JP4840630B2 - 画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、センサにより検出した信号と現実世界との違いを考慮した画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現実世界における事象をセンサで検出し、画像センサが出力するサンプリングデータを処理する技術が広く利用されている。
【０００３】
例えば、静止している所定の背景の前で移動する物体をビデオカメラで撮像して得られる画像には、物体の移動速度が比較的速い場合、動きボケが生じることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
静止している背景の前で物体が移動するとき、移動する物体の画像自身の混ざり合いによる動きボケのみならず、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いが生じる。従来は、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いの状態に対応する処理は、考えられていなかった。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、背景の画像の領域、移動する物体の画像の領域、および混ざり合いが生じている画像の領域を特定することができるようにすることを目的とする。
【０００６】
本発明の画像処理装置は、画像データの注目フレームと、注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の混合画素データの各々に対応する周辺フレームの画素を、背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、背景画素データ、現実世界において複数であるオブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、混合画素データに含まれる前景の成分の和から混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した混合画素データ及びそれに対応する背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成手段と、Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出手段と、混合比検出手段により検出された推定混合比を基本式に代入して予測演算し、その結果得られる注目画素データの予測値の、注目画素データの実値に対する差分を、予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算手段と、予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、注目画素の属する領域が、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定手段と、注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、注目画素の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、注目画素の属する領域が、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定手段とを備え、前記関係式生成手段は、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、前記混合比検出手段は、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、前記予測誤差演算手段は、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定手段は、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定することを特徴とする。
【０００７】
混合比検出手段は、Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用することで、注目画素について、推定混合比と共に、前景の成分の和をさらに検出し、予測誤差演算手段は、混合比検出手段により検出された推定混合比に加えてさらに前景の成分の和を基本式に代入することにより、注目画素データの予測値を演算し、その予測値に対する予測誤差を演算するようにすることができる。
【０００８】
関係式生成手段は、Ｍ個の混合画素の混合画素データとして、注目画素データ、及び、注目フレーム内の注目画素の近傍に位置する、近傍画素の近傍画素データを抽出し、注目画素データ及び近傍画素データに含まれる前景成分が等しいとする第１の近似、及び、混合比の変化が混合領域の画素の位置に対して直線的であるとする第２の近似を用いて、基本式から変換された予測演算式であって、混合比から特定される複数の混合比関係情報及び背景画素データから混合画素データを予測演算する予測演算式が予め定義されており、予測誤差演算式に対して、抽出した混合画素データ及びそれに対応する背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成し、予測演算手段は、混合比検出手段により検出された推定混合比に対応する、複数の混合比関係情報を予測演算式に代入して予測演算することで、予測誤差を演算するようにすることができる。
【００１２】
関係式生成手段は、Ｍ個の関係式として、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基づくＭ個の第１関係式を生成する場合、注目フレームの次のフレームから背景画素データを抽出し、Ｍ個の関係式として、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式を生成する場合、注目フレームの前のフレームから背景画素データを抽出するようにすることができる。
【００１３】
関係式生成手段は、注目画素に対応して、前景オブジェクトの動きを基に、注目フレームおよび周辺フレームから、Ｍ個の混合画素データを抽出すると共に、Ｍ個の混合画素データの個々に対応して、背景オブジェクトの動きを基に、混合画素データが抽出されたフレームとは異なるフレームから、Ｍ個の背景画素データを抽出し、Ｍ個の関係式を生成するようにすることができる。
【００１４】
関係式生成手段は、Ｍ個の混合画素データのそれぞれに対応する混合比及び前景の成分の和が同一であるとする近似に基づいて、Ｍ個の関係式を生成するようにすることができる。
【００１７】
本発明の画像処理方法は、画像データの注目フレームと、注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の混合画素データの各々に対応する周辺フレームの画素を、背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、背景画素データ、現実世界において複数であるオブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、混合画素データに含まれる前景の成分の和から混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した混合画素データ及びそれに対応する背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成ステップと、Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出ステップと、混合比検出ステップの処理により検出された推定混合比を基本式に代入して予測演算し、その結果得られる注目画素データの予測値の、注目画素データの実値に対する差分を、予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算ステップと、予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、注目画素の属する領域が、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップと、注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、注目画素の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、注目画素の属する領域が、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定ステップとを含み、前記関係式生成ステップは、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、前記混合比検出ステップは、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、前記予測誤差演算ステップは、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップは、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定することを特徴とする。
【００１８】
本発明の記録媒体のプログラムは、画像データの注目フレームと、注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の混合画素データの各々に対応する周辺フレームの画素を、背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、背景画素データ、現実世界において複数であるオブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、混合画素データに含まれる前景の成分の和から混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した混合画素データ及びそれに対応する背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成ステップと、Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出ステップと、混合比検出ステップの処理により検出された推定混合比を基本式に代入して予測演算し、その結果得られる注目画素データの予測値の、注目画素データの実値に対する差分を、予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算ステップと、予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、注目画素の属する領域が、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップと、注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、注目画素の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、注目画素の属する領域が、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定ステップとを含み、前記関係式生成ステップは、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、前記混合比検出ステップは、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、前記予測誤差演算ステップは、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップは、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定することを特徴とする。
【００１９】
本発明のプログラムは、コンピュータに、画像データの注目フレームと、注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の混合画素データの各々に対応する周辺フレームの画素を、背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、背景画素データ、現実世界において複数であるオブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、混合画素データに含まれる前景の成分の和から混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した混合画素データ及びそれに対応する背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成ステップと、Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出ステップと、混合比検出ステップの処理により検出された推定混合比を基本式に代入して予測演算し、その結果得られる注目画素データの予測値の、注目画素データの実値に対する差分を、予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算ステップと、予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、注目画素の属する領域が、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップと、注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、注目画素の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、注目画素の属する領域が、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定ステップを実行させるプログラムであって、前記関係式生成ステップは、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、前記混合比検出ステップは、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、前記予測誤差演算ステップは、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップは、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定するプログラムであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、画像データの注目フレームと、注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データが、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出され、かつ、Ｍ個の混合画素データの各々に対応する周辺フレームの画素が、背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出され、背景画素データ、現実世界において複数であるオブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、混合画素データに含まれる前景の成分の和から混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した混合画素データ及びそれに対応する背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式が生成され、Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、注目画素についての推定混合比が検出され、検出された推定混合比を基本式に代入して予測演算し、その結果得られる注目画素データの予測値の、注目画素データの実値に対する差分が、予測値の予測誤差として演算され、予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、注目画素の属する領域が、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかが特定され、注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、注目画素の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定され、連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、注目画素の属する領域が、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定される。前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とが生成され、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とが検出され、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とが演算され、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定され、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る画像処理装置の一実施の形態を示す図である。CPU（Central Processing Unit）２１は、ROM（Read Only Memory）２２、または記憶部２８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）２３には、CPU２１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU２１、ROM２２、およびRAM２３は、バス２４により相互に接続されている。
【００２２】
CPU２１にはまた、バス２４を介して入出力インタフェース２５が接続されている。入出力インタフェース２５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部２６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部２７が接続されている。CPU２１は、入力部２６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU２１は、処理の結果得られた画像や音声等を出力部２７に出力する。
【００２３】
入出力インタフェース２５に接続されている記憶部２８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU２１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部２９は、インターネット、その他のネットワークを介して外部の装置と通信する。この例の場合、通信部２９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００２４】
また、通信部２９を介してプログラムを取得し、記憶部２８に記憶してもよい。
【００２５】
入出力インタフェース２５に接続されているドライブ３０は、磁気ディスク５１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、或いは半導体メモリ５４などが装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記憶部２８に転送され、記憶される。
【００２６】
図２は、画像処理装置を示すブロック図である。
【００２７】
なお、画像処理装置の各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本明細書の各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアによる機能ブロック図と考えても良い。
【００２８】
この明細書では、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトに対応する画像を、画像オブジェクトと称する。
【００２９】
画像処理装置に供給された入力画像は、オブジェクト抽出部１０１、混合比算出部１０３、領域特定部１０４、および前景背景分離部１０５に供給される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）を混合比算出部１０３および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００３４】
動き検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれるている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
混合比算出部１０３は、入力画像、および動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、画素が混合領域の１つであるカバードバックグラウンド領域に属すると仮定したとき、推定される混合比（以下、混合比αと称する）である推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を生成すると共に、画素が混合領域の他の１つである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とき、推定される混合比である推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を生成し、生成した２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を領域特定部１０４に供給する。
【００３９】
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。
【００４０】
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詳細については、後述する。
【００４１】
領域特定部１０４は、入力画像、並びに混合比算出部１０３から供給された２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を基に、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）を前景背景分離部１０５および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００４２】
領域特定部１０４は、生成した領域情報、並びに混合比算出部１０３から供給された２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を基に、混合比αを生成し、生成した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【００４３】
前景背景分離部１０５は、領域特定部１０４から供給された領域情報および混合比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。
【００４４】
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。
【００４５】
動きボケ調整部１０６は、画像処理装置に入力された動きボケ調整量、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに処理単位を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部１０７に出力する。動きベクトルとその位置情報は使わないこともある。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、図３乃至図１８を参照して、画像処理装置に供給される入力画像について説明する。
【００４９】
図３は、センサによる撮像を説明する図である。センサは、例えば、固体撮像素子であるCCD（Charge-Coupled Device）エリアセンサを備えたCCDビデオカメラなどで構成される。現実世界における、前景に対応するオブジェクトは、現実世界における、背景に対応するオブジェクトと、センサとの間を、例えば、図中の左側から右側に水平に移動する。
【００５０】
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。
【００５１】
図４は、画素の配置を説明する図である。図４中において、Ａ乃至Ｉは、個々の画素を示す。画素は、画像に対応する平面上に配置されている。１つの画素に対応する１つの検出素子は、センサ上に配置されている。センサが画像を撮像するとき、１つの検出素子は、画像を構成する１つの画素に対応する画素値を出力する。例えば、検出素子のＸ方向の位置は、画像上の横方向の位置に対応し、検出素子のＹ方向の位置は、画像上の縦方向の位置に対応する。
【００５２】
図５に示すように、例えば、CCDである検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力された光を電荷に変換して、変換された電荷を蓄積する。電荷の量は、入力された光の強さと、光が入力されている時間にほぼ比例する。検出素子は、シャッタ時間に対応する期間において、入力された光から変換された電荷を、既に蓄積されている電荷に加えていく。すなわち、検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力される光を積分して、積分された光に対応する量の電荷を蓄積する。検出素子は、時間に対して、積分効果があるとも言える。
【００５３】
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。
【００５４】
画像処理装置は、このようなセンサの蓄積の動作により、出力信号に埋もれてしまった有意な情報、例えば、混合比αを抽出する。画像処理装置は、前景の画像オブジェクト自身が混ざり合うことによる生ずる歪みの量、例えば、動きボケの量などを調整する。また、画像処理装置は、前景の画像オブジェクトと背景の画像オブジェクトとが混ざり合うことにより生ずる歪みの量を調整する。
【００５５】
図６は、動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。図６（Ａ）は、動きを伴う前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を示している。図６（Ａ）に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に左から右に動いている。
【００５６】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す画像の１つのラインに対応する画素値を時間方向に展開したモデル図である。図６（Ｂ）の横方向は、図６（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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１０４、混合比算出部１０３、および前景背景分離部１０５に入力画像として入力される。
【００６２】
図７は、以上のような、背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。図６に示す画像に対応する場合、背景領域は、静止部分であり、前景領域は、動き部分であり、混合領域のカバードバックグラウンド領域は、背景から前景に変化する部分であり、混合領域のアンカバードバックグラウンド領域は、前景から背景に変化する部分である。
【００６３】
図８は、静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。例えば、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【００６４】
図８に示すF01乃至F04の画素値は、静止している前景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。図８に示すB01乃至B04の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。
【００６５】
図８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８中の矩形の上辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を開始する時刻に対応し、図８中の矩形の下辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を終了する時刻に対応する。すなわち、図８中の矩形の上辺から下辺までの距離は、シャッタ時間に対応する。
【００６６】
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。
【００６７】
図８における横方向は、図６で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図８に示す例において、図８中の”F01”と記載された矩形の左辺から”B04”と記載された矩形の右辺までの距離は、画素のピッチの８倍、すなわち、連続している８つの画素の間隔に対応する。
【００６８】
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。
【００６９】
ここで、シャッタ時間に対応する期間を２つ以上の同じ長さの期間に分割する。例えば、仮想分割数を４とすると、図８に示すモデル図は、図９に示すモデルとして表すことができる。仮想分割数は、前景に対応するオブジェクトのシャッタ時間内での動き量vなどに対応して設定される。例えば、４である動き量vに対応して、仮想分割数は、４とされ、シャッタ時間に対応する期間は４つに分割される。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
図１０は、前景に対応するオブジェクトが図中の右側に向かって移動する場合の、カバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１０において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１０において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動する。
【００７８】
図１０において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、前景領域に属する。図１０において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。図１０において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００７９】
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。
【００８０】
例えば、図１０中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【００８１】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００８２】
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。
【００８３】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F07/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F07/vは、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８４】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F06/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F06/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８５】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F05/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vのに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F05/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８６】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F04/vは、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F04/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８７】
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。
【００８８】
図１１は、前景が図中の右側に向かって移動する場合の、アンカバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１１において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１１において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に移動する。
【００８９】
図１１において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属する。図１１において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、アンカバードバックグラウンドである混合領域に属する。図１１において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【００９０】
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。
【００９１】
例えば、図１１中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【００９２】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
【数１】

【００９６】
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。
【００９７】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F01/vは、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、F01/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００９８】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、仮想分割数が４であるので、例えば、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F02/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F02/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【００９９】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F03/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【０１００】
図９乃至図１１の説明において、仮想分割数は、４であるとして説明したが、仮想分割数は、動き量vに対応する。動き量vは、一般に、前景に対応するオブジェクトの移動速度に対応する。例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、４とされる。動き量vに対応し、仮想分割数は、４とされる。同様に、例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて６画素分左側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、６とされ、仮想分割数は、６とされる。
【０１０１】
図１２および図１３に、以上で説明した、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域と、分割されたシャッタ時間に対応する前景の成分および背景の成分との関係を示す。
【０１０２】
図１２は、静止している背景の前を移動しているオブジェクトに対応する前景を含む画像から、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す。図１２に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に移動している。
【０１０３】
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。
【０１０４】
フレーム#n乃至フレーム#n+2のいずれかから抽出した、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出して、動き量vを４として、抽出された画素の画素値を時間方向に展開したモデルを図１３に示す。
【０１０５】
前景領域の画素値は、前景に対応するオブジェクトが移動するので、シャッタ時間/vの期間に対応する、４つの異なる前景の成分から構成される。例えば、図１３に示す前景領域の画素のうち最も左側に位置する画素は、F01/v,F02/v,F03/v、およびF04/vから構成される。すなわち、前景領域の画素は、動きボケを含んでいる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
図１４は、静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。フレーム#nは、フレーム#n-1の次のフレームであり、フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームである。他のフレームも同様に称する。
【０１１０】
図１４に示すB01乃至B12の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1乃至フレームn+1において、対応する画素の画素値は、変化しない。例えば、フレーム#n-1におけるB05の画素値を有する画素の位置に対応する、フレーム#nにおける画素、およびフレーム#n+1における画素は、それぞれ、B05の画素値を有する。
【０１１１】
図１５は、静止している背景に対応するオブジェクトと共に図中の右側に移動する前景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１５に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１１２】
図１５において、前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、前景の動き量vは、４であり、仮想分割数は、４である。
【０１１３】
例えば、図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１１４】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１１５】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１１６】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B01/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B02/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B03/vとなる。
【０１１７】
図１５中のフレーム#n-1において、最も左側の画素は、前景領域に属し、左側から２番目乃至４番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１１８】
図１５中のフレーム#n-1の左から５番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、その画素値は、それぞれ、B04乃至B11となる。
【０１１９】
図１５中のフレーム#nの左から１番目の画素乃至５番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F05/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１２０】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１２１】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１２２】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１２３】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B05/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B06/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B07/vとなる。
【０１２４】
図１５中のフレーム#nにおいて、左側から６番目乃至８番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１２５】
図１５中のフレーム#nの左から９番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B08乃至B11となる。
【０１２６】
図１５中のフレーム#n+1の左から１番目の画素乃至９番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F01/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１２７】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１２８】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの期間の前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１２９】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１３０】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B09/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B11/vとなる。
【０１３１】
図１５中のフレーム#n+1において、左側から１０番目乃至１２番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に対応する。
【０１３２】
図１６は、図１５に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１３３】
図１７は、静止している背景と共に図中の右側に移動するオブジェクトに対応する前景を撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１７において、アンカバードバックグラウンド領域が含まれている。
【０１３４】
図１７において、前景に対応するオブジェクトは、剛体であり、かつ等速で移動していると仮定できる。前景に対応するオブジェクトが、次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているので、動き量vは、４である。
【０１３５】
例えば、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１３６】
図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１３７】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B25/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B26/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B27/vとなる。
【０１３８】
図１７中のフレーム#n-1において、最も左側の画素乃至３番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１３９】
図１７中のフレーム#n-1の左から４番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレームの前景の成分は、F13/v乃至F24/vのいずれかである。
【０１４０】
図１７中のフレーム#nの最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B28となる。
【０１４１】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１４２】
図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１４３】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B29/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B30/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B31/vとなる。
【０１４４】
図１７中のフレーム#nにおいて、左から５番目の画素乃至７番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１４５】
図１７中のフレーム#nの左から８番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの期間に対応する値は、F13/v乃至F20/vのいずれかである。
【０１４６】
図１７中のフレーム#n+1の最も左側の画素乃至左から８番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B32となる。
【０１４７】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１４８】
図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１４９】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B33/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B34/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B35/vとなる。
【０１５０】
図１７中のフレーム#n+1において、左から９番目の画素乃至１１番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１５１】
図１７中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/v乃至F16/vのいずれかである。
【０１５２】
図１８は、図１７に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１５３】
図２に戻り、混合比算出部１０３は、入力画像、および動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、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ときの、推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を生成すると共に、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ときの、推定される混合比である推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を生成する。混合比算出部１０３は、生成した２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を領域特定部１０４に供給する。
【０１５４】
領域特定部１０４は、入力画像、並びに混合比算出部１０３から供給された２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を基に、入力された画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す領域情報を前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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１０４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。
【０１５７】
図１９のフローチャートを参照して、画像処理装置による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１において、混合比算出部１０３は、入力画像、および動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、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とき、推定される混合比である推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を算出すると共に、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とき、推定される混合比である推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を算出する。混合比算出部１０３は、算出した２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を領域特定部１０４に供給する。混合比算出の処理の詳細は、後述する。
【０１５８】
ステップＳ１２において、領域特定部１０４は、入力画像、並びに混合比算出部１０３から供給された２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を基に、入力画像の画素毎に、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１０４は、生成した領域情報、並びに混合比算出部１０３から供給された２つの推定混合比およびこれらに対応する混合比関係情報を基に、混合比αを生成し、生成した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
ステップＳ１５において、画像処理装置は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ１４に進み、処理単位に対応する前景の成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返す。
【０１６２】
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。
【０１６３】
このように、画像処理装置は、前景と背景を分離して、前景に含まれる動きボケの量を調整することができる。すなわち、画像処理装置は、前景の画素の画素値であるサンプルデータに含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０１６４】
以下、混合比算出部１０３、領域特定部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。
【０１６５】
図２０は、混合比算出部１０３の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部２０１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比処理部２０１が出力する混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和などからなる。
【０１６６】
推定混合比処理部２０２は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比処理部２０２が出力する混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和などからなる。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
理想的な混合比αの例を図２１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。
【０１７１】
図２１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。
【０１７２】
図２２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（４）で表すことができる。
【０１７３】
【数２】

【０１７４】
式（４）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（５）および式（６）のように表現することができる。
【０１７５】
M=C06 （５）
B=P06 （６）
【０１７６】
式（４）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。
【０１７７】
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（７）のように書き換えられる。
【０１７８】
C=α・P+f （７）
式（７）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和Σ_iFi/vである。式（７）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。
【０１７９】
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２３に示す。
【０１８０】
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（８）のように表現することができる。
【０１８１】
C=α・N+f （８）
【０１８２】
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（４）乃至式（８）を適用することができる。例えば、図２２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（６）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。
【０１８３】
式（７）および式（８）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。
【０１８４】
そこで、前景のオブジェクトの動き量vに合わせて、混合領域に属する画素と、対応する背景領域に属する画素との組について式を立て、混合比αを求める。
【０１８５】
動き量vとして、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報が利用される。
【０１８６】
推定混合比処理部２０１による、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基にした、動き量vを使用した推定混合比の算出について説明する。
【０１８７】
カバードバックグラウンド領域に対応する図２２に示す例において、フレーム#n-1のP02について、式（９）が成立し、フレーム#nのC06について、式（１０）が成立する。
【０１８８】
【数３】

【０１８９】
【数４】

【０１９０】
式（９）および式（１０）において、混合比αに対応する値は、2/vであり、同一である。式（９）および式（１０）において、前景の成分の和に対応する値は、
【数５】

であり、同一である。
【０１９１】
すなわち、フレーム#n-1のP02およびフレーム#nのC06の混合比αおよび前景の成分の和は、同一であり、フレーム#nのC06は、前景のオブジェクトの動きにより、フレーム#n-1のP02に対応していると言える。
【０１９２】
複数フレームにわたって、前景に対応するオブジェクトが等速で動くという仮定と、前景の成分が一定であるという仮定を持ち込むことで、このように、前景のオブジェクトの動き量vに対応して、混合比αおよび前景の成分の和が同一である混合領域に属する画素と、対応する背景領域に属する画素との複数の組を選択することができる。例えば、混合領域に属する画素と、対応する背景領域に属する画素との複数の組を５つの組とすることができる。
【０１９３】
例えば、図２４に示すように、前景のオブジェクトの動き量vに対応して、フレーム#n-3乃至フレーム#n+2から、混合領域に属する画素Mt1乃至Mt5と、対応する背景領域に属する画素Bt1乃至Bt5とを選択することができる。
【０１９４】
画素Mt1乃至Mt5、および画素Bt1乃至Bt5について、式（１１）乃至式（１５）が成立する。
【０１９５】
Mt1=α・Bt1+f （１１）
Mt2=α・Bt2+f （１２）
Mt3=α・Bt3+f （１３）
Mt4=α・Bt4+f （１４）
Mt5=α・Bt5+f （１５）
式（１１）乃至式（１５）のfは、前景の成分の和Σ_iFi/vである。
【０１９６】
式（１１）乃至式（１５）の５つの式は、共通する変数である混合比αおよび前景の成分の和fを含むので、式（１１）乃至式（１５）に最小自乗法を適用して、混合比αおよび前景の成分の和fを求めることができる。
【０１９７】
例えば、推定混合比処理部２０１は、混合比αおよび前景の成分の和fを算出するための正規方程式を予め記憶し、記憶している正規方程式に混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値を設定して、行列解法により混合比αおよび前景の成分の和fを算出する。
【０１９８】
なお、背景が動いているとき、図２５に例を示すように、推定混合比処理部２０１は、背景の動き量v'に対応させて、正規方程式に混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値を設定して、行列解法により混合比αおよび前景の成分の和fを算出する。
【０１９９】
このように推定混合比処理部２０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。
【０２００】
推定混合比処理部２０２は、同様に、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルにおいて、対応する背景領域に属する画素は、注目している画素のフレームの後のフレームから選択される。
【０２０１】
図２６は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する推定混合比処理部２０１の構成を示すブロック図である。
【０２０２】
正規方程式加算部２２１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、予め記憶している正規方程式に、入力画像のＭ個のフレームの画像に含まれる、混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値を設定する。正規方程式加算部２２１は、混合領域に属する画素値、および対応する背景領域に属する画素値が設定された正規方程式を、演算部２２２に供給する。
【０２０３】
演算部２２２は、正規方程式加算部２２１から供給された、画素値が設定された正規方程式を、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの行列解法を適用して解き、推定混合比を算出し、算出した推定混合比を出力する。演算部２２２は、推定混合比の算出に伴い、求められた前景の成分の和を混合比関係情報として出力する。
【０２０４】
このように、推定混合比処理部２０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、動き量vを使用して推定混合比を算出する。推定混合比処理部２０１は、混合比関係情報として前景の成分の和を出力する。
【０２０５】
推定混合比処理部２０２は、推定混合比処理部２０１と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【０２０６】
このように、混合比算出部１０３は、入力画像、および動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報を基に、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ときの、推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を生成すると共に、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ときの、推定される混合比である推定混合比およびこれに対応する混合比関係情報を生成することができる。
【０２０７】
図２７のフローチャートを参照して、混合比算出部１０３の推定混合比の算出の処理を説明する。ステップＳ２０１において、推定混合比処理部２０１は、入力画像、並びに動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を実行する。混合比推定の処理の詳細は、図２８のフローチャートを参照して、後述する。
【０２０８】
ステップＳ２０２において、推定混合比処理部２０２は、入力画像、並びに動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を実行する。
【０２０９】
ステップＳ２０３において、混合比算出部１０３は、フレーム全体について、混合比を推定したか否かを判定し、フレーム全体について、混合比を推定していないと判定された場合、ステップＳ２０１に戻り、次の画素について混合比を推定する処理を実行する。
【０２１０】
ステップＳ２０３において、フレーム全体について、混合比を推定したと判定された場合、処理は終了する。
【０２１１】
このように、混合比算出部１０３は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに入力画像を基に、各画素に対応する推定混合比を算出することができる。
【０２１２】
次に、図２７のステップＳ２０１に対応する、推定混合比処理部２０１が実行する、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の算出の処理を図２８のフローチャートを参照して説明する。
【０２１３】
ステップＳ２２１において、正規方程式加算部２２１は、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報を読み込み、動き量vを取得する。
【０２１４】
ステップＳ２２２において、正規方程式加算部２２１は、動き量vを基に、入力されたＭ個のフレームの画像から画素を選択して、予め記憶している正規方程式に選択した画素の画素値を設定する。
【０２１５】
ステップＳ２２３において、正規方程式加算部２２１は、対象となる画素について画素値の設定を終了したか否かを判定し、対象となる画素について画素値の設定を終了していないと判定された場合、ステップＳ２２２に戻り、画素値の設定の処理を繰り返す。
【０２１６】
ステップＳ２２３において、対象となる画素について画素値の設定を終了したと判定された場合、ステップＳ２２４に進み、正規方程式加算部２２１は、画素値を設定した正規方程式を演算部２２２に供給し、演算部２２２は、画素値が設定された正規方程式に掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して正規方程式を解き、推定混合比を算出して、処理は終了する。演算部２２２は、推定混合比の算出に伴い、求められた各画素に対応する前景の成分の和を混合比関係情報として出力する。
【０２１７】
このように、推定混合比処理部２０１は、推定混合比を算出することができる。
【０２１８】
図２７のステップＳ２０２における、推定混合比処理部２０２が実行する、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式を利用した、図２８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。
【０２１９】
図２９は、混合比算出部１０３の他の構成を示すブロック図である。図２９に構成を示す混合比算出部１０３は、動きベクトルを使用しない。
【０２２０】
推定混合比処理部２４１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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比処理部２４１が出力する混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和、および混合比の傾きなどからなる。
【０２２１】
推定混合比処理部２４２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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比処理部２４２が出力する混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和、および混合比の傾きなどからなる。
【０２２２】
図３０乃至図３２を参照して、推定混合比処理部２４１および推定混合比処理部２４２による、混合比の推定の処理を説明する。
【０２２３】
図２２および図２３を参照して説明したように、式（７）および式（８）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。
【０２２４】
そこで、推定混合比処理部２４１または推定混合比処理部２４２は、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り、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。
【０２２５】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（１６）で表される。
【０２２６】
α=il+p （１６）
式（１６）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（１６）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。
【０２２７】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図３０に示す。
【０２２８】
混合比αを式（１６）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３０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。
【０２２９】
図３１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（１６）を平面に拡張して、混合比αは、式（１７）で表される。
【０２３０】
α=jm+kq+p （１７）
式（１７）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。
【０２３１】
例えば、図２２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（１８）乃至式（２０）が成立する。
【０２３２】
C05=α05・B05/v+f05 （１８）
C06=α06・B06/v+f06 （１９）
C07=α07・B07/v+f07 （２０）
【０２３３】
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（２１）が成立する。
【０２３４】
f(x)=(1-α(x))・Fc （２１）
式（２１）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０２３５】
α（ｘ）を式（１７）で置き換えると、式（２１）は、式（２２）として表すことができる。
【０２３６】

【０２３７】
式（２２）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（２３）乃至式（２５）に示すように置き換えられている。
【０２３８】
s=-m・Fc （２３）
t=-q・Fc （２４）
u=(1-p)・Fc （２５）
【０２３９】
式（２２）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。
【０２４０】
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（２２）で近似される。
【０２４１】
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（２６）で表すことができる。
【０２４２】
f(x)=is+u （２６）
【０２４３】
式（１６）の混合比αおよび前景成分の和を、式（１７）および式（２２）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（２７）で表される。
【０２４４】

【０２４５】
式（２７）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。
【０２４６】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（２７）に、画素値Mおよび画素値Bを設定し、画素値Mおよび画素値Bが設定された複数の式に対して最小自乗法で解くことにより、混合比αを算出する。
【０２４７】
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（２７）に対応する正規方程式に画素値Mまたは画素値Bを設定すると、式（２８）乃至式（３６）を得る。
【０２４８】

【０２４９】
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（１７）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。
【０２５０】
従って、式（２８）乃至式（３６）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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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（３７）で表される。
【０２５３】
x=(j+1)・3+(k+1) （３７）
【０２５４】
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（２８）乃至式（３６）は、式（３８）に書き換えることができる。
【０２５５】
【数６】

【０２５６】
式（３８）において、xは、０乃至８の整数のいずれかの値である。
【０２５７】
式（３８）から、式（３９）を導くことができる。
【０２５８】
【数７】

【０２５９】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４０）に示すようにに定義する。
【０２６０】
【数８】

【０２６１】
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（４１）を満たすようにwyを求める。
【０２６２】
【数９】

【０２６３】
式（４１）に式（３９）を代入すると、式（４２）を得る。
【０２６４】
【数１０】

【０２６５】
式（４２）のvに０乃至５の整数のいずれか１つを代入して得られる６つの式からなる正規方程式に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuである。
【０２６６】
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。
【０２６７】
ここで、切片pが、インデックスi,kが０の点、すなわち中心位置における混合比αとなっているので、これを出力する。
【０２６８】
式（２８）乃至式（３６）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。
【０２６９】
例えば、図２２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。
【０２７０】
図２３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。
【０２７１】
また、例えば、図３２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（４３）乃至式（５１）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。
【０２７２】
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （４３）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u （４４）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （４５）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u （４６）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u （４７）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u （４８）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （４９）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５０）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （５１）
【０２７３】
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（４３）乃至式（５１）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。
【０２７４】
図３２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（５２）乃至式（６０）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。
【０２７５】
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５２）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u （５３）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （５４）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u （５５）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u （５６）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u （５７）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （５８）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５９）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （６０）
【０２７６】
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（５２）乃至式（６０）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。
【０２７７】
混合比推定処理部２４１および混合比推定処理部２４２は、混合比処理部２０１と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【０２７８】
図２９に構成を示す混合比算出部１０３による推定混合比の算出の処理は、図２７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。
【０２７９】
次に、推定混合比処理部２４１が実行する、図２７のステップＳ２０２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３３のフローチャートを参照して説明する。
【０２８０】
ステップＳ２４１において、推定混合比処理部２４１は、入力された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。
【０２８１】
ステップＳ２４２において、推定混合比処理部２４１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Ｓ２４１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０２８２】
ステップＳ２４２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Ｓ２４３に進み、推定混合比処理部２４１は、画素値が設定された正規方程式を解くことにより、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。推定混合比処理部２４１は、推定混合比の算出に伴い、求められた前景の成分の和および推定混合比の傾きを混合比関係情報として出力する。
【０２８３】
このように、推定混合比処理部２４１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。推定混合比処理部２４１は、混合比関係情報として前景の成分の和および推定混合比の傾きを出力する。
【０２８４】
推定混合比処理部２４２による、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式を利用した、図３３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。
【０２８５】
図３４は、コンポーネント信号として入力される入力画像から混合比を推定する、混合比算出部１０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【０２８６】
この明細書において、コンポーネントとは、コンポーネント信号における、輝度信号および色差信号、またはＲＧＢ（Red-green-blue）信号などの個別の信号をいう。
【０２８７】
以下の説明において、コンポーネント１は、輝度値Yとし、コンポーネント２は、色差Uとし、コンポーネント３は、色差Vとした例を基に説明する。
【０２８８】
推定混合比処理部２４１−１は、入力画像のコンポーネント１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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比処理部２４１−１が出力する混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和、および混合比の傾きなどからなる。
【０２８９】
推定混合比処理部２４２−１は、入力画像のコンポーネント１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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。推定混合比処理部２４２−１が出力する混合比関係情報は、例えば、前景の成分の和、および混合比の傾きなどからなる。
【０２９０】
推定混合比処理部２４１−２は、入力画像のコンポーネント２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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９１】
推定混合比処理部２４２−２は、入力画像のコンポーネント２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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９２】
推定混合比処理部２４１−３は、入力画像のコンポーネント３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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９３】
推定混合比処理部２４２−３は、入力画像のコンポーネント３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、推定混合比の算出に伴い算出される混合比関係情報と共に、推定混合比を出力する。
【０２９４】
このように、図３４に構成を示す混合比算出部１０３は、コンポーネント信号として入力される入力画像を基に、各コンポーネント毎に、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推定混合比、および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推定混合比を演算することができる。混合比算出部１０３は、各コンポーネント毎の、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推定混合比、および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推定混合比に対応する、前景の成分の和および推定混合比の傾きからなる混合比関係情報を出力する。
【０２９５】
なお、混合比算出部１０３は、コンポーネント信号として入力される入力画像から混合比を推定するとき、推定混合比処理部２０１および推定混合比処理部２０２で説明した処理により、各コンポーネント毎に、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推定混合比、および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推定混合比を演算し、推定混合比と共に、対応する混合比関係情報を出力するようにしてもよい。
【０２９６】
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、混合比算出部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、混合比算出部１０３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。
【０２９７】
次に、領域特定部１０４について説明する。
【０２９８】
図３５は、領域特定部１０４の構成を示すブロック図である。予測誤差演算部３０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値（推定混合比に対応する予測誤差）を算出し、算出した誤差値をアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３に供給する。
【０２９９】
例えば、混合比算出部１０３が、式（１１）乃至式（１５）に最小自乗法を適用して混合比を推定するとき、予測誤差演算部３０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推定混合比、およびバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推定混合比に対応する前景の成分の和である混合比関係情報を基に、式（６１）に対応する演算により、誤差値Sである最小自乗誤差和を算出する。
【０３００】
【数１１】

【０３０１】
式（６１）において、αは、推定混合比を示し、tは、混合比の算出に用いられたフレームの数を示す。
【０３０２】
【数１２】

は、混合比関係情報である前景の成分の和を示す。
【０３０３】
予測誤差演算部３０２は、アンカバード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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４に供給する。
【０３０４】
なお、予測誤差演算部３０１および予測誤差演算部３０２は、例えば、５画素×５画素からなるブロックなど複数の画素からなるブロック毎に、各画素に対応する誤差値を算出するようにしてもよい。
【０３０５】
また、予測誤差演算部３０１および予測誤差演算部３０２は、tを予め定めておいても良く、または、tを混合比関係情報として、混合比算出部１０３から取得するようにしてもよい。
【０３０６】
アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、画素毎に、予測誤差演算部３０１から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３０７】
カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、画素毎に、予測誤差演算部３０２から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素にカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３０８】
前景背景領域判定部３０５は、入力画像を基に、前景領域および背景領域を判定する。
【０３０９】
例えば、前景背景領域判定部３０５は、注目しているフレーム#nの注目している注目画素の画素値と、フレーム#n-1の注目画素に対応する画素の画素との差分を基に、注目画素について動き判定する。前景背景領域判定部３０５は、注目しているフレーム#nの注目している注目画素の画素値と、フレーム#n+1の注目画素に対応する画素の画素との差分を基に、注目画素について動き判定する。
【０３１０】
前景背景領域判定部３０５は、注目画素が、フレーム#n-1からフレーム#nについて動きと判定され、フレーム#nからフレーム#n+1について動きと判定されたとき、注目画素を前景領域に属すると判定する。
【０３１１】
例えば、前景背景領域判定部３０５は、注目画素が、フレーム#n-1からフレーム#nについて静止と判定され、フレーム#nからフレーム#n+1について静止と判定されたとき、注目画素を背景領域に属すると判定する。
【０３１２】
前景背景領域判定部３０５は、画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３１３】
合成部３０６は、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラウンド領域判定部３０４から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、並びに前景背景領域判定部３０５から供給された前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、前景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報を混合比決定部３０７に供給すると共に、領域情報を出力する。
【０３１４】
混合比決定部３０７は、合成部３０６から供給された領域情報を基に、混合比αを決定する。より具体的には、混合比決定部３０７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に設定する。混合比決定部３０７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、カバード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、アンカバード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推定混合比を混合比αに設定する。混合比決定部３０７は、領域情報を基に決定した混合比αを出力する。
【０３１５】
図３６および図３７を参照して、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３の判定の処理を説明する。
【０３１６】
図３６に示すように、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、注目しているフレーム#nの背景領域に属する注目画素の画素値は、フレーム#nの次のフレーム#n+1の注目画素に対応する画素の画素値と等しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、注目画素を元に動きベクトルで示される、フレーム#n+1の画素の画素値は、フレーム#n+2の対応する画素の画素値と等しい。
【０３１７】
これにより、背景領域に属する画素に対応する、カバード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推定混合比は、ほぼ１となり、前景の成分の和は、ほぼ０となる。
【０３１８】
従って、式（６１）に対応する演算により、算出される誤差値Sは、ほぼ０となる。
【０３１９】
前景領域に属する注目画素において、動き補償しているので、注目しているフレーム#nの注目画素の画素値は、注目画素を元に動きベクトルで示される、フレーム#n+1の画素の画素値と等しい。また、前景のオブジェクトについて、空間方向の相関が強いので、前景の成分の値は、ほぼ等しい。
【０３２０】
これにより、厳密な意味では、物理的なモデルとの対応は成り立っていないが、前景領域に属する注目画素において、最小自乗法により算出された推定混合比および前景の成分の和の最小自乗誤差和は、比較的小さな値となる。
【０３２１】
カバードバックグラウンド領域について、最小自乗法により算出された推定混合比および前景の成分の和の最小自乗誤差和は、当然に、ほぼ０となる。
【０３２２】
これに対して、図３７に示すように、アンカバードバックグラウンド領域に属する、注目しているフレーム#nの注目画素の画素値に含まれる前景の成分は、フレーム#nの次のフレーム#n+1の注目画素に対応する画素の画素値に含まれる前景の成分と異なる。同様に、注目画素を元に動きベクトルで示される、フレーム#n+1の画素の画素値に含まれる前景の成分は、フレーム#n+2の対応する画素の画素値に含まれる前景の成分と異なる。
【０３２３】
最小自乗法により、推定混合比および前景の成分の和を未知の変数として、解を算出したとき、式に設定された画素値に含まれる前景の成分の和が変化しているので、前景の成分の和は算出できない。
【０３２４】
従って、カバードカバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、最小自乗法により算出された推定混合比および前景の成分の和の最小自乗誤差和は、注目画素がアンカバードバックグラウンド領域に属するとき、大きな値となる。
【０３２５】
このように、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、カバードカバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、最小自乗法により算出された推定混合比および前景の成分の和についての誤差値Sが閾値Th以上であるか否かの判定により、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か否かを判定することができる。
【０３２６】
同様に、カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、アンカバードカバードバックグラウンド領域に対応するモデルを基に、最小自乗法により算出された推定混合比および前景の成分の和についての誤差値Sが閾値Th以上であるか否かの判定により、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か否かを判定することができる。
【０３２７】
図３８乃至図４３は、入力画像、および入力画像に対応する領域特定部１０４による領域の判定の結果の例を示す図である。
【０３２８】
図３８は、入力画像を示す図である。図３８の入力画像において、前景のオブジェクトは、図中の左側から右側に移動している。
【０３２９】
図３９に示す画像は、図３８に示す入力画像について、混合比算出部１０３により、７フレームを用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基に、領域特定部１０４が、１つの画素毎に、閾値Thを７０として判定した結果を示す図である。
【０３３０】
図４０に示す画像は、図３８に示す入力画像について、混合比算出部１０３により、３フレームを用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基に、領域特定部１０４が、５画素×５画素からなるブロック毎に、ブロックについて混合比を一定と仮定して、ブロックについての誤差値Sの和の閾値Thを７５０とし、ブロック内の１つの画素の誤差値Sの閾値Thを１０として判定した結果を示す図である。
【０３３１】
図４１は、入力画像を示す図である。図４１の入力画像において、前景のオブジェクトは、図中の左側から右側に移動している。
【０３３２】
図４２に示す画像は、図４１に示す入力画像について、混合比算出部１０３により、７フレームを用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基に、領域特定部１０４が、１つの画素毎に、閾値Thを７０として判定した結果を示す図である。
【０３３３】
図４３に示す画像は、図４１に示す入力画像について、混合比算出部１０３により、３フレームを用いて算出された推定混合比および前景の成分の和を基に、領域特定部１０４が、５画素×５画素からなるブロック毎に、ブロックについて混合比を一定と仮定して、ブロックについての誤差値Sの和の閾値Thを７５０とし、ブロック内の１つの画素の誤差値Sの閾値Thを１０として判定した結果を示す図である。
【０３３４】
図３９乃至図４３において、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位置し、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位置する。
【０３３５】
図３８乃至図４３に示すように、領域特定部１０４は、ほぼ正確に、領域を判定することができる。
【０３３６】
次に、混合比算出部１０３が、式（２８）乃至式（３６）に最小自乗法を適用して混合比を推定し、推定混合比と共に、推定混合比の傾きを示すデータを混合比関係情報として出力するときの、領域特定部１０４の処理について説明する。
【０３３７】
注目画素の画素値Mは、式（２７）より、式（６２）で表される。
【０３３８】
M=(jm+kq+p)・B+j・s+k・t+u （６２）
式（６２）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。s，t、およびuは、式（２３）乃至式（２５）に示すように、m，q、およびpと前景の成分との関係を示す変数である。
【０３３９】
予測誤差演算部３０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる推定混合比、および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推定混合比に対応する、j,k,m,q,p,s,t、およびuを含む混合比関係情報を基に、式（６３）に対応する演算により、誤差値Sである最小自乗誤差和を算出することができる。
【０３４０】
【数１３】

【０３４１】
予測誤差演算部３０２は、アンカバード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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、式（６３）に対応する演算により、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４に供給する。
【０３４２】
アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、画素毎に、予測誤差演算部３０１から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３４３】
カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、画素毎に、予測誤差演算部３０２から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素にカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３４４】
前景背景領域判定部３０５は、入力画像を基に、前景領域および背景領域を判定し、画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３４５】
合成部３０６は、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラウンド領域判定部３０４から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、並びに前景背景領域判定部３０５から供給された前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、前景領域、および背景領域のいずれか１つを示す領域情報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報を混合比決定部３０７に供給すると共に、領域情報を出力する。
【０３４６】
混合比決定部３０７は、合成部３０６から供給された領域情報を基に、混合比αを決定する。
【０３４７】
このように、領域特定部１０４は、混合比算出部１０３の混合比の推定の方法に対応して、推定混合比および混合比関係情報を基に、領域情報を生成することができる。
【０３４８】
図４４は、コンポーネント信号毎に推定された混合比およびこれらに対応する混合比関係情報、並びにコンポーネント信号として入力される入力画像を基に、領域を特定する領域特定部１０４の構成を示すブロック図である。図３５に示す場合と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０３４９】
予測誤差演算部３０１−１は、入力画像のコンポーネント１から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２１に供給する。
【０３５０】
予測誤差演算部３０１−２は、入力画像のコンポーネント２から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２１に供給する。
【０３５１】
予測誤差演算部３０１−３は、入力画像のコンポーネント３から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２１に供給する。
【０３５２】
予測誤差演算部３０２−１は、入力画像のコンポーネント１から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２２に供給する。
【０３５３】
予測誤差演算部３０２−２は、入力画像のコンポーネント２から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２２に供給する。
【０３５４】
予測誤差演算部３０２−３は、入力画像のコンポーネント３から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値を加算部３２２に供給する。
【０３５５】
加算部３２１は、予測誤差演算部３０１−１から供給された誤差値、予測誤差演算部３０１−２から供給された誤差値、および予測誤差演算部３０１−３から供給された誤差値を加算し、加算した誤差値をアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３に供給する。
【０３５６】
加算部３２２は、予測誤差演算部３０２−１から供給された誤差値、予測誤差演算部３０２−２から供給された誤差値、および予測誤差演算部３０２−３から供給された誤差値を加算し、加算した誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４に供給する。
【０３５７】
加算部３２３は、入力画像のコンポーネント１、入力画像のコンポーネント２、および入力画像のコンポーネント３を加算し、加算したコンポーネント１、コンポーネント２、およびコンポーネント３を前景背景領域判定部３０５に供給する。
【０３５８】
アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、画素毎に、加算部３２１から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３５９】
カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、画素毎に、加算部３２２から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素にカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３６０】
前景背景領域判定部３０５は、加算されたコンポーネント１、コンポーネント２、およびコンポーネント３を基に、前景領域および背景領域を判定し、画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３６１】
合成部３０６は、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラウンド領域判定部３０４から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、並びに前景背景領域判定部３０５から供給された前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、前景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報を混合比決定部３０７に供給すると共に、領域情報を出力する。
【０３６２】
このように、図４４に示す領域特定部１０４は、コンポーネント信号毎に推定された混合比およびこれらに対応する混合比関係情報、並びにコンポーネント信号として入力される入力画像を基に、領域を特定することができる。図４４に構成を示す領域特定部１０４は、図３５に構成を示す領域特定部１０４に比較して、より正確に、領域を特定することができる。
【０３６３】
図４５は、コンポーネント信号毎に推定された混合比およびこれらに対応する混合比関係情報、並びにコンポーネント信号として入力される入力画像を基に、領域を特定する領域特定部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【０３６４】
図４４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。
【０３６５】
予測誤差演算部３０１−１は、入力画像のコンポーネント１から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−１に供給する。
【０３６６】
予測誤差演算部３０１−２は、入力画像のコンポーネント２から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−２に供給する。
【０３６７】
予測誤差演算部３０１−３は、入力画像のコンポーネント３から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−３に供給する。
【０３６８】
予測誤差演算部３０２−１は、入力画像のコンポーネント１から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４−１に供給する。
【０３６９】
予測誤差演算部３０２−２は、入力画像のコンポーネント２から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４−２に供給する。
【０３７０】
予測誤差演算部３０２−３は、入力画像のコンポーネント３から算出された、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推定混合比、および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推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、各画素に対応する誤差値を算出し、算出した誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４−３に供給する。
【０３７１】
アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−１は、画素毎に、予測誤差演算部３０１−１から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−１は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４１に供給する。
【０３７２】
アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−２は、画素毎に、予測誤差演算部３０１−２から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−２は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４１に供給する。
【０３７３】
アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−３は、画素毎に、予測誤差演算部３０１−３から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−３は、画素毎に設定された、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４１に供給する。
【０３７４】
カバードバックグラウンド領域判定部３０４−１は、画素毎に、予測誤差演算部３０２−１から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグラウンド領域判定部３０４−１は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４２に供給する。
【０３７５】
カバードバックグラウンド領域判定部３０４−２は、画素毎に、予測誤差演算部３０２−２から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグラウンド領域判定部３０４−２は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４２に供給する。
【０３７６】
カバードバックグラウンド領域判定部３０４−３は、画素毎に、予測誤差演算部３０２−３から供給された誤差値が、予め記憶している閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、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し、注目している画素に対応させてカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。カバードバックグラウンド領域判定部３０４−３は、画素毎に設定された、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを論理和演算部３４２に供給する。
【０３７７】
前景背景領域判定部３０５−１は、コンポーネント１を基に、前景領域および背景領域を判定し、画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを論理和演算部３４３に供給する。
【０３７８】
前景背景領域判定部３０５−２は、コンポーネント２を基に、前景領域および背景領域を判定し、画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを論理和演算部３４３に供給する。
【０３７９】
前景背景領域判定部３０５−３は、コンポーネント３を基に、前景領域および背景領域を判定し、画素毎に設定された、前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを論理和演算部３４３に供給する。
【０３８０】
論理和演算部３４１は、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−１から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−２から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、およびアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−３から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを基に、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−１から供給されたフラグが示すアンカバードバックグラウンド領域、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−２から供給されたフラグが示すアン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判定部３０３−３から供給されたフラグが示すアンカバードバックグラウンド領域の論理和を演算して、論理和により演算されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理和演算部３４１は、生成したアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８１】
論理和演算部３４２は、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−１から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−２から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定部３０４−３から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグを基に、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−１から供給されたフラグが示すカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−２から供給されたフラグが示す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判定部３０４−３から供給されたフラグが示すカバードバックグラウンド領域の論理和を演算して、論理和により演算されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理和演算部３４２は、生成したカバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８２】
論理和演算部３４３は、前景背景領域判定部３０５−１から供給された前景領域を示すフラグ、前景背景領域判定部３０５−２から供給された前景領域を示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から供給された前景領域を示すフラグを基に、前景背景領域判定部３０５−１から供給されたフラグが示す前景領域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラグが示す前景領域、および前景背景領域判定部３０５−３から供給されたフラグが示す前景領域の論理和を演算して、論理和により演算された前景領域を示すフラグを生成する。論理和演算部３４３は、生成した前景領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８３】
論理和演算部３４３は、前景背景領域判定部３０５−１から供給された背景領域を示すフラグ、前景背景領域判定部３０５−２から供給された背景領域を示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から供給された背景領域を示すフラグを基に、前景背景領域判定部３０５−１から供給されたフラグが示す背景領域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラグが示す背景領域、および前景背景領域判定部３０５−３から供給されたフラグが示す背景領域の論理和を演算して、論理和により演算された背景領域を示すフラグを生成する。論理和演算部３４３は、生成した背景領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８４】
合成部３０６は、論理和演算部３４１から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、論理和演算部３４２から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、並びに論理和演算部３４３から供給された前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、前景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報を出力する。
【０３８５】
図４５に構成を示す領域特定部１０４は、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域の各領域を漏らさず特定した領域情報を出力することができる。
【０３８６】
図４６は、コンポーネント信号毎に推定された混合比およびこれらに対応する混合比関係情報、並びにコンポーネント信号として入力される入力画像を基に、領域を特定する領域特定部１０４のさらに他の構成を示すブロック図である。
【０３８７】
図４５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。
【０３８８】
論理積演算部３６１は、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−１から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−２から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、およびアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−３から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを基に、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−１から供給されたフラグが示すアンカバードバックグラウンド領域、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３−２から供給されたフラグが示すアン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判定部３０３−３から供給されたフラグが示すアンカバードバックグラウンド領域の論理積を演算して、論理積により演算されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理積演算部３６１は、生成したアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３８９】
論理積演算部３６２は、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−１から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−２から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、およびカバードバックグラウンド領域判定部３０４−３から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグを基に、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−１から供給されたフラグが示すカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域判定部３０４−２から供給されたフラグが示す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判定部３０４−３から供給されたフラグが示すカバードバックグラウンド領域の論理積を演算して、論理積により演算されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグを生成する。論理積演算部３６２は、生成したカバードバックグラウンド領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３９０】
論理積演算部３６３は、前景背景領域判定部３０５−１から供給された前景領域を示すフラグ、前景背景領域判定部３０５−２から供給された前景領域を示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から供給された前景領域を示すフラグを基に、前景背景領域判定部３０５−１から供給されたフラグが示す前景領域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラグが示す前景領域、および前景背景領域判定部３０５−３から供給されたフラグが示す前景領域の論理積を演算して、論理積により演算された前景領域を示すフラグを生成する。論理積演算部３６３は、生成した前景領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３９１】
論理積演算部３６３は、前景背景領域判定部３０５−１から供給された背景領域を示すフラグ、前景背景領域判定部３０５−２から供給された背景領域を示すフラグ、および前景背景領域判定部３０５−３から供給された背景領域を示すフラグを基に、前景背景領域判定部３０５−１から供給されたフラグが示す背景領域、前景背景領域判定部３０５−２から供給されたフラグが示す背景領域、および前景背景領域判定部３０５−３から供給されたフラグが示す背景領域の論理積を演算して、論理積により演算された背景領域を示すフラグを生成する。論理積演算部３６３は、生成した背景領域を示すフラグを合成部３０６に供給する。
【０３９２】
合成部３０６は、論理積演算部３６１から供給されたアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、論理積演算部３６２から供給されたカバードバックグラウンド領域を示すフラグ、並びに論理積演算部３６３から供給された前景領域を示すフラグ、および背景領域を示すフラグを基に、画素毎に、アンカバードバックグラウンド領域、カバードバックグラウンド領域、前景領域、および背景領域のいずれかを示す領域情報を合成する。合成部３０６は、合成した領域情報を出力する。
【０３９３】
図４６に構成を示す領域特定部１０４は、エラーのより少ない領域情報を出力することができる。
【０３９４】
図４７のフローチャートを参照して、領域特定部１０４による、領域特定の処理を説明する。ステップＳ３０１において、領域特定部１０４は、誤差値を基に、画素毎に、カバードバックグラウンド領域の特定の処理を実行する。カバードバックグラウンド領域の特定の処理の詳細は、後述する。
【０３９５】
ステップＳ３０２において、領域特定部１０４は、誤差値を基に、画素毎に、アンカバードバックグラウンド領域の特定の処理を実行する。アンカバードバックグラウンド領域の特定の処理の詳細は、後述する。
【０３９６】
ステップＳ３０３において、前景背景領域判定部３０５は、入力画像を基に、画素毎に、前景領域および背景領域を特定し、処理は、終了する。
【０３９７】
図４８のフローチャートを参照して、ステップＳ３０１に対応する、カバードバックグラウンド領域の特定の処理を説明する。
【０３９８】
ステップＳ３２１において、予測誤差演算部３０２は、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる誤差値を計算する。予測誤差演算部３０２は、計算した誤差値をカバードバックグラウンド領域判定部３０４に供給する。
【０３９９】
ステップＳ３２２において、カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、予測誤差演算部３０２から供給された誤差値が、閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、ステップＳ３２３に進み、誤差値に対応する画素に、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定し、手続きは、ステップＳ３２４に進む。
【０４００】
ステップＳ３２２において、誤差値が閾値Th以上でないと判定された場合、カバードバックグラウンド領域ではないので、ステップＳ３２３の処理は、スキップされ、手続きは、ステップＳ３２４に進む。
【０４０１】
ステップＳ３２４において、領域特定部１０４は、画面全体について処理をしたか否かを判定し、画面全体について処理をしていないと判定された場合、ステップＳ３２１に戻り、カバードバックグラウンド領域の判定の処理を繰り返す。
【０４０２】
ステップＳ３２４において、画面全体について処理をしたと判定された場合、ステップＳ３２５に進み、カバードバックグラウンド領域判定部３０４は、カバードバックグラウンド領域を示すフラグを出力して、処理は終了する。
【０４０３】
図４９のフローチャートを参照して、ステップＳ３０２に対応する、アンカバードバックグラウンド領域の特定の処理を説明する。
【０４０４】
ステップＳ３４１において、予測誤差演算部３０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる誤差値を計算する。予測誤差演算部３０１は、計算した誤差値をアンカバードバックグラウンド領域判定部３０３に供給する。
【０４０５】
ステップＳ３４２において、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、予測誤差演算部３０１から供給された誤差値が、閾値Th以上であるか否かを判定し、誤差値が閾値Th以上であると判定された場合、ステップＳ３４３に進み、誤差値に対応する画素に、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定し、手続きは、ステップＳ３４４に進む。
【０４０６】
ステップＳ３４２において、誤差値が閾値Th以上でないと判定された場合、アンカバードバックグラウンド領域ではないので、ステップＳ３４３の処理は、スキップされ、手続きは、ステップＳ３４４に進む。
【０４０７】
ステップＳ３４４において、領域特定部１０４は、画面全体について処理をしたか否かを判定し、画面全体について処理をしていないと判定された場合、ステップＳ３４１に戻り、アンカバードバックグラウンド領域の判定の処理を繰り返す。
【０４０８】
ステップＳ３４４において、画面全体について処理をしたと判定された場合、ステップＳ３４５に進み、アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３は、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを出力して、処理は終了する。
【０４０９】
以上のように、領域特定部１０４は、推定混合比および推定混合比に対応する混合比関係情報を基に、誤差値を演算し、演算された誤差値を基に、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を特定することができる。
【０４１０】
領域特定部１０４は、生成した領域情報を基に、混合比αを決定して、決定した混合比αを出力することができる。
【０４１１】
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。
【０４１２】
図４４に構成を示す領域特定部１０４は、加算された誤差値を基に、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を特定する点を除き、図４７乃至図４９のフローチャートを参照して説明した処理と同様の処理により、領域を特定するので、その処理の詳細な説明は省略する。
【０４１３】
図４５に構成を示す領域特定部１０４は、各コンポーネント毎に、領域を特定し、特定された領域の論理和により最終的な領域を求める点を除き、図４７乃至図４９のフローチャートを参照して説明した処理と同様の処理により、領域を特定するので、その処理の詳細な説明は省略する。
【０４１４】
図４６に構成を示す領域特定部１０４は、各コンポーネント毎に、領域を特定し、特定された領域の論理積により最終的な領域を求める点を除き、図４７乃至図４９のフローチャートを参照して説明した処理と同様の処理により、領域を特定するので、その処理の詳細な説明は省略する。
【０４１５】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図５０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１０４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。
【０４１６】
混合比算出部１０３から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０４１７】
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。
【０４１８】
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。
【０４１９】
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。
【０４２０】
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積の演算を適用して、前景成分画像を合成する。
【０４２１】
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。
【０４２２】
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積の演算を適用して、背景成分画像を合成する。
【０４２３】
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。
【０４２４】
図５１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。
【０４２５】
図５１（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図５１（Ｂ）は、図５１（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。
【０４２６】
図５１（Ａ）および図５１（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。
【０４２７】
図５１（Ａ）および図５１（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。
【０４２８】
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。
【０４２９】
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。
【０４３０】
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。
【０４３１】
図５２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５２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。
【０４３２】
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。
【０４３３】
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。
【０４３４】
図５３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５３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５３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。
【０４３５】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（６４）で表される。
【０４３６】

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。
【０４３７】
式（６４）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（６５）で表される。
【０４３８】

【０４３９】
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（６６）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（６７）で表される。
【０４４０】
f16=C16-α16・P16 （６６）
f17=C17-α17・P17 （６７）
【０４４１】
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（６８）で計算される。
【０４４２】
fc=C-α・P （６８）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４４３】
図５４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５４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５４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。
【０４４４】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（６９）で表される。
【０４４５】

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。
【０４４６】
式（６９）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（７０）で表される。
【０４４７】

【０４４８】
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（７１）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（７２）で表される。
【０４４９】
f03=C03-α3・N03 （７１）
f04=C04-α4・N04 （７２）
【０４５０】
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（７３）で計算される。
【０４５１】
fu=C-α・N （７３）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４５２】
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。
【０４５３】
図５５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１０３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。
【０４５４】
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。
【０４５５】
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。
【０４５６】
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５３および図５４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。
【０４５７】
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。
【０４５８】
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。
【０４５９】
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。
【０４６０】
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。
【０４６１】
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。
【０４６２】
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。
【０４６３】
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。
【０４６４】
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。
【０４６５】
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。
【０４６６】
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。
【０４６７】
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。
【０４６８】
図５６は、図５２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。
【０４６９】
図５６（Ａ）は、図５２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。
【０４７０】
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。
【０４７１】
図５６（Ｂ）は、図５２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。
【０４７２】
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。
【０４７３】
次に、図５７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。
【０４７４】
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１０３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１０３から供給された混合比αを取得する。
【０４７５】
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。
【０４７６】
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。
【０４７７】
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。
【０４７８】
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。
【０４７９】
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。
【０４８０】
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。
【０４８１】
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。
【０４８２】
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。
【０４８３】
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。
【０４８４】
図５８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１０４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。
【０４８５】
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。
【０４８６】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図５９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。
【０４８７】
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６０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。
【０４８８】
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。
【０４８９】
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。
【０４９０】
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。
【０４９１】
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６０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。
【０４９２】
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（７４）乃至式（８５）で表される。
【０４９３】
C01=F01/v （７４）
C02=F02/v+F01/v （７５）
C03=F03/v+F02/v+F01/v （７６）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （７７）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （７８）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v （７９）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v （８０）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v （８１）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v （８２）
C10=F08/v+F07/v+F06/v （８３）
C11=F08/v+F07/v （８４）
C12=F08/v （８５）
【０４９４】
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（８６）乃至式（９７）に示す。
【０４９５】

【０４９６】
式（８６）乃至式（９７）は、式（９８）として表すこともできる。
【０４９７】
【数１４】

【０４９８】
式（９８）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。
【０４９９】
誤差を考慮して表現すると、式（９８）は、式（９９）のように表すことができる。
【０５００】
【数１５】

【０５０１】
式（９９）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０５０２】
式（９９）は、式（１００）に書き換えることができる。
【０５０３】
【数１６】

【０５０４】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１０１）に示すように定義する。
【０５０５】
【数１７】

【０５０６】
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（１０２）を満たすようにFkを求める。
【０５０７】
【数１８】

【０５０８】
式（１０２）において、動き量vは固定値であるから、式（１０３）を導くことができる。
【０５０９】
【数１９】

【０５１０】
式（１０３）を展開して、移項すると、式（１０４）を得る。
【０５１１】
【数２０】

【０５１２】
式（１０４）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。
【０５１３】
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（１０５）に示す。
【０５１４】
【数２１】

【０５１５】
式（１０５）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。
【０５１６】
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。
【０５１７】
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。
【０５１８】
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。
【０５１９】
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６１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。
【０５２０】
なお、図６１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。
【０５２１】
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６２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。
【０５２２】
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。
【０５２３】
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。
【０５２４】
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。
【０５２５】
また、例えば、図６３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（１０６）に示す行列の式を生成する。
【０５２６】
【数２２】

【０５２７】
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。
【０５２８】
図６４は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図５８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。
【０５２９】
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。
【０５３０】
このようにすることで、図６４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６４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６０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６２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。
【０５３１】
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。
【０５３２】
次に、図６５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。
【０５３３】
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。
【０５３４】
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。
【０５３５】
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。
【０５３６】
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。
【０５３７】
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。
【０５３８】
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。
【０５３９】
図６６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１０４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。
【０５４０】
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。
【０５４１】
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６７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。
【０５４２】
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。
【０５４３】
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。
【０５４４】
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。
【０５４５】
図６７乃至図６９に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であるときの、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。
【０５４６】
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（７４）乃至式（８５）で表される。
【０５４７】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（１０７）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（１０８）で求めることができる。
【０５４８】
F08/v=C12 （１０７）
F07/v=C11-C12 （１０８）
【０５４９】
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（１０９）乃至式（１１４）により求めることができる。
【０５５０】
F06/v=C10-C11 （１０９）
F05/v=C09-C10 （１１０）
F04/v=C08-C09 （１１１）
F03/v=C07-C08+C12 （１１２）
F02/v=C06-C07+C11-C12 （１１３）
F01/v=C05-C06+C10-C11 （１１４）
【０５５１】
方程式生成部９０３は、式（１０７）乃至式（１１４）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。
【０５５２】
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（１０７）乃至式（１１４）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（１０７）乃至式（１１４）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０５５３】
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（１０７）乃至式（１１４）に基づく演算により、図６８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。
【０５５４】
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６９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。
【０５５５】
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。
【０５５６】
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６２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。
【０５５７】
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。
【０５５８】
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。
【０５５９】
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。
【０５６０】
次に、図６６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７０のフローチャートを参照して説明する。
【０５６１】
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。
【０５６２】
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。
【０５６３】
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。
【０５６４】
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。
【０５６５】
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。
【０５６６】
このように、図６６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。
【０５６７】
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６６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。
【０５６８】
以上のように、図２に構成を示す画像処理装置は、入力画像に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０５６９】
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。
【０５７０】
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。
【０５７１】
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。
【０５７２】
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。
【０５７３】
本発明の信号処理を行うプログラムを記録した記録媒体は、図１に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク５１（フロッピ（登録商標）ディスクを含む）、光ディスク５２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ５４などよりなるパッケージメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２２や、記憶部２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０５７４】
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。
【０５７５】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムによれば、画像データの注目フレームの注目画素に対応する、注目フレームの周辺の周辺フレームの画素データを、画像データの複数のオブジェクトのうちの背景となる背景オブジェクトに相当する背景画素データとして抽出すると共に、注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを抽出し、注目画素について、注目画素データおよび背景画素データの関係を示す、複数の関係式が生成され、関係式に基づいて、注目画素に対応して、現実世界において複数であるオブジェクトの混合状態を示す混合比が検出され、検出された混合比を関係式に代入することにより予測誤差が演算され、予測誤差を基に、注目画素の属する領域が、複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域であって、複数のオブジェクトのうちの前景となる前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、混合領域であって、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかが特定され、注目画素の属する領域が、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であるか、または、背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であるかが特定されるようにしたので、背景の画像の領域、移動する物体の画像の領域、および混ざり合いが生じている画像の領域を特定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】画像処理装置を示すブロック図である。
【図３】センサによる撮像を説明する図である。
【図４】画素の配置を説明する図である。
【図５】検出素子の動作を説明する図である。
【図６】動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。
【図７】背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。
【図８】静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【図９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１２】前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す図である。
【図１３】画素と画素値を時間方向に展開したモデルとの対応を示す図である。
【図１４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１７】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１８】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１９】動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図２０】混合比算出部１０３の構成を示すブロック図である。
【図２１】理想的な混合比αの例を示す図である。
【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】画素の選択を説明する図である。
【図２５】画素の選択を説明する図である。
【図２６】推定混合比処理部２０１の構成を示すブロック図である。
【図２７】推定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２８】カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図２９】混合比算出部１０３の他の構成を示すブロック図である。
【図３０】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図３１】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図３２】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３３】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３４】混合比算出部１０３のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図３５】領域特定部１０４の構成を示すブロック図である。
【図３６】アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３の判定の処理を説明する図である。
【図３７】アンカバードバックグラウンド領域判定部３０３の判定の処理を説明する図である。
【図３８】入力画像の例を示す図である。
【図３９】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４０】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４１】入力画像の例を示す図である。
【図４２】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４３】領域判定の結果の例を示す図である。
【図４４】領域特定部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図４５】領域特定部１０４のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４６】領域特定部１０４のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図４７】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４８】カバードバックグラウンド領域の特定の処理を説明するフローチャートである。
【図４９】アンカバードバックグラウンド領域の特定の処理を説明するフローチャートである。
【図５０】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５１】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５２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５５】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図５６】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５７】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５８】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５９】処理単位を説明する図である。
【図６０】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６１】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６２】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６３】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６４】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図６５】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６６】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６７】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６８】前景の成分の算出を説明する図である。
【図６９】前景の成分の算出を説明する図である。
【図７０】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。
【符号の説明】
２１ CPU， ２２ ROM， ２３ RAM， ２６ 入力部， ２７ 出力部，２８ 記憶部， ２９ 通信部， ５１ 磁気ディスク， ５２ 光ディスク， ５３ 光磁気ディスク， ５４ 半導体メモリ， １０１ オブジェクト抽出部， １０２ 動き検出部， １０３ 混合比算出部， １０４ 領域特定部， １０５ 前景背景分離部， １０６ 動きボケ調整部， １０７ 選択部，２０１ 推定混合比処理部， ２０２ 推定混合比処理部， ２２１ 正規方程式加算部， ２２２ 演算部， ２４１および２４１−１乃至２４１−３ 推定混合比処理部， ２４２および２４２−１乃至２４２−３ 推定混合比処理部， ３０１および３０１−１乃至３０１−３ 予測誤差演算部， ３０２および３０２−１乃至３０２−３ 予測誤差演算部， ３０３および３０３−１乃至３０３−３ アンカバードバックグラウンド領域判定部， ３０４および３０４−１乃至３０４−３ カバードバックグラウンド領域判定部， ３０５および３０５−１乃至３０５−３ 前景背景領域判定部， ３０６ 合成部， ３０７ 混合比決定部， ３２１ 加算部， ３２２ 加算部， ３２３ 加算部， ３４１ 論理和演算部， ３４２ 論理和演算部， ３４３ 論理和演算部， ３６１ 論理積演算部， ３６２ 論理積演算部， ３６３ 論理積演算部， 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

Claims (9)

1. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データであって、背景となる背景オブジェクトと、移動する前景となる前景オブジェクトとを含む複数のオブジェクトが存在する画像データを処理する画像処理装置において、
   前記画像データの注目フレームと、前記注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、前記注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、前記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の前記混合画素データの各々に対応する前記周辺フレームの画素を、前記背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、前記背景画素データ、現実世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、前記混合画素データに含まれる前景の成分の和から前記混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した前記混合画素データ及びそれに対応する前記背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成手段と、
   前記Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、前記注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出手段と、
   前記混合比検出手段により検出された前記推定混合比を前記基本式に代入して予測演算し、その結果得られる前記注目画素データの予測値の、前記注目画素データの実値に対する差分を、前記予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算手段と、
   前記予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、前記注目画素の属する領域が、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定手段と、
   前記注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、前記連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定手段と
   を備え、
   前記関係式生成手段は、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、
   前記混合比検出手段は、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、
   前記予測誤差演算手段は、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、
   前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定手段は、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記混合比検出手段は、前記Ｍ個の関係式に対して前記最小自乗法を適用することで、前記注目画素について、前記推定混合比と共に、前記前景の成分の和をさらに検出し、
   前記予測誤差演算手段は、前記混合比検出手段により検出された前記推定混合比に加えてさらに前記前景の成分の和を前記基本式に代入することにより、前記注目画素データの予測値を演算し、その予測値に対する前記予測誤差を演算する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記関係式生成手段は、
   Ｍ個の前記混合画素の混合画素データとして、前記注目画素データ、及び、前記注目フレーム内の前記注目画素の近傍に位置する、近傍画素の近傍画素データを抽出し、
   前記注目画素データ及び前記近傍画素データに含まれる前記前景成分が等しいとする第１の近似、及び、前記混合比の変化が前記混合領域の画素の位置に対して直線的であるとする第２の近似を用いて、前記基本式から変換された予測演算式であって、前記混合比から特定される複数の混合比関係情報及び前記背景画素データから前記混合画素データを予測演算する予測演算式が予め定義されており、
   前記予測演算式に対して、抽出した前記混合画素データ及びそれに対応する前記背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、前記Ｍ個の関係式を生成し、
   前記予測誤差演算手段は、前記混合比検出手段により検出された前記推定混合比に対応する、前記複数の混合比関係情報を前記予測演算式に代入して予測演算することで、前記予測誤差を演算する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記関係式生成手段は、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づく前記Ｍ個の第１関係式を生成する場合、前記注目フレームの次のフレームから前記背景画素データを抽出し、前記Ｍ個の関係式として、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づく前記Ｍ個の第２関係式を生成する場合、前記注目フレームの前のフレームから前記背景画素データを抽出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記関係式生成手段は、前記注目画素に対応して、前記前景オブジェクトの動きを基に、前記注目フレームおよび前記周辺フレームから、Ｍ個の前記混合画素データを抽出すると共に、前記Ｍ個の混合画素データの個々に対応して、前記背景オブジェクトの動きを基に、前記混合画素データが抽出されたフレームとは異なるフレームから、前記Ｍ個の背景画素データを抽出し、前記Ｍ個の関係式を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
6. 前記関係式生成手段は、前記Ｍ個の混合画素データのそれぞれに対応する前記混合比及び前記前景の成分の和が同一であるとする近似に基づいて、前記Ｍ個の関係式を生成する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データであって、背景となる背景オブジェクトと、移動する前景となる前景オブジェクトとを含む複数のオブジェクトが存在する画像データを処理する画像処理方法において、
   前記画像データの注目フレームと、前記注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、前記注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、前記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の前記混合画素データの各々に対応する前記周辺フレームの画素を、前記背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、前記背景画素データ、現実世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、前記混合画素データに含まれる前景の成分の和から前記混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した前記混合画素データ及びそれに対応する前記背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成ステップと、
   前記Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、前記注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出ステップと、
   前記混合比検出ステップの処理により検出された前記推定混合比を前記基本式に代入して予測演算し、その結果得られる前記注目画素データの予測値の、前記注目画素データの実値に対する差分を、前記予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算ステップと、
   前記予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、前記注目画素の属する領域が、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップと、
   前記注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、前記連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定ステップと
   を含み、
   前記関係式生成ステップは、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、
   前記混合比検出ステップは、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、
   前記予測誤差演算ステップは、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、
   前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップは、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定する
   ことを特徴とする画像処理方法。
8. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理用のプログラムであって、
   前記画像データの注目フレームと、前記注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、前記注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、前記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の前記混合画素データの各々に対応する前記周辺フレームの画素を、前記背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、前記背景画素データ、現実世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、前記混合画素データに含まれる前景の成分の和から前記混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した前記混合画素データ及びそれに対応する前記背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成ステップと、
   前記Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、前記注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出ステップと、
   前記混合比検出ステップの処理により検出された前記推定混合比を前記基本式に代入して予測演算し、その結果得られる前記注目画素データの予測値の、前記注目画素データの実値に対する差分を、前記予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算ステップと、
   前記予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、前記注目画素の属する領域が、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップと、
   前記注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、前記連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定ステップと
   を含み、
   前記関係式生成ステップは、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、
   前記混合比検出ステップは、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、
   前記予測誤差演算ステップは、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、
   前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップは、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定する
   ことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
9. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理するコンピュータに、
   前記画像データの注目フレームと、前記注目フレームの周辺の周辺フレームを含む複数のフレーム内の各画素データの中から、前記注目フレームに存在する注目画素の注目画素データを含むＭ個の画素データを、前記複数のオブジェクトが混合されてなる混合領域の混合画素の混合画素データとしてそれぞれ抽出し、かつ、Ｍ個の前記混合画素データの各々に対応する前記周辺フレームの画素を、前記背景オブジェクトに相当する背景画素の背景画素データとしてそれぞれ抽出し、前記背景画素データ、現実世界において複数である前記オブジェクトの混合状態を示す混合比、及び、前記混合画素データに含まれる前景の成分の和から前記混合画素データを予測演算するために予め定義されている基本式に対して、抽出した前記混合画素データ及びそれに対応する前記背景画素データのＭ個の組をそれぞれ代入することによって、Ｍ個の関係式を生成する関係式生成ステップと、
   前記Ｍ個の関係式に対して最小自乗法を適用して、前記注目画素についての推定混合比を検出する混合比検出ステップと、
   前記混合比検出ステップの処理により検出された前記推定混合比を前記基本式に代入して予測演算し、その結果得られる前記注目画素データの予測値の、前記注目画素データの実値に対する差分を、前記予測値の予測誤差として演算する予測誤差演算ステップと、
   前記予測誤差と所定の閾値とを比較することにより、前記注目画素の属する領域が、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域であるか、または、前記混合領域であって、前記前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域であるかを特定するカバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップと、
   前記注目画素について動き判定をし、連続する複数のフレームの間でいずれも動きがあると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分のみからなる前景領域であると特定し、前記連続する複数のフレームの間でいずれも静止していると判定された場合、前記注目画素の属する領域が、前記背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分のみからなる背景領域であると特定する前景領域背景領域特定ステップと
   を実行させるプログラムであって、
   前記関係式生成ステップは、前記Ｍ個の関係式として、前記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基づくＭ個の第１関係式と、前記カバードバックグラウンド領域に対応するモデルに基づくＭ個の第２関係式とを生成し、
   前記混合比検出ステップは、前記推定混合比として、前記Ｍ個の第１関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第１混合比と、前記Ｍ個の第２関係式に対して前記最小自乗法を適用して得られる第２混合比とを検出し、
   前記予測誤差演算ステップは、前記予測誤差として、前記第１混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第１予測誤差と、前記第２混合比を用いて前記基本式により予測演算された結果得られる前記注目画素データの予測値についての第２予測誤差とを演算し、
   前記カバードバックグラウンド領域アンカバードバックグラウンド領域特定ステップは、前記第１予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記カバードバックグラウンド領域であると特定し、前記第２予測誤差が前記所定の閾値以上であれば、前記注目画素の属する領域は前記アンカバードバックグラウンド領域であると特定する
   プログラム。

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