像生成部３０１から供給された背景画像および入力画像の相関を演算し、相関値を生成して、生成した相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２６１】
相関値演算部３２１は、例えば、図３３（Ａ）に示すように、Ｘ₄を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図３３（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ₄を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（４）を適用して、Ｙ₄に対応する相関値を算出する。
【０２６２】
【数２】

【数３】

【数４】

【０２６３】
相関値演算部３２１は、このように各画素に対応して算出された相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２６４】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図３４（Ａ）に示すように、Ｘ₄を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図３４（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ₄を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（７）を適用して、Ｙ₄に対応する差分絶対値和を算出するようにしてもよい。
【０２６５】
【数５】

【０２６６】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値和を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２６７】
しきい値処理部３２２は、相関画像の画素値としきい値th0とを比較して、相関値がしきい値th0以下である場合、２値オブジェクト画像の画素値に1を設定し、相関値がしきい値th0より大きい場合、２値オブジェクト画像の画素値に0を設定して、0または1が画素値に設定された２値オブジェクト画像を出力する。しきい値処理部３２２は、しきい値th0を予め記憶するようにしてもよく、または、外部から入力されたしきい値th0を使用するようにしてもよい。
【０２６８】
図３５は、図３０に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像の例を示す図である。２値オブジェクト画像において、背景画像と相関の高い画素には、画素値に0が設定される。
【０２６９】
図３６は、時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。フレームメモリ３４１は、フレーム#nの画素について領域を判定するとき、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、フレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２７０】
領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を基に、フレーム#nの各画素について領域を判定して、領域情報を生成し、生成した領域情報を出力する。
【０２７１】
図３７は、領域判定部３４２の判定を説明する図である。フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素が背景領域に属すると判定する。
【０２７２】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像の対応する画素が1であり、フレーム#n+1の２値オブジェクト画像の対応する画素が1であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素が前景領域に属すると判定する。
【０２７３】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像の対応する画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２７４】
フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が1であり、フレーム#n+1の２値オブジェクト画像の対応する画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２７５】
図３８は、図３０に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像について、時間変化検出部３０３の判定した例を示す図である。時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの対応する画素が0なので、フレーム#nの左から１番目乃至５番目の画素を背景領域に属すると判定する。
【０２７６】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n+1の対応する画素が0なので、左から６番目乃至９番目の画素をアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２７７】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n-1の対応する画素が1であり、フレーム#n+1の対応する画素が1なので、左から１０番目乃至１３番目の画素を前景領域に属すると判定する。
【０２７８】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの画素が1であり、フレーム#n-1の対応する画素が0なので、左から１４番目乃至１７番目の画素をカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２７９】
時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの対応する画素が0なので、左から１８番目乃至２１番目の画素を背景領域に属すると判定する。
【０２８０】
次に、図３９のフローチャートを参照して、領域判定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ３０１において、領域判定部１０３の背景画像生成部３０１は、入力画像を基に、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。
【０２８１】
ステップＳ３０２において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、図３３を参照して説明した演算により、入力画像と背景画像生成部３０１から供給された背景画像との相関値を演算する。ステップＳ３０３において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、相関値としきい値th0とを比較することにより、相関値およびしきい値th0から２値オブジェクト画像を演算する。
【０２８２】
ステップＳ３０４において、時間変化検出部３０３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。
【０２８３】
図４０のフローチャートを参照して、ステップＳ３０４に対応する領域判定の処理の詳細を説明する。ステップＳ３２１において、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２２に進み、フレーム#nの注目する画素が背景領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０２８４】
ステップＳ３２１において、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であると判定された場合、ステップＳ３２３に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n-1において、対応する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n-1において、対応する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２４に進み、フレーム#nの注目する画素がカバードバックグラウンド領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０２８５】
ステップＳ３２３において、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか、または、フレーム#n-1において、対応する画素が1であると判定された場合、ステップＳ３２５に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n+1において、対応する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が1であり、かつ、フレーム#n+1において、対応する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２６に進み、フレーム#nの注目する画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０２８６】
ステップＳ３２５において、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか、または、フレーム#n+1において、対応する画素が１であると判定された場合、ステップＳ３２７に進み、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレーム#nの注目する画素を前景領域と設定して、処理は終了する。
【０２８７】
このように、領域特定部１０３は、入力された画像と対応する背景画像との相関値を基に、入力画像の画素が前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを特定して、特定した結果に対応する領域情報を生成することができる。
【０２８８】
図４１は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４１に示す領域特定部１０３は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を使用する。図２９に示す場合と同様の部分には、同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０２８９】
ロバスト化部３６１は、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像を基に、ロバスト化された２値オブジェクト画像を生成して、時間変化検出部３０３に出力する。
【０２９０】
図４２は、ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像の動きを補償して、動きが補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に出力する。
【０２９１】
図４３および図４４の例を参照して、動き補償部３８１の動き補償について説明する。例えば、フレーム#nの領域を判定するとき、図４３に例を示すフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像が入力された場合、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、図４４に例を示すように、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を動き補償して、動き補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に供給する。
【０２９２】
スイッチ３８２は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−１に出力し、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−２に出力する。同様に、スイッチ３８２は、３番目乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のそれぞれをフレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかに出力し、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−Ｎに出力する。
【０２９３】
フレームメモリ３８３−１は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−１に出力する。フレームメモリ３８３−２は、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−２に出力する。
【０２９４】
同様に、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のそれぞれは、３番目のフレーム乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のいずれかを記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のいずれかに出力する。フレームメモリ３８３−Ｎは、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−Ｎに出力する。
【０２９５】
重み付け部３８４−１は、フレームメモリ３８３−１から供給された１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw1を乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−２は、フレームメモリ３８３−２から供給された２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw2を乗じて、積算部３８５に供給する。
【０２９６】
同様に、重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のそれぞれは、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかから供給された３番目乃至Ｎ−１番目のいずれかのフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw3乃至重みw(N-1)のいずれかを乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−Ｎは、フレームメモリ３８３−Ｎから供給されたＮ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みwNを乗じて、積算部３８５に供給する。
【０２９７】
積算部３８５は、１乃至Ｎ番目のフレームの動き補償され、それぞれ重みw1乃至wNのいずれかが乗じられた、２値オブジェクト画像の対応する画素値を積算して、積算された画素値を予め定めたしきい値th0と比較することにより２値オブジェクト画像を生成する。
【０２９８】
このように、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像からロバスト化された２値オブジェト画像を生成して、時間変化検出部３０３に供給するので、図４１に構成を示す領域特定部１０３は、入力画像にノイズが含まれていても、図２９に示す場合に比較して、より正確に領域を特定することができる。
【０２９９】
次に、図４１に構成を示す領域特定部１０３の領域特定の処理について、図４５のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３４１乃至ステップＳ３４３の処理は、図３９のフローチャートで説明したステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３とそれぞれ同様なのでその説明は省略する。
【０３００】
ステップＳ３４４において、ロバスト化部３６１は、ロバスト化の処理を実行する。
【０３０１】
ステップＳ３４５において、時間変化検出部３０３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。ステップＳ３４５の処理の詳細は、図４０のフローチャートを参照して説明した処理と同様なのでその説明は省略する。
【０３０２】
次に、図４６のフローチャートを参照して、図４５のステップＳ３４４の処理に対応する、ロバスト化の処理の詳細について説明する。ステップＳ３６１において、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を基に、入力された２値オブジェクト画像の動き補償の処理を実行する。ステップＳ３６２において、フレームメモリ３８３−１乃至３８３−Ｎのいずれかは、スイッチ３８２を介して供給された動き補償された２値オブジェクト画像を記憶する。
【０３０３】
ステップＳ３６３において、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたか否かを判定し、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されていないと判定された場合、ステップＳ３６１に戻り、２値オブジェクト画像の動き補償の処理および２値オブジェクト画像の記憶の処理を繰り返す。
【０３０４】
ステップＳ３６３において、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたと判定された場合、ステップＳ３６４に進み、重み付け部３８４−１乃至３８４−Ｎのそれぞれは、Ｎ個の２値オブジェクト画像のそれぞれにw1乃至wNのいずれかの重みを乗じて、重み付けする。
【０３０５】
ステップＳ３６５において、積算部３８５は、重み付けされたＮ個の２値オブジェクト画像を積算する。
【０３０６】
ステップＳ３６６において、積算部３８５は、例えば、予め定められたしきい値th1との比較などにより、積算された画像から２値オブジェクト画像を生成して、処理は終了する。
【０３０７】
このように、図４１に構成を示す領域特定部１０３は、ロバスト化された２値オブジェクト画像を基に、領域情報を生成することができる。
【０３０８】
以上のように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０３０９】
図４７は、混合比算出部１０４の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３１０】
推定混合比処理部４０２は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３１１】
前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内に等速で動いていると仮定できるので、混合領域に属する画素の混合比αは、以下の性質を有する。すなわち、混合比αは、画素の位置の変化に対応して、直線的に変化する。画素の位置の変化を１次元とすれば、混合比αの変化は、直線で表現することができ、画素の位置の変化を２次元とすれば、混合比αの変化は、平面で表現することができる。
【０３１２】
なお、１フレームの期間は短いので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定が成り立つ。
【０３１３】
この場合、混合比αの傾きは、前景のシャッタ時間内での動き量vの逆比となる。
【０３１４】
理想的な混合比αの例を図４８に示す。理想的な混合比αの混合領域における傾きlは、動き量vの逆数として表すことができる。
【０３１５】
図４８に示すように、理想的な混合比αは、背景領域において、１の値を有し、前景領域において、０の値を有し、混合領域において、０を越え１未満の値を有する。
【０３１６】
図４９の例において、フレーム#nの左から７番目の画素の画素値C06は、フレーム#n-1の左から７番目の画素の画素値P06を用いて、式（８）で表すことができる。
【０３１７】
【数６】

【０３１８】
式（８）において、画素値C06を混合領域の画素の画素値Mと、画素値P06を背景領域の画素の画素値Bと表現する。すなわち、混合領域の画素の画素値Mおよび背景領域の画素の画素値Bは、それぞれ、式（９）および式（１０）のように表現することができる。
【０３１９】
M=C06 （９）
B=P06 （１０）
【０３２０】
式（８）中の2/vは、混合比αに対応する。動き量vが４なので、フレーム#nの左から７番目の画素の混合比αは、0.5となる。
【０３２１】
以上のように、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの前のフレーム#n-1の画素値Pを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（１１）のように書き換えられる。
【０３２２】
C=α・P+f （１１）
式（１１）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和Σ_iFi/vである。
式（１１）に含まれる変数は、混合比αおよび前景の成分の和fの２つである。
【０３２３】
同様に、アンカバードバックグラウンド領域における、動き量vが４であり、時間方向の仮想分割数が４である、画素値を時間方向に展開したモデルを図５０に示す。
【０３２４】
アンカバードバックグラウンド領域において、上述したカバードバックグラウンド領域における表現と同様に、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの後のフレーム#n+1の画素値Nを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（１２）のように表現することができる。
【０３２５】
C=α・N+f （１２）
【０３２６】
なお、背景のオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景のオブジェクトが動いている場合においても、背景の動き量vに対応させた位置の画素の画素値を利用することにより、式（８）乃至式（１２）を適用することができる。
例えば、図４９において、背景に対応するオブジェクトの動き量vが２であり、仮想分割数が２であるとき、背景に対応するオブジェクトが図中の右側に動いているとき、式（１０）における背景領域の画素の画素値Bは、画素値P04とされる。
【０３２７】
式（１１）および式（１２）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。
【０３２８】
そこで、前景のオブジェクトの動き量vに合わせて、混合領域に属する画素と、対応する背景領域に属する画素との組について式を立て、混合比αを求める。
【０３２９】
動き量vとして、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報が利用される。
【０３３０】
推定混合比処理部４０１による、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基にした、動き量vを使用した推定混合比の算出について説明する。
【０３３１】
カバードバックグラウンド領域に対応する図４９に示す例において、フレーム#n-1のP02について、式（１３）が成立し、フレーム#nのC06について、式（１４）が成立する。
【０３３２】
【数７】

【数８】

【０３３３】
式（１３）および式（１４）において、混合比αに対応する値は、2/vであり、同一である。式（１３）および式（１４）において、前景の成分の和に対応する値は、
【０３３４】
【数９】

であり、同一である。
【０３３５】
すなわち、フレーム#n-1のP02およびフレーム#nのC06の混合比αおよび前景の成分の和は、同一であり、フレーム#nのC06は、前景のオブジェクトの動きにより、フレーム#n-1のP02に対応していると言える。
【０３３６】
複数フレームにわたって、前景に対応するオブジェクトが等速で動くという仮定と、前景の成分が一定であるという仮定を持ち込むことで、このように、前景のオブジェクトの動き量vに対応して、混合比αおよび前景の成分の和が同一である混合領域に属する画素と、対応する背景領域に属する画素との複数の組を選択することができる。例えば、混合領域に属する画素と、対応する背景領域に属する画素との複数の組を５つの組とすることができる。
【０３３７】
例えば、図５１に示すように、前景のオブジェクトの動き量vに対応して、フレーム#n-3乃至フレーム#n+2から、混合領域に属する画素Mt1乃至Mt5と、対応する背景領域に属する画素Bt1乃至Bt5とを選択することができる。
【０３３８】
画素Mt1乃至Mt5、および画素Bt1乃至Bt5について、式（１５）乃至式（１９）が成立する。
【０３３９】
Mt1=α・Bt1+f （１５）
Mt2=α・Bt2+f （１６）
Mt3=α・Bt3+f （１７）
Mt4=α・Bt4+f （１８）
Mt5=α・Bt5+f （１９）
式（１５）乃至式（１９）のfは、前景の成分の和Σ_iFi/vである。
【０３４０】
式（１５）乃至式（１９）の５つの式は、共通する変数である混合比αおよび前景の成分の和fを含むので、式（１５）乃至式（１９）に最小自乗法を適用して、混合比αおよび前景の成分の和fを求めることができる。
【０３４１】
例えば、推定混合比処理部４０１は、混合比αおよび前景の成分の和fを算出するための正規方程式を予め記憶し、記憶している正規方程式に混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値を設定して、行列解法により混合比αおよび前景の成分の和fを算出する。
【０３４２】
なお、背景が動いているとき、図５２に例を示すように、推定混合比処理部４０１は、背景の動き量v'に対応させて、正規方程式に混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値を設定して、行列解法により混合比αおよび前景の成分の和fを算出する。
【０３４３】
このように推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。
【０３４４】
推定混合比処理部４０２は、同様に、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルにおいて、対応する背景領域に属する画素は、注目している画素のフレームの後のフレームから選択される。
【０３４５】
図５３は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【０３４６】
フレームメモリ４２１は、入力画像の複数のフレームを記憶し、記憶しているフレームを混合比演算部４２２に供給する。フレームメモリ４２１は、例えば、フレームごとに、６つのフレームを記憶し、記憶している６つのフレームを混合比演算部４２２に供給する。
【０３４７】
混合比演算部４２２は、混合比αおよび前景の成分の和fを算出するための正規方程式を予め記憶している。
【０３４８】
混合比演算部４２２は、正規方程式に、フレームメモリ４２１から供給されたフレームに含まれる、混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値を設定する。混合比演算部４２２は、混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値が設定された正規方程式を、行列解法により解き、推定混合比を算出し、算出した推定混合比を出力する。
【０３４９】
図５４は、混合比演算部４２２の構成を示すブロック図である。
【０３５０】
正規方程式加算部４４１は、推定混合比を算出するための正規方程式を予め記憶している。
【０３５１】
正規方程式加算部４４１は、正規方程式に、フレームメモリ４２１から供給されたＭ個のフレームの画像に含まれる、混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値を設定する。正規方程式加算部４４１は、合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値が設定された正規方程式を、正規方程式演算部４４２に供給する。
【０３５２】
正規方程式演算部４４２は、正規方程式加算部４４１から供給された、画素値が設定された正規方程式を、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して解き、推定混合比を算出し、算出した推定混合比を出力する。
【０３５３】
このように、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。
【０３５４】
推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【０３５５】
図５５は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図５５に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動きvが１１であり、７つの組の画素を設定した正規方程式を解いて算出された結果を、１ラインに対して示すものである。
【０３５６】
推定混合比は、混合領域において、図４８に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３５７】
図４７に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０１から供給された、混合比αが算出される画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定する。混合比決定部４０３は、領域情報を基に設定した混合比αを出力する。
【０３５８】
このように、混合比算出部１０４は、画像に含まれる画素毎に混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０３５９】
図５６は、混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。選択部４６１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、カバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４６２に供給する。選択部４６１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４６３に供給する。
【０３６０】
推定混合比処理部４６２は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに選択部４６１から入力された画素値を基に、カバードバックグラウンド領域に対応する正規方程式を基に、カバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４６４に供給する。
【０３６１】
推定混合比処理部４６３は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに選択部４６１から入力された画素値を基に、カバードバックグラウンド領域に対応する正規方程式を基に、アンカバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４６４に供給する。
【０３６２】
選択部４６４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定する。選択部４６４は、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４６２から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４６３から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定する。選択部４６４は、領域情報を基に選択して設定した混合比αを出力する。
【０３６３】
このように、図５６に示す他の構成を有する混合比算出部１０４は、画像に含まれる画素毎に混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０３６４】
図５７のフローチャートを参照して、混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理を説明する。ステップＳ５０１において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０１から供給された領域情報を取得する。ステップＳ５０２において、推定混合比処理部４０１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を実行し、推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の処理の詳細は、図５８のフローチャートを参照して、後述する。
【０３６５】
ステップＳ５０３において、推定混合比処理部４０２は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を実行し、推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３６６】
ステップＳ５０４において、混合比算出部１０４は、フレーム全体について、混合比を推定したか否かを判定し、フレーム全体について、混合比を推定していないと判定された場合、ステップＳ５０２に戻り、次の画素について混合比を推定する処理を実行する。
【０３６７】
ステップＳ５０４において、フレーム全体について、混合比を推定したと判定された場合、ステップＳ５０５に進み、混合比決定部４０３は、領域特定部１０１から供給された、混合比αが算出される画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定し、処理は終了する。
【０３６８】
このように、混合比算出部１０４は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、領域特定部１０１から供給された領域情報、並びに入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０３６９】
混合比αを利用することにより、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれる動きボケの情報を残したままで、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを分離することが可能になる。
【０３７０】
図５６に構成を示す混合比算出部１０４の処理は、図５７のフローチャートを参照して説明した処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３７１】
次に、図５７のステップＳ５０２に対応する、推定混合比処理部４０１が実行する、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の算出の処理を図５７のフローチャートを参照して説明する。
【０３７２】
ステップＳ５２１において、混合比演算部４４２の正規方程式加算部４４１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を読み込み、動き量vを取得する。
【０３７３】
ステップＳ５２２において、正規方程式加算部４４１は、フレームメモリ４２１から供給されたＭ個のフレームの画像から画素を選択して、予め記憶している正規方程式に選択した画素の画素値を設定する。
【０３７４】
ステップＳ５２３において、正規方程式加算部４４１は、対象となる画素について画素値の設定を終了したか否かを判定し、対象となる画素について画素値の設定を終了していないと判定された場合、ステップＳ５２２に戻り、画素値の設定の処理を繰り返す。
【０３７５】
ステップＳ５２３において、対象となる画素について画素値の設定を終了したと判定された場合、ステップＳ５２４に進み、正規方程式加算部４４１は、画素値を設定した正規方程式を正規方程式演算部４４２に供給し、正規方程式演算部４４２は、画素値が設定された正規方程式に掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して正規方程式を解き、推定混合比を算出して、処理は終了する。
【０３７６】
このように、推定混合比処理部４０１は、推定混合比を算出することができる。
【０３７７】
図５７のステップＳ５０３における、推定混合比処理部４０２が実行する、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式を利用した、図５８のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３７８】
推定混合比処理部４６２が実行する処理は、推定混合比処理部４０１の処理と同様なので、その説明は省略する。推定混合比処理部４６３が実行する処理は、推定混合比処理部４０２の処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３７９】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図５９は、前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。前景背景分離部１０５に供給された入力画像は、分離部６０１、スイッチ６０２、およびスイッチ６０４に供給される。カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す、領域特定部１０３から供給された領域情報は、分離部６０１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ６０２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ６０４に供給される。
【０３８０】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０３８１】
分離部６０１は、カバードバックグラウンド領域を示す領域情報、アンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を分離して、分離した前景の成分を合成部６０３に供給するとともに、入力画像から背景の成分を分離して、分離した背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０３８２】
スイッチ６０２は、前景領域を示す領域情報を基に、前景に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、入力画像に含まれる前景に対応する画素のみを合成部６０３に供給する。
【０３８３】
スイッチ６０４は、背景領域を示す領域情報を基に、背景に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、入力画像に含まれる背景に対応する画素のみを合成部６０５に供給する。
【０３８４】
合成部６０３は、分離部６０１から供給された前景に対応する成分、スイッチ６０２から供給された前景に対応する画素を基に、前景成分画像を合成し、合成した前景成分画像を出力する。前景領域と混合領域とは重複しないので、合成部６０３は、例えば、前景に対応する成分と、前景に対応する画素とに論理和の演算を適用して、前景成分画像を合成する。
【０３８５】
合成部６０３は、前景成分画像の合成の処理の最初に実行される初期化の処理において、内蔵しているフレームメモリに全ての画素値が０である画像を格納し、前景成分画像の合成の処理において、前景成分画像を格納（上書き）する。従って、合成部６０３が出力する前景成分画像の内、背景領域に対応する画素には、画素値として０が格納されている。
【０３８６】
合成部６０５は、分離部６０１から供給された背景に対応する成分、スイッチ６０４から供給された背景に対応する画素を基に、背景成分画像を合成して、合成した背景成分画像を出力する。背景領域と混合領域とは重複しないので、合成部６０５は、例えば、背景に対応する成分と、背景に対応する画素とに論理和の演算を適用して、背景成分画像を合成する。
【０３８７】
合成部６０５は、背景成分画像の合成の処理の最初に実行される初期化の処理において、内蔵しているフレームメモリに全ての画素値が０である画像を格納し、背景成分画像の合成の処理において、背景成分画像を格納（上書き）する。従って、合成部６０５が出力する背景成分画像の内、前景領域に対応する画素には、画素値として０が格納されている。
【０３８８】
図６０は、前景背景分離部１０５に入力される入力画像、並びに前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像および背景成分画像を示す図である。
【０３８９】
図６０（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図６０（Ｂ）は、図６０（Ａ）に対応する前景領域に属する画素、背景領域に属する画素、および混合領域に属する画素を含む１ラインの画素を時間方向に展開したモデル図を示す。
【０３９０】
図６０（Ａ）および図６０（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される背景成分画像は、背景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる背景の成分から構成される。
【０３９１】
図６０（Ａ）および図６０（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像は、前景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる前景の成分から構成される。
【０３９２】
混合領域の画素の画素値は、前景背景分離部１０５により、背景の成分と、前景の成分とに分離される。分離された背景の成分は、背景領域に属する画素と共に、背景成分画像を構成する。分離された前景の成分は、前景領域に属する画素と共に、前景成分画像を構成する。
【０３９３】
このように、前景成分画像は、背景領域に対応する画素の画素値が０とされ、前景領域に対応する画素および混合領域に対応する画素に意味のある画素値が設定される。同様に、背景成分画像は、前景領域に対応する画素の画素値が０とされ、背景領域に対応する画素および混合領域に対応する画素に意味のある画素値が設定される。
【０３９４】
次に、分離部６０１が実行する、混合領域に属する画素から前景の成分、および背景の成分を分離する処理について説明する。
【０３９５】
図６１は、図中の左から右に移動するオブジェクトに対応する前景を含む、２つのフレームの前景の成分および背景の成分を示す画像のモデルである。図６１に示す画像のモデルにおいて、前景の動き量vは４であり、仮想分割数は、４とされている。
【０３９６】
フレーム#nにおいて、最も左の画素、および左から１４番目乃至１８番目の画素は、背景の成分のみから成り、背景領域に属する。フレーム#nにおいて、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、アンカバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#nにおいて、左から１１番目乃至１３番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、カバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#nにおいて、左から５番目乃至１０番目の画素は、前景の成分のみから成り、前景領域に属する。
【０３９７】
フレーム#n+1において、左から１番目乃至５番目の画素、および左から１８番目の画素は、背景の成分のみから成り、背景領域に属する。フレーム#n+1において、左から６番目乃至８番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、アンカバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#n+1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、カバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#n+1において、左から９番目乃至１４番目の画素は、前景の成分のみから成り、前景領域に属する。
【０３９８】
図６２は、カバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図６２において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図６２において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域に属する。
【０３９９】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（２０）で表される。
【０４００】

ここで、α15は、フレーム#nの左から１５番目の画素の混合比である。P15は、フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値である。
【０４０１】
式（２０）を基に、フレーム#nの左から１５番目の画素の前景の成分の和f15は、式（２１）で表される。
【０４０２】

【０４０３】
同様に、フレーム#nの左から１６番目の画素の前景の成分の和f16は、式（２２）で表され、フレーム#nの左から１７番目の画素の前景の成分の和f17は、式（２３）で表される。
【０４０４】
f16=C16-α16・P16 （２２）
f17=C17-α17・P17 （２３）
【０４０５】
このように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fcは、式（２４）で計算される。
【０４０６】
fc=C-α・P （２４）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４０７】
図６３は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図６３において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図６３において、左から２番目乃至４番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域に属する。
【０４０８】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（２５）で表される。
【０４０９】

ここで、α2は、フレーム#nの左から２番目の画素の混合比である。N02は、フレーム#n+1の左から２番目の画素の画素値である。
【０４１０】
式（２５）を基に、フレーム#nの左から２番目の画素の前景の成分の和f02は、式（２６）で表される。
【０４１１】

【０４１２】
同様に、フレーム#nの左から３番目の画素の前景の成分の和f03は、式（２７）で表され、フレーム#nの左から４番目の画素の前景の成分の和f04は、式（２８）で表される。
【０４１３】
f03=C03-α3・N03 （２７）
f04=C04-α4・N04 （２８）
【０４１４】
このように、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fuは、式（２９）で計算される。
【０４１５】
fu=C-α・N （２９）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４１６】
このように、分離部６０１は、領域情報に含まれる、カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す情報、並びに画素毎の混合比αを基に、混合領域に属する画素から前景の成分、および背景の成分を分離することができる。
【０４１７】
図６４は、以上で説明した処理を実行する分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。分離部６０１に入力された画像は、フレームメモリ６２１に供給され、混合比算出部１０４から供給されたカバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αは、分離処理ブロック６２２に入力される。
【０４１８】
フレームメモリ６２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ６２１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1を記憶する。
【０４１９】
フレームメモリ６２１は、フレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素を分離処理ブロック６２２に供給する。
【０４２０】
分離処理ブロック６２２は、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素の画素値に図６２および図６３を参照して説明した演算を適用して、フレーム#nの混合領域に属する画素から前景の成分および背景の成分を分離して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４２１】
分離処理ブロック６２２は、アンカバード領域処理部６３１、カバード領域処理部６３２、合成部６３３、および合成部６３４で構成されている。
【０４２２】
アンカバード領域処理部６３１の乗算器６４１は、混合比αを、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n+1の画素の画素値に乗じて、スイッチ６４２に出力する。スイッチ６４２は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素（フレーム#n+1の画素に対応する）がアンカバードバックグラウンド領域であるとき、閉じられ、乗算器６４１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器６４３および合成部６３４に供給する。スイッチ６４２から出力されるフレーム#n+1の画素の画素値に混合比αを乗じた値は、フレーム#nの対応する画素の画素値の背景の成分に等しい。
【０４２３】
演算器６４３は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素の画素値から、スイッチ６４２から供給された背景の成分を減じて、前景の成分を求める。演算器６４３は、アンカバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景の成分を合成部６３３に供給する。
【０４２４】
カバード領域処理部６３２の乗算器６５１は、混合比αを、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1の画素の画素値に乗じて、スイッチ６５２に出力する。スイッチ６５２は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素（フレーム#n-1の画素に対応する）がカバードバックグラウンド領域であるとき、閉じられ、乗算器６５１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器６５３および合成部６３４に供給する。スイッチ６５２から出力されるフレーム#n-1の画素の画素値に混合比αを乗じた値は、フレーム#nの対応する画素の画素値の背景の成分に等しい。
【０４２５】
演算器６５３は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素の画素値から、スイッチ６５２から供給された背景の成分を減じて、前景の成分を求める。演算器６５３は、カバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景の成分を合成部６３３に供給する。
【０４２６】
合成部６３３は、フレーム#nの、演算器６４３から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分、および演算器６５３から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分を合成して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４２７】
合成部６３４は、フレーム#nの、スイッチ６４２から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分、およびスイッチ６５２から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分を合成して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４２８】
フレームメモリ６２３は、分離処理ブロック６２２から供給された、フレーム#nの混合領域の画素の前景の成分と、背景の成分とをそれぞれに記憶する。
【０４２９】
フレームメモリ６２３は、記憶しているフレーム#nの混合領域の画素の前景の成分、および記憶しているフレーム#nの混合領域の画素の背景の成分を出力する。
【０４３０】
特徴量である混合比αを利用することにより、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを完全に分離することが可能になる。
【０４３１】
合成部６０３は、分離部６０１から出力された、フレーム#nの混合領域の画素の前景の成分と、前景領域に属する画素とを合成して前景成分画像を生成する。
合成部６０５は、分離部６０１から出力された、フレーム#nの混合領域の画素の背景の成分と、背景領域に属する画素とを合成して背景成分画像を生成する。
【０４３２】
図６５は、図６１のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例と、背景成分画像の例を示す図である。
【０４３３】
図６５（Ａ）は、図６１のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例を示す。
最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景が分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０４３４】
左から２番目乃至４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、アンカバードバックグラウンド領域に属し、背景の成分が０とされ、前景の成分がそのまま残されている。左から１１番目乃至１３番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、カバードバックグラウンド領域に属し、背景の成分が０とされ、前景の成分がそのまま残されている。左から５番目乃至１０番目の画素は、前景の成分のみから成るので、そのまま残される。
【０４３５】
図６５（Ｂ）は、図６１のフレーム#nに対応する、背景成分画像の例を示す。
最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、そのまま残される。
【０４３６】
左から２番目乃至４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、アンカバードバックグラウンド領域に属し、前景の成分が０とされ、背景の成分がそのまま残されている。左から１１番目乃至１３番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、カバードバックグラウンド領域に属し、前景の成分が０とされ、背景の成分がそのまま残されている。左から５番目乃至１０番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、前景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０４３７】
次に、図６６に示すフローチャートを参照して、前景背景分離部１０５による前景と背景との分離の処理を説明する。ステップＳ６０１において、分離部６０１のフレームメモリ６２１は、入力画像を取得し、前景と背景との分離の対象となるフレーム#nを、その前のフレーム#n-1およびその後のフレーム#n+1と共に記憶する。
【０４３８】
ステップＳ６０２において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された領域情報を取得する。ステップＳ６０３において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された混合比αを取得する。
【０４３９】
ステップＳ６０４において、アンカバード領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、背景の成分を抽出する。
【０４４０】
ステップＳ６０５において、アンカバード領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、前景の成分を抽出する。
【０４４１】
ステップＳ６０６において、カバード領域処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、背景の成分を抽出する。
【０４４２】
ステップＳ６０７において、カバード領域処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、前景の成分を抽出する。
【０４４３】
ステップＳ６０８において、合成部６３３は、ステップＳ６０５の処理で抽出されたアンカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分と、ステップＳ６０７の処理で抽出されたカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分とを合成する。合成された前景の成分は、合成部６０３に供給される。
更に、合成部６０３は、スイッチ６０２を介して供給された前景領域に属する画素と、分離部６０１から供給された前景の成分とを合成して、前景成分画像を生成する。
【０４４４】
ステップＳ６０９において、合成部６３４は、ステップＳ６０４の処理で抽出されたアンカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分と、ステップＳ６０６の処理で抽出されたカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分とを合成する。合成された背景の成分は、合成部６０５に供給される。
更に、合成部６０５は、スイッチ６０４を介して供給された背景領域に属する画素と、分離部６０１から供給された背景の成分とを合成して、背景成分画像を生成する。
【０４４５】
ステップＳ６１０において、合成部６０３は、前景成分画像を出力する。ステップＳ６１１において、合成部６０５は、背景成分画像を出力し、処理は終了する。
【０４４６】
このように、前景背景分離部１０５は、領域情報および混合比αを基に、入力画像から前景の成分と、背景の成分とを分離し、前景の成分のみから成る前景成分画像、および背景の成分のみから成る背景成分画像を出力することができる。
【０４４７】
次に、前景成分画像からの動きボケの量の調整について説明する。
【０４４８】
図６７は、動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報、および領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、足し込み部８０４に供給される。
【０４４９】
処理単位決定部８０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。処理単位決定部８０１は、生成した処理単位を足し込み部８０４に供給する。
【０４５０】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図６８に例を示すように、前景成分画像のカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、アンカバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素、またはアンカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素を示す。処理単位は、例えば、左上点（処理単位で指定される画素であって、画像上で最も左または最も上に位置する画素の位置）および右下点の２つのデータから成る。
【０４５１】
モデル化部８０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部８０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図６９に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択するようにしても良い。
【０４５２】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２でありシャッタ時間内の動き量vが５であるときにおいては、モデル化部８０２は、仮想分割数を５とし、最も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つの前景の成分から成るモデルを選択する。
【０４５３】
なお、モデル化部８０２は、予め記憶してあるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、および処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０４５４】
モデル化部８０２は、選択したモデルを方程式生成部８０３に供給する。
【０４５５】
方程式生成部８０３は、モデル化部８０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図６９に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるときの、方程式生成部８０３が生成する方程式について説明する。
【０４５６】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、式（３０）乃至式（４１）で表される。
【０４５７】

【０４５８】
方程式生成部８０３は、生成した方程式を変形して方程式を生成する。方程式生成部８０３が生成する方程式を、式（４２）乃至式（５３）に示す。

式（４２）乃至式（５３）は、式（５４）として表すこともできる。
【０４５９】
【数１０】

式（５４）において、jは、画素の位置を示す。この例において、jは、１乃至１２のいずれか１つの値を有する。また、iは、前景値の位置を示す。この例において、iは、１乃至８のいずれか１つの値を有する。aijは、iおよびjの値に対応して、０または１の値を有する。
【０４６０】
誤差を考慮して表現すると、式（５４）は、式（５５）のように表すことができる。
【０４６１】
【数１１】

式（５５）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０４６２】
式（５５）は、式（５６）に書き換えることができる。
【０４６３】
【数１２】

【０４６４】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（５７）に示すように定義する。
【０４６５】
【数１３】

誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Fkによる偏微分の値が０になればよい。式（５８）を満たすようにFkを求める。
【０４６６】
【数１４】

【０４６７】
式（５８）において、動き量vは固定値であるから、式（５９）を導くことができる。
【０４６８】
【数１５】

【０４６９】
式（５９）を展開して、移項すると、式（６０）を得る。
【０４７０】
【数１６】

【０４７１】
式（６０）のkに１乃至８の整数のいずれか１つを代入して得られる８つの式に展開する。得られた８つの式を、行列により１つの式により表すことができる。この式を正規方程式と呼ぶ。
【０４７２】
このような最小自乗法に基づく、方程式生成部８０３が生成する正規方程式の例を式（６１）に示す。
【０４７３】
【数１７】

【０４７４】
式（６１）をA・F=v・Cと表すと、C,A,vが既知であり、Fは未知である。また、A,vは、モデル化の時点で既知だが、Cは、足し込み動作において画素値を入力することで既知となる。
【０４７５】
最小自乗法に基づく正規方程式により前景成分を算出することにより、画素Cに含まれている誤差を分散させることができる。
【０４７６】
方程式生成部８０３は、このように生成された正規方程式を足し込み部８０４に供給する。
【０４７７】
足し込み部８０４は、処理単位決定部８０１から供給された処理単位を基に、前景成分画像に含まれる画素値Cを、方程式生成部８０３から供給された行列の式に設定する。足し込み部８０４は、画素値Cを設定した行列を演算部８０５に供給する。
【０４７８】
演算部８０５は、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの解法に基づく処理により、動きボケが除去された前景成分Fi/vを算出して、動きボケが除去された前景の画素値である、０乃至８の整数のいずれかのiに対応するFiを算出して、図７０に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および選択部８０７に出力する。
【０４７９】
なお、図７０に示す動きボケが除去された前景成分画像において、C03乃至C10のそれぞれにF01乃至F08のそれぞれが設定されているのは、画面に対する前景成分画像の位置を変化させないためであり、任意の位置に対応させることができる。
【０４８０】
動きボケ付加部８０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'や、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'を与えることで、動きボケの量を調整することができる。例えば、図７１に示すように、動きボケ付加部８０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０４８１】
動きボケ付加部８０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部８０７に供給する。
【０４８２】
選択部８０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、演算部８０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部８０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０４８３】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０４８４】
また、例えば、図７２に示すように、処理単位に対応する画素の数が８であり、動き量vが４であるとき、動きボケ調整部１０６は、式（６２）に示す行列の式を生成する。
【０４８５】
【数１８】

【０４８６】
動きボケ調整部１０６は、このように処理単位の長さに対応した数の式を立てて、動きボケの量が調整された画素値であるFiを算出する。同様に、例えば、処理単位に含まれる画素の数が１００あるとき、１００個の画素に対応する式を生成して、Fiを算出する。
【０４８７】
図７３は、動きボケ調整部１０６の他の構成の一例を示す図である。図６７に示す場合と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０４８８】
選択部８２１は、選択信号を基に、入力された動きベクトルとその位置信号をそのまま処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給するか、または動きベクトルの大きさを動きボケ調整量v'に置き換えて、その大きさが動きボケ調整量v'に置き換えられた動きベクトルとその位置信号を処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給する。
【０４８９】
このようにすることで、図７３の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図７３の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図６９に示す動き量vが5である前景成分画像に対して、3である動きボケ調整量v'対応する図７１に示すようなモデルに従って、演算を実行し、（動き量v）/（動きボケ調整量v'）＝5/3、すなわちほぼ1.7の動き量vに応じた動きボケを含む画像を算出する。なお、この場合、算出される画像は、3である動き量vに対応した動きボケを含むのではないので、動きボケ付加部８０６の結果とは動き量vと動きボケ調整量v'の関係の意味合いが異なる点に注意が必要である。
【０４９０】
以上のように、動きボケ調整部１０６は、動き量vおよび処理単位に対応して、式を生成し、生成した式に前景成分画像の画素値を設定して、動きボケの量が調整された前景成分画像を算出する。
【０４９１】
次に、図７４のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０４９２】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。
【０４９３】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部８０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ８０３において、方程式生成部８０３は、選択されたモデルを基に、正規方程式を作成する。
【０４９４】
ステップＳ８０４において、足し込み部８０４は、作成された正規方程式に前景成分画像の画素値を設定する。ステップＳ８０５において、足し込み部８０４は、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行ったか否かを判定し、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行っていないと判定された場合、ステップＳ８０４に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４９５】
ステップＳ８０５において、処理単位の全ての画素の画素値の設定を行ったと判定された場合、ステップＳ８０６に進み、演算部８０５は、足し込み部８０４から供給された画素値が設定された正規方程式を基に、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０４９６】
このように、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動きボケを含む前景画像から動きボケの量を調整することができる。
【０４９７】
すなわち、サンプルデータである画素値に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０４９８】
以上のように、図２に構成を示す信号処理装置は、入力画像に含まれる動きボケの量を調整することができる。図２に構成を示す信号処理装置は、埋もれた情報である混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０４９９】
図７５は、動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。
動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部９０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、演算部９０４に供給される。
【０５００】
処理単位決定部９０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部９０２に供給する。
【０５０１】
モデル化部９０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。
【０５０２】
方程式生成部９０３は、モデル化部９０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０５０３】
図７６乃至図７８に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であるときの、方程式生成部９０３が生成する方程式の例について説明する。
【０５０４】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、上述したように、式（３０）乃至式（４１）で表される。
【０５０５】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（６３）に示すように、前景の成分F08/vのみを含み、画素値C11は、前景の成分F08/vおよび前景の成分F07/vの積和から成る。従って、前景の成分F07/vは、式（６４）で求めることができる。
【０５０６】
F08/v=C12 （６３）
F07/v=C11-C12 （６４）
【０５０７】
同様に、画素値C10乃至C01に含まれる前景の成分を考慮すると、前景の成分F06/v乃至F01/vは、式（６５）乃至式（７０）により求めることができる。
【０５０８】
F06/v=C10-C11 （６５）
F05/v=C09-C10 （６６）
F04/v=C08-C09 （６７）
F03/v=C07-C08+C12 （６８）
F02/v=C06-C07+C11-C12 （６９）
F01/v=C05-C06+C10-C11 （７０）
【０５０９】
方程式生成部９０３は、式（６３）乃至式（７０）に例を示す、画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。方程式生成部９０３は、生成した方程式を演算部９０４に供給する。
【０５１０】
演算部９０４は、方程式生成部９０３から供給された方程式に前景成分画像の画素値を設定して、画素値を設定した方程式を基に、前景の成分を算出する。演算部９０４は、例えば、式（６３）乃至式（７０）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（６３）乃至式（７０）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０５１１】
演算部９０４は、画素値が設定された式に基づき、前景の成分を算出する。例えば、演算部９０４は、画素値C05乃至C12が設定された式（６３）乃至式（７０）に基づく演算により、図７７に示すように、前景の成分F01/v乃至F08/vを算出する。演算部９０４は、前景の成分F01/v乃至F08/vを補正部９０５に供給する。
【０５１２】
補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分に、処理単位決定部９０１から供給された動きベクトルに含まれる動き量vを乗じて、動きボケを除去した前景の画素値を算出する。例えば、補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vが供給されたとき、前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれに、５である動き量vを乗じることにより、図７８に示すように、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０５１３】
補正部９０５は、以上のように算出された、動きボケを除去した前景の画素値から成る前景成分画像を動きボケ付加部９０６および選択部９０７に供給する。
【０５１４】
動きボケ付加部９０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'で、動きボケの量を調整することができる。例えば、図７１に示すように、動きボケ付加部９０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０５１５】
動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部９０７に供給する。
【０５１６】
選択部９０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、補正部９０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部９０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０５１７】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５１８】
次に、図７５に構成を示す動きボケ調整部１０６による前景の動きボケの量の調整の処理を図７９のフローチャートを参照して説明する。
【０５１９】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０５２０】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０５２１】
ステップＳ９０４において、演算部９０４は、作成された方程式に前景成分画像の画素値を設定し、画素値が設定された方程式を基に、画素値の差分から前景の成分を抽出する。ステップＳ９０５において、演算部９０４は、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したか否かを判定し、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出していないと判定された場合、ステップＳ９０４に戻り、前景の成分を抽出の処理を繰り返す。
【０５２２】
ステップＳ９０５において、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したと判定された場合、ステップＳ９０６に進み、補正部９０５は、動き量vを基に、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれを補正して、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０５２３】
ステップＳ９０７において、動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、選択部９０７は、動きボケが除去された画像または動きボケの量が調整された画像のいずれかを選択して、選択した画像を出力して、処理は終了する。
【０５２４】
このように、図７５に構成を示す動きボケ調整部１０６は、より簡単な演算で、より迅速に、動きボケを含む前景画像から動きボケを調整することができる。
【０５２５】
ウィナー・フィルタなど従来の動きボケを部分的に除去する手法が、理想状態では効果が認められるが、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対して十分な効果が得られないのに対し、図７５に構成を示す動きボケ調整部１０６においても、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０５２６】
図８０は、信号処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０５２７】
図２に示す部分と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０５２８】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。動き検出部１０２は、粗く抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置情報を混合比算出部１０４に供給する。
【０５２９】
領域特定部１０３は、領域情報を混合比算出部１０４および合成部１００１に供給する。
【０５３０】
混合比算出部１０４は、混合比αを前景背景分離部１０５および合成部１００１に供給する。
【０５３１】
前景背景分離部１０５は、前景成分画像を合成部１００１に供給する。
【０５３２】
合成部１００１は、混合比算出部１０４から供給された混合比α、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０５３３】
図８１は、合成部１００１の構成を示す図である。背景成分生成部１０２１は、混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０５３４】
混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０５３５】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０５３６】
このように、合成部１００１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０５３７】
特徴量である混合比αを基に前景成分画像を任意の背景画像と合成して得られた画像は、単に画素を合成した画像に比較し、より自然なものと成る。
【０５３８】
図８２は、動きボケの量を調整する信号処理装置の機能の更に他の構成を示すブロック図である。図２に示す信号処理装置が領域特定と混合比αの算出を順番に行うのに対して、図８２に示す信号処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０５３９】
図２のブロック図に示す機能と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５４０】
入力画像は、混合比算出部１１０１、前景背景分離部１１０２、領域特定部１０３、およびオブジェクト抽出部１０１に供給される。
【０５４１】
混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２に供給する。
【０５４２】
図８３は、混合比算出部１１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０５４３】
図８３に示す推定混合比処理部４０１は、図４７に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図８３に示す推定混合比処理部４０２は、図４７に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０５４４】
推定混合比処理部４０１は、動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０５４５】
推定混合比処理部４０２は、動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０５４６】
前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。
【０５４７】
図８４は、前景背景分離部１１０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０５４８】
図５９に示す前景背景分離部１０５と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５４９】
選択部１１２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして分離部６０１に供給する。
【０５５０】
分離部６０１は、選択部１１２１から供給された混合比αおよび領域情報を基に、混合領域に属する画素の画素値から前景の成分および背景の成分を抽出し、抽出した前景の成分を合成部６０３に供給すると共に、背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０５５１】
分離部６０１は、図６４に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０５５２】
合成部６０３は、前景成分画像を合成して、出力する。合成部６０５は、背景成分画像を合成して出力する。
【０５５３】
図８２に示す動きボケ調整部１０６は、図２に示す場合と同様の構成とすることができ、領域情報および動きベクトルを基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量が調整された前景成分画像を出力する。
【０５５４】
図８２に示す選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０５５５】
このように、図８２に構成を示す信号処理装置は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像に対して、その画像に含まれる動きボケの量を調整して出力することができる。図８２に構成を示す信号処理装置は、第１の実施例と同様に、埋もれた情報である混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０５５６】
図８５は、前景成分画像を任意の背景画像と合成する信号処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。図８０に示す信号処理装置が領域特定と混合比αの算出をシリアルに行うのに対して、図８５に示す信号処理装置は、領域特定と混合比αの算出をパラレルに行う。
【０５５７】
図８２のブロック図に示す機能と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５５８】
図８５に示す混合比算出部１１０１は、動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２および合成部１２０１に供給する。
【０５５９】
図８５に示す前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を合成部１２０１に供給する。
【０５６０】
合成部１２０１は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０５６１】
図８６は、合成部１２０１の構成を示す図である。図８１のブロック図に示す機能と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５６２】
選択部１２２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして背景成分生成部１０２１に供給する。
【０５６３】
図８６に示す背景成分生成部１０２１は、選択部１２２１から供給された混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０５６４】
図８６に示す混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０５６５】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０５６６】
このように、合成部１２０１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０５６７】
なお、混合比αは、画素値に含まれる背景の成分の割合として説明したが、画素値に含まれる前景の成分の割合としてもよい。
【０５６８】
また、前景となるオブジェクトの動きの方向は左から右として説明したが、その方向に限定されないことは勿論である。
【０５６９】
以上においては、３次元空間と時間軸情報を有する現実空間の画像をビデオカメラを用いて２次元空間と時間軸情報を有する時空間への射影を行った場合を例としたが、本発明は、この例に限らず、より多くの第１の次元の第１の情報を、より少ない第２の次元の第２の情報に射影した場合に、その射影によって発生する歪みを補正したり、有意情報を抽出したり、またはより自然に画像を合成する場合に適応することが可能である。
【０５７０】
なお、センサは、CCDに限らす、固体撮像素子である、例えば、BBD（Bucket Brigade Device）、CID（Charge Injection Device）、またはCPD（Charge Priming Device）などのセンサでもよく、また、検出素子がマトリックス状に配置されているセンサに限らず、検出素子が１列に並んでいるセンサでもよい。
【０５７１】
本発明の画像処理を行うプログラムを記録した記録媒体は、図１に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク５１（フロッピディスクを含む）、光ディスク５２（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリ５４などよりなるリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２２や、記憶部２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０５７２】
また、画像処理を行うプログラムは、有線または無線の伝送路を介して、コンピュータに供給されるようにしてもよい。
【０５７３】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０５７４】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムによれば、入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルが算出され、前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データが抽出され、抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式が生成され、前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比が検出されるようにしたので、複数のオブジェクトの混ざり合いの状態を示す混合比を検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】信号処理装置を示すブロック図である。
【図３】センサによる撮像を説明する図である。
【図４】画素の配置を説明する図である。
【図５】検出素子の動作を説明する図である。
【図６】動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。
【図７】背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。
【図８】静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【図９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１２】前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す図である。
【図１３】画素と画素値を時間方向に展開したモデルとの対応を示す図である。
【図１４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１７】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１８】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１９】動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図２０】領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】前景に対応するオブジェクトが移動しているときの画像を説明する図である。
【図２２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２５】領域判定の条件を説明する図である。
【図２６】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２７】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２８】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図２９】領域特定部１０３の他の構成の一例を示すブロック図である。
【図３０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３１】背景画像の例を示す図である。
【図３２】２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。
【図３３】相関値の算出を説明する図である。
【図３４】相関値の算出を説明する図である。
【図３５】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図３６】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図３７】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図３８】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図３９】領域判定部１０３の領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４０】領域判定の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図４１】領域特定部１０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４２】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図４３】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４４】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４５】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４６】ロバスト化の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図４７】混合比算出部１０４の構成を示すブロック図である。
【図４８】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図４９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５１】画素の選択を説明する図である。
【図５２】画素の選択を説明する図である。
【図５３】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図５４】混合比演算部４２２の構成を示すブロック図である。
【図５５】推定混合比の例を示す図である。
【図５６】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図５７】混合比αの算出の処理を説明するフローチャートである。
【図５８】混合比推定の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図５９】前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。
【図６０】入力画像、前景成分画像、および背景成分画像を示す図である。
【図６１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６４】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図６５】分離された前景成分画像、および背景成分画像の例を示す図である。
【図６６】前景と背景との分離の処理を説明するフローチャートである。
【図６７】動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図６８】処理単位を説明する図である。
【図６９】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７０】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７１】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７２】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７３】動きボケ調整部１０６の他の構成の一例を示す図である。
【図７４】動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図７５】動きボケ調整部１０６の他の構成の一例を示すブロック図である。
【図７６】画素値と前景の成分のとの対応を指定するモデルの例を示す図である。
【図７７】前景の成分の算出を説明する図である。
【図７８】前景の成分の算出を説明する図である。
【図７９】前景の動きボケの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図８０】信号処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図８１】合成部１００１の構成を示す図である。
【図８２】信号処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図８３】混合比算出部１１０１の構成を示すブロック図である。
【図８４】前景背景分離部１１０２の構成を示すブロック図である。
【図８５】信号処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図８６】合成部１２０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
２１ CPU， ２２ ROM， ２３ RAM， ２６ 入力部， ２７ 出力部，２８ 記憶部， ２９ 通信部， ５１ 磁気ディスク， ５２ 光ディスク， ５３ 光磁気ディスク， ５４ 半導体メモリ， １０１ オブジェクト抽出部， １０２ 動き検出部， １０３ 領域特定部， １０４ 混合比算出部， １０５ 前景背景分離部， １０６ 動きボケ調整部， １０７ 選択部，２０１ フレームメモリ， ２０２−１乃至２０２−４ 静動判定部， ２０３−１乃至２０３−３ 領域判定部， ２０４ 判定フラグ格納フレームメモリ， ２０５ 合成部， ２０６ 判定フラグ格納フレームメモリ， ３０１ 背景画像生成部， ３０２ ２値オブジェクト画像抽出部， ３０３ 時間変化検出部， ３２１ 相関値演算部， ３２２ しきい値処理部， ３４１ フレームメモリ， ３４２ 領域判定部， ３６１ ロバスト化部， ３８１ 動き補償部， ３８２ スイッチ， ３８３−１乃至３８３−Ｎ フレームメモリ、 ３８４−１乃至３８４−Ｎ 重み付け部， ３８５ 積算部， ４０１ 推定混合比処理部， ４０２ 推定混合比処理部， ４０３ 混合比決定部， ４２１フレームメモリ， ４２２ 混合比演算部， ４４１ 正規方程式加算部， ４４２ 正規方程式演算部， ４６１ 選択部， ４６２ 推定混合比処理部，４６３ 推定混合比処理部， ４６４ 選択部， ６０１ 分離部， ６０２スイッチ， ６０３ 合成部， ６０４ スイッチ， ６０５ 合成部， ６２１ フレームメモリ， ６２２ 分離処理ブロック， ６２３ フレームメモリ， ６３１ アンカバード領域処理部， ６３２ カバード領域処理部， ６３３ 合成部， ６３４ 合成部， ８０１ 処理単位決定部， ８０２ モデル化部， ８０３ 方程式生成部， ８０４ 足し込み部， ８０５ 演算部，８０６ 動きボケ付加部， ８０７ 選択部， ８２１ 選択部， ９０１ 処理単位決定部， ９０２ モデル化部， ９０３ 方程式生成部， ９０４ 演算部， ９０５ 補正部， ９０６ 動きボケ付加部， ９０７ 選択部， １００１ 合成部， １０２１ 背景成分生成部， １０２２ 混合領域画像合成部， １０２３ 画像合成部， １１０１ 混合比算出部， １１０２ 前景背景分離部， １１２１ 選択部， １２０１ 合成部， １２２１ 選択部

Claims (7)

1. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを画像処理し、現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比を算出する画像処理装置において、
   入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、
   前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出手段と、
   抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式を生成する関係式生成手段と、
   前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出手段と
   を含むことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記混合画素データからなる混合領域、前記背景画素からなる背景領域、および前記前景オブジェクトに対応する前記画素データである前景画素データからなる前景領域を特定する領域特定手段をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記混合比を基に、前記混合画素データから少なくとも前記前景オブジェクトを分離する分離手段をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記混合比を基に、所望の他のオブジェクトと分離された前記前景オブジェクトとを合成する合成手段をさらに含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを画像処理し、現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比を算出する画像処理方法において、
   入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルを算出する動きベクトル算出ステップと、
   前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出ステップと、
   抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式を生成する関係式生成ステップと、
   前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出ステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
6. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを画像処理し、現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比を算出する画像処理用のプログラムであって、
   入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルを算出する動きベクトル算出ステップと、
   前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出ステップと、
   抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式を生成する関係式生成ステップと、
   前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出ステップとを実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
7. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを画像処理し、現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比を算出するコンピュータに、
   入力画像の画素と、予め生成された、前記複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトの画素との相関値に基づいて前記複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの画素を特定し、前記前景オブジェクトの動きベクトルを算出する動きベクトル算出ステップと、
   前記動きベクトルにより示される前記前景オブジェクトの動きを基に、連続する所定数のフレームの前記画素データであって、前記複数のオブジェクトが混合されてなる前記画素データである、対応する複数の混合画素データを抽出するとともに、連続する前記所定数のフレームのうちの、前記混合画素データが存在するフレームとは異なるフレームから、前記混合画素データに対応し、前記背景オブジェクトからなる前記画素データである背景画素データを抽出する画素データ抽出ステップと、
   抽出された前記混合画素データおよび前記背景画素データを基に、フレーム内の混合画素の画素値を、前記画素に対応する位置の背景オブジェクトの画素値とその混合比及び前景オブジェクト成分の和とで示した式に、連続するフレームの混合領域上の、当該混合領域を形成する前景オブジェクトの動き量によって対応付けられる混合画素については、その混合比及び前景オブジェクト成分の和はフレームに依らず一定であるとする近似を適用した式を、連続する所定数のフレームについて生成することで、前記混合画素データおよび前記背景画素データの関係式を生成する関係式生成ステップと、
   前記関係式における係数を最小自乗法により解くことで、前記混合画素データにおける背景画素成分の割合を表す混合比であって、連続する前記所定数のフレームに対応して、１つの混合比を検出する混合比検出ステップと
   を実行させるプログラム。

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