JP6243826B2 - 画像生成方法、画像生成装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
(手順1)画像内から欠損領域と、欠損領域以外の領域(以下、「欠損周辺領域」という。)とを共に含む小領域(パッチ)を選択する。この方法としては、欠損領域の輪郭上に存在し、周辺のエッジの強いパッチから選定する方法などが挙げられる。
(手順2)手順1で選択されたパッチの欠損周辺領域以外の画素を基に、類似パッチを探索する。探索範囲としては、同一画像又は動画像内やストレージ上に保存されている静止画像や動画像等が挙げられる。以下の説明では、同一画像又は動画像内やストレージ上に保存されている静止画像や動画像を参照画像として説明する。
(手順3)手順2で探索した類似パッチを、手順1で選択されたパッチにコピーする。
以上の手順1〜3を処理が行なわれていない欠損領域が無くなるまで実行される。
前記欠損領域変更制御ステップにおいて、前記欠損領域の拡大範囲に前記保持領域が含まれている場合には前記欠損領域を拡大せず、前記欠損領域の拡大範囲に前記保持領域が含まれていない場合には前記欠損領域を前記拡大範囲に基づいて拡大する。
画像生成装置は、入力される静止画像又は動画像において指定される欠損領域における画像を補完することにより、欠損領域を除去した静止画像又は動画像を生成する装置である。以下、静止画像と動画像とを区別しない場合に静止画像と動画像とを画像という。なお、動画像は、複数の連続した静止画像(フレーム)の集合である。
以下、画像生成装置10の具体的な構成例(第1実施形態〜第3実施形態)について説明する。
図1は、第1実施形態における画像生成装置10の構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、画像生成装置10は、画像取得部101、欠損領域変更制御部102、コンプリーション処理部103及び参照画像記憶部104を備える。
画像生成装置10は、欠損領域の画像を補完するコンプリーション処理の対象とする静止画像又は動画像である原画像と、欠損領域を示すマスク情報とを外部から入力する。画像生成装置10は、マスク情報が示す欠損領域に対して変更制御を行うことによってコンプリーション領域を生成する。変更制御とは、欠損領域を拡大するか否かの判定を行う制御である。コンプリーション領域とは、変更制御がなされた欠損領域であり、例えばコンプリーション処理が施される対象となる領域である。なお、コンプリーション領域は、変更制御がなされ欠損領域が拡大された領域、もしくは変更制御がなされ欠損領域が拡大されなかった領域(欠損領域が変更されなかった領域)のいずれかの領域である。画像生成装置10は、原画像とコンプリーション領域とに基づいて原画像から変更制御がなされた欠損領域の画像を除去することによって変更制御がなされた欠損領域が除去された画像(第1画像)を生成する。図2は、画像生成装置10が入力する原画像とマスク情報との一例を示す図である。画像生成装置10は、図2(A)及び(B)に示すように、原画像とマスク情報とを個別に入力する。或いは画像生成装置10は、図2(C)に示すように、原画像に対してマスクが重畳された画像を入力する。
なお、図2(C)に示したように原画像にマスクが重畳された画像が入力された場合には、画像取得部101は、入力された画像においてマスクが示す欠損領域と欠損領域以外の領域とを二値で表したマスク情報を生成する。
コンプリーション処理部103は、原画像において、コンプリーション領域に対してコンプリーション処理を行うことによって変更制御がなされた欠損領域が除去された画像を生成する。静止画像及び動画像に対するコンプリーション処理に関する研究は多数行われており、コンプリーション処理部103は、公知の技術を用いて原画像に対してコンプリーション処理を行う。
[第1の変更制御方法]
図3は、画像生成装置10が第1の変更制御方法を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置10は、第1の変更制御方法としてセグメンテーションを利用して処理を行う。
[参考文献1]Carsten Rother, Vladimir Kolmogorov, and Andrew Blake, “GrabCut - Interactive Foreground Extraction using Iterated Graph Cuts”, ACM Trans. Graph., vol. 23, pp. 309-314, 2004.
図4に示されるように、セグメント画像の各画素には複数の値(0〜4)のいずれかの値がラベル付けされている。同じ値(例えば、1)がラベル付けされている各画素は、同一セグメントに属する画素を表す。つまり、図4に示されるセグメント画像は、5つのセグメントに分割されている。
コンプリーション処理部103は、出力された情報に基づいて原画像に対してコンプリーション処理を行う(ステップS109)。
一方、コンプリーション領域全てにコンプリーション処理を行っていない場合(ステップS110−NO)、画像生成装置10はステップS104以降の処理を実行する。
図5は、画像生成装置10が第2の変更制御方法を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置10は、第2の変更制御方法として画素単位で処理を行う。
画像取得部101は、外部から画像(原画像)及びマスク情報を取得する(ステップS201)。画像取得部101は、取得した画像及びマスク情報を欠損領域変更制御部102に出力する。欠損領域変更制御部102は、取得したマスク情報で示される欠損領域を初期領域に設定する(ステップS202)。その後、欠損領域変更制御部102は、原画像からコンプリーション対象パッチを決定する(ステップS203)。欠損領域変更制御部102は、決定されたコンプリーション対象パッチの欠損周辺領域の画素を基に、同一画像又は参照画像記憶部104に記憶されている参照画像からコンプリーション対象パッチに最も類似したパッチ(類似パッチ)を探索する(ステップS204)。
コンプリーション処理部103は、出力された情報に基づいて原画像に対してコンプリーション処理を行う(ステップS208)。
一方、コンプリーション領域全てにコンプリーション処理を行っていない場合(ステップS209−NO)、画像生成装置10はステップS203以降の処理を実行する。
図6は、画像生成装置10が第3の変更制御方法を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置10は、第3の変更制御方法として画素ごとに欠損領域に含めるか否かを決定して処理を行う。なお、図5と同様の処理については、図6において図5と同様の符号を付して説明を省略する。また、図6の説明では、ステップS205の処理で算出される平均誤差を第1の誤差として説明する。
一方、欠損領域変更制御部102は、第2の誤差が第1の誤差より小さくないと判定した場合(ステップS303−NO)、ステップS301の処理で選択した画素を欠損領域に加えず、ステップS203以降の処理を実行する。すなわち、欠損領域変更制御部102は、現時点の欠損領域を変更しない(ステップS305)。この場合、欠損領域変更制御部102は、現時点の欠損領域をコンプリーション領域に設定する。
図7は、画像生成装置10が第4の変更制御方法を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置10は、第4の変更制御方法としてセグメンテーションを活用しつつ、画素ごとに欠損領域に含めるか否かを決定して処理を行う。なお、図3と同様の処理については、図7において図3と同様の符号を付して説明を省略する。また、図7の説明では、ステップS106の処理で算出される平均誤差を第1の誤差として説明する。
一方、欠損領域変更制御部102は、第2の誤差が第1の誤差より小さくないと判定した場合(ステップS403−NO)、ステップS401の処理で選択した画素を欠損領域に加えず、ステップS104以降の処理を実行する。すなわち、欠損領域変更制御部102は、現時点の欠損領域を変更しない(ステップS406)。
画像生成装置10は、マスク情報が示す欠損領域を、類似パッチとの平均誤差に基づいて変更制御する。そして、画像生成装置10は、平均誤差が閾値以上である場合に欠損領域を拡大することによってコンプリーション領域を生成する。これにより、コンプリーション処理の対象となる領域が拡大される。したがって、画像生成装置10は、参照画像が少ない場合や複雑な構造を有するオブジェクトが欠損領域周辺に含まれる場合であってもコンプリーション対象パッチに最も類似したパッチを探索できる確率を向上することができる。そのため、コンプリーション処理の精度低下を抑止することが可能になる。
図8は、本発明を適用した場合の具体例を示す図である。
図8(A)はマスク情報が重畳された原画像を表す図であり、図8(B)はマスク情報が示す欠損領域に対して変更制御がなされた後の状態を表す図である。
領域50は、マスク情報が示す欠損領域を表す。図8(A)において、例えば、人物の膝下を遮蔽している別の人物の領域をコンプリーション処理する場合、類似したズボンをはいた人物が、類似した姿勢で参照画像に含まれていれば従来のパッチベースのコンプリーション処理で良好な結果が得られる。しかしながら、参照画像にそのような例が含まれない場合、良好なコンプリーション処理を行うことができない可能性がある。そのため、コンプリーション処理の精度が低下してしまう可能性があった。
図9及び図10は、本発明を適用した場合の具体例を示す図である。
図9(A)は、画像生成装置10に入力される原画像を表す。ここで、領域52の範囲においてコンプリーション処理を行いたいとする。
まず、従来のコンプリーション処理について図9(B)〜図9(D)を用いて説明する。領域53は、マスク情報が示す欠損領域を表す。画像生成装置10によって従来の方法によって領域53に対してコンプリーション処理が行なわれると、図9(C)に示す画像が生成される。このように、従来では、コンプリーション処理によって領域53で示される欠損領域を除去した画像を生成することができる。しかし、欠損領域近傍で画像が複雑な構造をしている場合には、図9(C)の領域54内に示されているように欠損領域内外における見た目に違和感が生じてしまう。図9(C)の領域54内を拡大した図を図9(D)に示す。図9(D)に示されるように、人物の一部が画像から除去されてしまい、違和感が生じてしまう。
本実施形態では、コンプリーション対象となる画像を外部から画像生成装置10に入力する構成を示したが、これに限定される必要はない。例えば、画像生成装置10がコンプリーション対象となる画像を記憶する画像記憶部をさらに備え、画像記憶部に記憶されている画像に対してコンプリーション処理を行ってもよい。このように構成される場合、マスク情報は、外部から入力される。
画像取得部101、欠損領域変更制御部102、コンプリーション処理部103及び参照画像記憶部104の各機能部は、それぞれ別の装置に実装されてもよいし、各機能部の一部が別の装置に実装されてもよい。
図11は、第2実施形態における画像生成装置10aの構成例を示すブロック図である。
図11に示すように、画像生成装置10aは、画像取得部101、欠損領域変更制御部102a、コンプリーション処理部103、参照画像記憶部104及び保持領域取得部105を備える。
欠損領域変更制御部102aは、画像取得部101によって取得された原画像及びマスク情報と、保持領域取得部105によって取得された保持領域情報とに基づいて欠損領域の変更制御を行う。
図12は、画像生成装置10aが第1の変更制御方法を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置10aは、第1の変更制御方法としてセグメンテーションを利用して処理を行う。なお、図3と同様の処理については、図12において図3と同様の符号を付して説明を省略する。
第2の変更制御方法においては、欠損領域変更制御部102aが欠損領域を設定する際に、保持領域取得部105によって取得された保持領域情報に含まれる画素を、欠損領域に含めないようにすることのみが図5における処理と異なる点である。それ以外の処理については、図5における処理と同様である。
図13は、画像生成装置10aが第3の変更制御方法を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置10aは、第3の変更制御方法として画素ごとに欠損領域に含めるか否かを決定して処理を行う。なお、図6と同様の処理については、図13において図6と同様の符号を付して説明を省略する。また、図13の説明では、ステップS205の処理で算出される平均誤差を第1の誤差として説明する。
一方、欠損領域変更制御部102aは、第2の誤差が第1の誤差より小さくないと判定した場合(ステップS605−NO)、ステップS601の処理で選択した画素を欠損領域に加えず、ステップS203以降の処理を実行する。すなわち、欠損領域変更制御部102aは、現時点の欠損領域を変更しない(ステップS607)。この場合、欠損領域変更制御部102aは、現時点の欠損領域をコンプリーション領域に設定する。
図14は、画像生成装置10aが第4の変更制御方法を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置10aは、第4の変更制御方法としてセグメンテーションを活用しつつ、画素ごとに欠損領域に含めるか否かを決定して処理を行う。なお、図7と同様の処理については、図14において図7と同様の符号を付して説明を省略する。また、図14の説明では、ステップS106の処理で算出される平均誤差を第1の誤差として説明する。
一方、欠損領域変更制御部102aは、第2の誤差が第1の誤差より小さくないと判定した場合(ステップS705−NO)、ステップS701の処理で選択した画素を欠損領域に加えず、ステップS104以降の処理を実行する。すなわち、欠損領域変更制御部102aは、現時点の欠損領域を変更しない(ステップS708)。この場合、欠損領域変更制御部102aは、現時点の欠損領域をコンプリーション領域に設定する。
また、画像生成装置10aは、原画像内において保持領域情報を取得することができる。これにより、欠損領域の拡大の際にユーザが除去したくない領域がコンプリーション処理の対象となってしまうおそれが軽減される。そのため、よりユーザの好みに合った画像を生成することが可能になる。
本実施形態では、コンプリーション対象となる画像を外部から画像生成装置10aに入力する構成を示したが、これに限定される必要はない。例えば、画像生成装置10aがコンプリーション対象となる画像を記憶する画像記憶部をさらに備え、画像記憶部に記憶されている画像に対してコンプリーション処理を行ってもよい。このように構成される場合、マスク情報は、外部から入力される。
画像取得部101、欠損領域変更制御部102a、コンプリーション処理部103、参照画像記憶部104及び保持領域取得部105の各機能部は、それぞれ別の装置に実装されてもよいし、各機能部の一部が別の装置に実装されてもよい。
図15は、第3実施形態における画像生成装置10bの構成例を示すブロック図である。
図15に示すように、画像生成装置10bは、画像取得部101、欠損領域変更制御部102b、コンプリーション処理部103b、参照画像記憶部104、保持領域取得部105及び複数結果出力部106を備える。
複数結果出力部106は、コンプリーション処理部103bによって生成された複数のコンプリーション処理後の画像を出力装置に出力する。出力装置は、例えば液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等の画像表示装置である。
図16において、(A)は画像生成装置10bに入力される原画像を表し、(B)は画像生成装置10bに入力されるマスク情報を表す。領域57は、マスク情報が示す欠損領域を表す。
欠損領域変更制御部102bは、取得された原画像とマスク情報とに基づいて、図16(C)に示すようなコンプリーション領域を複数生成する。具体的には、図16(C)の最上段には、図16(C)の領域58(図16(B)の領域57に対応)に領域59が加えられて一つのコンプリーション領域が生成されている。また、図16(C)の中段には、図16(C)の領域61(図16(B)の領域57に対応)に領域60が加えられて一つのコンプリーション領域が生成されている。また、図16(C)の下段には、図16(C)の領域63(図16(B)の領域57に対応)に領域62が加えられて一つのコンプリーション領域が生成されている。以上のように、欠損領域変更制御部102bは、コンプリーション領域を複数生成する。ここで、複数のコンプリーション領域を生成する方法として、以下のような方法が挙げられる。
欠損領域変更制御部102bは、上記各変更制御方法(第1の変更制御方法〜第4の変更制御方法)それぞれによって出力される変更制御がなされた欠損領域をそれぞれコンプリーション領域とする。
(方法2)
欠損領域変更制御部102bは、第1の変更制御方法において、選択可能な隣接セグメントの組合せ分をコンプリーション領域とする。
(方法3)
欠損領域変更制御部102bは、第2の変更制御方法において、BP法によって決定された欠損領域と、全探索によって決定された欠損領域とをどちらもコンプリーション領域とする。
複数結果出力部106は、コンプリーション処理後の複数の画像(図16(D))を出力装置に出力する。
さらに、画像生成装置10bは、保持領域情報を取得することができる。これにより、欠損領域の拡大の際にユーザが除去したくない領域を除去してしまうおそれを軽減することが可能になる。
画像生成装置10bは、保持領域取得部105を備えないように構成されてもよい。このように構成される場合、欠損領域変更制御部102bは、画像取得部101によって取得された原画像及びマスク情報に基づいて欠損領域の変更制御を行う。具体的な変更制御については、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。この際、欠損領域変更制御部102bは、欠損領域の変更制御の結果として、変更制御がなされた欠損領域を複数生成する。
本実施形態では、コンプリーション対象となる画像を外部から画像生成装置10bに入力する構成を示したが、これに限定される必要はない。例えば、画像生成装置10bがコンプリーション対象となる画像を記憶する画像記憶部をさらに備え、画像記憶部に記憶されている画像に対してコンプリーション処理を行ってもよい。このように構成される場合、マスク情報は、外部から入力される。
画像取得部101、欠損領域変更制御部102b、コンプリーション処理部103b、参照画像記憶部104、保持領域取得部105及び複数結果出力部106の各機能部は、それぞれ別の装置に実装されてもよいし、各機能部の一部が別の装置に実装されてもよい。
Claims (5)
- 欠損領域の除去対象の原画像と前記欠損領域を示すマスク情報とに基づいて前記原画像から前記欠損領域の画像を除去することによって第1画像を生成する画像生成装置における画像生成方法であって、
前記原画像において前記欠損領域を含む領域と、前記領域に類似した類似領域との平均誤差が閾値以上である場合に前記欠損領域を拡大する欠損領域変更制御ステップと、
前記原画像における拡大された前記欠損領域に対するコンプリーション処理を行うことによって前記第1画像を生成するコンプリーション処理ステップと、
を有する画像生成方法。 - 前記欠損領域を拡大する際に前記欠損領域に含めない領域を表す保持領域を取得する保持領域取得ステップをさらに有し、
前記欠損領域変更制御ステップにおいて、前記欠損領域の拡大範囲に前記保持領域が含まれている場合には前記欠損領域を拡大せず、前記欠損領域の拡大範囲に前記保持領域が含まれていない場合には前記欠損領域を前記拡大範囲に基づいて拡大する、請求項1に記載の画像生成方法。 - 前記欠損領域変更制御ステップにおいて、拡大された前記欠損領域を複数生成し、
前記コンプリーション処理ステップにおいて、前記原画像における前記欠損領域それぞれに対してコンプリーション処理を実行することによって前記第1画像を複数生成し、
生成された複数の前記第1画像を出力装置に出力する複数結果出力ステップをさらに有する、請求項1又は2に記載の画像生成方法。 - 欠損領域の除去対象の原画像と前記欠損領域を示すマスク情報とに基づいて前記原画像から前記欠損領域の画像を除去することによって第1画像を生成する画像生成装置であって、
前記原画像において前記欠損領域を含む領域と、前記領域に類似した類似領域との平均誤差が閾値以上である場合に前記欠損領域を拡大する欠損領域変更制御部と、
前記原画像における拡大された前記欠損領域に対するコンプリーション処理を行うことによって前記第1画像を生成するコンプリーション処理部と、
を備える画像生成装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像生成方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
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