JP4596215B2 - Image processing apparatus and method, recording medium, and program - Google Patents

Description

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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
図２に戻り、領域特定部１０１は、複数のフレームの画素値を用いて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを画素毎に対応付けて、領域情報として、混合比算出部１０２および動きボケ調整部１０５に供給する。
【０１４３】
混合比算出部１０２は、複数のフレームの画素値、および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素について画素毎に混合比αを算出し、算出した混合比αを前景背景分離部１０３および動き推定部１０４に供給する。
【０１４４】
前景背景分離部１０３は、複数のフレームの画素値、領域情報、および混合比αを基に、前景の成分のみからなる前景成分画像を抽出して、動きボケ調整部１０５に供給する。
【０１４５】
動き推定部１０４は、複数のフレームの前景の成分の相関を基に、混合領域または前景のオブジェクトに対応する動きベクトルを生成し、生成した動きベクトルを動きボケ調整部１０５に供給する。
【０１４６】
動きボケ調整部１０５は、前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像、動き推定部１０４から供給された動きベクトル、および領域特定部１０１から供給された領域情報を基に、前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を出力する。
【０１４７】
図１９のフローチャートを参照して、信号処理装置による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１において、領域特定部１０１は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を生成する領域特定の処理を実行する。領域特定の処理の詳細は、後述する。
領域特定部１０１は、生成した領域情報を混合比算出部１０２に供給する。
【０１４８】
なお、ステップＳ１１において、領域特定部１０１は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域（カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域の区別をしない）のいずれかに属するかを示す領域情報を生成するようにしてもよい。この場合において、前景背景分離部１０３および動きボケ調整部１０５は、動きベクトルの方向を基に、混合領域がカバードバックグラウンド領域であるか、またはアンカバードバックグラウンド領域であるかを判定する。例えば、動きベクトルの方向に対応して、前景領域、混合領域、および背景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、カバードバックグラウンド領域と判定され、動きベクトルの方向に対応して、背景領域、混合領域、および前景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、アンカバードバックグラウンド領域と判定される。
【０１４９】
ステップＳ１２において、混合比算出部１０２は、入力画像および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素毎に、混合比αを算出する。混合比算出の処理の詳細は、後述する。混合比算出部１０２は、算出した混合比αを前景背景分離部１０３に供給する。
【０１５０】
ステップＳ１３において、前景背景分離部１０３は、領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を抽出して、前景成分画像として動きボケ調整部１０５に供給する。
【０１５１】
ステップＳ１４において、動き推定部１０４は、入力画像、および混合比算出部１０２から供給された混合比αを基に、混合領域または前景のオブジェクトに対応する動きベクトルを検出する。動きベクトルの検出の処理の詳細は、後述する。動き推定部１０４は、検出した動きベクトルを動きボケ調整部１０５に供給する。
【０１５２】
ステップＳ１５において、動きボケ調整部１０５は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含まれる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処理の詳細については、後述する。
【０１５３】
ステップＳ１６において、信号処理装置は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ１５に進み、処理単位に対応する前景の成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返す。
【０１５４】
ステップＳ１６において、画面全体について処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０１５５】
このように、信号処理装置は、前景と背景を分離して、前景に含まれる動きボケの量を調整することができる。すなわち、信号処理装置は、前景の画素の画素値であるサンプルデータに含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０１５６】
以下、領域特定部１０１、混合比算出部１０２、前景背景分離部１０３、動き推定部１０４、および動きボケ調整部１０５のそれぞれの構成について説明する。
【０１５７】
図２０は、領域特定部１０１の構成の一例を示すブロック図である。図２０に構成を示す領域特定部１０１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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
次に、領域特定部１０１の処理の例を図２１乃至図２５を参照して説明する。
【０１７８】
前景に対応するオブジェクトが移動しているとき、オブジェクトに対応する画像の画面上の位置は、フレーム毎に変化する。図２１に示すように、フレーム#nにおいて、Yn(x,y)で示される位置に位置するオブジェクトに対応する画像は、次のフレームであるフレーム#n+1において、Yn+1(x,y)に位置する。
【０１７９】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図を図２４に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図２２におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０１８０】
図２２において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
図２２に示す例において、フレーム#nに含まれる前景の成分が、フレーム#n+1において４画素移動しているので、動き量vは、４である。仮想分割数は、動き量vに対応し、４である。
【０１８４】
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。
【０１８５】
図２３に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ前のフレーム#n-1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
また、更に１つ前のフレーム#n-2において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
図２４に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ後のフレーム#n+1において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ後のフレーム#n+2において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
図２５は、フレーム#nにおける領域特定部１０１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１０１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。
【０１９６】
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１０１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。
【０１９７】
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１０１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。
【０１９８】
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１０１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。
【０１９９】
図２６は、領域特定部１０１の領域の特定の結果の例を示す図である。図２６（Ａ）において、カバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２６（Ｂ）において、アンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２００】
図２６（Ｃ）において、動き領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。図２６（Ｄ）において、静止領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。
【０２０１】
図２７は、判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する領域情報の内、混合領域を示す領域情報を画像として示す図である。図２７において、カバードバックグラウンド領域またはアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定された画素、すなわち混合領域に属すると判定された画素は、白で表示されている。判定フラグ格納フレームメモリ２０６が出力する混合領域を示す領域情報は、混合領域、および前景領域内のテクスチャの無い部分に囲まれたテクスチャの有る部分を示す。
【０２０２】
次に、図２８のフローチャートを参照して、領域特定部１０１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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
ステップＳ２１４において、領域特定部１０１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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
このように、領域特定部１０１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。
【０２１８】
なお、領域特定部１０１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。
【０２１９】
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１０１は、より正確に動き領域を特定することができる。
【０２２０】
領域特定部１０１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。
【０２２１】
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１０１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１０１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。
【０２２２】
図２９は、領域特定部１０１の構成の他の例を示すブロック図である。図２９に示す領域特定部１０１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。
【０２２３】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図の例を図３０に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図３０におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０２２４】
図３０において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n-1およびフレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
背景画像生成部３０１が生成する、図３０の例に対応する背景画像の例を図３１に示す。背景画像は、背景のオブジェクトに対応する画素から構成され、前景のオブジェクトに対応する画像の成分を含まない。
【０２２９】
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。
【０２３０】
図３２は、２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。相関値演算部３２１は、背景画像生成部３０１から供給された背景画像および入力画像の相関を演算し、相関値を生成して、生成した相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２３１】
相関値演算部３２１は、例えば、図３３（Ａ）に示すように、Ｘ₄を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図３３（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ₄を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（４）を適用して、Ｙ₄に対応する相関値を算出する。
【０２３２】
【数２】

【数３】

【数４】

【０２３３】
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。
【０２３４】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図３４（Ａ）に示すように、Ｘ₄を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図３４（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ₄を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（７）を適用して、Ｙ₄に対応する差分絶対値和を算出するようにしてもよい。
【０２３５】
【数５】

【０２３６】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値和を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２３７】
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。
【０２３８】
図３５は、図３０に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像の例を示す図である。２値オブジェクト画像において、背景画像と相関の高い画素には、画素値に0が設定される。
【０２３９】
図３６は、時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。フレームメモリ３４１は、フレーム#nの画素について領域を判定するとき、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、フレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２４０】
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。
【０２４１】
図３７は、領域判定部３４２の判定を説明する図である。フレーム#nの２値オブジェクト画像の注目している画素が0であるとき、領域判定部３４２は、フレーム#nの注目している画素が背景領域に属すると判定する。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
図３８は、図３０に示す入力画像のモデルに対応する２値オブジェクト画像について、時間変化検出部３０３の判定した例を示す図である。時間変化検出部３０３は、２値オブジェクト画像のフレーム#nの対応する画素が0なので、フレーム#nの左から１番目乃至５番目の画素を背景領域に属すると判定する。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
次に、図３９のフローチャートを参照して、領域判定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ３０１において、領域判定部１０３の背景画像生成部３０１は、入力画像を基に、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。
【０２５１】
ステップＳ３０２において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、図３３を参照して説明した演算により、入力画像と背景画像生成部３０１から供給された背景画像との相関値を演算する。ステップＳ３０３において、２値オブジェクト画像抽出部３０２は、例えば、相関値としきい値th0とを比較することにより、相関値およびしきい値th0から２値オブジェクト画像を演算する。
【０２５２】
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。
【０２５３】
図４０のフローチャートを参照して、ステップＳ３０４に対応する領域判定の処理の詳細を説明する。ステップＳ３２１において、時間変化検出部３０３の領域判定部３４２は、フレームメモリ３４１に記憶されているフレーム#nにおいて、注目する画素が0であるか否かを判定し、フレーム#nにおいて、注目する画素が0であると判定された場合、ステップＳ３２２に進み、フレーム#nの注目する画素が背景領域に属すると設定して、処理は終了する。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
このように、領域特定部１０１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。
【０２５８】
図４１は、混合比算出部１０２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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
理想的な混合比αの例を図４２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。
【０２６４】
図４２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。
【０２６５】
図４３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。
【０２６６】
【数６】

【０２６７】
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。
【０２６８】
M=C06 （９）
B=P06 （１０）
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
C=α・P+f （１１）
式（１１）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和Σ_iFi/vである。
式（１１）に含まれる変数は、混合比αおよび前景の成分の和fの２つである。
【０２７２】
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４４に示す。
【０２７３】
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。
【０２７４】
C=α・N+f （１２）
【０２７５】
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４３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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
図４５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。
【０２７９】
【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。
【０２８０】
【数８】

【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
【数９】

【０２８４】
結果として、βは、式（１７）で表すことができる。
【０２８５】
β=2/4 （１７）
【０２８６】
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。
【０２８７】
β=1-α （１８）
【０２８８】
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。
【０２８９】
【数１０】

【０２９０】
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。
【０２９１】
【数１１】

【０２９２】
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４６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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
α=(C-N)/(P-N) （２１）
α=(C-P)/(N-P) （２２）
【０２９６】
図４７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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
図４８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４８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。
【０３０３】
推定混合比は、混合領域において、図４２に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３０４】
図４１に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０１から供給された、混合比α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。
【０３０５】
図４９は、混合比算出部１０２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１０１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１０１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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
選択部４４４は、領域特定部１０１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。
【０３０９】
このように、図４９に示す他の構成を有する混合比算出部１０２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。
【０３１０】
図５０のフローチャートを参照して、図４１に構成を示す混合比算出部１０２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５１のフローチャートを参照して、後述する。
【０３１１】
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。
【０３１２】
ステップＳ４０４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。
【０３１３】
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１０１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。
【０３１４】
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。
【０３１５】
図４９に構成を示す混合比算出部１０２の混合比αの算出の処理は、図５０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。
【０３１６】
次に、図５０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５１のフローチャートを参照して説明する。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
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。
【０３２０】
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。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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。
【０３２４】
図５０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５１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。
【０３２５】
なお、図４９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５１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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
また、混合比算出部１０２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。
【０３２８】
なお、同様に、混合比算出部１０２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。
【０３２９】
次に、混合比算出部１０２の他の処理について説明する。
【０３３０】
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。
【０３３１】
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。
【０３３２】
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。
【０３３３】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図５２に示す。
【０３３４】
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５２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。
【０３３５】
図５３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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
例えば、図４３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。
【０３３８】
C05=α05・B05/v+f05 （２５）
C06=α06・B06/v+f06 （２６）
C07=α07・B07/v+f07 （２７）
【０３３９】
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。
【０３４０】
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。
【０３４１】
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。
【０３４２】

【０３４３】
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。
【０３４４】
s=-m・Fc （３０）
t=-q・Fc （３１）
u=(1-p)・Fc （３２）
【０３４５】
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。
【０３４６】
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。
【０３４７】
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。
【０３４８】
f(x)=is+u （３３）
【０３４９】
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。
【０３５０】

【０３５１】
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。
【０３５２】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（３４）に、画素値Mおよび画素値Bを設定し、画素値Mおよび画素値Bが設定された複数の式に対して最小自乗法で解くことにより、混合比αを算出する。
【０３５３】
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。

【０３５４】
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。
【０３５５】
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。
【０３５６】
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。
【０３５７】
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。
【０３５８】
x=(j+1)・3+(k+1) （４４）
【０３５９】
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。
【０３６０】
【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。
【０３６１】
式（４５）から、式（４６）を導くことができる。
【０３６２】
【数１３】

【０３６３】
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。
【０３６４】
【数１４】

【０３６５】
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。
【０３６６】
【数１５】

【０３６７】
式（４８）に式（４６）を代入すると、式（４９）を得る。
【０３６８】
【数１６】

【０３６９】
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つの式からなる正規方程式に、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。
【０３７０】
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。
【０３７１】
ここで、切片pが、インデックスi,kが０の点、すなわち中心位置における混合比αとなっているので、これを出力する。
【０３７２】
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。
【０３７３】
例えば、図４３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。
【０３７４】
図４４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。
【０３７５】
また、例えば、図５４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。
【０３７６】
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）
【０３７７】
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。
【０３７８】
図５４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。
【０３７９】
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）
【０３８０】
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。
【０３８１】
図５５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。
【０３８２】
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。
【０３８３】
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。
【０３８４】
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。
【０３８５】
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。
【０３８６】
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。
【０３８７】
図５６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５６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。
【０３８８】
推定混合比は、混合領域において、図４２に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３８９】
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。
【０３９０】
次に、図５０のステップＳ４０２の処理に対応する、図５５に示す構成を有する推定混合比処理部４０１が実行する、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を図５７のフローチャートを参照して説明する。
【０３９１】
ステップＳ４４１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。
【０３９２】
ステップＳ４４２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Ｓ４４１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０３９３】
ステップＳ４４２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Ｓ４４３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。
【０３９４】
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。
【０３９５】
図５５に示す構成を有する推定混合比処理部４０１の、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５７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。
【０３９６】
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。
【０３９７】
図５８は、動き推定部１０４の構成を示すブロック図である。
【０３９８】
動き推定部１０４に供給された混合比αは、フレーム差分演算部５０２に入力される。動き推定部１０４に供給された入力画像は、フレームメモリ５０１およびフレーム差分演算部５０２に入力される。
【０３９９】
フレームメモリ５０１は、入力画像をフレーム単位で記憶して、１フレームに対応する期間遅延させ、記憶している入力画像をフレーム差分演算部５０２に出力する。
【０４００】
動き推定部１０４に供給された入力画像のフレームを注目フレームとするとき、フレーム差分演算部５０２は、背景領域の画素に対応する、フレームメモリ５０１から供給された入力画像の画素値に、注目フレームの注目している画素（以下、注目画素とも称する）の混合比αを乗じて、背景の成分に対応する画素値を算出する。フレーム差分演算部５０２は、動き推定部１０４に供給された入力画像の注目画素、および注目画素に対応する画素の画素値から、それぞれに、背景の成分に対応する画素値を減じて、差分を算出する。
【０４０１】
フレーム差分演算部５０２は、注目画素毎、すなわち、注目画素の混合比α毎に、算出した差分を差分画像データとして動き補償部５０３およびフレームメモリ５０４に供給する。
【０４０２】
動きベクトル生成部５０５は、注目フレームの注目画素ごと、すなわち、１つの差分画像データ毎に、所定の初期値からその大きさが順次増加すると共に、他の所定の初期値からその角度が順次変化する推定動きベクトルを生成して、生成した推定動きベクトルを動き補償部５０３および最大値判定部５０７に供給する。
【０４０３】
例えば、動きベクトル生成部５０５は、予め記憶している大きさの初期値および角度の初期値を基に、推定動きベクトルを生成する。動きベクトル生成部５０５は、生成した推定動きベクトルの大きさに所定の増分を加算することにより、推定動きベクトルの大きさを変更する。推定動きベクトルの大きさが所定の値を超えたとき、動きベクトル生成部５０５は、推定動きベクトルの角度に所定の角度を加算すると共に、大きさの初期値を推定動きベクトルの大きさに設定する。
【０４０４】
動きベクトル生成部５０５は、推定動きベクトルの大きさの変更と、角度の変更の処理を繰り返し、大きさおよび角度が所定の範囲の推定動きベクトルを生成する。
【０４０５】
動き補償部５０３は、動きベクトル生成部５０５から供給された推定動きベクトルに基づき、フレーム差分演算部５０２から供給された差分画像データを動き補償し、動き補償された差分画像データを相関値演算部５０６に供給する。
【０４０６】
フレームメモリ５０４は、差分画像データをフレーム毎に記憶して、１フレームに対応する期間遅延させ、記憶している差分画像データを相関値演算部５０６に供給する。
【０４０７】
相関値演算部５０６は、推定動きベクトル毎に、動き補償部５０３から供給された動き補償された差分画像データと、フレームメモリ５０４から供給された１フレーム遅延された差分画像データとの相関値を演算して、演算された相関値を最大値判定部５０７に供給する。
【０４０８】
相関値演算部５０６は、例えば、動き補償部５０３から供給された動き補償された差分画像データと、フレームメモリ５０４から供給された１フレーム遅延された差分画像データとの差分の絶対値を画素毎に算出し、算出された差分の絶対値を、相関値として最大値判定部５０７に供給する。相関値演算部５０６が出力する相関値は、差分画像間相関データとも称する。
【０４０９】
最大値判定部５０７は、動きベクトル生成部５０５から供給された推定動きベクトルの値に対応させて、相関値演算部５０６から供給された相関値を記憶する。最大値判定部５０７は、１つの注目画素に対応して、記憶されている相関値のうち、最も相関の強い相関値を選択し、選択された相関値に対応する推定動きベクトルを選択する。最大値判定部５０７は、注目画素毎に選択された推定動きベクトルを注目画素に対応する動きベクトルに設定し、注目画素に対応する動きベクトルを出力する。
【０４１０】
なお、最大値判定部５０７は、複数の画素からなるブロックを単位として、動きベクトルを検出するようにしてもよい。
【０４１１】
また、最大値判定部５０７は、複数の画素からなるブロックを単位として、ブロックの動きベクトルが一定として、動きベクトルを検出するようにしてもよい。
【０４１２】
図５９乃至図６５に示す、前景オブジェクトの動き量vが４である画像のモデルを例に、動き推定部１０４の処理を説明する。
【０４１３】
フレーム#nの左から６番目の画素の画素値は、式（６８）で表すことができる。同様に、フレーム#nの左から７番目の画素の画素値は、式（６９）で表すことができ、フレーム#nの左から８番目の画素の画素値は、式（７０）で表すことができる。
【０４１４】
【数１７】

【数１８】

【数１９】

【０４１５】
同様に、フレーム#n+1の左から１０番目の画素の画素値は、式（７１）で表すことができる。フレーム#n+1の左から１１番目の画素の画素値は、式（７２）で表すことができ、フレーム#n+1の左から１２番目の画素の画素値は、式（７３）で表すことができる。
【０４１６】
【数２０】

【数２１】

【数２２】

【０４１７】
式（６８）において、α05は、1/4である。フレーム#nの混合領域または背景領域に属する画素の画素値から、フレーム#n-1の対応する画素の画素値にα05を乗じた値を減算すると、図６０に示すように、フレーム#nの画素値に含まれる背景の成分の全部または一部が除去される。
【０４１８】
フレーム#nの左から６番目の画素において、画素値に含まれる背景の成分の全部が除去され、画素値に含まれる前景の成分の全部が残る。
【０４１９】
同様に、フレーム#n+1の混合領域または背景領域に属する画素の画素値から、フレーム#nの対応する画素の画素値にα05を乗じた値を減算すると、図６０に示すように、画素値に含まれる背景の成分の全部または一部が除去される。
【０４２０】
式（７１）において、α09は、1/4であり、α05と同じ値であるので、フレーム#n+1の左から１０番目の画素において、画素値に含まれる背景の成分の全部が除去され、画素値に含まれる前景の成分の全部が残る。
【０４２１】
図６１に示すように、フレーム#nの左から６番目の画素に含まれる前景の成分が、フレーム#n+1の左から１０番目の画素に含まれる前景の成分と同一なので、フレーム#nの左から６番目の画素に対応する差分と、フレーム#n+1の左から１０番目の画素の差分との相関は、フレーム#nの左から６番目の画素に対応する差分と、フレーム#n+1の各画素の差分との相関のうち、最大となる。
【０４２２】
フレーム#nの左から６番目の画素が注目画素のとき、動き推定部１０４は、最大の相関に対応する、フレーム#nの左から６番目の画素を基準に、フレーム#n+1の左から１０番目の画素を示す推定動きベクトルを、フレーム#nの左から６番目の画素に対応する動きベクトルとして選択する。
【０４２３】
式（６９）において、α06は、1/2である。フレーム#nの混合領域または背景領域に属する画素の画素値から、フレーム#n-1の対応する画素の画素値にα06を乗じた値を減算すると、図６２に示すように、フレーム#nの画素値に含まれる背景の成分の全部または一部が除去される。左から６番目の画素において、本来含まれている背景の成分以上の背景の成分が除されることとなるので、その画素値は、対応する背景の成分の負の値を含むことになる。
【０４２４】
フレーム#nの左から７番目の画素において、画素値に含まれる背景の成分の全部が除去され、画素値に含まれる前景の成分の全部が残る。
【０４２５】
同様に、フレーム#n+1の混合領域または背景領域に属する画素の画素値から、フレーム#nの対応する画素の画素値にα06を乗じた値を減算すると、図６２に示すように、画素値に含まれる背景の成分の全部または一部が除去される。左から１０番目の画素において、本来含まれている背景の成分以上の背景の成分が除されることとなるので、その画素値は、対応する背景の成分の負の値を含むことになる。
【０４２６】
式（７２）において、α10が、1/2であり、α06と同じ値なので、フレーム#n+1の左から１１番目の画素において、画素値に含まれる背景の成分の全部が除去され、画素値に含まれる前景の成分の全部が残る。
【０４２７】
図６３に示すように、フレーム#nの左から７番目の画素に含まれる前景の成分が、フレーム#n+1の左から１１番目の画素に含まれる前景の成分と同一なので、フレーム#nの左から７番目の画素に対応する差分と、フレーム#n+1の左から１１番目の画素の差分との相関は、フレーム#nの左から７番目の画素に対応する差分と、フレーム#n+1の各画素の差分との相関のうち、最大となる。
【０４２８】
フレーム#nの左から７番目の画素が注目画素のとき、動き推定部１０４は、最大の相関に対応する、フレーム#nの左から７番目の画素を基準に、フレーム#n+1の左から１１番目の画素を示す推定動きベクトルを、フレーム#nの左から７番目の画素に対応する動きベクトルとして選択する。
【０４２９】
このように、動き推定部１０４は、フレーム#nの注目画素の混合比αを基に、フレーム#nの画素の画素値から、フレーム#n-1の画素値に混合比αを乗じた値を減算して差分Aを求めると共に、フレーム#n+1の画素の画素値から、フレーム#nの画素値に混合比αを乗じた値を減算して差分Bを求める。
【０４３０】
動き推定部１０４は、差分Aのうち、フレーム#nの注目画素に対応する差分と、差分Bの各画素に対応する差分との相関を算出する。動き推定部１０４は、算出された相関を基に、フレーム#nにおける注目画素を基準に、相関が最大である画素を示す推定動きベクトルを選択し、選択した推定動きベクトルをフレーム#nにおける注目画素の動きベクトルとして出力する。
【０４３１】
図６４を参照して、以上の処理を式を参照して説明する。
【０４３２】
フレーム#nの混合領域に属する、注目画素の画素値CAと、フレーム#n-1の対応する画素の画素値PAに混合比αを乗じた値との差分Aは、式（７４）に示す演算で算出される。
【０４３３】
A=CA-PA×α （７４）
【０４３４】
フレーム#n+1の画素の画素値NBと、フレーム#nの対応する画素の画素値CBに混合比αを乗じた値との差分Bは、式（７５）に示す演算で算出される。
【０４３５】
B=NB-CB×α （７５）
【０４３６】
差分Bは、各画素について算出される。
【０４３７】
フレーム#nの注目画素に対応する差分Aと、フレーム#n+1の各画素に対応する差分Bとの相関値Jは、例えば、式（７６）に示すように、差分Aおよび差分Bの差分の絶対値とすることができる。
【０４３８】
【数２３】

【０４３９】
フレーム#nの注目画素に対応する差分Aとフレーム#n+1の各画素に対応する差分Bとの相関値Jのうち、最大の相関値に対応する推定動きベクトル（フレーム#nの注目画素を基準に、最大の相関値に対応する差分Bの画素を示す推定動きベクトル）は、動きベクトルとされる。
【０４４０】
また、例えば、図６５（Ａ）に示すように、注目フレームの中の、A4を中心とした３×３の画素のブロックの差分A0乃至A8と、図６５（Ｂ）に示すように、注目フレームの次のフレームの中の、対応するB4を中心とした３×３の画素のブロックの差分B0乃至B8に、式（７７）を適用して、注目フレームのブロックの中心の画素に対応する相関値J1が算出されるようにしてもよい。
【０４４１】
【数２４】

【数２５】

【数２６】

【０４４２】
この場合において、例えば、最大の相関値J1に対応する推定動きベクトル（A4に対応する画素を基準に、B4に対応する画素を示す推定動きベクトル）は、動きベクトルとされる。
【０４４３】
さらに、例えば、注目フレームの中の、A4を中心とした３×３の画素のブロックの差分A0乃至A8と、注目フレームの次のフレームの中の、対応するB4を中心とした３×３の画素のブロックの差分B0乃至B8に、式（８０）を適用して、注目フレームのブロックの中心の画素に対応する相関値として、差分絶対値和J2が算出されるようにしてもよい。
【０４４４】
【数２７】

【０４４５】
この場合において、例えば、最小の差分絶対値和J2に対応する推定動きベクトルは、動きベクトルとされる。
【０４４６】
次に、図６６のフローチャートを参照して、所定の注目画素に対応する、動き推定部１０４の動きベクトルの検出の処理を説明する。図６６のフローチャートに示す処理は、図１９のステップＳ１４に対応する。
【０４４７】
ステップＳ５０１において、フレーム差分演算部５０２は、混合比α、フレーム#nの入力画像、およびフレームメモリ５０１から供給されたフレーム#n-1の画像を基に、注目フレーム#nの注目画素の混合比αを、フレームメモリ５０１から供給されたフレーム#n-1の各画素の画素値に乗算し、各画素に対応する乗算の結果と入力画像のフレーム#nの各画素の画素値との差分を算出して、算出した差分を差分Aに設定する。
【０４４８】
ステップＳ５０２において、フレーム差分演算部５０２は、混合比α、フレーム#n+1の入力画像、およびフレームメモリ５０１から供給されたフレーム#nの画像を基に、注目フレーム#nの注目画素の混合比αを、フレームメモリ５０１から供給されたフレーム#nの各画素の画素値に乗算し、各画素に対応する乗算の結果と入力画像のフレーム#n+1の各画素の画素値との差分を算出して、算出した差分を差分Bに設定する。
【０４４９】
ステップＳ５０３において、動きベクトル生成部５０５は、推定動きベクトルに初期値を設定して、初期値を設定した推定動きベクトルを動き補償部５０３および最大値判定部５０７に供給する。
【０４５０】
ステップＳ５０４において、動き推定部１０４は、推定動きベクトルの大きさおよび角度を基に、所定の範囲の画素の相関値を算出したか否かを判定し、所定の範囲の画素の相関値を算出していないと判定された場合、ステップＳ５０５に進み、相関値演算部５０６は、差分Aおよび差分Bを基に、注目画素と、推定動きベクトルで示される画素との相関値を算出する。
【０４５１】
すなわち、ステップＳ５０５において、動き補償部５０３は、動きベクトル生成部５０５から供給された推定動きベクトルを基に、フレーム差分演算部５０２から供給された差分Bを動き補償し、動き補償された差分Bを相関値演算部５０６に供給する。
【０４５２】
相関値演算部５０６は、注目画素に対応する、フレームメモリ５０４から供給された差分Aと、動き補償された差分Bとの相関値を算出して、最大値判定部５０７に供給する。
【０４５３】
例えば、相関値演算部５０６は、式（７６）に示される演算を基に、差分Aの注目画素に対応する差分と、差分Bの推定動きベクトルで示される画素に対応する差分の絶対値である相関値を算出する。
【０４５４】
例えば、相関値演算部５０６は、式（７７）に示される演算を基に、注目画素に対応するブロックの差分A0乃至A8と、推定動きベクトルで示される画素に対応するブロックの差分B0乃至B8の相関値J1を算出する。
【０４５５】
ステップＳ５０６において、最大値判定部５０７は、動きベクトル生成部５０５から供給された推定動きベクトルに対応させて、相関値演算部５０６から供給された相関値を記憶する。
【０４５６】
ステップＳ５０７において、動きベクトル生成部５０５は、推定動きベクトルの大きさに、所定の増分を加算する。
【０４５７】
ステップＳ５０８において、動き推定部１０４は、動きベクトル生成部５０５が出力する推定動きベクトルの大きさが所定の値を越えたか否かを判定し、推定動きベクトルの大きさが所定の値を越えたと判定された場合、ステップＳ５０９に進み、動きベクトル生成部５０５は、推定動きベクトルの大きさに初期値を設定する。ステップＳ５１０において、動きベクトル生成部５０５は、推定動きベクトルの角度に、所定の増分を加算する。動きベクトル生成部５０５は、大きさが初期値とされ、角度が変更された推定動きベクトルを動き補償部５０３および最大値判定部５０７に供給し、手続きは、ステップＳ５０４に進み、所定の範囲の画素の相関値を算出したか否かの判定を繰り返す。
【０４５８】
ステップ５０８において、推定動きベクトルの大きさが所定の値を越えていないと判定された場合、ステップＳ５０４に進み、所定の範囲の画素の相関値を算出したか否かの判定を繰り返す。
【０４５９】
ステップＳ５０４において、所定の範囲の画素の相関値を算出したと判定された場合、ステップＳ５１１に進み、最大値判定部５０７は、最大の相関に対応する推定動きベクトルを選択する。
【０４６０】
例えば、相関値演算部５０６が、式（７６）に示される演算を基に、相関値を算出するとき、最大値判定部５０７は、最小の相関値に対応する推定動きベクトルを選択する。
【０４６１】
例えば、相関値演算部５０６が、式（７７）に示される演算を基に、相関値J1を算出するとき、最大値判定部５０７は、最大の相関値J1に対応する推定動きベクトルを選択する。
【０４６２】
ステップＳ５１２において、最大値判定部５０７は、選択された推定動きベクトルを動きベクトルに設定して、処理は終了する。
【０４６３】
このように、動き推定部１０４は、混合比αおよび入力画像を基に、注目画素に対応する動きベクトルを検出することができる。動き推定部１０４は、注目フレームの各画素を注目画素として、以上で説明した、動きベクトルの検出の処理を繰り返すことにより、注目フレームの各画素に対応する動きベクトルを検出することができる。
【０４６４】
なお、フレーム#n-1の画素が、フレーム#nに対応する背景の画素であり、フレーム#nの画素が、フレーム#n+1に対応する背景の画素であると説明したが、フレーム#n+1の画素を、フレーム#nに対応する背景の画素とし、フレーム#n+2の画素を、フレーム#n+1に対応する背景の画素として処理をすることもできる。
【０４６５】
このとき、例えば、領域情報を基に、フレーム#n-1の画素を、フレーム#nに対応する背景の画素とし、フレーム#nの画素を、フレーム#n+1に対応する背景の画素とする処理と、フレーム#n+1の画素を、フレーム#nに対応する背景の画素とし、フレーム#n+2の画素を、フレーム#n+1に対応する背景の画素として処理とを切り換えるようにするようにしてもよい。
【０４６６】
また、領域情報を基に、注目画素を、混合領域の画素に限定して処理を実行するようにしてもよい。
【０４６７】
次に、前景背景分離部１０３について説明する。図６７は、前景背景分離部１０３の構成の一例を示すブロック図である。前景背景分離部１０３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１０１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。
【０４６８】
混合比算出部１０２から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０４６９】
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。
【０４７０】
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。
【０４７１】
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。
【０４７２】
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。
【０４７３】
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。
【０４７４】
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。
【０４７５】
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。
【０４７６】
図６８は、前景背景分離部１０３に入力される入力画像、並びに前景背景分離部１０３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。
【０４７７】
図６８（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図６８（Ｂ）は、図６８（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。
【０４７８】
図６８（Ａ）および図６８（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０３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。
【０４７９】
図６８（Ａ）および図６８（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０３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。
【０４８０】
混合領域の画素の画素値は、前景背景分離部１０３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。
【０４８１】
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。
【０４８２】
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。
【０４８３】
図６９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６９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。
【０４８４】
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。
【０４８５】
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。
【０４８６】
図７０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７０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７０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。
【０４８７】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（８１）で表される。
【０４８８】

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。
【０４８９】
式（８１）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（８２）で表される。
【０４９０】

【０４９１】
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（８３）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（８４）で表される。
【０４９２】
f16=C16-α16・P16 （８３）
f17=C17-α17・P17 （８４）
【０４９３】
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（８５）で計算される。
【０４９４】
fc=C-α・P （８５）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４９５】
図７１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７１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７１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。
【０４９６】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（８６）で表される。
【０４９７】

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。
【０４９８】
式（８６）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（８７）で表される。
【０４９９】

【０５００】
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（８８）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（８９）で表される。
【０５０１】
f03=C03-α3・N03 （８８）
f04=C04-α4・N04 （８９）
【０５０２】
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（９０）で計算される。
【０５０３】
fu=C-α・N （９０）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０５０４】
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。
【０５０５】
図７２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１０２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。
【０５０６】
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。
【０５０７】
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。
【０５０８】
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７０および図７１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。
【０５０９】
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。
【０５１０】
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。
【０５１１】
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。
【０５１２】
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。
【０５１３】
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。
【０５１４】
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。
【０５１５】
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。
【０５１６】
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。
【０５１７】
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。
【０５１８】
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。
【０５１９】
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。
【０５２０】
図７３は、図６９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。
【０５２１】
図７３（Ａ）は、図６９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。
【０５２２】
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。
【０５２３】
図７３（Ｂ）は、図６９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。
【０５２４】
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。
【０５２５】
次に、図７４に示すフローチャートを参照して、前景背景分離部１０３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。
【０５２６】
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１０２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１０２から供給された混合比αを取得する。
【０５２７】
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。
【０５２８】
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。
【０５２９】
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。
【０５３０】
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。
【０５３１】
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。
【０５３２】
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。
【０５３３】
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。
【０５３４】
このように、前景背景分離部１０３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。
【０５３５】
次に、前景成分画像の動きボケの量の調整について説明する。
【０５３６】
図７５は、動きボケ調整部１０５の構成の一例を示すブロック図である。動き推定部１０４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１０１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１０３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。
【０５３７】
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。
【０５３８】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図７６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。
【０５３９】
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７７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。
【０５４０】
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。
【０５４１】
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。
【０５４２】
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。
【０５４３】
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７７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。
【０５４４】
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（９１）乃至式（１０２）で表される。
【０５４５】

【０５４６】
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（１０３）乃至式（１１４）に示す。
【０５４７】

【０５４８】
式（１０３）乃至式（１１４）は、式（１１５）として表すこともできる。
【０５４９】
【数２８】

式（１１５）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。
【０５５０】
誤差を考慮して表現すると、式（１１５）は、式（１１６）のように表すことができる。
【０５５１】
【数２９】

式（１１６）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０５５２】
式（１１６）は、式（１１７）に書き換えることができる。
【０５５３】
【数３０】

【０５５４】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１１８）に示すように定義する。
【０５５５】
【数３１】

【０５５６】
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（１１９）を満たすようにFkを求める。
【０５５７】
【数３２】

【０５５８】
式（１１９）において、動き量vは固定値であるから、式（１２０）を導くことができる。
【０５５９】
【数３３】

【０５６０】
式（１２０）を展開して、移項すると、式（１２１）を得る。
【０５６１】
【数３４】

【０５６２】
式（１２１）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。
【０５６３】
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（１２２）に示す。
【０５６４】
【数３５】

【０５６５】
式（１２２）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。
【０５６６】
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。
【０５６７】
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。
【０５６８】
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。
【０５６９】
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７８に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および選択部８０７に出力する。
【０５７０】
なお、図７８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。
【０５７１】
動きボケ付加部８０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'や、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'を与えることで、動きボケの量を調整することができる。例えば、図７９に示すように、動きボケ付加部８０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０５７２】
動きボケ付加部８０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部８０７に供給する。
【０５７３】
選択部８０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、演算部８０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部８０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０５７４】
このように、動きボケ調整部１０５は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５７５】
また、例えば、図８０に示すように、処理単位に対応する画素の数が８であり、動き量vが４であるとき、動きボケ調整部１０５は、式（１２３）に示す行列の式を生成する。
【０５７６】
【数３６】

【０５７７】
動きボケ調整部１０５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。
【０５７８】
図８１は、動きボケ調整部１０５の他の構成を示す図である。図７５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。
【０５７９】
選択部８２１は、選択信号を基に、入力された動きベクトルとその位置信号をそのまま処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給するか、または動きベクトルの大きさを動きボケ調整量v'に置き換えて、その大きさが動きボケ調整量v'に置き換えられた動きベクトルとその位置信号を処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給する。
【０５８０】
このようにすることで、図８１の動きボケ調整部１０５の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図８１の動きボケ調整部１０５の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図７７に示す動き量vが5である前景成分画像に対して、3である動きボケ調整量v'対応する図７９に示すようなモデルに従って、演算を実行し、（動き量v）/（動きボケ調整量v'）＝5/3、すなわちほぼ1.7の動き量vに応じた動きボケを含む画像を算出する。なお、この場合、算出される画像は、3である動き量vに対応した動きボケを含むのではないので、動きボケ付加部８０６の結果とは動き量vと動きボケ調整量v'の関係の意味合いが異なる点に注意が必要である。
【０５８１】
以上のように、動きボケ調整部１０５は、動き量vおよび処理単位に対応して、式を生成し、生成した式に前景成分画像の画素値を設定して、動きボケの量が調整された前景成分画像を算出する。
【０５８２】
次に、図８２のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０５による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０５８３】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０５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。
【０５８４】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０５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。
【０５８５】
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。
【０５８６】
ステップＳ８０５において、処理単位の全ての画素の画素値の設定を行ったと判定された場合、ステップＳ８０６に進み、演算部８０５は、足し込み部８０４から供給された画素値が設定された正規方程式を基に、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０５８７】
このように、動きボケ調整部１０５は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動きボケを含む前景画像から動きボケの量を調整することができる。
【０５８８】
すなわち、サンプルデータである画素値に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０５８９】
以上のように、図４に構成を示す信号処理部１２は、入力画像に含まれる動きボケの量を調整することができる。図４に構成を示す信号処理部１２は、埋もれた情報である混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０５９０】
図８３は、動きボケ調整部１０５の構成の他の一例を示すブロック図である。動き推定部１０４から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定部１０１から供給された領域情報は、処理単位決定部９０１に供給される。前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像は、演算部９０４に供給される。
【０５９１】
処理単位決定部９０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部９０２に供給する。
【０５９２】
モデル化部９０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部９０２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８４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。
【０５９３】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２であり動き量vが５であるときにおいては、モデル化部９０２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。
【０５９４】
なお、モデル化部９０２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。
【０５９５】
方程式生成部９０３は、モデル化部９０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０５９６】
図８４乃至図８６に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であるときの、方程式生成部９０３が生成する方程式の例について説明する。
【０５９７】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、上述したように、式（９１）乃至式（１０２）で表される。
【０５９８】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（１２４）に示すように、前景の成分F08/vのみを含み、画素値C11は、前景の成分F08/vおよび前景の成分F07/vの積和から成る。従って、前景の成分F07/vは、式（１２５）で求めることができる。
【０５９９】
F08/v=C12 （１２４）
F07/v=C11-C12 （１２５）
【０６００】
同様に、画素値C10乃至C01に含まれる前景の成分を考慮すると、前景の成分F06/v乃至F01/vは、式（１２６）乃至式（１３１）により求めることができる。
【０６０１】
F06/v=C10-C11 （１２６）
F05/v=C09-C10 （１２７）
F04/v=C08-C09 （１２８）
F03/v=C07-C08+C12 （１２９）
F02/v=C06-C07+C11-C12 （１３０）
F01/v=C05-C06+C10-C11 （１３１）
【０６０２】
方程式生成部９０３は、式（１２４）乃至式（１３１）に例を示す、画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。方程式生成部９０３は、生成した方程式を演算部９０４に供給する。
【０６０３】
演算部９０４は、方程式生成部９０３から供給された方程式に前景成分画像の画素値を設定して、画素値を設定した方程式を基に、前景の成分を算出する。演算部９０４は、例えば、式（１２４）乃至式（１３１）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（１２４）乃至式（１３１）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０６０４】
演算部９０４は、画素値が設定された式に基づき、前景の成分を算出する。例えば、演算部９０４は、画素値C05乃至C12が設定された式（１２４）乃至式（１３１）に基づく演算により、図８５に示すように、前景の成分F01/v乃至F08/vを算出する。演算部９０４は、前景の成分F01/v乃至F08/vを補正部９０５に供給する。
【０６０５】
補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分に、処理単位決定部９０１から供給された動きベクトルに含まれる動き量vを乗じて、動きボケを除去した前景の画素値を算出する。例えば、補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vが供給されたとき、前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれに、５である動き量vを乗じることにより、図８６に示すように、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０６０６】
補正部９０５は、以上のように算出された、動きボケを除去した前景の画素値から成る前景成分画像を動きボケ付加部９０６および選択部９０７に供給する。
【０６０７】
動きボケ付加部９０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'で、動きボケの量を調整することができる。例えば、図７９に示すように、動きボケ付加部９０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０６０８】
動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部９０７に供給する。
【０６０９】
選択部９０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、補正部９０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部９０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０６１０】
このように、動きボケ調整部１０５は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０６１１】
次に、図８３に構成を示す動きボケ調整部１０５による前景の動きボケの量の調整の処理を図８７のフローチャートを参照して説明する。
【０６１２】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０５の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０６１３】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０５のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０６１４】
ステップＳ９０４において、演算部９０４は、作成された方程式に前景成分画像の画素値を設定し、画素値が設定された方程式を基に、画素値の差分から前景の成分を抽出する。ステップＳ９０５において、演算部９０４は、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したか否かを判定し、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出していないと判定された場合、ステップＳ９０４に戻り、前景の成分を抽出の処理を繰り返す。
【０６１５】
ステップＳ９０５において、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したと判定された場合、ステップＳ９０６に進み、補正部９０５は、動き量vを基に、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれを補正して、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０６１６】
ステップＳ９０７において、動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、選択部９０７は、動きボケが除去された画像または動きボケの量が調整された画像のいずれかを選択して、選択した画像を出力して、処理は終了する。
【０６１７】
このように、図８３に構成を示す動きボケ調整部１０５は、より簡単な演算で、より迅速に、動きボケを含む前景画像から動きボケを調整することができる。
【０６１８】
ウィナー・フィルタなど従来の動きボケを部分的に除去する手法が、理想状態では効果が認められるが、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対して十分な効果が得られないのに対し、図８３に構成を示す動きボケ調整部１０５においても、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０６１９】
図８８は、信号処理装置の他の構成を示すブロック図である。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。
【０６２０】
領域特定部１０１は、領域情報を混合比算出部１０２および前景背景分離部１０３に供給する。
【０６２１】
ノイズ除去部１００１は、動き推定部１０４から供給された動きベクトル、および前景背景分離部１０３から供給された、複数のフレームの前景成分画像を基に、前景成分画像からノイズを除去して、ノイズを除去した前景成分画像を選択部１０６に供給する。
【０６２２】
選択部１０６は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像、およびノイズ除去部１００１から供給されたノイズが除去された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０６２３】
図８９は、ノイズ除去部１００１の構成を示すブロック図である。
【０６２４】
前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像は、フレームメモリ１０１１−１および平均画素値算出部１０１３に入力される。
【０６２５】
フレームメモリ１０１１−１乃至１０１１−Ｎは、直列に接続され、前景背景分離部１０３または前のフレームメモリから供給された前景成分画像を記憶し、１フレームに対応する期間遅延させて、記憶している前景成分画像を出力する。
【０６２６】
フレームメモリ１０１１−１は、前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像を記憶し、１フレームに対応する期間遅延させて、記憶している前景成分画像をフレームメモリ１０１１−２および動き補償部１０１２−１に供給する。
【０６２７】
フレームメモリ１０１１−２乃至１０１１−（Ｎ−１）は、それぞれ、前のフレームメモリから供給された前景成分画像を記憶し、１フレームに対応する期間遅延させて、次のフレームメモリおよび動き補償部１０１２−２乃至１０１２−（Ｎ−１）のいずれかに供給する。
【０６２８】
フレームメモリ１０１１−Ｎは、フレームメモリ１０１１−（Ｎ−１）から供給された前景成分画像を記憶し、１フレームに対応する期間遅延させて、記憶している前景成分画像を動き補償部１０１２−Ｎに供給する。
【０６２９】
動き補償部１０１２−１は、動き推定部１０４から供給された動きベクトルを基に、フレームメモリ１０１１−１から供給された前景成分画像を動き補償し、動き補償された前景成分画像を平均画素値算出部１０１３に供給する。
【０６３０】
動き補償部１０１２−２乃至１０１２−Ｎのそれぞれは、動き推定部１０４から供給された動きベクトルを基に、フレームメモリ１０１１−２乃至１０１１−Ｎのいずれかから供給された前景成分画像を動き補償し、動き補償した前景成分画像のそれぞれを平均画素値算出部１０１３に供給する。
【０６３１】
動き補償部１０１２−１乃至１０１２−Ｎから平均画素値算出部１０１３に供給される全ての前景成分画像の画面上の位置は、ノイズ除去部１００１に入力される前景成分画像の画面上の位置に一致している。
【０６３２】
平均画素値算出部１０１３は、画面上の位置が一致している、ノイズ除去部１００１に入力された前景成分画像、および動き補償部１０１２−１乃至１０１２−Ｎのそれぞれから供給された前景成分画像を基に、各画素の画素値の平均値を算出する。平均画素値算出部１０１３は、前景成分画像の画素値に、算出した画素値の平均値を設定することにより、前景成分画像からノイズを除去し、ノイズが除去された前景成分画像を出力する。
【０６３３】
このように、ノイズ除去部１００１は、動き推定部１０４から供給された動きベクトルを基に、前景背景分離部１０３から出力された前景成分画像からノイズを除去することができる。
【０６３４】
動き推定部１０４が出力する動きベクトルが、混合領域が考慮された動きベクトルなので、複数のフレームの前景成分画像をより正確に動き補償することができ、よって、ノイズ除去部１００１は、よりノイズのレベルを下げることができる。
【０６３５】
図９０のフローチャートを参照して、信号処理装置によるノイズの除去の処理を説明する。
【０６３６】
ステップＳ１００１乃至ステップＳ１００４の処理のそれぞれは、ステップＳ１１乃至ステップＳ１４の処理のそれぞれと同様なので、その説明は省略する。
【０６３７】
ステップＳ１００５において、ノイズ除去部１００１は、動き推定部１０４から供給された動きベクトルを基に、前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像のノイズを除去する。ノイズを除去する処理の詳細は、図９１のフローチャートを参照して後述する。
【０６３８】
ステップＳ１００６において、信号処理装置は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ１００５に進み、ノイズ除去の処理を繰り返す。
【０６３９】
ステップＳ１００６において、画面全体について処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０６４０】
このように、信号処理装置は、前景成分画像からノイズを除去することができる。
【０６４１】
図９１は、ステップＳ１００５の処理に対応する、ノイズ除去部１００１による、前景成分画像のノイズの除去の処理を説明するフローチャートである。
【０６４２】
ステップＳ１０１１において、フレームメモリ１０１１−１乃至１０１１−Ｎは、フレーム毎の前景成分画像を記憶する。フレームメモリ１０１１−１乃至１０１１−Ｎは、それぞれ、記憶している前景成分画像を、動き補償部１０１２−１乃至１０１２−Ｎのいずれかに供給する。
【０６４３】
ステップＳ１０１２において、動き補償部１０１２−１乃至１０１２−Ｎは、それぞれ、動き推定部１０４から供給された動きベクトルを基に、フレーム毎の前景成分画像を動き補償する。
【０６４４】
ステップＳ１０１３において、平均画素値算出部１０１３は、動き補償された前景成分画像の画素値の平均値を算出して、算出した平均値を前景成分画像に設定することにより、前景成分画像からノイズを除去し、ノイズが除去された前景成分画像を出力して、処理は終了する。
【０６４５】
このように、ノイズ除去部１００１は、前景成分画像からノイズを除去することができる。
【０６４６】
以上のように、図８８に構成を示す信号処理装置は、前景成分画像と背景成分画像とを分離し、分離した前景成分画像のノイズを除去することができる。
【０６４７】
なお、混合比αは、画素値に含まれる背景の成分の割合として説明したが、画素値に含まれる前景の成分の割合としてもよい。
【０６４８】
また、前景となるオブジェクトの動きの方向は左から右として説明したが、その方向に限定されないことは勿論である。
【０６４９】
以上においては、３次元空間と時間軸情報を有する現実空間の画像をビデオカメラを用いて２次元空間と時間軸情報を有する時空間への射影を行った場合を例としたが、本発明は、この例に限らず、より多くの第１の次元の第１の情報を、より少ない第２の次元の第２の情報に射影した場合に、その射影によって発生する歪みを補正したり、有意情報を抽出したり、またはより自然に画像を合成する場合に適応することが可能である。
【０６５０】
なお、センサは、CCDに限らず、固体撮像素子である、例えば、BBD（Bucket Brigade Device）、CID（Charge Injection Device）、CPD（Charge Priming Device）、またはCMOS（Complementary Mental Oxide Semiconductor）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。
【０６５１】
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５１（フロッピ（登録商標）ディスクを含む）、光ディスク５２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ５４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ROM２２や、記憶部２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０６５２】
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。
【０６５３】
【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、オブジェクトの混ざり合いを考慮した、より正確な動きベクトルを検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】信号処理装置を示すブロック図である。
【図３】センサによる撮像を説明する図である。
【図４】画素の配置を説明する図である。
【図５】検出素子の動作を説明する図である。
【図６】動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。
【図７】背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。
【図８】静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【図９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１２】前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す図である。
【図１３】画素と画素値を時間方向に展開したモデルとの対応を示す図である。
【図１４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１７】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１８】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１９】動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図２０】領域特定部１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】前景に対応するオブジェクトが移動しているときの画像を説明する図である。
【図２２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２５】領域判定の条件を説明する図である。
【図２６】領域特定部１０１の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２７】領域特定部１０１の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２８】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図２９】領域特定部１０１の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図３０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３１】背景画像の例を示す図である。
【図３２】２値オブジェクト画像抽出部３０２の構成を示すブロック図である。
【図３３】相関値の算出を説明する図である。
【図３４】相関値の算出を説明する図である。
【図３５】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図３６】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図３７】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図３８】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図３９】領域判定部１０３の領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４０】領域判定の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図４１】混合比算出部１０２の構成の一例を示すブロック図である。
【図４２】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図４３】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４４】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４５】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４６】C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図４７】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図４８】推定混合比の例を示す図である。
【図４９】混合比算出部１０２の他の構成を示すブロック図である。
【図５０】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５１】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５２】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図５３】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図５４】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５５】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５６】推定混合比の例を示す図である。
【図５７】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５８】動き推定部１０４の構成を示すブロック図である。
【図５９】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６０】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６１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６４】動きベクトルの算出の処理を説明する図である。
【図６５】相関値を算出するためのブロックを説明する図である。
【図６６】動きベクトルの検出の処理を説明するフローチャートである。
【図６７】前景背景分離部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図６８】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６９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７２】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図７３】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７４】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７５】動きボケ調整部１０５の構成の一例を示すブロック図である。
【図７６】処理単位を説明する図である。
【図７７】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７８】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７９】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８０】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８１】動きボケ調整部１０５の他の構成を示す図である。
【図８２】動きボケ調整部１０５による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図８３】動きボケ調整部１０５の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図８４】画素値と前景の成分のとの対応を指定するモデルの例を示す図である。
【図８５】前景の成分の算出を説明する図である。
【図８６】前景の成分の算出を説明する図である。
【図８７】前景の動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図８８】信号処理装置の他の構成を示すブロック図である。
【図８９】ノイズ除去部１００１の構成を示すブロック図である。
【図９０】信号処理装置によるノイズの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図９１】前景成分画像のノイズの除去の処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
２１ CPU， ２２ ROM， ２３ RAM， ２６ 入力部， ２７ 出力部，２８ 記憶部， ２９ 通信部， ５１ 磁気ディスク， ５２ 光ディスク， ５３ 光磁気ディスク， ５４ 半導体メモリ， １０１ 領域特定部， １０２ 混合比算出部， １０３ 前景背景分離部， １０４ 動き推定部， １０５ 動きボケ調整部， １０６ 選択部， ２０１ フレームメモリ， ２０２−１乃至２０２−４ 静動判定部， ２０３−１乃至２０３−３ 領域判定部， ２０４ 判定フラグ格納フレームメモリ， ２０５ 合成部， ２０６ 判定フラグ格納フレームメモリ， ３０１ 背景画像生成部， ３０２ ２値オブジェクト画像抽出部， ３０３ 時間変化検出部， ３２１ 相関値演算部，３２２ しきい値処理部， ３４１ フレームメモリ， ３４２ 領域判定部， ３６１ ロバスト化部， ３８１ 動き補償部， ３８２ スイッチ， ３８３−１乃至３８３−Ｎ フレームメモリ、 ３８４−１乃至３８４−Ｎ 重み付け部， ３８５ 積算部， ４０１ 推定混合比処理部， ４０２ 推定混合比処理部， ４０３ 混合比決定部， ４２１ フレームメモリ， ４２２ 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， ４６１ 遅延回路， ４６２ 足し込み部， ４６３ 演算部， ５０１ フレームメモリ，５０２ フレーム差分演算部， ５０３ 動き補償部， ５０４ フレームメモリ， ５０５ 動きベクトル生成部， ５０６ 相関値演算部， ５０７ 最大値判定部， ６０１ 分離部， ６０２ スイッチ， ６０３ 合成部， ６０４ スイッチ， ６０５ 合成部， ６２１ フレームメモリ， ６２２ 分離処理ブロック， ６２３ フレームメモリ， ６３１ アンカバード領域処理部， ６３２ カバード領域処理部， ６３３ 合成部， ６３４ 合成部， ８０１ 処理単位決定部， ８０２ モデル化部， ８０３ 方程式生成部， ８０４ 足し込み部， ８０５ 演算部， ８０６ 動きボケ付加部， ８０７選択部， ８２１ 選択部， ９０１ 処理単位決定部， ９０２ モデル化部， ９０３ 方程式生成部， ９０４ 演算部， ９０５ 補正部， ９０６動きボケ付加部， ９０７ 選択部， １００１ ノイズ除去部， １０１１−１乃至１０１１−Ｎ フレームメモリ， １０１２−１乃至１０１２−Ｎ 動き補償部， １０１３ 平均画素値算出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing apparatus and method, a recording medium, and a program, and more particularly, to an image processing apparatus and method, a recording medium, and a program that take into consideration a difference between a signal detected by a sensor and the real world.
[0002]
[Prior art]
A technique for detecting an event in the real world with a sensor and processing sampling data output from an image sensor is widely used.
[0003]
For example, in an image obtained by capturing an object moving in front of a predetermined background with a video camera, motion blur occurs when the moving speed of the object is relatively fast.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When an object moves in front of a stationary background, not only motion blur due to mixing of the moving object image itself, but also mixing of the background image and the moving object image occurs. Conventionally, it has not been considered to detect a motion vector in consideration of a mixture of a background image and a moving object image.
[0005]
The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to detect a more accurate motion vector in consideration of a mixture of a plurality of objects such as a background image and a moving object image. For the purpose.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The image processing apparatus of the present inventionIn an image processing apparatus that processes an input image consisting of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effect, the input image that is the frame of interest and the input that is acquired immediately before and after that By comparing the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position and a predetermined threshold value between the first adjacent frame and the second adjacent frame which are images, the target frame and the first adjacent frame are compared with each other. The presence / absence of motion between adjacent frames and the presence / absence of motion between the target frame and the second adjacent frame are determined. Based on the determination result,, Specify a mixed region in which the foreground object component constituting the foreground object and the background object component constituting the background object are mixed,Furthermore, between the determination result of the presence or absence of pixel movement between the first adjacent frame and the input image acquired immediately before it, and the second adjacent frame and the input image acquired after that Using the determination result of the presence or absence of pixel movement, the specified mixed area corresponds to the covered background area where the background object component changes from the background object component to the passage of time or the passage of time. To determine which of the uncovered background area is the area from the foreground object component to the background object component,IdentifiedregionArea specifying means for outputting area information indicatingThe pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame is N When the pixel of interest is a pixel in the covered background region, the mixture ratio α = (CN) / (PN), and if the pixel of interest is a pixel in the uncovered background region, the mixture ratio α = (CP) / (NP)A mixture ratio estimating means for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio of the foreground object component and the background object component;Candidates that generate a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of size and angle within a predetermined rangeVector generation means;From the pixel value of the target pixel,Of the first adjacent frameThe first difference obtained by subtracting the value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel by the mixing ratioCalculateDoWithFrom the pixel value of the target pixel,Of the second adjacent frameA plurality of second differences obtained by subtracting a value obtained by multiplying the pixel value of each pixel by the mixing ratio.CalculateDifferenceA calculation means;The second difference between the pixels of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel, and the first differencecorrelationFor each of a plurality of candidate vectorsComputing means;Among the correlations corresponding to each of the candidate vectors,Maximum correlationCandidateDetects the vector and outputs it as a motion vector corresponding to the target pixel of the target frameMotion vector determinationMeans.
[0007]
  The correlation value calculating means calculates the absolute value of the first difference and the second difference as the correlation.be able to.
[0008]
  The correlation value calculation means includes, as a correlation, a first difference of each pixel in the target block composed of a plurality of pixels centered on the target pixel and a plurality of pixels centered on the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame. Calculate the sum of absolute differences between corresponding pixels of the second difference of each pixel in the corresponding block of pixels.be able to.
[0009]
  Based on the mixing ratio, the image processing deviceMixed areaAnd separating means for separating at least the foreground object.
[0010]
The image processing apparatus may further include a motion blur adjusting unit that adjusts the amount of motion blur of the separated foreground object based on the motion vector.
[0011]
The image processing apparatus may further include a noise removing unit that removes noise of the separated foreground object based on the motion vector.
[0012]
  The image processing method of the present invention includes:In an image processing method for processing an input image consisting of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effect, the input image used as a frame of interest and the input acquired immediately before and after By comparing the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position and a predetermined threshold value between the first adjacent frame and the second adjacent frame which are images, the target frame and the first adjacent frame are compared with each other. The presence / absence of motion between adjacent frames and the presence / absence of motion between the target frame and the second adjacent frame are determined. Based on the determination result,, Specify a mixed region in which the foreground object component constituting the foreground object and the background object component constituting the background object are mixed,Furthermore, between the determination result of the presence or absence of pixel movement between the first adjacent frame and the input image acquired immediately before it, and the second adjacent frame and the input image acquired after that Using the determination result of the presence or absence of pixel movement, the specified mixed area corresponds to the covered background area where the background object component changes from the background object component to the passage of time or the passage of time. To determine which of the uncovered background area is the area from the foreground object component to the background object component,IdentifiedregionAn area specifying step for outputting area information indicating:The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame is N If the pixel of interest is a pixel in the covered background region, the mixture ratio α = (CN) / (PN), and if the pixel of interest is a pixel in the uncovered background region, the mixture ratio α = (CP) / (NP)A mixture ratio estimation step for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio of the foreground object component and the background object component;Candidates that generate a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of size and angle within a predetermined rangeA vector generation step;From the pixel value of the target pixel,Of the first adjacent frameThe first difference obtained by subtracting the value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel by the mixing ratioCalculateDoWithFrom the pixel value of the target pixel,Of the second adjacent frameA plurality of second differences obtained by subtracting a value obtained by multiplying the pixel value of each pixel by the mixing ratio.CalculateDifferenceA calculation step;The second difference between the pixels of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel, and the first differencecorrelationFor each of a plurality of candidate vectorsA computation step;Among the correlations corresponding to each of the candidate vectors,Maximum correlationCandidateDetects the vector and outputs it as a motion vector corresponding to the target pixel of the target frameMotion vector determinationAnd a step.
[0013]
  The recording medium of the present invention isOn the computer,Consists of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effectAmong the input images, the difference between the pixel values of the pixels at the same position between the input image as the target frame and the first adjacent frame and the second adjacent frame which are input images before and after the input image Is compared with a predetermined threshold value to determine the presence / absence of motion between the frame of interest and the first adjacent frame and the presence / absence of motion between the frame of interest and the second adjacent frame. And determine the frame of interest based on the determination result., Specify a mixed region in which the foreground object component constituting the foreground object and the background object component constituting the background object are mixed,Furthermore, between the determination result of the presence or absence of pixel movement between the first adjacent frame and the input image acquired immediately before it, and the second adjacent frame and the input image acquired after that Using the determination result of the presence or absence of pixel movement, the specified mixed area corresponds to the covered background area where the background object component changes from the background object component to the passage of time or the passage of time. To determine which of the uncovered background area is the area from the foreground object component to the background object component,IdentifiedregionAn area specifying step for outputting area information indicating:The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame is N If the pixel of interest is a pixel in the covered background region, the mixture ratio α = (CN) / (PN), and if the pixel of interest is a pixel in the uncovered background region, the mixture ratio α = (CP) / (NP)A mixture ratio estimation step for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio of the foreground object component and the background object component;Candidates that generate a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of size and angle within a predetermined rangeA vector generation step;From the pixel value of the target pixel,Of the first adjacent frameThe first difference obtained by subtracting the value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel by the mixing ratioCalculateDoWithFrom the pixel value of the target pixel,Of the second adjacent frameA plurality of second differences obtained by subtracting a value obtained by multiplying the pixel value of each pixel by the mixing ratio.CalculateDifferenceA calculation step;The second difference between the pixels of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel, and the first differencecorrelationFor each of a plurality of candidate vectorsA computation step;Among the correlations corresponding to each of the candidate vectors,Maximum correlationCandidateDetects the vector and outputs it as a motion vector corresponding to the target pixel of the target frameMotion vector determinationStep andA computer readable recording of a program to be executed.
[0014]
  The program of the present inventionA computer that processes an input image made up of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effect, with an input image that is a frame of interest and input images that are acquired immediately before and after that By comparing the absolute value of the difference between the pixel values of pixels at the same position and a predetermined threshold value between a certain first adjacent frame and second adjacent frame, the target frame and the first adjacent frame And the presence or absence of motion between the target frame and the second adjacent frame, and based on the determination result,, Specify a mixed region in which the foreground object component constituting the foreground object and the background object component constituting the background object are mixed,Furthermore, between the determination result of the presence or absence of pixel movement between the first adjacent frame and the input image acquired immediately before it, and the second adjacent frame and the input image acquired after that Using the determination result of the presence or absence of pixel movement, the specified mixed area corresponds to the covered background area where the background object component changes from the background object component to the passage of time or the passage of time. To determine which of the uncovered background area is the area from the foreground object component to the background object component,IdentifiedregionAn area specifying step for outputting area information indicating:The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame is N If the pixel of interest is a pixel in the covered background region, the mixture ratio α = (CN) / (PN), and if the pixel of interest is a pixel in the uncovered background region, the mixture ratio α = (CP) / (NP)A mixture ratio estimation step for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio of the foreground object component and the background object component;Candidate for generating a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of size and angle within a predetermined rangeA vector generation step;From the pixel value of the target pixel,Of the first adjacent frameThe first difference obtained by subtracting the value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel by the mixing ratioCalculateDoWithFrom the pixel value of the target pixel,Of the second adjacent frameA plurality of second differences obtained by subtracting a value obtained by multiplying the pixel value of each pixel by the mixing ratio.CalculateDifferenceA calculation step;The second difference between the pixels of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel, and the first differencecorrelationFor each of a plurality of candidate vectorsA calculation step;Among the correlations corresponding to each of the candidate vectors,Maximum correlationCandidateDetects the vector and outputs it as a motion vector corresponding to the target pixel of the target frameMotion vector determinationStep and executeIs for.
[0015]
  In the image processing apparatus and method, the recording medium, and the program of the present invention,The absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position between the first adjacent frame and the second adjacent frame, which are the input images acquired immediately before and after the input image as the target frame, By comparing with a predetermined threshold value, it is determined whether or not there is motion between the frame of interest and the first adjacent frame, and whether or not there is motion between the frame of interest and the second adjacent frame. Based on the result, a mixed region in which the foreground object component constituting the foreground object and the background object component constituting the background object of the target frame are mixed is specified, and the first adjacent frame and one of the mixed regions are identified. Judgment result of presence / absence of pixel movement between previously acquired input image and determination of presence / absence of pixel movement between second adjacent frame and input image acquired immediately after Using the results, the specified mixed area is a covered background area in which the background object component changes from the background object component to the foreground object component corresponding to the passage of time, or the foreground object component to the background object corresponding to the passage of time. It is specified which of the uncovered background areas is a component area, and area information indicating the specified area is output. The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame is When N, if the pixel of interest is a pixel in the covered background region, the mixture ratio α = (CN) / (PN), and if the pixel of interest is a pixel in the uncovered background region, the mixture ratio α = (CP ) / (NP) estimates the mixture ratio indicating the mixture ratio of the foreground object component and the background object component of the target pixel, and the motion vector to be detected by a plurality of combinations of size and angle within a predetermined range. A plurality of candidate vectors are generated as candidates, and a first difference obtained by subtracting a value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel of the first adjacent frame by the mixing ratio from the pixel value of the target pixel is calculated. And the pixel of interest A plurality of second differences obtained by subtracting a value obtained by multiplying the pixel value of each pixel of the second adjacent frame by the mixing ratio from the pixel value are calculated, and the second difference corresponding to the candidate vector is calculated from the target pixel. The correlation between the second difference between the pixels of the adjacent frames and the first difference is calculated for each of the plurality of candidate vectors, and the candidate vector having the maximum correlation among the correlations corresponding to each of the plurality of candidate vectors is Detected and output as a motion vector corresponding to the target pixel of the target frame.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a signal processing apparatus according to the present invention. A CPU (Central Processing Unit) 21 executes various processes according to a program stored in a ROM (Read Only Memory) 22 or a storage unit 28. A RAM (Random Access Memory) 23 appropriately stores programs executed by the CPU 21 and data. The CPU 21, ROM 22, and RAM 23 are connected to each other by a bus 24.
[0017]
An input / output interface 25 is also connected to the CPU 21 via the bus 24. The input / output interface 25 is connected to an input unit 26 including a keyboard, a mouse, and a microphone, and an output unit 27 including a display and a speaker. The CPU 21 executes various processes in response to commands input from the input unit 26. Then, the CPU 21 outputs an image, sound, or the like obtained as a result of the processing to the output unit 27.
[0018]
The storage unit 28 connected to the input / output interface 25 is configured by, for example, a hard disk and stores programs executed by the CPU 21 and various data. The communication unit 29 communicates with an external device via the Internet or other networks. In this example, the communication unit 29 functions as an acquisition unit that captures the output of the sensor.
[0019]
A program may be acquired via the communication unit 29 and stored in the storage unit 28.
[0020]
The drive 30 connected to the input / output interface 25, when a magnetic disk 51, an optical disk 52, a magneto-optical disk 53, or a semiconductor memory 54 is mounted, drives them, and programs and data recorded there. Get etc. The acquired program and data are transferred to and stored in the storage unit 28 as necessary.
[0021]
Next, a signal processing apparatus that performs processing for identifying a region where significant information is buried or extracting the buried significant information from data acquired by a sensor will be described with a more specific example. In the following example, the CCD line sensor or CCD area sensor corresponds to the sensor, the area information and mixing ratio correspond to significant information, and the foreground and background are mixed and motion blur corresponds to distortion in the mixed area. To do.
[0022]
Here, the motion blur refers to a distortion included in an image corresponding to a moving object, which is caused by the movement of an object in the real world to be imaged and the imaging characteristics of the sensor.
[0023]
In this specification, an image corresponding to an object in the real world to be imaged is referred to as an image object.
[0024]
FIG. 2 is a block diagram illustrating the signal processing apparatus.
[0025]
It does not matter whether each function of the signal processing device is realized by hardware or software. That is, each block diagram in this specification may be considered as a hardware block diagram or a software functional block diagram.
[0026]
The input image supplied to the signal processing apparatus is supplied to the region specifying unit 101, the mixture ratio calculating unit 102, the foreground / background separating unit 103, and the motion estimating unit 104.
[0027]
The area specifying unit 101 specifies each pixel of the input image as one of the foreground area, the background area, or the mixed area, and whether each pixel belongs to one of the foreground area, the background area, or the mixed area (Hereinafter referred to as region information) is supplied to the mixture ratio calculation unit 102, the foreground / background separation unit 103, and the motion blur adjustment unit 105.
[0028]
Based on the input image and the region information supplied from the region specifying unit 101, the mixture ratio calculation unit 102 calculates a mixture ratio (hereinafter referred to as a mixture ratio α) corresponding to the pixels included in the mixture region, The calculated mixture ratio is supplied to the foreground / background separation unit 103 and the motion estimation unit 104.
[0029]
The mixing ratio α is a value indicating a ratio of an image component (hereinafter also referred to as a background component) corresponding to a background object in a pixel value, as shown in an equation (3) described later.
[0030]
Based on the region information supplied from the region specifying unit 101 and the mixture ratio α supplied from the mixture ratio calculation unit 102, the foreground / background separation unit 103 performs image component corresponding to the foreground object (hereinafter, foreground component). The input image is separated into a foreground component image consisting of only the background component and a background component image consisting only of the background component, and the foreground component image is supplied to the motion blur adjustment unit 105 and the selection unit 106. Note that the separated foreground component image may be the final output. Only the foreground and the background can be specified without considering the conventional mixed region, and an accurate foreground and background can be obtained as compared with the separated method.
[0031]
The motion estimation unit 104 calculates the correlation values of the foreground components for a plurality of frames based on the input image and the mixture ratio α supplied from the mixture ratio calculation unit 102, and the pixel motion from the calculated correlation values Detect vectors. The motion estimation unit 104 supplies the detected motion vector to the motion blur adjustment unit 105.
[0032]
The motion estimation unit 104 can also output the detected motion vector as a motion vector corresponding to the foreground object.
[0033]
The motion blur adjusting unit 105 determines a processing unit indicating one or more pixels included in the foreground component image based on the motion amount v and the region information that can be known from the motion vector supplied from the motion estimation unit 104.
[0034]
The motion amount v is a value that represents a change in the position of the image corresponding to the moving object in units of pixel intervals. For example, when the image of the object corresponding to the foreground is moved so as to be displayed at a position separated by four pixels in the next frame with reference to a certain frame, the motion amount v of the image of the object corresponding to the foreground is 4.
[0035]
The processing unit is data that designates a group of pixels to be subjected to a process for adjusting the amount of motion blur.
[0036]
The motion blur adjustment unit 105 is based on the motion blur adjustment amount input to the signal processing device, the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103, the motion vector supplied from the motion estimation unit 104, and the processing unit. Adjust the amount of motion blur by adjusting the amount of motion blur included in the foreground component image, such as removing motion blur included in the foreground component image, decreasing the amount of motion blur, or increasing the amount of motion blur. The foreground component image thus obtained is output to the selection unit 106. The motion vector and its position information may not be used.
[0037]
For example, the selection unit 106 adjusts the amount of the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103 and the amount of motion blur supplied from the motion blur adjustment unit 105 based on a selection signal corresponding to the user's selection. One of the foreground component images is selected, and the selected foreground component image is output.
[0038]
Next, an input image supplied to the signal processing device will be described with reference to FIGS.
[0039]
FIG. 3 is a diagram for explaining imaging by a sensor. The sensor is composed of, for example, a CCD video camera equipped with a CCD (Charge-Coupled Device) area sensor which is a solid-state image sensor. The object corresponding to the foreground in the real world moves horizontally between the object corresponding to the background and the sensor in the real world, for example, from the left side to the right side in the drawing.
[0040]
The sensor images an object corresponding to the foreground together with an object corresponding to the background. The sensor outputs the captured image in units of one frame. For example, the sensor outputs an image composed of 30 frames per second. The exposure time of the sensor can be 1/30 second. The exposure time is a period from the start of the conversion of the input light into the electric charge until the end of the conversion of the input light into the electric charge. Hereinafter, the exposure time is also referred to as shutter time.
[0041]
FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of pixels. In FIG. 4, A to I indicate individual pixels. The pixels are arranged on a plane corresponding to the image. One detection element corresponding to one pixel is arranged on the sensor. When the sensor captures an image, one detection element outputs a pixel value corresponding to one pixel constituting the image. For example, the position of the detection element in the X direction corresponds to the horizontal position on the image, and the position of the detection element in the Y direction corresponds to the vertical position on the image.
[0042]
As shown in FIG. 5, for example, a detection element that is a CCD converts input light into electric charge for a period corresponding to the shutter time, and accumulates the converted electric charge. The amount of charge is approximately proportional to the intensity of the input light and the time during which the light is input. In the period corresponding to the shutter time, the detection element adds the electric charge converted from the input light to the already accumulated electric charge. That is, the detection element integrates the input light for a period corresponding to the shutter time, and accumulates an amount of charge corresponding to the integrated light. It can be said that the detection element has an integration effect with respect to time.
[0043]
The electric charge accumulated in the detection element is converted into a voltage value by a circuit (not shown), and the voltage value is further converted into a pixel value such as digital data and output. Therefore, each pixel value output from the sensor is a value projected onto a one-dimensional space, which is the result of integrating a part of the object corresponding to the foreground or background having a spatial extent with respect to the shutter time. Have.
[0044]
The signal processing apparatus extracts significant information buried in the output signal, for example, the mixing ratio α, by the accumulation operation of the sensor. The signal processing apparatus adjusts the amount of distortion caused by the mixture of the foreground image objects themselves, for example, the amount of motion blur. The signal processing apparatus also adjusts the amount of distortion caused by the mixture of the foreground image object and the background image object.
[0045]
FIG. 6 is a diagram for explaining an image obtained by imaging an object corresponding to a moving foreground and an object corresponding to a stationary background. FIG. 6A shows an image obtained by imaging an object corresponding to the foreground with movement and an object corresponding to the stationary background. In the example shown in FIG. 6A, the object corresponding to the foreground is moving horizontally from the left to the right with respect to the screen.
[0046]
FIG. 6B is a model diagram in which pixel values corresponding to one line of the image shown in FIG. The horizontal direction in FIG. 6B corresponds to the spatial direction X in FIG.
[0047]
The pixel value of the background region pixel is composed of only the background component, that is, the image component corresponding to the background object. The pixel value of the foreground region pixel is composed of only the foreground component, that is, the image component corresponding to the foreground object.
[0048]
The pixel value of the pixel in the mixed area is composed of a background component and a foreground component. Since the pixel value is composed of the background component and the foreground component, the mixed region can be said to be a distortion region. The mixed area is further classified into a covered background area and an uncovered background area.
[0049]
The covered background area is a mixed area at a position corresponding to the front end in the advancing direction of the foreground object with respect to the foreground area, and is an area where the background component is covered with the foreground as time passes.
[0050]
On the other hand, the uncovered background area is a mixed area at a position corresponding to the rear end portion of the foreground object in the advancing direction with respect to the foreground area, and an area where a background component appears as time passes. Say.
[0051]
As described above, an image including a foreground area, a background area, or a covered background area or an uncovered background area is input as an input image to the area specifying unit 101, the mixture ratio calculation unit 102, and the foreground / background separation unit 103. .
[0052]
FIG. 7 is a diagram illustrating the background area, the foreground area, the mixed area, the covered background area, and the uncovered background area as described above. In the case of the image shown in FIG. 6, the background area is a stationary part, the foreground area is a moving part, and the covered background area of the mixed area is a part that changes from the background to the foreground. The uncovered background area is a portion that changes from the foreground to the background.
[0053]
FIG. 8 is a model diagram in which pixel values of pixels arranged in a row adjacent to each other in an image obtained by capturing an object corresponding to a stationary foreground and an object corresponding to a stationary background are expanded in the time direction. It is. For example, pixels arranged on one line of the screen can be selected as the pixels arranged adjacent to each other in one column.
[0054]
The pixel values F01 to F04 shown in FIG. 8 are pixel values corresponding to the still foreground object. The pixel values B01 to B04 shown in FIG. 8 are pixel values corresponding to the stationary background object.
[0055]
In the vertical direction in FIG. 8, time elapses from the top to the bottom in the figure. The position of the upper side of the rectangle in FIG. 8 corresponds to the time when the sensor starts to convert the input light into electric charge, and the position of the lower side of the rectangle in FIG. 8 indicates the electric charge of the light input by the sensor. Corresponds to the time to finish conversion of. That is, the distance from the upper side to the lower side of the rectangle in FIG. 8 corresponds to the shutter time.
[0056]
Hereinafter, a case where the shutter time and the frame interval are the same will be described as an example.
[0057]
The horizontal direction in FIG. 8 corresponds to the spatial direction X described in FIG. More specifically, in the example shown in FIG. 8, the distance from the left side of the rectangle described as “F01” in FIG. 8 to the right side of the rectangle described as “B04” is 8 times the pixel pitch, That is, it corresponds to the interval between eight consecutive pixels.
[0058]
When the foreground object and the background object are stationary, the light input to the sensor does not change during the period corresponding to the shutter time.
[0059]
Here, the period corresponding to the shutter time is divided into two or more periods having the same length. For example, if the number of virtual divisions is 4, the model diagram shown in FIG. 8 can be represented as the model shown in FIG. The virtual division number is set corresponding to the amount of movement v of the object corresponding to the foreground within the shutter time. For example, the number of virtual divisions is 4 corresponding to the motion amount v being 4, and the period corresponding to the shutter time is divided into 4.
[0060]
The top row in the figure corresponds to the first divided period after the shutter opens.
The second row from the top in the figure corresponds to the second divided period from when the shutter has opened. The third line from the top in the figure corresponds to the third divided period from when the shutter has opened. The fourth row from the top in the figure corresponds to the fourth divided period from when the shutter has opened.
[0061]
Hereinafter, the shutter time divided in accordance with the motion amount v is also referred to as shutter time / v.
[0062]
Since the light input to the sensor does not change when the object corresponding to the foreground is stationary, the foreground component F01 / v is equal to a value obtained by dividing the pixel value F01 by the virtual division number. Similarly, when the object corresponding to the foreground is stationary, the foreground component F02 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value F02 by the virtual division number, and the foreground component F03 / v is the virtual value of the pixel value F03. The foreground component F04 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value F04 by the virtual division number.
[0063]
Since the light input to the sensor does not change when the object corresponding to the background is stationary, the background component B01 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value B01 by the virtual division number. Similarly, when the object corresponding to the background is stationary, the background component B02 / v is equal to the value obtained by dividing the pixel value B02 by the virtual division number, and B03 / v is obtained by dividing the pixel value B03 by the virtual division number. B04 / v is equal to a value obtained by dividing the pixel value B04 by the number of virtual divisions.
[0064]
That is, when the object corresponding to the foreground is stationary, the light corresponding to the foreground object input to the sensor does not change during the period corresponding to the shutter time. The foreground component F01 / v corresponding to, the foreground component F01 / v corresponding to the second shutter time / v after the shutter opens, and the third foreground corresponding to the shutter time / v corresponding to the shutter time / v. And the foreground component F01 / v corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened have the same value. F02 / v to F04 / v have the same relationship as F01 / v.
[0065]
When the object corresponding to the background is stationary, the light corresponding to the background object input to the sensor does not change during the period corresponding to the shutter time, so it corresponds to the first shutter time / v after the shutter opens. Background component B01 / v, the second background component B01 / v corresponding to the shutter time / v after the shutter opens, and the third background component corresponding to the shutter time / v corresponding to the shutter time / v B01 / v and the fourth background component B01 / v corresponding to the shutter time / v after the shutter is opened have the same value. B02 / v to B04 / v have the same relationship.
[0066]
Next, a case where the object corresponding to the foreground moves and the object corresponding to the background is stationary will be described.
[0067]
FIG. 10 is a model diagram in which pixel values of pixels on one line including the covered background area are expanded in the time direction when the object corresponding to the foreground moves toward the right side in the drawing. In FIG. 10, the foreground motion amount v is 4. Since one frame is a short time, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and is moving at a constant speed. In FIG. 10, the image of the object corresponding to the foreground moves so as to be displayed on the right side by four pixels in the next frame with reference to a certain frame.
[0068]
In FIG. 10, the leftmost pixel through the fourth pixel from the left belong to the foreground area. In FIG. 10, the fifth through seventh pixels from the left belong to the mixed area, which is a covered background area. In FIG. 10, the rightmost pixel belongs to the background area.
[0069]
Since the object corresponding to the foreground is moving so as to cover the object corresponding to the background with the passage of time, the component included in the pixel value of the pixel belonging to the covered background area has a period corresponding to the shutter time. At this point, the background component is replaced by the foreground component.
[0070]
For example, a pixel value M with a thick frame in FIG. 10 is expressed by Expression (1).
[0071]
M = B02 / v + B02 / v + F07 / v + F06 / v (1)
[0072]
For example, since the fifth pixel from the left includes a background component corresponding to one shutter time / v and includes a foreground component corresponding to three shutter times / v, the mixture ratio of the fifth pixel from the left α is 1/4. The sixth pixel from the left includes a background component corresponding to two shutter times / v and includes a foreground component corresponding to two shutter times / v. Therefore, the mixture ratio α of the sixth pixel from the left is 1/2. The seventh pixel from the left includes a background component corresponding to three shutter times / v, and includes a foreground component corresponding to one shutter time / v. Therefore, the mixture ratio α of the seventh pixel from the left is 3/4.
[0073]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the fourth pixel from the left in FIG. The foreground component F07 / v of the first shutter time / v after the shutter is opened is the foreground component corresponding to the second shutter time / v of the fifth pixel from the left in FIG. be equivalent to. Similarly, the foreground component F07 / v corresponds to the foreground component of the sixth pixel from the left in FIG. 10 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the seventh pixel from the left in FIG. And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0074]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the third pixel from the left in FIG. The foreground component F06 / v of the first shutter time / v after the shutter is opened is the foreground component of the fourth pixel from the left in FIG. 10 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened. equal. Similarly, the foreground component F06 / v is the sixth pixel from the left in FIG. 10 and the foreground component of the fifth pixel from the left in FIG. 10 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened. And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0075]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the second pixel from the left in FIG. The foreground component F05 / v of the first shutter time / v after the shutter is opened is the foreground component corresponding to the second shutter time / v of the third pixel from the left in FIG. be equivalent to. Similarly, the foreground component F05 / v is the fifth pixel from the left in FIG. 10 and the foreground component of the fourth pixel from the left in FIG. 10 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened. And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0076]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed so that the foreground image is displayed on the right side of four pixels in the next frame, for example, the shutter of the leftmost pixel in FIG. The foreground component F04 / v of the first shutter time / v after opening is equal to the foreground component of the second pixel from the left in FIG. 10 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened. Similarly, the foreground component F04 / v corresponds to the foreground component of the third pixel from the left in FIG. 10 corresponding to the third shutter time / v after the shutter is opened, and the fourth pixel from the left in FIG. Are equal to the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0077]
Since the foreground area corresponding to the moving object includes motion blur as described above, it can be said to be a distortion area.
[0078]
FIG. 11 is a model diagram in which pixel values of pixels on one line including the uncovered background area are expanded in the time direction when the foreground moves toward the right side in the drawing. In FIG. 11, the foreground motion amount v is 4. Since one frame is a short time, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and is moving at a constant speed. In FIG. 11, the image of the object corresponding to the foreground moves to the right by four pixels in the next frame with reference to a certain frame.
[0079]
In FIG. 11, the leftmost pixel through the fourth pixel from the left belong to the background area. In FIG. 11, the fifth pixel from the left to the seventh pixel from the left belong to the mixed area which is an uncovered background. In FIG. 11, the rightmost pixel belongs to the foreground area.
[0080]
Since the object corresponding to the foreground that covered the object corresponding to the background is moved so as to be removed from the front of the object corresponding to the background over time, it is included in the pixel value of the pixel belonging to the uncovered background area The component to be changed from the foreground component to the background component at a certain point in time corresponding to the shutter time.
[0081]
For example, a pixel value M ′ with a thick line frame in FIG. 11 is expressed by Expression (2).
[0082]
M '= F02 / v + F01 / v + B26 / v + B26 / v (2)
[0083]
For example, the fifth pixel from the left includes a background component corresponding to three shutter times / v, and includes a foreground component corresponding to one shutter time / v, so the mixing ratio of the fifth pixel from the left α is 3/4. The sixth pixel from the left includes a background component corresponding to two shutter times / v and includes a foreground component corresponding to two shutter times / v. Therefore, the mixture ratio α of the sixth pixel from the left is 1/2. Since the seventh pixel from the left includes a background component corresponding to one shutter time / v and includes a foreground component corresponding to three shutter times / v, the mixture ratio α of the seventh pixel from the left is 1/4.
[0084]
When the expressions (1) and (2) are generalized, the pixel value M is expressed by the expression (3).
[0085]
[Expression 1]

Here, α is a mixing ratio. B is a background pixel value, and Fi / v is a foreground component.
[0086]
Since the object corresponding to the foreground is a rigid body and can be assumed to move at a constant speed and the amount of movement v is 4, for example, the first pixel from the left in FIG. The foreground component F01 / v of the shutter time / v is equal to the foreground component of the sixth pixel from the left in FIG. 11 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened. Similarly, F01 / v is the foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 11 corresponding to the third shutter time / v after the shutter is opened, and the eighth pixel from the left in FIG. , And the foreground component corresponding to the fourth shutter time / v after the shutter is opened.
[0087]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the number of virtual divisions is 4, for example, the first pixel from the left in FIG. The foreground component F02 / v of the shutter time / v is equal to the foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 11 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened. Similarly, the foreground component F02 / v is equal to the foreground component of the eighth pixel from the left in FIG. 11 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened.
[0088]
Since the object corresponding to the foreground is a rigid body and can be assumed to move at a constant speed and the amount of movement v is 4, for example, the seventh pixel from the left in FIG. The foreground component F03 / v of the shutter time / v is equal to the foreground component of the eighth pixel from the left in FIG. 11 corresponding to the second shutter time / v after the shutter is opened.
[0089]
In the description of FIG. 9 to FIG. 11, it is assumed that the virtual division number is 4, but the virtual division number corresponds to the motion amount v. The amount of movement v generally corresponds to the moving speed of the object corresponding to the foreground. For example, when the object corresponding to the foreground is moving so as to be displayed to the right by four pixels in the next frame with reference to a certain frame, the amount of movement v is 4. Corresponding to the motion amount v, the number of virtual divisions is 4. Similarly, for example, when the object corresponding to the foreground is moving so that it is displayed on the left by 6 pixels in the next frame with reference to a certain frame, the motion amount v is set to 6, and the number of virtual divisions is , 6.
[0090]
12 and 13, the above-described mixed area composed of the foreground area, the background area, the covered background area or the uncovered background area, and the foreground components and the background components corresponding to the divided shutter times, The relationship is shown.
[0091]
FIG. 12 shows an example in which pixels in the foreground area, background area, and mixed area are extracted from an image including a foreground corresponding to an object moving in front of a stationary background. In the example shown in FIG. 12, the object corresponding to the foreground is moving horizontally with respect to the screen.
[0092]
Frame # n + 1 is the next frame after frame #n, and frame # n + 2 is the next frame after frame # n + 1.
[0093]
Extract the pixels in the foreground area, background area, and mixed area extracted from any of frame #n to frame # n + 2, set the amount of motion v to 4, and set the pixel values of the extracted pixels in the time direction The developed model is shown in FIG.
[0094]
Since the object corresponding to the foreground moves, the pixel value in the foreground area is composed of four different foreground components corresponding to the shutter time / v period. For example, the leftmost pixel among the pixels in the foreground area shown in FIG. 13 is composed of F01 / v, F02 / v, F03 / v, and F04 / v. That is, the pixels in the foreground area include motion blur.
[0095]
Since the object corresponding to the background is stationary, the light corresponding to the background input to the sensor does not change during the period corresponding to the shutter time. In this case, the pixel value in the background area does not include motion blur.
[0096]
The pixel value of the pixel belonging to the mixed area composed of the covered background area or the uncovered background area is composed of a foreground component and a background component.
[0097]
Next, when the image corresponding to the object is moving, the pixel values of the pixels at the same position on the frame that are adjacent to each other in a plurality of frames are developed in the time direction. The model will be described. For example, when the image corresponding to the object moves horizontally with respect to the screen, the pixels arranged on one line of the screen can be selected as the pixels arranged in a row adjacent to each other.
[0098]
FIG. 14 shows pixels arranged in a row adjacent to three frames of an image obtained by capturing an object corresponding to a stationary background, and the pixel values of the pixels at the same position on the frame are represented by time. It is the model figure developed in the direction. Frame #n is the next frame after frame # n-1, and frame # n + 1 is the next frame after frame #n. Other frames are also referred to in the same manner.
[0099]
The pixel values B01 to B12 shown in FIG. 14 are pixel values corresponding to a stationary background object. Since the object corresponding to the background is stationary, the pixel value of the corresponding pixel does not change in frame # n−1 to frame n + 1. For example, the pixel in frame #n and the pixel in frame # n + 1 corresponding to the position of the pixel having a pixel value of B05 in frame # n−1 each have a pixel value of B05.
[0100]
FIG. 15 shows pixels arranged in a row adjacent to three frames of an image obtained by imaging an object corresponding to the foreground moving to the right side in the drawing together with an object corresponding to the stationary background, FIG. 5 is a model diagram in which pixel values of pixels at the same position on a frame are developed in the time direction. The model shown in FIG. 15 includes a covered background area.
[0101]
In FIG. 15, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the foreground image is moved so that it is displayed on the right side by four pixels in the next frame. 4 and the number of virtual divisions is 4.
[0102]
For example, the foreground component of the leftmost pixel of frame # n−1 in FIG. 15 for the first shutter time / v after the shutter opens is F12 / v, and the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F12 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 15 for the third shutter time / v after the shutter opens, and the fourth shutter time for the fourth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F12 / v.
[0103]
The foreground component of the leftmost pixel of frame # n-1 in FIG. 15 for the second shutter time / v after the shutter opens is F11 / v, and the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the third shutter time / v after the shutter is opened is also F11 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 15 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v.
[0104]
The foreground component of the leftmost pixel of frame # n-1 in FIG. 15 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened is F10 / v, and the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the fourth shutter time / v after the shutter is opened is also F10 / v. The foreground component of the leftmost pixel in frame # n−1 in FIG. 15 corresponding to the fourth shutter time / v from when the shutter has opened is F09 / v.
[0105]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the second pixel from the left of frame # n-1 in FIG. 15 corresponding to the first shutter time / v after the shutter is opened is B01 / v Become. The background component of the third pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 15 corresponding to the first and second shutter time / v from when the shutter has opened is B02 / v. The background component of the fourth pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 15 corresponding to the first through third shutter time / v from when the shutter has opened is B03 / v.
[0106]
In frame # n−1 in FIG. 15, the leftmost pixel belongs to the foreground area, and the second to fourth pixels from the left belong to the mixed area, which is a covered background area.
[0107]
The fifth through twelfth pixels from the left of frame # n−1 in FIG. 15 belong to the background area, and the pixel values thereof are B04 through B11, respectively.
[0108]
The first through fifth pixels from the left of frame #n in FIG. 15 belong to the foreground area. The foreground component of the shutter time / v in the foreground area of frame #n is any one of F05 / v to F12 / v.
[0109]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the foreground image moves so as to be displayed on the right side of four pixels in the next frame, so from the left of frame #n in FIG. The foreground component of the fifth pixel from the first shutter time / v after the shutter opens is F12 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. The foreground component is also F12 / v. The foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 15 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter opening of the eighth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F12 / v.
[0110]
The foreground component of the fifth pixel from the left in frame #n in FIG. 15 corresponding to the second shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. The foreground component of the third shutter time / v after the shutter is opened is also F11 / v. The foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 15 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v.
[0111]
The foreground component of the fifth pixel from the left in frame #n in FIG. 15 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened is F10 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. The foreground component of the fourth shutter time / v after the shutter is opened is also F10 / v. The foreground component of the fifth pixel from the left of frame #n in FIG. 15 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F09 / v.
[0112]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the sixth pixel from the left of frame #n in FIG. 15 corresponding to the first shutter time / v after the shutter is opened is B05 / v. The background component of the seventh pixel from the left of frame #n in FIG. 15 corresponding to the first and second shutter time / v from when the shutter has opened is B06 / v. The background component of the eighth pixel from the left of frame #n in FIG. 15 corresponding to the first through third shutter time / v from when the shutter has opened is B07 / v.
[0113]
In frame #n in FIG. 15, the sixth through eighth pixels from the left belong to the mixed area, which is a covered background area.
[0114]
The ninth through twelfth pixels from the left of frame #n in FIG. 15 belong to the background area, and the pixel values thereof are B08 through B11, respectively.
[0115]
The first through ninth pixels from the left in frame # n + 1 in FIG. 15 belong to the foreground area. The foreground component of the shutter time / v in the foreground area of frame # n + 1 is any one of F01 / v to F12 / v.
[0116]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the foreground image moves so as to be displayed on the right side by four pixels in the next frame, so that the frame # n + 1 in FIG. The foreground component of the ninth pixel from the left when the shutter opens is the first shutter time / v is F12 / v, and the tenth pixel from the left in FIG. 15 is the second shutter time after the shutter is opened. The foreground component of / v is also F12 / v. The foreground component of the eleventh pixel from the left in FIG. 15 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter opening of the twelfth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F12 / v.
[0117]
The foreground component of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 15 corresponding to the second shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v, which is the tenth from the left in FIG. The foreground component of the third shutter time / v after the shutter opens is also F11 / v. The foreground component of the eleventh pixel from the left in FIG. 15 corresponding to the fourth shutter time / v from when the shutter has opened is F11 / v.
[0118]
The foreground component of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 15 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened is F10 / v, which is the tenth pixel from the left in FIG. The foreground component of the fourth shutter time / v after the shutter is opened is also F10 / v. The foreground component of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 15 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F09 / v.
[0119]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the tenth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 15 from the left of the first shutter time / v after the shutter opens is B09 / v Become. The background component of the eleventh pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 15 corresponding to the first and second shutter time / v from when the shutter has opened is B10 / v. The background component of the twelfth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 15 corresponding to the first through third shutter time / v from when the shutter has opened is B11 / v.
[0120]
In frame # n + 1 in FIG. 15, the tenth through twelfth pixels from the left correspond to the mixed area, which is a covered background area.
[0121]
FIG. 16 is a model diagram of an image obtained by extracting foreground components from the pixel values shown in FIG.
[0122]
FIG. 17 shows pixels arranged in a row adjacent to each other in three frames of an image obtained by imaging a foreground corresponding to an object moving to the right side in the figure together with a stationary background. It is the model figure which expand | deployed the pixel value of the pixel of the position of time direction. In FIG. 17, an uncovered background area is included.
[0123]
In FIG. 17, it can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and is moving at a constant speed. Since the object corresponding to the foreground is moved so as to be displayed on the right side by four pixels in the next frame, the motion amount v is 4.
[0124]
For example, the foreground component of the leftmost pixel of frame # n-1 in FIG. 17 that is the first shutter time / v after the shutter opens is F13 / v, and is the second pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F13 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 17 for the third shutter time / v after the shutter opens, and the fourth shutter time for the fourth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F13 / v.
[0125]
The foreground component of the second pixel from the left in frame # n-1 in FIG. 17 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F14 / v, and the third pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F14 / v. The foreground component of the third pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F15 / v.
[0126]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the leftmost pixel of frame # n−1 in FIG. 17 corresponding to the second to fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B25. / v. The background components of the second pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 17 corresponding to the third and fourth shutter time / v from when the shutter has opened are B26 / v. The background component of the third pixel from the left of frame # n−1 in FIG. 17 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is B27 / v.
[0127]
In frame # n-1 in FIG. 17, the leftmost pixel through the third pixel belong to the mixed area, which is an uncovered background area.
[0128]
The fourth through twelfth pixels from the left of frame # n−1 in FIG. 17 belong to the foreground area. The foreground component of the frame is any one of F13 / v to F24 / v.
[0129]
The leftmost pixel through the fourth pixel from the left in frame #n in FIG. 17 belong to the background area, and the pixel values are B25 through B28, respectively.
[0130]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the foreground image moves so as to be displayed on the right side of four pixels in the next frame, so from the left of frame #n in FIG. The foreground component of the fifth pixel at the first shutter time / v after the shutter opens is F13 / v, and the sixth pixel from the left in FIG. 17 opens the shutter at the second shutter time / v. The foreground component is also F13 / v. The foreground component of the seventh pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter opening of the eighth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F13 / v.
[0131]
The foreground component of the sixth pixel from the left in frame #n in FIG. 17 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F14 / v, and the seventh pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after opening is also F14 / v. The foreground component of the eighth pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the first portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is F15 / v.
[0132]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background component of the fifth pixel from the left of frame #n in FIG. 17 corresponding to the second to fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B29 / v. The background component of the sixth pixel from the left of frame #n in FIG. 17 corresponding to the third and fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B30 / v. The background component of the seventh pixel from the left of frame #n in FIG. 17 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is B31 / v.
[0133]
In frame #n in FIG. 17, the fifth through seventh pixels from the left belong to the mixed area, which is an uncovered background area.
[0134]
The eighth through twelfth pixels from the left in frame #n in FIG. 17 belong to the foreground area. The value corresponding to the period of the shutter time / v in the foreground area of frame #n is any one of F13 / v to F20 / v.
[0135]
The leftmost pixel through the eighth pixel from the left in frame # n + 1 in FIG. 17 belong to the background area, and the pixel values are B25 through B32, respectively.
[0136]
It can be assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed, and the foreground image moves so as to be displayed on the right side by four pixels in the next frame. Therefore, the frame # n + 1 in FIG. The foreground component of the ninth pixel from the left when the shutter is opened and the first shutter time / v is F13 / v, and the tenth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is also F13 / v. The foreground component of the eleventh pixel from the left in FIG. 17 and the third shutter time / v from when the shutter has opened, and the fourth shutter time from the shutter of the twelfth pixel from the left in FIG. The foreground component of / v is F13 / v.
[0137]
The foreground component of the tenth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F14 / v, and the eleventh pixel from the left in FIG. The foreground component of the second shutter time / v after the shutter is opened is also F14 / v. The foreground component of the twelfth pixel from the left in FIG. 17 corresponding to the first shutter time / v from when the shutter has opened is F15 / v.
[0138]
Since the object corresponding to the background is stationary, the background components of the ninth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. , B33 / v. The background component of the tenth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the third and fourth shutter time / v from when the shutter has opened is B34 / v. The background component of the eleventh pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 corresponding to the fourth portion of the shutter time / v from when the shutter has opened is B35 / v.
[0139]
In frame # n + 1 in FIG. 17, the ninth through eleventh pixels from the left belong to the mixed area, which is an uncovered background area.
[0140]
The twelfth pixel from the left of frame # n + 1 in FIG. 17 belongs to the foreground area. The foreground component of the shutter time / v in the foreground area of frame # n + 1 is any one of F13 / v to F16 / v.
[0141]
FIG. 18 is a model diagram of an image obtained by extracting foreground components from the pixel values shown in FIG.
[0142]
Returning to FIG. 2, the region specifying unit 101 associates a flag indicating that the pixel belongs to the foreground region, the background region, the covered background region, or the uncovered background region for each pixel using the pixel values of a plurality of frames. Thus, the region information is supplied to the mixture ratio calculation unit 102 and the motion blur adjustment unit 105.
[0143]
The mixture ratio calculation unit 102 calculates the mixture ratio α for each pixel for the pixels included in the mixed region based on the pixel values of a plurality of frames and the region information, and the calculated mixture ratio α is used as the foreground / background separation unit 103 and This is supplied to the motion estimation unit 104.
[0144]
The foreground / background separation unit 103 extracts a foreground component image including only foreground components based on the pixel values of a plurality of frames, region information, and the mixture ratio α, and supplies the foreground component image to the motion blur adjustment unit 105.
[0145]
The motion estimation unit 104 generates a motion vector corresponding to the mixed region or foreground object based on the correlation of the foreground components of the plurality of frames, and supplies the generated motion vector to the motion blur adjustment unit 105.
[0146]
The motion blur adjustment unit 105 converts the foreground component image based on the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103, the motion vector supplied from the motion estimation unit 104, and the region information supplied from the region specifying unit 101. The amount of motion blur included is adjusted, and a foreground component image in which the amount of motion blur is adjusted is output.
[0147]
With reference to the flowchart of FIG. 19, the process of adjusting the amount of motion blur by the signal processing device will be described. In step S11, the area specifying unit 101 obtains area information indicating whether each pixel of the input image belongs to the foreground area, the background area, the covered background area, or the uncovered background area based on the input image. A process for specifying the area to be generated is executed. Details of the area specifying process will be described later.
The area specifying unit 101 supplies the generated area information to the mixture ratio calculation unit 102.
[0148]
In step S11, the area specifying unit 101, based on the input image, foreground area, background area, or mixed area for each pixel of the input image (does not distinguish between a covered background area or an uncovered background area). It may be possible to generate region information indicating which one of the items belongs to. In this case, the foreground / background separation unit 103 and the motion blur adjustment unit 105 determine whether the mixed region is a covered background region or an uncovered background region based on the direction of the motion vector. For example, when the foreground region, the mixed region, and the background region are arranged in order corresponding to the direction of the motion vector, the mixed region is determined as the covered background region, and the background is determined corresponding to the direction of the motion vector. When the region, the mixed region, and the foreground region are arranged in this order, the mixed region is determined as an uncovered background region.
[0149]
In step S12, the mixture ratio calculation unit 102 calculates the mixture ratio α for each pixel included in the mixed area based on the input image and the area information. Details of the mixing ratio calculation process will be described later. The mixture ratio calculation unit 102 supplies the calculated mixture ratio α to the foreground / background separation unit 103.
[0150]
In step S13, the foreground / background separator 103 extracts a foreground component from the input image based on the region information and the mixture ratio α, and supplies the foreground component image to the motion blur adjustment unit 105 as a foreground component image.
[0151]
In step S <b> 14, the motion estimation unit 104 detects a motion vector corresponding to the mixed region or the foreground object based on the input image and the mixing ratio α supplied from the mixing ratio calculation unit 102. Details of the motion vector detection process will be described later. The motion estimation unit 104 supplies the detected motion vector to the motion blur adjustment unit 105.
[0152]
In step S15, the motion blur adjustment unit 105 is a continuous pixel lined up in the motion direction based on the motion vector and the region information, and belongs to any one of the uncovered background region, the foreground region, and the covered background region. A processing unit indicating the position of the object on the image is generated, and the amount of motion blur included in the foreground component corresponding to the processing unit is adjusted. Details of the process of adjusting the amount of motion blur will be described later.
[0153]
In step S16, the signal processing apparatus determines whether or not the process has been completed for the entire screen. If it is determined that the process has not been completed for the entire screen, the signal processing apparatus proceeds to step S15, and the foreground corresponding to the processing unit is determined. The process of adjusting the amount of motion blur for the component is repeated.
[0154]
If it is determined in step S16 that the process has been completed for the entire screen, the process ends.
[0155]
As described above, the signal processing apparatus can adjust the amount of motion blur included in the foreground by separating the foreground and the background. That is, the signal processing apparatus can adjust the amount of motion blur included in the sample data that is the pixel value of the foreground pixel.
[0156]
Hereinafter, the configurations of the area specifying unit 101, the mixture ratio calculating unit 102, the foreground / background separating unit 103, the motion estimating unit 104, and the motion blur adjusting unit 105 will be described.
[0157]
FIG. 20 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the area specifying unit 101. The area specifying unit 101 shown in FIG. 20 does not use a motion vector. The frame memory 201 stores the input image in units of frames. When the processing target is the frame #n, the frame memory 201 is a frame # n-2 that is a frame immediately before the frame #n, a frame # n-1 that is a frame immediately before the frame #n, A frame #n, a frame # n + 1 that is a frame subsequent to the frame #n, and a frame # n + 2 that is a frame subsequent to the frame #n are stored.
[0158]
The static motion determination unit 202-1 determines the pixel value of the pixel of frame # n + 2 at the same position on the image of the pixel that is the target of region specification of frame #n, and the region specification of frame #n. The pixel value of the pixel of frame # n + 1 at the same position as the position of the target pixel on the image is read from the frame memory 201, and the absolute value of the difference between the read pixel values is calculated. The static motion determination unit 202-1 determines whether or not the absolute value of the difference between the pixel value of frame # n + 2 and the pixel value of frame # n + 1 is greater than a preset threshold Th, When it is determined that the absolute value of the difference is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 203-1. When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame # n + 2 and the pixel value of the pixel of frame # n + 1 is equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 202-1 The static motion determination shown is supplied to the region determination unit 203-1.
[0159]
The static motion determination unit 202-2 is the target of the pixel value of the frame # n + 1 at the same position on the image of the pixel that is the target of region identification of the frame #n, and the target of the frame #n. The pixel value of the pixel is read from the frame memory 201, and the absolute value of the difference between the pixel values is calculated. The static motion determination unit 202-2 determines whether or not the absolute value of the difference between the pixel value of the frame # n + 1 and the pixel value of the frame #n is greater than a preset threshold value Th. When it is determined that the absolute value of the difference between the two is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 203-1 and the region determination unit 203-2. When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame # n + 1 and the pixel value of the pixel of frame #n is equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 202-2 indicates stillness. The static motion determination is supplied to the region determination unit 203-1 and the region determination unit 203-2.
[0160]
The static motion determination unit 202-3 determines the frame #n at the same position as the pixel value of the pixel that is the region specification target of the frame #n and the position of the pixel that is the region specification target of the frame #n. The pixel value of −1 pixel is read from the frame memory 201, and the absolute value of the difference between the pixel values is calculated. The static motion determination unit 202-3 determines whether or not the absolute value of the difference between the pixel value of the frame #n and the pixel value of the frame # n-1 is larger than a preset threshold value Th. When it is determined that the absolute value of the difference between the two is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 203-2 and the region determination unit 203-3.
When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame #n and the pixel value of the pixel of frame # n-1 is equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 202-3 indicates the still The static motion determination is supplied to the region determination unit 203-2 and the region determination unit 203-3.
[0161]
The static motion determination unit 202-4 determines the pixel value of the pixel of frame # n-1 at the same position on the image of the pixel that is the target of region specification of frame #n, and the region specification of frame #n. The pixel value of the pixel of frame # n-2 located at the same position on the image of the target pixel is read from the frame memory 201, and the absolute value of the difference between the pixel values is calculated. The static motion determination unit 202-4 determines whether or not the absolute value of the difference between the pixel value of the frame # n-1 and the pixel value of the frame # n-2 is greater than a preset threshold Th, When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel values is greater than the threshold value Th, a static motion determination indicating motion is supplied to the region determination unit 203-3. When it is determined that the absolute value of the difference between the pixel value of the pixel of frame # n-1 and the pixel value of the pixel of frame # n-2 is equal to or less than the threshold value Th, the static motion determination unit 202-4 Is supplied to the region determination unit 203-3.
[0162]
The region determination unit 203-1 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-1 indicates stillness and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-2 indicates movement. The pixel that is the target of region identification in frame #n is determined to belong to the uncovered background region, and the uncovered background region determination flag corresponding to the pixel that is determined to belong to the region belongs to the uncovered background region. “1” indicating “” is set.
[0163]
The area determination unit 203-1 indicates that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-1 indicates movement, or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-2 indicates stillness. When determining that the pixel that is the target of region identification in frame #n does not belong to the uncovered background region, the uncovered background region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region is set to the uncovered background region. “0” is set to indicate that it does not belong.
[0164]
The area determination unit 203-1 supplies the uncovered background area determination flag in which “1” or “0” is set as described above to the determination flag storage frame memory 204.
[0165]
The region determination unit 203-2 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-2 indicates static and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-3 indicates static. Then, it is determined that the pixel that is the target of region identification in frame #n belongs to the still region, and “1” indicating that it belongs to the still region is set in the still region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region.
[0166]
In the area determination unit 203-2, the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-2 indicates a motion, or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-3 indicates a motion. At this time, it is determined that the pixel that is the region identification target in frame #n does not belong to the still region, and “0” indicating that it does not belong to the still region is set in the still region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region. Set.
[0167]
The region determination unit 203-2 supplies the still region determination flag in which “1” or “0” is set as described above to the determination flag storage frame memory 204.
[0168]
The region determination unit 203-2 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-2 indicates movement and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-3 indicates movement. Then, it is determined that the pixel that is the target of region identification in frame #n belongs to the motion region, and “1” indicating that it belongs to the motion region is set in the motion region determination flag corresponding to the pixel determined for the region.
[0169]
The region determination unit 203-2 indicates that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-2 indicates static or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-3 indicates static. At this time, it is determined that the pixel that is the region identification target in frame #n does not belong to the motion region, and “0” indicating that it does not belong to the motion region is set in the motion region determination flag corresponding to the pixel that is determined to be the region. Set.
[0170]
The region determination unit 203-2 supplies the motion region determination flag set to “1” or “0” to the determination flag storage frame memory 204 in this way.
[0171]
The region determination unit 203-3 is configured such that the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-3 indicates movement and the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-4 indicates stillness. , It is determined that the pixel that is the target of region identification in frame #n belongs to the covered background region, and the covered background region determination flag corresponding to the pixel to be determined of the region indicates that it belongs to the covered background region. 1 ”is set.
[0172]
In the area determination unit 203-3, the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-3 indicates stillness, or the static motion determination supplied from the static motion determination unit 202-4 indicates movement. When determining that the pixel that is the target of region identification in frame #n does not belong to the covered background region, the covered background region determination flag corresponding to the pixel to be determined for the region does not belong to the covered background region. “0” is set to indicate.
[0173]
The area determination unit 203-3 supplies the covered background area determination flag set to “1” or “0” to the determination flag storage frame memory 204 in this way.
[0174]
The determination flag storage frame memory 204 is supplied from the uncovered background region determination flag supplied from the region determination unit 203-1, the still region determination flag supplied from the region determination unit 203-2, and the region determination unit 203-2. The movement area determination flag and the covered background area determination flag supplied from the area determination unit 203-3 are stored.
[0175]
The determination flag storage frame memory 204 supplies the stored uncovered background area determination flag, still area determination flag, motion area determination flag, and covered background area determination flag to the synthesis unit 205. Based on the uncovered background area determination flag, the still area determination flag, the motion area determination flag, and the covered background area determination flag supplied from the determination flag storage frame memory 204, the combining unit 205 Area information indicating that it belongs to any one of the covered background area, the stationary area, the motion area, and the covered background area is generated and supplied to the determination flag storage frame memory 206.
[0176]
The determination flag storage frame memory 206 stores the area information supplied from the synthesis unit 205 and outputs the stored area information.
[0177]
Next, an example of processing of the area specifying unit 101 will be described with reference to FIGS.
[0178]
When the object corresponding to the foreground is moving, the position on the screen of the image corresponding to the object changes for each frame. As shown in FIG. 21, in the frame #n, the image corresponding to the object located at the position indicated by Yn (x, y) is Yn + 1 (x, y in the frame # n + 1 which is the next frame. Located in y).
[0179]
FIG. 24 shows a model diagram in which pixel values of pixels arranged in a row adjacent to the moving direction of the image corresponding to the foreground object are developed in the time direction. For example, when the moving direction of the image corresponding to the foreground object is horizontal with respect to the screen, the model diagram in FIG. 22 shows a model in which pixel values of adjacent pixels on one line are expanded in the time direction.
[0180]
In FIG. 22, the line in frame #n is the same as the line in frame # n + 1.
[0181]
Foreground components corresponding to the objects included in the second through thirteenth pixels from the left in frame #n are included in the sixth through seventeenth pixels from the left in frame # n + 1.
[0182]
In frame #n, the pixels belonging to the covered background area are the 11th to 13th pixels from the left, and the pixels belonging to the uncovered background area are the 2nd to 4th pixels from the left. In frame # n + 1, the pixels belonging to the covered background area are the 15th to 17th pixels from the left, and the pixels belonging to the uncovered background area are the 6th to 8th pixels from the left.
[0183]
In the example illustrated in FIG. 22, the foreground component included in the frame #n has moved four pixels in the frame # n + 1, and thus the motion amount v is four. The virtual division number corresponds to the motion amount v and is 4.
[0184]
Next, changes in pixel values of pixels belonging to the mixed region before and after the frame of interest will be described.
[0185]
In frame #n shown in FIG. 23 where the background is stationary and the foreground motion amount v is 4, the pixels belonging to the covered background area are the fifteenth through seventeenth pixels from the left. Since the motion amount v is 4, in the previous frame # n−1, the fifteenth through seventeenth pixels from the left include only background components and belong to the background area.
In frame # n-2, the fifteenth through seventeenth pixels from the left include only background components and belong to the background area.
[0186]
Here, since the object corresponding to the background is stationary, the pixel value of the fifteenth pixel from the left in frame # n-1 does not change from the pixel value of the fifteenth pixel from the left in frame # n-2. . Similarly, the pixel value of the 16th pixel from the left of frame # n-1 does not change from the pixel value of the 16th pixel from the left of frame # n-2, and the 17th pixel from the left of frame # n-1 The pixel value of this pixel does not change from the pixel value of the 17th pixel from the left in frame # n-2.
[0187]
That is, the pixels of frame # n-1 and frame # n-2 corresponding to the pixels belonging to the covered background area in frame #n are composed of only background components, and the pixel value does not change. The value is almost zero. Therefore, the static motion determination for the pixels in frame # n-1 and frame # n-2 corresponding to the pixels belonging to the mixed region in frame #n is determined as static by the static motion determination unit 202-4.
[0188]
Since the pixels belonging to the covered background area in frame #n include the foreground components, the pixel values are different from the case of only the background components in frame # n-1. Therefore, the static motion determination for the pixels belonging to the mixed region in frame #n and the corresponding pixels in frame # n-1 is determined as motion by the static motion determination unit 202-3.
[0189]
As described above, the region determination unit 203-3 is supplied with the result of the static motion determination indicating the motion from the static motion determination unit 202-3, and is supplied with the result of the static motion determination indicating the static motion from the static motion determination unit 202-4. When it is done, it is determined that the corresponding pixel belongs to the covered background area.
[0190]
In the frame #n shown in FIG. 24 where the background is still and the foreground motion amount v is 4, the pixels included in the uncovered background area are the second through fourth pixels from the left. Since the motion amount v is 4, in the next frame # n + 1, the second through fourth pixels from the left include only background components and belong to the background area. Further, in the next frame # n + 2, the second through fourth pixels from the left include only background components and belong to the background area.
[0191]
Here, since the object corresponding to the background is stationary, the pixel value of the second pixel from the left of frame # n + 2 does not change from the pixel value of the second pixel from the left of frame # n + 1. . Similarly, the pixel value of the third pixel from the left of frame # n + 2 does not change from the pixel value of the third pixel from the left of frame # n + 1, and is the fourth from the left of frame # n + 2. The pixel value of this pixel does not change from the pixel value of the fourth pixel from the left in frame # n + 1.
[0192]
That is, the pixels of frame # n + 1 and frame # n + 2, which correspond to the pixels belonging to the uncovered background area in frame #n, consist only of background components, and the pixel value does not change. The absolute value is almost zero. Therefore, the static motion determination for the pixels in frame # n + 1 and frame # n + 2 corresponding to the pixels belonging to the mixed region in frame #n is determined as static by the static motion determination unit 202-1.
[0193]
Since the pixels belonging to the uncovered background area in frame #n include the foreground components, the pixel values are different from the case of only the background components in frame # n + 1. Therefore, the static motion determination for the pixels belonging to the mixed region in frame #n and the corresponding pixels in frame # n + 1 is determined as motion by the static motion determination unit 202-2.
[0194]
As described above, the region determination unit 203-1 is supplied with the result of the static motion determination indicating the motion from the static motion determination unit 202-2, and is supplied with the result of the static motion determination indicating the static motion from the static motion determination unit 202-1. Is determined to belong to the uncovered background area.
[0195]
FIG. 25 is a diagram illustrating determination conditions of the area specifying unit 101 in frame #n.
The pixel in frame # n-2 at the same position on the image of the pixel to be judged in frame #n and the same position on the image of the pixel to be judged in frame #n A pixel in frame # n-1 is determined to be stationary, and a pixel in frame # n-1 and a pixel in frame #n at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n Are determined to be movements, the area specifying unit 101 determines that the pixel to be determined for frame #n belongs to the covered background area.
[0196]
The pixel in frame # n-1 and the pixel in frame #n at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n are determined to be stationary, and the pixel in frame #n When it is determined that the pixel of frame # n + 1 at the same position on the image of the pixel to be determined as #n is still, the area specifying unit 101 determines that the determination target of frame #n is Is determined to belong to the still region.
[0197]
The pixel in frame # n-1 and the pixel in frame #n at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n are determined to move, and the pixel in frame #n When it is determined that a pixel in frame # n + 1 at the same position on the image of a pixel to be determined as #n is a motion, the area specifying unit 101 determines that the determination is as frame #n. Is determined to belong to the motion region.
[0198]
The pixel in frame #n and the pixel in frame # n + 1 at the same position on the image of the pixel to be determined in frame #n are determined as motion, and the determination target in frame #n The pixel of frame # n + 1 at the same position as the position of the pixel on the image and the pixel of frame # n + 2 at the same position as the position of the pixel to be determined at frame #n on the image Are determined to be stationary, the area specifying unit 101 determines that the pixel to be determined for frame #n belongs to the uncovered background area.
[0199]
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the result of specifying the area of the area specifying unit 101. In FIG. 26A, pixels determined to belong to the covered background area are displayed in white. In FIG. 26B, pixels determined to belong to the uncovered background area are displayed in white.
[0200]
In FIG. 26C, pixels determined to belong to the motion region are displayed in white. In FIG. 26D, the pixels determined to belong to the still area are displayed in white.
[0201]
FIG. 27 is a diagram illustrating, as an image, region information indicating a mixed region among region information output from the determination flag storage frame memory 206. In FIG. 27, a pixel determined to belong to the covered background area or the uncovered background area, that is, a pixel determined to belong to the mixed area is displayed in white. The area information indicating the mixed area output from the determination flag storage frame memory 206 indicates a mixed area and a portion having a texture surrounded by a portion having no texture in the foreground area.
[0202]
Next, the area specifying process of the area specifying unit 101 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S201, the frame memory 201 acquires images of frames # n-2 to # n + 2 including the frame #n to be determined.
[0203]
In step S202, the static motion determination unit 202-3 determines whether or not the pixel in frame # n-1 and the pixel at the same position in frame #n are stationary. Then, the static motion determination unit 202-2 determines whether or not the frame #n and the pixel at the same position in the frame # n + 1 are still.
[0204]
In step S203, if it is determined that the pixel in frame #n and the pixel in the same position in frame # n + 1 are determined to be stationary, the process proceeds to step S204, and the region determination unit 203-2 determines that the region is determined. A corresponding still area determination flag is set to “1” indicating that it belongs to a still area. The region determination unit 203-2 supplies the still region determination flag to the determination flag storage frame memory 204, and the procedure proceeds to step S205.
[0205]
When it is determined in step S202 that the pixel in frame # n-1 and the pixel at the same position in frame #n are in motion, or in step S203, the pixel in frame #n and the same position in frame # n + 1 If the pixel is determined to be moving, the pixel in frame #n does not belong to the still region, so the process of step S204 is skipped, and the procedure proceeds to step S205.
[0206]
In step S205, the static motion determination unit 202-3 determines whether or not the pixel in frame # n-1 and the pixel at the same position in frame #n are in motion, and if it is determined as motion, the process proceeds to step S206. Then, the static motion determination unit 202-2 determines whether or not there is motion between the pixel of frame #n and the pixel at the same position of frame # n + 1.
[0207]
If it is determined in step S206 that the pixel in frame #n and the pixel in the same position in frame # n + 1 are in motion, the process proceeds to step S207, and the region determination unit 203-2 determines that the region is determined. “1” indicating that it belongs to a motion region is set in the corresponding motion region determination flag. The region determination unit 203-2 supplies the motion region determination flag to the determination flag storage frame memory 204, and the procedure proceeds to step S208.
[0208]
If it is determined in step S205 that the pixel in frame # n-1 and the pixel in the same position in frame #n are still, or in step S206, the pixel in frame #n and the same position in frame # n + 1 If the current pixel is determined to be still, the pixel of frame #n does not belong to the motion region, so the process of step S207 is skipped, and the procedure proceeds to step S208.
[0209]
In step S208, the static motion determination unit 202-4 determines whether or not the pixel in frame # n-2 and the pixel in the same position in frame # n-1 are stationary. In step S209, the static motion determination unit 202-3 determines whether or not there is motion between the pixel in frame # n-1 and the pixel at the same position in frame #n.
[0210]
If it is determined in step S209 that the motion of the pixel in frame # n-1 and the pixel at the same position in frame #n is determined as moving, the process proceeds to step S210, and the region determination unit 203-3 determines that the region is to be determined. The corresponding covered background area determination flag is set to “1” indicating that it belongs to the covered background area. The area determination unit 203-3 supplies the covered background area determination flag to the determination flag storage frame memory 204, and the procedure proceeds to step S211.
[0211]
If it is determined in step S208 that the pixel in frame # n-2 and the pixel in the same position in frame # n-1 are in motion, or in step S209, the pixel in frame # n-1 and the pixel in frame #n If it is determined that the pixel at the same position is still, the pixel of frame #n does not belong to the covered background area, so the process of step S210 is skipped, and the procedure proceeds to step S211.
[0212]
In step S211, the static motion determination unit 202-2 determines whether or not the pixel in the frame #n and the pixel in the same position in the frame # n + 1 are in motion, and if it is determined to be in motion, the process proceeds to step S212. Then, the static motion determination unit 202-1 determines whether or not the pixel of frame # n + 1 and the pixel at the same position of frame # n + 2 are still.
[0213]
If it is determined in step S212 that the pixel in frame # n + 1 and the pixel in the same position in frame # n + 2 are stationary, the process proceeds to step S213, and the region determination unit 203-1 determines the region. In the uncovered background area determination flag corresponding to the pixel, “1” indicating that the pixel belongs to the uncovered background area is set. The area determination unit 203-1 supplies the uncovered background area determination flag to the determination flag storage frame memory 204, and the procedure proceeds to step S214.
[0214]
If it is determined in step S211 that the pixel in frame #n and the pixel in the same position in frame # n + 1 are stationary, or in step S212, the pixel in frame # n + 1 and the frame # n + 2 If it is determined that the motion is the same pixel, the pixel of frame #n does not belong to the uncovered background area, so the process of step S213 is skipped, and the procedure proceeds to step S214.
[0215]
In step S214, the area specifying unit 101 determines whether or not an area has been specified for all the pixels of frame #n. If it is determined that no area has been specified for all the pixels of frame #n, Returns to step S202 and repeats the area specifying process for other pixels.
[0216]
If it is determined in step S214 that the area has been specified for all the pixels of frame #n, the process proceeds to step S215, where the synthesis unit 205 stores the uncovered background area determination flag stored in the determination flag storage frame memory 204. And a covered background area determination flag, area information indicating a mixed area is generated, and each pixel belongs to one of an uncovered background area, a stationary area, a motion area, and a covered background area. The region information indicating this is generated, the generated region information is set in the determination flag storage frame memory 206, and the process ends.
[0217]
As described above, the area specifying unit 101 can generate area information indicating that each pixel included in the frame belongs to the motion area, the stationary area, the uncovered background area, or the covered background area. it can.
[0218]
The area specifying unit 101 generates area information corresponding to the mixed area by applying a logical sum to the area information corresponding to the uncovered background area and the covered background area, and is included in the frame. For each pixel, region information including a flag indicating that the pixel belongs to a motion region, a still region, or a mixed region may be generated.
[0219]
When the object corresponding to the foreground has a texture, the area specifying unit 101 can specify the moving area more accurately.
[0220]
The area specifying unit 101 can output area information indicating a motion area as area information indicating a foreground area, and area information indicating a still area as area information indicating a background area.
[0221]
In addition, although the object corresponding to the background has been described as stationary, the above-described processing for specifying the region can be applied even if the image corresponding to the background region includes a motion. For example, when the image corresponding to the background area is moving uniformly, the area specifying unit 101 shifts the entire image corresponding to this movement, and performs the same processing as when the object corresponding to the background is stationary. To do. Further, when the image corresponding to the background region includes a different motion for each local area, the region specifying unit 101 selects a pixel corresponding to the motion and executes the above-described processing.
[0222]
FIG. 29 is a block diagram illustrating another example of the configuration of the area specifying unit 101. The area specifying unit 101 shown in FIG. 29 does not use a motion vector. The background image generation unit 301 generates a background image corresponding to the input image, and supplies the generated background image to the binary object image extraction unit 302. For example, the background image generation unit 301 extracts an image object corresponding to a background object included in the input image, and generates a background image.
[0223]
FIG. 30 shows an example of a model diagram in which pixel values of pixels arranged in a line adjacent to the moving direction of the image corresponding to the foreground object are developed in the time direction. For example, when the motion direction of the image corresponding to the foreground object is horizontal to the screen, the model diagram in FIG. 30 shows a model in which pixel values of adjacent pixels on one line are expanded in the time direction.
[0224]
In FIG. 30, the lines in frame #n are the same as the lines in frame # n−1 and frame # n + 1.
[0225]
In frame #n, the foreground components corresponding to the objects included in the sixth through seventeenth pixels from the left are included in the second through thirteenth pixels from the left in frame # n-1. In frame # n + 1, they are included in the 10th to 21st pixels from the left.
[0226]
In frame # n−1, the pixels belonging to the covered background area are the 11th to 13th pixels from the left, and the pixels belonging to the uncovered background area are the 2nd to 4th pixels from the left. In frame #n, the pixels belonging to the covered background area are the 15th to 17th pixels from the left, and the pixels belonging to the uncovered background area are the 6th to 8th pixels from the left. In frame # n + 1, the pixels belonging to the covered background area are the 19th to 21st pixels from the left, and the pixels belonging to the uncovered background area are the 10th to 12th pixels from the left.
[0227]
In frame # n−1, the pixels belonging to the background area are the first pixel from the left and the fourteenth through twenty-first pixels from the left. In frame #n, the pixels belonging to the background area are the first through fifth pixels from the left, and the eighteenth through twenty-first pixels from the left. In frame # n + 1, the pixels belonging to the background area are the first through ninth pixels from the left.
[0228]
An example of a background image generated by the background image generation unit 301 and corresponding to the example of FIG. 30 is shown in FIG. The background image is composed of pixels corresponding to the background object, and does not include image components corresponding to the foreground object.
[0229]
The binary object image extraction unit 302 generates a binary object image based on the correlation between the background image and the input image, and supplies the generated binary object image to the time change detection unit 303.
[0230]
FIG. 32 is a block diagram illustrating a configuration of the binary object image extraction unit 302. The correlation value calculation unit 321 calculates the correlation between the background image and the input image supplied from the background image generation unit 301, generates a correlation value, and supplies the generated correlation value to the threshold processing unit 322.
[0231]
For example, as shown in FIG._FourAnd a block corresponding to a block in the background image as shown in FIG. 33 (B)._FourApplying equation (4) to a block in a 3 × 3 input image centered at Y_FourThe correlation value corresponding to is calculated.
[0232]
[Expression 2]

[Equation 3]

[Expression 4]

[0233]
The correlation value calculation unit 321 supplies the correlation value calculated for each pixel in this way to the threshold processing unit 322.
[0234]
In addition, the correlation value calculation unit 321 performs, for example, as shown in FIG._FourAnd a block corresponding to the block in the background image as shown in FIG. 34 (B)._FourApplying equation (7) to a block in a 3 × 3 input image centered at Y_FourThe sum of absolute differences may be calculated.
[0235]
[Equation 5]

[0236]
The correlation value calculation unit 321 supplies the sum of absolute differences calculated as described above to the threshold processing unit 322 as a correlation value.
[0237]
The threshold value processing unit 322 compares the pixel value of the correlation image with the threshold value th0. When the correlation value is equal to or less than the threshold value th0, the threshold value processing unit 322 sets the pixel value of the binary object image to 1 and sets the correlation value. Is greater than the threshold th0, the pixel value of the binary object image is set to 0, and a binary object image with 0 or 1 set to the pixel value is output. The threshold processing unit 322 may store the threshold th0 in advance, or may use the threshold th0 input from the outside.
[0238]
FIG. 35 is a diagram showing an example of a binary object image corresponding to the model of the input image shown in FIG. In the binary object image, the pixel value is set to 0 for a pixel having a high correlation with the background image.
[0239]
FIG. 36 is a block diagram illustrating a configuration of the time change detection unit 303. The frame memory 341 determines the area for the pixel of frame #n, and the binary object image of frame # n−1, frame #n, and frame # n + 1 supplied from the binary object image extraction unit 302 Remember.
[0240]
The area determination unit 342 determines an area for each pixel of the frame #n based on the binary object images of the frame # n−1, the frame #n, and the frame # n + 1 stored in the frame memory 341. Region information is generated, and the generated region information is output.
[0241]
FIG. 37 is a diagram illustrating the determination of the region determination unit 342. When the pixel of interest of the binary object image of frame #n is 0, the region determination unit 342 determines that the pixel of interest of frame #n belongs to the background region.
[0242]
The pixel of interest of the binary object image of frame #n is 1, the corresponding pixel of the binary object image of frame # n-1 is 1, and the correspondence of the binary object image of frame # n + 1 When the pixel to be processed is 1, the region determination unit 342 determines that the pixel of interest in frame #n belongs to the foreground region.
[0243]
When the pixel of interest of the binary object image of frame #n is 1 and the corresponding pixel of the binary object image of frame # n-1 is 0, the region determination unit 342 It is determined that the pixel in question belongs to the covered background area.
[0244]
When the pixel of interest of the binary object image of frame #n is 1 and the corresponding pixel of the binary object image of frame # n + 1 is 0, the region determination unit 342 It is determined that the current pixel belongs to the uncovered background area.
[0245]
FIG. 38 is a diagram illustrating an example in which the time change detection unit 303 determines the binary object image corresponding to the input image model illustrated in FIG. Since the corresponding pixel of frame #n of the binary object image is 0, the time change detection unit 303 determines that the first to fifth pixels from the left of the frame #n belong to the background area.
[0246]
The temporal change detection unit 303 has the uncovered background region as the sixth to ninth pixels from the left because the pixel of frame #n of the binary object image is 1 and the corresponding pixel of frame # n + 1 is 0. It is determined that it belongs to.
[0247]
The temporal change detection unit 303 has a pixel of frame #n of 1 in the binary object image, a corresponding pixel of frame # n−1 is 1, and a corresponding pixel of frame # n + 1 is 1. The tenth through thirteenth pixels are determined to belong to the foreground area.
[0248]
Since the pixel of frame #n of the binary object image is 1 and the corresponding pixel of frame # n−1 is 0, the time change detection unit 303 sets the 14th to 17th pixels from the left as the covered background area. Judge as belonging.
[0249]
The time change detection unit 303 determines that the 18th to 21st pixels from the left belong to the background area because the corresponding pixel of frame #n of the binary object image is 0.
[0250]
Next, the area specifying process of the area determination unit 103 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S301, the background image generation unit 301 of the region determination unit 103 generates a background image by extracting, for example, an image object corresponding to a background object included in the input image based on the input image, and generates the generated background. The image is supplied to the binary object image extraction unit 302.
[0251]
In step S302, the binary object image extraction unit 302 calculates a correlation value between the input image and the background image supplied from the background image generation unit 301, for example, by the calculation described with reference to FIG. In step S303, the binary object image extraction unit 302 calculates a binary object image from the correlation value and the threshold value th0, for example, by comparing the correlation value with the threshold value th0.
[0252]
In step S304, the time change detection unit 303 executes region determination processing, and the processing ends.
[0253]
Details of the area determination process corresponding to step S304 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S321, the region determination unit 342 of the time change detection unit 303 determines whether or not the pixel of interest is 0 in the frame #n stored in the frame memory 341, and pays attention in the frame #n. If it is determined that the pixel is 0, the process proceeds to step S322, the pixel of interest in frame #n is set as belonging to the background area, and the process ends.
[0254]
If it is determined in step S321 that the pixel of interest is 1 in frame #n, the process proceeds to step S323, where the area determination unit 342 of the time change detection unit 303 stores the frame #n stored in the frame memory 341. In frame # n-1, it is determined whether or not the corresponding pixel is 0, and in frame #n, the target pixel is 1 and frame #n If it is determined at n−1 that the corresponding pixel is 0, the process proceeds to step S324, the pixel of interest in frame #n is set as belonging to the covered background area, and the process ends.
[0255]
If it is determined in step S323 that the pixel of interest is 0 in frame #n or the corresponding pixel is 1 in frame # n-1, the process proceeds to step S325, and the time change detection unit 303 The area determination unit 342 determines whether the pixel of interest is 1 in frame #n stored in the frame memory 341 and whether the corresponding pixel is 0 in frame # n + 1. If it is determined that the pixel of interest is 1 in frame #n and the corresponding pixel is 0 in frame # n + 1, the process proceeds to step S326, and the pixel of interest of frame #n is undefined. The process ends with setting to belong to the covered background area.
[0256]
If it is determined in step S325 that the pixel of interest is 0 in frame #n or the corresponding pixel is 1 in frame # n + 1, the process proceeds to step S327, and the time change detection unit 303 The area determination unit 342 sets the pixel of interest in frame #n as the foreground area, and the process ends.
[0257]
As described above, the area specifying unit 101 determines whether the pixels of the input image are the foreground area, the background area, the covered background area, and the uncovered background area based on the correlation value between the input image and the corresponding background image. It is possible to specify which one belongs, and generate region information corresponding to the specified result.
[0258]
FIG. 41 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the mixture ratio calculation unit 102. Based on the input image, the estimated mixture ratio processing unit 401 calculates an estimated mixture ratio for each pixel by an operation corresponding to the model of the covered background area, and supplies the calculated estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 403. To do.
[0259]
Based on the input image, the estimated mixture ratio processing unit 402 calculates an estimated mixture ratio for each pixel by an operation corresponding to the model of the uncovered background region, and the calculated estimated mixture ratio is sent to the mixture ratio determining unit 403. Supply.
[0260]
Since it can be assumed that the object corresponding to the foreground is moving at a constant speed within the shutter time, the mixture ratio α of the pixels belonging to the mixed area has the following properties. That is, the mixture ratio α changes linearly in response to changes in the pixel position. If the change in the pixel position is one-dimensional, the change in the mixture ratio α can be expressed by a straight line. If the change in the pixel position is two-dimensional, the change in the mixture ratio α is expressed by a plane. be able to.
[0261]
Since the period of one frame is short, it is assumed that the object corresponding to the foreground is a rigid body and moves at a constant speed.
[0262]
In this case, the gradient of the mixture ratio α is the inverse ratio of the motion amount v within the foreground shutter time.
[0263]
An example of an ideal mixing ratio α is shown in FIG. The gradient l in the mixing region of the ideal mixing ratio α can be expressed as the reciprocal of the motion amount v.
[0264]
As shown in FIG. 42, the ideal mixture ratio α has a value of 1 in the background region, a value of 0 in the foreground region, and a value greater than 0 and less than 1 in the mixed region. .
[0265]
In the example of FIG. 43, the pixel value C06 of the seventh pixel from the left of frame #n can be expressed by Expression (8) using the pixel value P06 of the seventh pixel from the left of frame # n-1. it can.
[0266]
[Formula 6]

[0267]
In Expression (8), the pixel value C06 is expressed as the pixel value M of the pixel in the mixed region, and the pixel value P06 is expressed as the pixel value B of the pixel in the background region. That is, the pixel value M of the pixel in the mixed region and the pixel value B of the pixel in the background region can be expressed as Equation (9) and Equation (10), respectively.
[0268]
M = C06 (9)
B = P06 (10)
[0269]
2 / v in equation (8) corresponds to the mixing ratio α. Since the motion amount v is 4, the mixture ratio α of the seventh pixel from the left of the frame #n is 0.5.
[0270]
As described above, the pixel value C of the focused frame #n is regarded as the pixel value of the mixed region, and the pixel value P of the frame # n-1 before the frame #n is regarded as the pixel value of the background region. Equation (3) indicating the mixing ratio α can be rewritten as Equation (11).
[0271]
C = α ・ P + f (11)
F in Expression (11) is the sum of the foreground components included in the pixel of interest Σ_iFi / v.
There are two variables included in equation (11): the mixture ratio α and the sum f of the foreground components.
[0272]
Similarly, FIG. 44 shows a model in which pixel values are expanded in the time direction, in which the amount of motion v is 4 and the number of virtual divisions in the time direction is 4, in the uncovered background area.
[0273]
In the uncovered background area, similarly to the above-described representation in the covered background area, the pixel value C of the frame #n of interest is regarded as the pixel value of the mixed area, and the frame # n + 1 after the frame #n Eq. (3) indicating the mixture ratio α can be expressed as Eq. (12) by regarding the pixel value N of と as the pixel value of the background region.
[0274]
C = α ・ N + f (12)
[0275]
Although it has been described that the background object is stationary, even when the background object is moving, by using the pixel value of the pixel at the position corresponding to the background motion amount v, the expression (8 ) To (12) can be applied.
For example, in FIG. 43, when the motion amount v of the object corresponding to the background is 2 and the number of virtual divisions is 2, and the object corresponding to the background is moving to the right side in the figure, The pixel value B of the pixel in the background area is set to a pixel value P04.
[0276]
Since Expression (11) and Expression (12) each include two variables, the mixture ratio α cannot be obtained as it is. Here, since an image generally has a strong spatial correlation, adjacent pixels have almost the same pixel value.
[0277]
Therefore, since the foreground components have a strong spatial correlation, the formula is modified so that the sum f of the foreground components can be derived from the previous or subsequent frame to obtain the mixture ratio α.
[0278]
The pixel value Mc of the seventh pixel from the left in frame #n in FIG. 45 can be expressed by Expression (13).
[0279]
[Expression 7]

2 / v in the first term on the right side of Equation (13) corresponds to the mixing ratio α. The second term on the right side of Expression (13) is expressed as Expression (14) using the pixel value of the subsequent frame # n + 1.
[0280]
[Equation 8]

[0281]
Here, Equation (15) is established using the spatial correlation of the foreground components.
[0282]
F = F05 = F06 = F07 = F08 = F09 = F10 = F11 = F12 (15)
Expression (14) can be replaced with Expression (16) using Expression (15).
[0283]
[Equation 9]

[0284]
As a result, β can be expressed by equation (17).
[0285]
β = 2/4 (17)
[0286]
In general, assuming that the foreground components related to the mixed region are equal as shown in Equation (15), Equation (18) is established from the relationship of the internal ratio for all the pixels in the mixed region.
[0287]
β = 1-α (18)
[0288]
If Expression (18) is established, Expression (11) can be expanded as shown in Expression (19).
[0289]
[Expression 10]

[0290]
Similarly, if equation (18) holds, equation (12) can be expanded as shown in equation (20).
[0291]
## EQU11 ##

[0292]
In Expression (19) and Expression (20), C, N, and P are known pixel values, and therefore the variable included in Expression (19) and Expression (20) is only the mixture ratio α. FIG. 46 shows the relationship between C, N, and P in the equations (19) and (20). C is the pixel value of the pixel of interest in frame #n for calculating the mixture ratio α. N is a pixel value of a pixel in frame # n + 1 corresponding to a pixel of interest corresponding to a position in the spatial direction. P is a pixel value of a pixel in frame # n−1 in which the pixel of interest corresponds to the position in the spatial direction.
[0293]
Accordingly, since one variable is included in each of the equations (19) and (20), the mixture ratio α can be calculated using the pixel values of the pixels of the three frames. The condition for calculating the correct mixture ratio α by solving the equations (19) and (20) is that the foreground components related to the mixed region are equal, that is, the imaging is performed when the foreground object is stationary. In the foreground image object thus obtained, the pixel values of the pixels located at the boundary of the image object corresponding to the direction of the motion of the foreground object, which are twice as many as the movement amount v, are continuous. It is constant.
[0294]
As described above, the mixing ratio α of the pixels belonging to the covered background area is calculated by Expression (21), and the mixing ratio α of the pixels belonging to the uncovered background area is calculated by Expression (22).
[0295]
α = (C-N) / (P-N) (21)
α = (C-P) / (N-P) (22)
[0296]
FIG. 47 is a block diagram illustrating a configuration of the estimated mixture ratio processing unit 401. The frame memory 421 stores the input image in units of frames, and supplies the frame immediately after the frame input as the input image to the frame memory 422 and the mixture ratio calculation unit 423.
[0297]
The frame memory 422 stores the input image in units of frames, and supplies the frame immediately after the frame supplied from the frame memory 421 to the mixture ratio calculation unit 423.
[0298]
Therefore, when the frame # n + 1 is input to the mixing ratio calculation unit 423 as an input image, the frame memory 421 supplies the frame #n to the mixing ratio calculation unit 423, and the frame memory 422 stores the frame # n− 1 is supplied to the mixture ratio calculation unit 423.
[0299]
The mixture ratio calculation unit 423 calculates the pixel value C of the pixel of interest in frame #n and the pixel of frame # n + 1 corresponding to the spatial position of the pixel of interest by the calculation shown in Expression (21). And the estimated mixture ratio of the pixel of interest was calculated based on the pixel value N of the pixel and the pixel value P of the pixel of frame # n-1 whose spatial position corresponds to the pixel of interest. Output the estimated mixture ratio. For example, when the background is stationary, the mixture ratio calculation unit 423 determines that the pixel value C of the pixel of interest in frame #n is the same as the pixel of interest in the frame # n + 1. Calculate the estimated mixture ratio of the pixel of interest based on the pixel value N of the pixel and the pixel value P of the pixel of frame # n-1, which has the same position in the frame as the pixel of interest. The estimated mixture ratio is output.
[0300]
As described above, the estimated mixture ratio processing unit 401 can calculate the estimated mixture ratio based on the input image and supply the estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 403.
[0301]
The estimated mixture ratio processing unit 402 calculates the estimated mixture ratio of the pixel of interest by the calculation shown in the equation (21) by the estimated mixture ratio processing unit 401, whereas the calculation shown in the equation (22). Thus, the estimated mixture ratio processing unit 401 is the same as the estimated mixture ratio processing unit 401 except that a part for calculating the estimated mixture ratio of the pixel of interest is different.
[0302]
FIG. 48 is a diagram illustrating an example of the estimated mixture ratio calculated by the estimated mixture ratio processing unit 401. The estimated mixture ratio shown in FIG. 48 indicates the result when the foreground motion amount v corresponding to an object moving at a constant speed is 11, for one line.
[0303]
It can be seen that the estimated mixture ratio changes almost linearly in the mixed region as shown in FIG.
[0304]
Returning to FIG. 41, the mixture ratio determination unit 403 determines whether the pixel for which the mixture ratio α supplied from the region specifying unit 101 is to be calculated is the foreground region, the background region, the covered background region, or the uncovered background region. The mixing ratio α is set on the basis of the area information indicating which of the two. The mixture ratio determining unit 403 sets 0 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the foreground area, and sets 1 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the background area. When the pixel belongs to the covered background area, the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 401 is set to the mixture ratio α, and when the target pixel belongs to the uncovered background area, the estimated mixture ratio processing unit The estimated mixing ratio supplied from 402 is set to the mixing ratio α. The mixture ratio determination unit 403 outputs a mixture ratio α set based on the region information.
[0305]
FIG. 49 is a block diagram illustrating another configuration of the mixture ratio calculation unit 102. Based on the region information supplied from the region specifying unit 101, the selection unit 441 supplies the pixels belonging to the covered background region and the corresponding pixels of the previous and subsequent frames to the estimated mixture ratio processing unit 442. Based on the region information supplied from the region specifying unit 101, the selection unit 441 supplies the pixels belonging to the uncovered background region and the corresponding pixels in the previous and subsequent frames to the estimated mixture ratio processing unit 443. .
[0306]
Based on the pixel value input from the selection unit 441, the estimated mixture ratio processing unit 442 calculates the estimated mixture ratio of the pixel of interest belonging to the covered background region by the calculation shown in Expression (21). The calculated estimated mixture ratio is supplied to the selection unit 444.
[0307]
Based on the pixel value input from the selection unit 441, the estimated mixture ratio processing unit 443 calculates an estimated mixture ratio of the pixel of interest belonging to the uncovered background region by the calculation shown in Expression (22). Then, the calculated estimated mixture ratio is supplied to the selection unit 444.
[0308]
When the target pixel belongs to the foreground area based on the region information supplied from the region specifying unit 101, the selection unit 444 selects an estimated mixture ratio that is 0, sets the mixture ratio α, If the pixel belongs to the background region, an estimated mixture ratio of 1 is selected and set to the mixture ratio α. When the target pixel belongs to the covered background area, the selection unit 444 selects the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 442 and sets it to the mixture ratio α, and the target pixel is uncovered back. When belonging to the ground region, the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 443 is selected and set to the mixture ratio α. The selection unit 444 outputs the mixture ratio α selected and set based on the region information.
[0309]
In this way, the mixture ratio calculation unit 102 having another configuration shown in FIG. 49 can calculate the mixture ratio α for each pixel included in the image and output the calculated mixture ratio α.
[0310]
With reference to the flowchart of FIG. 50, the process of calculating the mixture ratio α of the mixture ratio calculator 102 shown in FIG. In step S <b> 401, the mixture ratio calculation unit 102 acquires the region information supplied from the region specifying unit 101. In step S <b> 402, the estimated mixture ratio processing unit 401 performs an estimated mixture ratio calculation process using a model corresponding to the covered background region, and supplies the calculated estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 403. Details of the processing of the mixture ratio estimation will be described later with reference to the flowchart of FIG.
[0311]
In step S <b> 403, the estimated mixture ratio processing unit 402 performs an estimated mixture ratio calculation process using a model corresponding to the uncovered background region, and supplies the calculated estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 403.
[0312]
In step S404, the mixture ratio calculation unit 102 determines whether or not the mixture ratio α is estimated for the entire frame. If it is determined that the mixture ratio α is not estimated for the entire frame, the process returns to step S402. Then, the process of estimating the mixture ratio α for the next pixel is executed.
[0313]
If it is determined in step S404 that the mixture ratio α has been estimated for the entire frame, the process proceeds to step S405, where the mixture ratio determination unit 403 determines that the pixel is a foreground area, a background area, a covered background area, or an uncovered back. The mixing ratio α is set based on the area information supplied from the area specifying unit 101 that indicates which of the ground areas belongs. The mixture ratio determining unit 403 sets 0 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the foreground area, and sets 1 as the mixture ratio α when the target pixel belongs to the background area. When the pixel belongs to the covered background area, the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 401 is set to the mixture ratio α, and when the target pixel belongs to the uncovered background area, the estimated mixture ratio processing unit The estimated mixture ratio supplied from 402 is set to the mixture ratio α, and the process ends.
[0314]
As described above, the mixture ratio calculation unit 102 can calculate the mixture ratio α, which is a feature amount corresponding to each pixel, based on the region information supplied from the region specifying unit 101 and the input image.
[0315]
49 is the same as the process described with reference to the flowchart of FIG. 50, and thus the description thereof is omitted.
[0316]
Next, the mixing ratio estimation process using the model corresponding to the covered background area corresponding to step S402 in FIG. 50 will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0317]
In step S421, the mixture ratio calculation unit 423 acquires the pixel value C of the target pixel of frame #n from the frame memory 421.
[0318]
In step S422, the mixture ratio calculation unit 423 acquires the pixel value P of the pixel of frame # n−1 corresponding to the target pixel from the frame memory 422.
[0319]
In step S423, the mixture ratio calculation unit 423 acquires the pixel value N of the pixel of frame # n + 1 corresponding to the target pixel included in the input image.
[0320]
In step S424, the mixture ratio calculation unit 423, based on the pixel value C of the pixel of interest in frame #n, the pixel value P of the pixel of frame # n-1, and the pixel value N of the pixel of frame # n + 1, Calculate the estimated mixture ratio.
[0321]
In step S425, the mixture ratio calculation unit 423 determines whether or not the process of calculating the estimated mixture ratio has been completed for the entire frame, and determines that the process of calculating the estimated mixture ratio has not been completed for the entire frame. If so, the process returns to step S421, and the process of calculating the estimated mixture ratio for the next pixel is repeated.
[0322]
If it is determined in step S425 that the process of calculating the estimated mixture ratio has been completed for the entire frame, the process ends.
[0323]
Thus, the estimated mixture ratio processing unit 401 can calculate the estimated mixture ratio based on the input image.
[0324]
The mixture ratio estimation process by the model corresponding to the uncovered background area in step S403 of FIG. 50 is the same as the process shown in the flowchart of FIG. 51 using the expression corresponding to the model of the uncovered background area. Description is omitted.
[0325]
Note that the estimated mixture ratio processing unit 442 and the estimated mixture ratio processing unit 443 illustrated in FIG. 49 perform the same processing as the flowchart illustrated in FIG. 51 to calculate the estimated mixture ratio, and thus description thereof is omitted.
[0326]
In addition, although it has been described that the object corresponding to the background is stationary, the above-described processing for obtaining the mixture ratio α can be applied even if the image corresponding to the background region includes a motion. For example, when the image corresponding to the background region is moving uniformly, the estimated mixture ratio processing unit 401 shifts the entire image corresponding to the movement of the background, and the object corresponding to the background is stationary. Process in the same way. In addition, when the image corresponding to the background region includes a different background motion for each local area, the estimated mixture ratio processing unit 401 selects a pixel corresponding to the background motion as a pixel corresponding to the pixel belonging to the mixed region. Then, the above-described processing is executed.
[0327]
In addition, the mixture ratio calculation unit 102 executes only the mixture ratio estimation process using the model corresponding to the covered background region for all pixels, and outputs the calculated estimated mixture ratio as the mixture ratio α. Also good. In this case, the mixing ratio α indicates the ratio of the background components for the pixels belonging to the covered background area, and indicates the ratio of the foreground components for the pixels belonging to the uncovered background area. For the pixels belonging to the uncovered background area, if the absolute value of the difference between the mixture ratio α and 1 calculated in this way is calculated and the calculated absolute value is set to the mixture ratio α, the signal processing apparatus For the pixels belonging to the uncovered background area, the mixing ratio α indicating the ratio of the background components can be obtained.
[0328]
Similarly, the mixture ratio calculation unit 102 executes only the mixture ratio estimation process using the model corresponding to the uncovered background area for all pixels, and outputs the calculated estimated mixture ratio as the mixture ratio α. You may make it do.
[0329]
Next, another process of the mixture ratio calculation unit 102 will be described.
[0330]
Using the property that the mixture ratio α changes linearly in response to a change in pixel position due to the object corresponding to the foreground moving at a constant speed within the shutter time, the mixture ratio α in the spatial direction. And an equation that approximates the sum f of the foreground components. By using a plurality of sets of pixel values of pixels belonging to the mixed area and pixel values belonging to the background area, the mixing ratio α is calculated by solving an equation that approximates the mixing ratio α and the sum f of the foreground components. calculate.
[0331]
When the change in the mixing ratio α is approximated as a straight line, the mixing ratio α is expressed by Expression (23).
[0332]
α = il + p (23)
In Expression (23), i is an index in the spatial direction where the position of the pixel of interest is 0. l is the slope of the straight line of the mixing ratio α. p is a straight line intercept of the mixing ratio α and is the mixing ratio α of the pixel of interest. In equation (23), the index i is known, but the slope l and the intercept p are unknown.
[0333]
The relationship between the index i, the slope l, and the intercept p is shown in FIG.
[0334]
By approximating the mixture ratio α as shown in Expression (23), a plurality of different mixture ratios α are expressed by two variables for a plurality of pixels. In the example shown in FIG. 52, the five mixing ratios for the five pixels are expressed by two variables, the gradient l and the intercept p.
[0335]
Approximating the mixing ratio α in the plane shown in FIG. 53, when considering the motion v corresponding to the two directions of the image in the horizontal direction and the vertical direction, the expression (23) is expanded to a plane, and the mixing ratio α is It is represented by Formula (24).
[0336]
α = jm + kq + p (24)
In Expression (24), j is a horizontal index with the position of the pixel of interest being 0, and k is a vertical index. m is the horizontal inclination of the surface of the mixing ratio α, and q is the vertical inclination of the surface of the mixing ratio α. p is an intercept of the surface of the mixing ratio α.
[0337]
For example, in frame #n shown in FIG. 43, equations (25) to (27) are established for C05 to C07, respectively.
[0338]
C05 = α05 ・ B05 / v + f05 (25)
C06 = α06 ・ B06 / v + f06 (26)
C07 = α07 ・ B07 / v + f07 (27)
[0339]
When the foreground components match in the vicinity, that is, F01 to F03 are equal, and F01 to F03 are replaced with Fc, Expression (28) is established.
[0340]
f (x) = (1-α (x)) · Fc (28)
In Expression (28), x represents a position in the spatial direction.
[0341]
When α (x) is replaced with Expression (24), Expression (28) can be expressed as Expression (29).
[0342]

[0343]
In the equation (29), (−m · Fc), (−q · Fc), and (1-p) · Fc are replaced as shown in the equations (30) to (32).
[0344]
s = -m · Fc (30)
t = -q · Fc (31)
u = (1-p) ・ Fc (32)
[0345]
In Expression (29), j is a horizontal index with the position of the pixel of interest as 0, and k is a vertical index.
[0346]
In this way, since it is assumed that the object corresponding to the foreground moves at a constant speed within the shutter time and the component corresponding to the foreground is constant in the vicinity, the sum of the foreground components is expressed by Equation (29). Approximated.
[0347]
When the mixture ratio α is approximated by a straight line, the sum of the foreground components can be expressed by Expression (33).
[0348]
f (x) = is + u (33)
[0349]
When the sum of the mixture ratio α and the foreground component in Expression (13) is replaced using Expression (24) and Expression (29), the pixel value M is expressed by Expression (34).
[0350]

[0351]
In equation (34), the unknown variables are the horizontal gradient m of the surface of the mixing ratio α, the vertical inclination q of the surface of the mixing ratio α, the intercepts p, s, t, and u of the surface of the mixing ratio α. These are six.
[0352]
The pixel value M and the pixel value B are set in the equation (34) in correspondence with the pixel in the vicinity of the pixel of interest, and the minimum value for the plurality of equations in which the pixel value M and the pixel value B are set is set. The mixture ratio α is calculated by solving by multiplication.
[0353]
For example, the horizontal index j of the pixel of interest is set to 0, the index k of the vertical direction is set to 0, and a 3 × 3 pixel in the vicinity of the pixel of interest is expressed by the normal equation shown in Expression (34). When the pixel value M or the pixel value B is set, Expressions (35) to (43) are obtained.

[0354]
Since the index j in the horizontal direction of the pixel of interest is 0 and the index k in the vertical direction is 0, the mixture ratio α of the pixel of interest is expressed by j = 0 and k = It is equal to the value at 0, that is, the intercept p.
[0355]
Accordingly, based on the nine equations (35) to (43), the values of the horizontal gradient m, the vertical gradient q, the intercepts p, s, t, and u are calculated by the method of least squares. The intercept p may be output as the mixing ratio α.
[0356]
Next, a more specific procedure for calculating the mixture ratio α by applying the least square method will be described.
[0357]
When the index i and the index k are expressed by one index x, the relationship between the index i, the index k, and the index x is expressed by Expression (44).
[0358]
x = (j + 1) ・ 3+ (k + 1) (44)
[0359]
Express horizontal slope m, vertical slope q, intercepts p, s, t, and u as variables w0, w1, w2, w3, w4, and w5, respectively, jB, kB, B, j, k, And 1 are expressed as a0, a1, a2, a3, a4, and a5, respectively. In consideration of the error ex, Expressions (35) to (43) can be rewritten into Expression (45).
[0360]
[Expression 12]

In the formula (45), x is an integer value from 0 to 8.
[0361]
From equation (45), equation (46) can be derived.
[0362]
[Formula 13]

[0363]
Here, in order to apply the method of least squares, an error sum of squares E is defined as shown in equation (47).
[0364]
[Expression 14]

[0365]
In order to minimize the error, it is only necessary that the partial differentiation of the variable Wv with respect to the square sum E of the error becomes zero. Here, v is one of integers from 0 to 5. Therefore, wy is obtained so as to satisfy the equation (48).
[0366]
[Expression 15]

[0367]
Substituting equation (46) into equation (48) yields equation (49).
[0368]
[Expression 16]

[0369]
For example, a sweeping method (Gauss-Jordan elimination method) or the like is applied to a normal equation consisting of six equations obtained by substituting any one of integers 0 to 5 for v in equation (49), Calculate wy. As described above, w0 is the horizontal gradient m, w1 is the vertical gradient q, w2 is the intercept p, w3 is s, w4 is t, and w5 is u.
[0370]
As described above, horizontal slope m, vertical slope q, intercepts p, s, t, and u are obtained by applying the method of least squares to the equation in which pixel value M and pixel value B are set. be able to.
[0371]
Here, since the intercept p is the point where the index i, k is 0, that is, the mixing ratio α at the center position, this is output.
[0372]
In the description corresponding to the expressions (35) to (43), the pixel value of the pixel included in the mixed area has been described as M, and the pixel value of the pixel included in the background area has been described as B. Therefore, it is necessary to establish a normal equation for each of the cases where they are included in the covered background region or the uncovered background region.
[0373]
For example, when obtaining the mixture ratio α of pixels included in the covered background area of frame #n shown in FIG. 43, pixel values C04 to C08 of pixels of frame #n and pixel values P04 to P04 of pixels of frame # n−1 P08 is set as a normal equation.
[0374]
When obtaining the mixture ratio α of the pixels included in the uncovered background area of frame #n shown in FIG. 44, pixel values N28 to N32 of pixels C28 to C32 of frame #n and pixels of frame # n + 1 Is set to a normal equation.
[0375]
For example, when calculating the mixture ratio α of the pixels included in the covered background area shown in FIG. 54, the following equations (50) to (58) are established. The pixel value of the pixel for calculating the mixture ratio α is Mc5.
[0376]
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)
[0377]
When calculating the mixture ratio α of the pixels included in the covered background area of frame #n, the background of the pixel of frame # n−1 corresponding to the pixel of frame #n in equations (50) to (58) Pixel values Bc1 to Bc9 of the pixels in the area are used.
[0378]
When calculating the mixture ratio α of the pixels included in the uncovered background area shown in FIG. 54, the following equations (59) to (67) are established. The pixel value of the pixel for calculating the mixture ratio α is Mu5.
[0379]
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)
[0380]
When calculating the mixture ratio α of the pixels included in the uncovered background area of frame #n, in the equations (59) to (67), the pixels of the frame # n + 1 corresponding to the pixels of the frame #n are calculated. The pixel values Bu1 to Bu9 of the pixels in the background area are used.
[0381]
FIG. 55 is a block diagram illustrating a configuration of the estimated mixture ratio processing unit 401. The image input to the estimated mixture ratio processing unit 401 is supplied to the delay unit 501 and the adding unit 502.
[0382]
The delay circuit 221 delays the input image by one frame and supplies it to the adding unit 502. When the frame #n is input as an input image to the adding unit 502, the delay circuit 221 supplies the frame # n-1 to the adding unit 502.
[0383]
The adding unit 502 sets the pixel value of the pixel near the pixel for calculating the mixture ratio α and the pixel value of the frame # n−1 in a normal equation. For example, the adding unit 502 sets the pixel values Mc1 to Mc9 and the pixel values Bc1 to Bc9 in the normal equation based on the equations (50) to (58). The adding unit 502 supplies the normal equation in which the pixel value is set to the calculation unit 503.
[0384]
The computing unit 503 solves the normal equation supplied from the adding unit 502 by a sweeping method or the like to obtain an estimated mixture ratio, and outputs the obtained estimated mixture ratio.
[0385]
As described above, the estimated mixture ratio processing unit 401 can calculate the estimated mixture ratio based on the input image and supply the estimated mixture ratio to the mixture ratio determining unit 403.
[0386]
Note that the estimated mixture ratio processing unit 402 has the same configuration as the estimated mixture ratio processing unit 401, and thus description thereof is omitted.
[0387]
FIG. 56 is a diagram illustrating an example of the estimated mixture ratio calculated by the estimated mixture ratio processing unit 401. The estimated mixture ratio shown in FIG. 56 indicates that the foreground motion v corresponding to an object moving at a constant speed is 11, and the result calculated by generating an equation with a block of 7 × 7 pixels as one unit is 1 line. Is shown.
[0388]
It can be seen that the estimated mixture ratio changes almost linearly in the mixed region as shown in FIG.
[0389]
The mixture ratio determining unit 403 indicates whether the pixel supplied from the region specifying unit 101 and for which the mixture ratio is calculated belongs to any of the foreground region, the background region, the covered background region, or the uncovered background region. The mixing ratio is set based on the area information. When the target pixel belongs to the foreground area, the mixing ratio determination unit 403 sets 0 as the mixing ratio, and when the target pixel belongs to the background area, sets the mixing ratio to 1 so that the target pixel is When belonging to the covered background region, the estimated mixture ratio supplied from the estimated mixture ratio processing unit 401 is set as the mixture ratio, and when the target pixel belongs to the uncovered background region, supplied from the estimated mixture ratio processing unit 402 The estimated estimated mixing ratio is set as the mixing ratio. The mixture ratio determination unit 403 outputs a mixture ratio set based on the region information.
[0390]
Next, the mixture ratio estimation process using the model corresponding to the covered background area, which is executed by the estimated mixture ratio processing unit 401 having the configuration shown in FIG. 55, corresponding to the process in step S402 in FIG. 50 is shown in the flowchart in FIG. Will be described with reference to FIG.
[0390]
In step S441, the adding unit 502 sets the pixel value included in the input image and the pixel value included in the image supplied from the delay circuit 221 to a normal equation corresponding to the model of the covered background area. .
[0392]
In step S442, the estimated mixture ratio processing unit 401 determines whether or not the setting for the target pixel has been completed. If it is determined that the setting for the target pixel has not been completed, the process proceeds to step S441. Returning, the process of setting the pixel value to the normal equation is repeated.
[0393]
When it is determined in step S442 that the pixel value setting for the target pixel has been completed, the process proceeds to step S443, and the calculation unit 173 calculates the estimated mixture ratio based on the normal equation in which the pixel value is set. Then, the obtained estimated mixture ratio is output.
[0394]
Thus, the estimated mixture ratio processing unit 401 can calculate the estimated mixture ratio based on the input image.
[0395]
The estimated mixture ratio processing unit 401 having the configuration shown in FIG. 55 performs the mixture ratio estimation process using the model corresponding to the uncovered background area using a normal equation corresponding to the model of the uncovered background area. Since this is the same as the process shown in the flowchart of FIG.
[0396]
Note that although the object corresponding to the background has been described as stationary, the above-described processing for obtaining the mixture ratio can be applied even if the image corresponding to the background area includes movement. For example, when the image corresponding to the background region is moving uniformly, the estimated mixture ratio processing unit 401 shifts the entire image corresponding to this movement, and is the same as when the object corresponding to the background is stationary. To process. Further, when the image corresponding to the background region includes a different motion for each local area, the estimated mixture ratio processing unit 401 selects a pixel corresponding to the motion as a pixel corresponding to the pixel belonging to the mixed region, and Execute the process.
[0397]
FIG. 58 is a block diagram showing the configuration of the motion estimation unit 104.
[0398]
The mixture ratio α supplied to the motion estimation unit 104 is input to the frame difference calculation unit 502. The input image supplied to the motion estimation unit 104 is input to the frame memory 501 and the frame difference calculation unit 502.
[0399]
The frame memory 501 stores the input image in units of frames, delays it for a period corresponding to one frame, and outputs the stored input image to the frame difference calculation unit 502.
[0400]
When the frame of the input image supplied to the motion estimation unit 104 is set as the target frame, the frame difference calculation unit 502 uses the pixel value of the input image supplied from the frame memory 501 corresponding to the pixel in the background area as the target frame. The pixel value corresponding to the background component is calculated by multiplying the mixture ratio α of the target pixel (hereinafter also referred to as the target pixel). The frame difference calculation unit 502 subtracts the pixel value corresponding to the background component from the pixel value of the target pixel of the input image supplied to the motion estimation unit 104 and the pixel corresponding to the target pixel, and calculates the difference. calculate.
[0401]
The frame difference calculation unit 502 supplies the calculated difference as difference image data to the motion compensation unit 503 and the frame memory 504 for each target pixel, that is, for each target pixel mixture ratio α.
[0402]
The motion vector generation unit 505 sequentially increases the size from a predetermined initial value for each target pixel of the target frame, that is, for each difference image data, and sequentially changes the angle from another predetermined initial value. The estimated motion vector to be generated is generated, and the generated estimated motion vector is supplied to the motion compensation unit 503 and the maximum value determination unit 507.
[0403]
For example, the motion vector generation unit 505 generates an estimated motion vector based on the initial size value and the initial angle value stored in advance. The motion vector generation unit 505 changes the size of the estimated motion vector by adding a predetermined increment to the size of the generated estimated motion vector. When the size of the estimated motion vector exceeds a predetermined value, the motion vector generation unit 505 adds the predetermined angle to the angle of the estimated motion vector and sets the initial value of the size to the size of the estimated motion vector. To do.
[0404]
The motion vector generation unit 505 repeats the process of changing the magnitude of the estimated motion vector and the process of changing the angle, and generates an estimated motion vector whose magnitude and angle are in a predetermined range.
[0405]
The motion compensation unit 503 performs motion compensation on the difference image data supplied from the frame difference calculation unit 502 based on the estimated motion vector supplied from the motion vector generation unit 505, and the motion compensation compensated difference image data as a correlation value calculation unit. 506 is supplied.
[0406]
The frame memory 504 stores the difference image data for each frame, delays it for a period corresponding to one frame, and supplies the stored difference image data to the correlation value calculation unit 506.
[0407]
The correlation value calculation unit 506 calculates, for each estimated motion vector, the correlation value between the motion compensated difference image data supplied from the motion compensation unit 503 and the difference image data delayed by one frame supplied from the frame memory 504. The calculated correlation value is supplied to the maximum value determination unit 507.
[0408]
For example, the correlation value calculation unit 506 calculates the absolute value of the difference between the difference image data subjected to motion compensation supplied from the motion compensation unit 503 and the difference image data delayed from one frame supplied from the frame memory 504 for each pixel. The absolute value of the calculated difference is supplied to the maximum value determination unit 507 as a correlation value. The correlation value output by the correlation value calculation unit 506 is also referred to as difference image correlation data.
[0409]
The maximum value determination unit 507 stores the correlation value supplied from the correlation value calculation unit 506 in association with the estimated motion vector value supplied from the motion vector generation unit 505. The maximum value determination unit 507 selects a correlation value having the strongest correlation among the stored correlation values corresponding to one target pixel, and selects an estimated motion vector corresponding to the selected correlation value. The maximum value determination unit 507 sets the estimated motion vector selected for each target pixel as a motion vector corresponding to the target pixel, and outputs a motion vector corresponding to the target pixel.
[0410]
Note that the maximum value determination unit 507 may detect a motion vector in units of blocks each including a plurality of pixels.
[0411]
Further, the maximum value determination unit 507 may detect a motion vector with a block motion vector being constant in units of blocks each including a plurality of pixels.
[0412]
The processing of the motion estimation unit 104 will be described using an example of an image model shown in FIGS. 59 to 65 where the foreground object motion amount v is 4.
[0413]
The pixel value of the sixth pixel from the left of frame #n can be expressed by Expression (68). Similarly, the pixel value of the seventh pixel from the left of frame #n can be expressed by equation (69), and the pixel value of the eighth pixel from the left of frame #n can be expressed by equation (70). Can do.
[0414]
[Expression 17]

[Expression 18]

[Equation 19]

[0415]
Similarly, the pixel value of the tenth pixel from the left in frame # n + 1 can be expressed by Expression (71). The pixel value of the eleventh pixel from the left of frame # n + 1 can be expressed by equation (72), and the pixel value of the twelfth pixel from the left of frame # n + 1 is expressed by equation (73). be able to.
[0416]
[Expression 20]

[Expression 21]

[Expression 22]

[0417]
In the formula (68), α05 is 1/4. When a value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel of frame # n-1 by α05 is subtracted from the pixel value of the pixel belonging to the mixed area or background area of frame #n, as shown in FIG. All or some of the background components included in the pixel value are removed.
[0418]
In the sixth pixel from the left of frame #n, all of the background components included in the pixel value are removed, and all of the foreground components included in the pixel value remain.
[0419]
Similarly, when a value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel of frame #n by α05 is subtracted from the pixel value of the pixel belonging to the mixed area or background area of frame # n + 1, as shown in FIG. All or some of the background components included in the value are removed.
[0420]
In Expression (71), α09 is 1/4, which is the same value as α05. Therefore, in the tenth pixel from the left in frame # n + 1, all of the background components included in the pixel value are removed. All of the foreground components included in the pixel value remain.
[0421]
As shown in FIG. 61, the foreground component included in the sixth pixel from the left of frame #n is the same as the foreground component included in the tenth pixel from the left of frame # n + 1. The difference between the difference corresponding to the sixth pixel from the left of the frame and the difference between the tenth pixel from the left of the frame # n + 1 is the difference between the difference corresponding to the sixth pixel from the left of the frame #n and the frame #n. It becomes the maximum among the correlations with the difference of each pixel of n + 1.
[0422]
When the sixth pixel from the left of frame #n is the target pixel, the motion estimation unit 104 determines the left of frame # n + 1 based on the sixth pixel from the left of frame #n corresponding to the maximum correlation. The estimated motion vector indicating the tenth pixel is selected as the motion vector corresponding to the sixth pixel from the left of frame #n.
[0423]
In the formula (69), α06 is 1/2. When the value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel of frame # n-1 by α06 is subtracted from the pixel value of the pixel belonging to the mixed area or background area of frame #n, as shown in FIG. All or some of the background components included in the pixel value are removed. In the sixth pixel from the left, the background component that is higher than the background component originally included is removed, and the pixel value includes the negative value of the corresponding background component.
[0424]
In the seventh pixel from the left of frame #n, all of the background components included in the pixel value are removed, and all of the foreground components included in the pixel value remain.
[0425]
Similarly, when a value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel of frame #n by α06 is subtracted from the pixel value of the pixel belonging to the mixed area or background area of frame # n + 1, as shown in FIG. All or some of the background components included in the value are removed. In the tenth pixel from the left, the background component equal to or higher than the background component originally included is removed, so that the pixel value includes the negative value of the corresponding background component.
[0426]
In Expression (72), α10 is 1/2 and is the same value as α06. Therefore, in the eleventh pixel from the left of frame # n + 1, all of the background components included in the pixel value are removed, and the pixel All of the foreground components included in the value remain.
[0427]
As shown in FIG. 63, the foreground component included in the seventh pixel from the left of frame #n is the same as the foreground component included in the eleventh pixel from the left of frame # n + 1. The correlation between the difference corresponding to the seventh pixel from the left of the frame and the difference between the eleventh pixel from the left of frame # n + 1 is the difference between the difference corresponding to the seventh pixel from the left of frame #n and the frame #n. It becomes the maximum among the correlations with the difference of each pixel of n + 1.
[0428]
When the seventh pixel from the left of frame #n is the pixel of interest, the motion estimation unit 104 determines the left of frame # n + 1 based on the seventh pixel from the left of frame #n corresponding to the maximum correlation. The estimated motion vector indicating the eleventh pixel is selected as the motion vector corresponding to the seventh pixel from the left of frame #n.
[0429]
As described above, the motion estimation unit 104 calculates the value obtained by multiplying the pixel value of the frame # n−1 by the pixel ratio of the frame # n−1 from the pixel value of the frame #n based on the mixture ratio α of the target pixel of the frame #n. Is obtained by subtracting a value obtained by multiplying the pixel value of frame #n by the mixing ratio α from the pixel value of the pixel of frame # n + 1.
[0430]
The motion estimation unit 104 calculates a correlation between the difference corresponding to the target pixel of frame #n in the difference A and the difference corresponding to each pixel of the difference B. Based on the calculated correlation, the motion estimation unit 104 selects an estimated motion vector indicating a pixel having the maximum correlation on the basis of the pixel of interest in the frame #n, and selects the selected estimated motion vector of interest in the frame #n. Output as pixel motion vector.
[0431]
With reference to FIG. 64, the above process will be described with reference to equations.
[0432]
The difference A between the pixel value CA of the target pixel belonging to the mixed area of frame #n and the value obtained by multiplying the pixel value PA of the corresponding pixel of frame # n−1 by the mixing ratio α is expressed by Expression (74). Calculated by calculation.
[0433]
A = CA-PA × α (74)
[0434]
The difference B between the pixel value NB of the pixel in frame # n + 1 and the value obtained by multiplying the pixel value CB of the corresponding pixel in frame #n by the mixing ratio α is calculated by the calculation shown in Expression (75).
[0435]
B = NB-CB × α (75)
[0436]
The difference B is calculated for each pixel.
[0437]
The correlation value J between the difference A corresponding to the target pixel of frame #n and the difference B corresponding to each pixel of frame # n + 1 is, for example, as shown in equation (76), It can be the absolute value of the difference.
[0438]
[Expression 23]

[0439]
Of the correlation values J between the difference A corresponding to the pixel of interest in frame #n and the difference B corresponding to each pixel of frame # n + 1, the estimated motion vector corresponding to the largest correlation value (the pixel of interest of frame #n , The estimated motion vector indicating the pixel of the difference B corresponding to the maximum correlation value is a motion vector.
[0440]
Also, for example, as shown in FIG. 65 (A), the differences A0 to A8 of the 3 × 3 pixel block centering on A4 in the frame of interest and the attention as shown in FIG. 65 (B). The equation (77) is applied to the difference B0 to B8 of the 3 × 3 pixel block centering on the corresponding B4 in the next frame of the frame to correspond to the pixel at the center of the block of the frame of interest. The correlation value J1 may be calculated.
[0441]
[Expression 24]

[Expression 25]

[Equation 26]

[0442]
In this case, for example, an estimated motion vector corresponding to the maximum correlation value J1 (an estimated motion vector indicating a pixel corresponding to B4 with reference to a pixel corresponding to A4) is a motion vector.
[0443]
Further, for example, the difference A0 to A8 of the 3 × 3 pixel block centered on A4 in the target frame and the corresponding 3 × 3 centered on B4 in the next frame of the target frame. The difference absolute value sum J2 may be calculated as a correlation value corresponding to the pixel at the center of the block of the frame of interest by applying Equation (80) to the differences B0 to B8 of the pixel block.
[0444]
[Expression 27]

[0445]
In this case, for example, the estimated motion vector corresponding to the minimum difference absolute value sum J2 is a motion vector.
[0446]
Next, a motion vector detection process of the motion estimation unit 104 corresponding to a predetermined pixel of interest will be described with reference to the flowchart of FIG. The process shown in the flowchart of FIG. 66 corresponds to step S14 of FIG.
[0447]
In step S501, the frame difference calculation unit 502 mixes the target pixel of the target frame #n based on the mixture ratio α, the input image of the frame #n, and the image of the frame # n-1 supplied from the frame memory 501. The ratio α is multiplied by the pixel value of each pixel of frame # n−1 supplied from the frame memory 501, and the difference between the multiplication result corresponding to each pixel and the pixel value of each pixel of frame #n of the input image And the calculated difference is set as the difference A.
[0448]
In step S502, the frame difference calculation unit 502 mixes the target pixel of the target frame #n based on the mixture ratio α, the input image of the frame # n + 1, and the image of the frame #n supplied from the frame memory 501. The ratio α is multiplied by the pixel value of each pixel of frame #n supplied from the frame memory 501, and the difference between the result of multiplication corresponding to each pixel and the pixel value of each pixel of frame # n + 1 of the input image And the calculated difference is set as the difference B.
[0449]
In step S <b> 503, the motion vector generation unit 505 sets an initial value for the estimated motion vector and supplies the estimated motion vector with the initial value set to the motion compensation unit 503 and the maximum value determination unit 507.
[0450]
In step S504, the motion estimation unit 104 determines whether the correlation value of the pixels in the predetermined range is calculated based on the magnitude and angle of the estimated motion vector, and calculates the correlation value of the pixels in the predetermined range. If it is determined that the difference has not occurred, the process proceeds to step S505, and the correlation value calculation unit 506 calculates a correlation value between the pixel of interest and the pixel indicated by the estimated motion vector based on the difference A and the difference B.
[0451]
That is, in step S505, the motion compensation unit 503 performs motion compensation on the difference B supplied from the frame difference calculation unit 502 based on the estimated motion vector supplied from the motion vector generation unit 505, and the motion compensated difference B Is supplied to the correlation value calculation unit 506.
[0452]
The correlation value calculation unit 506 calculates a correlation value between the difference A supplied from the frame memory 504 corresponding to the target pixel and the motion-compensated difference B, and supplies the correlation value to the maximum value determination unit 507.
[0453]
For example, the correlation value calculation unit 506 calculates the absolute value of the difference corresponding to the target pixel of the difference A and the difference corresponding to the pixel indicated by the estimated motion vector of the difference B based on the calculation shown in the equation (76). A correlation value is calculated.
[0454]
For example, the correlation value calculation unit 506 performs block differences A0 to A8 corresponding to the target pixel and blocks B0 to B8 corresponding to the pixel indicated by the estimated motion vector based on the calculation shown in Expression (77). The correlation value J1 is calculated.
[0455]
In step S506, the maximum value determination unit 507 stores the correlation value supplied from the correlation value calculation unit 506 in association with the estimated motion vector supplied from the motion vector generation unit 505.
[0456]
In step S507, the motion vector generation unit 505 adds a predetermined increment to the magnitude of the estimated motion vector.
[0457]
In step S508, the motion estimation unit 104 determines whether or not the size of the estimated motion vector output from the motion vector generation unit 505 exceeds a predetermined value, and if the size of the estimated motion vector exceeds the predetermined value. When it determines, it progresses to step S509 and the motion vector production | generation part 505 sets an initial value to the magnitude | size of an estimated motion vector. In step S510, the motion vector generation unit 505 adds a predetermined increment to the angle of the estimated motion vector. The motion vector generation unit 505 supplies the estimated motion vector whose magnitude is the initial value and the angle is changed to the motion compensation unit 503 and the maximum value determination unit 507, and the procedure proceeds to step S504, where The determination whether or not the correlation value of the pixel has been calculated is repeated.
[0458]
If it is determined in step 508 that the magnitude of the estimated motion vector does not exceed the predetermined value, the process proceeds to step S504, and the determination of whether or not the correlation value of the pixels in the predetermined range has been calculated is repeated.
[0459]
If it is determined in step S504 that the correlation value of pixels in a predetermined range has been calculated, the process proceeds to step S511, and the maximum value determination unit 507 selects an estimated motion vector corresponding to the maximum correlation.
[0460]
For example, when the correlation value calculation unit 506 calculates a correlation value based on the calculation represented by Expression (76), the maximum value determination unit 507 selects an estimated motion vector corresponding to the minimum correlation value.
[0461]
For example, when the correlation value calculation unit 506 calculates the correlation value J1 based on the calculation shown in Expression (77), the maximum value determination unit 507 selects the estimated motion vector corresponding to the maximum correlation value J1. .
[0462]
In step S512, the maximum value determination unit 507 sets the selected estimated motion vector as the motion vector, and the process ends.
[0463]
In this way, the motion estimation unit 104 can detect a motion vector corresponding to the target pixel based on the mixture ratio α and the input image. The motion estimation unit 104 can detect a motion vector corresponding to each pixel of the frame of interest by repeating the motion vector detection process described above using each pixel of the frame of interest as the pixel of interest.
[0464]
Although it has been described that the pixel of frame # n-1 is the background pixel corresponding to frame #n and the pixel of frame #n is the background pixel corresponding to frame # n + 1, It is also possible to process the n + 1 pixel as a background pixel corresponding to the frame #n and the frame # n + 2 as a background pixel corresponding to the frame # n + 1.
[0465]
At this time, for example, based on the region information, the pixel of frame # n-1 is set as the background pixel corresponding to frame #n, and the pixel of frame #n is set as the background pixel corresponding to frame # n + 1. Switching between the processing to be performed and the pixel of frame # n + 1 as the background pixel corresponding to frame #n and the pixel of frame # n + 2 as the background pixel corresponding to frame # n + 1 You may make it.
[0466]
Further, the processing may be executed by limiting the target pixel to the pixels in the mixed region based on the region information.
[0467]
Next, the foreground / background separation unit 103 will be described. FIG. 67 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the foreground / background separator 103. The input image supplied to the foreground / background separator 103 is supplied to the separator 601, the switch 602, and the switch 604. The information indicating the covered background area and the area information supplied from the area specifying unit 101 indicating the uncovered background area are supplied to the separation unit 601. Area information indicating the foreground area is supplied to the switch 602. Area information indicating the background area is supplied to the switch 604.
[0468]
The mixing ratio α supplied from the mixing ratio calculation unit 102 is supplied to the separation unit 601.
[0469]
The separation unit 601 separates the foreground components from the input image based on the region information indicating the covered background region, the region information indicating the uncovered background region, and the mixing ratio α, and synthesizes the separated foreground components. The background component is separated from the input image, and the separated background component is supplied to the synthesis unit 605.
[0470]
The switch 602 is closed when a pixel corresponding to the foreground is input based on the region information indicating the foreground region, and supplies only the pixel corresponding to the foreground included in the input image to the combining unit 603.
[0471]
The switch 604 is closed when a pixel corresponding to the background is input based on the region information indicating the background region, and supplies only the pixel corresponding to the background included in the input image to the combining unit 605.
[0472]
The combining unit 603 combines the foreground component image based on the component corresponding to the foreground supplied from the separation unit 601 and the pixel corresponding to the foreground supplied from the switch 602, and outputs the combined foreground component image. Since the foreground area and the mixed area do not overlap, the synthesis unit 603 synthesizes the foreground component image by applying a logical sum operation to the component corresponding to the foreground and the pixel corresponding to the foreground, for example.
[0473]
In the initialization process executed at the beginning of the foreground component image synthesis process, the synthesis unit 603 stores an image in which all pixel values are 0 in the built-in frame memory, and performs synthesis of the foreground component image. In the process, the foreground component image is stored (overwritten). Accordingly, 0 is stored as the pixel value in the pixel corresponding to the background area in the foreground component image output by the synthesis unit 603.
[0474]
The combining unit 605 combines the background component images based on the components corresponding to the background supplied from the separation unit 601 and the pixels corresponding to the background supplied from the switch 604, and outputs the combined background component image. Since the background area and the mixed area do not overlap, the synthesis unit 605 synthesizes the background component image by applying a logical sum operation to the component corresponding to the background and the pixel corresponding to the background, for example.
[0475]
In the initialization process executed at the beginning of the background component image synthesis process, the synthesis unit 605 stores an image in which all pixel values are 0 in the built-in frame memory, and performs synthesis of the background component image. In the processing, the background component image is stored (overwritten). Accordingly, 0 is stored as the pixel value in the pixel corresponding to the foreground area in the background component image output from the synthesis unit 605.
[0476]
FIG. 68 is a diagram illustrating an input image input to the foreground / background separator 103 and a foreground component image and a background component image output from the foreground / background separator 103.
[0477]
FIG. 68A is a schematic diagram of a displayed image, and FIG. 68B shows a pixel belonging to the foreground area, a pixel belonging to the background area, and a pixel belonging to the mixed area corresponding to FIG. 1 is a model diagram in which one line of pixels including is expanded in the time direction.
[0478]
As shown in FIGS. 68A and 68B, the background component image output from the foreground / background separator 103 is composed of pixels belonging to the background area and background components included in the pixels in the mixed area. The
[0479]
As shown in FIGS. 68A and 68B, the foreground component image output from the foreground / background separator 103 is composed of pixels belonging to the foreground area and foreground components included in the pixels of the mixed area. The
[0480]
The pixel values of the pixels in the mixed region are separated into a background component and a foreground component by the foreground / background separation unit 103. The separated background components together with the pixels belonging to the background area constitute a background component image. The separated foreground components together with the pixels belonging to the foreground area constitute a foreground component image.
[0481]
Thus, in the foreground component image, the pixel value of the pixel corresponding to the background area is set to 0, and a meaningful pixel value is set to the pixel corresponding to the foreground area and the pixel corresponding to the mixed area. Similarly, in the background component image, the pixel value of the pixel corresponding to the foreground area is set to 0, and a meaningful pixel value is set to the pixel corresponding to the background area and the pixel corresponding to the mixed area.
[0482]
Next, a process performed by the separation unit 601 to separate the foreground components and the background components from the pixels belonging to the mixed area will be described.
[0483]
FIG. 69 is a model of an image showing foreground components and background components of two frames including a foreground corresponding to an object moving from left to right in the drawing. In the image model shown in FIG. 69, the foreground motion amount v is 4, and the number of virtual divisions is 4.
[0484]
In frame #n, the leftmost pixel and the fourteenth through eighteenth pixels from the left consist only of background components and belong to the background area. In frame #n, the second through fourth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the uncovered background area. In frame #n, the eleventh through thirteenth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the covered background area. In frame #n, the fifth through tenth pixels from the left consist of only the foreground components and belong to the foreground area.
[0485]
In frame # n + 1, the first through fifth pixels from the left and the eighteenth pixel from the left consist of only the background components, and belong to the background area. In frame # n + 1, the sixth through eighth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the uncovered background area. In frame # n + 1, the fifteenth through seventeenth pixels from the left include a background component and a foreground component, and belong to the covered background area. In frame # n + 1, the ninth through fourteenth pixels from the left consist of only the foreground components, and belong to the foreground area.
[0486]
FIG. 70 is a diagram illustrating processing for separating foreground components from pixels belonging to the covered background area. In FIG. 70, α1 to α18 are mixing ratios corresponding to the pixels in the frame #n. In FIG. 70, the fifteenth through seventeenth pixels from the left belong to the covered background area.
[0487]
The pixel value C15 of the fifteenth pixel from the left of frame #n is expressed by Expression (81).
[0488]

Here, α15 is the mixture ratio of the fifteenth pixel from the left in frame #n. P15 is the pixel value of the fifteenth pixel from the left in frame # n-1.
[0489]
Based on Expression (81), the sum f15 of the foreground components of the fifteenth pixel from the left of frame #n is expressed by Expression (82).
[0490]

[0491]
Similarly, the foreground component sum f16 of the 16th pixel from the left in frame #n is expressed by Expression (83), and the foreground component sum f17 of the 17th pixel from the left of frame #n is expressed by Expression (83). (84).
[0492]
f16 = C16-α16 ・ P16 (83)
f17 = C17-α17 ・ P17 (84)
[0493]
As described above, the foreground component fc included in the pixel value C of the pixel belonging to the covered background area is calculated by Expression (85).
[0494]
fc = C-α ・ P (85)
P is the pixel value of the corresponding pixel in the previous frame.
[0495]
FIG. 71 is a diagram illustrating a process of separating foreground components from pixels belonging to the uncovered background area. In FIG. 71, α1 to α18 are mixing ratios corresponding to the pixels in the frame #n. In FIG. 71, the second through fourth pixels from the left belong to the uncovered background area.
[0496]
The pixel value C02 of the second pixel from the left of frame #n is expressed by Expression (86).
[0497]

Here, α2 is the mixture ratio of the second pixel from the left in frame #n. N02 is the pixel value of the second pixel from the left in frame # n + 1.
[0498]
Based on Expression (86), the sum f02 of the foreground components of the second pixel from the left of frame #n is expressed by Expression (87).
[0499]

[0500]
Similarly, the sum f03 of the foreground components of the third pixel from the left in frame #n is expressed by Expression (88), and the sum f04 of the foreground components of the fourth pixel from the left of frame #n is expressed by Expression (88). (89).
[0501]
f03 = C03-α3 ・ N03 (88)
f04 = C04-α4 ・ N04 (89)
[0502]
As described above, the foreground component fu included in the pixel value C of the pixel belonging to the uncovered background area is calculated by Expression (90).
[0503]
fu = C-α ・ N (90)
N is the pixel value of the corresponding pixel in the next frame.
[0504]
As described above, the separation unit 601 determines from the pixels belonging to the mixed region based on the information indicating the covered background region, the information indicating the uncovered background region, and the mixing ratio α for each pixel included in the region information. Foreground and background components can be separated.
[0505]
FIG. 72 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the separation unit 601 that executes the processing described above. The image input to the separation unit 601 is supplied to the frame memory 621, the region information indicating the covered background region and the uncovered background region supplied from the mixture ratio calculation unit 102, and the mixture ratio α are the separation processing block. It is input to 622.
[0506]
The frame memory 621 stores the input image in units of frames. When the object of processing is frame #n, the frame memory 621 is a frame that is the frame immediately after frame # n-1, frame #n, and frame #n. Remember # n + 1.
[0507]
The frame memory 621 supplies the pixels corresponding to the frame # n−1, the frame #n, and the frame # n + 1 to the separation processing block 622.
[0508]
The separation processing block 622 includes the frame # n−1, the frame #n, and the frame #n supplied from the frame memory 621 based on the area information indicating the covered background area and the uncovered background area, and the mixing ratio α. By applying the calculation described with reference to FIGS. 70 and 71 to the pixel value of the corresponding pixel of +1, the foreground component and the background component are separated from the pixels belonging to the mixed region of frame #n, and the frame This is supplied to the memory 623.
[0509]
The separation processing block 622 includes an uncovered area processing unit 631, a covered area processing unit 632, a combining unit 633, and a combining unit 634.
[0510]
The multiplier 641 of the uncovered area processing unit 631 multiplies the mixing ratio α by the pixel value of the pixel of frame # n + 1 supplied from the frame memory 621 and outputs the result to the switch 642. The switch 642 is closed when the pixel of frame #n (corresponding to the pixel of frame # n + 1) supplied from the frame memory 621 is an uncovered background area, and the mixture ratio supplied from the multiplier 641 The pixel value multiplied by α is supplied to the calculator 643 and the synthesis unit 634. The value obtained by multiplying the pixel value of the pixel of frame # n + 1 output from the switch 642 by the mixing ratio α is equal to the background component of the pixel value of the corresponding pixel of frame #n.
[0511]
The computing unit 643 subtracts the background component supplied from the switch 642 from the pixel value of the pixel of frame #n supplied from the frame memory 621 to obtain the foreground component. The computing unit 643 supplies the foreground component of the pixel of frame #n belonging to the uncovered background area to the synthesis unit 633.
[0512]
The multiplier 651 of the covered area processing unit 632 multiplies the mixture ratio α by the pixel value of the pixel of frame # n−1 supplied from the frame memory 621 and outputs the result to the switch 652. The switch 652 is closed when the pixel of the frame #n supplied from the frame memory 621 (corresponding to the pixel of the frame # n−1) is the covered background region, and the mixture ratio α supplied from the multiplier 651 is The pixel value multiplied by is supplied to the calculator 653 and the combining unit 634. A value obtained by multiplying the pixel value of the pixel of frame # n−1 output from the switch 652 by the mixing ratio α is equal to the background component of the pixel value of the corresponding pixel of frame #n.
[0513]
The arithmetic unit 653 subtracts the background component supplied from the switch 652 from the pixel value of the pixel of frame #n supplied from the frame memory 621 to obtain the foreground component. The calculator 653 supplies the foreground components of the pixels of the frame #n belonging to the covered background area to the synthesis unit 633.
[0514]
The synthesizer 633 outputs the foreground components of the pixel belonging to the uncovered background area supplied from the calculator 643 and the foreground of the pixel belonging to the covered background area supplied from the calculator 653 of the frame #n. The components are combined and supplied to the frame memory 623.
[0515]
The combining unit 634 receives the background component of the pixel belonging to the uncovered background area supplied from the switch 642 and the background component of the pixel belonging to the covered background area supplied from the switch 652 of the frame #n. Combined and supplied to the frame memory 623.
[0516]
The frame memory 623 stores the foreground components and the background components of the pixels in the mixed area of the frame #n supplied from the separation processing block 622, respectively.
[0517]
The frame memory 623 outputs the stored foreground components of the pixels in the mixed area of frame #n and the stored background components of the pixels of the mixed area in frame #n.
[0518]
By using the mixture ratio α, which is a feature amount, it is possible to completely separate the foreground component and the background component included in the pixel value.
[0519]
The synthesizing unit 603 combines the foreground components of the pixels in the mixed area of frame #n output from the separating unit 601 with the pixels belonging to the foreground area to generate a foreground component image.
The synthesizing unit 605 synthesizes the background component of the pixel in the mixed area of frame #n output from the separating unit 601 and the pixel belonging to the background area to generate a background component image.
[0520]
FIG. 73 is a diagram illustrating an example of the foreground component image and an example of the background component image corresponding to the frame #n in FIG.
[0521]
FIG. 73A shows an example of the foreground component image corresponding to frame #n in FIG.
Since the leftmost pixel and the fourteenth pixel from the left consist of only background components before the foreground and the background are separated, the pixel value is set to zero.
[0522]
The second through fourth pixels from the left belong to the uncovered background area before the foreground and the background are separated, the background component is 0, and the foreground component is left as it is. The eleventh to thirteenth pixels from the left belong to the covered background area before the foreground and the background are separated, the background component is set to 0, and the foreground component is left as it is. The fifth through tenth pixels from the left are made up of only the foreground components and are left as they are.
[0523]
FIG. 73B shows an example of a background component image corresponding to frame #n in FIG.
The leftmost pixel and the fourteenth pixel from the left are left as they are because they consisted only of the background components before the foreground and the background were separated.
[0524]
The second through fourth pixels from the left belong to the uncovered background area before the foreground and the background are separated, the foreground components are set to 0, and the background components are left as they are. The eleventh to thirteenth pixels from the left belong to the covered background area before the foreground and the background are separated, and the foreground components are set to 0 and the background components are left as they are. Since the fifth through tenth pixels from the left consist of only the foreground components before the foreground and the background are separated, the pixel value is set to zero.
[0525]
Next, foreground / background separation processing by the foreground / background separation unit 103 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S601, the frame memory 621 of the separation unit 601 obtains an input image, and determines the frame #n to be separated from the foreground and the background as the previous frame # n-1 and the subsequent frame # n + 1. Remember with.
[0526]
In step S <b> 602, the separation processing block 622 of the separation unit 601 acquires the region information supplied from the mixture ratio calculation unit 102. In step S <b> 603, the separation processing block 622 of the separation unit 601 acquires the mixture ratio α supplied from the mixture ratio calculation unit 102.
[0527]
In step S604, the uncovered area processing unit 631 extracts a background component from the pixel values of the pixels belonging to the uncovered background area supplied from the frame memory 621 based on the area information and the mixture ratio α.
[0528]
In step S605, the uncovered area processing unit 631 extracts the foreground components from the pixel values of the pixels belonging to the uncovered background area supplied from the frame memory 621 based on the area information and the mixture ratio α.
[0529]
In step S606, the covered area processing unit 632 extracts a background component from the pixel values of the pixels belonging to the covered background area supplied from the frame memory 621 based on the area information and the mixture ratio α.
[0530]
In step S607, the covered area processing unit 632 extracts the foreground components from the pixel values of the pixels belonging to the covered background area supplied from the frame memory 621 based on the area information and the mixture ratio α.
[0531]
In step S608, the synthesizer 633 extracts the foreground components of the pixels belonging to the uncovered background area extracted in step S605 and the foreground components of the pixels belonging to the covered background area extracted in step S607. And synthesize. The synthesized foreground components are supplied to the synthesis unit 603.
Further, the synthesizing unit 603 combines the pixels belonging to the foreground area supplied via the switch 602 with the foreground components supplied from the separating unit 601 to generate a foreground component image.
[0532]
In step S609, the synthesizer 634 extracts the background component of the pixel belonging to the uncovered background area extracted in step S604 and the background component of the pixel belonging to the covered background area extracted in step S606. And synthesize. The synthesized background component is supplied to the synthesis unit 605.
Furthermore, the synthesis unit 605 synthesizes the pixels belonging to the background area supplied via the switch 604 and the background components supplied from the separation unit 601 to generate a background component image.
[0533]
In step S610, the synthesis unit 603 outputs the foreground component image. In step S611, the synthesis unit 605 outputs a background component image, and the process ends.
[0534]
As described above, the foreground / background separation unit 103 separates the foreground components and the background components from the input image based on the region information and the mixture ratio α, and the foreground component image including only the foreground components and the background A background component image consisting only of components can be output.
[0535]
Next, adjustment of the amount of motion blur in the foreground component image will be described.
[0536]
FIG. 75 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the motion blur adjustment unit 105. The motion vector and its position information supplied from the motion estimation unit 104 and the region information supplied from the region specifying unit 101 are supplied to the processing unit determination unit 801 and the modeling unit 802. The foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103 is supplied to the adding unit 804.
[0537]
The processing unit determination unit 801 supplies the generated processing unit to the modeling unit 802 together with the motion vector based on the motion vector, its position information, and region information. The processing unit determining unit 801 supplies the generated processing unit to the adding unit 804.
[0538]
As shown in the example of FIG. 76, the processing unit generated by the processing unit determination unit 801 starts with pixels corresponding to the covered background area of the foreground component image, and moves in the direction of movement to the pixels corresponding to the uncovered background area. A continuous pixel lined up in a moving direction starting from a pixel lined up or a pixel corresponding to the uncovered background area to a pixel corresponding to the covered background area is shown. The processing unit is composed of, for example, two pieces of data: an upper left point (a pixel specified by the processing unit and located at the leftmost or uppermost pixel on the image) and a lower right point.
[0539]
The modeling unit 802 executes modeling based on the motion vector and the input processing unit. More specifically, for example, the modeling unit 802 previously stores a plurality of models corresponding to the number of pixels included in the processing unit, the virtual number of pixel values in the time direction, and the number of foreground components for each pixel. A model that specifies the correspondence between pixel values and foreground components as shown in FIG. 77 may be selected based on the processing unit and the number of virtual divisions of the pixel values in the time direction. .
[0540]
For example, when the number of pixels corresponding to the processing unit is 12 and the amount of motion v within the shutter time is 5, the modeling unit 802 sets the virtual division number to 5 and sets the leftmost pixel to 1 The foreground component, the second pixel from the left contains the two foreground components, the third pixel from the left contains the three foreground components, and the fourth pixel from the left contains the four foreground components The fifth pixel from the left contains five foreground components, the sixth pixel from the left contains five foreground components, the seventh pixel from the left contains five foreground components, and eight from the left. The tenth pixel includes five foreground components, the ninth pixel from the left includes four foreground components, the tenth pixel from the left includes three foreground components, and the eleventh pixel from the left is 2 The foreground component, and the twelfth pixel from the left contains one foreground component. As a whole, a model consisting of eight foreground components is selected.
[0541]
Note that the modeling unit 802 generates a model based on the motion vector and the processing unit when the motion vector and the processing unit are supplied, instead of selecting from the models stored in advance. Also good.
[0542]
The modeling unit 802 supplies the selected model to the equation generation unit 803.
[0543]
The equation generation unit 803 generates an equation based on the model supplied from the modeling unit 802. Referring to the model of the foreground component image shown in FIG. 77, the number of foreground components is 8, the number of pixels corresponding to the processing unit is 12, the amount of motion v is 5, and the number of virtual divisions is 5 The equation generated by the equation generation unit 803 will be described.
[0544]
When the foreground components corresponding to the shutter time / v included in the foreground component image are F01 / v to F08 / v, the relationship between F01 / v to F08 / v and the pixel values C01 to C12 is expressed by Equations (91) to (91) It is represented by Formula (102).
[0545]

[0546]
The equation generation unit 803 generates an equation by modifying the generated equation. Equations generated by the equation generation unit 803 are shown in equations (103) to (114).
[0547]

[0548]
Expressions (103) to (114) can also be expressed as Expression (115).
[0549]
[Expression 28]

In Expression (115), j represents the position of the pixel. In this example, j has any one value of 1 to 12. I indicates the position of the foreground value. In this example, i has any one value of 1 to 8. aij has a value of 0 or 1 corresponding to the values of i and j.
[0550]
When expressed in consideration of the error, Expression (115) can be expressed as Expression (116).
[0551]
[Expression 29]

In Expression (116), ej is an error included in the target pixel Cj.
[0552]
Expression (116) can be rewritten as Expression (117).
[0553]
[30]

[0554]
Here, in order to apply the method of least squares, an error square sum E is defined as shown in Expression (118).
[0555]
[31]

[0556]
In order to minimize the error, the partial differential value of the variable Fk with respect to the square sum E of the error may be zero. Fk is obtained so as to satisfy Expression (119).
[0557]
[Expression 32]

[0558]
In Expression (119), since the motion amount v is a fixed value, Expression (120) can be derived.
[0559]
[Expression 33]

[0560]
When formula (120) is expanded and moved, formula (121) is obtained.
[0561]
[Expression 34]

[0562]
This is expanded into eight equations obtained by substituting any one of integers 1 to 8 for k in equation (121). The obtained eight expressions can be expressed by one expression by a matrix. This equation is called a normal equation.
[0563]
An example of a normal equation generated by the equation generation unit 803 based on such a method of least squares is shown in Equation (122).
[0564]
[Expression 35]

[0565]
When Expression (122) is expressed as A · F = v · C, C, A, v are known, and F is unknown. A and v are known at the time of modeling, but C is known by inputting a pixel value in the adding operation.
[0566]
By calculating the foreground component using a normal equation based on the method of least squares, the error included in the pixel C can be dispersed.
[0567]
The equation generation unit 803 supplies the normal equation generated in this way to the addition unit 804.
[0568]
The addition unit 804 sets the pixel value C included in the foreground component image to the matrix expression supplied from the equation generation unit 803 based on the processing unit supplied from the processing unit determination unit 801. The adding unit 804 supplies a matrix in which the pixel value C is set to the calculation unit 805.
[0569]
The calculation unit 805 calculates a foreground component Fi / v from which motion blur has been removed by processing based on a solution method such as a sweep-out method (Gauss-Jordan elimination method), and uses the foreground pixel values from which motion blur has been removed. A foreground component from which motion blur is removed, which is made up of Fi, which is a pixel value from which motion blur has been removed, is calculated by calculating Fi corresponding to any one of integers from 0 to 8 as shown in FIG. The image is output to the motion blur adding unit 806 and the selection unit 807.
[0570]
In addition, in the foreground component image from which the motion blur shown in FIG. 78 is removed, each of F01 to F08 is set to each of C03 to C10 in order not to change the position of the foreground component image with respect to the screen. It can correspond to an arbitrary position.
[0571]
The motion blur adding unit 806 is a motion blur adjustment amount v ′ having a value different from the motion amount v, for example, a motion blur adjustment amount v ′ having a value half that of the motion amount v, or a motion blur having a value unrelated to the motion amount v. By giving the adjustment amount v ′, the amount of motion blur can be adjusted. For example, as shown in FIG. 79, the motion blur adding unit 806 calculates the foreground component Fi / v ′ by dividing the foreground pixel value Fi from which motion blur is removed by the motion blur adjustment amount v ′. Then, the sum of the foreground components Fi / v ′ is calculated to generate a pixel value in which the amount of motion blur is adjusted. For example, when the motion blur adjustment amount v ′ is 3, the pixel value C02 is (F01) / v ′, the pixel value C03 is (F01 + F02) / v ′, and the pixel value C04 is (F01 + F02 + F03) / v ′, and the pixel value C05 is (F02 + F03 + F04) / v ′.
[0572]
The motion blur adding unit 806 supplies the foreground component image in which the amount of motion blur is adjusted to the selection unit 807.
[0573]
The selection unit 807, for example, based on a selection signal corresponding to the user's selection, the foreground component image from which the motion blur supplied from the calculation unit 805 is removed, and the amount of motion blur supplied from the motion blur addition unit 806 Is selected, and the selected foreground component image is output.
[0574]
Thus, the motion blur adjusting unit 105 can adjust the amount of motion blur based on the selection signal and the motion blur adjustment amount v ′.
[0575]
Further, for example, as illustrated in FIG. 80, when the number of pixels corresponding to the processing unit is 8 and the motion amount v is 4, the motion blur adjustment unit 105 uses the matrix equation represented by Equation (123). Generate.
[0576]
[Expression 36]

[0577]
The motion blur adjustment unit 105 thus calculates the expression corresponding to the length of the processing unit, and calculates Fi, which is a pixel value in which the amount of motion blur is adjusted. Similarly, for example, when the number of pixels included in the processing unit is 100, an expression corresponding to 100 pixels is generated and Fi is calculated.
[0578]
FIG. 81 is a diagram illustrating another configuration of the motion blur adjusting unit 105. In FIG. Parts that are the same as those shown in FIG. 75 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0579]
The selection unit 821 supplies the input motion vector and its position signal as they are to the processing unit determination unit 801 and the modeling unit 802 based on the selection signal, or the magnitude of the motion vector is set as the motion blur adjustment amount v ′. The motion vector whose size is replaced with the motion blur adjustment amount v ′ and its position signal are supplied to the processing unit determination unit 801 and the modeling unit 802.
[0580]
In this way, the processing unit determination unit 801 to the calculation unit 805 of the motion blur adjustment unit 105 in FIG. 81 adjust the motion blur amount corresponding to the values of the motion amount v and the motion blur adjustment amount v ′. Can be adjusted. For example, when the motion amount v is 5 and the motion blur adjustment amount v ′ is 3, the processing unit determination unit 801 to the calculation unit 805 of the motion blur adjustment unit 105 in FIG. The foreground component image of 5 is calculated according to the model as shown in FIG. 79 corresponding to the motion blur adjustment amount v ′ of 3, and (motion amount v) / (motion blur adjustment amount v ′) = An image including motion blur corresponding to a motion amount v of 5/3, that is, approximately 1.7 is calculated. In this case, since the calculated image does not include motion blur corresponding to the motion amount v of 3, the result of the motion blur addition unit 806 is the relationship between the motion amount v and the motion blur adjustment amount v ′. It should be noted that the meaning of is different.
[0581]
As described above, the motion blur adjustment unit 105 generates an equation corresponding to the motion amount v and the processing unit, sets the pixel value of the foreground component image in the generated equation, and adjusts the amount of motion blur. A foreground component image is calculated.
[0582]
Next, a process for adjusting the amount of motion blur included in the foreground component image by the motion blur adjustment unit 105 will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0583]
In step S801, the processing unit determination unit 801 of the motion blur adjustment unit 105 generates a processing unit based on the motion vector and the region information, and supplies the generated processing unit to the modeling unit 802.
[0584]
In step S802, the modeling unit 802 of the motion blur adjustment unit 105 selects and generates a model corresponding to the motion amount v and the processing unit. In step S803, the equation generation unit 803 creates a normal equation based on the selected model.
[0585]
In step S804, the adding unit 804 sets the pixel value of the foreground component image in the created normal equation. In step S805, the adding unit 804 determines whether or not the pixel values of all the pixels corresponding to the processing unit have been set, and if the pixel values of all the pixels corresponding to the processing unit have not been set. If it is determined, the process returns to step S804, and the process of setting the pixel value in the normal equation is repeated.
[0586]
If it is determined in step S805 that the pixel values of all the pixels in the processing unit have been set, the process advances to step S806, and the calculation unit 805 calculates a normal equation in which the pixel values supplied from the addition unit 804 are set. Based on this, the foreground pixel value adjusted for the amount of motion blur is calculated, and the process ends.
[0587]
As described above, the motion blur adjusting unit 105 can adjust the amount of motion blur from the foreground image including the motion blur based on the motion vector and the region information.
[0588]
That is, it is possible to adjust the amount of motion blur included in the pixel value that is the sample data.
[0589]
As described above, the signal processing unit 12 having the configuration illustrated in FIG. 4 can adjust the amount of motion blur included in the input image. The signal processing unit 12 having the configuration shown in FIG. 4 can calculate the mixture ratio α that is the buried information and output the calculated mixture ratio α.
[0590]
FIG. 83 is a block diagram illustrating another example of the configuration of the motion blur adjustment unit 105. The motion vector and its position information supplied from the motion estimation unit 104 are supplied to the processing unit determination unit 901 and the correction unit 905, and the region information supplied from the region specifying unit 101 is supplied to the processing unit determination unit 901. . The foreground component image supplied from the foreground / background separator 103 is supplied to the calculator 904.
[0591]
The processing unit determination unit 901 supplies the generated processing unit to the modeling unit 902 together with the motion vector based on the motion vector, its position information, and region information.
[0592]
The modeling unit 902 performs modeling based on the motion vector and the input processing unit. More specifically, for example, the modeling unit 902 previously stores a plurality of models corresponding to the number of pixels included in the processing unit, the number of virtual divisions of the pixel values in the time direction, and the number of foreground components for each pixel. A model that specifies the correspondence between pixel values and foreground components as shown in FIG. 84 may be selected based on the processing unit and the number of virtual divisions of the pixel values in the time direction. .
[0593]
For example, when the number of pixels corresponding to the processing unit is 12 and the amount of motion v is 5, the modeling unit 902 sets the virtual division number to 5 and the leftmost pixel is one foreground component. The second pixel from the left contains two foreground components, the third pixel from the left contains three foreground components, the fourth pixel from the left contains four foreground components, and The fifth pixel contains five foreground components, the sixth pixel from the left contains five foreground components, the seventh pixel from the left contains five foreground components, and the eighth pixel from the left Contains 5 foreground components, the 9th pixel from the left contains 4 foreground components, the 10th pixel from the left contains 3 foreground components, and the 11th pixel from the left contains 2 foreground components And the twelfth pixel from the left contains one foreground component, Select a model consisting of two foreground components.
[0594]
Note that the modeling unit 902 generates a model based on the motion vector and the processing unit when the motion vector and the processing unit are supplied, instead of selecting from the models stored in advance. Also good.
[0595]
The equation generation unit 903 generates an equation based on the model supplied from the modeling unit 902.
[0596]
Referring to the foreground component image model shown in FIGS. 84 to 86, the number of foreground components is 8, the number of pixels corresponding to the processing unit is 12, and the amount of motion v is 5. An example of an equation generated by the equation generation unit 903 will be described.
[0597]
When the foreground components corresponding to the shutter time / v included in the foreground component image are F01 / v to F08 / v, the relationship between F01 / v to F08 / v and the pixel values C01 to C12 is as described above. It represents with Formula (91) thru | or Formula (102).
[0598]
Paying attention to the pixel values C12 and C11, the pixel value C12 includes only the foreground component F08 / v as shown in the equation (124), and the pixel value C11 includes the foreground component F08 / v and the foreground component F07 / v. Consists of product sums of v. Therefore, the foreground component F07 / v can be obtained by Expression (125).
[0599]
F08 / v = C12 (124)
F07 / v = C11-C12 (125)
[0600]
Similarly, in consideration of the foreground components included in the pixel values C10 to C01, the foreground components F06 / v to F01 / v can be obtained by Expressions (126) to (131).
[0601]
F06 / v = C10-C11 (126)
F05 / v = C09-C10 (127)
F04 / v = C08-C09 (128)
F03 / v = C07-C08 + C12 (129)
F02 / v = C06-C07 + C11-C12 (130)
F01 / v = C05-C06 + C10-C11 (131)
[0602]
The equation generation unit 903 generates an equation for calculating a foreground component based on a difference in pixel values, examples of which are shown in equations (124) to (131). The equation generation unit 903 supplies the generated equation to the calculation unit 904.
[0603]
The calculation unit 904 sets the pixel value of the foreground component image in the equation supplied from the equation generation unit 903, and calculates the foreground component based on the equation in which the pixel value is set. For example, when the equations (124) to (131) are supplied from the equation generator 903, the arithmetic unit 904 sets the pixel values C05 to C12 in the equations (124) to (131).
[0604]
The calculation unit 904 calculates the foreground components based on the formula in which the pixel values are set. For example, the calculation unit 904 calculates the foreground components F01 / v to F08 / v as shown in FIG. 85 by calculations based on the equations (124) to (131) in which the pixel values C05 to C12 are set. . The calculation unit 904 supplies the foreground components F01 / v to F08 / v to the correction unit 905.
[0605]
The correction unit 905 multiplies the foreground component supplied from the calculation unit 904 by the motion amount v included in the motion vector supplied from the processing unit determination unit 901 to calculate a foreground pixel value from which motion blur has been removed. . For example, when the foreground components F01 / v to F08 / v supplied from the calculation unit 904 are supplied, the correction unit 905 has a motion amount v that is 5 for each of the foreground components F01 / v to F08 / v. , The foreground pixel values F01 to F08 with motion blur removed are calculated, as shown in FIG.
[0606]
The correction unit 905 supplies the foreground component image, which is calculated as described above and includes the foreground pixel values from which the motion blur is removed, to the motion blur addition unit 906 and the selection unit 907.
[0607]
The motion blur adding unit 906 is a motion blur adjustment amount v ′ having a value different from the motion amount v, for example, a motion blur adjustment amount v ′ having a value half the motion amount v, and a motion blur adjustment having a value unrelated to the motion amount v. With the amount v ′, the amount of motion blur can be adjusted. For example, as shown in FIG. 79, the motion blur adding unit 906 calculates the foreground component Fi / v ′ by dividing the foreground pixel value Fi from which motion blur is removed by the motion blur adjustment amount v ′. The sum of the foreground components Fi / v ′ is calculated to generate a pixel value in which the amount of motion blur is adjusted. For example, when the motion blur adjustment amount v ′ is 3, the pixel value C02 is (F01) / v ′, the pixel value C03 is (F01 + F02) / v ′, and the pixel value C04 is (F01 + F02 + F03) / v ′, and the pixel value C05 is (F02 + F03 + F04) / v ′.
[0608]
The motion blur adding unit 906 supplies the foreground component image in which the amount of motion blur is adjusted to the selection unit 907.
[0609]
For example, based on a selection signal corresponding to the user's selection, the selection unit 907 removes the motion blur supplied from the correction unit 905 and the amount of motion blur supplied from the motion blur addition unit 906. Is selected, and the selected foreground component image is output.
[0610]
Thus, the motion blur adjusting unit 105 can adjust the amount of motion blur based on the selection signal and the motion blur adjustment amount v ′.
[0611]
Next, processing for adjusting the amount of foreground motion blur by the motion blur adjustment unit 105 having the configuration shown in FIG. 83 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0612]
In step S901, the processing unit determination unit 901 of the motion blur adjustment unit 105 generates a processing unit based on the motion vector and the region information, and supplies the generated processing unit to the modeling unit 902 and the correction unit 905.
[0613]
In step S902, the modeling unit 902 of the motion blur adjustment unit 105 selects and generates a model corresponding to the motion amount v and the processing unit. In step S903, the equation generation unit 903 generates an equation for calculating a foreground component based on a difference in pixel values of the foreground component image based on the selected or generated model.
[0614]
In step S904, the calculation unit 904 sets the pixel value of the foreground component image in the created equation, and extracts the foreground component from the difference in pixel value based on the equation in which the pixel value is set. In step S905, the calculation unit 904 determines whether all foreground components corresponding to the processing unit have been extracted, and if it is determined that all foreground components corresponding to the processing unit have not been extracted, Returning to step S904, the process of extracting the foreground components is repeated.
[0615]
If it is determined in step S905 that all foreground components corresponding to the processing unit have been extracted, the process advances to step S906, and the correction unit 905 supplies the foreground components supplied from the calculation unit 904 based on the motion amount v. Each of F01 / v through F08 / v is corrected to calculate foreground pixel values F01 through F08 from which motion blur has been removed.
[0616]
In step S907, the motion blur adding unit 906 calculates the foreground pixel value after adjusting the amount of motion blur, and the selection unit 907 selects the image from which motion blur is removed or the image in which the amount of motion blur is adjusted. Either one is selected, the selected image is output, and the process ends.
[0617]
In this way, the motion blur adjustment unit 105 having the configuration shown in FIG. 83 can adjust motion blur from a foreground image including motion blur more quickly by simpler calculation.
[0618]
Conventional methods such as the Wiener filter that partially eliminates motion blur are effective in the ideal state, but they are quantized and not effective enough for actual images containing noise. 83, the motion blur adjusting unit 105 having the configuration shown in FIG. 83 is also sufficiently effective against an actual image that is quantized and includes noise, and enables the motion blur to be accurately removed.
[0619]
FIG. 88 is a block diagram showing another configuration of the signal processing device. The same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0620]
The area specifying unit 101 supplies the area information to the mixture ratio calculation unit 102 and the foreground / background separation unit 103.
[0621]
The noise removal unit 1001 removes noise from the foreground component image based on the motion vector supplied from the motion estimation unit 104 and the foreground component images of a plurality of frames supplied from the foreground / background separation unit 103, The foreground component image from which the image is removed is supplied to the selection unit 106.
[0622]
For example, based on a selection signal corresponding to the user's selection, the selection unit 106 is configured to output the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103 and the foreground component image from which the noise supplied from the noise removal unit 1001 is removed. Either one is selected and the selected foreground component image is output.
[0623]
FIG. 89 is a block diagram showing the configuration of the noise removal unit 1001.
[0624]
The foreground component image supplied from the foreground / background separator 103 is input to the frame memory 1011-1 and the average pixel value calculator 1013.
[0625]
The frame memories 1011-1 to 1011-N are connected in series, store the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103 or the previous frame memory, store the delayed for a period corresponding to one frame, Output the foreground component image.
[0626]
The frame memory 1011-1 stores the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103, delays it for a period corresponding to one frame, and converts the stored foreground component image into the frame memory 1011-2 and the motion compensation unit. 1012-1.
[0627]
Each of the frame memories 1011-2 to 1011- (N-1) stores the foreground component image supplied from the previous frame memory, delays it for a period corresponding to one frame, and moves to the next frame memory and motion compensation unit. 1012-2 to 1012- (N-1).
[0628]
The frame memory 1011 -N stores the foreground component image supplied from the frame memory 1011-(N−1), delays it for a period corresponding to one frame, and moves the stored foreground component image to the motion compensation unit 1012. N.
[0629]
The motion compensation unit 1012-1 performs motion compensation on the foreground component image supplied from the frame memory 1011-1 based on the motion vector supplied from the motion estimation unit 104, and the motion compensated foreground component image is average pixel value. It supplies to the calculation part 1013.
[0630]
Each of the motion compensation units 1012-2 to 1012-N performs motion compensation on the foreground component image supplied from any of the frame memories 10111-2 to 1011-N based on the motion vector supplied from the motion estimation unit 104. Then, each of the motion-compensated foreground component images is supplied to the average pixel value calculation unit 1013.
[0631]
The positions on the screen of all foreground component images supplied from the motion compensation units 1012-1 to 1012-N to the average pixel value calculation unit 1013 are the positions on the screen of the foreground component images input to the noise removal unit 1001. Match.
[0632]
The average pixel value calculation unit 1013 matches the foreground component image input to the noise removal unit 1001 and the foreground component image supplied from each of the motion compensation units 1012-1 to 1012-N with the same position on the screen. Based on the above, the average value of the pixel values of each pixel is calculated. The average pixel value calculation unit 1013 sets the average value of the calculated pixel values as the pixel value of the foreground component image, thereby removing noise from the foreground component image and outputting the foreground component image from which noise has been removed.
[0633]
As described above, the noise removal unit 1001 can remove noise from the foreground component image output from the foreground / background separation unit 103 based on the motion vector supplied from the motion estimation unit 104.
[0634]
Since the motion vector output from the motion estimation unit 104 is a motion vector in which the mixed region is taken into consideration, the foreground component images of a plurality of frames can be more accurately compensated for motion. The level can be lowered.
[0635]
With reference to the flowchart of FIG. 90, the noise removal processing by the signal processing device will be described.
[0636]
Since the processes in steps S1001 to S1004 are the same as the processes in steps S11 to S14, description thereof will be omitted.
[0637]
In step S <b> 1005, the noise removal unit 1001 removes noise from the foreground component image supplied from the foreground / background separation unit 103 based on the motion vector supplied from the motion estimation unit 104. Details of the process of removing noise will be described later with reference to the flowchart of FIG.
[0638]
In step S1006, the signal processing apparatus determines whether or not the process has been completed for the entire screen. If it is determined that the process has not been completed for the entire screen, the signal processing apparatus proceeds to step S1005 and repeats the noise removal process.
[0639]
If it is determined in step S1006 that the process has been completed for the entire screen, the process ends.
[0640]
In this way, the signal processing apparatus can remove noise from the foreground component image.
[0641]
FIG. 91 is a flowchart for describing noise removal processing of the foreground component image by the noise removal unit 1001 corresponding to the processing in step S1005.
[0642]
In step S1011, the frame memories 1011-1 to 1011-N store foreground component images for each frame. The frame memories 1011-1 to 1011-N supply the stored foreground component images to any of the motion compensation units 1012-1 to 1012-N, respectively.
[0643]
In step S1012, the motion compensation units 1012-1 to 1012-N each perform motion compensation on the foreground component image for each frame based on the motion vector supplied from the motion estimation unit 104.
[0644]
In step S1013, the average pixel value calculation unit 1013 calculates the average value of the pixel values of the motion-compensated foreground component image, and sets the calculated average value in the foreground component image, thereby removing noise from the foreground component image. The foreground component image from which noise has been removed is output, and the process ends.
[0645]
Thus, the noise removal unit 1001 can remove noise from the foreground component image.
[0646]
As described above, the signal processing apparatus having the configuration shown in FIG. 88 can separate the foreground component image and the background component image, and remove the noise of the separated foreground component image.
[0647]
The mixing ratio α has been described as the ratio of the background component included in the pixel value, but may be the ratio of the foreground component included in the pixel value.
[0648]
Further, although the direction of the foreground object has been described as being from left to right, it is needless to say that the direction is not limited thereto.
[0649]
In the above, the case where the image of the real space having the three-dimensional space and the time axis information is projected onto the time space having the two-dimensional space and the time axis information by using a video camera is taken as an example. In addition to this example, when the first information of more first dimensions is projected onto the second information of fewer second dimensions, distortion generated by the projection is corrected or significant It is possible to adapt to extracting information or synthesizing an image more naturally.
[0650]
The sensor is not limited to a CCD, and may be a solid-state image sensor, for example, a BBD (Bucket Brigade Device), a CID (Charge Injection Device), a CPD (Charge Priming Device), or a CMOS (Complementary Mental Oxide Semiconductor) sensor. In addition, the sensor is not limited to a sensor in which the detection elements are arranged in a matrix, and may be a sensor in which the detection elements are arranged in a line.
[0651]
As shown in FIG. 1, a recording medium recording a program for performing signal processing according to the present invention is distributed to provide a program to a user separately from a computer. (Including registered trademark) discs, optical disc 52 (including compact disc-read only memory (CD-ROM), DVD (digital versatile disc)), magneto-optical disc 53 (including MD (mini-disc) (trademark)) ), Or a ROM 22 on which a program is recorded, a hard disk included in the storage unit 28, etc. provided to the user in a state of being incorporated in the computer in advance, as well as being configured by a package medium including the semiconductor memory 54 or the like. Consists of.
[0652]
In the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in chronological order according to the described order, but is not necessarily performed in chronological order. It also includes processes that are executed individually.
[0653]
【The invention's effect】
  According to the image processing apparatus and method, the recording medium, and the program of the present invention,It becomes possible to detect a more accurate motion vector in consideration of the mixture of objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a signal processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a signal processing device.
FIG. 3 is a diagram illustrating imaging by a sensor.
FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement of pixels.
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of a detection element.
FIG. 6 is a diagram illustrating an image obtained by imaging an object corresponding to a moving foreground and an object corresponding to a stationary background.
FIG. 7 is a diagram illustrating a background area, a foreground area, a mixed area, a covered background area, and an uncovered background area.
FIG. 8 is a model diagram in which pixel values of pixels arranged in a row adjacent to each other in an image obtained by capturing an object corresponding to a stationary foreground and an object corresponding to a stationary background are expanded in the time direction; It is.
FIG. 9 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 10 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 11 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which pixels in a foreground area, a background area, and a mixed area are extracted.
FIG. 13 is a diagram illustrating a correspondence between a pixel and a model in which pixel values are expanded in the time direction.
FIG. 14 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 15 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 16 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 17 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 18 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 19 is a flowchart illustrating processing for adjusting the amount of motion blur.
20 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a region specifying unit 101. FIG.
FIG. 21 is a diagram illustrating an image when an object corresponding to the foreground is moving.
FIG. 22 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 23 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 24 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 25 is a diagram for explaining region determination conditions;
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a region identification result of the region identifying unit 101;
FIG. 27 is a diagram illustrating an example of the result of specifying a region by the region specifying unit 101;
FIG. 28 is a flowchart illustrating an area specifying process.
29 is a block diagram illustrating another example of the configuration of the area specifying unit 101. FIG.
30 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided. FIG.
FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a background image.
32 is a block diagram showing a configuration of a binary object image extraction unit 302. FIG.
FIG. 33 is a diagram illustrating calculation of a correlation value.
FIG. 34 is a diagram illustrating calculation of correlation values.
FIG. 35 is a diagram illustrating an example of a binary object image.
36 is a block diagram showing a configuration of a time change detection unit 303. FIG.
FIG. 37 is a diagram for explaining determination by an area determination unit 342;
38 is a diagram showing an example of determination by a time change detection unit 303. FIG.
FIG. 39 is a flowchart for describing region specifying processing by the region determining unit 103;
FIG. 40 is a flowchart illustrating details of a region determination process.
41 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a mixture ratio calculation unit 102. FIG.
FIG. 42 is a diagram illustrating an example of an ideal mixing ratio α.
FIG. 43 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 44 is a model diagram in which pixel values are expanded in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 45 is a diagram for explaining approximation using the correlation of foreground components.
FIG. 46 is a diagram illustrating the relationship between C, N, and P.
47 is a block diagram showing a configuration of an estimated mixture ratio processing unit 401. FIG.
FIG. 48 is a diagram illustrating an example of an estimated mixture ratio.
49 is a block diagram showing another configuration of the mixture ratio calculation unit 102. FIG.
FIG. 50 is a flowchart illustrating processing for calculating a mixture ratio.
FIG. 51 is a flowchart illustrating processing for calculating an estimated mixture ratio.
FIG. 52 is a diagram illustrating a straight line approximating the mixture ratio α.
FIG. 53 is a diagram illustrating a plane that approximates the mixture ratio α.
FIG. 54 is a diagram for explaining the correspondence of pixels in a plurality of frames when calculating the mixture ratio α.
55 is a block diagram showing another configuration of the mixture ratio estimation processing unit 401. FIG.
FIG. 56 is a diagram illustrating an example of an estimated mixture ratio.
[Fig. 57] Fig. 57 is a flowchart for describing processing for estimating a mixture ratio using a model corresponding to a covered background region.
58 is a block diagram showing a configuration of a motion estimation unit 104. FIG.
FIG. 59 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 60 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 61 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 62 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 63 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
Fig. 64 is a diagram for describing a motion vector calculation process;
FIG. 65 is a diagram illustrating a block for calculating a correlation value.
FIG. 66 is a flowchart for describing motion vector detection processing;
67 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a foreground / background separator 103. FIG.
FIG. 68 is a diagram illustrating an input image, a foreground component image, and a background component image.
FIG. 69 is a model diagram in which pixel values are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 70 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 71 is a model diagram in which pixel values are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
72 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a separation unit 601. FIG.
FIG. 73 is a diagram illustrating an example of separated foreground component images and background component images.
FIG. 74 is a flowchart for describing foreground and background separation processing;
75 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a motion blur adjustment unit 105. FIG.
FIG. 76 is a diagram for explaining a processing unit.
FIG. 77 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
78 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided. FIG.
FIG. 79 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in a time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
FIG. 80 is a model diagram in which pixel values of a foreground component image are developed in the time direction and a period corresponding to a shutter time is divided.
81 is a diagram illustrating another configuration of the motion blur adjusting unit 105. FIG.
FIG. 82 is a flowchart for describing processing for adjusting the amount of motion blur included in the foreground component image by the motion blur adjusting unit 105;
83 is a block diagram illustrating another example of the configuration of the motion blur adjustment unit 105. FIG.
FIG. 84 is a diagram illustrating an example of a model that specifies correspondence between pixel values and foreground components;
FIG. 85 is a diagram illustrating calculation of foreground components.
FIG. 86 is a diagram illustrating calculation of foreground components.
FIG. 87 is a flowchart illustrating processing for adjusting the amount of motion blur in the foreground.
FIG. 88 is a block diagram showing another configuration of the signal processing apparatus.
89 is a block diagram showing a configuration of a noise removal unit 1001. FIG.
FIG. 90 is a flowchart illustrating noise removal processing performed by the signal processing device.
FIG. 91 is a flowchart for describing noise removal processing of a foreground component image.
[Explanation of symbols]
21 CPU, 22 ROM, 23 RAM, 26 input section, 27 output section, 28 storage section, 29 communication section, 51 magnetic disk, 52 optical disk, 53 magneto-optical disk, 54 semiconductor memory, 101 area specifying section, 102 mixing ratio calculation 103, foreground / background separation unit, 104 motion estimation unit, 105 motion blur adjustment unit, 106 selection unit, 201 frame memory, 202-1 to 202-4 static motion determination unit, 203-1 to 203-3 region determination unit, 204 determination flag storage frame memory, 205 synthesis unit, 206 determination flag storage frame memory, 301 background image generation unit, 302 binary object image extraction unit, 303 time change detection unit, 321 correlation value calculation unit, 322 threshold processing unit , 341 Frame memory, 342 area Constant unit, 361 robust unit, 381 motion compensation unit, 382 switch, 383-1 to 383-N frame memory, 384-1 to 384-N weighting unit, 385 integration unit, 401 estimation mixture ratio processing unit, 402 estimation mixture Ratio processing unit, 403 mixing ratio determination unit, 421 frame memory, 422 frame memory, 423 mixing ratio calculation unit, 441 selection unit, 442 estimation mixing ratio processing unit, 443 estimation mixing ratio processing unit, 444 selection unit, 461 delay circuit, 462 Addition unit, 463 calculation unit, 501 frame memory, 502 frame difference calculation unit, 503 motion compensation unit, 504 frame memory, 505 motion vector generation unit, 506 correlation value calculation unit, 507 maximum value determination unit, 601 separation unit, 602 switch, 03 combining unit, 604 switch, 605 combining unit, 621 frame memory, 622 separation processing block, 623 frame memory, 631 uncovered region processing unit, 632 covered region processing unit, 633 combining unit, 634 combining unit, 801 processing unit determining unit , 802 modeling unit, 803 equation generating unit, 804 adding unit, 805 calculating unit, 806 motion blur adding unit, 807 selecting unit, 821 selecting unit, 901 processing unit determining unit, 902 modeling unit, 903 equation generating unit, 904 calculation unit, 905 correction unit, 906 motion blur addition unit, 907 selection unit, 1001 noise removal unit, 1011-1 to 1011-N frame memory, 1012-1 to 1012-N motion compensation unit, 1013 average pixel value calculation unit

Claims (9)

In an image processing apparatus for processing an input image composed of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effect,
The absolute difference between the pixel values of the pixels at the same position between the input image that is the frame of interest and the first adjacent frame and the second adjacent frame that are the input images one before and after the input image By comparing the value with a predetermined threshold, the presence / absence of motion between the frame of interest and the first adjacent frame, and the motion between the frame of interest and the second adjacent frame The presence or absence is determined, and based on the determination result, a foreground object component that constitutes a foreground object and a background object component that constitutes a background object of the frame of interest are identified, and further, Determination result of presence / absence of movement of the pixel between the first adjacent frame and the input image acquired immediately before the first adjacent frame, acquired after the second adjacent frame and the next one Using the determination result of the presence or absence of movement of the pixel between the input image and the input image, the identified mixed area is a covered area that is an area from the background object component to the foreground object component corresponding to the passage of time. background area, or to identify which of the uncovered background area which is an area from said foreground object components to the elapse of time become the background object components, the area information indicating the specified region A region identification means for outputting;
The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame If the target pixel is a pixel in the covered background area when the pixel value is N, the mixing ratio α = (CN) / (PN), and the target pixel is a pixel in the uncovered background area. For example, a mixture ratio estimation means for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio of the foreground object component and the background object component of the target pixel by a mixture ratio α = (CP) / (NP) ,
Candidate vector generating means for generating a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of sizes and angles within a predetermined range ;
From the pixel value of the pixel of interest, the first corresponding value obtained by multiplying the mixture ratio values of the pixels of the adjacent frame to calculate the first difference obtained by subtracting the pixel value of the pixel of interest from the difference calculation means for calculating the second second difference plurality obtained by subtracting a value obtained by respectively multiplying the mixture ratio to the pixel value of each pixel of the adjacent frames,
Correlation calculating means for calculating a correlation between the second difference of the pixel of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel and the first difference for each of the plurality of candidate vectors ;
Motion vector determination means for detecting the candidate vector having the maximum correlation among the correlations corresponding to the plurality of candidate vectors and outputting the candidate vector as the motion vector corresponding to the target pixel of the target frame. An image processing apparatus. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the correlation value calculation unit calculates an absolute value of the first difference and the second difference as the correlation . The correlation value calculating means, as the correlation, a pixel corresponding to the first difference of each pixel in the target block composed of a plurality of pixels centered on the target pixel and the target pixel of the second adjacent frame. 2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein a sum of absolute differences between corresponding pixels of the second difference of each pixel in a corresponding block composed of a plurality of pixels centered on is calculated . The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a separation unit that separates at least the foreground object from the mixed region based on the mixing ratio. The image processing apparatus according to claim 4, further comprising a motion blur adjusting unit that adjusts the amount of motion blur of the separated foreground object based on the motion vector. The image processing apparatus according to claim 4, further comprising a noise removing unit that removes noise of the separated foreground object based on the motion vector. In an image processing method for processing an input image composed of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effect,
The absolute difference between the pixel values of the pixels at the same position between the input image that is the frame of interest and the first adjacent frame and the second adjacent frame that are the input images one before and after the input image By comparing the value with a predetermined threshold, the presence / absence of motion between the frame of interest and the first adjacent frame, and the motion between the frame of interest and the second adjacent frame The presence or absence is determined, and based on the determination result, a foreground object component that constitutes a foreground object and a background object component that constitutes a background object of the frame of interest are identified, and further, Determination result of presence / absence of movement of the pixel between the first adjacent frame and the input image acquired immediately before the first adjacent frame, acquired after the second adjacent frame and the next one Using the determination result of the presence or absence of movement of the pixel between the input image and the input image, the identified mixed area is a covered area that is an area from the background object component to the foreground object component corresponding to the passage of time. background area, or to identify which of the uncovered background area which is an area from said foreground object components to the elapse of time become the background object components, the area information indicating the specified region An area identification step to output;
The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame If the target pixel is a pixel in the covered background area when the pixel value is N, the mixing ratio α = (CN) / (PN), and the target pixel is a pixel in the uncovered background area. For example, a mixture ratio estimation step for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio between the foreground object component and the background object component of the target pixel by a mixture ratio α = (CP) / (NP) ;
A candidate vector generation step of generating a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of sizes and angles within a predetermined range ;
From the pixel value of the pixel of interest, the first corresponding value obtained by multiplying the mixture ratio values of the pixels of the adjacent frame to calculate the first difference obtained by subtracting the pixel value of the pixel of interest from the difference calculation step of calculating the second plurality of second difference obtained by subtracting a value obtained by respectively multiplying the mixture ratio to the pixel value of each pixel of the adjacent frames,
A correlation calculating step of calculating, for each of the plurality of candidate vectors, a correlation between the second difference of the pixels of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel and the first difference ;
A motion vector determining step of detecting the candidate vector having the maximum correlation among the correlations corresponding to the plurality of candidate vectors and outputting the candidate vector as the motion vector corresponding to the target pixel of the target frame. An image processing method. On the computer,
Among the input images composed of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effect, the input image that is the frame of interest and the input image acquired before and after the input image By comparing the absolute value of the difference between the pixel values of the pixels at the same position and a predetermined threshold between the first adjacent frame and the second adjacent frame, the target frame and the first adjacent frame are compared. The presence / absence of motion between adjacent frames and the presence / absence of motion between the target frame and the second adjacent frame are determined , and the foreground object of the target frame is configured based on the determination result. a foreground object component, identifies the mixed area formed by mixture of the background object components constituting a background object, further preparative to its preceding and the first adjacent frame The determination result of the presence or absence of the movement of the pixel between the input image and the determination result of the presence or absence of the movement of the pixel between the second adjacent frame and the input image acquired after the second adjacent frame Also, the identified mixed region is a covered background region that is a region that changes from the background object component to the foreground object component corresponding to the passage of time, or from the foreground object component that corresponds to the passage of time. identifying which of said an area background becomes the object component uncovered background area, the area specifying step of outputting area information indicating the specific area,
The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame If the target pixel is a pixel in the covered background area when the pixel value is N, the mixing ratio α = (CN) / (PN), and the target pixel is a pixel in the uncovered background area. For example, a mixture ratio estimation step for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio between the foreground object component and the background object component of the target pixel by a mixture ratio α = (CP) / (NP) ;
A candidate vector generation step of generating a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of sizes and angles within a predetermined range ;
From the pixel value of the pixel of interest, the first corresponding value obtained by multiplying the mixture ratio values of the pixels of the adjacent frame to calculate the first difference obtained by subtracting the pixel value of the pixel of interest from the difference calculation step of calculating the second plurality of second difference obtained by subtracting a value obtained by respectively multiplying the mixture ratio to the pixel value of each pixel of the adjacent frames,
A correlation calculating step of calculating, for each of the plurality of candidate vectors, a correlation between the second difference of the pixels of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel and the first difference ;
Among the correlation corresponding to each of the plurality of candidate vectors, executing a motion vector determination step of correlation to detect the candidate vector having the maximum is output as the motion vector corresponding to the target pixel of the target frame A computer-readable recording medium on which a program for causing the program to be recorded is recorded . A computer that processes an input image composed of a predetermined number of pixels acquired by an imaging device having a predetermined number of pixels having a time integration effect,
The absolute difference between the pixel values of the pixels at the same position between the input image that is the frame of interest and the first adjacent frame and the second adjacent frame that are the input images one before and after the input image By comparing the value with a predetermined threshold, the presence / absence of motion between the frame of interest and the first adjacent frame, and the motion between the frame of interest and the second adjacent frame The presence or absence is determined, and based on the determination result, a foreground object component that constitutes a foreground object and a background object component that constitutes a background object of the frame of interest are identified, and further, Determination result of presence / absence of movement of the pixel between the first adjacent frame and the input image acquired immediately before the first adjacent frame, acquired after the second adjacent frame and the next one Using the determination result of the presence or absence of movement of the pixel between the input image and the input image, the identified mixed area is a covered area that is an area from the background object component to the foreground object component corresponding to the passage of time. background area, or to identify which of the uncovered background area which is an area from said foreground object components to the elapse of time become the background object components, the area information indicating the specified region An area identification step to output;
The pixel value of the target pixel in the mixed region of the target frame is C, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel of the first adjacent frame is P, and the pixel corresponding to the target pixel of the second adjacent frame If the target pixel is a pixel in the covered background area when the pixel value is N, the mixing ratio α = (CN) / (PN), and the target pixel is a pixel in the uncovered background area. For example, a mixture ratio estimation step for estimating a mixture ratio indicating a mixture ratio between the foreground object component and the background object component of the target pixel by a mixture ratio α = (CP) / (NP) ;
A candidate vector generation step of generating a plurality of candidate vectors as motion vector candidates to be detected by a plurality of combinations of sizes and angles within a predetermined range ;
From the pixel value of the pixel of interest, the first corresponding value obtained by multiplying the mixture ratio values of the pixels of the adjacent frame to calculate the first difference obtained by subtracting the pixel value of the pixel of interest from the difference calculation step of calculating the second plurality of second difference obtained by subtracting a value obtained by respectively multiplying the mixture ratio to the pixel value of each pixel of the adjacent frames,
A correlation calculating step of calculating, for each of the plurality of candidate vectors, a correlation between the second difference of the pixels of the second adjacent frame corresponding to the candidate vector from the target pixel and the first difference ;
A motion vector determination step of detecting the candidate vector having the maximum correlation among the correlations corresponding to the plurality of candidate vectors and outputting the candidate vector as the motion vector corresponding to the target pixel of the target frame; program for cause.

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