JP4596226B2 - 画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、撮像した画像を実時間で、前景成分画像と背景成分画像に分離し、さらに、前景成分画像については、動きボケ処理を実時間で実行できるように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】
撮像した画像を加工する技術が一般に普及しつつある。
【０００３】
これまで、異なる２つの画像の合成や、動きのある被写体を撮像した場合に生じる動きボケを除去するには、一度撮像した画像を撮像終了後にそれぞれ合成するか、または、動きボケを除去する必要がある。
【０００４】
ところで、後者の動きのある被写体を撮像した場合、動きにより生じる動きボケを除去するには、実時間（リアルタイム）で実行する方法がある。すなわち、例えば、図１（Ａ）で示すように、ゴルフスイングを行っている被写体を撮像した場合、表示画像には、ゴルフクラブの動きによりゴルフクラブがにじんで表示される。このにじんだように表示される現象が、いわゆる動きボケである。
【０００５】
この動きボケをリアルタイムで除去しようとするためには、図１（Ｂ）で示すように、高速度カメラにより撮像する方法が考えられる。ただし、高速度カメラにより撮像を実施すると、撮像時の明るさが不足する（１回のシャッタ時間が短いので取り込める光の量が少なくなり、その分明るさが不足する）ことになるため、特殊な強い光を放つ照明を被写体に照射したり、図２で示すようにシャッタと同じタイミングで被写体に強い光を放つフラッシュを照射し、高速度カメラで撮像する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、画像の合成処理は、リアルタイムで行うことができないため、合成の処理を行う際、合成に必要な画像が存在しないと、再び同じ場所で撮像しなければならないと言う課題があった。また、動きボケの除去処理は、リアルタイムで実行する方法があるものの、例えば、夜間における野生動物の生態観察を目的とした撮影の場合、上述の方法では、強力な照明を使用する必要があるため、被写体となる野生動物に対して警戒感を与え、本来の生態を観察することができなくなってしまうという課題があった。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画像の加工処理における合成処理と動きボケの調整処理をリアルタイムで実現できるようにするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとして撮像する撮像手段と、撮像手段に対して撮像を指令する撮像指令手段と、撮像手段により撮像された画像データを入力する入力手段と、入力手段により入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比を推定する混合比推定手段と、混合比推定手段により推定された混合比に基づいて、入力手段により入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、撮像手段により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離する分離手段と、分離手段により分離された前景成分画像、および、背景成分画像を撮像手段により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶する記憶手段と、撮像指令手段の指令に応じて、分離手段による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記分離手段により実時間で分離された前景成分画像、および、背景成分画像、並びに、記憶手段により既に記憶された前景成分画像、および、背景成分画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段により表示された、分離手段により実時間で分離された前景成分画像、および、背景成分画像、並びに、記憶手段により既に記憶された前景成分画像、および、背景成分画像のうち、所望とする前景成分画像、および、背景成分画像を指定する画像指定手段と、指定手段により指定された所望とする前景成分画像、および、背景成分画像を合成する合成手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１２】
前記合成手段に対して画像の合成を指令する合成指令手段と、合成指令手段の指令に応じて課金処理を実行する合成課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１３】
前記記憶手段に対して、分離手段により分離された前景成分画像、および、背景成分画像の実時間での記憶をするか否かを指令する記憶指令手段と、記憶指令手段の指令に応じて課金処理を実行する記憶課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１４】
画像データの各画素について動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、動きベクトル検出手段により検出された動きベクトルに基づいて、分離手段により撮像手段により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離された前景成分画像、または、記憶手段により既に記憶されている前景成分画像の動きボケを調整する動きボケ調整手段をさらに設けるようにすることができる。
【００１５】
前記動きボケ調整手段により動きボケ調整された前景成分画像を表示する動きボケ調整画像表示手段をさらに設けるようにさせることができる。
【００１６】
前記動きボケ調整手段により動きボケ調整されている、前景成分画像と背景成分画像とを合成する合成手段をさらに設けるようにさせることができ、動きボケ調整画像表示手段には、動きボケ調整手段により動きボケ調整されている、前景成分画像と背景成分画像とが、合成手段により合成された画像を表示させるようにすることができる。
【００１７】
前記動きボケ調整手段が、前景成分画像の動きボケを調整する時間を計測する処理時間計測手段と、処理時間計測手段により計測された時間に応じて課金処理を実行する動きボケ調整課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１８】
自らの稼働時間を計測する稼働時間計測手段と、稼動時間計測手段により計測された時間に応じて課金処理を実行する稼動課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１９】
本発明の画像処理方法は、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとして撮像する撮像ステップと、撮像ステップの処理に対して撮像を指令する撮像指令ステップと、撮像ステップの処理により撮像された画像データを入力する入力ステップと、入力ステップの処理で入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比を推定する混合比推定ステップと、混合比推定ステップの処理で推定された混合比に基づいて、入力ステップの処理で入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、撮像ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離する分離ステップと、分離ステップの処理で分離された前景成分画像、および、背景成分画像を撮像ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶する記憶ステップと、撮像指令ステップの処理での指令に応じて、分離ステップの処理による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金ステップとを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の記録媒体のプログラムは、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとしての撮像を制御する撮像制御ステップと、撮像制御ステップの処理に対して撮像の指令を制御する撮像指令制御ステップと、撮像制御ステップの処理により撮像された画像データの入力を制御する入力制御ステップと、入力制御ステップの処理で入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比の推定を制御する混合比推定制御ステップと、混合比推定制御ステップの処理で推定された混合比に基づいて、入力制御ステップの処理で入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像との、撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での分離を制御する分離制御ステップと、分離制御ステップの処理で分離された前景成分画像、および、背景成分画像の撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での記憶を制御する記憶制御ステップと、撮像指令制御ステップの処理での指令に応じて、分離制御ステップの処理による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金ステップとを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２１】
本発明のプログラムは、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとしての撮像を制御する撮像制御ステップと、撮像制御ステップの処理に対して撮像の指令を制御する撮像指令制御ステップと、撮像制御ステップの処理により撮像された画像データの入力を制御する入力制御ステップと、入力制御ステップの処理で入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比の推定を制御する混合比推定制御ステップと、混合比推定制御ステップの処理で推定された混合比に基づいて、入力制御ステップの処理で入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像との、撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での分離を制御する分離制御ステップと、分離制御ステップの処理で分離された前景成分画像、および、背景成分画像の撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での記憶を制御する記憶制御ステップと、撮像指令制御ステップの処理での指令に応じて、分離制御ステップの処理による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金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。
【００２２】
本発明の画像処理装置および方法、並びにプログラムにおいては、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データが撮像され、撮像が指令され、撮像された画像データが入力され、入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比が推定され、推定された混合比に基づいて、入力された画像データが、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離され、分離された前景成分画像、および、背景成分画像が画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶され、指令に応じて、画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理が実行される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明に係る画像処理システムの一実施の形態を示す図である。
【００２４】
本発明の画像処理システムは、例えば、インターネットなどのネットワーク１上に、カメラ端末装置２、テレビジョン端末装置３、課金サーバ５、金融サーバ（顧客用）６、および、金融サーバ（提供者用）７が、接続されており相互にデータを授受できる構成となっている。カメラ端末装置２は、画像を撮像し、撮像した画像を実時間で分離したり、合成して、表示する。このとき、画像の分離や合成といった処理に対しては、料金が発生する構成となっている。従って、このカメラ端末装置２は、例えば、貸し出されるものとして、画像の分離や合成といった処理に係る料金は、ネットワーク１を介して課金サーバ５によりその使用者の金融サーバ６から提供者（例えば、カメラ端末装置２を貸し出している業者）の金融サーバ７に課金されるものとしてもよい。テレビジョン受像機端末装置３は、カメラ装置４により撮像された画像を実時間で分離したり、合成して、表示する。この画像の分離や合成にかかる料金についても、カメラ端末装置２と同様にすることができる。
【００２５】
図４は、本発明に係るカメラ端末装置２の構成を示す図である。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。
【００２６】
CPU２１にはまた、バス４４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、シャッタボタンや、各種の入力キーなどからなる入力部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。また、入力部２６には、撮像素子としてのセンサ２６ａが接続されており、撮像された画像が入力される。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に出力し、画像については、LCD（Liquid Crystal Display）２７ａに表示させる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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４１、光ディスク４２、光磁気ディスク４３、或いは半導体メモリ４４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。
【００３０】
図５は、本発明に係るテレビジョン受像機３の構成を示す図である。テレビジョン受像機３の構成は、基本的にカメラ端末装置２の構成と同じ構成となっている。すなわち、テレビジョン受像機端末装置３のCPU５１、ROM５２、RAM５３、バス５４、入出力インタフェース５５、入力部５６、出力部５７、記憶部５８、通信部５９、ドライブ６０、磁気ディスク６１、光ディスク６２、光磁気ディスク６３、および、半導体メモリ６４は、カメラ端末装置２のCPU２１、ROM２２、RAM２３、バス２４、入出力インタフェース２５、入力部２６、出力部２７、記憶部２８、通信部２９、ドライブ３０、磁気ディスク４１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、および、半導体メモリ５４に、それぞれ対応している。なお、この例においては、テレビジョン受像機端末装置３の通信部５９には、図１で示すように、カメラ装置４が接続され、撮像された画像が入力される。
【００３１】
尚、課金サーバ５、金融サーバ（顧客用）６、および、金融サーバ（提供者用）７については、その基本構成がテレビジョン受像機端末装置３と同様であるので、その説明は省略する。
【００３２】
次に、図６を参照して、カメラ端末装置２について説明する。
【００３３】
カメラ端末装置２の信号処理部７１は、撮像部７４（図４のセンサ７６ａに相当する）より入力される画像、または、それ以外の入力により入力される画像に基づいて、入力画像をそのまま表示部７３に表示させるほか、入力画像の前景、入力画像の背景、入力画像の前景と画像蓄積部７２に予め蓄積された背景との合成画像、入力画像の背景と画像蓄積部７２に予め蓄積された前景との合成画像、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景と背景の合成画像、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景、および、画像蓄積部７２に予め蓄積された背景のいずれかを生成して表示部７３に表示させる。
【００３４】
また、信号制御部７１に入力される画像は、必ずしも画像でなくてもよい。すなわち、信号制御部７１は、上述の各種の出力画像を表示部７３に表示させる際、各画像毎にIDを付して（前景成分画像、背景成分画像、または、合成画像のいずれに対してもIDを付して）、画像蓄積部７２に蓄積させるので、蓄積された画像を指定する画像IDを入力することで、信号制御部７１は、画像蓄積部７２に蓄積された画像のうち画像IDに対応する画像を入力画像として使用することができる。
【００３５】
課金処理部７５は、信号処理部７１の画像分離処理、または、画像合成処理にかかる料金について、ネットワーク１を介して課金サーバ５と共に課金処理を実行する。課金処理部７５は、自らのIDを記憶しており、課金処理の際、使用者のID、認証情報、および、利用金額と共に課金サーバ５に送信する。
【００３６】
尚、信号処理部７１の詳細については図８を参照して後述する。
【００３７】
次に、図７を参照してテレビジョン受像機端末装置３の構成について説明する。テレビジョン受像機端末装置３については、カメラ端末装置２に設けられていた撮像部７４が設けられておらず、代わりに外部のカメラ装置４により撮像された画像、または、図示せぬアンテナより受信される電波よりNTSC（National Television Standards Committee）信号として信号処理部８１に画像を出力するチューナ８４以外の構成は同様である。すなわち、テレビジョン受像機端末装置３の信号処理部８１、画像蓄積部８２、表示部８３、および、課金処理部８５は、カメラ端末装置２の信号処理部７１、画像蓄積部７２、表示部７３、および、課金処理部７５に対応するものであるので、その説明は省略する。
【００３８】
次に、図８を参照して、信号処理部７１の構成について説明する。
【００３９】
信号処理部７１の分離部９１は、撮像部７４から入力される入力画像、その他の入力画像、または、画像IDにより指定された画像蓄積部７２に蓄積された画像を前景成分画像と背景成分画像に分離し、所望とする画像を合成部９２に出力する。すなわち、所望とする画像とは、出力しようとする画像が前景成分画像である場合には、分離した画像のうち前景成分画像だけを合成部９２に出力し、逆に、出力しようとする画像に必要な画像が背景成分画像である場合には、分離した画像のうち背景成分画像のみを合成部９２に出力する。また、このとき、合成部９２に出力した画像については、各画像毎にIDを付して画像蓄積部７２に蓄積させる。もちろん、分離部９１は、入力された画像を分離処理することなくそのまま合成部９２に出力することもできる。その際も、分離部９１は、出力画像にIDを付して画像蓄積部７２に蓄積させる。
【００４０】
合成部９２は、分離部９１より入力される画像に、必要に応じて画像蓄積部７２に蓄積された画像を合成して合成画像として出力する。すなわち、入力画像の前景、入力画像の背景を出力する場合、合成部９２は、分離部９１より入力された前景成分画像か、または、背景成分画像をそのまま出力する。また、入力画像の前景と画像蓄積部７２に予め蓄積された背景との合成画像、入力画像の背景と画像蓄積部７２に予め蓄積された前景との合成画像を出力する場合、合成部９２は、分離部９１より入力された前景成分画像、または、背景成分画像に、画像蓄積部７２に予め蓄積された背景成分画像、または、前景成分画像を合成して出力する。さらに、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景と背景の合成画像、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景、または、画像蓄積部７２に予め蓄積された背景を出力する場合、合成部９２は、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景成分画像と背景成分画像を合成して出力するか、または、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景成分画像、若しくは、背景成分画像をそのまま出力する。
【００４１】
また、課金処理部７５は、分離部９１の分離処理時、および、合成部９２の合成処理時に課金処理を行う。従って、分離部９１において、分離処理がなされず、そのまま合成部９２に出力される場合、および、合成部９２において、合成処理がなされないまま出力される場合は、課金されないようにしてもよい。
【００４２】
図９は、分離部９１を示すブロック図である。
【００４３】
なお、分離部９１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。
【００４４】
分離部９１に供給された入力画像は、オブジェクト抽出部１０１、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に供給される。
【００４５】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの輪郭を検出することで、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００４６】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像と、抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトとの差から、背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００４７】
また、例えば、オブジェクト抽出部１０１は、内部に設けられている背景メモリに記憶されている背景の画像と、入力画像との差から、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクト、および背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出するようにしてもよい。
【００４８】
動き検出部１０２は、例えば、ブロックマッチング法、勾配法、位相相関法、およびペルリカーシブ法などの手法により、粗く抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置情報（動きベクトルに対応する画素の位置を特定する情報）を領域特定部１０３および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００４９】
動き検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれている。
【００５０】
また、例えば、動き検出部１０２は、画像オブジェクトに画素を特定する画素位置情報と共に、画像オブジェクト毎の動きベクトルを動きボケ調整部１０６に出力するようにしてもよい。
【００５１】
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。
【００５２】
なお、オブジェクト抽出部１０１および動き検出部１０２は、動いているオブジェクトに対応した動きボケ量の調整を行う場合に必要となる。
【００５３】
領域特定部１０３は、入力された画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す情報（以下、領域情報と称する）を混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００５４】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比（以下、混合比αと称する）を算出して、算出した混合比を前景背景分離部１０５に供給する。
【００５５】
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。
【００５６】
前景背景分離部１０５は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および混合比算出部１０４から供給された混合比αを基に、前景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、前景の成分とも称する）のみから成る前景成分画像と、背景の成分のみから成る背景成分画像とに入力画像を分離して、前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。なお、分離された前景成分画像を最終的な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮しないで前景と背景だけを特定し、分離していた方式に比べ正確な前景と背景を得ることが出来る。
【００５７】
動きボケ調整部１０６は、動きベクトルからわかる動き量vおよび領域情報を基に、前景成分画像に含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定する。処理単位は、動きボケの量の調整の処理の対象となる１群の画素を指定するデータである。
【００５８】
動きボケ調整部１０６は、分離部９１に入力された動きボケ調整量、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに処理単位を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部１０７に出力する。動きベクトルとその位置情報は使わないこともある。
【００５９】
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。
【００６０】
選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【００６１】
次に、図１０乃至図２５を参照して、分離部９１に供給される入力画像について説明する。
【００６２】
図１０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。
【００６３】
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。
【００６４】
図１１は、画素の配置を説明する図である。図１１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。
【００６５】
図１２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。
【００６６】
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。
【００６７】
分離部９１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。分離部９１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、分離部９１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。
【００６８】
図１３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１３（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１３（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。
【００６９】
図１３（Ｂ）は、図１３（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１３（Ｂ）の横方向は、図１３（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
このように、前景領域、背景領域、またはカバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域を含む画像が、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に入力画像として入力される。
【００７５】
図１４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１３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。
【００７６】
図１５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。
【００７７】
図１５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１５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。
【００７８】
図１５における縦方向は、時間に対応し、図中の上から下に向かって時間が経過する。図１５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１５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１５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。
【００７９】
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。
【００８０】
図１５における横方向は、図１３で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図１５に示す例において、図１５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。
【００８１】
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。
【００８２】
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１５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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
図１７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１７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１７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。
【００９１】
図１７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１７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１７において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００９２】
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。
【００９３】
例えば、図１７中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【００９４】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００９５】
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。
【００９６】
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１７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１７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１７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１７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。
【００９７】
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F06/vは、図１７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１７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１７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。
【００９８】
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１７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１７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１７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。
【００９９】
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１７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に対応する前景の成分と、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に対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１００】
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。
【０１０１】
図１８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１８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１８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。
【０１０２】
図１８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１８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１８において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
例えば、図１８中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【０１０５】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
【数１】
ここで、αは、混合比である。Ｂは、背景の画素値であり、Fi/vは、前景の成分である。
【０１０９】
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１８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１８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１８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１８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。
【０１１０】
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１８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１８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１８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。
【０１１１】
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１８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１８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。
【０１１２】
図１６乃至図１８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。
【０１１３】
図１９および図２０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。
【０１１４】
図１９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１９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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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２０に示す。
【０１１７】
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２０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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
図２１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。
【０１２２】
図２１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。
【０１２３】
図２２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２２に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１２４】
図２２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。
【０１２５】
例えば、図２２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２２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２２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２２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。
【０１２６】
図２２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２２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２２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。
【０１２７】
図２２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２２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２２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。
【０１２８】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２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２２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２２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。
【０１２９】
図２２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。
【０１３０】
図２２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。
【０１３１】
図２２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。
【０１３２】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図２２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２２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２２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２２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。
【０１３３】
図２２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２２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２２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。
【０１３４】
図２２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２２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２２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。
【０１３５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２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２２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２２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。
【０１３６】
図２２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。
【０１３７】
図２２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。
【０１３８】
図２２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。
【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２２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２２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２２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２２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。
【０１４０】
図２２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２２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２２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。
【０１４１】
図２２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２２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２２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。
【０１４２】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２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２２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２２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。
【０１４３】
図２２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。
【０１４４】
図２３は、図２２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２４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２４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。
【０１４６】
図２４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。
【０１４７】
例えば、図２４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２４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２４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２４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。
【０１４８】
図２４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２４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２４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。
【０１４９】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２４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２４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２４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。
【０１５０】
図２４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。
【０１５１】
図２４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。
【０１５２】
図２４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。
【０１５３】
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２４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２４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２４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２４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。
【０１５４】
図２４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２４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２４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。
【０１５５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２４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２４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２４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。
【０１５６】
図２４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。
【０１５７】
図２４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。
【０１５８】
図２４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。
【０１５９】
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２４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２４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２４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２４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。
【０１６０】
図２４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２４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２４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。
【０１６１】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２４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２４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２４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。
【０１６２】
図２４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。
【０１６３】
図２４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。
【０１６４】
図２５は、図２４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。
【０１６５】
図９に戻り、領域特定部１０３は、複数のフレームの画素値を用いて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを画素毎に対応付けて、領域情報として、混合比算出部１０４および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１６６】
混合比算出部１０４は、複数のフレームの画素値、および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素について画素毎に混合比αを算出し、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１６７】
前景背景分離部１０５は、複数のフレームの画素値、領域情報、および混合比αを基に、前景の成分のみからなる前景成分画像を抽出して、動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１６８】
動きボケ調整部１０６は、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトル、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を出力する。
【０１６９】
図２６のフローチャートを参照して、分離部９１による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を生成する領域特定の処理を実行する。領域特定の処理の詳細は、後述する。領域特定部１０３は、生成した領域情報を混合比算出部１０４に供給する。
【０１７０】
なお、ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域（カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域の区別をしない）のいずれかに属するかを示す領域情報を生成するようにしてもよい。この場合において、前景背景分離部１０５および動きボケ調整部１０６は、動きベクトルの方向を基に、混合領域がカバードバックグラウンド領域であるか、またはアンカバードバックグラウンド領域であるかを判定する。例えば、動きベクトルの方向に対応して、前景領域、混合領域、および背景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、カバードバックグラウンド領域と判定され、動きベクトルの方向に対応して、背景領域、混合領域、および前景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、アンカバードバックグラウンド領域と判定される。
【０１７１】
ステップＳ１２において、混合比算出部１０４は、入力画像および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素毎に、混合比αを算出する。混合比算出の処理の詳細は、後述する。混合比算出部１０４は、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１７２】
ステップＳ１３において、前景背景分離部１０５は、領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を抽出して、前景成分画像として動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１７３】
ステップＳ１４において、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含まれる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処理の詳細については、後述する。
【０１７４】
ステップＳ１５において、分離部９１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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
このように、分離部９１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、分離部９１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。
【０１７７】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１７８】
図２７は、領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。図２７に構成を示す領域特定部１０３は、動きベクトルを利用しない。フレームメモリ２０１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ２０１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの２つ前のフレームであるフレーム#n-2、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、フレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1、およびフレーム#nの２つ後のフレームであるフレーム#n+2を記憶する。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２８乃至図３２を参照して説明する。
【０１９９】
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２８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。
【０２００】
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２９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。
【０２０１】
図２９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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
図２９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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
図３０に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
図３１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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
図３２は、フレーム#nにおける領域特定部１０３の判定条件を示す図である。フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素とが静止と判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２１７】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが静止と判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が静止領域に属すると判定する。
【０２１８】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が動き領域に属すると判定する。
【０２１９】
フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２２０】
図３３は、領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。図３３（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３３（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。
【０２２１】
図３３（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３３（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。
【０２２２】
図３４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３４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。
【０２２３】
次に、図３５のフローチャートを参照して、領域特定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ２０１において、フレームメモリ２０１は、判定の対象となるフレーム#nを含むフレーム#n-2乃至フレーム#n+2の画像を取得する。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
ステップＳ２１４において、領域特定部１０３は、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したか否かを判定し、フレーム#nの全ての画素について領域を特定していないと判定された場合、手続きは、ステップＳ２０２に戻り、他の画素について、領域特定の処理を繰り返す。
【０２３７】
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。
【０２３８】
このように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０２３９】
なお、領域特定部１０３は、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に対応する領域情報に論理和を適用することにより、混合領域に対応する領域情報を生成して、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、または混合領域に属することを示すフラグから成る領域情報を生成するようにしてもよい。
【０２４０】
前景に対応するオブジェクトがテクスチャを有す場合、領域特定部１０３は、より正確に動き領域を特定することができる。
【０２４１】
領域特定部１０３は、動き領域を示す領域情報を前景領域を示す領域情報として、また、静止領域を示す領域情報を背景領域を示す領域情報として出力することができる。
【０２４２】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した領域を特定する処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、領域特定部１０３は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、領域特定部１０３は、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０２４３】
図３６は、領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。図３６に示す領域特定部１０３は、動きベクトルを使用しない。背景画像生成部３０１は、入力画像に対応する背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。背景画像生成部３０１は、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して、背景画像を生成する。
【０２４４】
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３７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３７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。
【０２４５】
図３７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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
背景画像生成部３０１が生成する、図３７の例に対応する背景画像の例を図３８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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
図３９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。
【０２５２】
相関値演算部３２１は、例えば、図４０（Ａ）に示すように、Ｘ4を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図４０（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ4を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（４）を適用して、Ｙ4に対応する相関値を算出する。
【０２５３】
【数２】
【数３】
【数４】
【０２５４】
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。
【０２５５】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図４１（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４１（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。
【０２５６】
【数５】
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
図４２は、図３７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。
【０２６０】
図４３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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
図４４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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
図４５は、図３７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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
次に、図４６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。
【０２７２】
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４０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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
図４７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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
このように、領域特定部１０３は、入力された画像と対応する背景画像との相関値を基に、入力画像の画素が前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを特定して、特定した結果に対応する領域情報を生成することができる。
【０２７９】
図４８は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４８に示す領域特定部１０３は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を使用する。図３６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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
図４９は、ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像の動きを補償して、動きが補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に出力する。
【０２８２】
図５０および図５１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５０に例を示すフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像が入力された場合、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、図５１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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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４８に構成を示す領域特定部１０３は、入力画像にノイズが含まれていても、図３６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。
【０２９０】
次に、図４８に構成を示す領域特定部１０３の領域特定の処理について、図５２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４６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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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４７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。
【０２９３】
次に、図５３のフローチャートを参照して、図５２のステップＳ３４４の処理に対応する、ロバスト化の処理の詳細について説明する。ステップＳ３６１において、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を基に、入力された２値オブジェクト画像の動き補償の処理を実行する。ステップＳ３６２において、フレームメモリ３８３−１乃至３８３−Ｎのいずれかは、スイッチ３８２を介して供給された動き補償された２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
このように、図４８に構成を示す領域特定部１０３は、ロバスト化された２値オブジェクト画像を基に、領域情報を生成することができる。
【０２９９】
以上のように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０３００】
図５４は、混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３０１】
推定混合比処理部４０２は、入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３０２】
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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
理想的な混合比αの例を図５５に示す。理想的な混合比αの混合領域における傾きlは、動き量vの逆数として表すことができる。
【０３０６】
図５５に示すように、理想的な混合比αは、背景領域において、１の値を有し、前景領域において、０の値を有し、混合領域において、０を越え１未満の値を有する。
【０３０７】
図５６の例において、フレーム#nの左から７番目の画素の画素値C06は、フレーム#n-1の左から７番目の画素の画素値P06を用いて、式（８）で表すことができる。
【０３０８】
【数６】
【０３０９】
式（８）において、画素値C06を混合領域の画素の画素値Mと、画素値P06を背景領域の画素の画素値Bと表現する。すなわち、混合領域の画素の画素値Mおよび背景領域の画素の画素値Bは、それぞれ、式（９）および式（１０）のように表現することができる。
【０３１０】
M=C06 （９）
B=P06 （１０）
【０３１１】
式（８）中の2/vは、混合比αに対応する。動き量vが４なので、フレーム#nの左から７番目の画素の混合比αは、0.5となる。
【０３１２】
以上のように、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの前のフレーム#n-1の画素値Pを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（１１）のように書き換えられる。
【０３１３】
C=α・P+f （１１）
式（１１）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和ΣiFi/vである。式（１１）に含まれる変数は、混合比αおよび前景の成分の和fの２つである。
【０３１４】
同様に、アンカバードバックグラウンド領域における、動き量vが４であり、時間方向の仮想分割数が４である、画素値を時間方向に展開したモデルを図５７に示す。
【０３１５】
アンカバードバックグラウンド領域において、上述したカバードバックグラウンド領域における表現と同様に、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの後のフレーム#n+1の画素値Nを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（１２）のように表現することができる。
【０３１６】
C=α・N+f （１２）
【０３１７】
なお、背景のオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景のオブジェクトが動いている場合においても、背景の動き量vに対応させた位置の画素の画素値を利用することにより、式（８）乃至式（１２）を適用することができる。例えば、図５６において、背景に対応するオブジェクトの動き量vが２であり、仮想分割数が２であるとき、背景に対応するオブジェクトが図中の右側に動いているとき、式（１０）における背景領域の画素の画素値Bは、画素値P04とされる。
【０３１８】
式（１１）および式（１２）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。ここで、画像は一般的に空間的に相関が強いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０３１９】
そこで、前景成分は、空間的に相関が強いので、前景の成分の和fを前または後のフレームから導き出せるように式を変形して、混合比αを求める。
【０３２０】
図５８のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（１３）で表すことができる。
【０３２１】
【数７】
式（１３）の右辺第１項の2/vは、混合比αに相当する。式（１３）の右辺第２項は、後のフレーム#n+1の画素値を利用して、式（１４）のように表すこととする。
【０３２２】
【数８】
【０３２３】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（１５）が成立するとする。
【０３２４】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12 （１５）
式（１４）は、式（１５）を利用して、式（１６）のように置き換えることができる。
【０３２５】
【数９】
【０３２６】
結果として、βは、式（１７）で表すことができる。
【０３２７】
β=2/4 （１７）
【０３２８】
一般的に、式（１５）に示すように混合領域に関係する前景の成分が等しいと仮定すると、混合領域の全ての画素について、内分比の関係から式（１８）が成立する。
【０３２９】
β=1-α （１８）
【０３３０】
式（１８）が成立するとすれば、式（１１）は、式（１９）に示すように展開することができる。
【０３３１】
【数１０】
【０３３２】
同様に、式（１８）が成立するとすれば、式（１２）は、式（２０）に示すように展開することができる。
【０３３３】
【数１１】
【０３３４】
式（１９）および式（２０）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（１９）および式（２０）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（１９）および式（２０）における、C，N、およびPの関係を図５９に示す。Cは、混合比αを算出する、フレーム#nの注目している画素の画素値である。Nは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値である。Pは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値である。
【０３３５】
従って、式（１９）および式（２０）のそれぞれに１つの変数が含まれることとなるので、３つのフレームの画素の画素値を利用して、混合比αを算出することができる。式（１９）および式（２０）を解くことにより、正しい混合比αが算出されるための条件は、混合領域に関係する前景の成分が等しい、すなわち、前景のオブジェクトが静止しているとき撮像された前景の画像オブジェクトにおいて、前景のオブジェクトの動きの方向に対応する、画像オブジェクトの境界に位置する画素であって、動き量vの２倍の数の連続している画素の画素値が、一定であることである。
【０３３６】
以上のように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２１）により算出され、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２２）により算出される。
【０３３７】
α=(C-N)/(P-N) （２１）
α=(C-P)/(N-P) （２２）
【０３３８】
図６０は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。フレームメモリ４２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、入力画像として入力されているフレームから１つ後のフレームをフレームメモリ４２２および混合比演算部４２３に供給する。
【０３３９】
フレームメモリ４２２は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、フレームメモリ４２１から供給されているフレームから１つ後のフレームを混合比演算部４２３に供給する。
【０３４０】
従って、入力画像としてフレーム#n+1が混合比演算部４２３に入力されているとき、フレームメモリ４２１は、フレーム#nを混合比演算部４２３に供給し、フレームメモリ４２２は、フレーム#n-1を混合比演算部４２３に供給する。
【０３４１】
混合比演算部４２３は、式（２１）に示す演算により、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。例えば、背景が静止しているとき、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０３４２】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０３４３】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１が式（２１）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出するのに対して、式（２２）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出する部分が異なることを除き、推定混合比処理部４０１と同様なので、その説明は省略する。
【０３４４】
図６１は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図６１に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動き量vが１１である場合の結果を、１ラインに対して示すものである。
【０３４５】
推定混合比は、混合領域において、図５５に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３４６】
図５４に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０３から供給された、混合比αの算出の対象となる画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定する。混合比決定部４０３は、領域情報を基に設定した混合比αを出力する。
【０３４７】
図６２は、混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、カバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４２に供給する。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４３に供給する。
【０３４８】
推定混合比処理部４４２は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２１）に示す演算により、カバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０３４９】
推定混合比処理部４４３は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２２）に示す演算により、アンカバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０３５０】
選択部４４４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、対象となる画素が前景領域に属する場合、０である推定混合比を選択して、混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１である推定混合比を選択して、混合比αに設定する。選択部４４４は、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４２から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４３から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定する。選択部４４４は、領域情報を基に選択して設定した混合比αを出力する。
【０３５１】
このように、図６２に示す他の構成を有する混合比算出部１０４は、画像の含まれる画素毎に混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０３５２】
図６３のフローチャートを参照して、図５４に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理を説明する。ステップＳ４０１において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を取得する。ステップＳ４０２において、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の演算の処理の詳細は、図６４のフローチャートを参照して、後述する。
【０３５３】
ステップＳ４０３において、推定混合比処理部４０２は、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３５４】
ステップＳ４０４において、混合比算出部１０４は、フレーム全体について、混合比αを推定したか否かを判定し、フレーム全体について、混合比αを推定していないと判定された場合、ステップＳ４０２に戻り、次の画素について混合比αを推定する処理を実行する。
【０３５５】
ステップＳ４０４において、フレーム全体について、混合比αを推定したと判定された場合、ステップＳ４０５に進み、混合比決定部４０３は、画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定し、処理は終了する。
【０３５６】
このように、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０３５７】
図６２に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理は、図６３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。
【０３５８】
次に、図６３のステップＳ４０２に対応する、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を図６４のフローチャートを参照して説明する。
【０３５９】
ステップＳ４２１において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２１から、フレーム#nの注目画素の画素値Cを取得する。
【０３６０】
ステップＳ４２２において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２２から、注目画素に対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを取得する。
【０３６１】
ステップＳ４２３において、混合比演算部４２３は、入力画像に含まれる注目画素に対応する、フレーム#n+1の画素の画素値Nを取得する。
【０３６２】
ステップＳ４２４において、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目画素の画素値C、フレーム#n-1の画素の画素値P、およびフレーム#n+1の画素の画素値Nを基に、推定混合比を演算する。
【０３６３】
ステップＳ４２５において、混合比演算部４２３は、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したか否かを判定し、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ４２１に戻り、次の画素について推定混合比を算出する処理を繰り返す。
【０３６４】
ステップＳ４２５において、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０３６５】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０３６６】
図６３のステップＳ４０３におけるアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する式を利用した、図６４のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３６７】
なお、図６２に示す推定混合比処理部４４２および推定混合比処理部４４３は、図６４に示すフローチャートと同様の処理を実行して推定混合比を演算するので、その説明は省略する。
【０３６８】
また、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比αを求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、背景の動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる背景の動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、背景の動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０３６９】
また、混合比算出部１０４は、全ての画素について、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。この場合において、混合比αは、カバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、前景の成分の割合を示す。アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、このように算出された混合比αと１との差分の絶対値を算出して、算出した絶対値を混合比αに設定すれば、分離部９１は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示す混合比αを求めることができる。
【０３７０】
なお、同様に、混合比算出部１０４は、全ての画素について、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。
【０３７１】
次に、混合比αが直線的に変化する性質を利用して混合比αを算出する混合比算出部１０４について説明する。
【０３７２】
上述したように、式（１１）および式（１２）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。
【０３７３】
そこで、シャッタ時間内において、前景に対応するオブジェクトが等速で動くことによる、画素の位置の変化に対応して、混合比αが直線的に変化する性質を利用して、空間方向に、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を立てる。混合領域に属する画素の画素値および背景領域に属する画素の画素値の組の複数を利用して、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を解く。
【０３７４】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（２３）で表される。
【０３７５】
α=il+p （２３）
式（２３）において、iは、注目している画素の位置を０とした空間方向のインデックスである。lは、混合比αの直線の傾きである。pは、混合比αの直線の切片である共に、注目している画素の混合比αである。式（２３）において、インデックスiは、既知であるが、傾きlおよび切片pは、未知である。
【０３７６】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図６５に示す。
【０３７７】
混合比αを式（２３）のように近似することにより、複数の画素に対して複数の異なる混合比αは、２つの変数で表現される。図６５に示す例において、５つの画素に対する５つの混合比は、２つの変数である傾きlおよび切片pにより表現される。
【０３７８】
図６６に示す平面で混合比αを近似すると、画像の水平方向および垂直方向の２つの方向に対応する動きvを考慮したとき、式（２３）を平面に拡張して、混合比αは、式（２４）で表される。
【０３７９】
α=jm+kq+p （２４）
式（２４）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾きである。pは、混合比αの面の切片である。
【０３８０】
例えば、図５６に示すフレーム#nにおいて、C05乃至C07について、それぞれ、式（２５）乃至式（２７）が成立する。
【０３８１】
C05=α05・B05/v+f05 （２５）
C06=α06・B06/v+f06 （２６）
C07=α07・B07/v+f07 （２７）
【０３８２】
前景の成分が近傍で一致する、すなわち、F01乃至F03が等しいとして、F01乃至F03をFcに置き換えると式（２８）が成立する。
【０３８３】
f(x)=(1-α(x))・Fc （２８）
式（２８）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０３８４】
α（ｘ）を式（２４）で置き換えると、式（２８）は、式（２９）として表すことができる。
【０３８５】
【０３８６】
式（２９）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（３０）乃至式（３２）に示すように置き換えられている。
【０３８７】
s=-m・Fc （３０）
t=-q・Fc （３１）
u=(1-p)・Fc （３２）
【０３８８】
式（２９）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。
【０３８９】
このように、前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内において等速に移動し、前景に対応する成分が近傍において一定であるという仮定が成立するので、前景の成分の和は、式（２９）で近似される。
【０３９０】
なお、混合比αを直線で近似する場合、前景の成分の和は、式（３３）で表すことができる。
【０３９１】
f(x)=is+u （３３）
【０３９２】
式（１３）の混合比αおよび前景成分の和を、式（２４）および式（２９）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（３４）で表される。
【０３９３】
【０３９４】
式（３４）において、未知の変数は、混合比αの面の水平方向の傾きm、混合比αの面の垂直方向の傾きq、混合比αの面の切片p、s、t、およびuの６つである。
【０３９５】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（３４）に示す正規方程式に、画素値Mまたは画素値Bを設定し、画素値Mまたは画素値Bが設定された複数の正規方程式を最小自乗法で解いて、混合比αを算出する。
【０３９６】
例えば、注目している画素の水平方向のインデックスjを０とし、垂直方向のインデックスkを０とし、注目している画素の近傍の３×３の画素について、式（３４）に示す正規方程式に画素値Mまたは画素値Bを設定すると、式（３５）乃至式（４３）を得る。
【０３９７】
【０３９８】
注目している画素の水平方向のインデックスjが０であり、垂直方向のインデックスkが０であるので、注目している画素の混合比αは、式（２４）より、j=0およびk=0のときの値、すなわち、切片pに等しい。
【０３９９】
従って、式（３５）乃至式（４３）の９つの式を基に、最小自乗法により、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuのそれぞれの値を算出し、切片pを混合比αとして出力すればよい。
【０４００】
次に、最小自乗法を適用して混合比αを算出するより具体的な手順を説明する。
【０４０１】
インデックスiおよびインデックスkを１つのインデックスxで表現すると、インデックスi、インデックスk、およびインデックスxの関係は、式（４４）で表される。
【０４０２】
x=(j+1)・3+(k+1) （４４）
【０４０３】
水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuをそれぞれ変数w0,w1,w2,w3,w4、およびW5と表現し、jB,kB,B,j,k、および1をそれぞれa0,a1,a2,a3,a4、およびa5と表現する。誤差exを考慮すると、式（３５）乃至式（４３）は、式（４５）に書き換えることができる。
【０４０４】
【数１２】
式（４５）において、xは、０乃至８の整数のいずれかの値である。
【０４０５】
式（４５）から、式（４６）を導くことができる。
【０４０６】
【数１３】
【０４０７】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４７）に示すようにに定義する。
【０４０８】
【数１４】
【０４０９】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Wvの偏微分が０になればよい。ここで、vは、０乃至５の整数のいずれかの値である。従って、式（４８）を満たすようにwyを求める。
【０４１０】
【数１５】
【０４１１】
式（４８）に式（４６）を代入すると、式（４９）を得る。
【０４１２】
【数１６】
【０４１３】
式（４９）のvに０乃至５の整数のいずれか１つを代入して得られる６つの式に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuである。
【０４１４】
以上のように、画素値Mおよび画素値Bを設定した式に、最小自乗法を適用することにより、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuを求めることができる。
【０４１５】
式（３５）乃至式（４３）に対応する説明において、混合領域に含まれる画素の画素値をMとし、背景領域に含まれる画素の画素値をBとして説明したが、注目している画素が、カバードバックグラウンド領域に含まれる場合、またはアンカバードバックグラウンド領域に含まれる場合のそれぞれに対して、正規方程式を立てる必要がある。
【０４１６】
例えば、図５６に示す、フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC04乃至C08、およびフレーム#n-1の画素の画素値P04乃至P08が、正規方程式に設定される。
【０４１７】
図５７に示す、フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC28乃至C32、およびフレーム#n+1の画素の画素値N28乃至N32が、正規方程式に設定される。
【０４１８】
また、例えば、図６７に示す、カバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５０）乃至式（５８）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mc5である。
【０４１９】
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５０）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u （５１）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （５２）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u （５３）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u （５４）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u （５５）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （５６）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５７）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （５８）
【０４２０】
フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５０）乃至式（５８）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n-1の画素の背景領域の画素の画素値Bc1乃至Bc9が使用される。
【０４２１】
図６７に示す、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５９）乃至式（６７）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mu5である。
【０４２２】
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５９）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u （６０）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （６１）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u （６２）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u （６３）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u （６４）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （６５）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u （６６）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （６７）
【０４２３】
フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５９）乃至式（６７）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n+1の画素の背景領域の画素の画素値Bu1乃至Bu9が使用される。
【０４２４】
図６８は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１に入力された画像は、遅延部５０１および足し込み部５０２に供給される。
【０４２５】
遅延回路２２１は、入力画像を１フレーム遅延させ、足し込み部５０２に供給する。足し込み部５０２に、入力画像としてフレーム#nが入力されているとき、遅延回路２２１は、フレーム#n-1を足し込み部５０２に供給する。
【０４２６】
足し込み部５０２は、混合比αを算出する画素の近傍の画素の画素値、およびフレーム#n-1の画素値を、正規方程式に設定する。例えば、足し込み部５０２は、式（５０）乃至式（５８）に基づいて、正規方程式に画素値Mc1乃至Mc9および画素値Bc1乃至Bc9を設定する。足し込み部５０２は、画素値が設定された正規方程式を演算部５０３に供給する。
【０４２７】
演算部５０３は、足し込み部５０２から供給された正規方程式を掃き出し法などにより解いて推定混合比を求め、求められた推定混合比を出力する。
【０４２８】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０４２９】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【０４３０】
図６９は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図６９に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動きvが１１であり、７×７画素のブロックを単位として方程式を生成して算出された結果を、１ラインに対して示すものである。
【０４３１】
推定混合比は、混合領域において、図６８に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０４３２】
次に、図６８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モデルによる混合比推定の処理を図７０のフローチャートを参照して説明する。
【０４３３】
ステップＳ５２１において、足し込み部５０２は、入力された画像に含まれる画素値、および遅延回路２２１から供給される画像に含まれる画素値を、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式に設定する。
【０４３４】
ステップＳ５２２において、推定混合比処理部４０１は、対象となる画素についての設定が終了したか否かを判定し、対象となる画素についての設定が終了していないと判定された場合、ステップＳ５２１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４３５】
ステップＳ５２２において、対象となる画素についての画素値の設定が終了したと判定された場合、ステップＳ５２３に進み、演算部１７３は、画素値が設定された正規方程式を基に、推定混合比を演算して、求められた推定混合比を出力する。
【０４３６】
このように、図６８に構成を示す推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０４３７】
アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式を利用した、図７０のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０４３８】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比を求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０４３９】
このように、混合比算出部１０２は、領域特定部１０１から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０４４０】
混合比αを利用することにより、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれる動きボケの情報を残したままで、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを分離することが可能になる。
【０４４１】
また、混合比αに基づいて画像を合成すれば、実世界を実際に撮影し直したような動いているオブジェクトのスピードに合わせた正しい動きボケを含む画像を作ることが可能になる。
【０４４２】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図７１は、前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。前景背景分離部１０５に供給された入力画像は、分離部６０１、スイッチ６０２、およびスイッチ６０４に供給される。カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す、領域特定部１０３から供給された領域情報は、分離部６０１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ６０２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ６０４に供給される。
【０４４３】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０４４４】
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。
【０４４５】
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。
【０４４６】
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。
【０４４７】
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。
【０４４８】
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。
【０４４９】
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。
【０４５０】
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。
【０４５１】
図７２は、前景背景分離部１０５に入力される入力画像、並びに前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像および背景成分画像を示す図である。
【０４５２】
図７２（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図７２（Ｂ）は、図７２（Ａ）に対応する前景領域に属する画素、背景領域に属する画素、および混合領域に属する画素を含む１ラインの画素を時間方向に展開したモデル図を示す。
【０４５３】
図７２（Ａ）および図７２（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される背景成分画像は、背景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる背景の成分から構成される。
【０４５４】
図７２（Ａ）および図７２（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像は、前景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる前景の成分から構成される。
【０４５５】
混合領域の画素の画素値は、前景背景分離部１０５により、背景の成分と、前景の成分とに分離される。分離された背景の成分は、背景領域に属する画素と共に、背景成分画像を構成する。分離された前景の成分は、前景領域に属する画素と共に、前景成分画像を構成する。
【０４５６】
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。
【０４５７】
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。
【０４５８】
図７３は、図中の左から右に移動するオブジェクトに対応する前景を含む、２つのフレームの前景の成分および背景の成分を示す画像のモデルである。図７３に示す画像のモデルにおいて、前景の動き量vは４であり、仮想分割数は、４とされている。
【０４５９】
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。
【０４６０】
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。
【０４６１】
図７４は、カバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図７４において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図７４において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域に属する。
【０４６２】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（６８）で表される。
【０４６３】
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。
【０４６４】
式（６８）を基に、フレーム#nの左から１５番目の画素の前景の成分の和f15は、式（６９）で表される。
【０４６５】
【０４６６】
同様に、フレーム#nの左から１６番目の画素の前景の成分の和f16は、式（７０）で表され、フレーム#nの左から１７番目の画素の前景の成分の和f17は、式（７１）で表される。
【０４６７】
f16=C16-α16・P16 （７０）
f17=C17-α17・P17 （７１）
【０４６８】
このように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fcは、式（７２）で計算される。
【０４６９】
fc=C-α・P （７２）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４７０】
図７５は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図７５において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図７５において、左から２番目乃至４番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域に属する。
【０４７１】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（７３）で表される。
【０４７２】
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。
【０４７３】
式（７３）を基に、フレーム#nの左から２番目の画素の前景の成分の和f02は、式（７４）で表される。
【０４７４】
【０４７５】
同様に、フレーム#nの左から３番目の画素の前景の成分の和f03は、式（７５）で表され、フレーム#nの左から４番目の画素の前景の成分の和f04は、式（７６）で表される。
【０４７６】
f03=C03-α3・N03 （７５）
f04=C04-α4・N04 （７６）
【０４７７】
このように、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fuは、式（７７）で計算される。
【０４７８】
fu=C-α・N （７７）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４７９】
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。
【０４８０】
図７６は、以上で説明した処理を実行する分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。分離部６０１に入力された画像は、フレームメモリ６２１に供給され、混合比算出部１０４から供給されたカバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αは、分離処理ブロック６２２に入力される。
【０４８１】
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。
【０４８２】
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。
【０４８３】
分離処理ブロック６２２は、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素の画素値に図７４および図７５を参照して説明した演算を適用して、フレーム#nの混合領域に属する画素から前景の成分および背景の成分を分離して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４８４】
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。
【０４８５】
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。
【０４８６】
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。
【０４８７】
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。
【０４８８】
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。
【０４８９】
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。
【０４９０】
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。
【０４９１】
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。
【０４９２】
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。
【０４９３】
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。
【０４９４】
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。
【０４９５】
図７７は、図７３のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例と、背景成分画像の例を示す図である。
【０４９６】
図７７（Ａ）は、図７３のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景が分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０４９７】
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。
【０４９８】
図７７（Ｂ）は、図７３のフレーム#nに対応する、背景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、そのまま残される。
【０４９９】
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。
【０５００】
次に、図７８に示すフローチャートを参照して、前景背景分離部１０５による前景と背景との分離の処理を説明する。ステップＳ６０１において、分離部６０１のフレームメモリ６２１は、入力画像を取得し、前景と背景との分離の対象となるフレーム#nを、その前のフレーム#n-1およびその後のフレーム#n+1と共に記憶する。
【０５０１】
ステップＳ６０２において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された領域情報を取得する。ステップＳ６０３において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された混合比αを取得する。
【０５０２】
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。
【０５０３】
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。
【０５０４】
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。
【０５０５】
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。
【０５０６】
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。
【０５０７】
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。
【０５０８】
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。
【０５０９】
このように、前景背景分離部１０５は、領域情報および混合比αを基に、入力画像から前景の成分と、背景の成分とを分離し、前景の成分のみから成る前景成分画像、および背景の成分のみから成る背景成分画像を出力することができる。
【０５１０】
次に、前景成分画像の動きボケの量の調整について説明する。
【０５１１】
図７９は、動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部８０１、モデル化部８０２、および演算部８０５に供給される。領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部８０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、足し込み部８０４に供給される。
【０５１２】
処理単位決定部８０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２および足し込み部８０４に供給する。
【０５１３】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図８０に例を示すように、前景成分画像のカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、アンカバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素、またはアンカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素を示す。処理単位は、例えば、左上点（処理単位で指定される画素であって、画像上で最も左または最も上に位置する画素の位置）および右下点の２つのデータから成る。
【０５１４】
モデル化部８０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部８０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図８１に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択する。
【０５１５】
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。
【０５１６】
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。
【０５１７】
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。
【０５１８】
方程式生成部８０３は、モデル化部８０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図８１に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるときの、方程式生成部８０３が生成する方程式について説明する。
【０５１９】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、式（７８）乃至式（８９）で表される。
【０５２０】
C01=F01/v （７８）
C02=F02/v+F01/v （７９）
C03=F03/v+F02/v+F01/v （８０）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （８１）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （８２）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v （８３）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v （８４）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v （８５）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v （８６）
C10=F08/v+F07/v+F06/v （８７）
C11=F08/v+F07/v （８８）
C12=F08/v （８９）
【０５２１】
方程式生成部８０３は、生成した方程式を変形して方程式を生成する。方程式生成部８０３が生成する方程式を、式（９０）乃至式（１０１）に示す。
【０５２２】
【０５２３】
式（９０）乃至式（１０１）は、式（１０２）として表すこともできる。
【０５２４】
【数１７】
式（１０２）において、jは、画素の位置を示す。この例において、jは、１乃至１２のいずれか１つの値を有する。また、iは、前景値の位置を示す。この例において、iは、１乃至８のいずれか１つの値を有する。aijは、iおよびjの値に対応して、０または１の値を有する。
【０５２５】
誤差を考慮して表現すると、式（１０２）は、式（１０３）のように表すことができる。
【０５２６】
【数１８】
式（１０３）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０５２７】
式（１０３）は、式（１０４）に書き換えることができる。
【０５２８】
【数１９】
【０５２９】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１０５）に示すように定義する。
【０５３０】
【数２０】
【０５３１】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Fkによる偏微分の値が０になればよい。式（１０６）を満たすようにFkを求める。
【０５３２】
【数２１】
【０５３３】
式（１０６）において、動き量vは固定値であるから、式（１０７）を導くことができる。
【０５３４】
【数２２】
【０５３５】
式（１０７）を展開して、移項すると、式（１０８）を得る。
【０５３６】
【数２３】
【０５３７】
式（１０８）のkに１乃至８の整数のいずれか１つを代入して得られる８つの式に展開する。得られた８つの式を、行列により１つの式により表すことができる。この式を正規方程式と呼ぶ。
【０５３８】
このような最小自乗法に基づく、方程式生成部８０３が生成する正規方程式の例を式（１０９）に示す。
【０５３９】
【数２４】
【０５４０】
式（１０９）をA・F=v・Cと表すと、C,A,vが既知であり、Fは未知である。また、A,vは、モデル化の時点で既知だが、Cは、足し込み動作において画素値を入力することで既知となる。
【０５４１】
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。
【０５４２】
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。
【０５４３】
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。
【０５４４】
演算部８０５は、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの解法に基づく処理により、動きボケが除去された前景成分Fi/vを算出して、動きボケが除去された前景の画素値である、０乃至８の整数のいずれかのiに対応するFiを算出して、図８２に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および選択部８０７に出力する。
【０５４５】
なお、図８２に示す動きボケが除去された前景成分画像において、C03乃至C10のそれぞれにF01乃至F08のそれぞれが設定されているのは、画面に対する前景成分画像の位置を変化させないためであり、任意の位置に対応させることができる。
【０５４６】
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８３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。
【０５４７】
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。
【０５４８】
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。
【０５４９】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５５０】
また、例えば、図８４に示すように、処理単位に対応する画素の数が８であり、動き量vが４であるとき、動きボケ調整部１０６は、式（１１０）に示す行列の式を生成する。
【０５５１】
【数２５】
【０５５２】
動きボケ調整部１０６は、このように処理単位の長さに対応した数の式を立てて、動きボケの量が調整された画素値であるFiを算出する。同様に、例えば、処理単位に含まれる画素の数が１００あるとき、１００個の画素に対応する式を生成して、Fiを算出する。
【０５５３】
図８５は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図７９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。
【０５５４】
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。
【０５５５】
このようにすることで、図８５の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図８５の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図８１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８３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。
【０５５６】
以上のように、動きボケ調整部１０６は、動き量vおよび処理単位に対応して、式を生成し、生成した式に前景成分画像の画素値を設定して、動きボケの量が調整された前景成分画像を算出する。
【０５５７】
次に、図８６のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０５５８】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。
【０５５９】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部８０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ８０３において、方程式生成部８０３は、選択されたモデルを基に、正規方程式を作成する。
【０５６０】
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。
【０５６１】
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。
【０５６２】
このように、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動きボケを含む前景画像から動きボケの量を調整することができる。
【０５６３】
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。
【０５６４】
図８７は、動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部９０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、演算部９０４に供給される。
【０５６５】
処理単位決定部９０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、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。
【０５６６】
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８８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。
【０５６７】
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。
【０５６８】
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。
【０５６９】
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。
【０５７０】
図８８乃至図９０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。
【０５７１】
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（７８）乃至式（８９）で表される。
【０５７２】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（１１１）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（１１２）で求めることができる。
【０５７３】
F08/v=C12 （１１１）
F07/v=C11-C12 （１１２）
【０５７４】
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（１１３）乃至式（１１８）により求めることができる。
【０５７５】
F06/v=C10-C11 （１１３）
F05/v=C09-C10 （１１４）
F04/v=C08-C09 （１１５）
F03/v=C07-C08+C12 （１１６）
F02/v=C06-C07+C11-C12 （１１７）
F01/v=C05-C06+C10-C11 （１１８）
【０５７６】
方程式生成部９０３は、式（１１１）乃至式（１１８）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。
【０５７７】
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（１１１）乃至式（１１８）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（１１１）乃至式（１１８）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０５７８】
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（１１１）乃至式（１１８）に基づく演算により、図８９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。
【０５７９】
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９０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。
【０５８０】
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。
【０５８１】
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８３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。
【０５８２】
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。
【０５８３】
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。
【０５８４】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５８５】
次に、図８７に構成を示す動きボケ調整部１０６による前景の動きボケの量の調整の処理を図９１のフローチャートを参照して説明する。
【０５８６】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０５８７】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０５８８】
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。
【０５８９】
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。
【０５９０】
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。
【０５９１】
このように、図８７に構成を示す動きボケ調整部１０６は、より簡単な演算で、より迅速に、動きボケを含む前景画像から動きボケを調整することができる。
【０５９２】
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８７に構成を示す動きボケ調整部１０６においても、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０５９３】
以上のように、図９に構成を示す分離部９１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。
【０５９４】
図９２は、分離部９１の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０５９５】
図９に示す部分と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０５９６】
領域特定部１０３は、領域情報を混合比算出部１０４および合成部１００１に供給する。
【０５９７】
混合比算出部１０４は、混合比αを前景背景分離部１０５および合成部１００１に供給する。
【０５９８】
前景背景分離部１０５は、前景成分画像を合成部１００１に供給する。
【０５９９】
合成部１００１は、混合比算出部１０４から供給された混合比α、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０６００】
図９３は、合成部１００１の構成を示す図である。背景成分生成部１０２１は、混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０６０１】
混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０６０２】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０６０３】
このように、合成部１００１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０６０４】
特徴量である混合比αを基に前景成分画像を任意の背景画像と合成して得られた画像は、単に画素を合成した画像に比較し、より自然なものと成る。
【０６０５】
図９４は、動きボケの量を調整する分離部９１の機能の更に他の構成を示すブロック図である。図９に示す分離部９１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９４に示す分離部９１は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０６０６】
図９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。
【０６０７】
入力画像は、混合比算出部１１０１、前景背景分離部１１０２、領域特定部１０３、およびオブジェクト抽出部１０１に供給される。
【０６０８】
混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２に供給する。
【０６０９】
図９５は、混合比算出部１１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０６１０】
図９５に示す推定混合比処理部４０１は、図５４に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図９５に示す推定混合比処理部４０２は、図５４に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０６１１】
推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０６１２】
推定混合比処理部４０２は、入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０６１３】
前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。
【０６１４】
図９６は、前景背景分離部１１０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０６１５】
図７１に示す前景背景分離部１０５と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０６１６】
選択部１１２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして分離部６０１に供給する。
【０６１７】
分離部６０１は、選択部１１２１から供給された混合比αおよび領域情報を基に、混合領域に属する画素の画素値から前景の成分および背景の成分を抽出し、抽出した前景の成分を合成部６０３に供給すると共に、背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０６１８】
分離部６０１は、図７６に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０６１９】
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。
【０６２０】
図９４に示す動きボケ調整部１０６は、図９に示す場合と同様の構成とすることができ、領域情報および動きベクトルを基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量が調整された前景成分画像を出力する。
【０６２１】
図９４に示す選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０６２２】
このように、図９４に構成を示す分離部９１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像に対して、その画像に含まれる動きボケの量を調整して出力することができる。図９４に構成を示す分離部９１は、第１の実施例と同様に、埋もれた情報である混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０６２３】
図９７は、前景成分画像を任意の背景画像と合成する分離部９１の機能の他の構成を示すブロック図である。図９２に示す分離部９１が領域特定と混合比αの算出をシリアルに行うのに対して、図９７に示す分離部９１は、領域特定と混合比αの算出をパラレルに行う。
【０６２４】
図９４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。
【０６２５】
図９７に示す混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２および合成部１２０１に供給する。
【０６２６】
図９７に示す前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を合成部１２０１に供給する。
【０６２７】
合成部１２０１は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０６２８】
図９８は、合成部１２０１の構成を示す図である。図９３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。
【０６２９】
選択部１２２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして背景成分生成部１０２１に供給する。
【０６３０】
図９８に示す背景成分生成部１０２１は、選択部１２２１から供給された混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０６３１】
図９８に示す混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０６３２】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０６３３】
このように、合成部１２０１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０６３４】
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。
【０６３５】
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。
【０６３６】
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。
【０６３７】
なお、センサは、CCDに限らす、固体撮像素子である、例えば、BBD（Bucket Brigade Device）、CID（Charge Injection Device）、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。
【０６３８】
次に、図９９のフローチャートを参照して、カメラ端末装置２がリアルタイムで撮像した画像の前景成分画像に、指定された背景成分画像を合成した画像を出力する合成サービスの処理について説明する。尚、カメラ端末装置２は、使用者に対して貸し出されているものとして、分離処理と合成処理のそれぞれに課金される場合の例について説明する。
【０６３９】
ステップＳ１００１において、シャッタボタンが押下されたか否かが判定され、シャッタボタンが押下されるまでこの処理が繰り返され、シャッタボタンが押下されると、ステップＳ１００２において、信号制御部７１は、撮像部７４より入力される画像を背景成分画像と前景成分画像に分離する処理を実行する。この画像の分離の処理は、上述の分離部９１によって実行される一連の処理であり、すなわち、図３５のフローチャートを参照して説明した領域特定の処理、図６３を参照して説明した混合比の算出の処理、図７８のフローチャートを参照して説明した前景と背景の分離の処理、および、図８６のフローチャートを参照して説明した前景成分画像の動きボケ量の調整の処理によって実行される、入力画像を前景成分画像と背景成分画像に分離する処理である。尚、ここの処理については、上述と同様であるので、その説明は、省略する。
【０６４０】
ステップＳ１００３において、課金処理部７５は、ネットワーク１を介して課金サーバ５に対して課金処理を実行する。また、同時にステップＳ１０２１において、課金サーバ５は、カメラ端末装置２に対して課金処理を実行する。
【０６４１】
ここで、図１００のフローチャートを参照して、上述の課金処理を説明する。尚、課金処理にあたり、カメラ端末装置２を借りた使用者は、例えば、使用開始前に予め自らの口座ID（クレジットカードのカード番号などでもよい）と認証情報を入力するものとする。
【０６４２】
ステップＳ１１０１において、図１０１で示すように、課金処理部７５は、処理内容（サービス）を指定して使用者（画像の分離を依頼する使用者）を識別するID情報、認証情報（パスワード等）、利用金額、および、自らに記憶されているID（提供者を識別するID）をネットワーク１を介して課金サーバ５に送信する。今の場合、サービスとして画像の分離処理が指定されたことになる。
【０６４３】
ステップＳ１１２１において、図１０１で示すように、課金サーバ２４は、カメラ端末装置２より送信されてきた（使用者の）IDに基づいて、認証情報、顧客口座ID、および、利用金額を、顧客口座の金融機関が管理する金融サーバ６に問い合わせる。
【０６４４】
ステップＳ１１４１において、図１０１で示すように、金融サーバ（顧客用）６は、顧客口座IDと認証情報に基づいて、認証処理を実行し、認証結果と利用の可否の情報を課金サーバ５に通知する。
【０６４５】
ステップＳ１１２２において、図１０１で示すように、課金サーバ５は、認証結果と利用可否の情報をカメラ端末装置２に送信する。尚、以下の説明においては、認証結果が問題なく、その利用が可能であるとの条件の下に説明を進める。また、認証結果に問題があり、その利用が認められないとの情報が受信された場合、その処理は、終了することになる。
【０６４６】
ステップＳ１１０２において、図１０１で示すように、カメラ端末装置２は、認証結果に問題がなく、金融機関の利用が可能であるとの条件の場合、サービスを提供する。すなわち、今の場合、カメラ端末装置２は、画像の分離の処理を実行する。
【０６４７】
ステップＳ１１０３において、カメラ端末装置２は、サービスの利用通知を課金サーバ５に送信する。ステップＳ１１２３において、課金サーバ５は、顧客口座ID、利用金額、および、提供者口座IDを金融サーバ（顧客用）６に通知する。
【０６４８】
ステップＳ１１４２において、金融サーバ（顧客用）６は、顧客口座IDの口座から利用金額を提供者金融サーバ（提供者用）７に振り込む。
【０６４９】
ここで、図９９のフローチャートの説明に戻る。
【０６５０】
ステップＳ１００４において、信号制御部７１は、画像蓄積部７２に分離した画像を保存する。ステップＳ１００５において、課金処理部７５は、シャッタが押下され続けているか否かを判定し、押下され続けていると判定した場合、その処理は、ステップＳ１００２に戻る。すなわち、押下されて続けている間は課金処理が実行され続けることになる。
【０６５１】
ステップＳ１００５において、シャッタが押下されていないと判定された場合、ステップＳ１００６において、信号制御部７１は、背景成分画像として選択される画像のIDが入力されたか否かを判定し、入力されるまでその処理を繰り替えす。尚、背景成分画像を指定するIDは、使用開始前に設定するようにしてもよいし、予め設定がない場合には、デフォルトで指定されるIDが入力されるようにしておいてもよく、シャッタが押下されてから分離処理および合成処理がスムーズに行われるようにしてもよい。
【０６５２】
ステップＳ１００７において、信号制御部７１は、指定されたIDの背景成分画像を、分離処理により分離した前景成分画像と合成する。例えば、図１０２（Ａ）で示すような画像が撮像部７４により撮像されると、信号制御部７１は、その画像を前景成分画像と背景成分画像に分離する。その後、ステップＳ１００６の処理で、図１０２（Ｂ）で示すように、画像蓄積部７２に蓄積された画像（背景Ｂ１乃至Ｂ３、および、前景Ｆ１乃至Ｆ３）のうち、背景Ｂ３が選択されると、信号制御部７１は、背景Ｂ３と図１０２（Ａ）の中心部の前景成分画像とを合成して、図１０２（Ｃ）で示すような合成画像を生成する。
【０６５３】
ステップＳ１００８，Ｓ１０２２において、カメラ端末装置２の課金処理部７１と課金サーバ５は、合成処理に対しての課金処理を実行する。尚、課金処理については、図１００のフローチャートを参照して、説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０６５４】
ステップＳ１００９において、カメラ端末装置２の信号制御部７１は、合成画像を表示部７３に表示すると共に、その画像にIDを付して画像蓄積部７２に保存させる。
【０６５５】
以上の例においては、シャッタボタンが押下されている時間において、分離処理が繰り返され、それに応じた課金も実行され続ける例について説明してきたが、シャッタが押下される度に課金されるようにしても良い。
【０６５６】
次に、図１０３で示すように、動く被写体をカメラ装置４により撮像してリアルタイムで動きボケを除去して表示させるか、または、図１０４で示すように、リアルタイムで動きボケを除去して、さらに別の背景成分画像を合成する処理を実現できるテレビジョン受像機端末装置３について、図１０５を参照して説明する。
【０６５７】
尚、図１０５で示すテレビジョン受像機端末装置３は、図１０４で示すように、野生動物の夜間観察などで使用するために貸し出されるものであるとする。このとき、テレビジョン受像機端末装置３に対しての課金処理は、貸し出し時間に対する料金（施設利用時間に対応する料金）と、動きボケ除去処理と合成処理に対する料金であるものとする。また、動きボケ除去処理と合成処理は、被写体の画像（前景成分画像）に動きがある状態のときにのみ課金されるものとする。
【０６５８】
テレビジョン受像機端末装置３の施設利用時間計測部２００１は、テレビジョン受像機端末装置３が貸し出されてからの時間を計測するものであり、計測された時間をカウンタ２００１ａに記憶させていき、最終的に計測された施設利用時間を課金処理部８５に出力する。静動判定部２００２は、カメラ装置４より入力される撮像された画像をスキャンして、被写体の画像（前景成分画像）に動きが生じたか否かを判定し、動きがあった場合、動きがあったことを示す信号を処理時間計測部２００３に出力する。処理時間計測部２００３は、静動判定部２００２より動きがあったことを示す信号が入力されると、その信号が入力されている時間を計測しカウンタ２００３ａに記憶させていき、最終的に課金処理時にカウンタ２００３ａに記憶された処理時間を課金処理部８５に出力する。このとき課金処理部８５は、施設利用時間計測部２００１より入力された施設利用時間と、処理時間計測部２００３より入力された処理時間に応じて利用金額を算出し、課金サーバ５に対して課金処理を実行する。
【０６５９】
信号処理部８１の構成は、図８で示した信号処理部７１と同様であるのでその説明を省略する。
【０６６０】
次に、図１０６のフローチャートを参照して、野生動物の夜間観察に使用する場合、テレビジョン受像機端末装置３によりリアルタイム合成サービスの処理について説明する。
【０６６１】
ステップＳ１２０１において、テレビジョン受像機端末装置３の施設利用時間計測部２００１は、施設利用時間の計測を開始する。このタイミングでカメラ装置４により撮像された画像が順次信号処理部７１と静動判定部２００２に出力されはじめる。ステップＳ１２０２において、静動判定部２００２は、被写体に動きがあったか否かを判定し、動きがあると判定されるまでその処理を繰り返し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１２０３に進む。
【０６６２】
ステップＳ１２０３において、静動判定部２００２より動きが検出されたことを示す信号が出力されることにより処理時間計測部２００３は、処理時間の計測を開始する。
【０６６３】
ステップＳ１２０４において、信号制御部８１の分離部９１が入力された画像の分離の処理を実行する。この処理は、図９９のフローチャート中のステップＳ１００２の処理と同様であり、動きボケ量の調整の処理（図８６のフローチャート参照）が含まれており、その処理により画像の分離処理と共に、前景成分画像の動きボケの調整処理により動きボケを除去することができる。尚、今の場合、画像が分離された後、前景成分画像のみが、合成部９２に出力される。
【０６６４】
ステップＳ１２０５において、合成部９２は、合成しようとする背景成分画像を画像蓄積部７２より読み込み、ステップＳ１２０６において、合成部９２は、読み込んだ背景成分画像と、分離部９１より入力された動きボケ除去された前景成分画像を合成し、表示部８３に出力し、表示させる。
【０６６５】
ステップＳ１２０７において、静動判定部２００２は、動きがあるか、すなわち、依然として動きが継続的にあるか否かを判定し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１２０４に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０６６６】
ステップＳ１２０７において、動きが無いと判定された場合、ステップＳ１２０８において、処理時間計測部２００３は、実際の分離処理（動きボケ除去処理）と合成処理にかかった時間を計測し、カウンタ２００３ａに記憶させる。
【０６６７】
ステップＳ１２０９において、施設利用時間計測部２００１は、施設利用が終了したか否かを判定し、例えば、施設利用が終了した場合、ステップＳ１２１０において、カウンタ２００１ａに記憶されていた施設利用時間を計測し、課金処理部７５に出力する。
【０６６８】
ステップＳ１２１１，Ｓ１１２１において、テレビジョン受像機端末装置３の課金処理部８５と課金サーバ５は、施設利用時間と動きボケ除去処理と合成処理の処理時間に基づいて課金処理を算出すると共に、対応する課金処理を実行する。尚、課金処理については、図１００のフローチャートを参照して、説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０６６９】
以上のような処理により、野生動物の夜間観察のように微弱な光でも、動きボケ処理した画像を撮像することができるサービスを提供することができ、さらに、テレビジョン受像機端末装置３の貸し出し時間（施設利用時間）と、処理時間（動きボケ処理と合成処理にかかる時間）に応じた課金処理が実現できるので、夜間において、動物が動かずにしている時間は、分離および合成の処理にかかる費用が発生しないので、使用者は、分離処理や合成処理が必要とされる状況が発生したタイミングにだけ料金を支払うことになる。
【０６７０】
また、図１０６のフローチャートを参照して説明したリアルタイム合成サービスの処理で、貸し出し時間による課金処理をなくし、処理時間のみで課金するようにして、ゴルフスウィングの確認のために、例えば、ゴルフ場などでテレビジョン受像機端末装置３を貸し出す場合の処理について図１０７のフローチャートを参照して説明する。
【０６７１】
この処理は、図１０６のフローチャートにおけるステップＳ１２０１，Ｓ１２１０の処理を省いたものとなる。すなわち、ステップＳ１３０１において、静動判定部２００２は、被写体に動きがあったか否かを判定し、動きがあると判定されるまでその処理を繰り返し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１３０２に進む。すなわち、使用者が、ゴルフスウィングをするまでは、その処理は実行されず、課金処理もされない。
【０６７２】
ステップＳ１３０２において、静動判定部２００２より動きが検出されたことを示す信号が出力されることにより処理時間計測部２００３は、処理時間の計測を開始する。
【０６７３】
ステップＳ１３０３において、信号制御部８１の分離部９１が入力された画像の分離の処理を実行する。この処理は、図９９のフローチャート中のステップＳ１００２の処理と同様であり、動きボケ量の調整の処理が含まれており、その処理により画像の分離処理と共に、前景成分画像の動きボケの調整処理により動きボケを除去することができる。
【０６７４】
ステップＳ１３０４において、合成部９２は、合成しようとする背景成分画像を画像蓄積部８２より読み込み、ステップＳ１３０５において、合成部９２は、読み込んだ背景成分画像と、分離部９１より入力された動きボケ除去された前景成分画像を合成し、表示部８３に出力し、表示させる。今の場合、ゴルフクラブのスウィングが動きボケ除去された状態で表示されていれば良いので、撮像された画像と異なる背景成分画像を特に合成する必要はないので、必ずしも画像蓄積部８２より背景成分画像を読み出さなくても良い。
【０６７５】
ステップＳ１３０６において、静動判定部２００２は、動きがあるか、すなわち、依然として動きが継続的あるか否かを判定し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１２０４に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０６７６】
ステップＳ１３０６において、動きが無いと判定された場合、ステップＳ１３０７において、処理時間計測部２００３は、実際の分離処理（動きボケ除去処理）と合成処理にかかった時間を計測し、カウンタ２００３ａに記憶させる。
【０６７７】
ステップＳ１３０８において、施設利用時間計測部２００１は、施設利用が終了したか否かを判定し、例えば、施設利用が終了した場合（カメラ端末装置２を返却する場合）、ステップＳ１３０９，Ｓ１３２１において、カメラ端末装置２の課金処理部７１と課金サーバ５は、施設利用時間と動きボケ除去処理と合成処理の処理時間に基づいて課金処理を算出すると共に、対応する課金処理を実行する。尚、課金処理については、図１００のフローチャートを参照して、説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０６７８】
以上においては、テレビジョン受像機端末装置３の動作について説明してきたが、例えば、カメラ端末装置２により同様の処理を実行させることも可能である。
【０６７９】
以上によれば、本発明の分離部９１は、撮像した画像を実時間で、前景成分画像（前景成分画像）と前景成分画像（前景成分画像）に分離し、前景成分画像については、実時間で動きボケ調整処理を施すことが可能となる。
【０６８０】
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４，５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４１，６１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク４２，６２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク４３，６３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ４４，６４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ROM２２，５２や、記憶部２８，５８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０６８１】
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。
【０６８２】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置および方法、並びにプログラムによれば、撮像した画像を実時間で、前景成分画像（前景成分画像）と前景成分画像（前景成分画像）に分離し、前景成分画像については、実時間で動きボケ調整処理を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像処理方法を示す図である。
【図２】従来の画像処理方法を示す図である。
【図３】本発明を適用した画像処理システムの一実施の形態の構成を示す図である。
【図４】図３のカメラ端末装置の構成を示す図である。
【図５】図３のテレビジョン受像機端末装置の構成を示す図である。
【図６】図４のカメラ端末装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図５のテレビジョン受像機端末装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図６の信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図９】画像処理装置を示すブロック図である。
【図１０】センサによる撮像を説明する図である。
【図１１】画素の配置を説明する図である。
【図１２】検出素子の動作を説明する図である。
【図１３】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１４】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１５】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】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２０】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２１】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】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２６】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２７】領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図２８】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２９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３１】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３２】領域判定の条件を説明する図である。
【図３３】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図３４】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図３５】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３６】領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図３７】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３８】背景画像の例を示す図である。
【図３９】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４０】相関値の算出を説明する図である。
【図４１】相関値の算出を説明する図である。
【図４２】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図４３】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図４４】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図４５】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図４６】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４７】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４８】領域特定部１０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４９】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図５０】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５１】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５２】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図５３】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５４】混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図５５】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図５６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５７】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】前景の成分の相関を利用した近似を説明する図である。
【図５９】C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図６０】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図６１】推定混合比の例を示す図である。
【図６２】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図６３】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図６４】推定混合比の演算の処理を説明するフローチャートである。
【図６５】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図６６】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図６７】混合比αを算出するときの複数のフレームの画素の対応を説明する図である。
【図６８】混合比推定処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。
【図６９】推定混合比の例を示す図である。
【図７０】カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を説明するフローチャートである。
【図７１】前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。
【図７２】入力画像、前景成分画像、および背景成分画像を示す図である。
【図７３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７６】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図７７】分離された前景成分画像、および背景成分画像の例を示す図である。
【図７８】前景と背景との分離の処理を説明するフローチャートである。
【図７９】動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図８０】処理単位を説明する図である。
【図８１】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８２】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８３】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８４】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】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図８６】動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図８７】動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図８８】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８９】前景の成分の算出を説明する図である。
【図９０】前景の成分の算出を説明する図である。
【図９１】前景の動きボケの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図９２】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図９３】合成部１００１の構成を示す図である。
【図９４】画像処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図９５】混合比算出部１１０１の構成を示すブロック図である。
【図９６】前景背景分離部１１０２の構成を示すブロック図である。
【図９７】画像処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図９８】合成部１２０１の構成を示す図である。
【図９９】カメラ端末装置の合成サービスの処理を説明するフローチャートである。
【図１００】合成サービスの課金処理を説明するフローチャートである。
【図１０１】合成サービスの課金処理を説明する図である。
【図１０２】合成サービスの課金処理を説明する図である。
【図１０３】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスを説明する図である。
【図１０４】カメラ端末装置の別の実施例を説明する図である。
【図１０５】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスの処理を説明するフローチャートである。
【図１０６】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスを説明する図である。
【図１０７】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスを説明する図である。
【符号の説明】
１ ネットワーク， ２ カメラ端末装置， ３ テレビジョン受像機端末装置， ４ カメラ装置， ５ 課金サーバ， ６，７ 金融サーバ， ２１ CPU， ２２ ROM， ２３ RAM， ２６ 入力部， ２６ａ センサ， ２７ 出力部， ２７ａ LCD， ２８ 記憶部， ２９ 通信部， ３０ ドライブ， ３１ 磁気ディスク， ３２ 光ディスク， ３３ 光磁気ディスク， ３４ 半導体メモリ， ５１ CPU， ５２ ROM， ５３ RAM， ５６ 入力部， ５７ 出力部， ５８ 記憶部， ５９ 通信部， ６０ ドライブ， ６１ 磁気ディスク， ６２ 光ディスク， ６３ 光磁気ディスク， ６４ 半導体メモリ， ７１ 信号処理部， ７２ 画像蓄積部， ７３ 表示部， ７４ 撮像部， ７５ 課金処理部， ８１ 信号処理部， ８２ 画像蓄積部，８３ 表示部， ８４ チューナ， ８５ 課金処理部， ９１ 分離部， ９２ 合成部， １０１ オブジェクト抽出部， １０２ 動き検出部， １０３ 領域特定部， １０４ 混合比算出部， １０５ 前景背景分離部， １０６ 動きボケ調整部， １０７ 選択部， ２０１ フレームメモリ， ２０２−１乃至２０２−４ 静動判定部， ２０３−１乃至２０３−３ 領域判定部，２０４ 判定フラグ格納フレームメモリ， ２０５ 合成部， ２０６ 判定フラグ格納フレームメモリ， ３０１ 背景画像生成部， ３０２ ２値オブジェクト画像抽出部， ３０３ 時間変化検出部， ３２１ 相関値演算部， ３２２ しきい値処理部， ３４１ フレームメモリ， ３４２ 領域判定部， ３６１ ロバスト化部， ３８１ 動き補償部， ３８２ スイッチ， ３８３−１乃至３８３−Ｎ フレームメモリ、 ３８４−１乃至３８４−Ｎ 重み付け部， ３８５ 積算部， ４０１ 推定混合比処理部， ４０２ 推定混合比処理部， ４０３ 混合比決定部， ４２１ フレームメモリ， ４２２ フレームメモリ， ４２３ 混合比演算部， ４４１ 選択部， ４４２ 推定混合比処理部， ４４３ 推定混合比処理部， ４４４ 選択部， ５０１ 遅延回路， ５０２ 足し込み部， ５０３ 演算部， ６０１ 分離部， ６０２ スイッチ， ６０３ 合成部， ６０４ スイッチ， ６０５ 合成部， ６２１フレームメモリ， ６２２ 分離処理ブロック， ６２３ フレームメモリ，６３１ アンカバード領域処理部， ６３２ カバード領域処理部， ６３３合成部， ６３４ 合成部， ８０１ 処理単位決定部， ８０２ モデル化部， ８０３ 方程式生成部， ８０４ 足し込み部， ８０５ 演算部， ８０６ 動きボケ付加部， ８０７ 選択部， ８２１ 選択部， ９０１ 処理単位決定部， ９０２ モデル化部， ９０３ 方程式生成部， ９０４ 演算部， ９０５ 補正部， ９０６ 動きボケ付加部， ９０７ 選択部， １００１ 合成部， １０２１ 背景成分生成部， １０２２ 混合領域画像合成部， １０２３ 画像合成部， １１０１ 混合比算出部， １１０２ 前景背景分離部， １１２１ 選択部， １２０１ 合成部， １２２１ 選択部， ２００１ 施設利用時間計測部， ２００１ａ カウンタ， ２００２ 静動判定部， ２００３ 処理時間計測部， ２００３ａ カウンタ
【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、撮像した画像を実時間で、前景成分画像と背景成分画像に分離し、さらに、前景成分画像については、動きボケ処理を実時間で実行できるように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】
撮像した画像を加工する技術が一般に普及しつつある。
【０００３】
これまで、異なる２つの画像の合成や、動きのある被写体を撮像した場合に生じる動きボケを除去するには、一度撮像した画像を撮像終了後にそれぞれ合成するか、または、動きボケを除去する必要がある。
【０００４】
ところで、後者の動きのある被写体を撮像した場合、動きにより生じる動きボケを除去するには、実時間（リアルタイム）で実行する方法がある。すなわち、例えば、図１（Ａ）で示すように、ゴルフスイングを行っている被写体を撮像した場合、表示画像には、ゴルフクラブの動きによりゴルフクラブがにじんで表示される。このにじんだように表示される現象が、いわゆる動きボケである。
【０００５】
この動きボケをリアルタイムで除去しようとするためには、図１（Ｂ）で示すように、高速度カメラにより撮像する方法が考えられる。ただし、高速度カメラにより撮像を実施すると、撮像時の明るさが不足する（１回のシャッタ時間が短いので取り込める光の量が少なくなり、その分明るさが不足する）ことになるため、特殊な強い光を放つ照明を被写体に照射したり、図２で示すようにシャッタと同じタイミングで被写体に強い光を放つフラッシュを照射し、高速度カメラで撮像する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、画像の合成処理は、リアルタイムで行うことができないため、合成の処理を行う際、合成に必要な画像が存在しないと、再び同じ場所で撮像しなければならないと言う課題があった。また、動きボケの除去処理は、リアルタイムで実行する方法があるものの、例えば、夜間における野生動物の生態観察を目的とした撮影の場合、上述の方法では、強力な照明を使用する必要があるため、被写体となる野生動物に対して警戒感を与え、本来の生態を観察することができなくなってしまうという課題があった。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画像の加工処理における合成処理と動きボケの調整処理をリアルタイムで実現できるようにするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとして撮像する撮像手段と、撮像手段に対して撮像を指令する撮像指令手段と、撮像手段により撮像された画像データを入力する入力手段と、入力手段により入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比を推定する混合比推定手段と、混合比推定手段により推定された混合比に基づいて、入力手段により入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、撮像手段により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離する分離手段と、分離手段により分離された前景成分画像、および、背景成分画像を撮像手段により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶する記憶手段と、撮像指令手段の指令に応じて、分離手段による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記分離手段により実時間で分離された前景成分画像、および、背景成分画像、並びに、記憶手段により既に記憶された前景成分画像、および、背景成分画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段により表示された、分離手段により実時間で分離された前景成分画像、および、背景成分画像、並びに、記憶手段により既に記憶された前景成分画像、および、背景成分画像のうち、所望とする前景成分画像、および、背景成分画像を指定する画像指定手段と、指定手段により指定された所望とする前景成分画像、および、背景成分画像を合成する合成手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１２】
前記合成手段に対して画像の合成を指令する合成指令手段と、合成指令手段の指令に応じて課金処理を実行する合成課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１３】
前記記憶手段に対して、分離手段により分離された前景成分画像、および、背景成分画像の実時間での記憶をするか否かを指令する記憶指令手段と、記憶指令手段の指令に応じて課金処理を実行する記憶課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１４】
画像データの各画素について動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、動きベクトル検出手段により検出された動きベクトルに基づいて、分離手段により撮像手段により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離された前景成分画像、または、記憶手段により既に記憶されている前景成分画像の動きボケを調整する動きボケ調整手段をさらに設けるようにすることができる。
【００１５】
前記動きボケ調整手段により動きボケ調整された前景成分画像を表示する動きボケ調整画像表示手段をさらに設けるようにさせることができる。
【００１６】
前記動きボケ調整手段により動きボケ調整されている、前景成分画像と背景成分画像とを合成する合成手段をさらに設けるようにさせることができ、動きボケ調整画像表示手段には、動きボケ調整手段により動きボケ調整されている、前景成分画像と背景成分画像とが、合成手段により合成された画像を表示させるようにすることができる。
【００１７】
前記動きボケ調整手段が、前景成分画像の動きボケを調整する時間を計測する処理時間計測手段と、処理時間計測手段により計測された時間に応じて課金処理を実行する動きボケ調整課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１８】
自らの稼働時間を計測する稼働時間計測手段と、稼動時間計測手段により計測された時間に応じて課金処理を実行する稼動課金手段とをさらに設けるようにさせることができる。
【００１９】
本発明の画像処理方法は、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとして撮像する撮像ステップと、撮像ステップの処理に対して撮像を指令する撮像指令ステップと、撮像ステップの処理により撮像された画像データを入力する入力ステップと、入力ステップの処理で入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比を推定する混合比推定ステップと、混合比推定ステップの処理で推定された混合比に基づいて、入力ステップの処理で入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、撮像ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離する分離ステップと、分離ステップの処理で分離された前景成分画像、および、背景成分画像を撮像ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶する記憶ステップと、撮像指令ステップの処理での指令に応じて、分離ステップの処理による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金ステップとを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の記録媒体のプログラムは、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとしての撮像を制御する撮像制御ステップと、撮像制御ステップの処理に対して撮像の指令を制御する撮像指令制御ステップと、撮像制御ステップの処理により撮像された画像データの入力を制御する入力制御ステップと、入力制御ステップの処理で入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比の推定を制御する混合比推定制御ステップと、混合比推定制御ステップの処理で推定された混合比に基づいて、入力制御ステップの処理で入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像との、撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での分離を制御する分離制御ステップと、分離制御ステップの処理で分離された前景成分画像、および、背景成分画像の撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での記憶を制御する記憶制御ステップと、撮像指令制御ステップの処理での指令に応じて、分離制御ステップの処理による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金ステップとを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２１】
本発明のプログラムは、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとしての撮像を制御する撮像制御ステップと、撮像制御ステップの処理に対して撮像の指令を制御する撮像指令制御ステップと、撮像制御ステップの処理により撮像された画像データの入力を制御する入力制御ステップと、入力制御ステップの処理で入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比の推定を制御する混合比推定制御ステップと、混合比推定制御ステップの処理で推定された混合比に基づいて、入力制御ステップの処理で入力された画像データを、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像との、撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での分離を制御する分離制御ステップと、分離制御ステップの処理で分離された前景成分画像、および、背景成分画像の撮像制御ステップの処理により画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での記憶を制御する記憶制御ステップと、撮像指令制御ステップの処理での指令に応じて、分離制御ステップの処理による画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金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。
【００２２】
本発明の画像処理装置および方法、並びにプログラムにおいては、画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データが撮像され、撮像が指令され、撮像された画像データが入力され、入力された画像データの、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比が推定され、推定された混合比に基づいて、入力された画像データが、画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離され、分離された前景成分画像、および、背景成分画像が画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶され、指令に応じて、画像データの前景成分画像、および背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理が実行される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明に係る画像処理システムの一実施の形態を示す図である。
【００２４】
本発明の画像処理システムは、例えば、インターネットなどのネットワーク１上に、カメラ端末装置２、テレビジョン端末装置３、課金サーバ５、金融サーバ（顧客用）６、および、金融サーバ（提供者用）７が、接続されており相互にデータを授受できる構成となっている。カメラ端末装置２は、画像を撮像し、撮像した画像を実時間で分離したり、合成して、表示する。このとき、画像の分離や合成といった処理に対しては、料金が発生する構成となっている。従って、このカメラ端末装置２は、例えば、貸し出されるものとして、画像の分離や合成といった処理に係る料金は、ネットワーク１を介して課金サーバ５によりその使用者の金融サーバ６から提供者（例えば、カメラ端末装置２を貸し出している業者）の金融サーバ７に課金されるものとしてもよい。テレビジョン受像機端末装置３は、カメラ装置４により撮像された画像を実時間で分離したり、合成して、表示する。この画像の分離や合成にかかる料金についても、カメラ端末装置２と同様にすることができる。
【００２５】
図４は、本発明に係るカメラ端末装置２の構成を示す図である。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。
【００２６】
CPU２１にはまた、バス４４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、シャッタボタンや、各種の入力キーなどからなる入力部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。また、入力部２６には、撮像素子としてのセンサ２６ａが接続されており、撮像された画像が入力される。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に出力し、画像については、LCD（Liquid Crystal Display）２７ａに表示させる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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４１、光ディスク４２、光磁気ディスク４３、或いは半導体メモリ４４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。
【００３０】
図５は、本発明に係るテレビジョン受像機３の構成を示す図である。テレビジョン受像機３の構成は、基本的にカメラ端末装置２の構成と同じ構成となっている。すなわち、テレビジョン受像機端末装置３のCPU５１、ROM５２、RAM５３、バス５４、入出力インタフェース５５、入力部５６、出力部５７、記憶部５８、通信部５９、ドライブ６０、磁気ディスク６１、光ディスク６２、光磁気ディスク６３、および、半導体メモリ６４は、カメラ端末装置２のCPU２１、ROM２２、RAM２３、バス２４、入出力インタフェース２５、入力部２６、出力部２７、記憶部２８、通信部２９、ドライブ３０、磁気ディスク４１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、および、半導体メモリ５４に、それぞれ対応している。なお、この例においては、テレビジョン受像機端末装置３の通信部５９には、図１で示すように、カメラ装置４が接続され、撮像された画像が入力される。
【００３１】
尚、課金サーバ５、金融サーバ（顧客用）６、および、金融サーバ（提供者用）７については、その基本構成がテレビジョン受像機端末装置３と同様であるので、その説明は省略する。
【００３２】
次に、図６を参照して、カメラ端末装置２について説明する。
【００３３】
カメラ端末装置２の信号処理部７１は、撮像部７４（図４のセンサ７６ａに相当する）より入力される画像、または、それ以外の入力により入力される画像に基づいて、入力画像をそのまま表示部７３に表示させるほか、入力画像の前景、入力画像の背景、入力画像の前景と画像蓄積部７２に予め蓄積された背景との合成画像、入力画像の背景と画像蓄積部７２に予め蓄積された前景との合成画像、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景と背景の合成画像、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景、および、画像蓄積部７２に予め蓄積された背景のいずれかを生成して表示部７３に表示させる。
【００３４】
また、信号制御部７１に入力される画像は、必ずしも画像でなくてもよい。すなわち、信号制御部７１は、上述の各種の出力画像を表示部７３に表示させる際、各画像毎にIDを付して（前景成分画像、背景成分画像、または、合成画像のいずれに対してもIDを付して）、画像蓄積部７２に蓄積させるので、蓄積された画像を指定する画像IDを入力することで、信号制御部７１は、画像蓄積部７２に蓄積された画像のうち画像IDに対応する画像を入力画像として使用することができる。
【００３５】
課金処理部７５は、信号処理部７１の画像分離処理、または、画像合成処理にかかる料金について、ネットワーク１を介して課金サーバ５と共に課金処理を実行する。課金処理部７５は、自らのIDを記憶しており、課金処理の際、使用者のID、認証情報、および、利用金額と共に課金サーバ５に送信する。
【００３６】
尚、信号処理部７１の詳細については図８を参照して後述する。
【００３７】
次に、図７を参照してテレビジョン受像機端末装置３の構成について説明する。テレビジョン受像機端末装置３については、カメラ端末装置２に設けられていた撮像部７４が設けられておらず、代わりに外部のカメラ装置４により撮像された画像、または、図示せぬアンテナより受信される電波よりNTSC（National Television Standards Committee）信号として信号処理部８１に画像を出力するチューナ８４以外の構成は同様である。すなわち、テレビジョン受像機端末装置３の信号処理部８１、画像蓄積部８２、表示部８３、および、課金処理部８５は、カメラ端末装置２の信号処理部７１、画像蓄積部７２、表示部７３、および、課金処理部７５に対応するものであるので、その説明は省略する。
【００３８】
次に、図８を参照して、信号処理部７１の構成について説明する。
【００３９】
信号処理部７１の分離部９１は、撮像部７４から入力される入力画像、その他の入力画像、または、画像IDにより指定された画像蓄積部７２に蓄積された画像を前景成分画像と背景成分画像に分離し、所望とする画像を合成部９２に出力する。すなわち、所望とする画像とは、出力しようとする画像が前景成分画像である場合には、分離した画像のうち前景成分画像だけを合成部９２に出力し、逆に、出力しようとする画像に必要な画像が背景成分画像である場合には、分離した画像のうち背景成分画像のみを合成部９２に出力する。また、このとき、合成部９２に出力した画像については、各画像毎にIDを付して画像蓄積部７２に蓄積させる。もちろん、分離部９１は、入力された画像を分離処理することなくそのまま合成部９２に出力することもできる。その際も、分離部９１は、出力画像にIDを付して画像蓄積部７２に蓄積させる。
【００４０】
合成部９２は、分離部９１より入力される画像に、必要に応じて画像蓄積部７２に蓄積された画像を合成して合成画像として出力する。すなわち、入力画像の前景、入力画像の背景を出力する場合、合成部９２は、分離部９１より入力された前景成分画像か、または、背景成分画像をそのまま出力する。また、入力画像の前景と画像蓄積部７２に予め蓄積された背景との合成画像、入力画像の背景と画像蓄積部７２に予め蓄積された前景との合成画像を出力する場合、合成部９２は、分離部９１より入力された前景成分画像、または、背景成分画像に、画像蓄積部７２に予め蓄積された背景成分画像、または、前景成分画像を合成して出力する。さらに、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景と背景の合成画像、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景、または、画像蓄積部７２に予め蓄積された背景を出力する場合、合成部９２は、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景成分画像と背景成分画像を合成して出力するか、または、画像蓄積部７２に予め蓄積された前景成分画像、若しくは、背景成分画像をそのまま出力する。
【００４１】
また、課金処理部７５は、分離部９１の分離処理時、および、合成部９２の合成処理時に課金処理を行う。従って、分離部９１において、分離処理がなされず、そのまま合成部９２に出力される場合、および、合成部９２において、合成処理がなされないまま出力される場合は、課金されないようにしてもよい。
【００４２】
図９は、分離部９１を示すブロック図である。
【００４３】
なお、分離部９１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。
【００４４】
分離部９１に供給された入力画像は、オブジェクト抽出部１０１、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に供給される。
【００４５】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの輪郭を検出することで、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００４６】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像と、抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトとの差から、背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００４７】
また、例えば、オブジェクト抽出部１０１は、内部に設けられている背景メモリに記憶されている背景の画像と、入力画像との差から、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクト、および背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出するようにしてもよい。
【００４８】
動き検出部１０２は、例えば、ブロックマッチング法、勾配法、位相相関法、およびペルリカーシブ法などの手法により、粗く抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置情報（動きベクトルに対応する画素の位置を特定する情報）を領域特定部１０３および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００４９】
動き検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれている。
【００５０】
また、例えば、動き検出部１０２は、画像オブジェクトに画素を特定する画素位置情報と共に、画像オブジェクト毎の動きベクトルを動きボケ調整部１０６に出力するようにしてもよい。
【００５１】
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。
【００５２】
なお、オブジェクト抽出部１０１および動き検出部１０２は、動いているオブジェクトに対応した動きボケ量の調整を行う場合に必要となる。
【００５３】
領域特定部１０３は、入力された画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す情報（以下、領域情報と称する）を混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００５４】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比（以下、混合比αと称する）を算出して、算出した混合比を前景背景分離部１０５に供給する。
【００５５】
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。
【００５６】
前景背景分離部１０５は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および混合比算出部１０４から供給された混合比αを基に、前景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、前景の成分とも称する）のみから成る前景成分画像と、背景の成分のみから成る背景成分画像とに入力画像を分離して、前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。なお、分離された前景成分画像を最終的な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮しないで前景と背景だけを特定し、分離していた方式に比べ正確な前景と背景を得ることが出来る。
【００５７】
動きボケ調整部１０６は、動きベクトルからわかる動き量vおよび領域情報を基に、前景成分画像に含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定する。処理単位は、動きボケの量の調整の処理の対象となる１群の画素を指定するデータである。
【００５８】
動きボケ調整部１０６は、分離部９１に入力された動きボケ調整量、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに処理単位を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部１０７に出力する。動きベクトルとその位置情報は使わないこともある。
【００５９】
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。
【００６０】
選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【００６１】
次に、図１０乃至図２５を参照して、分離部９１に供給される入力画像について説明する。
【００６２】
図１０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。
【００６３】
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。
【００６４】
図１１は、画素の配置を説明する図である。図１１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。
【００６５】
図１２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。
【００６６】
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。
【００６７】
分離部９１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。分離部９１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、分離部９１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。
【００６８】
図１３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１３（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１３（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。
【００６９】
図１３（Ｂ）は、図１３（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１３（Ｂ）の横方向は、図１３（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
このように、前景領域、背景領域、またはカバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域を含む画像が、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に入力画像として入力される。
【００７５】
図１４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１３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。
【００７６】
図１５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。
【００７７】
図１５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１５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。
【００７８】
図１５における縦方向は、時間に対応し、図中の上から下に向かって時間が経過する。図１５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１５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１５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。
【００７９】
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。
【００８０】
図１５における横方向は、図１３で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図１５に示す例において、図１５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。
【００８１】
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。
【００８２】
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１５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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
図１７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１７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１７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。
【００９１】
図１７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１７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１７において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００９２】
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。
【００９３】
例えば、図１７中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【００９４】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００９５】
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。
【００９６】
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１７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１７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１７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１７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。
【００９７】
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F06/vは、図１７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１７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１７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。
【００９８】
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１７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１７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１７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。
【００９９】
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１７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に対応する前景の成分と、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に対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【０１００】
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。
【０１０１】
図１８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１８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１８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。
【０１０２】
図１８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１８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１８において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
例えば、図１８中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【０１０５】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
【数１】
【０１０９】
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１８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１８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１８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１８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。
【０１１０】
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１８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１８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１８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。
【０１１１】
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１８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１８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。
【０１１２】
図１６乃至図１８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。
【０１１３】
図１９および図２０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。
【０１１４】
図１９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１９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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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２０に示す。
【０１１７】
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２０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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
図２１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。
【０１２２】
図２１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。
【０１２３】
図２２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２２に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１２４】
図２２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。
【０１２５】
例えば、図２２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２２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２２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２２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。
【０１２６】
図２２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２２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２２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。
【０１２７】
図２２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２２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２２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。
【０１２８】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２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２２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２２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。
【０１２９】
図２２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。
【０１３０】
図２２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。
【０１３１】
図２２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。
【０１３２】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図２２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２２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２２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２２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。
【０１３３】
図２２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２２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２２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。
【０１３４】
図２２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２２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２２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。
【０１３５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２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２２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２２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。
【０１３６】
図２２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。
【０１３７】
図２２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。
【０１３８】
図２２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。
【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２２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２２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２２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２２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。
【０１４０】
図２２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２２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２２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。
【０１４１】
図２２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２２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２２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。
【０１４２】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２２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２２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２２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。
【０１４３】
図２２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。
【０１４４】
図２３は、図２２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２４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２４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。
【０１４６】
図２４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。
【０１４７】
例えば、図２４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２４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２４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２４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。
【０１４８】
図２４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２４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２４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。
【０１４９】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２４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２４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２４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。
【０１５０】
図２４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。
【０１５１】
図２４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。
【０１５２】
図２４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。
【０１５３】
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２４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２４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２４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２４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。
【０１５４】
図２４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２４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２４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。
【０１５５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２４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２４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２４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。
【０１５６】
図２４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。
【０１５７】
図２４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。
【０１５８】
図２４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。
【０１５９】
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２４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２４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２４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２４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。
【０１６０】
図２４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２４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２４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。
【０１６１】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図２４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２４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２４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。
【０１６２】
図２４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。
【０１６３】
図２４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。
【０１６４】
図２５は、図２４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。
【０１６５】
図９に戻り、領域特定部１０３は、複数のフレームの画素値を用いて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを画素毎に対応付けて、領域情報として、混合比算出部１０４および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１６６】
混合比算出部１０４は、複数のフレームの画素値、および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素について画素毎に混合比αを算出し、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１６７】
前景背景分離部１０５は、複数のフレームの画素値、領域情報、および混合比αを基に、前景の成分のみからなる前景成分画像を抽出して、動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１６８】
動きボケ調整部１０６は、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトル、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を出力する。
【０１６９】
図２６のフローチャートを参照して、分離部９１による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を生成する領域特定の処理を実行する。領域特定の処理の詳細は、後述する。領域特定部１０３は、生成した領域情報を混合比算出部１０４に供給する。
【０１７０】
なお、ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域（カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域の区別をしない）のいずれかに属するかを示す領域情報を生成するようにしてもよい。この場合において、前景背景分離部１０５および動きボケ調整部１０６は、動きベクトルの方向を基に、混合領域がカバードバックグラウンド領域であるか、またはアンカバードバックグラウンド領域であるかを判定する。例えば、動きベクトルの方向に対応して、前景領域、混合領域、および背景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、カバードバックグラウンド領域と判定され、動きベクトルの方向に対応して、背景領域、混合領域、および前景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、アンカバードバックグラウンド領域と判定される。
【０１７１】
ステップＳ１２において、混合比算出部１０４は、入力画像および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素毎に、混合比αを算出する。混合比算出の処理の詳細は、後述する。混合比算出部１０４は、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１７２】
ステップＳ１３において、前景背景分離部１０５は、領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を抽出して、前景成分画像として動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１７３】
ステップＳ１４において、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含まれる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処理の詳細については、後述する。
【０１７４】
ステップＳ１５において、分離部９１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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
このように、分離部９１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、分離部９１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。
【０１７７】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１７８】
図２７は、領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。図２７に構成を示す領域特定部１０３は、動きベクトルを利用しない。フレームメモリ２０１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ２０１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの２つ前のフレームであるフレーム#n-2、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、フレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1、およびフレーム#nの２つ後のフレームであるフレーム#n+2を記憶する。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２８乃至図３２を参照して説明する。
【０１９９】
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２８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。
【０２００】
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２９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。
【０２０１】
図２９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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
図２９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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
図３０に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#nにおいて、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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
図３１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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
図３２は、フレーム#nにおける領域特定部１０３の判定条件を示す図である。フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-2の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素とが静止と判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２１７】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが静止と判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が静止領域に属すると判定する。
【０２１８】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が動き領域に属すると判定する。
【０２１９】
フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定され、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+2の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０２２０】
図３３は、領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。図３３（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３３（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。
【０２２１】
図３３（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３３（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。
【０２２２】
図３４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３４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。
【０２２３】
次に、図３５のフローチャートを参照して、領域特定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ２０１において、フレームメモリ２０１は、判定の対象となるフレーム#nを含むフレーム#n-2乃至フレーム#n+2の画像を取得する。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
ステップＳ２１４において、領域特定部１０３は、フレーム#nの全ての画素について領域を特定したか否かを判定し、フレーム#nの全ての画素について領域を特定していないと判定された場合、手続きは、ステップＳ２０２に戻り、他の画素について、領域特定の処理を繰り返す。
【０２３７】
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。
【０２３８】
このように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０２３９】
なお、領域特定部１０３は、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に対応する領域情報に論理和を適用することにより、混合領域に対応する領域情報を生成して、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、または混合領域に属することを示すフラグから成る領域情報を生成するようにしてもよい。
【０２４０】
前景に対応するオブジェクトがテクスチャを有す場合、領域特定部１０３は、より正確に動き領域を特定することができる。
【０２４１】
領域特定部１０３は、動き領域を示す領域情報を前景領域を示す領域情報として、また、静止領域を示す領域情報を背景領域を示す領域情報として出力することができる。
【０２４２】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した領域を特定する処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、領域特定部１０３は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、領域特定部１０３は、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０２４３】
図３６は、領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。図３６に示す領域特定部１０３は、動きベクトルを使用しない。背景画像生成部３０１は、入力画像に対応する背景画像を生成し、生成した背景画像を２値オブジェクト画像抽出部３０２に供給する。背景画像生成部３０１は、例えば、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを抽出して、背景画像を生成する。
【０２４４】
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３７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３７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。
【０２４５】
図３７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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
背景画像生成部３０１が生成する、図３７の例に対応する背景画像の例を図３８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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
図３９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。
【０２５２】
相関値演算部３２１は、例えば、図４０（Ａ）に示すように、Ｘ4を中心とした３×３の背景画像の中のブロックと、図４０（Ｂ）に示すように、背景画像の中のブロックに対応するＹ4を中心とした３×３の入力画像の中のブロックに、式（４）を適用して、Ｙ4に対応する相関値を算出する。
【０２５３】
【数２】
相関値演算部３２１は、このように各画素に対応して算出された相関値をしきい値処理部３２２に供給する。
【０２５５】
また、相関値演算部３２１は、例えば、図４１（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４１（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。
【０２５６】
【数５】
相関値演算部３２１は、このように算出された差分絶対値を相関値として、しきい値処理部３２２に供給する。
【０２５８】
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。
【０２５９】
図４２は、図３７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。
【０２６０】
図４３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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
図４４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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
図４５は、図３７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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
次に、図４６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。
【０２７２】
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４０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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
図４７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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
このように、領域特定部１０３は、入力された画像と対応する背景画像との相関値を基に、入力画像の画素が前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを特定して、特定した結果に対応する領域情報を生成することができる。
【０２７９】
図４８は、領域特定部１０３の他の構成を示すブロック図である。図４８に示す領域特定部１０３は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を使用する。図３６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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
図４９は、ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、Ｎ個のフレームの２値オブジェクト画像の動きを補償して、動きが補償された２値オブジェクト画像をスイッチ３８２に出力する。
【０２８２】
図５０および図５１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５０に例を示すフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の２値オブジェクト画像が入力された場合、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルを基に、図５１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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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４８に構成を示す領域特定部１０３は、入力画像にノイズが含まれていても、図３６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。
【０２９０】
次に、図４８に構成を示す領域特定部１０３の領域特定の処理について、図５２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４６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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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４７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。
【０２９３】
次に、図５３のフローチャートを参照して、図５２のステップＳ３４４の処理に対応する、ロバスト化の処理の詳細について説明する。ステップＳ３６１において、動き補償部３８１は、動き検出部１０２から供給される動きベクトルとその位置情報を基に、入力された２値オブジェクト画像の動き補償の処理を実行する。ステップＳ３６２において、フレームメモリ３８３−１乃至３８３−Ｎのいずれかは、スイッチ３８２を介して供給された動き補償された２値オブジェクト画像を記憶する。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
このように、図４８に構成を示す領域特定部１０３は、ロバスト化された２値オブジェクト画像を基に、領域情報を生成することができる。
【０２９９】
以上のように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０３００】
図５４は、混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３０１】
推定混合比処理部４０２は、入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３０２】
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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
理想的な混合比αの例を図５５に示す。理想的な混合比αの混合領域における傾きlは、動き量vの逆数として表すことができる。
【０３０６】
図５５に示すように、理想的な混合比αは、背景領域において、１の値を有し、前景領域において、０の値を有し、混合領域において、０を越え１未満の値を有する。
【０３０７】
図５６の例において、フレーム#nの左から７番目の画素の画素値C06は、フレーム#n-1の左から７番目の画素の画素値P06を用いて、式（８）で表すことができる。
【０３０８】
【数６】
式（８）において、画素値C06を混合領域の画素の画素値Mと、画素値P06を背景領域の画素の画素値Bと表現する。すなわち、混合領域の画素の画素値Mおよび背景領域の画素の画素値Bは、それぞれ、式（９）および式（１０）のように表現することができる。
【０３１０】
M=C06 （９）
B=P06 （１０）
【０３１１】
式（８）中の2/vは、混合比αに対応する。動き量vが４なので、フレーム#nの左から７番目の画素の混合比αは、0.5となる。
【０３１２】
以上のように、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの前のフレーム#n-1の画素値Pを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（１１）のように書き換えられる。
【０３１３】
C=α・P+f （１１）
式（１１）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和ΣiFi/vである。式（１１）に含まれる変数は、混合比αおよび前景の成分の和fの２つである。
【０３１４】
同様に、アンカバードバックグラウンド領域における、動き量vが４であり、時間方向の仮想分割数が４である、画素値を時間方向に展開したモデルを図５７に示す。
【０３１５】
アンカバードバックグラウンド領域において、上述したカバードバックグラウンド領域における表現と同様に、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの後のフレーム#n+1の画素値Nを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（１２）のように表現することができる。
【０３１６】
C=α・N+f （１２）
【０３１７】
なお、背景のオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景のオブジェクトが動いている場合においても、背景の動き量vに対応させた位置の画素の画素値を利用することにより、式（８）乃至式（１２）を適用することができる。例えば、図５６において、背景に対応するオブジェクトの動き量vが２であり、仮想分割数が２であるとき、背景に対応するオブジェクトが図中の右側に動いているとき、式（１０）における背景領域の画素の画素値Bは、画素値P04とされる。
【０３１８】
式（１１）および式（１２）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。ここで、画像は一般的に空間的に相関が強いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０３１９】
そこで、前景成分は、空間的に相関が強いので、前景の成分の和fを前または後のフレームから導き出せるように式を変形して、混合比αを求める。
【０３２０】
図５８のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（１３）で表すことができる。
【０３２１】
【数７】
【０３２２】
【数８】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（１５）が成立するとする。
【０３２４】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12 （１５）
式（１４）は、式（１５）を利用して、式（１６）のように置き換えることができる。
【０３２５】
【数９】
結果として、βは、式（１７）で表すことができる。
【０３２７】
β=2/4 （１７）
【０３２８】
一般的に、式（１５）に示すように混合領域に関係する前景の成分が等しいと仮定すると、混合領域の全ての画素について、内分比の関係から式（１８）が成立する。
【０３２９】
β=1-α （１８）
【０３３０】
式（１８）が成立するとすれば、式（１１）は、式（１９）に示すように展開することができる。
【０３３１】
【数１０】
同様に、式（１８）が成立するとすれば、式（１２）は、式（２０）に示すように展開することができる。
【０３３３】
【数１１】
式（１９）および式（２０）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（１９）および式（２０）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（１９）および式（２０）における、C，N、およびPの関係を図５９に示す。Cは、混合比αを算出する、フレーム#nの注目している画素の画素値である。Nは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値である。Pは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値である。
【０３３５】
従って、式（１９）および式（２０）のそれぞれに１つの変数が含まれることとなるので、３つのフレームの画素の画素値を利用して、混合比αを算出することができる。式（１９）および式（２０）を解くことにより、正しい混合比αが算出されるための条件は、混合領域に関係する前景の成分が等しい、すなわち、前景のオブジェクトが静止しているとき撮像された前景の画像オブジェクトにおいて、前景のオブジェクトの動きの方向に対応する、画像オブジェクトの境界に位置する画素であって、動き量vの２倍の数の連続している画素の画素値が、一定であることである。
【０３３６】
以上のように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２１）により算出され、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（２２）により算出される。
【０３３７】
α=(C-N)/(P-N) （２１）
α=(C-P)/(N-P) （２２）
【０３３８】
図６０は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。フレームメモリ４２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、入力画像として入力されているフレームから１つ後のフレームをフレームメモリ４２２および混合比演算部４２３に供給する。
【０３３９】
フレームメモリ４２２は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、フレームメモリ４２１から供給されているフレームから１つ後のフレームを混合比演算部４２３に供給する。
【０３４０】
従って、入力画像としてフレーム#n+1が混合比演算部４２３に入力されているとき、フレームメモリ４２１は、フレーム#nを混合比演算部４２３に供給し、フレームメモリ４２２は、フレーム#n-1を混合比演算部４２３に供給する。
【０３４１】
混合比演算部４２３は、式（２１）に示す演算により、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。例えば、背景が静止しているとき、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０３４２】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０３４３】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１が式（２１）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出するのに対して、式（２２）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出する部分が異なることを除き、推定混合比処理部４０１と同様なので、その説明は省略する。
【０３４４】
図６１は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図６１に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動き量vが１１である場合の結果を、１ラインに対して示すものである。
【０３４５】
推定混合比は、混合領域において、図５５に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３４６】
図５４に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０３から供給された、混合比αの算出の対象となる画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定する。混合比決定部４０３は、領域情報を基に設定した混合比αを出力する。
【０３４７】
図６２は、混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、カバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４２に供給する。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４３に供給する。
【０３４８】
推定混合比処理部４４２は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２１）に示す演算により、カバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０３４９】
推定混合比処理部４４３は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（２２）に示す演算により、アンカバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０３５０】
選択部４４４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、対象となる画素が前景領域に属する場合、０である推定混合比を選択して、混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１である推定混合比を選択して、混合比αに設定する。選択部４４４は、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４２から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４３から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定する。選択部４４４は、領域情報を基に選択して設定した混合比αを出力する。
【０３５１】
このように、図６２に示す他の構成を有する混合比算出部１０４は、画像の含まれる画素毎に混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０３５２】
図６３のフローチャートを参照して、図５４に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理を説明する。ステップＳ４０１において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を取得する。ステップＳ４０２において、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の演算の処理の詳細は、図６４のフローチャートを参照して、後述する。
【０３５３】
ステップＳ４０３において、推定混合比処理部４０２は、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０３５４】
ステップＳ４０４において、混合比算出部１０４は、フレーム全体について、混合比αを推定したか否かを判定し、フレーム全体について、混合比αを推定していないと判定された場合、ステップＳ４０２に戻り、次の画素について混合比αを推定する処理を実行する。
【０３５５】
ステップＳ４０４において、フレーム全体について、混合比αを推定したと判定された場合、ステップＳ４０５に進み、混合比決定部４０３は、画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定し、処理は終了する。
【０３５６】
このように、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０３５７】
図６２に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理は、図６３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。
【０３５８】
次に、図６３のステップＳ４０２に対応する、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を図６４のフローチャートを参照して説明する。
【０３５９】
ステップＳ４２１において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２１から、フレーム#nの注目画素の画素値Cを取得する。
【０３６０】
ステップＳ４２２において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２２から、注目画素に対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを取得する。
【０３６１】
ステップＳ４２３において、混合比演算部４２３は、入力画像に含まれる注目画素に対応する、フレーム#n+1の画素の画素値Nを取得する。
【０３６２】
ステップＳ４２４において、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目画素の画素値C、フレーム#n-1の画素の画素値P、およびフレーム#n+1の画素の画素値Nを基に、推定混合比を演算する。
【０３６３】
ステップＳ４２５において、混合比演算部４２３は、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したか否かを判定し、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ４２１に戻り、次の画素について推定混合比を算出する処理を繰り返す。
【０３６４】
ステップＳ４２５において、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０３６５】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０３６６】
図６３のステップＳ４０３におけるアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する式を利用した、図６４のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３６７】
なお、図６２に示す推定混合比処理部４４２および推定混合比処理部４４３は、図６４に示すフローチャートと同様の処理を実行して推定混合比を演算するので、その説明は省略する。
【０３６８】
また、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比αを求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、背景の動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる背景の動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、背景の動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０３６９】
また、混合比算出部１０４は、全ての画素について、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。この場合において、混合比αは、カバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、前景の成分の割合を示す。アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、このように算出された混合比αと１との差分の絶対値を算出して、算出した絶対値を混合比αに設定すれば、分離部９１は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示す混合比αを求めることができる。
【０３７０】
なお、同様に、混合比算出部１０４は、全ての画素について、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。
【０３７１】
次に、混合比αが直線的に変化する性質を利用して混合比αを算出する混合比算出部１０４について説明する。
【０３７２】
上述したように、式（１１）および式（１２）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。
【０３７３】
そこで、シャッタ時間内において、前景に対応するオブジェクトが等速で動くことによる、画素の位置の変化に対応して、混合比αが直線的に変化する性質を利用して、空間方向に、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を立てる。混合領域に属する画素の画素値および背景領域に属する画素の画素値の組の複数を利用して、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を解く。
【０３７４】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（２３）で表される。
【０３７５】
α=il+p （２３）
式（２３）において、iは、注目している画素の位置を０とした空間方向のインデックスである。lは、混合比αの直線の傾きである。pは、混合比αの直線の切片である共に、注目している画素の混合比αである。式（２３）において、インデックスiは、既知であるが、傾きlおよび切片pは、未知である。
【０３７６】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図６５に示す。
【０３７７】
混合比αを式（２３）のように近似することにより、複数の画素に対して複数の異なる混合比αは、２つの変数で表現される。図６５に示す例において、５つの画素に対する５つの混合比は、２つの変数である傾きlおよび切片pにより表現される。
【０３７８】
図６６に示す平面で混合比αを近似すると、画像の水平方向および垂直方向の２つの方向に対応する動きvを考慮したとき、式（２３）を平面に拡張して、混合比αは、式（２４）で表される。
【０３７９】
α=jm+kq+p （２４）
式（２４）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾きである。pは、混合比αの面の切片である。
【０３８０】
例えば、図５６に示すフレーム#nにおいて、C05乃至C07について、それぞれ、式（２５）乃至式（２７）が成立する。
【０３８１】
C05=α05・B05/v+f05 （２５）
C06=α06・B06/v+f06 （２６）
C07=α07・B07/v+f07 （２７）
【０３８２】
前景の成分が近傍で一致する、すなわち、F01乃至F03が等しいとして、F01乃至F03をFcに置き換えると式（２８）が成立する。
【０３８３】
f(x)=(1-α(x))・Fc （２８）
式（２８）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０３８４】
α（ｘ）を式（２４）で置き換えると、式（２８）は、式（２９）として表すことができる。
【０３８５】
式（２９）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（３０）乃至式（３２）に示すように置き換えられている。
【０３８７】
s=-m・Fc （３０）
t=-q・Fc （３１）
u=(1-p)・Fc （３２）
【０３８８】
式（２９）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。
【０３８９】
このように、前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内において等速に移動し、前景に対応する成分が近傍において一定であるという仮定が成立するので、前景の成分の和は、式（２９）で近似される。
【０３９０】
なお、混合比αを直線で近似する場合、前景の成分の和は、式（３３）で表すことができる。
【０３９１】
f(x)=is+u （３３）
【０３９２】
式（１３）の混合比αおよび前景成分の和を、式（２４）および式（２９）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（３４）で表される。
【０３９３】
式（３４）において、未知の変数は、混合比αの面の水平方向の傾きm、混合比αの面の垂直方向の傾きq、混合比αの面の切片p、s、t、およびuの６つである。
【０３９５】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（３４）に示す正規方程式に、画素値Mまたは画素値Bを設定し、画素値Mまたは画素値Bが設定された複数の正規方程式を最小自乗法で解いて、混合比αを算出する。
【０３９６】
例えば、注目している画素の水平方向のインデックスjを０とし、垂直方向のインデックスkを０とし、注目している画素の近傍の３×３の画素について、式（３４）に示す正規方程式に画素値Mまたは画素値Bを設定すると、式（３５）乃至式（４３）を得る。
【０３９７】
注目している画素の水平方向のインデックスjが０であり、垂直方向のインデックスkが０であるので、注目している画素の混合比αは、式（２４）より、j=0およびk=0のときの値、すなわち、切片pに等しい。
【０３９９】
従って、式（３５）乃至式（４３）の９つの式を基に、最小自乗法により、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuのそれぞれの値を算出し、切片pを混合比αとして出力すればよい。
【０４００】
次に、最小自乗法を適用して混合比αを算出するより具体的な手順を説明する。
【０４０１】
インデックスiおよびインデックスkを１つのインデックスxで表現すると、インデックスi、インデックスk、およびインデックスxの関係は、式（４４）で表される。
【０４０２】
x=(j+1)・3+(k+1) （４４）
【０４０３】
水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuをそれぞれ変数w0,w1,w2,w3,w4、およびW5と表現し、jB,kB,B,j,k、および1をそれぞれa0,a1,a2,a3,a4、およびa5と表現する。誤差exを考慮すると、式（３５）乃至式（４３）は、式（４５）に書き換えることができる。
【０４０４】
【数１２】
【０４０５】
式（４５）から、式（４６）を導くことができる。
【０４０６】
【数１３】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４７）に示すようにに定義する。
【０４０８】
【数１４】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Wvの偏微分が０になればよい。ここで、vは、０乃至５の整数のいずれかの値である。従って、式（４８）を満たすようにwyを求める。
【０４１０】
【数１５】
式（４８）に式（４６）を代入すると、式（４９）を得る。
【０４１２】
【数１６】
式（４９）のvに０乃至５の整数のいずれか１つを代入して得られる６つの式に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuである。
【０４１４】
以上のように、画素値Mおよび画素値Bを設定した式に、最小自乗法を適用することにより、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuを求めることができる。
【０４１５】
式（３５）乃至式（４３）に対応する説明において、混合領域に含まれる画素の画素値をMとし、背景領域に含まれる画素の画素値をBとして説明したが、注目している画素が、カバードバックグラウンド領域に含まれる場合、またはアンカバードバックグラウンド領域に含まれる場合のそれぞれに対して、正規方程式を立てる必要がある。
【０４１６】
例えば、図５６に示す、フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC04乃至C08、およびフレーム#n-1の画素の画素値P04乃至P08が、正規方程式に設定される。
【０４１７】
図５７に示す、フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC28乃至C32、およびフレーム#n+1の画素の画素値N28乃至N32が、正規方程式に設定される。
【０４１８】
また、例えば、図６７に示す、カバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５０）乃至式（５８）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mc5である。
【０４１９】
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５０）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u （５１）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （５２）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u （５３）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u （５４）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u （５５）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （５６）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５７）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （５８）
【０４２０】
フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５０）乃至式（５８）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n-1の画素の背景領域の画素の画素値Bc1乃至Bc9が使用される。
【０４２１】
図６７に示す、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５９）乃至式（６７）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mu5である。
【０４２２】
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５９）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u （６０）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （６１）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u （６２）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u （６３）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u （６４）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （６５）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u （６６）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （６７）
【０４２３】
フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５９）乃至式（６７）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n+1の画素の背景領域の画素の画素値Bu1乃至Bu9が使用される。
【０４２４】
図６８は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１に入力された画像は、遅延部５０１および足し込み部５０２に供給される。
【０４２５】
遅延回路２２１は、入力画像を１フレーム遅延させ、足し込み部５０２に供給する。足し込み部５０２に、入力画像としてフレーム#nが入力されているとき、遅延回路２２１は、フレーム#n-1を足し込み部５０２に供給する。
【０４２６】
足し込み部５０２は、混合比αを算出する画素の近傍の画素の画素値、およびフレーム#n-1の画素値を、正規方程式に設定する。例えば、足し込み部５０２は、式（５０）乃至式（５８）に基づいて、正規方程式に画素値Mc1乃至Mc9および画素値Bc1乃至Bc9を設定する。足し込み部５０２は、画素値が設定された正規方程式を演算部５０３に供給する。
【０４２７】
演算部５０３は、足し込み部５０２から供給された正規方程式を掃き出し法などにより解いて推定混合比を求め、求められた推定混合比を出力する。
【０４２８】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０４２９】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【０４３０】
図６９は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図６９に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動きvが１１であり、７×７画素のブロックを単位として方程式を生成して算出された結果を、１ラインに対して示すものである。
【０４３１】
推定混合比は、混合領域において、図６８に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０４３２】
次に、図６８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モデルによる混合比推定の処理を図７０のフローチャートを参照して説明する。
【０４３３】
ステップＳ５２１において、足し込み部５０２は、入力された画像に含まれる画素値、および遅延回路２２１から供給される画像に含まれる画素値を、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式に設定する。
【０４３４】
ステップＳ５２２において、推定混合比処理部４０１は、対象となる画素についての設定が終了したか否かを判定し、対象となる画素についての設定が終了していないと判定された場合、ステップＳ５２１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４３５】
ステップＳ５２２において、対象となる画素についての画素値の設定が終了したと判定された場合、ステップＳ５２３に進み、演算部１７３は、画素値が設定された正規方程式を基に、推定混合比を演算して、求められた推定混合比を出力する。
【０４３６】
このように、図６８に構成を示す推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０４３７】
アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式を利用した、図７０のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０４３８】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比を求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０４３９】
このように、混合比算出部１０２は、領域特定部１０１から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０４４０】
混合比αを利用することにより、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれる動きボケの情報を残したままで、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを分離することが可能になる。
【０４４１】
また、混合比αに基づいて画像を合成すれば、実世界を実際に撮影し直したような動いているオブジェクトのスピードに合わせた正しい動きボケを含む画像を作ることが可能になる。
【０４４２】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図７１は、前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。前景背景分離部１０５に供給された入力画像は、分離部６０１、スイッチ６０２、およびスイッチ６０４に供給される。カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す、領域特定部１０３から供給された領域情報は、分離部６０１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ６０２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ６０４に供給される。
【０４４３】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０４４４】
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。
【０４４５】
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。
【０４４６】
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。
【０４４７】
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。
【０４４８】
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。
【０４４９】
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。
【０４５０】
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。
【０４５１】
図７２は、前景背景分離部１０５に入力される入力画像、並びに前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像および背景成分画像を示す図である。
【０４５２】
図７２（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図７２（Ｂ）は、図７２（Ａ）に対応する前景領域に属する画素、背景領域に属する画素、および混合領域に属する画素を含む１ラインの画素を時間方向に展開したモデル図を示す。
【０４５３】
図７２（Ａ）および図７２（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される背景成分画像は、背景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる背景の成分から構成される。
【０４５４】
図７２（Ａ）および図７２（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像は、前景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる前景の成分から構成される。
【０４５５】
混合領域の画素の画素値は、前景背景分離部１０５により、背景の成分と、前景の成分とに分離される。分離された背景の成分は、背景領域に属する画素と共に、背景成分画像を構成する。分離された前景の成分は、前景領域に属する画素と共に、前景成分画像を構成する。
【０４５６】
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。
【０４５７】
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。
【０４５８】
図７３は、図中の左から右に移動するオブジェクトに対応する前景を含む、２つのフレームの前景の成分および背景の成分を示す画像のモデルである。図７３に示す画像のモデルにおいて、前景の動き量vは４であり、仮想分割数は、４とされている。
【０４５９】
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。
【０４６０】
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。
【０４６１】
図７４は、カバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図７４において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図７４において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域に属する。
【０４６２】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（６８）で表される。
【０４６３】
【０４６４】
式（６８）を基に、フレーム#nの左から１５番目の画素の前景の成分の和f15は、式（６９）で表される。
【０４６５】
同様に、フレーム#nの左から１６番目の画素の前景の成分の和f16は、式（７０）で表され、フレーム#nの左から１７番目の画素の前景の成分の和f17は、式（７１）で表される。
【０４６７】
f16=C16-α16・P16 （７０）
f17=C17-α17・P17 （７１）
【０４６８】
このように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fcは、式（７２）で計算される。
【０４６９】
fc=C-α・P （７２）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４７０】
図７５は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図７５において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図７５において、左から２番目乃至４番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域に属する。
【０４７１】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（７３）で表される。
【０４７２】
【０４７３】
式（７３）を基に、フレーム#nの左から２番目の画素の前景の成分の和f02は、式（７４）で表される。
【０４７４】
同様に、フレーム#nの左から３番目の画素の前景の成分の和f03は、式（７５）で表され、フレーム#nの左から４番目の画素の前景の成分の和f04は、式（７６）で表される。
【０４７６】
f03=C03-α3・N03 （７５）
f04=C04-α4・N04 （７６）
【０４７７】
このように、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fuは、式（７７）で計算される。
【０４７８】
fu=C-α・N （７７）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４７９】
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。
【０４８０】
図７６は、以上で説明した処理を実行する分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。分離部６０１に入力された画像は、フレームメモリ６２１に供給され、混合比算出部１０４から供給されたカバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αは、分離処理ブロック６２２に入力される。
【０４８１】
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。
【０４８２】
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。
【０４８３】
分離処理ブロック６２２は、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素の画素値に図７４および図７５を参照して説明した演算を適用して、フレーム#nの混合領域に属する画素から前景の成分および背景の成分を分離して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４８４】
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。
【０４８５】
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。
【０４８６】
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。
【０４８７】
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。
【０４８８】
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。
【０４８９】
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。
【０４９０】
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。
【０４９１】
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。
【０４９２】
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。
【０４９３】
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。
【０４９４】
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。
【０４９５】
図７７は、図７３のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例と、背景成分画像の例を示す図である。
【０４９６】
図７７（Ａ）は、図７３のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景が分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０４９７】
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。
【０４９８】
図７７（Ｂ）は、図７３のフレーム#nに対応する、背景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、そのまま残される。
【０４９９】
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。
【０５００】
次に、図７８に示すフローチャートを参照して、前景背景分離部１０５による前景と背景との分離の処理を説明する。ステップＳ６０１において、分離部６０１のフレームメモリ６２１は、入力画像を取得し、前景と背景との分離の対象となるフレーム#nを、その前のフレーム#n-1およびその後のフレーム#n+1と共に記憶する。
【０５０１】
ステップＳ６０２において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された領域情報を取得する。ステップＳ６０３において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された混合比αを取得する。
【０５０２】
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。
【０５０３】
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。
【０５０４】
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。
【０５０５】
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。
【０５０６】
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。
【０５０７】
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。
【０５０８】
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。
【０５０９】
このように、前景背景分離部１０５は、領域情報および混合比αを基に、入力画像から前景の成分と、背景の成分とを分離し、前景の成分のみから成る前景成分画像、および背景の成分のみから成る背景成分画像を出力することができる。
【０５１０】
次に、前景成分画像の動きボケの量の調整について説明する。
【０５１１】
図７９は、動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部８０１、モデル化部８０２、および演算部８０５に供給される。領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部８０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、足し込み部８０４に供給される。
【０５１２】
処理単位決定部８０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２および足し込み部８０４に供給する。
【０５１３】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図８０に例を示すように、前景成分画像のカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、アンカバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素、またはアンカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素を示す。処理単位は、例えば、左上点（処理単位で指定される画素であって、画像上で最も左または最も上に位置する画素の位置）および右下点の２つのデータから成る。
【０５１４】
モデル化部８０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部８０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図８１に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択する。
【０５１５】
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。
【０５１６】
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。
【０５１７】
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。
【０５１８】
方程式生成部８０３は、モデル化部８０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図８１に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるときの、方程式生成部８０３が生成する方程式について説明する。
【０５１９】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、式（７８）乃至式（８９）で表される。
【０５２０】
C01=F01/v （７８）
C02=F02/v+F01/v （７９）
C03=F03/v+F02/v+F01/v （８０）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （８１）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （８２）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v （８３）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v （８４）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v （８５）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v （８６）
C10=F08/v+F07/v+F06/v （８７）
C11=F08/v+F07/v （８８）
C12=F08/v （８９）
【０５２１】
方程式生成部８０３は、生成した方程式を変形して方程式を生成する。方程式生成部８０３が生成する方程式を、式（９０）乃至式（１０１）に示す。
【０５２２】
式（９０）乃至式（１０１）は、式（１０２）として表すこともできる。
【０５２４】
【数１７】
【０５２５】
誤差を考慮して表現すると、式（１０２）は、式（１０３）のように表すことができる。
【０５２６】
【数１８】
【０５２７】
式（１０３）は、式（１０４）に書き換えることができる。
【０５２８】
【数１９】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１０５）に示すように定義する。
【０５３０】
【数２０】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Fkによる偏微分の値が０になればよい。式（１０６）を満たすようにFkを求める。
【０５３２】
【数２１】
式（１０６）において、動き量vは固定値であるから、式（１０７）を導くことができる。
【０５３４】
【数２２】
式（１０７）を展開して、移項すると、式（１０８）を得る。
【０５３６】
【数２３】
式（１０８）のkに１乃至８の整数のいずれか１つを代入して得られる８つの式に展開する。得られた８つの式を、行列により１つの式により表すことができる。この式を正規方程式と呼ぶ。
【０５３８】
このような最小自乗法に基づく、方程式生成部８０３が生成する正規方程式の例を式（１０９）に示す。
【０５３９】
【数２４】
式（１０９）をA・F=v・Cと表すと、C,A,vが既知であり、Fは未知である。また、A,vは、モデル化の時点で既知だが、Cは、足し込み動作において画素値を入力することで既知となる。
【０５４１】
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。
【０５４２】
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。
【０５４３】
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。
【０５４４】
演算部８０５は、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの解法に基づく処理により、動きボケが除去された前景成分Fi/vを算出して、動きボケが除去された前景の画素値である、０乃至８の整数のいずれかのiに対応するFiを算出して、図８２に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および選択部８０７に出力する。
【０５４５】
なお、図８２に示す動きボケが除去された前景成分画像において、C03乃至C10のそれぞれにF01乃至F08のそれぞれが設定されているのは、画面に対する前景成分画像の位置を変化させないためであり、任意の位置に対応させることができる。
【０５４６】
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８３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。
【０５４７】
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。
【０５４８】
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。
【０５４９】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５５０】
また、例えば、図８４に示すように、処理単位に対応する画素の数が８であり、動き量vが４であるとき、動きボケ調整部１０６は、式（１１０）に示す行列の式を生成する。
【０５５１】
【数２５】
動きボケ調整部１０６は、このように処理単位の長さに対応した数の式を立てて、動きボケの量が調整された画素値であるFiを算出する。同様に、例えば、処理単位に含まれる画素の数が１００あるとき、１００個の画素に対応する式を生成して、Fiを算出する。
【０５５３】
図８５は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図７９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。
【０５５４】
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。
【０５５５】
このようにすることで、図８５の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図８５の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図８１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８３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。
【０５５６】
以上のように、動きボケ調整部１０６は、動き量vおよび処理単位に対応して、式を生成し、生成した式に前景成分画像の画素値を設定して、動きボケの量が調整された前景成分画像を算出する。
【０５５７】
次に、図８６のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０５５８】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。
【０５５９】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部８０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ８０３において、方程式生成部８０３は、選択されたモデルを基に、正規方程式を作成する。
【０５６０】
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。
【０５６１】
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。
【０５６２】
このように、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動きボケを含む前景画像から動きボケの量を調整することができる。
【０５６３】
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。
【０５６４】
図８７は、動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部９０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、演算部９０４に供給される。
【０５６５】
処理単位決定部９０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、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。
【０５６６】
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８８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。
【０５６７】
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。
【０５６８】
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。
【０５６９】
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。
【０５７０】
図８８乃至図９０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。
【０５７１】
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（７８）乃至式（８９）で表される。
【０５７２】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（１１１）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（１１２）で求めることができる。
【０５７３】
F08/v=C12 （１１１）
F07/v=C11-C12 （１１２）
【０５７４】
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（１１３）乃至式（１１８）により求めることができる。
【０５７５】
F06/v=C10-C11 （１１３）
F05/v=C09-C10 （１１４）
F04/v=C08-C09 （１１５）
F03/v=C07-C08+C12 （１１６）
F02/v=C06-C07+C11-C12 （１１７）
F01/v=C05-C06+C10-C11 （１１８）
【０５７６】
方程式生成部９０３は、式（１１１）乃至式（１１８）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。
【０５７７】
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（１１１）乃至式（１１８）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（１１１）乃至式（１１８）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０５７８】
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（１１１）乃至式（１１８）に基づく演算により、図８９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。
【０５７９】
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９０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。
【０５８０】
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。
【０５８１】
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８３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。
【０５８２】
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。
【０５８３】
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。
【０５８４】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５８５】
次に、図８７に構成を示す動きボケ調整部１０６による前景の動きボケの量の調整の処理を図９１のフローチャートを参照して説明する。
【０５８６】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０５８７】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０５８８】
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。
【０５８９】
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。
【０５９０】
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。
【０５９１】
このように、図８７に構成を示す動きボケ調整部１０６は、より簡単な演算で、より迅速に、動きボケを含む前景画像から動きボケを調整することができる。
【０５９２】
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８７に構成を示す動きボケ調整部１０６においても、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０５９３】
以上のように、図９に構成を示す分離部９１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。
【０５９４】
図９２は、分離部９１の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０５９５】
図９に示す部分と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０５９６】
領域特定部１０３は、領域情報を混合比算出部１０４および合成部１００１に供給する。
【０５９７】
混合比算出部１０４は、混合比αを前景背景分離部１０５および合成部１００１に供給する。
【０５９８】
前景背景分離部１０５は、前景成分画像を合成部１００１に供給する。
【０５９９】
合成部１００１は、混合比算出部１０４から供給された混合比α、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０６００】
図９３は、合成部１００１の構成を示す図である。背景成分生成部１０２１は、混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０６０１】
混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０６０２】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０６０３】
このように、合成部１００１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０６０４】
特徴量である混合比αを基に前景成分画像を任意の背景画像と合成して得られた画像は、単に画素を合成した画像に比較し、より自然なものと成る。
【０６０５】
図９４は、動きボケの量を調整する分離部９１の機能の更に他の構成を示すブロック図である。図９に示す分離部９１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９４に示す分離部９１は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０６０６】
図９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。
【０６０７】
入力画像は、混合比算出部１１０１、前景背景分離部１１０２、領域特定部１０３、およびオブジェクト抽出部１０１に供給される。
【０６０８】
混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２に供給する。
【０６０９】
図９５は、混合比算出部１１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０６１０】
図９５に示す推定混合比処理部４０１は、図５４に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図９５に示す推定混合比処理部４０２は、図５４に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０６１１】
推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０６１２】
推定混合比処理部４０２は、入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０６１３】
前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。
【０６１４】
図９６は、前景背景分離部１１０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０６１５】
図７１に示す前景背景分離部１０５と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０６１６】
選択部１１２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして分離部６０１に供給する。
【０６１７】
分離部６０１は、選択部１１２１から供給された混合比αおよび領域情報を基に、混合領域に属する画素の画素値から前景の成分および背景の成分を抽出し、抽出した前景の成分を合成部６０３に供給すると共に、背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０６１８】
分離部６０１は、図７６に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０６１９】
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。
【０６２０】
図９４に示す動きボケ調整部１０６は、図９に示す場合と同様の構成とすることができ、領域情報および動きベクトルを基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量が調整された前景成分画像を出力する。
【０６２１】
図９４に示す選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０６２２】
このように、図９４に構成を示す分離部９１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像に対して、その画像に含まれる動きボケの量を調整して出力することができる。図９４に構成を示す分離部９１は、第１の実施例と同様に、埋もれた情報である混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０６２３】
図９７は、前景成分画像を任意の背景画像と合成する分離部９１の機能の他の構成を示すブロック図である。図９２に示す分離部９１が領域特定と混合比αの算出をシリアルに行うのに対して、図９７に示す分離部９１は、領域特定と混合比αの算出をパラレルに行う。
【０６２４】
図９４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。
【０６２５】
図９７に示す混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２および合成部１２０１に供給する。
【０６２６】
図９７に示す前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を合成部１２０１に供給する。
【０６２７】
合成部１２０１は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０６２８】
図９８は、合成部１２０１の構成を示す図である。図９３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。
【０６２９】
選択部１２２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして背景成分生成部１０２１に供給する。
【０６３０】
図９８に示す背景成分生成部１０２１は、選択部１２２１から供給された混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０６３１】
図９８に示す混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０６３２】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０６３３】
このように、合成部１２０１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０６３４】
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。
【０６３５】
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。
【０６３６】
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。
【０６３７】
なお、センサは、CCDに限らす、固体撮像素子である、例えば、BBD（Bucket Brigade Device）、CID（Charge Injection Device）、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。
【０６３８】
次に、図９９のフローチャートを参照して、カメラ端末装置２がリアルタイムで撮像した画像の前景成分画像に、指定された背景成分画像を合成した画像を出力する合成サービスの処理について説明する。尚、カメラ端末装置２は、使用者に対して貸し出されているものとして、分離処理と合成処理のそれぞれに課金される場合の例について説明する。
【０６３９】
ステップＳ１００１において、シャッタボタンが押下されたか否かが判定され、シャッタボタンが押下されるまでこの処理が繰り返され、シャッタボタンが押下されると、ステップＳ１００２において、信号制御部７１は、撮像部７４より入力される画像を背景成分画像と前景成分画像に分離する処理を実行する。この画像の分離の処理は、上述の分離部９１によって実行される一連の処理であり、すなわち、図３５のフローチャートを参照して説明した領域特定の処理、図６３を参照して説明した混合比の算出の処理、図７８のフローチャートを参照して説明した前景と背景の分離の処理、および、図８６のフローチャートを参照して説明した前景成分画像の動きボケ量の調整の処理によって実行される、入力画像を前景成分画像と背景成分画像に分離する処理である。尚、ここの処理については、上述と同様であるので、その説明は、省略する。
【０６４０】
ステップＳ１００３において、課金処理部７５は、ネットワーク１を介して課金サーバ５に対して課金処理を実行する。また、同時にステップＳ１０２１において、課金サーバ５は、カメラ端末装置２に対して課金処理を実行する。
【０６４１】
ここで、図１００のフローチャートを参照して、上述の課金処理を説明する。尚、課金処理にあたり、カメラ端末装置２を借りた使用者は、例えば、使用開始前に予め自らの口座ID（クレジットカードのカード番号などでもよい）と認証情報を入力するものとする。
【０６４２】
ステップＳ１１０１において、図１０１で示すように、課金処理部７５は、処理内容（サービス）を指定して使用者（画像の分離を依頼する使用者）を識別するID情報、認証情報（パスワード等）、利用金額、および、自らに記憶されているID（提供者を識別するID）をネットワーク１を介して課金サーバ５に送信する。今の場合、サービスとして画像の分離処理が指定されたことになる。
【０６４３】
ステップＳ１１２１において、図１０１で示すように、課金サーバ２４は、カメラ端末装置２より送信されてきた（使用者の）IDに基づいて、認証情報、顧客口座ID、および、利用金額を、顧客口座の金融機関が管理する金融サーバ６に問い合わせる。
【０６４４】
ステップＳ１１４１において、図１０１で示すように、金融サーバ（顧客用）６は、顧客口座IDと認証情報に基づいて、認証処理を実行し、認証結果と利用の可否の情報を課金サーバ５に通知する。
【０６４５】
ステップＳ１１２２において、図１０１で示すように、課金サーバ５は、認証結果と利用可否の情報をカメラ端末装置２に送信する。尚、以下の説明においては、認証結果が問題なく、その利用が可能であるとの条件の下に説明を進める。また、認証結果に問題があり、その利用が認められないとの情報が受信された場合、その処理は、終了することになる。
【０６４６】
ステップＳ１１０２において、図１０１で示すように、カメラ端末装置２は、認証結果に問題がなく、金融機関の利用が可能であるとの条件の場合、サービスを提供する。すなわち、今の場合、カメラ端末装置２は、画像の分離の処理を実行する。
【０６４７】
ステップＳ１１０３において、カメラ端末装置２は、サービスの利用通知を課金サーバ５に送信する。ステップＳ１１２３において、課金サーバ５は、顧客口座ID、利用金額、および、提供者口座IDを金融サーバ（顧客用）６に通知する。
【０６４８】
ステップＳ１１４２において、金融サーバ（顧客用）６は、顧客口座IDの口座から利用金額を提供者金融サーバ（提供者用）７に振り込む。
【０６４９】
ここで、図９９のフローチャートの説明に戻る。
【０６５０】
ステップＳ１００４において、信号制御部７１は、画像蓄積部７２に分離した画像を保存する。ステップＳ１００５において、課金処理部７５は、シャッタが押下され続けているか否かを判定し、押下され続けていると判定した場合、その処理は、ステップＳ１００２に戻る。すなわち、押下されて続けている間は課金処理が実行され続けることになる。
【０６５１】
ステップＳ１００５において、シャッタが押下されていないと判定された場合、ステップＳ１００６において、信号制御部７１は、背景成分画像として選択される画像のIDが入力されたか否かを判定し、入力されるまでその処理を繰り替えす。尚、背景成分画像を指定するIDは、使用開始前に設定するようにしてもよいし、予め設定がない場合には、デフォルトで指定されるIDが入力されるようにしておいてもよく、シャッタが押下されてから分離処理および合成処理がスムーズに行われるようにしてもよい。
【０６５２】
ステップＳ１００７において、信号制御部７１は、指定されたIDの背景成分画像を、分離処理により分離した前景成分画像と合成する。例えば、図１０２（Ａ）で示すような画像が撮像部７４により撮像されると、信号制御部７１は、その画像を前景成分画像と背景成分画像に分離する。その後、ステップＳ１００６の処理で、図１０２（Ｂ）で示すように、画像蓄積部７２に蓄積された画像（背景Ｂ１乃至Ｂ３、および、前景Ｆ１乃至Ｆ３）のうち、背景Ｂ３が選択されると、信号制御部７１は、背景Ｂ３と図１０２（Ａ）の中心部の前景成分画像とを合成して、図１０２（Ｃ）で示すような合成画像を生成する。
【０６５３】
ステップＳ１００８，Ｓ１０２２において、カメラ端末装置２の課金処理部７１と課金サーバ５は、合成処理に対しての課金処理を実行する。尚、課金処理については、図１００のフローチャートを参照して、説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０６５４】
ステップＳ１００９において、カメラ端末装置２の信号制御部７１は、合成画像を表示部７３に表示すると共に、その画像にIDを付して画像蓄積部７２に保存させる。
【０６５５】
以上の例においては、シャッタボタンが押下されている時間において、分離処理が繰り返され、それに応じた課金も実行され続ける例について説明してきたが、シャッタが押下される度に課金されるようにしても良い。
【０６５６】
次に、図１０３で示すように、動く被写体をカメラ装置４により撮像してリアルタイムで動きボケを除去して表示させるか、または、図１０４で示すように、リアルタイムで動きボケを除去して、さらに別の背景成分画像を合成する処理を実現できるテレビジョン受像機端末装置３について、図１０５を参照して説明する。
【０６５７】
尚、図１０５で示すテレビジョン受像機端末装置３は、図１０４で示すように、野生動物の夜間観察などで使用するために貸し出されるものであるとする。このとき、テレビジョン受像機端末装置３に対しての課金処理は、貸し出し時間に対する料金（施設利用時間に対応する料金）と、動きボケ除去処理と合成処理に対する料金であるものとする。また、動きボケ除去処理と合成処理は、被写体の画像（前景成分画像）に動きがある状態のときにのみ課金されるものとする。
【０６５８】
テレビジョン受像機端末装置３の施設利用時間計測部２００１は、テレビジョン受像機端末装置３が貸し出されてからの時間を計測するものであり、計測された時間をカウンタ２００１ａに記憶させていき、最終的に計測された施設利用時間を課金処理部８５に出力する。静動判定部２００２は、カメラ装置４より入力される撮像された画像をスキャンして、被写体の画像（前景成分画像）に動きが生じたか否かを判定し、動きがあった場合、動きがあったことを示す信号を処理時間計測部２００３に出力する。処理時間計測部２００３は、静動判定部２００２より動きがあったことを示す信号が入力されると、その信号が入力されている時間を計測しカウンタ２００３ａに記憶させていき、最終的に課金処理時にカウンタ２００３ａに記憶された処理時間を課金処理部８５に出力する。このとき課金処理部８５は、施設利用時間計測部２００１より入力された施設利用時間と、処理時間計測部２００３より入力された処理時間に応じて利用金額を算出し、課金サーバ５に対して課金処理を実行する。
【０６５９】
信号処理部８１の構成は、図８で示した信号処理部７１と同様であるのでその説明を省略する。
【０６６０】
次に、図１０６のフローチャートを参照して、野生動物の夜間観察に使用する場合、テレビジョン受像機端末装置３によりリアルタイム合成サービスの処理について説明する。
【０６６１】
ステップＳ１２０１において、テレビジョン受像機端末装置３の施設利用時間計測部２００１は、施設利用時間の計測を開始する。このタイミングでカメラ装置４により撮像された画像が順次信号処理部７１と静動判定部２００２に出力されはじめる。ステップＳ１２０２において、静動判定部２００２は、被写体に動きがあったか否かを判定し、動きがあると判定されるまでその処理を繰り返し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１２０３に進む。
【０６６２】
ステップＳ１２０３において、静動判定部２００２より動きが検出されたことを示す信号が出力されることにより処理時間計測部２００３は、処理時間の計測を開始する。
【０６６３】
ステップＳ１２０４において、信号制御部８１の分離部９１が入力された画像の分離の処理を実行する。この処理は、図９９のフローチャート中のステップＳ１００２の処理と同様であり、動きボケ量の調整の処理（図８６のフローチャート参照）が含まれており、その処理により画像の分離処理と共に、前景成分画像の動きボケの調整処理により動きボケを除去することができる。尚、今の場合、画像が分離された後、前景成分画像のみが、合成部９２に出力される。
【０６６４】
ステップＳ１２０５において、合成部９２は、合成しようとする背景成分画像を画像蓄積部７２より読み込み、ステップＳ１２０６において、合成部９２は、読み込んだ背景成分画像と、分離部９１より入力された動きボケ除去された前景成分画像を合成し、表示部８３に出力し、表示させる。
【０６６５】
ステップＳ１２０７において、静動判定部２００２は、動きがあるか、すなわち、依然として動きが継続的にあるか否かを判定し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１２０４に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０６６６】
ステップＳ１２０７において、動きが無いと判定された場合、ステップＳ１２０８において、処理時間計測部２００３は、実際の分離処理（動きボケ除去処理）と合成処理にかかった時間を計測し、カウンタ２００３ａに記憶させる。
【０６６７】
ステップＳ１２０９において、施設利用時間計測部２００１は、施設利用が終了したか否かを判定し、例えば、施設利用が終了した場合、ステップＳ１２１０において、カウンタ２００１ａに記憶されていた施設利用時間を計測し、課金処理部７５に出力する。
【０６６８】
ステップＳ１２１１，Ｓ１１２１において、テレビジョン受像機端末装置３の課金処理部８５と課金サーバ５は、施設利用時間と動きボケ除去処理と合成処理の処理時間に基づいて課金処理を算出すると共に、対応する課金処理を実行する。尚、課金処理については、図１００のフローチャートを参照して、説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０６６９】
以上のような処理により、野生動物の夜間観察のように微弱な光でも、動きボケ処理した画像を撮像することができるサービスを提供することができ、さらに、テレビジョン受像機端末装置３の貸し出し時間（施設利用時間）と、処理時間（動きボケ処理と合成処理にかかる時間）に応じた課金処理が実現できるので、夜間において、動物が動かずにしている時間は、分離および合成の処理にかかる費用が発生しないので、使用者は、分離処理や合成処理が必要とされる状況が発生したタイミングにだけ料金を支払うことになる。
【０６７０】
また、図１０６のフローチャートを参照して説明したリアルタイム合成サービスの処理で、貸し出し時間による課金処理をなくし、処理時間のみで課金するようにして、ゴルフスウィングの確認のために、例えば、ゴルフ場などでテレビジョン受像機端末装置３を貸し出す場合の処理について図１０７のフローチャートを参照して説明する。
【０６７１】
この処理は、図１０６のフローチャートにおけるステップＳ１２０１，Ｓ１２１０の処理を省いたものとなる。すなわち、ステップＳ１３０１において、静動判定部２００２は、被写体に動きがあったか否かを判定し、動きがあると判定されるまでその処理を繰り返し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１３０２に進む。すなわち、使用者が、ゴルフスウィングをするまでは、その処理は実行されず、課金処理もされない。
【０６７２】
ステップＳ１３０２において、静動判定部２００２より動きが検出されたことを示す信号が出力されることにより処理時間計測部２００３は、処理時間の計測を開始する。
【０６７３】
ステップＳ１３０３において、信号制御部８１の分離部９１が入力された画像の分離の処理を実行する。この処理は、図９９のフローチャート中のステップＳ１００２の処理と同様であり、動きボケ量の調整の処理が含まれており、その処理により画像の分離処理と共に、前景成分画像の動きボケの調整処理により動きボケを除去することができる。
【０６７４】
ステップＳ１３０４において、合成部９２は、合成しようとする背景成分画像を画像蓄積部８２より読み込み、ステップＳ１３０５において、合成部９２は、読み込んだ背景成分画像と、分離部９１より入力された動きボケ除去された前景成分画像を合成し、表示部８３に出力し、表示させる。今の場合、ゴルフクラブのスウィングが動きボケ除去された状態で表示されていれば良いので、撮像された画像と異なる背景成分画像を特に合成する必要はないので、必ずしも画像蓄積部８２より背景成分画像を読み出さなくても良い。
【０６７５】
ステップＳ１３０６において、静動判定部２００２は、動きがあるか、すなわち、依然として動きが継続的あるか否かを判定し、動きがあると判定された場合、その処理は、ステップＳ１２０４に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０６７６】
ステップＳ１３０６において、動きが無いと判定された場合、ステップＳ１３０７において、処理時間計測部２００３は、実際の分離処理（動きボケ除去処理）と合成処理にかかった時間を計測し、カウンタ２００３ａに記憶させる。
【０６７７】
ステップＳ１３０８において、施設利用時間計測部２００１は、施設利用が終了したか否かを判定し、例えば、施設利用が終了した場合（カメラ端末装置２を返却する場合）、ステップＳ１３０９，Ｓ１３２１において、カメラ端末装置２の課金処理部７１と課金サーバ５は、施設利用時間と動きボケ除去処理と合成処理の処理時間に基づいて課金処理を算出すると共に、対応する課金処理を実行する。尚、課金処理については、図１００のフローチャートを参照して、説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０６７８】
以上においては、テレビジョン受像機端末装置３の動作について説明してきたが、例えば、カメラ端末装置２により同様の処理を実行させることも可能である。
【０６７９】
以上によれば、本発明の分離部９１は、撮像した画像を実時間で、前景成分画像（前景成分画像）と前景成分画像（前景成分画像）に分離し、前景成分画像については、実時間で動きボケ調整処理を施すことが可能となる。
【０６８０】
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４，５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４１，６１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク４２，６２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク４３，６３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ４４，６４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ROM２２，５２や、記憶部２８，５８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０６８１】
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。
【０６８２】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置および方法、並びにプログラムによれば、撮像した画像を実時間で、前景成分画像（前景成分画像）と前景成分画像（前景成分画像）に分離し、前景成分画像については、実時間で動きボケ調整処理を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像処理方法を示す図である。
【図２】従来の画像処理方法を示す図である。
【図３】本発明を適用した画像処理システムの一実施の形態の構成を示す図である。
【図４】図３のカメラ端末装置の構成を示す図である。
【図５】図３のテレビジョン受像機端末装置の構成を示す図である。
【図６】図４のカメラ端末装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図５のテレビジョン受像機端末装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図６の信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図９】画像処理装置を示すブロック図である。
【図１０】センサによる撮像を説明する図である。
【図１１】画素の配置を説明する図である。
【図１２】検出素子の動作を説明する図である。
【図１３】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１４】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１５】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】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２０】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２１】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】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２６】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２７】領域特定部１０３の構成の一例を示すブロック図である。
【図２８】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２９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３１】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３２】領域判定の条件を説明する図である。
【図３３】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図３４】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図３５】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３６】領域特定部１０３の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図３７】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３８】背景画像の例を示す図である。
【図３９】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４０】相関値の算出を説明する図である。
【図４１】相関値の算出を説明する図である。
【図４２】２値オブジェクト画像の例を示す図である。
【図４３】時間変化検出部３０３の構成を示すブロック図である。
【図４４】領域判定部３４２の判定を説明する図である。
【図４５】時間変化検出部３０３の判定の例を示す図である。
【図４６】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４７】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４８】領域特定部１０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４９】ロバスト化部３６１の構成を説明するブロック図である。
【図５０】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５１】動き補償部３８１の動き補償を説明する図である。
【図５２】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図５３】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５４】混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図５５】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図５６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５７】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】前景の成分の相関を利用した近似を説明する図である。
【図５９】C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図６０】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図６１】推定混合比の例を示す図である。
【図６２】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図６３】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図６４】推定混合比の演算の処理を説明するフローチャートである。
【図６５】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図６６】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図６７】混合比αを算出するときの複数のフレームの画素の対応を説明する図である。
【図６８】混合比推定処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。
【図６９】推定混合比の例を示す図である。
【図７０】カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を説明するフローチャートである。
【図７１】前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。
【図７２】入力画像、前景成分画像、および背景成分画像を示す図である。
【図７３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図７６】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図７７】分離された前景成分画像、および背景成分画像の例を示す図である。
【図７８】前景と背景との分離の処理を説明するフローチャートである。
【図７９】動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図８０】処理単位を説明する図である。
【図８１】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８２】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８３】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図８４】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】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図８６】動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図８７】動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図８８】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８９】前景の成分の算出を説明する図である。
【図９０】前景の成分の算出を説明する図である。
【図９１】前景の動きボケの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図９２】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図９３】合成部１００１の構成を示す図である。
【図９４】画像処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図９５】混合比算出部１１０１の構成を示すブロック図である。
【図９６】前景背景分離部１１０２の構成を示すブロック図である。
【図９７】画像処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図９８】合成部１２０１の構成を示す図である。
【図９９】カメラ端末装置の合成サービスの処理を説明するフローチャートである。
【図１００】合成サービスの課金処理を説明するフローチャートである。
【図１０１】合成サービスの課金処理を説明する図である。
【図１０２】合成サービスの課金処理を説明する図である。
【図１０３】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスを説明する図である。
【図１０４】カメラ端末装置の別の実施例を説明する図である。
【図１０５】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスの処理を説明するフローチャートである。
【図１０６】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスを説明する図である。
【図１０７】カメラ端末装置によるリアルタイム合成サービスを説明する図である。
【符号の説明】
１ ネットワーク， ２ カメラ端末装置， ３ テレビジョン受像機端末装置， ４ カメラ装置， ５ 課金サーバ， ６，７ 金融サーバ， ２１ CPU， ２２ ROM， ２３ RAM， ２６ 入力部， ２６ａ センサ， ２７ 出力部， ２７ａ LCD， ２８ 記憶部， ２９ 通信部， ３０ ドライブ， ３１ 磁気ディスク， ３２ 光ディスク， ３３ 光磁気ディスク， ３４ 半導体メモリ， ５１ CPU， ５２ ROM， ５３ RAM， ５６ 入力部， ５７ 出力部， ５８ 記憶部， ５９ 通信部， ６０ ドライブ， ６１ 磁気ディスク， ６２ 光ディスク， ６３ 光磁気ディスク， ６４ 半導体メモリ， ７１ 信号処理部， ７２ 画像蓄積部， ７３ 表示部， ７４ 撮像部， ７５ 課金処理部， ８１ 信号処理部， ８２ 画像蓄積部，８３ 表示部， ８４ チューナ， ８５ 課金処理部， ９１ 分離部， ９２ 合成部， １０１ オブジェクト抽出部， １０２ 動き検出部， １０３ 領域特定部， １０４ 混合比算出部， １０５ 前景背景分離部， １０６ 動きボケ調整部， １０７ 選択部， ２０１ フレームメモリ， ２０２−１乃至２０２−４ 静動判定部， ２０３−１乃至２０３−３ 領域判定部，２０４ 判定フラグ格納フレームメモリ， ２０５ 合成部， ２０６ 判定フラグ格納フレームメモリ， ３０１ 背景画像生成部， ３０２ ２値オブジェクト画像抽出部， ３０３ 時間変化検出部， ３２１ 相関値演算部， ３２２ しきい値処理部， ３４１ フレームメモリ， ３４２ 領域判定部， ３６１ ロバスト化部， ３８１ 動き補償部， ３８２ スイッチ， ３８３−１乃至３８３−Ｎ フレームメモリ、 ３８４−１乃至３８４−Ｎ 重み付け部， ３８５ 積算部， ４０１ 推定混合比処理部， ４０２ 推定混合比処理部， ４０３ 混合比決定部， ４２１ フレームメモリ， ４２２ フレームメモリ， ４２３ 混合比演算部， ４４１ 選択部， ４４２ 推定混合比処理部， ４４３ 推定混合比処理部， ４４４ 選択部， ５０１ 遅延回路， ５０２ 足し込み部， ５０３ 演算部， ６０１ 分離部， ６０２ スイッチ， ６０３ 合成部， ６０４ スイッチ， ６０５ 合成部， ６２１フレームメモリ， ６２２ 分離処理ブロック， ６２３ フレームメモリ，６３１ アンカバード領域処理部， ６３２ カバード領域処理部， ６３３合成部， ６３４ 合成部， ８０１ 処理単位決定部， ８０２ モデル化部， ８０３ 方程式生成部， ８０４ 足し込み部， ８０５ 演算部， ８０６ 動きボケ付加部， ８０７ 選択部， ８２１ 選択部， ９０１ 処理単位決定部， ９０２ モデル化部， ９０３ 方程式生成部， ９０４ 演算部， ９０５ 補正部， ９０６ 動きボケ付加部， ９０７ 選択部， １００１ 合成部， １０２１ 背景成分生成部， １０２２ 混合領域画像合成部， １０２３ 画像合成部， １１０１ 混合比算出部， １１０２ 前景背景分離部， １１２１ 選択部， １２０１ 合成部， １２２１ 選択部， ２００１ 施設利用時間計測部， ２００１ａ カウンタ， ２００２ 静動判定部， ２００３ 処理時間計測部， ２００３ａ カウンタ
Claims (11)
- 画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとして撮像する撮像手段と、
前記撮像手段に対して撮像を指令する撮像指令手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データを入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された画像データの、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比を推定する混合比推定手段と、
前記混合比推定手段により推定された混合比に基づいて、前記入力手段により入力された画像データを、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、前記撮像手段により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像を前記撮像手段により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶する記憶手段と、
前記撮像指令手段の指令に応じて、前記分離手段による前記画像データの前記前景成分画像、および前記背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記分離手段により実時間で分離された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像、並びに、前記記憶手段により既に記憶された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段により表示された、前記分離手段により実時間で分離された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像、並びに、前記記憶手段により既に記憶された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像のうち、所望とする前景成分画像、および、背景成分画像を指定する画像指定手段と、
前記指定手段により指定された所望とする前景成分画像、および、背景成分画像を合成する合成手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記合成手段に対して画像の合成を指令する合成指令手段と、
前記合成指令手段の指令に応じて課金処理を実行する合成課金手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。 - 前記記憶手段に対して、前記分離手段により分離された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像の実時間での記憶をするか否かを指令する記憶指令手段と、
前記記憶指令手段の指令に応じて課金処理を実行する記憶課金手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記画像データの各画素について動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
前記動きベクトル検出手段により検出された動きベクトルに基づいて、前記分離手段により前記撮像手段により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離された前記前景成分画像、または、前記記憶手段により既に記憶されている前記前景成分画像の動きボケを調整する動きボケ調整手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記動きボケ調整手段により動きボケ調整された前記前景成分画像を表示する動きボケ調整画像表示手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。 - 前記動きボケ調整手段により動きボケ調整されている、前記前景成分画像と前記背景成分画像とを合成する合成手段をさらに備え、
前記動きボケ調整画像表示手段は、前記動きボケ調整手段により動きボケ調整されている、前記前景成分画像と前記背景成分画像とが、前記合成手段により合成された画像を表示する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。 - 前記動きボケ調整手段が、前記前景成分画像の動きボケを調整する時間を計測する処理時間計測手段と、
前記処理時間計測手段により計測された時間に応じて課金処理を実行する動きボケ調整課金手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。 - 画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとして撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップの処理に対して撮像を指令する撮像指令ステップと、
前記撮像ステップの処理により撮像された画像データを入力する入力ステップと、
前記入力ステップの処理で入力された画像データの、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比を推定する混合比推定ステップと、
前記混合比推定ステップの処理で推定された混合比に基づいて、前記入力ステップの処理で入力された画像データを、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像に、前記撮像ステップの処理により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で分離する分離ステップと、
前記分離ステップの処理で分離された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像を前記撮像ステップの処理により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間で記憶する記憶ステップと、
前記撮像指令ステップの処理での指令に応じて、前記分離ステップの処理による前記画像データの前記前景成分画像、および前記背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金ステップと
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとしての撮像を制御する撮像制御ステップと、
前記撮像制御ステップの処理に対して撮像の指令を制御する撮像指令制御ステップと、
前記撮像制御ステップの処理により撮像された画像データの入力を制御する入力制御ステップと、
前記入力制御ステップの処理で入力された画像データの、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比の推定を制御する混合比推定制御ステップと、
前記混合比推定制御ステップの処理で推定された混合比に基づいて、前記入力制御ステップの処理で入力された画像データを、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像との、前記撮像制御ステップの処理により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での分離を制御する分離制御ステップと、
前記分離制御ステップの処理で分離された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像の前記撮像制御ステップの処理により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での記憶を制御する記憶制御ステップと、
前記撮像指令制御ステップの処理での指令に応じて、前記分離制御ステップの処理による前記画像データの前記前景成分画像、および前記背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金ステップと
を含む処理をコンピュータに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。 - 画像を構成する光を光電変換し、光電変換することで得られた電荷を時間的に積分する所定数の撮像素子により、画素毎に、かつ、時間的に積分された画像を構成する光の量に応じて決定される画素値からなる画像データとしての撮像を制御する撮像制御ステップと、
前記撮像制御ステップの処理に対して撮像の指令を制御する撮像指令制御ステップと、
前記撮像制御ステップの処理により撮像された画像データの入力を制御する入力制御ステップと、
前記入力制御ステップの処理で入力された画像データの、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分が混合された混合領域の混合比の推定を制御する混合比推定制御ステップと、
前記混合比推定制御ステップの処理で推定された混合比に基づいて、前記入力制御ステップの処理で入力された画像データを、前記画像データの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分からなる前景成分画像と、前記画像データの背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分からなる背景成分画像との、前記撮像制御ステップの処理により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での分離を制御する分離制御ステップと、
前記分離制御ステップの処理で分離された前記前景成分画像、および、前記背景成分画像の前記撮像制御ステップの処理により前記画像データが撮像されるのと略同一のタイミングである実時間での記憶を制御する記憶制御ステップと、
前記撮像指令制御ステップの処理での指令に応じて、前記分離制御ステップの処理による前記画像データの前記前景成分画像、および前記背景成分画像の分離に係る料金を管理する課金サーバに対して、課金処理を実行する撮像課金ステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
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