JP4596214B2 - 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
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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】
画像のエッジ強調の処理は、画像の解像度感を上げる処理として、広く利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エッジ強調の処理を動きボケを含む画像に適用すると、不自然な画像となることがあった。また、このような不自然な画像とならないように、エッジ強調の度合いを低く設定すると、画像の解像度感が十分に上がらなかった。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、動きボケを含む画像を、不自然な画像とすることなく、解像度感を十分に上げることができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定手段と、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調手段とを含むことを特徴とする。
【０００６】
領域特定情報および前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の割合を示す混合比を基に、入力画像データのアンカバードバックグラウンド領域から、前景の成分と背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像および分離された背景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力すると共に、入力画像データのカバードバックグラウンド領域から、前景の成分と背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像および分離された背景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力する分離手段をさらに備えるようにすることができる。
【０００７】
本発明の画像処理方法は、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の記録媒体のプログラムは、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップとを実行させることを特徴とする。
【００１１】
本発明のプログラムは、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップとを実行させることを特徴とする。
【００１３】
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、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域が特定される共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域が特定され、特定結果に対応する領域特定情報が出力され、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジが強調される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る画像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。CPU（Central Processing Unit）７１は、ROM（Read Only Memory）７２、または記憶部７８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）７３には、CPU７１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CPU７１、ROM７２、およびRAM７３は、バス７４により相互に接続されている。
【００１５】
CPU７１にはまた、バス７４を介して入出力インタフェース７５が接続されている。入出力インタフェース７５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７６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部７７が接続されている。CPU７１は、入力部７６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、CPU７１は、処理の結果得られた画像や音声等を出力部７７に出力する。
【００１６】
入出力インタフェース７５に接続されている記憶部７８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU７１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７９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７９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００１７】
また、通信部７９を介してプログラムを取得し、記憶部７８に記憶してもよい。
【００１８】
入出力インタフェース７５に接続されているドライブ８０は、磁気ディスク９１、光ディスク９２、光磁気ディスク９３、または半導体メモリ９４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７８に転送され、記憶される。
【００１９】
図２は、本発明に係る画像処理装置の機能の構成を示すブロック図である。
【００２０】
なお、画像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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
画像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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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および動きボケ抽出部１０６に供給する。
【００２８】
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ている。
【００２９】
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除去部１０６に出力するようにしてもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
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、および動きボケ除去部１０６に供給する。
【００３２】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部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。
【００３３】
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。
【００３４】
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除去部１０６に供給し、背景成分画像を補正部１０７に供給する。
【００３５】
動きボケ除去部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。
【００３６】
動きボケ除去部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して、動きボケを除去した前景成分画像を動きボケ除去画像処理部１０８に出力する。
【００３７】
補正部１０７は、背景成分画像における、混合領域に対応する画素の画素値を補正する。背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値は、分離される前の混合領域の画素の画素値から、前景の成分が除去されることにより、算出される。従って、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値は、隣接する背景領域の画素の画素値に比較し、混合比αに対応して、減少している。
【００３８】
補正部１０７は、このような、背景成分画像における、混合領域に対応する画素の画素値の混合比αに対応するゲインの低下を補正し、補正した背景成分画像を動きボケ除去画像処理部１０８に供給する。
【００３９】
動きボケ除去画像処理部１０８は、動きボケが除去された前景成分画像、および補正された背景成分画像毎に、エッジ強調の度合いの異なるエッジ強調の処理を適用する。
【００４０】
次に、図３乃至図１８を参照して、画像処理装置に供給される入力画像について説明する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
画像処理装置は、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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１８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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
【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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
図１９は、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に属する画素毎に分割された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【０１４５】
図１９に示すように、領域特定部１０３は、入力画像の前景領域、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を特定する。
【０１４６】
図２０は、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、アンカバードバックグラウンド領域の前景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景の成分に分離された入力画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【０１４７】
図２０に示すように、入力画像は、領域特定部１０３により、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を特定される。入力画像は、前景背景分離部１０５により、特定された前景領域、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、および混合比算出部１０４により検出された混合比αを基に、前景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の前景の成分、並びに背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景の成分に分離される。
【０１４８】
図２１は、前景領域、背景領域、および混合領域に分割された画像の例を示す図である。領域特定部１０３は、入力画像の、前景領域、背景領域、および混合領域を特定する。画像処理装置は、前景領域、背景領域、および混合領域を示す領域情報を基に、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、および混合領域の画像に分割することができる。
【０１４９】
図２２に示すように、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、混合領域の画像を、混合領域の前景成分画像および混合領域の背景成分画像に分離する。
【０１５０】
図２３に示すように、背景成分画像は、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景の成分により合成される。前景成分画像は、前景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の前景の成分により合成される。背景成分画像は、混合領域の画素値が補正され、分離された前景成分画像は、動きボケが除去される。
【０１５１】
図２４に示すように、入力画像は、領域に分割され、前景の成分と背景の成分とに分離される。分離された入力画像は、前景成分画像および背景成分画像に合成される。
【０１５２】
前景成分画像に含まれる動きボケは、除去される。背景成分画像は、混合領域に対応する画素値が補正される。
【０１５３】
動きボケが除去された前景成分画像、および補正された背景成分画像は、個々に処理される。
【０１５４】
図２５は、本発明に係る画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【０１５５】
ステップＳ１０１において、領域特定部１０３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、入力画像の前景領域、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を特定する。領域特定の処理の詳細は、後述する。
【０１５６】
ステップＳ１０２において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報および入力画像を基に、混合比αを算出する。混合比算出部１０４の混合比αを算出する処理の詳細は、後述する。
【０１５７】
ステップＳ１０３において、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、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離する。前景背景分離部１０５の画像の分離の処理の詳細は、後述する。
【０１５８】
ステップＳ１０４において、動きボケ除去部１０６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、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像の動きボケを除去する。
【０１５９】
ステップＳ１０５において、補正部１０７は、前景背景分離部１０５から供給された背景成分画像の混合領域に対応する画素値を補正する。
【０１６０】
ステップＳ１０６において、動きボケ除去画像処理部１０８は、動きボケが除去された前景成分画像、および補正された背景成分画像毎に、エッジ強調の処理を実行して、処理は終了する。動きボケ除去画像処理部１０８が実行する画像処理の詳細は、後述する。
【０１６１】
このように、本発明に係る画像処理装置は、入力画像を、前景成分画像および背景成分画像に分離し、前景成分画像から動きボケを除去して、動きボケが除去された前景成分画像、および背景成分画像毎に画像処理を実行する。
【０１６２】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ除去部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１６３】
図２６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２６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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２７乃至図３１を参照して説明する。
【０１８４】
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２７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。
【０１８５】
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２８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２８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。
【０１８６】
図２８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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
図２８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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
図２９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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
図３０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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
図３１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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
図３２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３２（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３２（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。
【０２０６】
図３２（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３２（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。
【０２０７】
図３３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３３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。
【０２０８】
次に、図３４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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
図３５は、領域特定部１０３の構成の他の例を示すブロック図である。図３５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。
【０２２９】
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３６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３６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。
【０２３０】
図３６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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
背景画像生成部３０１が生成する、図３６の例に対応する背景画像の例を図３７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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
図３８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。
【０２３７】
相関値演算部３２１は、例えば、図３９（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３９（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。
【０２３８】
【数２】
【数３】
【数４】
【０２３９】
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。
【０２４０】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図４０（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４０（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を算出するようにしてもよい。
【０２４１】
【数５】
【０２４２】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２４３】
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。
【０２４４】
図４１は、図３６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。
【０２４５】
図４２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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
図４３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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
図４４は、図３６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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
次に、図４５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。
【０２５７】
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３９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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
図４６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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
図４７は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４７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３５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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
図４８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。
【０２６７】
図４９および図５０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４９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５０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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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４７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３５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。
【０２７５】
次に、図４７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５１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４５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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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４６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。
【０２７８】
次に、図５２のフローチャートを参照して、図５１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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
このように、図４７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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
図５３は、混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１は、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。
【０２８６】
推定混合比処理部４０２は、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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
理想的な混合比αの例を図５４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。
【０２９１】
図５４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。
【０２９２】
図５５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。
【０２９３】
【数６】
【０２９４】
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。
【０２９５】
M=C06 （９）
B=P06 （１０）
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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ΣiFi/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。
【０２９９】
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５６に示す。
【０３００】
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。
【０３０１】
C=α・N+f （１２）
【０３０２】
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５５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。
【０３０３】
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。ここで、画像は一般的に空間的に相関が強いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０３０４】
そこで、前景成分は、空間的に相関が強いので、前景の成分の和fを前または後のフレームから導き出せるように式を変形して、混合比αを求める。
【０３０５】
図５７のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（１３）で表すことができる。
【０３０６】
【数７】
式（１３）の右辺第１項の2/vは、混合比αに相当する。式（１３）の右辺第２項は、後のフレーム#n+1の画素値を利用して、式（１４）のように表すこととする。
【０３０７】
【数８】
【０３０８】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（１５）が成立するとする。
【０３０９】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12 （１５）
式（１４）は、式（１５）を利用して、式（１６）のように置き換えることができる。
【０３１０】
【数９】
【０３１１】
結果として、βは、式（１７）で表すことができる。
【０３１２】
β=2/4 （１７）
【０３１３】
一般的に、式（１５）に示すように混合領域に関係する前景の成分が等しいと仮定すると、混合領域の全ての画素について、内分比の関係から式（１８）が成立する。
【０３１４】
β=1-α （１８）
【０３１５】
式（１８）が成立するとすれば、式（１１）は、式（１９）に示すように展開することができる。
【０３１６】
【数１０】
【０３１７】
同様に、式（１８）が成立するとすれば、式（１２）は、式（２０）に示すように展開することができる。
【０３１８】
【数１１】
【０３１９】
式（１９）および式（２０）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（１９）および式（２０）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（１９）および式（２０）における、C，N、およびPの関係を図５８に示す。Cは、混合比αを算出する、フレーム#nの注目している画素の画素値である。Nは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値である。Pは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値である。
【０３２０】
従って、式（１９）および式（２０）のそれぞれに１つの変数が含まれることとなるので、３つのフレームの画素の画素値を利用して、混合比αを算出することができる。式（１９）および式（２０）を解くことにより、正しい混合比αが算出されるための条件は、混合領域に関係する前景の成分が等しい、すなわち、前景のオブジェクトが静止しているとき撮像された前景の画像オブジェクトにおいて、前景のオブジェクトの動きの方向に対応する、画像オブジェクトの境界に位置する画素であって、動き量vの２倍の数の連続している画素の画素値が、一定であることである。
【０３２１】
以上のように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２１）により算出され、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２２）により算出される。
【０３２２】
α=(C-N)/(P-N) （２１）
α=(C-P)/(N-P) （２２）
【０３２３】
図５９は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。フレームメモリ４２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、入力画像として入力されているフレームから１つ後のフレームをフレームメモリ４２２および混合比演算部４２３に供給する。
【０３２４】
フレームメモリ４２２は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、フレームメモリ４２１から供給されているフレームから１つ後のフレームを混合比演算部４２３に供給する。
【０３２５】
従って、入力画像としてフレーム#n+1が混合比演算部４２３に入力されているとき、フレームメモリ４２１は、フレーム#nを混合比演算部４２３に供給し、フレームメモリ４２２は、フレーム#n-1を混合比演算部４２３に供給する。
【０３２６】
混合比演算部４２３は、式（２１）に示す演算により、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、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出力する。例えば、背景が静止しているとき、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、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出力する。
【０３２７】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０３２８】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１が式（２１）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出するのに対して、式（２２）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出する部分が異なることを除き、推定混合比処理部４０１と同様なので、その説明は省略する。
【０３２９】
図６０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６０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量vが１１である場合の結果を、１ラインに対して示すものである。
【０３３０】
推定混合比は、混合領域において、図５４に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３３１】
図５３に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０３から供給された、混合比αの算出の対象となる画素が、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。
【０３３２】
図６１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４４１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４４２に供給する。選択部４４１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４４３に供給する。
【０３３３】
推定混合比処理部４４２は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２１）に示す演算により、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４４４に供給する。
【０３３４】
推定混合比処理部４４３は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２２）に示す演算により、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４４４に供給する。
【０３３５】
選択部４４４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である推定混合比を選択して、混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１である推定混合比を選択して、混合比αに設定する。選択部４４４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４４２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４４３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４４４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。
【０３３６】
このように、図６１に示す他の構成を有する混合比算出部１０４は、画像の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。
【０３３７】
図６２のフローチャートを参照して、図５３に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理を説明する。ステップＳ４０１において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を取得する。ステップＳ４０２において、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により推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の演算の処理の詳細は、図６３のフローチャートを参照して、後述する。
【０３３８】
ステップＳ４０３において、推定混合比処理部４０２は、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り推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３３９】
ステップＳ４０４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α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αを推定していないと判定された場合、ステップＳ４０２に戻り、次の画素について混合比αを推定する処理を実行する。
【０３４０】
ステップＳ４０４において、フレーム全体について、混合比αを推定したと判定された場合、ステップＳ４０５に進み、混合比決定部４０３は、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、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、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。
【０３４１】
このように、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および入力画像を基に、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。
【０３４２】
図６１に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理は、図６２のフローチャートで説明した処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３４３】
次に、図６２のステップＳ４０２に対応する、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処理を図６３のフローチャートを参照して説明する。
【０３４４】
ステップＳ４２１において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２１から、フレーム#nの注目画素の画素値Cを取得する。
【０３４５】
ステップＳ４２２において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２２から、注目画素に対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを取得する。
【０３４６】
ステップＳ４２３において、混合比演算部４２３は、入力画像に含まれる注目画素に対応する、フレーム#n+1の画素の画素値Nを取得する。
【０３４７】
ステップＳ４２４において、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目画素の画素値C、フレーム#n-1の画素の画素値P、およびフレーム#n+1の画素の画素値Nを基に、推定混合比を演算する。
【０３４８】
ステップＳ４２５において、混合比演算部４２３は、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したか否かを判定し、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ４２１に戻り、次の画素について推定混合比を算出する処理を繰り返す。
【０３４９】
ステップＳ４２５において、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０３５０】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０３５１】
図６２のステップＳ４０３におけ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式を利用した、図６３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。
【０３５２】
なお、図６１に示す推定混合比処理部４４２および推定混合比処理部４４３は、図６３に示すフローチャートと同様の処理を実行して推定混合比を演算するので、その説明は省略する。
【０３５３】
また、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混合比αを求め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、推定混合比処理部４０１は、背景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背景の動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、背景の動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０３５４】
また、混合比算出部１０４は、全ての画素について、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のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。この場合において、混合比αは、カバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、前景の成分の割合を示す。アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、このように算出された混合比αと１との差分の絶対値を算出して、算出した絶対値を混合比αに設定すれば、信号処理装置は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示す混合比αを求めることができる。
【０３５５】
なお、同様に、混合比算出部１０４は、全ての画素について、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のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。
【０３５６】
次に、混合比算出部１０４の他の処理について説明する。
【０３５７】
シャッタ時間内において、前景に対応するオブジェクトが等速で動くことによる、画素の位置の変化に対応して、混合比αが直線的に変化する性質を利用して、空間方向に、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を立てることができる。混合領域に属する画素の画素値および背景領域に属する画素の画素値の組の複数を利用して、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を解くことにより、混合比αを算出する。
【０３５８】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（２３）で表される。
【０３５９】
α=il+p （２３）
式（２３）において、iは、注目している画素の位置を０とした空間方向のインデックスである。lは、混合比αの直線の傾きである。pは、混合比αの直線の切片である共に、注目している画素の混合比αである。式（２３）において、インデックスiは、既知であるが、傾きlおよび切片pは、未知である。
【０３６０】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図６４に示す。
【０３６１】
混合比αを式（２３）のように近似することにより、複数の画素に対して複数の異なる混合比αは、２つの変数で表現される。図６４に示す例において、５つの画素に対する５つの混合比は、２つの変数である傾きlおよび切片pにより表現される。
【０３６２】
図６５に示す平面で混合比αを近似すると、画像の水平方向および垂直方向の２つの方向に対応する動きvを考慮したとき、式（２３）を平面に拡張して、混合比αは、式（２４）で表される。
【０３６３】
α=jm+kq+p （２４）
式（２４）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾きである。pは、混合比αの面の切片である。
【０３６４】
例えば、図５５に示すフレーム#nにおいて、C05乃至C07について、それぞれ、式（２５）乃至式（２７）が成立する。
【０３６５】
C05=α05・B05/v+f05 （２５）
C06=α06・B06/v+f06 （２６）
C07=α07・B07/v+f07 （２７）
【０３６６】
前景の成分が近傍で一致する、すなわち、F01乃至F03が等しいとして、F01乃至F03をFcに置き換えると式（２８）が成立する。
【０３６７】
f(x)=(1-α(x))・Fc （２８）
式（２８）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０３６８】
α（ｘ）を式（２４）で置き換えると、式（２８）は、式（２９）として表すことができる。
【０３６９】
【０３７０】
式（２９）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（３０）乃至式（３２）に示すように置き換えられている。
【０３７１】
s=-m・Fc （３０）
t=-q・Fc （３１）
u=(1-p)・Fc （３２）
【０３７２】
式（２９）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。
【０３７３】
このように、前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内において等速に移動し、前景に対応する成分が近傍において一定であるという仮定が成立するので、前景の成分の和は、式（２９）で近似される。
【０３７４】
なお、混合比αを直線で近似する場合、前景の成分の和は、式（３３）で表すことができる。
【０３７５】
f(x)=is+u （３３）
【０３７６】
式（１３）の混合比αおよび前景成分の和を、式（２４）および式（２９）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（３４）で表される。
【０３７７】
【０３７８】
式（３４）において、未知の変数は、混合比αの面の水平方向の傾きm、混合比αの面の垂直方向の傾きq、混合比αの面の切片p、s、t、およびuの６つである。
【０３７９】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（３４）に示す正規方程式に、画素値Mまたは画素値Bを設定し、画素値Mまたは画素値Bが設定された複数の正規方程式を最小自乗法で解いて、混合比αを算出する。
【０３８０】
例えば、注目している画素の水平方向のインデックスjを０とし、垂直方向のインデックスkを０とし、注目している画素の近傍の３×３の画素について、式（３４）に示す正規方程式に画素値Mまたは画素値Bを設定すると、式（３５）乃至式（４３）を得る。
【０３８１】
注目している画素の水平方向のインデックスjが０であり、垂直方向のインデックスkが０であるので、注目している画素の混合比αは、式（２４）より、j=0およびk=0のときの値、すなわち、切片pに等しい。
【０３８２】
従って、式（３５）乃至式（４３）の９つの式を基に、最小自乗法により、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuのそれぞれの値を算出し、切片pを混合比αとして出力すればよい。
【０３８３】
次に、最小自乗法を適用して混合比αを算出するより具体的な手順を説明する。
【０３８４】
インデックスiおよびインデックスkを１つのインデックスxで表現すると、インデックスi、インデックスk、およびインデックスxの関係は、式（４４）で表される。
【０３８５】
x=(j+1)・3+(k+1) （４４）
【０３８６】
水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuをそれぞれ変数w0,w1,w2,w3,w4、およびW5と表現し、jB,kB,B,j,k、および1をそれぞれa0,a1,a2,a3,a4、およびa5と表現する。誤差exを考慮すると、式（３５）乃至式（４３）は、式（４５）に書き換えることができる。
【０３８７】
【数１２】
式（４５）において、xは、０乃至８の整数のいずれかの値である。
【０３８８】
式（４５）から、式（４６）を導くことができる。
【０３８９】
【数１３】
【０３９０】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４７）に示すようにに定義する。
【０３９１】
【数１４】
【０３９２】
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Wvの偏微分が０になればよい。ここで、vは、０乃至５の整数のいずれかの値である。従って、式（４８）を満たすようにwyを求める。
【０３９３】
【数１５】
【０３９４】
式（４８）に式（４６）を代入すると、式（４９）を得る。
【０３９５】
【数１６】
【０３９６】
式（４９）のvに０乃至５の整数のいずれか１つを代入して得られる６つの式に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuである。
【０３９７】
以上のように、画素値Mおよび画素値Bを設定した式に、最小自乗法を適用することにより、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuを求めることができる。
【０３９８】
式（３５）乃至式（４３）に対応する説明において、混合領域に含まれる画素の画素値をMとし、背景領域に含まれる画素の画素値をBとして説明したが、注目している画素が、カバードバックグラウンド領域に含まれる場合、またはアンカバードバックグラウンド領域に含まれる場合のそれぞれに対して、正規方程式を立てる必要がある。
【０３９９】
例えば、図５５に示す、フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC04乃至C08、およびフレーム#n-1の画素の画素値P04乃至P08が、正規方程式に設定される。
【０４００】
図５６に示す、フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC28乃至C32、およびフレーム#n+1の画素の画素値N28乃至N32が、正規方程式に設定される。
【０４０１】
また、例えば、図６６に示す、カバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５０）乃至式（５８）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mc5である。
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５０）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u （５１）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （５２）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u （５３）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u （５４）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u （５５）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （５６）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５７）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （５８）
【０４０２】
フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５０）乃至式（５８）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n-1の画素の背景領域の画素の画素値Bc1乃至Bc9が使用される。
【０４０３】
図６６に示す、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５９）乃至式（６７）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mu5である。
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５９）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u （６０）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （６１）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u （６２）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u （６３）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u （６４）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （６５）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u （６６）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （６７）
【０４０４】
フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５９）乃至式（６７）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n+1の画素の背景領域の画素の画素値Bu1乃至Bu9が使用される。
【０４０５】
図６７は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１に入力された画像は、遅延部５０１および足し込み部５０２に供給される。
【０４０６】
遅延回路２２１は、入力画像を１フレーム遅延させ、足し込み部５０２に供給する。足し込み部５０２に、入力画像としてフレーム#nが入力されているとき、遅延回路２２１は、フレーム#n-1を足し込み部５０２に供給する。
【０４０７】
足し込み部５０２は、混合比αを算出する画素の近傍の画素の画素値、およびフレーム#n-1の画素値を、正規方程式に設定する。例えば、足し込み部５０２は、式（５０）乃至式（５８）に基づいて、正規方程式に画素値Mc1乃至Mc9および画素値Bc1乃至Bc9を設定する。足し込み部５０２は、画素値が設定された正規方程式を演算部５０３に供給する。
【０４０８】
演算部５０３は、足し込み部５０２から供給された正規方程式を掃き出し法などにより解いて推定混合比を求め、求められた推定混合比を出力する。
【０４０９】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０４１０】
なお、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。
【０４１１】
図６８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６８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、７×７画素のブロックを単位として方程式を生成して算出された結果を、１ラインに対して示すものである。
【０４１２】
推定混合比は、混合領域において、図５４に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０４１３】
混合比決定部４０３は、領域特定部１０１から供給された、混合比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を出力する。
【０４１４】
図６９のフローチャートを参照して、推定混合比処理部４０１が図６７に示す構成を有する場合における、混合比算出部１０２の混合比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１０２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、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７０のフローチャートを参照して、後述する。
【０４１５】
ステップＳ５０３において、推定混合比処理部４０２は、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。
【０４１６】
ステップＳ５０４において、混合比算出部１０２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。
【０４１７】
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に設定し、処理は終了する。
【０４１８】
このように、混合比算出部１０２は、領域特定部１０１から供給された領域情報、および入力画像を基に、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。
【０４１９】
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。
【０４２０】
また、混合比αに基づいて画像を合成すれば、実世界を実際に撮影し直したような動いているオブジェクトのスピードに合わせた正しい動きボケを含む画像を作ることが可能になる。
【０４２１】
次に、図６９のステップＳ５０２に対応する、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処理を図７０のフローチャートを参照して説明する。
【０４２２】
ステップＳ５２１において、足し込み部５０２は、入力された画像に含まれる画素値、および遅延回路２２１から供給される画像に含まれる画素値を、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に設定する。
【０４２３】
ステップＳ５２２において、推定混合比処理部４０１は、対象となる画素についての設定が終了したか否かを判定し、対象となる画素についての設定が終了していないと判定された場合、ステップＳ５２１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４２４】
ステップＳ５２２において、対象となる画素についての画素値の設定が終了したと判定された場合、ステップＳ５２３に進み、演算部１７３は、画素値が設定された正規方程式を基に、推定混合比を演算して、求められた推定混合比を出力する。
【０４２５】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０４２６】
図６９のステップＳ１５３におけ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７０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。
【０４２７】
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混合比を求め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、推定混合比処理部４０１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、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０４２８】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図７１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。
【０４２９】
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。
【０４３０】
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。
【０４３１】
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。
【０４３２】
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。
【０４３３】
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。
【０４３４】
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。
【０４３５】
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。
【０４３６】
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。
【０４３７】
図７２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。
【０４３８】
図７２（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図７２（Ｂ）は、図７２（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。
【０４３９】
図７２（Ａ）および図７２（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。
【０４４０】
図７２（Ａ）および図７２（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。
【０４４１】
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。
【０４４２】
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。
【０４４３】
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。
【０４４４】
図７３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７３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。
【０４４５】
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。
【０４４６】
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。
【０４４７】
図７４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７４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７４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。
【０４４８】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（６８）で表される。
【０４４９】
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。
【０４５０】
式（６８）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（６９）で表される。
【０４５１】
【０４５２】
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（７０）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（７１）で表される。
【０４５３】
f16=C16-α16・P16 （７０）
f17=C17-α17・P17 （７１）
【０４５４】
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（７２）で計算される。
【０４５５】
fc=C-α・P （７２）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４５６】
図７５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７５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７５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。
【０４５７】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（７３）で表される。
【０４５８】
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。
【０４５９】
式（７３）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（７４）で表される。
【０４６０】
【０４６１】
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（７５）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（７６）で表される。
【０４６２】
f03=C03-α3・N03 （７５）
f04=C04-α4・N04 （７６）
【０４６３】
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（７７）で計算される。
【０４６４】
fu=C-α・N （７７）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４６５】
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。
【０４６６】
図７６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。
【０４６７】
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。
【０４６８】
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。
【０４６９】
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７４および図７５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。
【０４７０】
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。
【０４７１】
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。
【０４７２】
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。
【０４７３】
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。
【０４７４】
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。
【０４７５】
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。
【０４７６】
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。
【０４７７】
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。
【０４７８】
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。
【０４７９】
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。
【０４８０】
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。
【０４８１】
図７７は、図７３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。
【０４８２】
図７７（Ａ）は、図７３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。
【０４８３】
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。
【０４８４】
図７７（Ｂ）は、図７３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。
【０４８５】
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。
【０４８６】
次に、図７８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。
【０４８７】
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。
【０４８８】
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。
【０４８９】
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。
【０４９０】
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。
【０４９１】
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。
【０４９２】
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。
【０４９３】
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。
【０４９４】
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。
【０４９５】
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。
【０４９６】
次に、前景成分画像からの動きボケの除去について説明する。
【０４９７】
図７９は、動きボケ除去部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。
【０４９８】
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。
【０４９９】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図８０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。
【０５００】
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８１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。
【０５０１】
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。
【０５０２】
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。
【０５０３】
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。
【０５０４】
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８１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。
【０５０５】
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（７８）乃至式（８９）で表される。
【０５０６】
【０５０７】
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（９０）乃至式（１０１）に示す。
【０５０８】
式（９０）乃至式（１０１）は、式（１０２）として表すこともできる。
【０５０９】
【数１７】
式（１０２）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。
【０５１０】
誤差を考慮して表現すると、式（１０２）は、式（１０３）のように表すことができる。
【０５１１】
【数１８】
式（１０３）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０５１２】
式（１０３）は、式（１０４）に書き換えることができる。
【０５１３】
【数１９】
【０５１４】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１０５）に示すように定義する。
【０５１５】
【数２０】
【０５１６】
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（１０６）を満たすようにFkを求める。
【０５１７】
【数２１】
【０５１８】
式（１０６）において、動き量vは固定値であるから、式（１０７）を導くことができる。
【０５１９】
【数２２】
【０５２０】
式（１０７）を展開して、移項すると、式（１０８）を得る。
【０５２１】
【数２３】
【０５２２】
式（１０８）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。
【０５２３】
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（１０９）に示す。
【０５２４】
【数２４】
【０５２５】
式（１０９）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。
【０５２６】
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。
【０５２７】
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。
【０５２８】
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。
【０５２９】
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８２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出力する。
【０５３０】
なお、図８２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。
【０５３１】
また、例えば、図８３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、動きボケ除去部１０６は、式（１１０）に示す行列の式を生成する。
【０５３２】
【数２５】
【０５３３】
動きボケ除去部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。
【０５３４】
以上のように、動きボケ除去部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、動きボケが除去された前景成分画像を算出する。
【０５３５】
次に、図８４のフローチャートを参照して、動きボケ除去部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの除去の処理を説明する。
【０５３６】
ステップＳ８０１において、動きボケ除去部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。
【０５３７】
ステップＳ８０２において、動きボケ除去部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。
【０５３８】
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。
【０５３９】
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、動きボケを除去した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０５４０】
このように、動きボケ除去部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を除去することができる。
【０５４１】
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を除去することができる。
【０５４２】
次に、図２の補正部１０７が実行する、背景成分画像の補正について説明する。
【０５４３】
図８５は、図８１に例を示す前景成分画像のモデルに対応する、背景成分画像のモデルの例を示す図である。
【０５４４】
図８５に示すように、前景の成分が除去されているので、元の入力画像の混合領域に対応する、背景成分画像の画素の画素値は、元の入力画像の背景領域に対応する画素に比較して、混合比αに対応して、少ない数の背景の成分により構成されている。
【０５４５】
例えば、図８５に例を示す背景成分画像において、画素値C01は、４つの背景の成分B02/Vで構成され、画素値C02は、３つの背景の成分B03/Vで構成され、画素値C03は、２つの背景の成分B04/Vで構成され、画素値C04は、１つの背景の成分B05/Vで構成される。
【０５４６】
また、図８５に例を示す背景成分画像において、画素値C09は、１つの背景の成分B10/Vで構成され、画素値C10は、２つの背景の成分B11/Vで構成され、画素値C11は、３つの背景の成分B12/Vで構成され、画素値C12は、４つの背景の成分B13/Vで構成される。
【０５４７】
このように、元の入力画像の混合領域に対応する、画素の画素値が、元の入力画像の背景領域に対応する画素に比較して、少ない数の背景の成分により構成されているので、前景成分画像の混合領域に対応する画像は、背景領域の画像に比較して、例えば、暗い画像となる。
【０５４８】
補正部１０７は、このような、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値のそれぞれに、混合比αに対応する定数を乗じて、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値を補正する。
【０５４９】
例えば、図８５に示す背景成分画像が入力されたとき、補正部１０７は、画素値C01に5/4を乗算し、画素値C02に5/3を乗算し、画素値C11に5/3を乗算し、画素値C12に5/4を乗算する。図８２に例を示す、動きボケが除去された前景成分画像との画素の位置を整合させるために、補正部１０７は、画素値C03乃至C11の画素値を0とする。
【０５５０】
補正部１０７は、例えば、図８５に示す背景成分画像が入力されたとき、図８６に示す背景成分画像を出力する。
【０５５１】
このように、補正部１０７は、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値を補正すると共に、背景成分画像について、動きボケが除去された前景成分画像との画素の位置を整合させる。
【０５５２】
図８７は、背景成分画像、または前景成分画像毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する動きボケ除去画像処理部１０８の構成を示すブロック図である。
【０５５３】
背景成分画像フレームメモリ１２０１は、補正部１０７から供給された、補正された背景成分画像を記憶する。背景成分画像フレームメモリ１２０１は、記憶している背景成分画像をエッジ強調部１２０３−１に供給する。
【０５５４】
前景成分画像フレームメモリ１２０２は、動きボケ除去部１０６から供給された、動きボケが除去された前景成分画像を記憶する。前景成分画像フレームメモリ１２０２は、記憶している前景成分画像をエッジ強調部１２０３−２に供給する。
【０５５５】
エッジ強調部１２０３−１は、背景成分画像フレームメモリ１２０１に記憶されている背景成分画像に、背景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用する。
【０５５６】
例えば、エッジ強調部１２０３−１は、静止している画像である背景成分画像に、前景成分画像に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、ノイズが含まれている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景成分画像の解像度感をより増加させることができる。
【０５５７】
エッジ強調部１２０３−１は、エッジを強調した背景成分画像を、補正部１２０４に供給する。
【０５５８】
動きボケ付加部１２０５が付加する動きボケに対応して、補正部１２０４は、背景成分画像の混合領域の画素の画素値を0に設定するか、または付加される動きボケに対応する所定の値で、混合領域の画素の画素値を除算する。補正部１２０４は、このように補正された画像を合成部１２０６に供給する。
【０５５９】
エッジ強調部１２０３−２は、前景成分画像フレームメモリ１２０２に記憶されている前景成分画像に、前景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用する。
【０５６０】
例えば、エッジ強調部１２０３−２は、前景成分画像に、背景成分画像に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動きボケが除去された前景成分画像にノイズが含まれていても、前景成分画像において、解像度感を向上させつつ、不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０５６１】
エッジ強調部１２０３−２は、エッジ強調した前景成分画像を動きボケ付加部１２０５に供給する。
【０５６２】
以下、エッジ強調部１２０３−１およびエッジ強調部１２０３−２を個々に区別する必要がないとき、単にエッジ強調部１２０３と称する。
【０５６３】
図８８は、エッジ強調部１２０３の構成を示すブロック図である。前景成分画像および背景成分画像のいずれか一方の入力画像は、ハイパスフィルタ１２２１および加算部１２２３に入力される。
【０５６４】
ハイパスフィルタ１２２１は、入力されたフィルタ係数を基に、入力画像から、画素位置に対して画素値が急激に変化している、いわゆる画像の周波数の高い成分を抽出し、画素位置に対して画素値の変化が少ない、いわゆる画像の周波数の低い成分を除去して、エッジ画像を生成する。
【０５６５】
例えば、ハイパスフィルタ１２２１は、図８９（Ａ）に示す画像が入力されたとき、図８９（Ｂ）に示すエッジ画像を生成する。
【０５６６】
入力されるフィルタ係数が変化したとき、ハイパスフィルタ１２２１は、抽出する画像の周波数、除去する画像の周波数、および抽出する画像のゲインを変化させる。
【０５６７】
図９０乃至図９３を参照して、フィルタ係数とエッジ画像との関係を説明する。
【０５６８】
図９０は、フィルタ係数の第１の例を示す図である。図９０において、Eは、１０の階乗を示す。例えば、E-04は、10-4を示し、E-02は、10-2を示す。
【０５６９】
例えば、ハイパスフィルタ１２２１は、入力画像の、注目している画素である注目画素の画素値、注目画素を基準として、空間方向Ｙの所定の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値、および注目画素を基準として、空間方向Ｙの他の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値のそれぞれに、図９０に示すフィルタ係数のうち、対応する係数を乗算する。ハイパスフィルタ１２２１は、それぞれの画素の画素値に対応する係数を乗算して得られた結果の総和を算出して、算出された総和を注目画素の画素値に設定する。
【０５７０】
例えば、図９０に示すフィルタ係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の画素値に1.2169396を乗算し、注目画素から画面の上方向に１画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.52530356を乗算し、注目画素から画面の上方向に２画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.22739914を乗算する。
【０５７１】
図９０に示すフィルタ係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１は、同様に、注目画素から画面の上方向に３画素乃至１３画素の距離だけ離れている画素に対応する係数を乗算し、注目画素から画面の上方向に１４画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.00022540586を乗算し、注目画素から画面の上方向に１５画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.00039273163を乗算する。
【０５７２】
図９０に示すフィルタ係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素から画面の下方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素に同様に対応する係数を乗算する。
【０５７３】
ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の画素値、注目画素から画面の上方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値、および注目画素から画面の下方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値のそれぞれに、対応する係数を乗算して得られた結果の総和を算出する。ハイパスフィルタ１２２１は、算出された総和を注目画素の画素値に設定する。
【０５７４】
ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の位置を空間方向Ｘに順次移動させて、上述した処理を繰り返し、画面全体の画素について、画素値を算出する。
【０５７５】
次に、ハイパスフィルタ１２２１は、上述のように係数を基に画素値が算出された画像の、注目している画素である注目画素の画素値、注目画素を基準として、空間方向Ｘの所定の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値、および注目画素を基準として、空間方向Ｘの他の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値のそれぞれに、図９０に示すフィルタ係数のうち、対応する係数を乗算する。ハイパスフィルタ１２２１は、それぞれの画素の画素値に対応する係数を乗算して得られた結果の総和を算出して、算出された総和を注目画素の画素値に設定する。
【０５７６】
ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の位置を空間方向Ｙに順次移動させて、上述した処理を繰り返し、画面全体の画素について、画素値を算出する。
【０５７７】
すなわち、この例において、ハイパスフィルタ１２２１は、図９０に示す係数を使用する、いわゆる１次元フィルタである。
【０５７８】
図９１は、図９０の係数を使用するときのハイパスフィルタ１２２１の動作を示す図である。図９１に示すように、図９０の係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１における、抽出される画像成分の最大のゲインは、１である。
【０５７９】
図９２は、フィルタ係数の第２の例を示す図である。
【０５８０】
図９３は、図９０に示すフィルタ係数を使用した処理と同様の処理を、図９２の係数を使用して実行したときのハイパスフィルタ１２２１の動作を示す図である。図９３に示すように、図９２の係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１における、抽出される画像成分の最大のゲインは、１．５である。
【０５８１】
このように、ハイパスフィルタ１２２１は、供給されるフィルタ係数により、抽出する画像成分のゲインを変化させる。
【０５８２】
ここでは例示しないが、同様に、異なるフィルタ係数が供給されたとき、ハイパスフィルタ１２２１は、抽出する画像の周波数、および除去する画像の周波数を変化させることができる。
【０５８３】
図８８に戻り、ハイパスフィルタ１２２１は、生成したエッジ画像をゲイン調整部１２２２に供給する。
【０５８４】
ゲイン調整部１２２２は、入力されたゲイン調整係数を基に、ハイパスフィルタ１２２１から供給されたエッジ画像を増幅するか、または減衰する。入力されるゲイン調整係数が変化したとき、ゲイン調整部１２２２は、エッジ画像の増幅率（減衰率）を変化させる。例えば、ゲイン調整部１２２２は、１以上の増幅率を指定するゲイン調整係数が入力されたとき、エッジ画像を増幅し、１未満の増幅率を指定するゲイン調整係数が入力されたとき、エッジ画像を減衰する。
【０５８５】
ゲイン調整部１２２２は、ゲインが調整されたエッジ画像を加算部１２２３に供給する。
【０５８６】
加算部１２２３は、分割された入力画像と、ゲイン調整部１２２２から供給された、ゲインが調整されたエッジ画像とを加算して、加算された画像を出力する。
【０５８７】
例えば、加算部１２２３は、図８９（Ａ）に示す入力画像が入力され、図８９（Ｂ）に示すエッジ画像がハイパスフィルタ１２２１から供給されたとき、図８９（Ａ）の入力画像と図８９（Ｂ）のエッジ画像とを加算して、図８９（Ｃ）に示す画像を出力する。
【０５８８】
このように、エッジ強調部１２０３は、入力された画像にエッジ強調の処理を適用する。
【０５８９】
例えば、図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３−１は、図９２に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いのより強いエッジ強調処理を、背景成分画像に適用する。図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３−２は、図９０に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いの比較的弱いエッジ強調処理を、前景成分画像に適用する。
【０５９０】
図９４は、エッジ強調部１２０３の他の構成を示すブロック図である。図９４に示す例において、エッジ強調部１２０３は、フィルタ１２４１から構成されている。
【０５９１】
フィルタ１２４１は、入力されたフィルタ係数を基に、入力画像の、画素位置に対して画素値が急激に変化している、いわゆる画像の周波数の高い成分を増幅して、エッジ強調画像を生成する。
【０５９２】
例えば、フィルタ１２４１は、図９５に例を示す係数が供給されたとき、図９５に例を示す係数を基に、ハイパスフィルタ１２２１で説明した処理と同様の処理を実行する。
【０５９３】
図９６は、図９５の係数を使用するときのフィルタ１２４１の動作を示す図である。図９６に示すように、図９５の係数を使用するとき、フィルタ１２４１は、画像の周波数の高い成分を２倍に増幅し、画像の周波数の低い成分をそのまま通過させて、エッジ強調画像を生成する。
【０５９４】
図９５の係数を使用するときのフィルタ１２４１は、図９０の係数を利用し、ゲイン調整部１２２２のゲインが１であるときの、図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３の出力画像と同一の出力画像を出力する。
【０５９５】
図９７は、フィルタ１２４１に供給されるフィルタ係数の第２の例を示す図である。
【０５９６】
図９８は、図９７の係数を使用するときのフィルタ１２４１の動作を示す図である。図９８に示すように、図９７の係数を使用するとき、フィルタ１２４１は、画像の周波数の高い成分を２．５倍に増幅し、画像の周波数の低い成分をそのまま通過させて、エッジ強調画像を生成する。
【０５９７】
図９７の係数を使用するときのフィルタ１２４１は、図９２の係数を利用し、ゲイン調整部１２２２のゲインが１であるときの、図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３の出力画像と同一の出力画像を出力する。
【０５９８】
このように、図９４に構成を示すエッジ強調部１２０３は、入力されるフィルタ係数により、画像の高周波成分のゲインを変化させて、画像のエッジの強調の度合いを変更することができる。
【０５９９】
例えば、図９４に構成を示すエッジ強調部１２０３−１は、図９７に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いのより強いエッジ強調処理を、背景成分画像に適用する。図９４に構成を示すエッジ強調部１２０３−２は、図９５に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いの比較的弱いエッジ強調処理を、前景成分画像に適用する。
【０６００】
以上のように、エッジ強調部１２０３−１およびエッジ強調部１２０３−２は、例えば、異なるフィルタ係数またはゲイン調整係数を基に、前景成分画像または背景成分画像の性質に対応したエッジ強調の処理を、前景成分画像または背景成分画像毎に適用する。
【０６０１】
図８７に戻り、動きボケ付加部１２０５は、所望の動きボケ調整量v'、例えば、入力画像の動き量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、画像に動きボケを付加する。動きボケ付加部１２０５は、動きボケが除去された前景成分画像の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景の成分Fi/v'を算出して、前景の成分Fi/v'の和を算出して、動きボケが付加された画素値を生成する。
【０６０２】
例えば、図９９に示すエッジ強調された画像が入力され、動きボケ調整量v'が３のとき、図１００に示すように、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。
【０６０３】
動きボケ付加部１２０５は、エッジ強調した前景成分画像に動きボケを付加し、動きボケを付加した前景成分画像を合成部１２０６に供給する。
【０６０４】
合成部１２０６は、補正部１２０４から供給された、エッジ強調され、補正された背景成分画像、および動きボケ付加部１２０５から供給された、エッジ強調され、動きボケが付加された前景成分画像を合成し、合成された画像をフレームメモリ１２０７に供給する。
【０６０５】
フレームメモリ１２０７は、合成部１２０６から供給された、合成された画像を記憶すると共に、記憶している画像を出力画像として出力する。
【０６０６】
このように、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８は、背景成分画像、または前景成分画像毎に、それぞれの画像の性質に対応したエッジ強調処理を適用するので、画像を不自然に劣化させることなく、画像の解像度感を増すことができる。
【０６０７】
図１０１は、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８の処理を説明する図である。
【０６０８】
入力画像の前景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、および背景領域は、領域特定部１０３に特定される。領域が特定された入力画像は、前景背景分離部１０５により、背景成分画像、および前景成分画像に分離される。
【０６０９】
分離された前景成分画像は、動きボケ除去部１０６により、動きボケが除去される。分離された背景成分画像は、補正部１０７により、混合領域に対応する画素の画素値が補正される。
【０６１０】
補正された背景成分画像、および動きボケが除去された前景成分画像は、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８により、それぞれの画像の性質に対応して、それぞれの画像毎にエッジ強調される。
【０６１１】
エッジ強調された背景成分画像は、前景成分画像の動きボケの付加に対応して、補正される。エッジ強調された前景成分画像は、所望の動きボケが付加される。
【０６１２】
エッジ強調され、補正された背景成分画像、およびエッジ強調され、動きボケが付加された前景成分画像は、合成される。
【０６１３】
次に、図１０２のフローチャートを参照して、図２５のステップＳ１０６に対応する、動きボケ除去画像処理部１０８のエッジ強調の処理を説明する。
【０６１４】
ステップＳ１２０１において、エッジ強調部１２０３−１は、背景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、背景成分画像フレームメモリ１２０１に記憶されている背景成分画像をエッジ強調する。
【０６１５】
ステップＳ１２０２において、エッジ強調部１２０３−２は、前景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、前景成分画像フレームメモリ１２０２に記憶されている前景成分画像をエッジ強調する。
【０６１６】
ステップＳ１２０３において、補正部１２０４は、前景成分画像の動きボケの付加に対応して、背景成分画像の画素値を補正する。
【０６１７】
ステップＳ１２０４において、動きボケ付加部１２０５は、前景成分画像に所望の動きボケを付加する。
【０６１８】
ステップＳ１２０５において、合成部１２０６は、エッジ強調され、補正された背景成分画像、およびエッジ強調され、動きボケが付加された前景成分画像を合成する。合成部１２０６は、合成された画像をフレームメモリ１２０７に供給する。フレームメモリ１２０７は、合成部１２０６から供給された画像を記憶する。
【０６１９】
ステップＳ１２０６において、フレームメモリ１２０７は、記憶している、合成された画像を出力し、処理は終了する。
【０６２０】
このように、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８は、背景成分画像、および前景成分画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができるので、画像に不自然な歪みを生じさせることなく、解像度感を向上させることができる。
【０６２１】
なお、ステップＳ１２０１およびステップＳ１２０２の処理を、シリアルに実行しても、パラレルに実行しても良いことは勿論である。
【０６２２】
図１０３は、入力画像を分離して、分離された画像毎に処理する画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。図２に示す画像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１０３に示す画像処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０６２３】
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。
【０６２４】
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１５０１、および前景背景分離部１５０２に供給される。
【０６２５】
混合比算出部１５０１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１５０２に供給する。
【０６２６】
図１０４は、混合比算出部１５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０６２７】
図１０４に示す推定混合比処理部４０１は、図５３に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図１０４に示す推定混合比処理部４０２は、図５３に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０６２８】
推定混合比処理部４０１は、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。
【０６２９】
推定混合比処理部４０２は、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。
【０６３０】
前景背景分離部１５０２は、混合比算出部１５０１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、入力画像を、背景成分画像、および前景成分画像に分離し、分離された画像を動きボケ除去画像処理部１０８に供給し、背景成分画像を補正部１０７に供給する。
【０６３１】
図１０５は、前景背景分離部１５０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０６３２】
図７１に示す動きボケ除去部１０６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。
【０６３３】
選択部１５２１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１５０１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。
【０６３４】
分離部６０１は、選択部１５２１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、アンカバードバックグラウンド領域の背景の成分、アンカバードバックグラウンド領域の前景の成分、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、およびカバードバックグラウンド領域の前景の成分に分離する。
【０６３５】
分離部６０１は、図７６に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０６３６】
このように、図１０３に構成を示す画像処理装置は、背景成分画像、および前景成分画像毎に、それぞれの性質に対応して処理を実行することができる。
【０６３７】
以上のように、本発明の画像処理装置においては、背景成分画像および前景成分画像に入力画像が分離され、分離された画像に適した処理が実行されるので、例えば、不自然な画像を生成することなく、より解像度の高い画像が生成される。
【０６３８】
なお、背景のオブジェクトが動いているとき、画像処理装置は、背景成分画像に含まれる動きボケを除去し、動きボケが除去された背景成分画像にエッジ強調の処理を実行するようにしてもよい。
【０６３９】
図１０６は、画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０６４０】
図２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。
【０６４１】
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。
【０６４２】
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を領域特定部１０３に供給する。
【０６４３】
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、またはアンカバードバックグラウンド領域、若しくはカバードバックグラウンド領域からなる混合領域のいずれかに特定し、領域情報を混合比算出部１０４、および前景背景分離部２００１に供給する。
【０６４４】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比αを算出して、算出した混合比を前景背景分離部２００１に供給する。
【０６４５】
前景背景分離部２００１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と、背景の成分のみから成る背景成分画像とを分離して、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景の成分のみからなる画像（以下、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像と称する）、アンカバードバックグラウンド領域の前景の成分のみからなる画像（以下、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像と称する）、カバードバックグラウンド領域の背景の成分のみからなる画像（以下、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像と称する）、カバードバックグラウンド領域の前景の成分のみからなる画像（以下、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像と称する）、および前景領域の画像を分離画像処理部２００２に供給する。
【０６４６】
分離画像処理部２００２は、前景背景分離部２００１から供給された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像毎に、エッジ強調の処理を適用する。
【０６４７】
図１０７は、前景背景分離部２００１の構成の一例を示すブロック図である。
前景背景分離部２００１に供給された入力画像は、分離部２１０１、スイッチ２１０２、およびスイッチ２１０３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２１０１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ２１０２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ２１０３に供給される。
【０６４８】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部２１０１に供給される。
【０６４９】
分離部２１０１は、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、入力画像のカバードバックグラウンド領域から前景の成分を分離するとともに、背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および分離された背景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力する。
【０６５０】
分離部２１０１は、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、入力画像のアンカバードバックグラウンド領域から前景の成分を分離するとともに、背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および分離された背景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力する。
【０６５１】
スイッチ２１０２は、前景領域を示す領域情報を基に、前景領域に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、前景領域の画像を出力する。
【０６５２】
スイッチ２１０３は、背景領域を示す領域情報を基に、背景領域に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、背景領域の画像を出力する。
【０６５３】
図１０８は、分離部２１０１の構成の一例を示すブロック図である。分離部２１０１に入力された画像は、フレームメモリ２１２１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２１２２に入力される。
【０６５４】
フレームメモリ２１２１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２１２１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。
【０６５５】
フレームメモリ２１２１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２１２２に供給する。
【０６５６】
分離処理ブロック２１２２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２１２１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７４および図７５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する。
【０６５７】
分離処理ブロック２１２２は、アンカバード領域処理部２１３１、およびカバード領域処理部２１３２で構成されている。
【０６５８】
アンカバード領域処理部２１３１の乗算器２１４１は、混合比αを、フレームメモリ２１２１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２１４２に出力する。スイッチ２１４２は、フレームメモリ２１２１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２１４１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器２１４３に供給する。スイッチ２１４２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く、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像として出力される。
【０６５９】
演算器２１４３は、フレームメモリ２１２１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２１４２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２１４３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の画素の前景成分画像を出力する。
【０６６０】
カバード領域処理部２１３２の乗算器２１５１は、混合比αを、フレームメモリ２１２１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２１５２に出力する。スイッチ２１５２は、フレームメモリ２１２１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２１５１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器２１５３に供給する。スイッチ２１５２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く、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像として出力される。
【０６６１】
演算器２１５３は、フレームメモリ２１２１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２１５２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２１５３は、カバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景成分画像を出力する。
【０６６２】
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。
【０６６３】
図１０９は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、または前景領域の画像毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する分離画像処理部２００２の構成を示すブロック図である。
【０６６４】
背景領域フレームメモリ２２０１は、前景背景分離部２００１から供給された、背景領域に属する画素からなる背景領域の画像を記憶する。背景領域フレームメモリ２２０１は、記憶している背景領域の画像をエッジ強調部２２０７−１に供給する。
【０６６５】
アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２は、前景背景分離部２００１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を記憶する。アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調部２２０７−２に供給する。
【０６６６】
アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３は、前景背景分離部２００１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像を記憶する。アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調部２２０７−３に供給する。
【０６６７】
カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４は、前景背景分離部２００１から供給された、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像を記憶する。カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４は、記憶しているカバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調部２２０７−４に供給する。
【０６６８】
カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５は、前景背景分離部２００１から供給された、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像を記憶する。カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５は、記憶しているカバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調部２２０７−５に供給する。
【０６６９】
前景領域フレームメモリ２２０６は、前景背景分離部２００１から供給された、前景領域に属する画素からなる前景領域の画像を記憶する。前景領域フレームメモリ２２０６は、記憶している前景領域の画像をエッジ強調部２２０７−６に供給する。
【０６７０】
エッジ強調部２２０７−１は、背景領域フレームメモリ２２０１に記憶されている背景領域の画像に、背景領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した背景領域の画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７１】
例えば、エッジ強調部２２０７−１は、静止している画像である背景領域の画像に、前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景領域の画像の解像度感をより増加させることができる。
【０６７２】
エッジ強調部２２０７−２は、アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２に記憶されている画像に、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７３】
例えば、エッジ強調部２２０７−２は、静止している画像であるアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に、前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景領域の画像の解像度感をより増加させることができる。
【０６７４】
エッジ強調部２２０７−３は、アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３に記憶されている画像に、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７５】
例えば、エッジ強調部２２０７−３は、動いている前景成分からなるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０６７６】
エッジ強調部２２０７−４は、カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４に記憶されている画像に、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７７】
例えば、エッジ強調部２２０７−４は、静止している画像であるカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に、前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景領域の画像の解像度感をより増加させることができる。
【０６７８】
エッジ強調部２２０７−５は、カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５に記憶されている画像に、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７９】
例えば、エッジ強調部２２０７−５は、動いている前景成分からなるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０６８０】
エッジ強調部２２０７−６は、前景領域フレームメモリ２２０６に記憶されている前景領域の画像に、前景領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した前景領域の画像を合成部２２０８に供給する。
【０６８１】
例えば、エッジ強調部２２０７−６は、動いている前景領域の画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、前景領域の画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０６８２】
合成部２２０８は、エッジ強調部２２０７−１から供給された、エッジ強調された背景領域の画像、エッジ強調部２２０７−２から供給された、エッジ強調されたアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、エッジ強調部２２０７−３から供給された、エッジ強調されたアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、エッジ強調部２２０７−４から供給された、エッジ強調されたカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、エッジ強調部２２０７−５から供給された、エッジ強調されたカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびエッジ強調部２２０７−６から供給された、エッジ強調された前景領域の画像を合成し、合成された画像をフレームメモリ２２０９に供給する。
【０６８３】
フレームメモリ２２０９は、合成部２２０８から供給された、合成された画像を記憶すると共に、記憶している画像を出力画像として出力する。
【０６８４】
このように、図１０９に構成を示す分離画像処理部２００２は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、または前景領域の画像毎に、それぞれの画像の性質に対応したエッジ強調の処理を適用するので、画像を不自然に劣化させることなく、画像の解像度感を増すことができる。
【０６８５】
図１１０は、図１０６に構成を示す分離画像処理部２００２の処理を説明する図である。入力画像は、領域特定部１０３により、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が特定される。
【０６８６】
領域が特定され、混合比算出部１０４により混合比αが検出された入力画像は、前景背景分離部２００１により、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離される。
【０６８７】
分離画像処理部２００２は、分離された前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像毎に、エッジ強調の処理を適用する。
【０６８８】
それぞれにエッジ強調された、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像は、合成され、１つの画像とされる。
【０６８９】
図１１１は、図１０６に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【０６９０】
ステップＳ２００１において、領域特定部１０３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、入力画像の前景領域、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を特定する。
【０６９１】
ステップＳ２００２において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報および入力画像を基に、混合比αを算出する。
【０６９２】
ステップＳ２００３において、前景背景分離部２００１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、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離する。
【０６９３】
ステップＳ２００４において、分離画像処理部２００２は、分離された、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像毎に、エッジ強調の処理を実行して、処理は終了する。分離画像処理部２００２が実行する画像処理の詳細は、後述する。
【０６９４】
このように、本発明に係る画像処理装置は、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離し、分離された、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像毎にエッジ強調の処理を実行する。
【０６９５】
次に、図１１２のフローチャートを参照して、ステップＳ２００４に対応する、分離画像処理部２００２のエッジ強調の処理を説明する。
【０６９６】
ステップＳ２０２１において、エッジ強調部２２０７−１は、背景領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、背景領域フレームメモリ２２０１に記憶されている背景領域の画像をエッジ強調する。
【０６９７】
ステップＳ２０２２において、エッジ強調部２２０７−２は、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２に記憶されている、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調する。
【０６９８】
ステップＳ２０２３において、エッジ強調部２２０７−３は、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３に記憶されている、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調する。
【０６９９】
ステップＳ２０２４において、エッジ強調部２２０７−４は、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４に記憶されている、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調する。
【０７００】
ステップＳ２０２５において、エッジ強調部２２０７−５は、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５に記憶されている、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調する。
【０７０１】
ステップＳ２０２６において、エッジ強調部２２０７−６は、前景領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、前景領域フレームメモリ２２０６に記憶されている前景領域の画像をエッジ強調する。
【０７０２】
ステップＳ２０２７において、合成部２２０８は、それぞれにエッジ強調された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像を合成する。合成部２２０８は、合成された画像をフレームメモリ２２０９に供給する。フレームメモリ２２０９は、合成部２２０８から供給された画像を記憶する。
【０７０３】
ステップＳ２０２８において、フレームメモリ２２０９は、記憶している、合成された画像を出力し、処理は終了する。
【０７０４】
このように、図１０９に構成を示す分離画像処理部２００２は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができるので、動いている画像に不自然な歪みを生じさせることなく、解像度感を向上させることができる。
【０７０５】
なお、ステップＳ２０２１乃至ステップＳ２０２６の処理を、シリアルに実行しても、パラレルに実行しても良いことは勿論である。
【０７０６】
図１１３は、入力画像を分離して、分離された画像毎に処理する画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。図１０６に示す画像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１１３に示す画像処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０７０７】
図１０６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。
【０７０８】
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１５０１、および前景背景分離部２５０１に供給される。
【０７０９】
混合比算出部１５０１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２５０１に供給する。
【０７１０】
前景背景分離部２５０１は、混合比算出部１５０１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、入力画像を、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像に分離し、分離された画像を分離画像処理部２００２に供給する。
【０７１１】
図１１４は、前景背景分離部２５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０７１２】
図１０７に示す前景背景分離部２００１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。
【０７１３】
選択部２５２１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１５０１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２１０１に供給する。
【０７１４】
分離部２１０１は、選択部２５２１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、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、およびカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に分離する。
【０７１５】
分離部２１０１は、図１０８に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０７１６】
このように、図１１３に構成を示す画像処理装置は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができる。
【０７１７】
図１１５は、画像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。
【０７１８】
画像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、および領域処理部３００１に供給される。
【０７１９】
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。
【０７２０】
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。
【０７２１】
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を領域特定部１０３に供給する。
【０７２２】
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領域情報を領域処理部３００１に供給する。
【０７２３】
領域処理部３００１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景領域、背景領域、または混合領域毎に、入力画像を分割し、分割された入力画像毎に、エッジ強調の処理を適用する。
【０７２４】
図１１６は、背景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、または前景領域毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する領域処理部３００１の構成を示すブロック図である。
【０７２５】
フレームメモリ３０２１は、入力画像を、フレーム単位で記憶する。フレームメモリ３０２１は、記憶している入力画像を領域分割部３０２２に供給する。
【０７２６】
領域分割部３０２２は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、背景領域、前景領域、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入力画像を分割する。すなわち、領域分割部３０２２は、分割された入力画像である、背景領域に属する画素からなる背景画像を背景領域フレームメモリ３０２３に供給し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をアンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に供給し、カバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に供給し、前景領域に属する画素からなる前景画像を前景領域フレームメモリ３０２６に供給する。
【０７２７】
背景領域フレームメモリ３０２３は、領域分割部３０２２から供給された、背景領域に属する画素からなる背景画像を記憶する。背景領域フレームメモリ３０２３は、記憶している背景画像をエッジ強調部３０２７−１に供給する。
【０７２８】
アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４は、領域分割部３０２２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からなる画像を記憶する。アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をエッジ強調部３０２７−２に供給する。
【０７２９】
カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５は、領域分割部３０２２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からなる画像を記憶する。カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５は、記憶しているカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をエッジ強調部３０２７−３に供給する。
【０７３０】
前景領域フレームメモリ３０２６は、領域分割部３０２２から供給された、前景領域に属する画素からなる前景画像を記憶する。前景領域入力画像フレームメモリ５０６は、記憶している前景画像をエッジ強調部３０２７−４に供給する。
【０７３１】
エッジ強調部３０２７−１は、背景領域フレームメモリ３０２３に記憶されている背景画像に、背景画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した背景画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３２】
例えば、エッジ強調部３０２７−１は、静止している画像である背景画像に、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、または前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景画像の解像度感をより増加させることができる。
【０７３３】
エッジ強調部３０２７−２は、アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に記憶されている画像に、アンカバードバックグラウンド領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３４】
例えば、エッジ強調部３０２７−２は、動いている前景成分を含む画像であるアンカバードバックグラウンド領域の画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、アンカバードバックグラウンド領域の画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０７３５】
エッジ強調部３０２７−３は、カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に記憶されている画像に、カバードバックグラウンド領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３６】
例えば、エッジ強調部３０２７−３は、動いている前景成分を含む画像であるカバードバックグラウンド領域の画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、カバードバックグラウンド領域の画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０７３７】
エッジ強調部３０２７−４は、前景領域フレームメモリ３０２６に記憶されている前景画像に、前景画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した前景画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３８】
例えば、エッジ強調部３０２７−４は、動いている前景画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、前景画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０７３９】
合成部３０２８は、エッジ強調部３０２７−１から供給された、エッジ強調された背景画像、エッジ強調部３０２７−２から供給された、エッジ強調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からなる画像、エッジ強調部３０２７−３から供給された、エッジ強調されたカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像、およびエッジ強調部３０２７−４から供給された、エッジ強調された前景画像を合成し、合成された画像をフレームメモリ３０２９に供給する。
【０７４０】
フレームメモリ３０２９は、合成部３０２８から供給された、合成された画像を記憶すると共に、記憶している画像を出力画像として出力する。
【０７４１】
このように、図１１６に構成を示す領域処理部３００１は、背景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、または前景領域毎に、それぞれの画像の性質に対応したエッジ強調処理を適用するので、画像を不自然に劣化させることなく、画像の解像度感を増すことができる。
【０７４２】
図１１７は、図１１６に構成を示す領域処理部３００１の処理を説明する図である。
【０７４３】
入力画像の前景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、および背景領域は、領域特定部１０３に特定される。
【０７４４】
領域が特定された入力画像は、領域処理部３００１により、領域毎に分割される。分割された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景領域の画像は、図１１６に構成を示す領域処理部３００１により、それぞれの画像の性質に対応して、それぞれの画像毎にエッジ強調される。
【０７４５】
それぞれにエッジ強調された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景領域の画像は、合成される。
【０７４６】
図１１８は、図１１５に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【０７４７】
ステップＳ３００１において、領域特定部１０３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、入力画像の前景領域、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を特定する。
【０７４８】
ステップＳ３００２において、領域処理部３００１は、入力画像を、特定された前景領域、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に分割して、分割された、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毎に、画像のエッジ強調の処理を実行して、処理は終了する。
【０７４９】
このように、本発明に係る画像処理装置は、入力画像を、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に分割し、分割された、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毎にエッジ強調の処理を実行する。
【０７５０】
次に、図１１９のフローチャートを参照して、ステップＳ３００２に対応する、領域処理部３００１のエッジ強調の処理を説明する。
【０７５１】
ステップＳ３０２１において、領域分割部３０２２は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、背景領域、前景領域、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入力画像を分割する。すなわち、領域分割部３０２２は、分割された入力画像である、背景領域に属する画素からなる背景画像を背景領域フレームメモリ３０２３に供給し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をアンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に供給し、カバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に供給し、前景領域に属する画素からなる前景画像を前景領域フレームメモリ３０２６に供給する。
【０７５２】
ステップＳ３０２２において、エッジ強調部３０２７−１は、背景画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、背景領域フレームメモリ３０２３に記憶されている背景画像をエッジ強調する。
【０７５３】
ステップＳ３０２３において、エッジ強調部３０２７−２は、アンカバードバックグラウンド領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に記憶されている、アンカバードバックグラウンド領域の画像をエッジ強調する。
【０７５４】
ステップＳ３０２４において、エッジ強調部３０２７−３は、カバードバックグラウンド領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に記憶されている、カバードバックグラウンド領域の画像をエッジ強調する。
【０７５５】
ステップＳ３０２５において、エッジ強調部３０２７−４は、前景画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、前景領域フレームメモリ３０２６に記憶されている前景画像をエッジ強調する。
【０７５６】
ステップＳ３０２６において、合成部３０２８は、それぞれにエッジ強調された、背景画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景画像を合成する。合成部３０２８は、合成された画像をフレームメモリ３０２９に供給する。フレームメモリ３０２９は、合成部３０２８から供給された画像を記憶する。
【０７５７】
ステップＳ３０２７において、フレームメモリ３０２９は、記憶している、合成された画像を出力し、処理は終了する。
【０７５８】
このように、図１１６に構成を示す領域処理部３００１は、背景画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができるので、動いている画像に不自然な歪みを生じさせることなく、解像度感を向上させることができる。
【０７５９】
なお、ステップＳ３０２２乃至ステップＳ３０２５の処理を、シリアルに実行しても、パラレルに実行しても良いことは勿論である。
【０７６０】
なお、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。
【０７６１】
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適応することが可能である。
【０７６２】
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。
【０７６３】
本発明の信号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９１（フロッピ（登録商標）ディスクを含む）、光ディスク９２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク９３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ９４などよりなるパッケージ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ROM７２や、記憶部７８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０７６４】
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。
【０７６５】
【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、動きボケを含む入力画像データの画像を、不自然な画像とすることなく、解像度感を十分に上げることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像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】画像処理装置の機能の構成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】分割された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【図２０】分離された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【図２１】分割された画像の例を示す図である。
【図２２】分離された画像の例を示す図である。
【図２３】動きボケが除去された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【図２４】本発明に係る画像処理装置の処理を説明する図である。
【図２５】本発明に係る画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【図２６】領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図２７】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２８】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２９】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】領域判定の条件を説明する図である。
【図３２】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３３】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３４】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３５】領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図３６】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３７】背景画像の例を示す図である。
【図３８】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３９】相関値の算出を説明する図である。
【図４０】相関値の算出を説明する図である。
【図４１】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図４２】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図４３】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図４４】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図４５】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４６】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４７】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４８】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図４９】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５０】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５１】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図５２】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５３】混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図５４】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図５５】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５６】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５７】前景の成分の相関を利用した近似を説明する図である。
【図５８】C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図５９】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図６０】推定混合比の例を示す図である。
【図６１】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図６２】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図６３】推定混合比の演算の処理を説明するフローチャートである。
【図６４】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図６５】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図６６】混合比αを算出するときの複数のフレームの画素の対応を説明する図である。
【図６７】混合比推定処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。
【図６８】推定混合比の例を示す図である。
【図６９】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図７０】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説明するフローチャートである。
【図７１】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７２】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７３】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７４】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７５】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７６】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図７７】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７８】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７９】動きボケ除去部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図８０】処理単位を説明する図である。
【図８１】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８２】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８３】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８４】動きボケ除去部１０６による前景成分画像に含まれる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８５】背景成分画像のモデルを示す図である。
【図８６】補正された背景成分画像のモデルを示す図である。
【図８７】画像毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する動きボケ除去画像処理部１０８の構成を示すブロック図である。
【図８８】エッジ強調部１２０３の構成を示すブロック図である。
【図８９】エッジ強調の処理を説明する図である。
【図９０】フィルタ係数を示す図である。
【図９１】ハイパスフィルタ１２２１の動作を説明する図である。
【図９２】フィルタ係数を示す図である。
【図９３】ハイパスフィルタ１２２１の動作を説明する図である。
【図９４】エッジ強調部１２０３の他の構成を示すブロック図である。
【図９５】フィルタ係数を示す図である。
【図９６】フィルタ１２４１の動作を説明する図である。
【図９７】フィルタ係数を示す図である。
【図９８】フィルタ１２４１の動作を説明する図である。
【図９９】動きボケ付加部１２０５に入力される画像に対応するモデルを示す図である。
【図１００】動きボケ付加部１２０５から出力される画像に対応するモデルを示す図である。
【図１０１】動きボケ除去画像処理部１０８の処理を説明する図である。
【図１０２】動きボケ除去画像処理部１０８のエッジ強調の処理を説明するフローチャートである。
【図１０３】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図１０４】混合比算出部１５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０５】前景背景分離部１５０２の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０６】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図１０７】前景背景分離部２００１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０８】分離部２１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０９】分離画像処理部２００２の構成を示すブロック図である。
【図１１０】分離画像処理部２００２の処理を説明する図である。
【図１１１】図１０６に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【図１１２】分離画像処理部２００２による、分離された画像の処理を説明するフローチャートである。
【図１１３】画像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１１４】前景背景分離部２５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１５】画像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１１６】領域処理部３００１の構成を示すブロック図である。
【図１１７】領域処理部３００１の処理を説明する図である。
【図１１８】図１１５に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【図１１９】領域処理部３００１のエッジ強調の処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
７１ CPU， ７２ ROM， ７３ RAM， ７６ 入力部， ７７ 出力部，７８ 記憶部， ７９ 通信部， ９１ 磁気ディスク， ９２ 光ディスク， ９３ 光磁気ディスク， ９４ 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 動きボケ除去部， １０７ 補正部，１０８ 動きボケ除去画像処理部， 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 フレームメモリ， ４２３ 混合比演算部， ４４１ 選択部， ４４２ 推定混合比処理部， ４４３ 推定混合比処理部， ４４４ 選択部， ５０１ 遅延回路， ５０２ 足し込み部， ５０３ 演算部， 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， １２０１ 背景成分画像フレームメモリ， １２０２ 前景成分画像フレームメモリ，１２０３−１および１２０３−２ エッジ強調部， １２０４ 補正部， １２０５ 動きボケ付加部， １２０６ 合成部， １２２１ ハイパスフィルタ， １２２２ ゲイン調整部， １２２３ 加算部， １２４１ フィルタ， １５０１ 混合比算出部， １５０２ 前景背景分離部， １５２１ 選択部，２００１ 前景背景分離部， ２００２ 分離画像処理部， ２１０１ 分離部， ２２０１ 背景領域フレームメモリ， ２２０２ アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ， ２２０３ アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ， ２２０４ カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ， ２２０５ カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ， ２２０６ 前景領域フレームメモリ， ２２０７−１乃至２２０７−６ エッジ強調部， ２２０８ 合成部， ２５０１前景背景分離部， ２５２１ 選択部， ３００１ 領域処理部， ３０２２領域分割部， ３０２３ 背景領域フレームメモリ， ３０２４ アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ， ３０２５ カバードバックグラウンド領域フレームメモリ， ３０２６ 前景領域フレームメモリ， ３０２７−１乃至３０２７−４ エッジ強調部， ３０２８ 合成部
【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】
画像のエッジ強調の処理は、画像の解像度感を上げる処理として、広く利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エッジ強調の処理を動きボケを含む画像に適用すると、不自然な画像となることがあった。また、このような不自然な画像とならないように、エッジ強調の度合いを低く設定すると、画像の解像度感が十分に上がらなかった。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、動きボケを含む画像を、不自然な画像とすることなく、解像度感を十分に上げることができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定手段と、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調手段とを含むことを特徴とする。
【０００６】
領域特定情報および前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の割合を示す混合比を基に、入力画像データのアンカバードバックグラウンド領域から、前景の成分と背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像および分離された背景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力すると共に、入力画像データのカバードバックグラウンド領域から、前景の成分と背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像および分離された背景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力する分離手段をさらに備えるようにすることができる。
【０００７】
本発明の画像処理方法は、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の記録媒体のプログラムは、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップとを実行させることを特徴とする。
【００１１】
本発明のプログラムは、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域を特定すると共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップとを実行させることを特徴とする。
【００１３】
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、入力画像データの注目フレームの画像データにおける注目する画素を注目画素として、注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、混合領域が特定される共に、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、注目画素が、前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、注目画素が、背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前景領域および背景領域の一方により構成される非混合領域が特定され、特定結果に対応する領域特定情報が出力され、領域特定情報に対応して、背景領域の画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前景領域の画像に対しては背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、入力画像データのエッジが強調される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る画像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。CPU（Central Processing Unit）７１は、ROM（Read Only Memory）７２、または記憶部７８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）７３には、CPU７１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CPU７１、ROM７２、およびRAM７３は、バス７４により相互に接続されている。
【００１５】
CPU７１にはまた、バス７４を介して入出力インタフェース７５が接続されている。入出力インタフェース７５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７６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部７７が接続されている。CPU７１は、入力部７６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、CPU７１は、処理の結果得られた画像や音声等を出力部７７に出力する。
【００１６】
入出力インタフェース７５に接続されている記憶部７８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU７１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７９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７９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００１７】
また、通信部７９を介してプログラムを取得し、記憶部７８に記憶してもよい。
【００１８】
入出力インタフェース７５に接続されているドライブ８０は、磁気ディスク９１、光ディスク９２、光磁気ディスク９３、または半導体メモリ９４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７８に転送され、記憶される。
【００１９】
図２は、本発明に係る画像処理装置の機能の構成を示すブロック図である。
【００２０】
なお、画像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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
画像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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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および動きボケ抽出部１０６に供給する。
【００２８】
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ている。
【００２９】
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除去部１０６に出力するようにしてもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
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、および動きボケ除去部１０６に供給する。
【００３２】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部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。
【００３３】
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。
【００３４】
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除去部１０６に供給し、背景成分画像を補正部１０７に供給する。
【００３５】
動きボケ除去部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。
【００３６】
動きボケ除去部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して、動きボケを除去した前景成分画像を動きボケ除去画像処理部１０８に出力する。
【００３７】
補正部１０７は、背景成分画像における、混合領域に対応する画素の画素値を補正する。背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値は、分離される前の混合領域の画素の画素値から、前景の成分が除去されることにより、算出される。従って、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値は、隣接する背景領域の画素の画素値に比較し、混合比αに対応して、減少している。
【００３８】
補正部１０７は、このような、背景成分画像における、混合領域に対応する画素の画素値の混合比αに対応するゲインの低下を補正し、補正した背景成分画像を動きボケ除去画像処理部１０８に供給する。
【００３９】
動きボケ除去画像処理部１０８は、動きボケが除去された前景成分画像、および補正された背景成分画像毎に、エッジ強調の度合いの異なるエッジ強調の処理を適用する。
【００４０】
次に、図３乃至図１８を参照して、画像処理装置に供給される入力画像について説明する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
画像処理装置は、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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１８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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
【数１】
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
図１９は、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に属する画素毎に分割された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【０１４５】
図１９に示すように、領域特定部１０３は、入力画像の前景領域、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を特定する。
【０１４６】
図２０は、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、アンカバードバックグラウンド領域の前景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景の成分に分離された入力画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【０１４７】
図２０に示すように、入力画像は、領域特定部１０３により、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を特定される。入力画像は、前景背景分離部１０５により、特定された前景領域、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、および混合比算出部１０４により検出された混合比αを基に、前景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の前景の成分、並びに背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景の成分に分離される。
【０１４８】
図２１は、前景領域、背景領域、および混合領域に分割された画像の例を示す図である。領域特定部１０３は、入力画像の、前景領域、背景領域、および混合領域を特定する。画像処理装置は、前景領域、背景領域、および混合領域を示す領域情報を基に、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、および混合領域の画像に分割することができる。
【０１４９】
図２２に示すように、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、混合領域の画像を、混合領域の前景成分画像および混合領域の背景成分画像に分離する。
【０１５０】
図２３に示すように、背景成分画像は、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景の成分により合成される。前景成分画像は、前景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景の成分、およびアンカバードバックグラウンド領域の前景の成分により合成される。背景成分画像は、混合領域の画素値が補正され、分離された前景成分画像は、動きボケが除去される。
【０１５１】
図２４に示すように、入力画像は、領域に分割され、前景の成分と背景の成分とに分離される。分離された入力画像は、前景成分画像および背景成分画像に合成される。
【０１５２】
前景成分画像に含まれる動きボケは、除去される。背景成分画像は、混合領域に対応する画素値が補正される。
【０１５３】
動きボケが除去された前景成分画像、および補正された背景成分画像は、個々に処理される。
【０１５４】
図２５は、本発明に係る画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【０１５５】
ステップＳ１０１において、領域特定部１０３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、入力画像の前景領域、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を特定する。領域特定の処理の詳細は、後述する。
【０１５６】
ステップＳ１０２において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報および入力画像を基に、混合比αを算出する。混合比算出部１０４の混合比αを算出する処理の詳細は、後述する。
【０１５７】
ステップＳ１０３において、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、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離する。前景背景分離部１０５の画像の分離の処理の詳細は、後述する。
【０１５８】
ステップＳ１０４において、動きボケ除去部１０６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、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像の動きボケを除去する。
【０１５９】
ステップＳ１０５において、補正部１０７は、前景背景分離部１０５から供給された背景成分画像の混合領域に対応する画素値を補正する。
【０１６０】
ステップＳ１０６において、動きボケ除去画像処理部１０８は、動きボケが除去された前景成分画像、および補正された背景成分画像毎に、エッジ強調の処理を実行して、処理は終了する。動きボケ除去画像処理部１０８が実行する画像処理の詳細は、後述する。
【０１６１】
このように、本発明に係る画像処理装置は、入力画像を、前景成分画像および背景成分画像に分離し、前景成分画像から動きボケを除去して、動きボケが除去された前景成分画像、および背景成分画像毎に画像処理を実行する。
【０１６２】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ除去部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１６３】
図２６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２６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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２７乃至図３１を参照して説明する。
【０１８４】
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２７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。
【０１８５】
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２８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２８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。
【０１８６】
図２８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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
図２８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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
図２９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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
図３０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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
図３１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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
図３２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３２（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３２（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。
【０２０６】
図３２（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３２（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。
【０２０７】
図３３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３３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。
【０２０８】
次に、図３４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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
図３５は、領域特定部１０３の構成の他の例を示すブロック図である。図３５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。
【０２２９】
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３６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３６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。
【０２３０】
図３６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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
背景画像生成部３０１が生成する、図３６の例に対応する背景画像の例を図３７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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
図３８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。
【０２３７】
相関値演算部３２１は、例えば、図３９（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３９（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。
【０２３８】
【数２】
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。
【０２４０】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図４０（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４０（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を算出するようにしてもよい。
【０２４１】
【数５】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２４３】
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。
【０２４４】
図４１は、図３６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。
【０２４５】
図４２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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
図４３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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
図４４は、図３６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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
次に、図４５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。
【０２５７】
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３９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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
図４６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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
図４７は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４７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３５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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
図４８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。
【０２６７】
図４９および図５０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４９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５０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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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４７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３５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。
【０２７５】
次に、図４７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５１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４５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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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４６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。
【０２７８】
次に、図５２のフローチャートを参照して、図５１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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
このように、図４７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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
図５３は、混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１は、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。
【０２８６】
推定混合比処理部４０２は、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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
理想的な混合比αの例を図５４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。
【０２９１】
図５４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。
【０２９２】
図５５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。
【０２９３】
【数６】
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。
【０２９５】
M=C06 （９）
B=P06 （１０）
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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ΣiFi/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。
【０２９９】
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５６に示す。
【０３００】
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。
【０３０１】
C=α・N+f （１２）
【０３０２】
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５５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。
【０３０３】
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。ここで、画像は一般的に空間的に相関が強いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０３０４】
そこで、前景成分は、空間的に相関が強いので、前景の成分の和fを前または後のフレームから導き出せるように式を変形して、混合比αを求める。
【０３０５】
図５７のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（１３）で表すことができる。
【０３０６】
【数７】
【０３０７】
【数８】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（１５）が成立するとする。
【０３０９】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12 （１５）
式（１４）は、式（１５）を利用して、式（１６）のように置き換えることができる。
【０３１０】
【数９】
結果として、βは、式（１７）で表すことができる。
【０３１２】
β=2/4 （１７）
【０３１３】
一般的に、式（１５）に示すように混合領域に関係する前景の成分が等しいと仮定すると、混合領域の全ての画素について、内分比の関係から式（１８）が成立する。
【０３１４】
β=1-α （１８）
【０３１５】
式（１８）が成立するとすれば、式（１１）は、式（１９）に示すように展開することができる。
【０３１６】
【数１０】
同様に、式（１８）が成立するとすれば、式（１２）は、式（２０）に示すように展開することができる。
【０３１８】
【数１１】
式（１９）および式（２０）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（１９）および式（２０）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（１９）および式（２０）における、C，N、およびPの関係を図５８に示す。Cは、混合比αを算出する、フレーム#nの注目している画素の画素値である。Nは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値である。Pは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値である。
【０３２０】
従って、式（１９）および式（２０）のそれぞれに１つの変数が含まれることとなるので、３つのフレームの画素の画素値を利用して、混合比αを算出することができる。式（１９）および式（２０）を解くことにより、正しい混合比αが算出されるための条件は、混合領域に関係する前景の成分が等しい、すなわち、前景のオブジェクトが静止しているとき撮像された前景の画像オブジェクトにおいて、前景のオブジェクトの動きの方向に対応する、画像オブジェクトの境界に位置する画素であって、動き量vの２倍の数の連続している画素の画素値が、一定であることである。
【０３２１】
以上のように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２１）により算出され、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２２）により算出される。
【０３２２】
α=(C-N)/(P-N) （２１）
α=(C-P)/(N-P) （２２）
【０３２３】
図５９は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。フレームメモリ４２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、入力画像として入力されているフレームから１つ後のフレームをフレームメモリ４２２および混合比演算部４２３に供給する。
【０３２４】
フレームメモリ４２２は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、フレームメモリ４２１から供給されているフレームから１つ後のフレームを混合比演算部４２３に供給する。
【０３２５】
従って、入力画像としてフレーム#n+1が混合比演算部４２３に入力されているとき、フレームメモリ４２１は、フレーム#nを混合比演算部４２３に供給し、フレームメモリ４２２は、フレーム#n-1を混合比演算部４２３に供給する。
【０３２６】
混合比演算部４２３は、式（２１）に示す演算により、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、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出力する。例えば、背景が静止しているとき、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、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出力する。
【０３２７】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０３２８】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１が式（２１）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出するのに対して、式（２２）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出する部分が異なることを除き、推定混合比処理部４０１と同様なので、その説明は省略する。
【０３２９】
図６０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６０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量vが１１である場合の結果を、１ラインに対して示すものである。
【０３３０】
推定混合比は、混合領域において、図５４に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３３１】
図５３に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０３から供給された、混合比αの算出の対象となる画素が、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。
【０３３２】
図６１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４４１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４４２に供給する。選択部４４１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４４３に供給する。
【０３３３】
推定混合比処理部４４２は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２１）に示す演算により、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４４４に供給する。
【０３３４】
推定混合比処理部４４３は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２２）に示す演算により、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４４４に供給する。
【０３３５】
選択部４４４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である推定混合比を選択して、混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１である推定混合比を選択して、混合比αに設定する。選択部４４４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４４２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４４３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４４４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。
【０３３６】
このように、図６１に示す他の構成を有する混合比算出部１０４は、画像の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。
【０３３７】
図６２のフローチャートを参照して、図５３に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理を説明する。ステップＳ４０１において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を取得する。ステップＳ４０２において、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により推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の演算の処理の詳細は、図６３のフローチャートを参照して、後述する。
【０３３８】
ステップＳ４０３において、推定混合比処理部４０２は、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り推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３３９】
ステップＳ４０４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α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αを推定していないと判定された場合、ステップＳ４０２に戻り、次の画素について混合比αを推定する処理を実行する。
【０３４０】
ステップＳ４０４において、フレーム全体について、混合比αを推定したと判定された場合、ステップＳ４０５に進み、混合比決定部４０３は、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、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、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。
【０３４１】
このように、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および入力画像を基に、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。
【０３４２】
図６１に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理は、図６２のフローチャートで説明した処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３４３】
次に、図６２のステップＳ４０２に対応する、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処理を図６３のフローチャートを参照して説明する。
【０３４４】
ステップＳ４２１において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２１から、フレーム#nの注目画素の画素値Cを取得する。
【０３４５】
ステップＳ４２２において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２２から、注目画素に対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを取得する。
【０３４６】
ステップＳ４２３において、混合比演算部４２３は、入力画像に含まれる注目画素に対応する、フレーム#n+1の画素の画素値Nを取得する。
【０３４７】
ステップＳ４２４において、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目画素の画素値C、フレーム#n-1の画素の画素値P、およびフレーム#n+1の画素の画素値Nを基に、推定混合比を演算する。
【０３４８】
ステップＳ４２５において、混合比演算部４２３は、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したか否かを判定し、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ４２１に戻り、次の画素について推定混合比を算出する処理を繰り返す。
【０３４９】
ステップＳ４２５において、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０３５０】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０３５１】
図６２のステップＳ４０３におけ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式を利用した、図６３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。
【０３５２】
なお、図６１に示す推定混合比処理部４４２および推定混合比処理部４４３は、図６３に示すフローチャートと同様の処理を実行して推定混合比を演算するので、その説明は省略する。
【０３５３】
また、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混合比αを求め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、推定混合比処理部４０１は、背景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背景の動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、背景の動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０３５４】
また、混合比算出部１０４は、全ての画素について、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のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。この場合において、混合比αは、カバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、前景の成分の割合を示す。アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、このように算出された混合比αと１との差分の絶対値を算出して、算出した絶対値を混合比αに設定すれば、信号処理装置は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示す混合比αを求めることができる。
【０３５５】
なお、同様に、混合比算出部１０４は、全ての画素について、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のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。
【０３５６】
次に、混合比算出部１０４の他の処理について説明する。
【０３５７】
シャッタ時間内において、前景に対応するオブジェクトが等速で動くことによる、画素の位置の変化に対応して、混合比αが直線的に変化する性質を利用して、空間方向に、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を立てることができる。混合領域に属する画素の画素値および背景領域に属する画素の画素値の組の複数を利用して、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を解くことにより、混合比αを算出する。
【０３５８】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（２３）で表される。
【０３５９】
α=il+p （２３）
式（２３）において、iは、注目している画素の位置を０とした空間方向のインデックスである。lは、混合比αの直線の傾きである。pは、混合比αの直線の切片である共に、注目している画素の混合比αである。式（２３）において、インデックスiは、既知であるが、傾きlおよび切片pは、未知である。
【０３６０】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図６４に示す。
【０３６１】
混合比αを式（２３）のように近似することにより、複数の画素に対して複数の異なる混合比αは、２つの変数で表現される。図６４に示す例において、５つの画素に対する５つの混合比は、２つの変数である傾きlおよび切片pにより表現される。
【０３６２】
図６５に示す平面で混合比αを近似すると、画像の水平方向および垂直方向の２つの方向に対応する動きvを考慮したとき、式（２３）を平面に拡張して、混合比αは、式（２４）で表される。
【０３６３】
α=jm+kq+p （２４）
式（２４）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾きである。pは、混合比αの面の切片である。
【０３６４】
例えば、図５５に示すフレーム#nにおいて、C05乃至C07について、それぞれ、式（２５）乃至式（２７）が成立する。
【０３６５】
C05=α05・B05/v+f05 （２５）
C06=α06・B06/v+f06 （２６）
C07=α07・B07/v+f07 （２７）
【０３６６】
前景の成分が近傍で一致する、すなわち、F01乃至F03が等しいとして、F01乃至F03をFcに置き換えると式（２８）が成立する。
【０３６７】
f(x)=(1-α(x))・Fc （２８）
式（２８）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０３６８】
α（ｘ）を式（２４）で置き換えると、式（２８）は、式（２９）として表すことができる。
【０３６９】
式（２９）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（３０）乃至式（３２）に示すように置き換えられている。
【０３７１】
s=-m・Fc （３０）
t=-q・Fc （３１）
u=(1-p)・Fc （３２）
【０３７２】
式（２９）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。
【０３７３】
このように、前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内において等速に移動し、前景に対応する成分が近傍において一定であるという仮定が成立するので、前景の成分の和は、式（２９）で近似される。
【０３７４】
なお、混合比αを直線で近似する場合、前景の成分の和は、式（３３）で表すことができる。
【０３７５】
f(x)=is+u （３３）
【０３７６】
式（１３）の混合比αおよび前景成分の和を、式（２４）および式（２９）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（３４）で表される。
【０３７７】
式（３４）において、未知の変数は、混合比αの面の水平方向の傾きm、混合比αの面の垂直方向の傾きq、混合比αの面の切片p、s、t、およびuの６つである。
【０３７９】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（３４）に示す正規方程式に、画素値Mまたは画素値Bを設定し、画素値Mまたは画素値Bが設定された複数の正規方程式を最小自乗法で解いて、混合比αを算出する。
【０３８０】
例えば、注目している画素の水平方向のインデックスjを０とし、垂直方向のインデックスkを０とし、注目している画素の近傍の３×３の画素について、式（３４）に示す正規方程式に画素値Mまたは画素値Bを設定すると、式（３５）乃至式（４３）を得る。
注目している画素の水平方向のインデックスjが０であり、垂直方向のインデックスkが０であるので、注目している画素の混合比αは、式（２４）より、j=0およびk=0のときの値、すなわち、切片pに等しい。
【０３８２】
従って、式（３５）乃至式（４３）の９つの式を基に、最小自乗法により、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuのそれぞれの値を算出し、切片pを混合比αとして出力すればよい。
【０３８３】
次に、最小自乗法を適用して混合比αを算出するより具体的な手順を説明する。
【０３８４】
インデックスiおよびインデックスkを１つのインデックスxで表現すると、インデックスi、インデックスk、およびインデックスxの関係は、式（４４）で表される。
【０３８５】
x=(j+1)・3+(k+1) （４４）
【０３８６】
水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuをそれぞれ変数w0,w1,w2,w3,w4、およびW5と表現し、jB,kB,B,j,k、および1をそれぞれa0,a1,a2,a3,a4、およびa5と表現する。誤差exを考慮すると、式（３５）乃至式（４３）は、式（４５）に書き換えることができる。
【０３８７】
【数１２】
【０３８８】
式（４５）から、式（４６）を導くことができる。
【０３８９】
【数１３】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４７）に示すようにに定義する。
【０３９１】
【数１４】
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Wvの偏微分が０になればよい。ここで、vは、０乃至５の整数のいずれかの値である。従って、式（４８）を満たすようにwyを求める。
【０３９３】
【数１５】
式（４８）に式（４６）を代入すると、式（４９）を得る。
【０３９５】
【数１６】
式（４９）のvに０乃至５の整数のいずれか１つを代入して得られる６つの式に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuである。
【０３９７】
以上のように、画素値Mおよび画素値Bを設定した式に、最小自乗法を適用することにより、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuを求めることができる。
【０３９８】
式（３５）乃至式（４３）に対応する説明において、混合領域に含まれる画素の画素値をMとし、背景領域に含まれる画素の画素値をBとして説明したが、注目している画素が、カバードバックグラウンド領域に含まれる場合、またはアンカバードバックグラウンド領域に含まれる場合のそれぞれに対して、正規方程式を立てる必要がある。
【０３９９】
例えば、図５５に示す、フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC04乃至C08、およびフレーム#n-1の画素の画素値P04乃至P08が、正規方程式に設定される。
【０４００】
図５６に示す、フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC28乃至C32、およびフレーム#n+1の画素の画素値N28乃至N32が、正規方程式に設定される。
【０４０１】
また、例えば、図６６に示す、カバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５０）乃至式（５８）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mc5である。
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５０）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u （５１）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （５２）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u （５３）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u （５４）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u （５５）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （５６）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５７）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （５８）
【０４０２】
フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５０）乃至式（５８）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n-1の画素の背景領域の画素の画素値Bc1乃至Bc9が使用される。
【０４０３】
図６６に示す、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５９）乃至式（６７）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mu5である。
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５９）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u （６０）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （６１）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u （６２）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u （６３）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u （６４）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （６５）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u （６６）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （６７）
【０４０４】
フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５９）乃至式（６７）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n+1の画素の背景領域の画素の画素値Bu1乃至Bu9が使用される。
【０４０５】
図６７は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１に入力された画像は、遅延部５０１および足し込み部５０２に供給される。
【０４０６】
遅延回路２２１は、入力画像を１フレーム遅延させ、足し込み部５０２に供給する。足し込み部５０２に、入力画像としてフレーム#nが入力されているとき、遅延回路２２１は、フレーム#n-1を足し込み部５０２に供給する。
【０４０７】
足し込み部５０２は、混合比αを算出する画素の近傍の画素の画素値、およびフレーム#n-1の画素値を、正規方程式に設定する。例えば、足し込み部５０２は、式（５０）乃至式（５８）に基づいて、正規方程式に画素値Mc1乃至Mc9および画素値Bc1乃至Bc9を設定する。足し込み部５０２は、画素値が設定された正規方程式を演算部５０３に供給する。
【０４０８】
演算部５０３は、足し込み部５０２から供給された正規方程式を掃き出し法などにより解いて推定混合比を求め、求められた推定混合比を出力する。
【０４０９】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０４１０】
なお、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。
【０４１１】
図６８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６８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、７×７画素のブロックを単位として方程式を生成して算出された結果を、１ラインに対して示すものである。
【０４１２】
推定混合比は、混合領域において、図５４に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０４１３】
混合比決定部４０３は、領域特定部１０１から供給された、混合比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を出力する。
【０４１４】
図６９のフローチャートを参照して、推定混合比処理部４０１が図６７に示す構成を有する場合における、混合比算出部１０２の混合比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１０２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、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７０のフローチャートを参照して、後述する。
【０４１５】
ステップＳ５０３において、推定混合比処理部４０２は、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。
【０４１６】
ステップＳ５０４において、混合比算出部１０２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。
【０４１７】
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に設定し、処理は終了する。
【０４１８】
このように、混合比算出部１０２は、領域特定部１０１から供給された領域情報、および入力画像を基に、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。
【０４１９】
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。
【０４２０】
また、混合比αに基づいて画像を合成すれば、実世界を実際に撮影し直したような動いているオブジェクトのスピードに合わせた正しい動きボケを含む画像を作ることが可能になる。
【０４２１】
次に、図６９のステップＳ５０２に対応する、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処理を図７０のフローチャートを参照して説明する。
【０４２２】
ステップＳ５２１において、足し込み部５０２は、入力された画像に含まれる画素値、および遅延回路２２１から供給される画像に含まれる画素値を、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に設定する。
【０４２３】
ステップＳ５２２において、推定混合比処理部４０１は、対象となる画素についての設定が終了したか否かを判定し、対象となる画素についての設定が終了していないと判定された場合、ステップＳ５２１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４２４】
ステップＳ５２２において、対象となる画素についての画素値の設定が終了したと判定された場合、ステップＳ５２３に進み、演算部１７３は、画素値が設定された正規方程式を基に、推定混合比を演算して、求められた推定混合比を出力する。
【０４２５】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０４２６】
図６９のステップＳ１５３におけ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７０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。
【０４２７】
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混合比を求め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、推定混合比処理部４０１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、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０４２８】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図７１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。
【０４２９】
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。
【０４３０】
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。
【０４３１】
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。
【０４３２】
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。
【０４３３】
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。
【０４３４】
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。
【０４３５】
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。
【０４３６】
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。
【０４３７】
図７２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。
【０４３８】
図７２（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図７２（Ｂ）は、図７２（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。
【０４３９】
図７２（Ａ）および図７２（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。
【０４４０】
図７２（Ａ）および図７２（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。
【０４４１】
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。
【０４４２】
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。
【０４４３】
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。
【０４４４】
図７３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７３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。
【０４４５】
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。
【０４４６】
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。
【０４４７】
図７４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７４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７４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。
【０４４８】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（６８）で表される。
【０４４９】
【０４５０】
式（６８）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（６９）で表される。
【０４５１】
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（７０）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（７１）で表される。
【０４５３】
f16=C16-α16・P16 （７０）
f17=C17-α17・P17 （７１）
【０４５４】
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（７２）で計算される。
【０４５５】
fc=C-α・P （７２）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４５６】
図７５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７５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７５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。
【０４５７】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（７３）で表される。
【０４５８】
【０４５９】
式（７３）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（７４）で表される。
【０４６０】
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（７５）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（７６）で表される。
【０４６２】
f03=C03-α3・N03 （７５）
f04=C04-α4・N04 （７６）
【０４６３】
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（７７）で計算される。
【０４６４】
fu=C-α・N （７７）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４６５】
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。
【０４６６】
図７６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。
【０４６７】
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。
【０４６８】
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。
【０４６９】
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７４および図７５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。
【０４７０】
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。
【０４７１】
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。
【０４７２】
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。
【０４７３】
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。
【０４７４】
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。
【０４７５】
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。
【０４７６】
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。
【０４７７】
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。
【０４７８】
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。
【０４７９】
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。
【０４８０】
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。
【０４８１】
図７７は、図７３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。
【０４８２】
図７７（Ａ）は、図７３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。
【０４８３】
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。
【０４８４】
図７７（Ｂ）は、図７３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。
【０４８５】
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。
【０４８６】
次に、図７８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。
【０４８７】
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。
【０４８８】
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。
【０４８９】
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。
【０４９０】
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。
【０４９１】
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。
【０４９２】
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。
【０４９３】
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。
【０４９４】
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。
【０４９５】
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。
【０４９６】
次に、前景成分画像からの動きボケの除去について説明する。
【０４９７】
図７９は、動きボケ除去部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。
【０４９８】
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。
【０４９９】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図８０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。
【０５００】
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８１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。
【０５０１】
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。
【０５０２】
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。
【０５０３】
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。
【０５０４】
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８１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。
【０５０５】
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（７８）乃至式（８９）で表される。
【０５０６】
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（９０）乃至式（１０１）に示す。
式（９０）乃至式（１０１）は、式（１０２）として表すこともできる。
【０５０９】
【数１７】
【０５１０】
誤差を考慮して表現すると、式（１０２）は、式（１０３）のように表すことができる。
【０５１１】
【数１８】
【０５１２】
式（１０３）は、式（１０４）に書き換えることができる。
【０５１３】
【数１９】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１０５）に示すように定義する。
【０５１５】
【数２０】
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（１０６）を満たすようにFkを求める。
【０５１７】
【数２１】
式（１０６）において、動き量vは固定値であるから、式（１０７）を導くことができる。
【０５１９】
【数２２】
式（１０７）を展開して、移項すると、式（１０８）を得る。
【０５２１】
【数２３】
式（１０８）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。
【０５２３】
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（１０９）に示す。
【０５２４】
【数２４】
式（１０９）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。
【０５２６】
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。
【０５２７】
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。
【０５２８】
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。
【０５２９】
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８２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出力する。
【０５３０】
なお、図８２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。
【０５３１】
また、例えば、図８３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、動きボケ除去部１０６は、式（１１０）に示す行列の式を生成する。
【０５３２】
【数２５】
動きボケ除去部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。
【０５３４】
以上のように、動きボケ除去部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、動きボケが除去された前景成分画像を算出する。
【０５３５】
次に、図８４のフローチャートを参照して、動きボケ除去部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの除去の処理を説明する。
【０５３６】
ステップＳ８０１において、動きボケ除去部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。
【０５３７】
ステップＳ８０２において、動きボケ除去部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。
【０５３８】
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。
【０５３９】
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、動きボケを除去した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０５４０】
このように、動きボケ除去部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を除去することができる。
【０５４１】
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を除去することができる。
【０５４２】
次に、図２の補正部１０７が実行する、背景成分画像の補正について説明する。
【０５４３】
図８５は、図８１に例を示す前景成分画像のモデルに対応する、背景成分画像のモデルの例を示す図である。
【０５４４】
図８５に示すように、前景の成分が除去されているので、元の入力画像の混合領域に対応する、背景成分画像の画素の画素値は、元の入力画像の背景領域に対応する画素に比較して、混合比αに対応して、少ない数の背景の成分により構成されている。
【０５４５】
例えば、図８５に例を示す背景成分画像において、画素値C01は、４つの背景の成分B02/Vで構成され、画素値C02は、３つの背景の成分B03/Vで構成され、画素値C03は、２つの背景の成分B04/Vで構成され、画素値C04は、１つの背景の成分B05/Vで構成される。
【０５４６】
また、図８５に例を示す背景成分画像において、画素値C09は、１つの背景の成分B10/Vで構成され、画素値C10は、２つの背景の成分B11/Vで構成され、画素値C11は、３つの背景の成分B12/Vで構成され、画素値C12は、４つの背景の成分B13/Vで構成される。
【０５４７】
このように、元の入力画像の混合領域に対応する、画素の画素値が、元の入力画像の背景領域に対応する画素に比較して、少ない数の背景の成分により構成されているので、前景成分画像の混合領域に対応する画像は、背景領域の画像に比較して、例えば、暗い画像となる。
【０５４８】
補正部１０７は、このような、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値のそれぞれに、混合比αに対応する定数を乗じて、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値を補正する。
【０５４９】
例えば、図８５に示す背景成分画像が入力されたとき、補正部１０７は、画素値C01に5/4を乗算し、画素値C02に5/3を乗算し、画素値C11に5/3を乗算し、画素値C12に5/4を乗算する。図８２に例を示す、動きボケが除去された前景成分画像との画素の位置を整合させるために、補正部１０７は、画素値C03乃至C11の画素値を0とする。
【０５５０】
補正部１０７は、例えば、図８５に示す背景成分画像が入力されたとき、図８６に示す背景成分画像を出力する。
【０５５１】
このように、補正部１０７は、背景成分画像の混合領域に対応する画素の画素値を補正すると共に、背景成分画像について、動きボケが除去された前景成分画像との画素の位置を整合させる。
【０５５２】
図８７は、背景成分画像、または前景成分画像毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する動きボケ除去画像処理部１０８の構成を示すブロック図である。
【０５５３】
背景成分画像フレームメモリ１２０１は、補正部１０７から供給された、補正された背景成分画像を記憶する。背景成分画像フレームメモリ１２０１は、記憶している背景成分画像をエッジ強調部１２０３−１に供給する。
【０５５４】
前景成分画像フレームメモリ１２０２は、動きボケ除去部１０６から供給された、動きボケが除去された前景成分画像を記憶する。前景成分画像フレームメモリ１２０２は、記憶している前景成分画像をエッジ強調部１２０３−２に供給する。
【０５５５】
エッジ強調部１２０３−１は、背景成分画像フレームメモリ１２０１に記憶されている背景成分画像に、背景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用する。
【０５５６】
例えば、エッジ強調部１２０３−１は、静止している画像である背景成分画像に、前景成分画像に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、ノイズが含まれている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景成分画像の解像度感をより増加させることができる。
【０５５７】
エッジ強調部１２０３−１は、エッジを強調した背景成分画像を、補正部１２０４に供給する。
【０５５８】
動きボケ付加部１２０５が付加する動きボケに対応して、補正部１２０４は、背景成分画像の混合領域の画素の画素値を0に設定するか、または付加される動きボケに対応する所定の値で、混合領域の画素の画素値を除算する。補正部１２０４は、このように補正された画像を合成部１２０６に供給する。
【０５５９】
エッジ強調部１２０３−２は、前景成分画像フレームメモリ１２０２に記憶されている前景成分画像に、前景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用する。
【０５６０】
例えば、エッジ強調部１２０３−２は、前景成分画像に、背景成分画像に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動きボケが除去された前景成分画像にノイズが含まれていても、前景成分画像において、解像度感を向上させつつ、不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０５６１】
エッジ強調部１２０３−２は、エッジ強調した前景成分画像を動きボケ付加部１２０５に供給する。
【０５６２】
以下、エッジ強調部１２０３−１およびエッジ強調部１２０３−２を個々に区別する必要がないとき、単にエッジ強調部１２０３と称する。
【０５６３】
図８８は、エッジ強調部１２０３の構成を示すブロック図である。前景成分画像および背景成分画像のいずれか一方の入力画像は、ハイパスフィルタ１２２１および加算部１２２３に入力される。
【０５６４】
ハイパスフィルタ１２２１は、入力されたフィルタ係数を基に、入力画像から、画素位置に対して画素値が急激に変化している、いわゆる画像の周波数の高い成分を抽出し、画素位置に対して画素値の変化が少ない、いわゆる画像の周波数の低い成分を除去して、エッジ画像を生成する。
【０５６５】
例えば、ハイパスフィルタ１２２１は、図８９（Ａ）に示す画像が入力されたとき、図８９（Ｂ）に示すエッジ画像を生成する。
【０５６６】
入力されるフィルタ係数が変化したとき、ハイパスフィルタ１２２１は、抽出する画像の周波数、除去する画像の周波数、および抽出する画像のゲインを変化させる。
【０５６７】
図９０乃至図９３を参照して、フィルタ係数とエッジ画像との関係を説明する。
【０５６８】
図９０は、フィルタ係数の第１の例を示す図である。図９０において、Eは、１０の階乗を示す。例えば、E-04は、10-4を示し、E-02は、10-2を示す。
【０５６９】
例えば、ハイパスフィルタ１２２１は、入力画像の、注目している画素である注目画素の画素値、注目画素を基準として、空間方向Ｙの所定の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値、および注目画素を基準として、空間方向Ｙの他の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値のそれぞれに、図９０に示すフィルタ係数のうち、対応する係数を乗算する。ハイパスフィルタ１２２１は、それぞれの画素の画素値に対応する係数を乗算して得られた結果の総和を算出して、算出された総和を注目画素の画素値に設定する。
【０５７０】
例えば、図９０に示すフィルタ係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の画素値に1.2169396を乗算し、注目画素から画面の上方向に１画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.52530356を乗算し、注目画素から画面の上方向に２画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.22739914を乗算する。
【０５７１】
図９０に示すフィルタ係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１は、同様に、注目画素から画面の上方向に３画素乃至１３画素の距離だけ離れている画素に対応する係数を乗算し、注目画素から画面の上方向に１４画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.00022540586を乗算し、注目画素から画面の上方向に１５画素の距離だけ離れている画素の画素値に-0.00039273163を乗算する。
【０５７２】
図９０に示すフィルタ係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素から画面の下方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素に同様に対応する係数を乗算する。
【０５７３】
ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の画素値、注目画素から画面の上方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値、および注目画素から画面の下方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値のそれぞれに、対応する係数を乗算して得られた結果の総和を算出する。ハイパスフィルタ１２２１は、算出された総和を注目画素の画素値に設定する。
【０５７４】
ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の位置を空間方向Ｘに順次移動させて、上述した処理を繰り返し、画面全体の画素について、画素値を算出する。
【０５７５】
次に、ハイパスフィルタ１２２１は、上述のように係数を基に画素値が算出された画像の、注目している画素である注目画素の画素値、注目画素を基準として、空間方向Ｘの所定の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値、および注目画素を基準として、空間方向Ｘの他の方向に１画素乃至１５画素の距離だけ離れている画素の画素値のそれぞれに、図９０に示すフィルタ係数のうち、対応する係数を乗算する。ハイパスフィルタ１２２１は、それぞれの画素の画素値に対応する係数を乗算して得られた結果の総和を算出して、算出された総和を注目画素の画素値に設定する。
【０５７６】
ハイパスフィルタ１２２１は、注目画素の位置を空間方向Ｙに順次移動させて、上述した処理を繰り返し、画面全体の画素について、画素値を算出する。
【０５７７】
すなわち、この例において、ハイパスフィルタ１２２１は、図９０に示す係数を使用する、いわゆる１次元フィルタである。
【０５７８】
図９１は、図９０の係数を使用するときのハイパスフィルタ１２２１の動作を示す図である。図９１に示すように、図９０の係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１における、抽出される画像成分の最大のゲインは、１である。
【０５７９】
図９２は、フィルタ係数の第２の例を示す図である。
【０５８０】
図９３は、図９０に示すフィルタ係数を使用した処理と同様の処理を、図９２の係数を使用して実行したときのハイパスフィルタ１２２１の動作を示す図である。図９３に示すように、図９２の係数を使用するとき、ハイパスフィルタ１２２１における、抽出される画像成分の最大のゲインは、１．５である。
【０５８１】
このように、ハイパスフィルタ１２２１は、供給されるフィルタ係数により、抽出する画像成分のゲインを変化させる。
【０５８２】
ここでは例示しないが、同様に、異なるフィルタ係数が供給されたとき、ハイパスフィルタ１２２１は、抽出する画像の周波数、および除去する画像の周波数を変化させることができる。
【０５８３】
図８８に戻り、ハイパスフィルタ１２２１は、生成したエッジ画像をゲイン調整部１２２２に供給する。
【０５８４】
ゲイン調整部１２２２は、入力されたゲイン調整係数を基に、ハイパスフィルタ１２２１から供給されたエッジ画像を増幅するか、または減衰する。入力されるゲイン調整係数が変化したとき、ゲイン調整部１２２２は、エッジ画像の増幅率（減衰率）を変化させる。例えば、ゲイン調整部１２２２は、１以上の増幅率を指定するゲイン調整係数が入力されたとき、エッジ画像を増幅し、１未満の増幅率を指定するゲイン調整係数が入力されたとき、エッジ画像を減衰する。
【０５８５】
ゲイン調整部１２２２は、ゲインが調整されたエッジ画像を加算部１２２３に供給する。
【０５８６】
加算部１２２３は、分割された入力画像と、ゲイン調整部１２２２から供給された、ゲインが調整されたエッジ画像とを加算して、加算された画像を出力する。
【０５８７】
例えば、加算部１２２３は、図８９（Ａ）に示す入力画像が入力され、図８９（Ｂ）に示すエッジ画像がハイパスフィルタ１２２１から供給されたとき、図８９（Ａ）の入力画像と図８９（Ｂ）のエッジ画像とを加算して、図８９（Ｃ）に示す画像を出力する。
【０５８８】
このように、エッジ強調部１２０３は、入力された画像にエッジ強調の処理を適用する。
【０５８９】
例えば、図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３−１は、図９２に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いのより強いエッジ強調処理を、背景成分画像に適用する。図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３−２は、図９０に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いの比較的弱いエッジ強調処理を、前景成分画像に適用する。
【０５９０】
図９４は、エッジ強調部１２０３の他の構成を示すブロック図である。図９４に示す例において、エッジ強調部１２０３は、フィルタ１２４１から構成されている。
【０５９１】
フィルタ１２４１は、入力されたフィルタ係数を基に、入力画像の、画素位置に対して画素値が急激に変化している、いわゆる画像の周波数の高い成分を増幅して、エッジ強調画像を生成する。
【０５９２】
例えば、フィルタ１２４１は、図９５に例を示す係数が供給されたとき、図９５に例を示す係数を基に、ハイパスフィルタ１２２１で説明した処理と同様の処理を実行する。
【０５９３】
図９６は、図９５の係数を使用するときのフィルタ１２４１の動作を示す図である。図９６に示すように、図９５の係数を使用するとき、フィルタ１２４１は、画像の周波数の高い成分を２倍に増幅し、画像の周波数の低い成分をそのまま通過させて、エッジ強調画像を生成する。
【０５９４】
図９５の係数を使用するときのフィルタ１２４１は、図９０の係数を利用し、ゲイン調整部１２２２のゲインが１であるときの、図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３の出力画像と同一の出力画像を出力する。
【０５９５】
図９７は、フィルタ１２４１に供給されるフィルタ係数の第２の例を示す図である。
【０５９６】
図９８は、図９７の係数を使用するときのフィルタ１２４１の動作を示す図である。図９８に示すように、図９７の係数を使用するとき、フィルタ１２４１は、画像の周波数の高い成分を２．５倍に増幅し、画像の周波数の低い成分をそのまま通過させて、エッジ強調画像を生成する。
【０５９７】
図９７の係数を使用するときのフィルタ１２４１は、図９２の係数を利用し、ゲイン調整部１２２２のゲインが１であるときの、図８８に構成を示すエッジ強調部１２０３の出力画像と同一の出力画像を出力する。
【０５９８】
このように、図９４に構成を示すエッジ強調部１２０３は、入力されるフィルタ係数により、画像の高周波成分のゲインを変化させて、画像のエッジの強調の度合いを変更することができる。
【０５９９】
例えば、図９４に構成を示すエッジ強調部１２０３−１は、図９７に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いのより強いエッジ強調処理を、背景成分画像に適用する。図９４に構成を示すエッジ強調部１２０３−２は、図９５に示す係数を使用して、エッジ強調の度合いの比較的弱いエッジ強調処理を、前景成分画像に適用する。
【０６００】
以上のように、エッジ強調部１２０３−１およびエッジ強調部１２０３−２は、例えば、異なるフィルタ係数またはゲイン調整係数を基に、前景成分画像または背景成分画像の性質に対応したエッジ強調の処理を、前景成分画像または背景成分画像毎に適用する。
【０６０１】
図８７に戻り、動きボケ付加部１２０５は、所望の動きボケ調整量v'、例えば、入力画像の動き量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、画像に動きボケを付加する。動きボケ付加部１２０５は、動きボケが除去された前景成分画像の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景の成分Fi/v'を算出して、前景の成分Fi/v'の和を算出して、動きボケが付加された画素値を生成する。
【０６０２】
例えば、図９９に示すエッジ強調された画像が入力され、動きボケ調整量v'が３のとき、図１００に示すように、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。
【０６０３】
動きボケ付加部１２０５は、エッジ強調した前景成分画像に動きボケを付加し、動きボケを付加した前景成分画像を合成部１２０６に供給する。
【０６０４】
合成部１２０６は、補正部１２０４から供給された、エッジ強調され、補正された背景成分画像、および動きボケ付加部１２０５から供給された、エッジ強調され、動きボケが付加された前景成分画像を合成し、合成された画像をフレームメモリ１２０７に供給する。
【０６０５】
フレームメモリ１２０７は、合成部１２０６から供給された、合成された画像を記憶すると共に、記憶している画像を出力画像として出力する。
【０６０６】
このように、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８は、背景成分画像、または前景成分画像毎に、それぞれの画像の性質に対応したエッジ強調処理を適用するので、画像を不自然に劣化させることなく、画像の解像度感を増すことができる。
【０６０７】
図１０１は、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８の処理を説明する図である。
【０６０８】
入力画像の前景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、および背景領域は、領域特定部１０３に特定される。領域が特定された入力画像は、前景背景分離部１０５により、背景成分画像、および前景成分画像に分離される。
【０６０９】
分離された前景成分画像は、動きボケ除去部１０６により、動きボケが除去される。分離された背景成分画像は、補正部１０７により、混合領域に対応する画素の画素値が補正される。
【０６１０】
補正された背景成分画像、および動きボケが除去された前景成分画像は、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８により、それぞれの画像の性質に対応して、それぞれの画像毎にエッジ強調される。
【０６１１】
エッジ強調された背景成分画像は、前景成分画像の動きボケの付加に対応して、補正される。エッジ強調された前景成分画像は、所望の動きボケが付加される。
【０６１２】
エッジ強調され、補正された背景成分画像、およびエッジ強調され、動きボケが付加された前景成分画像は、合成される。
【０６１３】
次に、図１０２のフローチャートを参照して、図２５のステップＳ１０６に対応する、動きボケ除去画像処理部１０８のエッジ強調の処理を説明する。
【０６１４】
ステップＳ１２０１において、エッジ強調部１２０３−１は、背景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、背景成分画像フレームメモリ１２０１に記憶されている背景成分画像をエッジ強調する。
【０６１５】
ステップＳ１２０２において、エッジ強調部１２０３−２は、前景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、前景成分画像フレームメモリ１２０２に記憶されている前景成分画像をエッジ強調する。
【０６１６】
ステップＳ１２０３において、補正部１２０４は、前景成分画像の動きボケの付加に対応して、背景成分画像の画素値を補正する。
【０６１７】
ステップＳ１２０４において、動きボケ付加部１２０５は、前景成分画像に所望の動きボケを付加する。
【０６１８】
ステップＳ１２０５において、合成部１２０６は、エッジ強調され、補正された背景成分画像、およびエッジ強調され、動きボケが付加された前景成分画像を合成する。合成部１２０６は、合成された画像をフレームメモリ１２０７に供給する。フレームメモリ１２０７は、合成部１２０６から供給された画像を記憶する。
【０６１９】
ステップＳ１２０６において、フレームメモリ１２０７は、記憶している、合成された画像を出力し、処理は終了する。
【０６２０】
このように、図８７に構成を示す動きボケ除去画像処理部１０８は、背景成分画像、および前景成分画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができるので、画像に不自然な歪みを生じさせることなく、解像度感を向上させることができる。
【０６２１】
なお、ステップＳ１２０１およびステップＳ１２０２の処理を、シリアルに実行しても、パラレルに実行しても良いことは勿論である。
【０６２２】
図１０３は、入力画像を分離して、分離された画像毎に処理する画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。図２に示す画像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１０３に示す画像処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０６２３】
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。
【０６２４】
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１５０１、および前景背景分離部１５０２に供給される。
【０６２５】
混合比算出部１５０１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１５０２に供給する。
【０６２６】
図１０４は、混合比算出部１５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０６２７】
図１０４に示す推定混合比処理部４０１は、図５３に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図１０４に示す推定混合比処理部４０２は、図５３に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０６２８】
推定混合比処理部４０１は、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。
【０６２９】
推定混合比処理部４０２は、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。
【０６３０】
前景背景分離部１５０２は、混合比算出部１５０１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、入力画像を、背景成分画像、および前景成分画像に分離し、分離された画像を動きボケ除去画像処理部１０８に供給し、背景成分画像を補正部１０７に供給する。
【０６３１】
図１０５は、前景背景分離部１５０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０６３２】
図７１に示す動きボケ除去部１０６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。
【０６３３】
選択部１５２１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１５０１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。
【０６３４】
分離部６０１は、選択部１５２１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、アンカバードバックグラウンド領域の背景の成分、アンカバードバックグラウンド領域の前景の成分、カバードバックグラウンド領域の背景の成分、およびカバードバックグラウンド領域の前景の成分に分離する。
【０６３５】
分離部６０１は、図７６に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０６３６】
このように、図１０３に構成を示す画像処理装置は、背景成分画像、および前景成分画像毎に、それぞれの性質に対応して処理を実行することができる。
【０６３７】
以上のように、本発明の画像処理装置においては、背景成分画像および前景成分画像に入力画像が分離され、分離された画像に適した処理が実行されるので、例えば、不自然な画像を生成することなく、より解像度の高い画像が生成される。
【０６３８】
なお、背景のオブジェクトが動いているとき、画像処理装置は、背景成分画像に含まれる動きボケを除去し、動きボケが除去された背景成分画像にエッジ強調の処理を実行するようにしてもよい。
【０６３９】
図１０６は、画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０６４０】
図２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。
【０６４１】
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。
【０６４２】
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を領域特定部１０３に供給する。
【０６４３】
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、またはアンカバードバックグラウンド領域、若しくはカバードバックグラウンド領域からなる混合領域のいずれかに特定し、領域情報を混合比算出部１０４、および前景背景分離部２００１に供給する。
【０６４４】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比αを算出して、算出した混合比を前景背景分離部２００１に供給する。
【０６４５】
前景背景分離部２００１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と、背景の成分のみから成る背景成分画像とを分離して、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景の成分のみからなる画像（以下、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像と称する）、アンカバードバックグラウンド領域の前景の成分のみからなる画像（以下、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像と称する）、カバードバックグラウンド領域の背景の成分のみからなる画像（以下、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像と称する）、カバードバックグラウンド領域の前景の成分のみからなる画像（以下、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像と称する）、および前景領域の画像を分離画像処理部２００２に供給する。
【０６４６】
分離画像処理部２００２は、前景背景分離部２００１から供給された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像毎に、エッジ強調の処理を適用する。
【０６４７】
図１０７は、前景背景分離部２００１の構成の一例を示すブロック図である。
前景背景分離部２００１に供給された入力画像は、分離部２１０１、スイッチ２１０２、およびスイッチ２１０３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２１０１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ２１０２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ２１０３に供給される。
【０６４８】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部２１０１に供給される。
【０６４９】
分離部２１０１は、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、入力画像のカバードバックグラウンド領域から前景の成分を分離するとともに、背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および分離された背景の成分より構成されるカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力する。
【０６５０】
分離部２１０１は、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、入力画像のアンカバードバックグラウンド領域から前景の成分を分離するとともに、背景の成分を分離して、分離された前景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および分離された背景の成分より構成されるアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力する。
【０６５１】
スイッチ２１０２は、前景領域を示す領域情報を基に、前景領域に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、前景領域の画像を出力する。
【０６５２】
スイッチ２１０３は、背景領域を示す領域情報を基に、背景領域に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、背景領域の画像を出力する。
【０６５３】
図１０８は、分離部２１０１の構成の一例を示すブロック図である。分離部２１０１に入力された画像は、フレームメモリ２１２１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２１２２に入力される。
【０６５４】
フレームメモリ２１２１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２１２１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。
【０６５５】
フレームメモリ２１２１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２１２２に供給する。
【０６５６】
分離処理ブロック２１２２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２１２１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７４および図７５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する。
【０６５７】
分離処理ブロック２１２２は、アンカバード領域処理部２１３１、およびカバード領域処理部２１３２で構成されている。
【０６５８】
アンカバード領域処理部２１３１の乗算器２１４１は、混合比αを、フレームメモリ２１２１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２１４２に出力する。スイッチ２１４２は、フレームメモリ２１２１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２１４１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器２１４３に供給する。スイッチ２１４２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く、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像として出力される。
【０６５９】
演算器２１４３は、フレームメモリ２１２１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２１４２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２１４３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の画素の前景成分画像を出力する。
【０６６０】
カバード領域処理部２１３２の乗算器２１５１は、混合比αを、フレームメモリ２１２１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２１５２に出力する。スイッチ２１５２は、フレームメモリ２１２１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２１５１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器２１５３に供給する。スイッチ２１５２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く、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像として出力される。
【０６６１】
演算器２１５３は、フレームメモリ２１２１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２１５２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２１５３は、カバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景成分画像を出力する。
【０６６２】
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。
【０６６３】
図１０９は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、または前景領域の画像毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する分離画像処理部２００２の構成を示すブロック図である。
【０６６４】
背景領域フレームメモリ２２０１は、前景背景分離部２００１から供給された、背景領域に属する画素からなる背景領域の画像を記憶する。背景領域フレームメモリ２２０１は、記憶している背景領域の画像をエッジ強調部２２０７−１に供給する。
【０６６５】
アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２は、前景背景分離部２００１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を記憶する。アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調部２２０７−２に供給する。
【０６６６】
アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３は、前景背景分離部２００１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像を記憶する。アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調部２２０７−３に供給する。
【０６６７】
カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４は、前景背景分離部２００１から供給された、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像を記憶する。カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４は、記憶しているカバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調部２２０７−４に供給する。
【０６６８】
カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５は、前景背景分離部２００１から供給された、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像を記憶する。カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５は、記憶しているカバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調部２２０７−５に供給する。
【０６６９】
前景領域フレームメモリ２２０６は、前景背景分離部２００１から供給された、前景領域に属する画素からなる前景領域の画像を記憶する。前景領域フレームメモリ２２０６は、記憶している前景領域の画像をエッジ強調部２２０７−６に供給する。
【０６７０】
エッジ強調部２２０７−１は、背景領域フレームメモリ２２０１に記憶されている背景領域の画像に、背景領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した背景領域の画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７１】
例えば、エッジ強調部２２０７−１は、静止している画像である背景領域の画像に、前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景領域の画像の解像度感をより増加させることができる。
【０６７２】
エッジ強調部２２０７−２は、アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２に記憶されている画像に、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７３】
例えば、エッジ強調部２２０７−２は、静止している画像であるアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に、前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景領域の画像の解像度感をより増加させることができる。
【０６７４】
エッジ強調部２２０７−３は、アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３に記憶されている画像に、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７５】
例えば、エッジ強調部２２０７−３は、動いている前景成分からなるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０６７６】
エッジ強調部２２０７−４は、カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４に記憶されている画像に、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７７】
例えば、エッジ強調部２２０７−４は、静止している画像であるカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に、前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景領域の画像の解像度感をより増加させることができる。
【０６７８】
エッジ強調部２２０７−５は、カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５に記憶されている画像に、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部２２０８に供給する。
【０６７９】
例えば、エッジ強調部２２０７−５は、動いている前景成分からなるカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０６８０】
エッジ強調部２２０７−６は、前景領域フレームメモリ２２０６に記憶されている前景領域の画像に、前景領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した前景領域の画像を合成部２２０８に供給する。
【０６８１】
例えば、エッジ強調部２２０７−６は、動いている前景領域の画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、前景領域の画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０６８２】
合成部２２０８は、エッジ強調部２２０７−１から供給された、エッジ強調された背景領域の画像、エッジ強調部２２０７−２から供給された、エッジ強調されたアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、エッジ強調部２２０７−３から供給された、エッジ強調されたアンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、エッジ強調部２２０７−４から供給された、エッジ強調されたカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、エッジ強調部２２０７−５から供給された、エッジ強調されたカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびエッジ強調部２２０７−６から供給された、エッジ強調された前景領域の画像を合成し、合成された画像をフレームメモリ２２０９に供給する。
【０６８３】
フレームメモリ２２０９は、合成部２２０８から供給された、合成された画像を記憶すると共に、記憶している画像を出力画像として出力する。
【０６８４】
このように、図１０９に構成を示す分離画像処理部２００２は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、または前景領域の画像毎に、それぞれの画像の性質に対応したエッジ強調の処理を適用するので、画像を不自然に劣化させることなく、画像の解像度感を増すことができる。
【０６８５】
図１１０は、図１０６に構成を示す分離画像処理部２００２の処理を説明する図である。入力画像は、領域特定部１０３により、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が特定される。
【０６８６】
領域が特定され、混合比算出部１０４により混合比αが検出された入力画像は、前景背景分離部２００１により、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離される。
【０６８７】
分離画像処理部２００２は、分離された前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像毎に、エッジ強調の処理を適用する。
【０６８８】
それぞれにエッジ強調された、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像は、合成され、１つの画像とされる。
【０６８９】
図１１１は、図１０６に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【０６９０】
ステップＳ２００１において、領域特定部１０３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、入力画像の前景領域、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を特定する。
【０６９１】
ステップＳ２００２において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報および入力画像を基に、混合比αを算出する。
【０６９２】
ステップＳ２００３において、前景背景分離部２００１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、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離する。
【０６９３】
ステップＳ２００４において、分離画像処理部２００２は、分離された、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像毎に、エッジ強調の処理を実行して、処理は終了する。分離画像処理部２００２が実行する画像処理の詳細は、後述する。
【０６９４】
このように、本発明に係る画像処理装置は、入力画像を、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に分離し、分離された、前景領域の画像、背景領域の画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、およびアンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像毎にエッジ強調の処理を実行する。
【０６９５】
次に、図１１２のフローチャートを参照して、ステップＳ２００４に対応する、分離画像処理部２００２のエッジ強調の処理を説明する。
【０６９６】
ステップＳ２０２１において、エッジ強調部２２０７−１は、背景領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、背景領域フレームメモリ２２０１に記憶されている背景領域の画像をエッジ強調する。
【０６９７】
ステップＳ２０２２において、エッジ強調部２２０７−２は、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０２に記憶されている、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調する。
【０６９８】
ステップＳ２０２３において、エッジ強調部２２０７−３は、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０３に記憶されている、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調する。
【０６９９】
ステップＳ２０２４において、エッジ強調部２２０７−４は、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ２２０４に記憶されている、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像をエッジ強調する。
【０７００】
ステップＳ２０２５において、エッジ強調部２２０７−５は、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ２２０５に記憶されている、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像をエッジ強調する。
【０７０１】
ステップＳ２０２６において、エッジ強調部２２０７−６は、前景領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、前景領域フレームメモリ２２０６に記憶されている前景領域の画像をエッジ強調する。
【０７０２】
ステップＳ２０２７において、合成部２２０８は、それぞれにエッジ強調された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像を合成する。合成部２２０８は、合成された画像をフレームメモリ２２０９に供給する。フレームメモリ２２０９は、合成部２２０８から供給された画像を記憶する。
【０７０３】
ステップＳ２０２８において、フレームメモリ２２０９は、記憶している、合成された画像を出力し、処理は終了する。
【０７０４】
このように、図１０９に構成を示す分離画像処理部２００２は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができるので、動いている画像に不自然な歪みを生じさせることなく、解像度感を向上させることができる。
【０７０５】
なお、ステップＳ２０２１乃至ステップＳ２０２６の処理を、シリアルに実行しても、パラレルに実行しても良いことは勿論である。
【０７０６】
図１１３は、入力画像を分離して、分離された画像毎に処理する画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。図１０６に示す画像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１１３に示す画像処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０７０７】
図１０６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。
【０７０８】
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１５０１、および前景背景分離部２５０１に供給される。
【０７０９】
混合比算出部１５０１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２５０１に供給する。
【０７１０】
前景背景分離部２５０１は、混合比算出部１５０１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、入力画像を、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像に分離し、分離された画像を分離画像処理部２００２に供給する。
【０７１１】
図１１４は、前景背景分離部２５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０７１２】
図１０７に示す前景背景分離部２００１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。
【０７１３】
選択部２５２１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１５０１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２１０１に供給する。
【０７１４】
分離部２１０１は、選択部２５２１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、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、およびカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に分離する。
【０７１５】
分離部２１０１は、図１０８に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０７１６】
このように、図１１３に構成を示す画像処理装置は、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像、アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像、カバードバックグラウンド領域の背景成分画像、カバードバックグラウンド領域の前景成分画像、および前景領域の画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができる。
【０７１７】
図１１５は、画像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。
【０７１８】
画像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、および領域処理部３００１に供給される。
【０７１９】
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。
【０７２０】
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。
【０７２１】
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を領域特定部１０３に供給する。
【０７２２】
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領域情報を領域処理部３００１に供給する。
【０７２３】
領域処理部３００１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景領域、背景領域、または混合領域毎に、入力画像を分割し、分割された入力画像毎に、エッジ強調の処理を適用する。
【０７２４】
図１１６は、背景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、または前景領域毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する領域処理部３００１の構成を示すブロック図である。
【０７２５】
フレームメモリ３０２１は、入力画像を、フレーム単位で記憶する。フレームメモリ３０２１は、記憶している入力画像を領域分割部３０２２に供給する。
【０７２６】
領域分割部３０２２は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、背景領域、前景領域、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入力画像を分割する。すなわち、領域分割部３０２２は、分割された入力画像である、背景領域に属する画素からなる背景画像を背景領域フレームメモリ３０２３に供給し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をアンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に供給し、カバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に供給し、前景領域に属する画素からなる前景画像を前景領域フレームメモリ３０２６に供給する。
【０７２７】
背景領域フレームメモリ３０２３は、領域分割部３０２２から供給された、背景領域に属する画素からなる背景画像を記憶する。背景領域フレームメモリ３０２３は、記憶している背景画像をエッジ強調部３０２７−１に供給する。
【０７２８】
アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４は、領域分割部３０２２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からなる画像を記憶する。アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４は、記憶しているアンカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をエッジ強調部３０２７−２に供給する。
【０７２９】
カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５は、領域分割部３０２２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からなる画像を記憶する。カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５は、記憶しているカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をエッジ強調部３０２７−３に供給する。
【０７３０】
前景領域フレームメモリ３０２６は、領域分割部３０２２から供給された、前景領域に属する画素からなる前景画像を記憶する。前景領域入力画像フレームメモリ５０６は、記憶している前景画像をエッジ強調部３０２７−４に供給する。
【０７３１】
エッジ強調部３０２７−１は、背景領域フレームメモリ３０２３に記憶されている背景画像に、背景画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した背景画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３２】
例えば、エッジ強調部３０２７−１は、静止している画像である背景画像に、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、または前景領域に比較して、エッジをより強調するエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を発生させることなく、背景画像の解像度感をより増加させることができる。
【０７３３】
エッジ強調部３０２７−２は、アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に記憶されている画像に、アンカバードバックグラウンド領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３４】
例えば、エッジ強調部３０２７−２は、動いている前景成分を含む画像であるアンカバードバックグラウンド領域の画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、アンカバードバックグラウンド領域の画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０７３５】
エッジ強調部３０２７−３は、カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に記憶されている画像に、カバードバックグラウンド領域の画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３６】
例えば、エッジ強調部３０２７−３は、動いている前景成分を含む画像であるカバードバックグラウンド領域の画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、カバードバックグラウンド領域の画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０７３７】
エッジ強調部３０２７−４は、前景領域フレームメモリ３０２６に記憶されている前景画像に、前景画像に適したエッジ強調の処理を適用して、エッジ強調した前景画像を合成部３０２８に供給する。
【０７３８】
例えば、エッジ強調部３０２７−４は、動いている前景画像に、背景領域に比較して、エッジ強調の度合いの少ないエッジ強調の処理を実行する。このようにすることで、前景画像において、解像度感を向上させつつ、動いている画像にエッジ強調の処理を適用したときの不自然な画像の劣化を減少させることができる。
【０７３９】
合成部３０２８は、エッジ強調部３０２７−１から供給された、エッジ強調された背景画像、エッジ強調部３０２７−２から供給された、エッジ強調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からなる画像、エッジ強調部３０２７−３から供給された、エッジ強調されたカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像、およびエッジ強調部３０２７−４から供給された、エッジ強調された前景画像を合成し、合成された画像をフレームメモリ３０２９に供給する。
【０７４０】
フレームメモリ３０２９は、合成部３０２８から供給された、合成された画像を記憶すると共に、記憶している画像を出力画像として出力する。
【０７４１】
このように、図１１６に構成を示す領域処理部３００１は、背景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、または前景領域毎に、それぞれの画像の性質に対応したエッジ強調処理を適用するので、画像を不自然に劣化させることなく、画像の解像度感を増すことができる。
【０７４２】
図１１７は、図１１６に構成を示す領域処理部３００１の処理を説明する図である。
【０７４３】
入力画像の前景領域、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、および背景領域は、領域特定部１０３に特定される。
【０７４４】
領域が特定された入力画像は、領域処理部３００１により、領域毎に分割される。分割された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景領域の画像は、図１１６に構成を示す領域処理部３００１により、それぞれの画像の性質に対応して、それぞれの画像毎にエッジ強調される。
【０７４５】
それぞれにエッジ強調された、背景領域の画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景領域の画像は、合成される。
【０７４６】
図１１８は、図１１５に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【０７４７】
ステップＳ３００１において、領域特定部１０３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、入力画像の前景領域、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を特定する。
【０７４８】
ステップＳ３００２において、領域処理部３００１は、入力画像を、特定された前景領域、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に分割して、分割された、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毎に、画像のエッジ強調の処理を実行して、処理は終了する。
【０７４９】
このように、本発明に係る画像処理装置は、入力画像を、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に分割し、分割された、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毎にエッジ強調の処理を実行する。
【０７５０】
次に、図１１９のフローチャートを参照して、ステップＳ３００２に対応する、領域処理部３００１のエッジ強調の処理を説明する。
【０７５１】
ステップＳ３０２１において、領域分割部３０２２は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、背景領域、前景領域、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入力画像を分割する。すなわち、領域分割部３０２２は、分割された入力画像である、背景領域に属する画素からなる背景画像を背景領域フレームメモリ３０２３に供給し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をアンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に供給し、カバードバックグラウンド領域に属する画素からなる画像をカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に供給し、前景領域に属する画素からなる前景画像を前景領域フレームメモリ３０２６に供給する。
【０７５２】
ステップＳ３０２２において、エッジ強調部３０２７−１は、背景画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、背景領域フレームメモリ３０２３に記憶されている背景画像をエッジ強調する。
【０７５３】
ステップＳ３０２３において、エッジ強調部３０２７−２は、アンカバードバックグラウンド領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２４に記憶されている、アンカバードバックグラウンド領域の画像をエッジ強調する。
【０７５４】
ステップＳ３０２４において、エッジ強調部３０２７−３は、カバードバックグラウンド領域の画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、カバードバックグラウンド領域フレームメモリ３０２５に記憶されている、カバードバックグラウンド領域の画像をエッジ強調する。
【０７５５】
ステップＳ３０２５において、エッジ強調部３０２７−４は、前景画像の性質に対応したエッジ強調に処理により、前景領域フレームメモリ３０２６に記憶されている前景画像をエッジ強調する。
【０７５６】
ステップＳ３０２６において、合成部３０２８は、それぞれにエッジ強調された、背景画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景画像を合成する。合成部３０２８は、合成された画像をフレームメモリ３０２９に供給する。フレームメモリ３０２９は、合成部３０２８から供給された画像を記憶する。
【０７５７】
ステップＳ３０２７において、フレームメモリ３０２９は、記憶している、合成された画像を出力し、処理は終了する。
【０７５８】
このように、図１１６に構成を示す領域処理部３００１は、背景画像、アンカバードバックグラウンド領域の画像、カバードバックグラウンド領域の画像、および前景画像毎に、それぞれの性質に対応してエッジ強調の処理を実行することができるので、動いている画像に不自然な歪みを生じさせることなく、解像度感を向上させることができる。
【０７５９】
なお、ステップＳ３０２２乃至ステップＳ３０２５の処理を、シリアルに実行しても、パラレルに実行しても良いことは勿論である。
【０７６０】
なお、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。
【０７６１】
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適応することが可能である。
【０７６２】
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。
【０７６３】
本発明の信号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９１（フロッピ（登録商標）ディスクを含む）、光ディスク９２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク９３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ９４などよりなるパッケージ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ROM７２や、記憶部７８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０７６４】
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。
【０７６５】
【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、動きボケを含む入力画像データの画像を、不自然な画像とすることなく、解像度感を十分に上げることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像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】画像処理装置の機能の構成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】分割された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【図２０】分離された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【図２１】分割された画像の例を示す図である。
【図２２】分離された画像の例を示す図である。
【図２３】動きボケが除去された画像と、画素の画素値を時間方向に展開したモデル図との対応を示す図である。
【図２４】本発明に係る画像処理装置の処理を説明する図である。
【図２５】本発明に係る画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【図２６】領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図２７】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２８】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２９】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】領域判定の条件を説明する図である。
【図３２】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３３】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３４】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３５】領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図３６】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３７】背景画像の例を示す図である。
【図３８】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３９】相関値の算出を説明する図である。
【図４０】相関値の算出を説明する図である。
【図４１】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図４２】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図４３】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図４４】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図４５】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４６】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４７】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４８】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図４９】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５０】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５１】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図５２】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５３】混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図５４】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図５５】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５６】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５７】前景の成分の相関を利用した近似を説明する図である。
【図５８】C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図５９】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図６０】推定混合比の例を示す図である。
【図６１】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図６２】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図６３】推定混合比の演算の処理を説明するフローチャートである。
【図６４】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図６５】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図６６】混合比αを算出するときの複数のフレームの画素の対応を説明する図である。
【図６７】混合比推定処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。
【図６８】推定混合比の例を示す図である。
【図６９】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図７０】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説明するフローチャートである。
【図７１】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７２】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７３】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７４】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７５】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７６】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図７７】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７８】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７９】動きボケ除去部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図８０】処理単位を説明する図である。
【図８１】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８２】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８３】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８４】動きボケ除去部１０６による前景成分画像に含まれる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８５】背景成分画像のモデルを示す図である。
【図８６】補正された背景成分画像のモデルを示す図である。
【図８７】画像毎に、異なる効果のエッジ強調処理を適用する動きボケ除去画像処理部１０８の構成を示すブロック図である。
【図８８】エッジ強調部１２０３の構成を示すブロック図である。
【図８９】エッジ強調の処理を説明する図である。
【図９０】フィルタ係数を示す図である。
【図９１】ハイパスフィルタ１２２１の動作を説明する図である。
【図９２】フィルタ係数を示す図である。
【図９３】ハイパスフィルタ１２２１の動作を説明する図である。
【図９４】エッジ強調部１２０３の他の構成を示すブロック図である。
【図９５】フィルタ係数を示す図である。
【図９６】フィルタ１２４１の動作を説明する図である。
【図９７】フィルタ係数を示す図である。
【図９８】フィルタ１２４１の動作を説明する図である。
【図９９】動きボケ付加部１２０５に入力される画像に対応するモデルを示す図である。
【図１００】動きボケ付加部１２０５から出力される画像に対応するモデルを示す図である。
【図１０１】動きボケ除去画像処理部１０８の処理を説明する図である。
【図１０２】動きボケ除去画像処理部１０８のエッジ強調の処理を説明するフローチャートである。
【図１０３】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図１０４】混合比算出部１５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０５】前景背景分離部１５０２の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０６】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図１０７】前景背景分離部２００１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０８】分離部２１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０９】分離画像処理部２００２の構成を示すブロック図である。
【図１１０】分離画像処理部２００２の処理を説明する図である。
【図１１１】図１０６に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【図１１２】分離画像処理部２００２による、分離された画像の処理を説明するフローチャートである。
【図１１３】画像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１１４】前景背景分離部２５０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１５】画像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１１６】領域処理部３００１の構成を示すブロック図である。
【図１１７】領域処理部３００１の処理を説明する図である。
【図１１８】図１１５に構成を示す画像処理装置の画像の処理を説明するフローチャートである。
【図１１９】領域処理部３００１のエッジ強調の処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
７１ CPU， ７２ ROM， ７３ RAM， ７６ 入力部， ７７ 出力部，７８ 記憶部， ７９ 通信部， ９１ 磁気ディスク， ９２ 光ディスク， ９３ 光磁気ディスク， ９４ 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 動きボケ除去部， １０７ 補正部，１０８ 動きボケ除去画像処理部， 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 フレームメモリ， ４２３ 混合比演算部， ４４１ 選択部， ４４２ 推定混合比処理部， ４４３ 推定混合比処理部， ４４４ 選択部， ５０１ 遅延回路， ５０２ 足し込み部， ５０３ 演算部， 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， １２０１ 背景成分画像フレームメモリ， １２０２ 前景成分画像フレームメモリ，１２０３−１および１２０３−２ エッジ強調部， １２０４ 補正部， １２０５ 動きボケ付加部， １２０６ 合成部， １２２１ ハイパスフィルタ， １２２２ ゲイン調整部， １２２３ 加算部， １２４１ フィルタ， １５０１ 混合比算出部， １５０２ 前景背景分離部， １５２１ 選択部，２００１ 前景背景分離部， ２００２ 分離画像処理部， ２１０１ 分離部， ２２０１ 背景領域フレームメモリ， ２２０２ アンカバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ， ２２０３ アンカバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ， ２２０４ カバードバックグラウンド領域背景成分画像フレームメモリ， ２２０５ カバードバックグラウンド領域前景成分画像フレームメモリ， ２２０６ 前景領域フレームメモリ， ２２０７−１乃至２２０７−６ エッジ強調部， ２２０８ 合成部， ２５０１前景背景分離部， ２５２１ 選択部， ３００１ 領域処理部， ３０２２領域分割部， ３０２３ 背景領域フレームメモリ， ３０２４ アンカバードバックグラウンド領域フレームメモリ， ３０２５ カバードバックグラウンド領域フレームメモリ， ３０２６ 前景領域フレームメモリ， ３０２７−１乃至３０２７−４ エッジ強調部， ３０２８ 合成部
Claims (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入力画像データを処理する画像処理装置において、
前記入力画像データの注目フレームの前記画像データにおける注目する画素を注目画素として、前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、前記注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、前記混合領域を特定すると共に、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、前記注目画素が、前記背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前記前景領域および前記背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定手段と、
前記領域特定情報に対応して、前記背景領域の画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前記前景領域の画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、前記入力画像データのエッジを強調するエッジ強調手段と
を含むことを特徴とする画像処理装置。 - 前記領域特定情報および前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の割合を示す混合比を基に、前記入力画像データの前記アンカバードバックグラウンド領域から、前景の成分と背景の成分を分離して、分離された前記前景の成分より構成される前記アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像および分離された前記背景の成分より構成される前記アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力すると共に、前記入力画像データの前記カバードバックグラウンド領域から、前景の成分と背景の成分を分離して、分離された前記前景の成分より構成される前記カバードバックグラウンド領域の前景成分画像および分離された前記背景の成分より構成される前記カバードバックグラウンド領域の背景成分画像を出力する分離手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 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入力画像データを処理する画像処理方法において、
前記入力画像データの注目フレームの前記画像データにおける注目する画素を注目画素として、前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、前記注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、前記混合領域を特定すると共に、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、前記注目画素が、前記背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前記前景領域および前記背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、
前記領域特定情報に対応して、前記背景領域の画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前記前景領域の画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、前記入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップと
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 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入力画像データを処理する画像処理用のコンピュータに、
前記入力画像データの注目フレームの前記画像データにおける注目する画素を注目画素として、前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、前記注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、前記混合領域を特定すると共に、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、前記注目画素が、前記背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前記前景領域および前記背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、
前記領域特定情報に対応して、前記背景領域の画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前記前景領域の画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、前記入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップと
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。 - 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入力画像データを処理するコンピュータに、
前記入力画像データの注目フレームの前記画像データにおける注目する画素を注目画素として、前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ後のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きい場合、前記注目画素が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分および背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合されてなる混合領域のうちの前景から背景に変化する領域であるアンカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとし、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレームおよび前記注目フレームよりも時間的に２つ前のフレームにおける、前記注目画素と同じ位置の画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記混合領域のうちの背景から前景に変化する領域であるカバードバックグラウンド領域を構成する画素であるとすることで、前記混合領域を特定すると共に、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値よりも大きく、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、前記注目画素が、前記前景オブジェクト成分からなる前景領域を構成する画素であるとし、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下であり、かつ、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、前記注目画素が、前記背景オブジェクト成分からなる背景領域を構成する画素であるとすることで、前記前景領域および前記背景領域の一方により構成される非混合領域を特定し、特定結果に対応する領域特定情報を出力する領域特定ステップと、
前記領域特定情報に対応して、前記背景領域の画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記アンカバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強調の度合いの少ないエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の背景成分画像に対しては前記前景領域に比較してエッジをより強調するエッジ強調処理、前記カバードバックグラウンド領域の前景成分画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理、前記前景領域の画像に対しては前記背景領域に比較してエッジ強度の度合いの少ないエッジ強調処理をそれぞれ実行することにより、前記入力画像データのエッジを強調するエッジ強調ステップと
を実行させるプログラム。
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- 2001-06-15 JP JP2001181398A patent/JP4596214B2/ja not_active Expired - Fee Related
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