JP4596217B2 - 画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、センサにより検出した信号と現実世界との違いを考慮した画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現実世界における事象をセンサで検出し、画像センサが出力するサンプリングデータを処理する技術が広く利用されている。
【０００３】
例えば、静止している所定の背景の前で移動する物体をビデオカメラで撮像して得られる画像には、物体の移動速度が比較的速い場合、動きボケが生じることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
静止している背景の前で物体が移動するとき、移動する物体の画像自身の混ざり合いによる動きボケのみならず、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いが生じる。従来は、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いの割合を示す混合比を検出することは、考えられていなかった。
【０００５】
また、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合っている領域を考慮して、移動する物体の動きベクトルを検出することはできなかった。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いの割合を示す混合比を検出すると共に、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合っている領域を考慮して、移動する物体の動きベクトルを検出することができるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、現実世界では複数であるオブジェクトの画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成手段と、画像データの注目フレームの各画素の画素値から、画像データの注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に重み付け情報で示される重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出手段と、注目フレームの画素データと隣接フレームの画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成手段と、動きベクトル情報で示される動きベクトルに応じて、注目フレームの重み付け差分画像データと隣接フレームの重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、注目フレームの重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、重み付け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て得られる隣接フレームの重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算手段と、重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、重み付け差分画像データ間の相関が最大となる重みおよび動きベクトルを検出し、検出された重みを注目フレームの単位に対応する混合比に設定し、検出された動きベクトルを注目フレームの単位に対応する動きベクトルに設定し、混合比および動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
重み付け差分画像間相関データ演算手段は、相関として、注目フレームの重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、隣接フレームの重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの差分絶対値和を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力するようにすることができる。
【００１１】
前記画像データにおいて複数のオブジェクトのうちの前景となるオブジェクトからなる前景領域、画像データにおいて複数のオブジェクトのうちの背景となるオブジェクトからなる背景領域、複数のオブジェクトが混合されている混合領域であって、前景のオブジェクトの動き方向先端部側に形成されるカバードバックグラウンド領域、および混合領域であって、前景のオブジェクトの動き方向後端部側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を特定し、前景領域、背景領域、並びにカバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を含む混合領域を示す領域情報を生成する領域情報生成手段をさらに含み、重み付け差分画像データ算出手段は、注目フレームの画素が、カバードバックグラウンド領域に属する場合、注目フレームの各画素と、注目フレームの前のフレームの各画素との間で、重み付け情報で示される重みによる重み付け差分を算出し、注目フレームの画素が、アンカバードバックグラウンド領域に属する場合、注目フレームの各画素と、注目フレームの次のフレームの各画素との間で、重み付け情報で示される前記重みによる重み付け差分を算出するようにすることができる。
【００１３】
検出手段は、複数のオブジェクトが混合されている混合領域に属する、注目フレームの画素の混合比を検出するようにすることができる。
【００１４】
画像処理装置は、混合比を基に、画素データから、複数のオブジェクトのうちの少なくとも前景となるオブジェクトを分離する分離手段をさらに設けることができる。
【００１６】
画像処理装置は、動きベクトルを基に、分離された前景となるオブジェクトのノイズを除去するノイズ除去手段をさらに設けることができる。
【００１７】
本発明の画像処理方法は、現実世界では複数であるオブジェクトの画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成ステップと、画像データの注目フレームの各画素の画素値から、画像データの注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に重み付け情報で示される重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出ステップと、注目フレームの画素データと隣接フレームの画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成ステップと、動きベクトル情報で示される動きベクトルに応じて、注目フレームの重み付け差分画像データと隣接フレームの重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、注目フレームの重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、重み付け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て得られる隣接フレームの重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算ステップと、重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、重み付け差分画像データ間の相関が最大となる重みおよび動きベクトルを検出し、検出された重みを注目フレームの単位に対応する混合比に設定し、検出された動きベクトルを注目フレームの単位に対応する動きベクトルに設定し、混合比および動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出ステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の記録媒体のプログラムは、現実世界では複数であるオブジェクトの画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成ステップと、画像データの注目フレームの各画素の画素値から、画像データの注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に重み付け情報で示される重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出ステップと、注目フレームの画素データと隣接フレームの画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成ステップと、動きベクトル情報で示される動きベクトルに応じて、注目フレームの重み付け差分画像データと隣接フレームの重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、注目フレームの重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、重み付け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て得られる隣接フレームの重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算ステップと、重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、重み付け差分画像データ間の相関が最大となる重みおよび動きベクトルを検出し、検出された重みを注目フレームの単位に対応する混合比に設定し、検出された動きベクトルを注目フレームの単位に対応する動きベクトルに設定し、混合比および動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出ステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明のプログラムは、現実世界では複数であるオブジェクトの画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成ステップと、画像データの注目フレームの各画素の画素値から、画像データの注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に重み付け情報で示される重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出ステップと、注目フレームの画素データと隣接フレームの画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成ステップと、動きベクトル情報で示される動きベクトルに応じて、注目フレームの重み付け差分画像データと隣接フレームの重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、注目フレームの重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、重み付け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て得られる隣接フレームの重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算ステップと、重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、重み付け差分画像データ間の相関が最大となる重みおよび動きベクトルを検出し、検出された重みを注目フレームの単位に対応する混合比に設定し、検出された動きベクトルを注目フレームの単位に対応する動きベクトルに設定し、混合比および動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、現実世界では複数であるオブジェクトの画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みが生成され、生成した個々の重みを示す重み付け情報が生成され、画像データの注目フレームの各画素の画素値から、画像データの注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に重み付け情報で示される重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力され、注目フレームの画素データと隣接フレームの画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、生成した個々の重み毎に、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動きベクトルが複数生成され、生成した個々の動きベクトルを示す動きベクトル情報が生成され、動きベクトル情報で示される動きベクトルに応じて、注目フレームの重み付け差分画像データと隣接フレームの重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、注目フレームの重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、重み付け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て得られる隣接フレームの重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力され、重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、重み付け差分画像データ間の相関が最大となる重みおよび動きベクトルが検出され、検出された重みが注目フレームの単位に対応する混合比に設定され、検出された動きベクトルが注目フレームの単位に対応する動きベクトルに設定され、混合比および動きベクトルのうち少なくとも一方が出力される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る信号処理装置の一実施の形態を示す図である。CPU（Central Processing Unit）２１は、ROM（Read Only Memory）２２、または記憶部２８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）２３には、CPU２１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU２１、ROM２２、およびRAM２３は、バス２４により相互に接続されている。
【００２２】
CPU２１にはまた、バス２４を介して入出力インタフェース２５が接続されている。入出力インタフェース２５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部２６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部２７が接続されている。CPU２１は、入力部２６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU２１は、処理の結果得られた画像や音声等を出力部２７に出力する。
【００２３】
入出力インタフェース２５に接続されている記憶部２８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU２１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部２９は、インターネット、その他のネットワークを介して外部の装置と通信する。この例の場合、通信部２９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００２４】
また、通信部２９を介してプログラムを取得し、記憶部２８に記憶してもよい。
【００２５】
入出力インタフェース２５に接続されているドライブ３０は、磁気ディスク５１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、或いは半導体メモリ５４などが装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記憶部２８に転送され、記憶される。
【００２６】
図２は、信号処理装置を示すブロック図である。
【００２７】
なお、信号処理装置の各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本明細書の各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアによる機能ブロック図と考えても良い。
【００２８】
この明細書では、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトに対応する画像を、画像オブジェクトと称する。
【００２９】
信号処理装置に供給された入力画像は、領域特定部１０１、同時検出部１０２、および前景背景分離部１０３に供給される。
【００３０】
領域特定部１０１は、入力された画像の画素のそれぞれを、後述する前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す情報（以下、領域情報と称する）を同時検出部１０２、前景背景分離部１０３、および動きボケ調整部１０４に供給する。
【００３１】
同時検出部１０２は、入力画像、および領域特定部１０１から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比（以下、混合比αと称する）および前景のオブジェクトに対応する動きベクトルを検出して、検出した混合比を前景背景分離部１０３に供給し、検出した動きベクトルを動きボケ調整部１０４に供給する。
【００３２】
混合比αは、後述する式（３）に示されるように、画素値における、背景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、背景の成分とも称する）の割合を示す値である。
【００３３】
同時検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれるている。
【００３４】
動き量vは、動いているオブジェクトに対応する画像の位置の変化を画素間隔を単位として表す値である。例えば、前景に対応するオブジェクトの画像が、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分離れた位置に表示されるように移動しているとき、前景に対応するオブジェクトの画像の動き量vは、４とされる。
【００３５】
なお、同時検出部１０２は、混合領域の画素に対応させて、動きベクトルを検出するようにすることもできる。
【００３６】
前景背景分離部１０３は、領域特定部１０１から供給された領域情報、および同時検出部１０２から供給された混合比αを基に、前景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、前景の成分とも称する）のみから成る前景成分画像と、背景の成分のみから成る背景成分画像とに入力画像を分離して、前景成分画像を動きボケ調整部１０４および選択部１０５に供給する。なお、分離された前景成分画像を最終的な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮しないで前景と背景だけを特定し、分離していた方式に比べ正確な前景と背景を得ることが出来る。
【００３７】
動きボケ調整部１０４は、動きベクトルからわかる動き量vおよび領域情報を基に、前景成分画像に含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定する。処理単位は、動きボケの量の調整の処理の対象となる１群の画素を指定するデータである。
【００３８】
動きボケ調整部１０４は、信号処理装置に入力された動きボケ調整量、前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像、同時検出部１０２から供給された動きベクトル、および処理単位を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部１０５に出力する。動きベクトルは使わないこともある。
【００３９】
ここで、動きボケとは、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトの動きと、センサの撮像の特性とにより生じる、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれている歪みをいう。
【００４０】
選択部１０５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、および動きボケ調整部１０４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。
【００４１】
次に、図３乃至図１８を参照して、信号処理装置に供給される入力画像について説明する。
【００４２】
図３は、センサによる撮像を説明する図である。センサは、例えば、固体撮像素子であるCCD（Charge-Coupled Device）エリアセンサを備えたCCDビデオカメラなどで構成される。現実世界における、前景に対応するオブジェクトは、現実世界における、背景に対応するオブジェクトと、センサとの間を、例えば、図中の左側から右側に水平に移動する。
【００４３】
センサは、前景に対応するオブジェクトを、背景に対応するオブジェクトと共に撮像する。センサは、撮像した画像を１フレーム単位で出力する。例えば、センサは、１秒間に３０フレームから成る画像を出力する。センサの露光時間は、１／３０秒とすることができる。露光時間は、センサが入力された光の電荷への変換を開始してから、入力された光の電荷への変換を終了するまでの期間である。以下、露光時間をシャッタ時間とも称する。
【００４４】
図４は、画素の配置を説明する図である。図４中において、Ａ乃至Ｉは、個々の画素を示す。画素は、画像に対応する平面上に配置されている。１つの画素に対応する１つの検出素子は、センサ上に配置されている。センサが画像を撮像するとき、１つの検出素子は、画像を構成する１つの画素に対応する画素値を出力する。例えば、検出素子のＸ方向の位置は、画像上の横方向の位置に対応し、検出素子のＹ方向の位置は、画像上の縦方向の位置に対応する。
【００４５】
図５に示すように、例えば、CCDである検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力された光を電荷に変換して、変換された電荷を蓄積する。電荷の量は、入力された光の強さと、光が入力されている時間にほぼ比例する。検出素子は、シャッタ時間に対応する期間において、入力された光から変換された電荷を、既に蓄積されている電荷に加えていく。すなわち、検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力される光を積分して、積分された光に対応する量の電荷を蓄積する。検出素子は、時間に対して、積分効果があるとも言える。
【００４６】
検出素子に蓄積された電荷は、図示せぬ回路により、電圧値に変換され、電圧値は更にデジタルデータなどの画素値に変換されて出力される。従って、センサから出力される個々の画素値は、前景または背景に対応するオブジェクトの空間的に広がりを有するある部分を、シャッタ時間について積分した結果である、１次元の空間に射影された値を有する。
【００４７】
信号処理装置は、このようなセンサの蓄積の動作により、出力信号に埋もれてしまった有意な情報、例えば、混合比αを抽出する。信号処理装置は、前景の画像オブジェクト自身が混ざり合うことによる生ずる歪みの量、例えば、動きボケの量などを調整する。また、信号処理装置は、前景の画像オブジェクトと背景の画像オブジェクトとが混ざり合うことにより生ずる歪みの量を調整する。
【００４８】
図６は、動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。図６（Ａ）は、動きを伴う前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を示している。図６（Ａ）に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に左から右に動いている。
【００４９】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す画像の１つのラインに対応する画素値を時間方向に展開したモデル図である。図６（Ｂ）の横方向は、図６（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００５０】
背景領域の画素は、背景の成分、すなわち、背景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。前景領域の画素は、前景の成分、すなわち、前景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。
【００５１】
混合領域の画素は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されている。混合領域は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されているので、歪み領域ともいえる。混合領域は、更に、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域に分類される。
【００５２】
カバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の前端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が前景に覆い隠される領域をいう。
【００５３】
これに対して、アンカバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の後端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が現れる領域をいう。
【００５４】
このように、前景領域、背景領域、またはカバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域を含む画像が、領域特定部１０１、同時検出部１０２、および前景背景分離部１０３に入力画像として入力される。
【００５５】
図７は、以上のような、背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。図６に示す画像に対応する場合、背景領域は、静止部分であり、前景領域は、動き部分であり、混合領域のカバードバックグラウンド領域は、背景から前景に変化する部分であり、混合領域のアンカバードバックグラウンド領域は、前景から背景に変化する部分である。
【００５６】
図８は、静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。例えば、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【００５７】
図８に示すF01乃至F04の画素値は、静止している前景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。図８に示すB01乃至B04の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。
【００５８】
図８における縦方向は、図中の上から下に向かって時間が経過する。図８中の矩形の上辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を開始する時刻に対応し、図８中の矩形の下辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を終了する時刻に対応する。すなわち、図８中の矩形の上辺から下辺までの距離は、シャッタ時間に対応する。
【００５９】
以下において、シャッタ時間とフレーム間隔とが同一である場合を例に説明する。
【００６０】
図８における横方向は、図６で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図８に示す例において、図８中の”F01”と記載された矩形の左辺から”B04”と記載された矩形の右辺までの距離は、画素のピッチの８倍、すなわち、連続している８つの画素の間隔に対応する。
【００６１】
前景のオブジェクトおよび背景のオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される光は変化しない。
【００６２】
ここで、シャッタ時間に対応する期間を２つ以上の同じ長さの期間に分割する。例えば、仮想分割数を４とすると、図８に示すモデル図は、図９に示すモデルとして表すことができる。仮想分割数は、前景に対応するオブジェクトのシャッタ時間内での動き量vなどに対応して設定される。例えば、４である動き量vに対応して、仮想分割数は、４とされ、シャッタ時間に対応する期間は４つに分割される。
【００６３】
図中の最も上の行は、シャッタが開いて最初の、分割された期間に対応する。図中の上から２番目の行は、シャッタが開いて２番目の、分割された期間に対応する。図中の上から３番目の行は、シャッタが開いて３番目の、分割された期間に対応する。図中の上から４番目の行は、シャッタが開いて４番目の、分割された期間に対応する。
【００６４】
以下、動き量vに対応して分割されたシャッタ時間をシャッタ時間/vとも称する。
【００６５】
前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、前景の成分F01/vは、画素値F01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、前景の成分F02/vは、画素値F02を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F03/vは、画素値F03を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F04/vは、画素値F04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００６６】
背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、背景の成分B01/vは、画素値B01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、背景の成分B02/vは、画素値B02を仮想分割数で除した値に等しく、B03/vは、画素値B03を仮想分割数で除した値に等しく、B04/vは、画素値B04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００６７】
すなわち、前景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される前景のオブジェクトに対応する光が変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vとは、同じ値となる。F02/v乃至F04/vも、F01/vと同様の関係を有する。
【００６８】
背景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景のオブジェクトに対応する光は変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vとは、同じ値となる。B02/v乃至B04/vも、同様の関係を有する。
【００６９】
次に、前景に対応するオブジェクトが移動し、背景に対応するオブジェクトが静止している場合について説明する。
【００７０】
図１０は、前景に対応するオブジェクトが図中の右側に向かって移動する場合の、カバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１０において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１０において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動する。
【００７１】
図１０において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、前景領域に属する。図１０において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。図１０において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００７２】
前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトを覆い隠すように移動しているので、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、背景の成分から、前景の成分に替わる。
【００７３】
例えば、図１０中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【００７４】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００７５】
例えば、左から５番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、1/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、3/4である。
【００７６】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F07/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F07/vは、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００７７】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F06/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F06/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００７８】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F05/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vのに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F05/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００７９】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F04/vは、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F04/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８０】
動いているオブジェクトに対応する前景の領域は、このように動きボケを含むので、歪み領域とも言える。
【００８１】
図１１は、前景が図中の右側に向かって移動する場合の、アンカバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１１において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１１において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に移動する。
【００８２】
図１１において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属する。図１１において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、アンカバードバックグラウンドである混合領域に属する。図１１において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【００８３】
背景に対応するオブジェクトを覆っていた前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトの前から取り除かれるように移動しているので、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、前景の成分から、背景の成分に替わる。
【００８４】
例えば、図１１中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【００８５】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【００８６】
例えば、左から５番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、3/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、1/4である。
【００８７】
式（１）および式（２）をより一般化すると、画素値Mは、式（３）で表される。
【００８８】
【数１】
Figure 0004596217
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。
【００８９】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、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。
【００９０】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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、同時検出部１０２および動きボケ調整部１０４に供給する。
【０１４６】
同時検出部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に供給する。
【０１４７】
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１０４に供給する。
【０１４８】
動きボケ調整部１０４は、前景背景分離部１０３から供給された前景成分画像、同時検出部１０２から供給された動きベクトル、および領域特定部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。
【０１４９】
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同時検出部１０２および動きボケ調整部１０４に供給する。
【０１５０】
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１０４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。
【０１５１】
ステップＳ１２において、同時検出部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を検出すると共に、背景のオブジェクトと前景のオブジェクトとの相対的な動きに対応する動きベクトルを検出する。混合比および動きベクトルの検出の処理の詳細は、後述する。同時検出部１０２は、検出した混合比αを前景背景分離部１０３に供給し、検出した動きベクトルを動きボケ調整部１０４に供給する。
【０１５２】
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１０４に供給する。
【０１５３】
ステップＳ１４において、動きボケ調整部１０４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。
【０１５４】
ステップＳ１５において、信号処理装置は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ１４に進み、処理単位に対応する前景の成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返す。
【０１５５】
ステップＳ１５において、画面全体について処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０１５６】
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。
【０１５７】
以下、領域特定部１０１、同時検出部１０２、前景背景分離部１０３、および動きボケ調整部１０４のそれぞれの構成について説明する。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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２２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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n+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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
図２９は、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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
【数２】
Figure 0004596217
【数３】
Figure 0004596217
【数４】
Figure 0004596217
【０２３４】
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。
【０２３５】
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を算出するようにしてもよい。
【０２３６】
【数５】
Figure 0004596217
【０２３７】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【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。
【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カバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【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。
【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。
【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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
図４１は、領域特定部１０１の他の構成を示すブロック図である。図４１に示す領域特定部１０１は、同時検出部１０２から供給される動きベクトルを使用する。図２９に示す場合と同様の部分には、同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０２６０】
ロバスト化部３６１は、２値オブジェクト画像抽出部３０２から供給された、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像を基に、ロバスト化された２値オブジェクト画像を生成して、時間変化検出部３０３に出力する。
【０２６１】
図４２は、ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。動き補償部３８１は、同時検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像の動きを補償して、動きが補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に出力する。
【０２６２】
図４３および図４４の例を参照して、動き補償部３８１の動き補償について説明する。例えば、フレーム#nの領域を判定するとき、図４３に例を示すフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像が入力された場合、動き補償部３８１は、同時検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、図４４に例を示すように、フレーム#n-1の２値オブジェクト画像、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像を動き補償して、動き補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に供給する。
【０２６３】
スイッチ３８２は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−１に出力し、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−２に出力する。同様に、スイッチ３８２は、３番目乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のそれぞれをフレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかに出力し、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像をフレームメモリ３８３−Ｎに出力する。
【０２６４】
フレームメモリ３８３−１は、１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−１に出力する。フレームメモリ３８３−２は、２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−２に出力する。
【０２６５】
同様に、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のそれぞれは、３番目のフレーム乃至Ｎ−１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像のいずれかを記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のいずれかに出力する。フレームメモリ３８３−Ｎは、Ｎ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像を記憶し、記憶されている２値オブジェクト画像を重み付け部３８４−Ｎに出力する。
【０２６６】
重み付け部３８４−１は、フレームメモリ３８３−１から供給された１番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw1を乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−２は、フレームメモリ３８３−２から供給された２番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw2を乗じて、積算部３８５に供給する。
【０２６７】
同様に、重み付け部３８４−３乃至重み付け部３８４−（Ｎ−１）のそれぞれは、フレームメモリ３８３−３乃至フレームメモリ３８３−（Ｎ−１）のいずれかから供給された３番目乃至Ｎ−１番目のいずれかのフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みw3乃至重みw(N-1)のいずれかを乗じて、積算部３８５に供給する。重み付け部３８４−Ｎは、フレームメモリ３８３−Ｎから供給されたＮ番目のフレームの動き補償された２値オブジェクト画像の画素値に予め定めた重みwNを乗じて、積算部３８５に供給する。
【０２６８】
積算部３８５は、１乃至Ｎ番目のフレームの動き補償され、それぞれ重みw1乃至wNのいずれかが乗じられた、２値オブジェクト画像の対応する画素値を積算して、積算された画素値を予め定めたしきい値th0と比較することにより２値オブジェクト画像を生成する。
【０２６９】
このように、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像からロバスト化された２値オブジェト画像を生成して、時間変化検出部３０３に供給するので、図４１に構成を示す領域特定部１０１は、入力画像にノイズが含まれていても、図２９に示す場合に比較して、より正確に領域を特定することができる。
【０２７０】
次に、図４１に構成を示す領域特定部１０１の領域特定の処理について、図４５のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３４１乃至ステップＳ３４３の処理は、図３９のフローチャートで説明したステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３とそれぞれ同様なのでその説明は省略する。
【０２７１】
ステップＳ３４４において、ロバスト化部３６１は、ロバスト化の処理を実行する。
【０２７２】
ステップＳ３４５において、時間変化検出部３０３は、領域判定の処理を実行して、処理は終了する。ステップＳ３４５の処理の詳細は、図４０のフローチャートを参照して説明した処理と同様なのでその説明は省略する。
【０２７３】
次に、図４６のフローチャートを参照して、図４５のステップＳ３４４の処理に対応する、ロバスト化の処理の詳細について説明する。ステップＳ３６１において、動き補償部３８１は、同時検出部１０２から供給される動きベクトルを基に、入力された２値オブジェクト画像の動き補償の処理を実行する。ステップＳ３６２において、フレームメモリ３８３−１乃至３８３−Ｎのいずれかは、スイッチ３８２を介して供給された動き補償された２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２７４】
ステップＳ３６３において、ロバスト化部３６１は、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたか否かを判定し、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されていないと判定された場合、ステップＳ３６１に戻り、２値オブジェクト画像の動き補償の処理および２値オブジェクト画像の記憶の処理を繰り返す。
【０２７５】
ステップＳ３６３において、Ｎ個の２値オブジェクト画像が記憶されたと判定された場合、ステップＳ３６４に進み、重み付け部３８４−１乃至３８４−Ｎのそれぞれは、Ｎ個の２値オブジェクト画像のそれぞれにw1乃至wNのいずれかの重みを乗じて、重み付けする。
【０２７６】
ステップＳ３６５において、積算部３８５は、重み付けされたＮ個の２値オブジェクト画像を積算する。
【０２７７】
ステップＳ３６６において、積算部３８５は、例えば、予め定められたしきい値th1との比較などにより、積算された画像から２値オブジェクト画像を生成して、処理は終了する。
【０２７８】
このように、図４１に構成を示す領域特定部１０１は、ロバスト化された２値オブジェクト画像を基に、領域情報を生成することができる。
【０２７９】
以上のように、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。
【０２８０】
図４７は、同時検出部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に対応する演算により、画素毎に推定混合比および推定動きベクトルを算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給すると共に、算出した推定動きベクトルを動きベクトル決定部４０４に供給する。
【０２８１】
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に対応する演算により、画素毎に推定混合比および推定動きベクトルを算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給すると共に、算出した推定動きベクトルを動きベクトル決定部４０４に供給する。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
動きベクトル決定部４０４は、推定混合比処理部４０１から供給された推定動きベクトル、推定混合比処理部４０２から供給された推定動きベクトル、および領域特定部１０１から供給された領域情報を基に、動きベクトルを設定する。
【０２８７】
例えば、動きベクトル決定部４０４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４０１から供給された推定動きベクトルを動きベクトルに設定し、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動きベクトルを動きベクトルに設定する。動きベクトル決定部４０４は、領域情報を基に設定した動きベクトルを出力する。
【０２８８】
図４８は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【０２８９】
推定混合比処理部４０１に入力された画像は、フレームメモリ４２１および重み付けフレーム差分演算部４２３に入力される。
【０２９０】
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て、１フレームに対応する期間遅延させ、記憶している画像を重み付けフレーム差分演算部４２３に供給する。
【０２９１】
重み生成部４２２は、１つのフレームに対応して、その値が所定の初期値から順次増加する重みを生成して、生成した重みを重み情報として重み付けフレーム差分演算部４２３および最大値判定部４２８に供給する。例えば、重み生成部４２２は、予め記憶している初期値を重みに設定し、順次、予め記憶している微少な値である増分δを重みに加算することにより、初期値から順次増加する重みを生成する。
【０２９２】
または、重み生成部４２２は、１つのフレームの注目画素を中心とする複数の画素からなるブロックに対応する重みを生成して、生成した重みを重み情報として重み付けフレーム差分演算部４２３および最大値判定部４２８に供給する。ブロックに対応する重みは、１つの値からなるか、または、ブロックを構成する複数の画素の個々に対応する複数の値からなる。
【０２９３】
重み付けフレーム差分演算部４２３は、フレームメモリ４２１から供給されたフレームの画素の画素値に、重み生成部４２２から供給された重みを乗じて、重み付けされた画素値を算出する。重み付けフレーム差分演算部４２３は、入力画像の注目している画素の画素値から、対応する画素の重み付けされた画素値を減じて、重み付け差分を算出する。
【０２９４】
または、重み付けフレーム差分演算部４２３は、フレームメモリ４２１から供給されたフレームの注目画素に対応する画素を中心とする複数の画素からなるブロックの各画素に、重み生成部４２２から供給された重みを乗じて、重み付けされた画素値を算出する。重み付けフレーム差分演算部４２３は、入力画像のフレームの注目画素を中心とする複数の画素からなるブロックの各画素の画素値から、対応するブロックの対応する画素の重み付けされた画素値を減じて、重み付け差分を算出する。
【０２９５】
重み付けフレーム差分演算部４２３は、重み生成部４２２から供給される、初期値から順次増加する重みに対応して、１つのフレームについて複数の重み付け差分を算出する。
【０２９６】
重み付けフレーム差分演算部４２３は、このように算出された重み付け差分を重み付け差分画像データとして動き補償部４２４およびフレームメモリ４２５に供給する。
【０２９７】
動き補償部４２４は、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルに基づき、重み付けフレーム差分演算部４２３から供給された重み付け差分画像データを動き補償し、動き補償された重み付け差分を相関値演算部４２７に供給する。
【０２９８】
フレームメモリ４２５は、重み付けフレーム差分演算部４２３から供給された、複数の重み付け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、記憶している重み付け差分画像データを相関値演算部４２７に供給する。
【０２９９】
動きベクトル生成部４２６は、重み生成部４２２が生成する個々の重み毎に、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動きベクトルを生成して、生成した動きベクトルを動き補償部４２４および最大値判定部４２８に供給する。
【０３００】
例えば、動きベクトル生成部４２６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、動きベクトルを生成する。動きベクトル生成部４２６は、生成した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、動きベクトルの大きさを変更する。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４２６は、動きベクトルの角度に所定の角度を加算すると共に、大きさの初期値を動きベクトルの大きさに設定する。
【０３０１】
動きベクトル生成部４２６は、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動きベクトルを生成する。
【０３０２】
相関値演算部４２７は、個々の重みと個々の動きベクトルとの組み合わせ毎に、動き補償部４２４から供給された動き補償された重み付け差分画像データと、フレームメモリ４２５から供給された１フレーム遅延された重み付け差分画像データとの相関値を画素毎に演算して、演算された相関値を最大値判定部４２８に供給する。
【０３０３】
相関値演算部４２７は、例えば、動き補償部４２４から供給された動き補償された重み付け差分画像データと、フレームメモリ４２５から供給された１フレーム遅延された重み付け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４２８に供給する。相関値演算部４２７が出力する相関値は、重み付け差分画像間相関データとも称する。
【０３０４】
または、相関値演算部４２７は、個々の重みと個々の動きベクトルとの組み合わせ毎に、動き補償部４２４から供給された動き補償された重み付け差分画像データと、フレームメモリ４２５から供給された１フレーム遅延された重み付け差分画像データとの相関値をブロック毎に演算して、演算された相関値を最大値判定部４２８に供給する。
【０３０５】
相関値演算部４２７は、例えば、３×３の画素のブロックを基に、相関値として、差分絶対値和、または差分２乗和などを算出するようにしてもよい。
【０３０６】
最大値判定部４２８は、重み生成部４２２から供給された重み情報により示される重みの値と、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトル情報により示される動きベクトルの組み合わせに対応させて、相関値演算部４２７から供給された相関値を記憶する。最大値判定部４２８は、記憶されている相関値を基に、最も相関の強い相関値に対応する重みおよび動きベクトルを選択する。最大値判定部４２８は、選択された重みを推定混合比に設定し、選択された重みが設定された推定混合比を出力する。最大値判定部４２８は、選択された動きベクトルを推定動きベクトルに設定し、選択された動きベクトルが設定された推定動きベクトルを出力する。
【０３０７】
なお、最大値判定部４２８は、画素に対応する重みと画素の位置との相互の関係を基に、より確からしい重みおよび動きベクトルをさらに選択するようにすることもできる。画素に対応する重みと画素の位置との相互の関係を基に、動きベクトルを選択する処理の詳細は、後述する。
【０３０８】
図４９乃至図５４を参照して、カバードバックグラウンド領域に対応する推定混合比処理部４０１の処理を説明する。
【０３０９】
図４９に例を示す、前景オブジェクトの動き量vが４である画像のモデルにおいて、フレーム#nの左から６番目乃至８番目の画素は、混合領域に属する。
【０３１０】
フレーム#nの左から６番目の画素の画素値は、式（８）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（９）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（１０）で表すことができる。
【０３１１】
【数６】
Figure 0004596217
【数７】
Figure 0004596217
【数８】
Figure 0004596217
【０３１２】
同様に、フレーム#n+1の左から１０番目乃至１２番目の画素は、混合領域に属する。フレーム#n+1の左から１０番目の画素の画素値は、式（１１）で表すことができる。同様に、フレーム#n+1の左から１１番目の画素の画素値は、式（１２）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（１３）で表すことができる。
【０３１３】
【数９】
Figure 0004596217
【数１０】
Figure 0004596217
【数１１】
Figure 0004596217
【０３１４】
図５０に示すように、重み付け差分画像データは、重みをフレーム#n-1の画素値に乗算して、重みが乗算された画素値を算出し、フレーム#nの画素の画素値から、重みが乗算された画素値を減算することにより算出される。
【０３１５】
例えば、フレーム#nの画素値がx0である画素に対応する重み付け差分画像データの差分z0は、式（１４）により算出される。フレーム#nの画素値がx1である画素に対応する重み付け差分画像データの差分z1は、式（１５）により算出される。フレーム#nの画素値がx2である画素に対応する重み付け差分画像データの差分z2は、式（１６）により算出される。
【０３１６】
z0=x0-α0×y0 （１４）
z1=x1-α1×y1 （１５）
z2=x2-α2×y2 （１６）
【０３１７】
y0は、フレーム#nの画素値がx0である画素に対応する、フレーム#n-1の背景領域に属する画素の画素値である。y1は、フレーム#nの画素値がx1である画素に対応する、フレーム#n-1の背景領域に属する画素の画素値である。y2は、フレーム#nの画素値がx2である画素に対応する、フレーム#n-1の背景領域に属する画素の画素値である。
【０３１８】
α0がフレーム#nの画素値がx0である画素の混合比αと等しいとき、重み付け差分画像データの差分z0は、フレーム#nの画素値がx0である画素の前景の成分のみからなる。
【０３１９】
α1がフレーム#nの画素値がx1である画素の混合比αと等しいとき、重み付け差分画像データの差分z1は、フレーム#nの画素値がx1である画素の前景の成分のみからなる。
【０３２０】
α2がフレーム#nの画素値がx2である画素の混合比αと等しいとき、重み付け差分画像データの差分z2は、フレーム#nの画素値がx2である画素の前景の成分のみからなる。
【０３２１】
これを図５１を参照して説明する。
【０３２２】
フレーム#nの左から６番目の画素を注目画素としたときを例に説明する。式（８）において、フレーム#nの６番目の画素の混合比α05は、1/4である。
【０３２３】
注目画素の混合比と同じ値の重みをフレーム#n-1の画素値に乗じた値を算出して、フレーム#nの注目画素の画素値との差分を求めると、図５１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。
【０３２４】
フレーム#nの左から６番目の注目画素において、画素値に含まれる背景の成分の全部が除去され、前景の成分の全部が残る。
【０３２５】
同様に、式（１１）において、フレーム#n+1の１０番目の画素の混合比α09は、1/4である。
【０３２６】
フレーム#nの注目画素の混合比αと同じ値の重みをフレーム#nの画素値に乗じた値を算出して、フレーム#n+1の混合領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求めると、図５１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。
【０３２７】
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、前景の成分の全部が残る。
【０３２８】
図５１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、重みが注目画素の混合比と同じとき、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。
【０３２９】
図５２に示すように、フレーム#nの左から６番目の画素が注目画素のとき、最大値判定部４２８は、最大の相関に対応する、1/4である重みを推定混合比として選択すると共に、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番目の画素を示す動きベクトルを、フレーム#nの注目画素に対応する推定動きベクトルとして選択する。
【０３３０】
同様に、フレーム#nの左から７番目の画素を注目画素としたときを例に説明する。式（９）において、フレーム#nの左から７番目の画素の混合比α06は、1/2である。
【０３３１】
注目画素の混合比と同じ値の重みをフレーム#n-1の画素値に乗じた値を算出して、フレーム#nの混合領域または背景領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求めると、図５３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。
【０３３２】
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、前景の成分の全部が残る。
【０３３３】
式（１２）において、フレーム#n+1の１１番目の画素の混合比α10は、1/2である。
【０３３４】
フレーム#nの注目画素の混合比αと同じ値の重みをフレーム#nの画素値に乗じた値を算出して、フレーム#n+1の混合領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求めると、図５３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。
【０３３５】
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、前景の成分の全部が残る。
【０３３６】
図５３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、重みが注目画素の混合比と同じとき、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。
【０３３７】
図５４に示すように、フレーム#nの左から７番目の画素が注目画素のとき、最大値判定部４２８は、最大の相関に対応する、1/2である重みを推定混合比として選択すると共に、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推定動きベクトルとして選択する。
【０３３８】
すなわち、図５５に示すように、フレーム#n-1の画素値にある重みを乗じた値を算出して、フレーム#nの混合領域に属する、対応する画素の画素値との差分z0,z1、およびz2を求めると共に、フレーム#nの画素値に同じ重みを乗じた値を算出して、フレーム#n+1の混合領域に属する、対応する画素の画素値との差分A0,A1、およびA2を求めたとき、例えば、フレーム#nにおける注目画素に対応する差分z1と、フレーム#n+1における、注目画素を基準として、動きベクトルで示される位置の画素に対応する差分A1が等しい場合、その重みは、フレーム#nにおける注目画素の混合比αに等しく、その動きベクトルは、フレーム#nにおける注目画素の動きベクトルに等しい。
【０３３９】
このように、推定混合比処理部４０１は、フレーム#n-1の画素値にある重みを乗じた値を算出して、フレーム#nの混合領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求めると共に、フレーム#nの画素値に同じ重みを乗じた値を算出して、フレーム#n+1の混合領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求める。推定混合比処理部４０１は、フレーム#nにおける注目画素に対応する差分と、フレーム#n+1における、注目画素を基準として、動きベクトルで示される位置の画素に対応する差分が等しいとき、その重みを、フレーム#nにおける注目画素の混合比αとし、その動きベクトルを、フレーム#nにおける注目画素の動きベクトルとする。
【０３４０】
推定混合比処理部４０１は、所定の数の画素からなるブロックを単位として、推定混合比および推定動きベクトルを検出するようにしてもよい。
【０３４１】
例えば、図５６に示すように、推定混合比処理部４０１は、３つの画素を１つのブロックとして、１つのブロックの混合比αが一定であると仮定して、推定混合比および推定動きベクトルを検出することができる。より具体的には、例えば、図５７に示すように、推定混合比処理部４０１は、フレーム#nの左から６番目乃至８番目の画素を１つのブロックとして、１つの重みに対応して差分を算出し、フレーム#nの対応するブロックの差分との相関を求めて、相関が最も高いブロックに対応する、重みおよび動きベクトルを選択する。
【０３４２】
また、例えば、図５８に示すように、推定混合比処理部４０１は、３つの画素を１つのブロックとして、１つのブロックに所定の直線または曲線を当てはめて、当てはめた直線または曲線に対応して混合比αが変化すると仮定して、推定混合比および推定動きベクトルを検出することができる。３つの画素を１つのブロックとして、１つのブロックに所定の直線または曲線を当てはめるとき、重み生成部４２２は、直線または曲線に対応させて、１つのブロックに含まれる３つの画素に対応する３つの重みを重み情報として出力する。
【０３４３】
例えば、重み生成部４２２が生成する、１つの重み情報は、0.25，0.5、および0.75の値を有する３つの重みからなる。
【０３４４】
重み生成部４２２は、１つのフレームに対応して、傾き、切片、または曲率を変化させた直線または曲線に対応させた複数の重みからなる重み情報を生成する。
【０３４５】
より具体的には、例えば、重み生成部４２２が、１つのブロックに対応させて、直線に対応する0.25，0.5、および0.75からなる１つの重み情報を生成するとき、図５９に示すように、推定混合比処理部４０１は、フレーム#nの左から６番目乃至８番目の画素を１つのブロックとして、フレーム#nの左から６番目の画素について0.25の重みを基に差分を算出し、フレーム#nの左から７番目の画素について0.5の重みを基に差分を算出し、フレーム#nの左から８番目の画素について0.75の重みを基に差分を算出する。同様に、推定混合比処理部４０１は、フレーム#n+1の左から１０番目乃至１２番目の画素を１つのブロックとして、フレーム#n+1の左から１０番目の画素について0.25の重みを基に差分を算出し、フレーム#n+1の左から１１番目の画素について0.5の重みを基に差分を算出し、フレーム#n+1の左から１２番目の画素について0.75の重みを基に差分を算出する。
【０３４６】
推定混合比処理部４０１は、直線または曲線に対応する重みを基にした差分の相関を求めて、相関が最も高いブロックに対応する、重みおよび動きベクトルを選択する。
【０３４７】
図６０に示すように、推定混合比処理部４０１は、３つの画素を１つのブロックとして、１つの画素毎に所定の重みを対応させて、推定混合比および推定動きベクトルを検出することができる。
【０３４８】
より具体的には、例えば、重み生成部４２２が、１つのブロックに対応させて、0.75，0.25、および0.5からなる１つの重み情報を生成するとき、図６１に示すように、推定混合比処理部４０１は、フレーム#nの左から６番目乃至８番目の画素を１つのブロックとして、フレーム#nの左から６番目の画素について0.75の重みを基に差分を算出し、フレーム#nの左から７番目の画素について0.25の重みを基に差分を算出し、フレーム#nの左から８番目の画素について0.5の重みを基に差分を算出する。同様に、推定混合比処理部４０１は、フレーム#n+1の左から１０番目乃至１２番目の画素を１つのブロックとして、フレーム#n+1の左から１０番目の画素について0.75の重みを基に差分を算出し、フレーム#n+1の左から１１番目の画素について0.25の重みを基に差分を算出し、フレーム#n+1の左から１２番目の画素について0.5の重みを基に差分を算出する。
【０３４９】
推定混合比処理部４０１は、１つのブロックのそれぞれの画素毎に対応する重みを基にした差分の相関を求めて、相関が最も高いブロックに対応する、重みおよび動きベクトルを選択する。
【０３５０】
なお、３つの画素からなるブロックを例に説明したが、本発明に係る信号処理装置は、ブロックに含まれる画素の数により限定されない。また、ブロックは、所定の直線上に並ぶ所定の数の画素からなるようにしてもよく、３画素×３画素などの、所定の面上の所定の数の画素からなるようにしてもよい。
【０３５１】
次に、推定混合比処理部４０１による、１つの画素毎に、推定混合比および推定動きベクトルを検出するとき、または、１つのブロックのそれぞれの画素毎に対応する重みを基にした差分の相関を基に、推定混合比および動きベクトルを検出するときの、より確からしい重みおよび動きベクトルをさらに選択する処理について説明する。
【０３５２】
上述したように、１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。また、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、直線的に変化する。
【０３５３】
前景のオブジェクトが剛体なので、前景のオブジェクトに対応する動きベクトルは、１つである。
【０３５４】
これら性質を利用して、推定混合比処理部４０１は、より確からしい重みおよび動きベクトルをさらに選択する。
【０３５５】
図６２乃至図６６において、図中の○は、画素を表す。画素のそれぞれに対応する重みw0乃至w3は、式（１７）の関係を満たすとする。
【０３５６】
0<w0<w1<w2<w3<1 （１７）
【０３５７】
推定混合比処理部４０１は、式（１７）の関係を満たす重み、および１つの動きベクトルに対応する画素のうち、少なくとも１つの画素の位置が、混合領域の外にあるか否かを判定し、少なくとも１つの画素の位置が、混合領域の外にあると判定された場合、前景領域の混合比αが0であり、背景領域の混合比αが1なので、この重みおよび動きベクトルを選択しない。
【０３５８】
例えば、図６２に示すように、重みw0に対応する画素の位置が混合領域の外にあるとき、推定混合比処理部４０１は、この重みw0乃至W3および動きベクトルを選択しない。
【０３５９】
推定混合比処理部４０１は、式（１７）の関係を満たす重み、および１つの動きベクトルに対応する画素の位置が、式（１７）に示す重みの大きさに対応する位置関係にあるか否かを判定し、重みの大きさに対応する位置関係にないと判定された場合、この重みと動きベクトルを選択しない。
【０３６０】
例えば、図６３に示すように、重みw3に対応する画素、重みw1に対応する画素、重みw2に対応する画素、および重みw0に対応する画素が順に並んでいるとき、混合比αが直線的に変化するので、推定混合比処理部４０１は、この重みw0乃至W3および動きベクトルを選択しない。
【０３６１】
図６４に示すように、推定混合比処理部４０１は、全ての画素が混合領域内に位置し、重みw0に対応する画素、重みw1に対応する画素、重みw2に対応する画素、および重みw3に対応する画素が順に並らんでいるとき、この重みw0乃至W3および動きベクトルを選択する。
【０３６２】
さらに、推定混合比処理部４０１は、動きベクトルで示される画素の距離の分散を基に、より確からしい重みおよび動きベクトルを選択できる。
【０３６３】
全ての画素が混合領域内に位置し、重みw0に対応する画素、重みw1に対応する画素、重みw2に対応する画素、および重みw3に対応する画素が順に並ぶとき、推定混合比処理部４０１は、画素の距離の分散がより小さい、重みw0乃至W3および動きベクトルを選択する。
【０３６４】
例えば、図６５および図６６に示す例において、図６５に示す画素の距離の分散が、図６６に示す画素の距離の分散より大きいので、推定混合比処理部４０１は、分散のより小さい、図６６に対応する重みw0乃至W3および動きベクトルを選択する。すなわち、推定混合比処理部４０１は、動きベクトルで示される画素の距離が均一である、重みw0乃至W3および動きベクトルを選択する。これは、混合比αが直線的に変化するので、推定混合比処理部４０１は、重みがより直線的に変化する組み合わせを選択することを意味する。
【０３６５】
なお、推定混合比処理部４０１が、カバードバックグラウンド領域に対応して、前のフレームの画素を背景の画素として、推定混合比および推定動きベクトルを検出するのに対して、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して、次のフレームの画素を背景の画素とする、推定混合比処理部４０１と同様の処理で、推定混合比および推定動きベクトルを検出するので、その説明は省略する。
【０３６６】
図６７は、同時検出部１０２の他の構成を示すブロック図である。図４７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。
【０３６７】
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、これに対応する前のフレームの画素を推定混合比処理部４０１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、これに対応する次のフレームの画素を推定混合比処理部４０２に供給する。
【０３６８】
選択部４４２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４４２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４０１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４０２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４４２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。
【０３６９】
選択部４４２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動きベクトルを選択して動きベクトルに設定し、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動きベクトルを選択して動きベクトルに設定する。選択部４４２は、領域情報を基に選択して設定した動きベクトルを出力する。
【０３７０】
このように、図６７に示す他の構成を有する同時検出部１０２は、画像の含まれる画素毎に混合比αおよび動きベクトルを検出して、検出した混合比αおよび動きベクトルを出力することができる。
【０３７１】
図６８のフローチャートを参照して、図４７に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αおよび動きベクトルの検出の処理を説明する。ステップＳ４０１において、同時検出部１０２は、領域特定部１０３から供給された領域情報を取得する。ステップＳ４０２において、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応して推定混合比および推定動きベクトルを検出し、検出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給すると共に、検出した推定動きベクトルを動きベクトル決定部４０４に供給する。推定混合比および推定動きベクトルの検出の処理の詳細は、図６９のフローチャートを参照して、後述する。
【０３７２】
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して推定混合比および推定動きベクトルを検出し、検出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給すると共に、検出した推定動きベクトルを動きベクトル決定部４０４に供給する。
【０３７３】
ステップＳ４０４において、同時検出部１０２は、フレーム全体について、推定混合比および推定動きベクトルを検出したか否かを判定し、フレーム全体について、推定混合比および推定動きベクトルを検出していないと判定された場合、ステップＳ４０２に戻り、次の画素について推定混合比および推定動きベクトルを検出する処理を実行する。
【０３７４】
ステップＳ４０４において、フレーム全体について、推定混合比および推定動きベクトルを検出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に設定する。
【０３７５】
動きベクトル決定部４０４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、動きベクトルを設定する。動きベクトル決定部４０４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４０１から供給された推定動きベクトルを動きベクトルに設定し、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推定動きベクトルを動きベクトルに設定し、処理は終了する。
【０３７６】
このように、同時検出部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および動きベクトルを同時に検出することができる。
【０３７７】
図６７に構成を示す同時検出部１０２の混合比αおよび動きベクトルの検出の処理は、図６８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。
【０３７８】
次に、図６９のフローチャートを参照して、図６８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混合比および動きベクトルの推定の処理を説明する。
【０３７９】
ステップＳ４２１において、重み生成部４２２は、重みに予め記憶している初期値を設定する。重み生成部４２２は、初期値を設定した重みを重み情報として、重み付けフレーム差分演算部４２３および最大値判定部４２８に供給する。
【０３８０】
ステップＳ４２２において、推定混合比処理部４０１は、重み生成部４２２が出力する重みが１を越えたか否かを判定し、重みが１を越えていないと判定された場合、ステップＳ４２３に進む。
【０３８１】
ステップＳ４２３において、重み付けフレーム差分演算部４２３は、注目フレームの注目する画素の画素値と、次のフレームの対応する画素の画素値に重みを乗じた値との差分である重み付け差分を算出し、差分Aに、注目フレームの注目画素の重み付け差分を設定する。差分Aは、重み付け差分画像データとして出力される。
【０３８２】
ステップＳ４２４において、重み付けフレーム差分演算部４２３は、注目フレームの次のフレームの画素の画素値と、注目フレームの対応する画素の画素値に重みを乗じた値との差分である重み付け差分を算出し、差分Bに、注目フレームの次のフレームの画素の重み付け差分を設定する。差分Bは、重み付け差分画像データとして出力される。
【０３８３】
ステップＳ４２５において、動きベクトル生成部４２６は、動きベクトルに初期値を設定して、初期値を設定した動きベクトルを動き補償部４２４および最大値判定部４２８に供給する。
【０３８４】
ステップＳ４２６において、相関値演算部４２７は、差分Aおよび差分Bを基に、差分Aの注目画素と、差分Bの動きベクトルで示される画素との相関値を算出する。
【０３８５】
すなわち、ステップＳ４２６において、動き補償部４２４は、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルを基に、重み付けフレーム差分演算部４２３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４２７に供給する。
【０３８６】
相関値演算部４２７は、注目画素に対応する、フレームメモリ４２５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４２８に供給する。
【０３８７】
例えば、相関値演算部４２７は、差分Aの注目画素に対応する差分と、注目画素を基準に動きベクトルで示される差分Bの画素に対応する差分の絶対値である相関値を算出する。
【０３８８】
ステップＳ４２７において、最大値判定部４２８は、重み生成部４２２から供給された重み、および動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルに対応させて、相関値演算部４２７から供給された相関値を記憶する。
【０３８９】
ステップＳ４２８において、動きベクトル生成部４２６は、動きベクトルの大きさに、所定の増分を加算する。
【０３９０】
ステップＳ４２９において、推定混合比処理部４０１は、動きベクトル生成部４２６が出力する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、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Ｓ４３０に進み、動きベクトル生成部４２６は、動きベクトルの大きさに初期値を設定する。ステップＳ４３１において、動きベクトル生成部４２６は、動きベクトルの角度に、所定の他の増分を加算する。動きベクトル生成部４２６は、大きさが初期値とされ、角度が変更された動きベクトルを動き補償部４２４および最大値判定部４２８に供給する。
【０３９１】
ステップＳ４３２において、推定混合比処理部４０１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Ｓ４２６に戻り、相関値を算出の処理を繰り返す。
【０３９２】
ステップＳ４３２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Ｓ４３３に進み、重み生成部４２２は、重みに予め記憶している増分δを加算して、ステップＳ４２２に戻り、重みに対応する相関値の算出の処理を繰り返す。
【０３９３】
すなわち、重みが１以下であるとき、ステップＳ４２３乃至ステップＳ４３３の処理が繰り返され、増分δ毎に増加する重みおよび所定の範囲を示す動きベクトルに対応する相関値が算出され、重みおよび動きベクトルに対応付けられて相関値が記憶される。
【０３９４】
ステップＳ４２９において、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、手続きは、ステップＳ４２６に戻り、重みに対応する相関値の算出の処理を繰り返す。
【０３９５】
ステップＳ４２２において、重みが１を越えたと判定された場合、ステップＳ４３４に進み、最大値判定部４２８は、相関が最も強いことを示す最大の相関値に対応する動きベクトルおよび重みを選択する。
【０３９６】
ステップＳ４３５において、最大値判定部４２８は、選択された動きベクトルを推定動きベクトルに設定して、推定動きベクトルを動きベクトル決定部４０４に供給する。
【０３９７】
ステップＳ４３６において、最大値判定部４２８は、選択された重みを推定混合比に設定して、重みが設定された推定混合比を混合比決定部４０３に出力し、処理は終了する。
【０３９８】
このように、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応する推定混合比および推定動きベクトルを算出することができる。
【０３９９】
なお、ステップＳ４０３のアンカバードバックグラウンド領域に対応する処理は、差分Aおよび差分Bの算出の処理において、背景に対応する画素値として、次のフレームの画素値を使用する点を除き、図６９のフローチャートを参照して説明した処理と同様なので、その説明は省略する。
【０４００】
次に、推定混合比処理部４０１による、混合比および動きベクトル推定の他の処理を、図７０のフローチャートを参照して説明する。
【０４０１】
ステップＳ４５１乃至ステップＳ４６４の処理のそれぞれは、ステップＳ４２１乃至ステップＳ４３４の処理のそれぞれと同様なので、その説明は省略する。
【０４０２】
ステップＳ４６５において、最大値判定部４２８は、ステップＳ４６４の処理で選択された動きベクトルおよび重みのうち、動きベクトルで示される画素の位置が、所定の関係を満たす動きベクトルおよび重みを選択する。すなわち、最大値判定部４２８は、図６２乃至図６６を参照して説明したように、１つの動きベクトルに対応し、所定の重みに対応する画素が混合領域内に位置し、画素の位置の順序が重みの大きさの順序に対応している動きベクトルおよび重みを選択する。
【０４０３】
より確からしい動きベクトルおよび重みを選択するとき、最大値判定部４２８は、画素の位置の間隔が重みの大きさの変化に対応している動きベクトルおよび重みを選択する。
【０４０４】
ステップＳ４６６において、最大値判定部４２８は、選択された動きベクトルを推定動きベクトルに設定して、推定動きベクトルを動きベクトル決定部４０４に供給する。
【０４０５】
ステップＳ４６７において、最大値判定部４２８は、選択された重みを推定混合比に設定して、重みが設定された推定混合比を混合比決定部４０３に出力し、処理は終了する。
【０４０６】
このように、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応する、より確からしい推定混合比および推定動きベクトルを算出することができる。
【０４０７】
図７１は、推定混合比処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。図４８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。
【０４０８】
動きベクトル生成部４２６は、重み生成部４２２が生成する個々の重み毎に、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動きベクトルを生成して、生成した動きベクトルを動き補償部４６１−１および４６１−２、並びに最大値判定部４６４に供給する。
【０４０９】
動き補償部４６１−１は、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルに基づき、重み付けフレーム差分演算部４２３から供給された重み付け差分画像データを動き補償し、動き補償された重み付け差分を相関値演算部４６３に供給する。
【０４１０】
動き補償部４６１−２は、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルに基づき、フレームメモリ４６２−２から供給された重み付け差分画像データを動き補償し、動き補償された重み付け差分を相関値演算部４６３に供給する。
【０４１１】
動き補償部４６１−１および４６１−２は、同一の動きベクトルが入力されたとき、重み付け差分画像データをそれぞれ逆の方向に動き補償する。
【０４１２】
図７２は、動き補償部４６１−１および４６１−２の動き補償の処理を説明する図である。
【０４１３】
フレーム#nの左から６番目の画素を注目画素としたときを例に説明する。注目画素の混合比と同じ値の重みをフレーム#n-1の画素値に乗じた値を算出して、フレーム#nの混合領域または背景領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求めると、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、前景の成分の全部が残る。
【０４１４】
注目画素の混合比と同じ値の重みをフレーム#n-2の画素値に乗じた値を算出して、フレーム#n-1の混合領域または背景領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求めると、フレーム#n-1の左から２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、前景の成分の全部が残る。
【０４１５】
同様に、注目画素の混合比と同じ値の重みをフレーム#nの画素値に乗じた値を算出して、フレーム#n+1の混合領域または背景領域に属する、対応する画素の画素値との差分を求めると、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、前景の成分の全部が残る。
【０４１６】
動き補償部４６１−１が、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルを基に、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番目の画素に対応する差分との位置が一致するように、フレーム#n+1の重み付け差分画像データを動き補償するとき、動き補償部４６１−２は、動きベクトル生成部４２６から供給された同一の動きベクトルを基に、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２番目の画素に対応する差分との位置が一致するように、フレーム#n-1の重み付け差分画像データを動き補償する。
【０４１７】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、１フレームの期間は短いので、等速で移動していると仮定が成り立つので、フレーム#n-1とフレーム#nとの動きベクトルは、フレーム#nとフレーム#n+1との動きベクトルに等しい。従って、重みが混合比αに等しく、動きベクトル生成部４２６が生成する動きベクトルが前景オブジェクトの動きに等しいとき、フレーム#nの重み付け差分画像データの注目画素、動き補償されたフレーム#n+1の重み付け差分画像データの対応する画素、および動き補償されたフレーム#n-1の重み付け差分画像データの対応する画素は、それぞれ同一の前景の成分のみからなり、その相関は、最大となる。
【０４１８】
フレームメモリ４６２−１は、重み付けフレーム差分演算部４２３から供給された、複数の重み付け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、記憶している重み付け差分画像データをフレームメモリ４６２−２および相関値演算部４６３に供給する。
【０４１９】
フレームメモリ４６２−２は、フレームメモリ４６２−１から供給された、複数の重み付け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、記憶している重み付け差分画像データを動き補償部４６１−２に供給する。
【０４２０】
相関値演算部４６３は、個々の重みと個々の動きベクトルとの組み合わせ毎に、動き補償部４６１−１から供給された動き補償された重み付け差分画像データ、フレームメモリ４６２−１から供給された１フレーム遅延された重み付け差分画像データ、および動き補償部４６１−２から供給された動き補償された、２フレーム遅延された重み付け差分画像データの相関値を画素毎に演算して、演算された相関値を最大値判定部４６４に供給する。
【０４２１】
最大値判定部４６４は、重み生成部４２２から供給された重みの値と、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルの組み合わせに対応させて、相関値演算部４６３から供給された相関値を記憶する。最大値判定部４６４は、記憶されている相関値を基に、最も相関の強い相関値に対応する重みおよび動きベクトルを選択する。
【０４２２】
最大値判定部４６４は、選択された重みを推定混合比に設定し、選択された重みが設定された推定混合比を出力する。最大値判定部４６４は、選択された動きベクトルを推定動きベクトルに設定し、選択された動きベクトルが設定された推定動きベクトルを出力する。
【０４２３】
次に、図７３のフローチャートを参照して、図７１に構成を示す推定混合比処理部４０１による、カバードバックグラウンド領域に対応する混合比および動きベクトルの推定の処理を説明する。図７３のフローチャートに示す処理は、図６８のステップＳ４０２の処理に対応する。
【０４２４】
ステップＳ４８１において、重み生成部４２２は、重みに予め記憶している初期値を設定する。重み生成部４２２は、初期値を設定した重みを重み情報として、重み付けフレーム差分演算部４２３および最大値判定部４６４に供給する。
【０４２５】
ステップＳ４８２において、推定混合比処理部４０１は、重み生成部４２２が出力する重みが１を越えたか否かを判定し、重みが１を越えていないと判定された場合、ステップＳ４８３に進む。
【０４２６】
ステップＳ４８３において、重み付けフレーム差分演算部４２３は、注目フレームの前のフレームの画素の画素値と、注目フレームの２つ前のフレームの画素の画素値に重みを乗じた値との差分である重み付け差分を算出し、差分Aに、注目フレームの前のフレームの重み付け差分を設定する。差分Aは、重み付け差分画像データとして出力される。
【０４２７】
ステップＳ４８４において、重み付けフレーム差分演算部４２３は、注目フレームの画素の画素値と、注目フレームの前のフレームの画素の画素値に重みを乗じた値との差分である重み付け差分を算出し、差分Bに、注目フレームの重み付け差分を設定する。差分Bは、重み付け差分画像データとして出力される。
【０４２８】
ステップＳ４８５において、重み付けフレーム差分演算部４２３は、注目フレームの次のフレームの画素の画素値と、注目フレームの画素の画素値に重みを乗じた値との差分である重み付け差分を算出し、差分Cに、注目フレームの次のフレームの重み付け差分を設定する。差分Cは、重み付け差分画像データとして出力される。
【０４２９】
ステップＳ４８６において、動きベクトル生成部４２６は、動きベクトルに初期値を設定して、初期値を設定した動きベクトルを動き補償部４６１−１、動き補償部４６１−２、および最大値判定部４６４に供給する。
【０４３０】
ステップＳ４８７において、相関値演算部４６３は、差分A、差分B、および差分Cを基に、差分Cの動きベクトルで示される画素、差分Bの注目画素、および差分Cの動きベクトルで示される画素の相関値を算出する。
【０４３１】
すなわち、ステップＳ４８７において、動き補償部４６１−１は、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルを基に、重み付けフレーム差分演算部４２３から供給された差分Cを動き補償し、動き補償された差分Cを相関値演算部４６３に供給する。動き補償部４６１−２は、動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルを基に、フレームメモリ４６２−２から供給された差分Aを動き補償し、動き補償された差分Aを相関値演算部４６３に供給する。
【０４３２】
相関値演算部４６３は、注目画素に対応する、フレームメモリ４６２−１から供給された差分B、動き補償された差分A、および動き補償された差分Cの相関値を算出して、最大値判定部４６４に供給する。
【０４３３】
ステップＳ４８８において、最大値判定部４６４は、重み生成部４２２から供給された重み、および動きベクトル生成部４２６から供給された動きベクトルに対応させて、相関値演算部４６３から供給された相関値を記憶する。
【０４３４】
ステップＳ４８９において、動きベクトル生成部４２６は、動きベクトルの大きさに、所定の増分を加算する。
【０４３５】
ステップＳ４９０において、推定混合比処理部４０１は、動きベクトル生成部４２６が出力する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、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Ｓ４９１に進み、動きベクトル生成部４２６は、動きベクトルの大きさに初期値を設定する。ステップＳ４９２において、動きベクトル生成部４２６は、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４２６は、大きさが初期値とされ、角度が変更された動きベクトルを動き補償部４６１−１、動き補償部４６１−２、および最大値判定部４６４に供給する。
【０４３６】
ステップＳ４９３において、推定混合比処理部４０１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Ｓ４８７に戻り、相関値を算出の処理を繰り返す。
【０４３７】
ステップＳ４９３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Ｓ４９４に進み、重み生成部４２２は、重みに予め記憶している増分δを加算して、ステップＳ４８７に戻り、重みに対応する相関値の算出の処理を繰り返す。
【０４３８】
すなわち、重みが１以下であるとき、ステップＳ４８３乃至ステップＳ４９４の処理が繰り返され、増分δ毎に増加する重みおよび所定の範囲を示す動きベクトルに対応する相関値が算出され、重みおよび動きベクトルに対応付けられて相関値が記憶される。
【０４３９】
ステップＳ４９０において、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、手続きは、ステップＳ４８７に戻り、重みに対応する相関値の算出の処理を繰り返す。
【０４４０】
ステップＳ４８２において、重みが１を越えたと判定された場合、ステップＳ４９５に進み、最大値判定部４６４は、相関が最も強いことを示す最大の相関値に対応する動きベクトルおよび重みを選択する。
【０４４１】
ステップＳ４９６において、最大値判定部４６４は、選択された動きベクトルを推定動きベクトルに設定して、推定動きベクトルを動きベクトル決定部４０４に供給する。
【０４４２】
ステップＳ４９７において、最大値判定部４６４は、選択された重みを推定混合比に設定して、重みが設定された推定混合比を混合比決定部４０３に出力し、処理は終了する。
【０４４３】
このように、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応する推定混合比および推定動きベクトルを算出することができる。
【０４４４】
なお、ステップＳ４０３のアンカバードバックグラウンド領域に対応する処理は、差分A、差分B、および差分Cの算出の処理において、背景に対応する画素値として、次のフレームの画素値を使用する点を除き、図７３のフローチャートを参照して説明した処理と同様なので、その説明は省略する。
【０４４５】
次に、前景背景分離部１０３について説明する。図７４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。
【０４４６】
同時検出部１０２から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０４４７】
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。
【０４４８】
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。
【０４４９】
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。
【０４５０】
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。
【０４５１】
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。
【０４５２】
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。
【０４５３】
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。
【０４５４】
図７５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。
【０４５５】
図７５（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図７５（Ｂ）は、図７５（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。
【０４５６】
図７５（Ａ）および図７５（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。
【０４５７】
図７５（Ａ）および図７５（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。
【０４５８】
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。
【０４５９】
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。
【０４６０】
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。
【０４６１】
図７６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７６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。
【０４６２】
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。
【０４６３】
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。
【０４６４】
図７７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７７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７７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。
【０４６５】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（１８）で表される。
【０４６６】
Figure 0004596217
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。
【０４６７】
式（１８）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（１９）で表される。
【０４６８】
Figure 0004596217
【０４６９】
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（２０）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（２１）で表される。
【０４７０】
f16=C16-α16・P16 （２０）
f17=C17-α17・P17 （２１）
【０４７１】
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（２２）で計算される。
【０４７２】
fc=C-α・P （２２）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４７３】
図７８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７８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７８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。
【０４７４】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（２３）で表される。
【０４７５】
Figure 0004596217
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。
【０４７６】
式（２３）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（２４）で表される。
【０４７７】
Figure 0004596217
【０４７８】
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（２５）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（２６）で表される。
【０４７９】
f03=C03-α3・N03 （２５）
f04=C04-α4・N04 （２６）
【０４８０】
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（２７）で計算される。
【０４８１】
fu=C-α・N （２７）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４８２】
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。
【０４８３】
図７９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、同時検出部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。
【０４８４】
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。
【０４８５】
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。
【０４８６】
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７７および図７８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。
【０４８７】
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。
【０４８８】
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。
【０４８９】
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。
【０４９０】
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。
【０４９１】
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。
【０４９２】
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。
【０４９３】
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。
【０４９４】
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。
【０４９５】
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。
【０４９６】
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。
【０４９７】
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。
【０４９８】
図８０は、図７６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。
【０４９９】
図８０（Ａ）は、図７６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。
【０５００】
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。
【０５０１】
図８０（Ｂ）は、図７６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。
【０５０２】
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。
【０５０３】
次に、図８１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。
【０５０４】
ステップＳ６０２において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、同時検出部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、同時検出部１０２から供給された混合比αを取得する。
【０５０５】
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。
【０５０６】
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。
【０５０７】
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。
【０５０８】
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。
【０５０９】
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。
【０５１０】
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。
【０５１１】
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。
【０５１２】
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。
【０５１３】
次に、前景成分画像からの動きボケの量の調整について説明する。
【０５１４】
図８２は、動きボケ調整部１０４の構成の一例を示すブロック図である。同時検出部１０２から供給された動きベクトル、および領域特定部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。
【０５１５】
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、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。
【０５１６】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図８３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。
【０５１７】
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。
【０５１８】
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。
【０５１９】
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。
【０５２０】
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。
【０５２１】
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８４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。
【０５２２】
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（２８）乃至式（３９）で表される。
【０５２３】
C01=F01/v （２８）
C02=F02/v+F01/v （２９）
C03=F03/v+F02/v+F01/v （３０）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （３１）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （３２）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v （３３）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v （３４）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v （３５）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v （３６）
C10=F08/v+F07/v+F06/v （３７）
C11=F08/v+F07/v （３８）
C12=F08/v （３９）
【０５２４】
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（４０）乃至式（５１）に示す。
Figure 0004596217
【０５２５】
式（４０）乃至式（５１）は、式（５２）として表すこともできる。
【０５２６】
【数１２】
Figure 0004596217
式（５２）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。
【０５２７】
誤差を考慮して表現すると、式（５２）は、式（５３）のように表すことができる。
【０５２８】
【数１３】
Figure 0004596217
式（５３）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０５２９】
式（５３）は、式（５４）に書き換えることができる。
【０５３０】
【数１４】
Figure 0004596217
【０５３１】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（５５）に示すように定義する。
【０５３２】
【数１５】
Figure 0004596217
【０５３３】
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（５６）を満たすようにFkを求める。
【０５３４】
【数１６】
Figure 0004596217
【０５３５】
式（５６）において、動き量vは固定値であるから、式（５７）を導くことができる。
【０５３６】
【数１７】
Figure 0004596217
【０５３７】
式（５７）を展開して、移項すると、式（５８）を得る。
【０５３８】
【数１８】
Figure 0004596217
【０５３９】
式（５８）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。
【０５４０】
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（５９）に示す。
【０５４１】
【数１９】
Figure 0004596217
【０５４２】
式（５９）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。
【０５４３】
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。
【０５４４】
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。
【０５４５】
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。
【０５４６】
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８５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。
【０５４７】
なお、図８５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。
【０５４８】
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８６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。
【０５４９】
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。
【０５５０】
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。
【０５５１】
このように、動きボケ調整部１０４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。
【０５５２】
また、例えば、図８７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１０４は、式（６０）に示す行列の式を生成する。
【０５５３】
【数２０】
Figure 0004596217
【０５５４】
動きボケ調整部１０４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。
【０５５５】
図８８は、動きボケ調整部１０４の他の構成を示す図である。図８２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。
【０５５６】
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。
【０５５７】
このようにすることで、図８８の動きボケ調整部１０４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８８の動きボケ調整部１０４の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図８４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８６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。
【０５５８】
以上のように、動きボケ調整部１０４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。
【０５５９】
次に、図８９のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０４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。
【０５６０】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０４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。
【０５６１】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０４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。
【０５６２】
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。
【０５６３】
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。
【０５６４】
このように、動きボケ調整部１０４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。
【０５６５】
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。
【０５６６】
以上のように、図２に構成を示す信号処理装置は、入力画像に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０５６７】
図９０は、動きボケ調整部１０４の構成の他の一例を示すブロック図である。同時検出部１０２から供給された動きベクトルは、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。
【０５６８】
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、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。
【０５６９】
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９１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。
【０５７０】
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。
【０５７１】
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。
【０５７２】
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。
【０５７３】
図９１乃至図９３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。
【０５７４】
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（２８）乃至式（３９）で表される。
【０５７５】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（６１）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（６２）で求めることができる。
【０５７６】
F08/v=C12 （６１）
F07/v=C11-C12 （６２）
【０５７７】
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（６３）乃至式（６８）により求めることができる。
【０５７８】
F06/v=C10-C11 （６３）
F05/v=C09-C10 （６４）
F04/v=C08-C09 （６５）
F03/v=C07-C08+C12 （６６）
F02/v=C06-C07+C11-C12 （６７）
F01/v=C05-C06+C10-C11 （６８）
【０５７９】
方程式生成部９０３は、式（６１）乃至式（６８）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。
【０５８０】
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（６１）乃至式（６８）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（６１）乃至式（６８）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０５８１】
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（６１）乃至式（６８）に基づく演算により、図９２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。
【０５８２】
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９３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。
【０５８３】
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。
【０５８４】
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８６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。
【０５８５】
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。
【０５８６】
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。
【０５８７】
このように、動きボケ調整部１０４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。
【０５８８】
次に、図９０に構成を示す動きボケ調整部１０４による前景の動きボケの量の調整の処理を図９４のフローチャートを参照して説明する。
【０５８９】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０４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。
【０５９０】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０４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。
【０５９１】
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。
【０５９２】
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。
【０５９３】
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。
【０５９４】
このように、図９０に構成を示す動きボケ調整部１０４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。
【０５９５】
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９０に構成を示す動きボケ調整部１０４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。
【０５９６】
図９５は、動きボケの量を調整する信号処理装置の機能の更に他の構成を示すブロック図である。図２に示す信号処理装置が領域特定と混合比αの算出を順番に行うのに対して、図９５に示す信号処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０５９７】
図２のブロック図に示す機能と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５９８】
入力画像は、同時検出部１００１、前景背景分離部１００２、および領域特定部１０１に供給される。
【０５９９】
同時検出部１００１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１００２に供給する。
【０６００】
同時検出部１００１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定動きベクトル、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定動きベクトルを、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定動きベクトル、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定動きベクトルを動きボケ調整部１００３に供給する。
【０６０１】
図９６は、同時検出部１００１の構成の一例を示すブロック図である。
【０６０２】
図９６に示す推定混合比処理部４０１は、図４７に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図９６に示す推定混合比処理部４０２は、図４７に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０６０３】
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および推定動きベクトルを算出して、算出した推定混合比および推定動きベクトルを出力する。
【０６０４】
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および推定動きベクトルを算出して、算出した推定混合比および推定動きベクトルを出力する。
【０６０５】
前景背景分離部１００２は、同時検出部１００１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０１から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を動きボケ調整部１００３および選択部１０５に供給する。
【０６０６】
図９７は、前景背景分離部１００２の構成の一例を示すブロック図である。
【０６０７】
図７４に示す前景背景分離部１０３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。
【０６０８】
選択部１０２１は、領域特定部１０１から供給された領域情報を基に、同時検出部１００１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして分離部６０１に供給する。
【０６０９】
分離部６０１は、選択部１０２１から供給された混合比αおよび領域情報を基に、混合領域に属する画素の画素値から前景の成分および背景の成分を抽出し、抽出した前景の成分を合成部６０３に供給すると共に、背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０６１０】
分離部６０１は、図７９に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０６１１】
合成部６０３は、前景成分画像を合成して、出力する。合成部６０５は、背景成分画像を合成して出力する。
【０６１２】
図９５に戻り、動きボケ調整部１００３は、領域情報および推定動きベクトルを基に、前景背景分離部１００２から供給された前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量が調整された前景成分画像を出力する。
【０６１３】
図９８は、動きボケ調整部１００３の構成を示す図である。
【０６１４】
図８２に示す動きボケ調整部１０４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。
【０６１５】
選択部１０４１は、領域特定部１０１から供給された領域情報を基に、同時検出部１００１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定動きベクトル、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定動きベクトルのいずれか一方を選択して、選択した推定動きベクトルを動きベクトルとして処理単位決定部８０１および演算部８０５に供給する。
【０６１６】
図９５に示す選択部１０５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１００２から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１００３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。
【０６１７】
このように、図９５に構成を示す信号処理装置は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像に対して、その画像に含まれる動きボケの量を調整して出力することができる。
【０６１８】
図９９は、本発明に係る信号処理装置のさらに他の構成を示すブロック図である。図２に示す信号処理装置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。
【０６１９】
領域特定部１０１は、領域情報を同時検出部１０２および前景背景分離部１０３に供給する。
【０６２０】
同時検出部１０２は、検出した混合比αを前景背景分離部１０３に供給すると共に、検出した動きベクトルをノイズ除去部１１０１に供給する。
【０６２１】
ノイズ除去部１１０１は、同時検出部１０２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１０５に供給する。
【０６２２】
選択部１０５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１１０１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１００は、ノイズ除去部１１０１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１１１１−１および平均画素値算出部１１１３に入力される。
【０６２５】
フレームメモリ１１１１−１乃至１１１１−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１１１１−１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１１１１−２および動き補償部１１１２−１に供給する。
【０６２７】
フレームメモリ１１１１−２乃至１１１１−（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１１１２−２乃至１１１２−（Ｎ−１）のいずれかに供給する。
【０６２８】
フレームメモリ１１１１−Ｎは、フレームメモリ１１１１−（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１１１２−Ｎに供給する。
【０６２９】
動き補償部１１１２−１は、同時検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、フレームメモリ１１１１−１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１１１３に供給する。
【０６３０】
動き補償部１１１２−２乃至１１１２−Ｎのそれぞれは、同時検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、フレームメモリ１１１１−２乃至１１１１−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１１１３に供給する。
【０６３１】
動き補償部１１１２−１乃至１１１２−Ｎから平均画素値算出部１１１３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１１０１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１１１３は、画面上の位置が一致している、ノイズ除去部１１０１に入力された前景成分画像、および動き補償部１１１２−１乃至１１１２−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１１１３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１１０１は、同時検出部１０２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】
同時検出部１０２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１１０１は、よりノイズのレベルを下げることができる。
【０６３５】
図１０１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Ｓ１１０１乃至ステップＳ１１０３の処理のそれぞれは、ステップＳ１１乃至ステップＳ１３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Ｓ１１０４において、ノイズ除去部１１０１は、同時検出部１０２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１０２のフローチャートを参照して後述する。
【０６３８】
ステップＳ１１０５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Ｓ１１０４に進み、ノイズ除去の処理を繰り返す。
【０６３９】
ステップＳ１１０５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１０２は、ステップＳ１１０４の処理に対応する、ノイズ除去部１１０１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Ｓ１１１１において、フレームメモリ１１１１−１乃至１１１１−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１１１１−１乃至１１１１−Ｎは、それぞれ、記憶している前景成分画像を、動き補償部１１１２−１乃至１１１２−Ｎのいずれかに供給する。
【０６４３】
ステップＳ１１１２において、動き補償部１１１２−１乃至１１１２−Ｎは、それぞれ、同時検出部１０２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Ｓ１１１３において、平均画素値算出部１１１３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１１０１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９９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、現実世界では複数であるオブジェクトの画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みが生成され、生成した個々の重みを示す重み付け情報が生成され、画像データの注目フレームの各画素の画素値から、画像データの注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に重み付け情報で示される重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力され、注目フレームの画素データと隣接フレームの画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、生成した個々の重み毎に、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動きベクトルが複数生成され、生成した個々の動きベクトルを示す動きベクトル情報が生成され、動きベクトル情報で示される動きベクトルに応じて、注目フレームの重み付け差分画像データと隣接フレームの重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、注目フレームの重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、重み付け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て得られる隣接フレームの重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力され、重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、重み付け差分画像データ間の相関が最大となる重みおよび動きベクトルが検出され、検出された重みが注目フレームの単位に対応する混合比に設定され、検出された動きベクトルが注目フレームの単位に対応する動きベクトルに設定され、混合比および動きベクトルのうち少なくとも一方が出力されるようにしたので、混合比を検出すると共に、混合領域を考慮して、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を示す図である。
【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】領域特定部１０１のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４２】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図４３】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４４】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図４５】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４６】ロバスト化の処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図４７】同時検出部１０２の構成を示すブロック図である。
【図４８】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図４９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５０】重み付け差分画像データを説明する図である。
【図５１】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５２】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５３】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５４】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５５】重み付け差分画像相関データを説明する図である。
【図５６】ブロックによる推定混合比の検出の一例を示す図である。
【図５７】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５８】ブロックによる推定混合比の検出の一例を示す図である。
【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】ブロックによる推定混合比の検出の一例を示す図である。
【図６１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６２】より確からしい推定混合比および推定動きベクトルの選択を説明する図である。
【図６３】より確からしい推定混合比および推定動きベクトルの選択を説明する図である。
【図６４】より確からしい推定混合比および推定動きベクトルの選択を説明する図である。
【図６５】より確からしい推定混合比および推定動きベクトルの選択を説明する図である。
【図６６】より確からしい推定混合比および推定動きベクトルの選択を説明する図である。
【図６７】同時検出部１０２の他の構成を示すブロック図である。
【図６８】混合比αおよび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６９】混合比および動きベクトル推定の処理を説明するフローチャートである。
【図７０】混合比および動きベクトル推定の他の処理を説明するフローチャートである。
【図７１】推定混合比処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。
【図７２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７３】混合比および動きベクトル推定のさらに他の処理を説明するフローチャートである。
【図７４】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７５】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７６】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７７】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】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】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図８０】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８１】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８２】動きボケ調整部１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図８３】処理単位を説明する図である。
【図８４】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８５】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８６】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８７】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８８】動きボケ調整部１０４の他の構成を示す図である。
【図８９】動きボケ調整部１０４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９０】動きボケ調整部１０４の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図９１】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９２】前景の成分の算出を説明する図である。
【図９３】前景の成分の算出を説明する図である。
【図９４】前景成分画像の動きボケの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図９５】信号処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図９６】同時検出部１００１の構成を示す図である。
【図９７】前景背景分離部１００２の構成を示す図である。
【図９８】動きボケ調整部１００３の構成を示す図である。
【図９９】信号処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図１００】ノイズ除去部１１０１の構成を示す図である。
【図１０１】ノイズ除去の処理を説明するフローチャートである。
【図１０２】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 同時検出部， １０３ 前景背景分離部， １０４ 動きボケ調整部，１０５ 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， ４０４ 動きベクトル決定部， ４２１ フレームメモリ， ４２２ 重み生成部， ４２３ 重み付けフレーム差分演算部， ４２４ 動き補償部， ４２５ フレームメモリ， ４２６ 動きベクトル生成部， ４２７ 相関値演算部， ４２８ 最大値判定部， ４４１ 選択部， ４４２ 選択部，４６１−１および４６１−２ 動き補償部， ４６２−１および４６２−２ フレームメモリ， ４６３ 相関値演算部， ４６４ 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 同時検出部， １００２ 前景背景分離部， １００３ 動きボケ調整部， １０２１ 選択部， １０４１ 選択部， １１０１ ノイズ除去部， １１１１−１乃至１１１１−Ｎ フレームメモリ， １１１２−１乃至１１１２−Ｎ 動き補償部， １１１３ 平均画素値算出部

Claims (9)

  1. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理装置において、
    現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の前記重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成手段と、
    前記画像データの注目フレームの各画素の画素値から、前記画像データの前記注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に前記重み付け情報で示される前記重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、前記注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出手段と、
    前記注目フレームの前記画素データと前記隣接フレームの前記画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、前記生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の前記動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成手段と、
    前記動きベクトル情報で示される前記動きベクトルに応じて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データと前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、前記重み付け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て得られる前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算手段と、
    前記重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、前記重み付け差分画像データ間の相関が最大となる前記重みおよび前記動きベクトルを検出し、検出された前記重みを前記注目フレームの前記単位に対応する前記混合比に設定し、検出された前記動きベクトルを前記注目フレームの前記単位に対応する前記動きベクトルに設定し、前記混合比および前記動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出手段と
    を含むことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記重み付け差分画像間相関データ演算手段は、前記相関として、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる前記注目ブロックと、前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる前記対応ブロックとの差分絶対値和を演算し、前記重み付け差分画像間相関データとして出力する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記画像データにおいて複数の前記オブジェクトのうちの前景となるオブジェクトからなる前景領域、前記画像データにおいて複数の前記オブジェクトのうちの背景となるオブジェクトからなる背景領域、複数の前記オブジェクトが混合されている混合領域であって、前景のオブジェクトの動き方向先端部側に形成されるカバードバックグラウンド領域、および前記混合領域であって、前記前景のオブジェクトの動き方向後端部側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を特定し、前記前景領域、前記背景領域、並びに前記カバードバックグラウンド領域および前記アンカバードバックグラウンド領域を含む前記混合領域を示す領域情報を生成する領域情報生成手段をさらに含み、
    前記重み付け差分画像データ算出手段は、前記注目フレームの前記画素が、前記カバードバックグラウンド領域に属する場合、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの前の前記フレームの各画素との間で、前記重み付け情報で示される前記重みによる重み付け差分を算出し、前記注目フレームの前記画素が、前記アンカバードバックグラウンド領域に属する場合、前記注目フレームの各画素と、前記注目フレームの次の前記フレームの各画素との間で、前記重み付け情報で示される前記重みによる重み付け差分を算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  4. 前記検出手段は、複数の前記オブジェクトが混合されている混合領域に属する、前記注目フレームの前記画素の前記混合比を検出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  5. 前記混合比を基に、前記画素データから、複数の前記オブジェクトのうちの少なくとも前景となるオブジェクトを分離する分離手段をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  6. 前記動きベクトルを基に、分離された前記前景となるオブジェクトのノイズを除去するノイズ除去手段をさらに含む
    ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
  7. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理方法において、
    現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の前記重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成ステップと、
    前記画像データの注目フレームの各画素の画素値から、前記画像データの前記注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に前記重み付け情報で示される前記重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、前記注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出ステップと、
    前記注目フレームの前記画素データと前記隣接フレームの前記画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、前記生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の前記動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成ステップと、
    前記動きベクトル情報で示される前記動きベクトルに応じて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データと前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、前記重み付け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て得られる前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算ステップと、
    前記重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、前記重み付け差分画像データ間の相関が最大となる前記重みおよび前記動きベクトルを検出し、検出された前記重みを前記注目フレームの前記単位に対応する前記混合比に設定し、検出された前記動きベクトルを前記注目フレームの前記単位に対応する前記動きベクトルに設定し、前記混合比および前記動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出ステップと
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
  8. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理用のプログラムであって、
    コンピュータに、
    現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の前記重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成ステップと、
    前記画像データの注目フレームの各画素の画素値から、前記画像データの前記注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に前記重み付け情報で示される前記重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、前記注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出ステップと、
    前記注目フレームの前記画素データと前記隣接フレームの前記画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、前記生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の前記動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成ステップと、
    前記動きベクトル情報で示される前記動きベクトルに応じて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データと前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、前記重み付け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て得られる前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算ステップと、
    前記重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、前記重み付け差分画像データ間の相関が最大となる前記重みおよび前記動きベクトルを検出し、検出された前記重みを前記注目フレームの前記単位に対応する前記混合比に設定し、検出された前記動きベクトルを前記注目フレームの前記単位に対応する前記動きベクトルに設定し、前記混合比および前記動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出ステップと
    を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
  9. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理するコンピュータに、
    現実世界では複数であるオブジェクトの前記画素データにおける混合状態を示す混合比の値の範囲に対応させて、それぞれ異なる値の複数の重みを生成し、生成した個々の前記重みを示す重み付け情報を生成する重み付け情報生成ステップと、
    前記画像データの注目フレームの各画素の画素値から、前記画像データの前記注目フレームに隣接する隣接フレームにおける対応する各画素に前記重み付け情報で示される前記重み付けがなされた画素値を減じて重み付け差分を算出し、前記注目フレームに対応する重み付け差分画像データとして出力する重み付け差分画像データ算出ステップと、
    前記注目フレームの前記画素データと前記隣接フレームの前記画素データとの間の相対的な動きを示す、それぞれ異なる値の複数の動きベクトルとして、前記生成した個々の重み毎に、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動きベクトルを複数生成し、生成した個々の前記動きベクトルを示す動きベクトル情報を生成する動きベクトル情報生成ステップと、
    前記動きベクトル情報で示される前記動きベクトルに応じて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データと前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データとの相対的な位置を合わせて、前記注目フレームの前記重み付け差分画像データの各注目画素を中心とした少なくとも１画素からなる注目ブロックと、前記重み付け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て得られる前記隣接フレームの前記重み付け差分画像データの少なくとも１画素からなる対応ブロックとの相関を演算し、重み付け差分画像間相関データとして出力する重み付け差分画像間相関データ演算ステップと、
    前記重み付け差分画像間相関データの少なくとも１画素からなる所定の単位毎に、前記重み付け差分画像データ間の相関が最大となる前記重みおよび前記動きベクトルを検出し、検出された前記重みを前記注目フレームの前記単位に対応する前記混合比に設定し、検出された前記動きベクトルを前記注目フレームの前記単位に対応する前記動きベクトルに設定し、前記混合比および前記動きベクトルのうち少なくとも一方を出力する検出ステップと
    を実行させるプログラム。
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