JP6873644B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
実施例1では、多視点画像、具体的には複数の異なる視点における前景の被写体の画像を一部含む背景の被写体の画像(以下、不完全な背景画像)に基づき、着目視点における前景の被写体の画像を含まない背景の被写体の画像(以下、完全な背景画像)を作成する。そして、完全な背景画像を用いて、処理対象の画像から前景の被写体による領域を抽出する。
以下、本実施例における前景領域を抽出する処理の概要について、図4を用いて説明する。本実施例では、まず、複数の異なる視点における背景画像データ401を取得する。背景画像データとは、背景の被写体の画像、所謂背景画像である。ここで取得する背景画像データは、前景の被写体の画像(以下、前景画像)を全く含まない完全な背景画像である必要はないが、前景領域を抽出する対象の画像を撮像した時刻に近い時刻に撮像した画像であることが望ましい。取得する複数の背景画像データ401の中には、前景領域を抽出する対象の画像を撮像した視点402と同一の視点における画像が含まれているものとする。以下、前景領域を抽出する対象の画像を対象画像(データ)と呼び、対象画像(データ)を撮像した視点を着目視点と呼ぶ。
以下、本実施例の画像処理装置のハードウェア構成について述べる。図1は、本実施例の画像処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。本実施例の画像処理装置100は、CPU101、RAM102、ROM103、二次記憶装置104、入力インターフェース105、及び出力インターフェース106を備え、これらの構成要素は、システムバス107によって相互に接続されている。また、画像処理装置100は、入力インターフェース105を介して外部記憶装置108に接続されており、出力インターフェース106を介して外部記憶装置108と表示装置109とに接続されている。
以下、本実施例における画像処理装置100が実行する前景領域を抽出する処理について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、画像処理装置100の機能構成を示すブロック図であり、図3は、前景領域を抽出する処理の流れを示すフローチャートである。画像処理装置100のCPU101は、RAM102をワークメモリとして用いてROM103に格納されたプログラムを実行することで、図2に示す各構成要素として機能し、図3に示す一連の処理を実行する。なお、以下に示す処理の全てがCPU101によって実行される必要はなく、処理の一部または全部が、CPU101以外の1つ又は複数の処理回路によって行われるように画像処理装置100を構成しても良い。
以下、本実施例の効果について図6を用いて説明する。図6において、画像データ601は、従来手法に従って時系列に沿って連続で撮像した複数の画像に基づき作成した、視点602における背景画像データである。背景画像データ601には、前景の被写体603(ゴールキーパー)や前景の被写体(ゴール)604などの前景の被写体が写っている。この理由は、背景画像データを作成するための連続画像を撮像する際に、前景の被写体603、604が、同一位置に存在し動かなかった結果、背景画像データを作成する際に前景の被写体603、604が背景の被写体と誤ってみなされたためである。背景画像データ601を用いて、対象画像データ605から前景領域を抽出した場合、前景画像データ606が取得される。前景画像データ606では、被写体603、604以外の、概ね動いている前景の被写体による領域を抽出できている。しかし、停止している前景の被写体603、604による領域を、抽出できていない。
実施例1では、複数の不完全な背景画像に基づき完全な背景画像を作成する際、視点によって異なる変換背景画像の、着目画素における一致の度合いを示す一致度を用いる。一方、本実施例では、複数の不完全な背景画像に基づき完全な背景画像を作成する際、一致度に加えて、視点によって異なる変換背景画像の、着目画素における画素値の変化の滑らかさ度合い、所謂連続性を用いる。なお、実施例1と同様の構成及び同様の処理については、実施例1と同様の符号を付して説明を省略する。
以下、本実施例における前景領域を抽出する処理の概要について説明する。本実施例では、複数の異なる視点における背景画像データを着目視点から見た場合の画像にそれぞれ変換することで得られる変換背景画像データを用いて、視点間の画素値の連続性を算出する。画素値の連続性とは、着目視点における変換背景画像データと該着目視点に隣接する視点における変換背景画像データとの間における、画素値の変化の滑らかさ度合いである。
以下、本実施例における画像処理装置100が実行する前景領域を抽出する処理について、図7及び図8を用いて説明する。図7は、本実施例における画像処理装置100の機能構成を示すブロック図であり、図8は、本実施例における前景領域を抽出する処理の流れを示すフローチャートである。画像処理装置100のCPU101は、RAM102をワークメモリとして用いてROM103に格納されたプログラムを実行することで、図7に示す各構成要素として機能し、図8に示す一連の処理を実行する。なお、以下に示す処理の全てがCPU101によって実行される必要はなく、処理の一部または全部が、CPU101以外の1つ又は複数の処理回路によって行われるように画像処理装置100を構成しても良い。
以下、本実施例の効果について図10を用いて説明する。画像データ1002は、背景画像データを、視点毎に、地上面を基準として視点1001から見た場合の画像へ変換することで取得する変換背景画像データである。ここで視点1001は、着目視点、且つ、基準視点であるものとする。また、被写体1003は、視点によって色の見え方が変化する背景の被写体(例えば、芝生)であり、被写体1005は、前景の被写体である。
実施例1及び実施例2では、複数の異なる視点における不完全な背景画像に基づき完全な背景画像を作成し、該作成した完全な背景画像と対象画像データとを比較することで前景の被写体による領域を抽出する。一方、本実施例では、複数の異なる視点における、不完全な前景画像を用いて、影による領域を含まないように前景領域を抽出する。ここで不完全な前景画像とは、前景の被写体による領域と該前景の被写体に付随する影による領域とが前景領域として抽出された画像を意味する。
以下、本実施例における画像処理装置100が実行する前景領域を抽出する処理について、図11及び図12を用いて説明する。図11は、本実施例における画像処理装置100の機能構成を示すブロック図であり、図12は、本実施例における前景領域を抽出する処理の流れを示すフローチャートである。画像処理装置100のCPU101は、RAM102をワークメモリとして用いてROM103に格納されたプログラムを実行することで、図11に示す各構成要素として機能し、図12に示す一連の処理を実行する。なお、以下に示す処理の全てがCPU101によって実行される必要はなく、処理の一部または全部が、CPU101以外の1つ又は複数の処理回路によって行われるように画像処理装置100を構成しても良い。
以下、本実施例の効果について図13を用いて説明する。被写体1301は、被写体自身の影1302が地上面1303に存在する前景の被写体である。画像データ1304は、複数の異なる視点における、被写体1301とこれに付随する影1302とによる領域を前景領域として抽出した前景画像である。本実施例では、画像データ1304を着目視点1305から見た場合の画像に変換することで得られる複数の変換前景画像データにおける着目画素間の一致の度合いに基づき、地上面からの高さを持たない影による領域の画素を検出する。そして、検出した画素を補正することで、前景画像1306を作成する。前景画像1306では、高さを持つ前景の被写体1301に付随する影1302による領域が取り除かれており、前景の被写体1301による領域のみを抽出できている。このように、本実施例によれば、高さを持つ前景の被写体に付随する影が存在する場合であっても、影による領域を抽出することなく、この前景の被写体による領域のみを高精度に抽出することができる。
本発明の実施形態は、上述の実施例に限られるものではなく、様々な実施形態をとることが可能である。例えば、上述の実施例では、不完全な背景画像である背景画像データのサイズと対象画像データのサイズとが、同一である場合について説明しているが、これらのサイズは同一でなくても良い。その場合、地上面を上から見た視点を基準視点として、背景画像を基準視点から見た場合の画像へと変換する。そして、該変換した画像を用いて背景画像を補正し、該補正した背景画像を着目視点から見た場合の画像へと変換することで、対象画像データに対応する背景画像データを作成する。
202・・・背景画像データ取得部
203・・・画像変換部
204・・・一致度算出部
206・・・補正部
207・・・前景抽出部
Claims (15)
- 前景の被写体と背景の被写体とを含む対象画像データを取得する対象画像データ取得手段と、
複数の異なる視点における、前記背景の被写体を含む背景画像データを取得する背景画像データ取得手段と、
前記背景画像データ取得手段が取得した複数の背景画像データを、着目視点から見た場合の画像へとそれぞれ変換することで、複数の変換背景画像データを作成する変換背景画像データ作成手段と、
前記変換背景画像データ作成手段が作成した複数の変換背景画像データにおける着目画素間の一致の度合いを示す一致度を算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した一致度に基づき、前記着目視点との距離に応じて決定された基準視点に対応する前記変換背景画像データにおける補正対象画素を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記補正対象画素の画素値を、前記複数の変換背景画像データにおける前記補正対象画素の画素値の統計値に基づいて補正することにより、前記基準視点に対応する前記変換背景画像データを補正する補正手段と、
前記対象画像データ取得手段が取得した対象画像データと前記補正手段が補正した変換背景画像データとに基づき、前記前景の被写体による領域が抽出された画像である前景画像データを作成する前景画像データ作成手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記統計値は、前記複数の変換背景画像データにおける前記補正対象画素の画素値の中間値又は平均値であることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前景の被写体と背景の被写体とを含む対象画像データを取得する対象画像データ取得手段と、
複数の異なる視点における、前記背景の被写体を含む背景画像データを取得する背景画像データ取得手段と、
前記背景画像データ取得手段が取得した複数の背景画像データを、着目視点から見た場合の画像へとそれぞれ変換することで、複数の変換背景画像データを作成する変換背景画像データ作成手段と、
前記変換背景画像データ作成手段が作成した複数の変換背景画像データにおける着目画素間の一致の度合いを示す一致度を算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した一致度に基づき、前記着目視点との距離に応じて決定された基準視点に対応する前記変換背景画像データにおける補正対象画素を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記補正対象画素の画素値を、前記基準視点と隣接する視点に対応する前記変換背景画像データの前記補正対象画素に対応する画素の画素値に基づいて補正することにより、前記基準視点に対応する前記変換背景画像データを補正する補正手段と、
前記対象画像データ取得手段が取得した対象画像データと前記補正手段が補正した変換背景画像データとに基づき、前記前景の被写体による領域が抽出された画像である前景画像データを作成する前景画像データ作成手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記変換背景画像データ作成手段は、前記背景画像データ取得手段が取得した複数の背景画像データを、地上面を基準として前記着目視点から見た場合の画像へとそれぞれ射影変換することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記変換背景画像データ作成手段は、前記背景画像データ取得手段が取得した複数の背景画像データを、前記地上面に加え前記地上面に平行な複数の平面を基準として前記着目視点から見た場合の画像へとそれぞれ射影変換することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記検出手段は、前記算出手段が算出した一致度が閾値以上である画素を補正対象画素として検出することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記複数の変換背景画像データにおける着目画素間の画素値の変化の滑らかさの度合い示す連続性を算出する連続性算出手段と、
前記検出手段は、前記一致度と前記連続性とに基づき、前記補正対象画素を検出することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像処理装置。 - 前記連続性算出手段は、前記着目視点に最も近い視点における変換背景画像データと、該視点に隣接する視点における変換背景画像データとに基づき、前記連続性を算出することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記検出手段は、前記算出手段が算出した一致度が閾値以上であり、且つ、前記連続性算出手段が算出した連続性が閾値以上である画素を前記補正対象画素として検出することを特徴とする請求項7又は8に記載の画像処理装置。
- 前記背景画像データは、前記前景の被写体の画像を含むことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記背景画像データは、前記複数の異なる視点の各々において、時系列に沿って連続で撮像した複数の異なる時刻に対応する複数の画像に基づき作成した画像、又は、前記複数の異なる視点の各々において、前記前景の被写体が存在せず前記背景の被写体のみが存在する状態で撮像した画像であることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記背景の被写体は、静止物体であることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記前景の被写体は、動体であることを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前景の被写体と背景の被写体とを含む対象画像データを取得する第1取得ステップと、
複数の異なる視点における、前記背景の被写体を含む背景画像データを取得する第2取得ステップと、
前記第2取得ステップで取得した複数の背景画像データを、着目視点から見た場合の画像へとそれぞれ変換することで、複数の変換背景画像データを作成する第1作成ステップと、
前記第1作成ステップで作成した複数の変換背景画像データにおける着目画素間の一致の度合いを示す一致度を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出した一致度に基づき、前記着目視点との距離に応じて決定された基準視点に対応する前記変換背景画像データにおける補正対象画素を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した前記補正対象画素の画素値を、前記複数の変換背景画像データにおける前記補正対象画素の画素値の統計値に基づいて補正することにより、前記基準視点に対応する前記変換背景画像データを補正する補正ステップと、
前記第1取得ステップで取得した対象画像データと前記補正ステップで補正した変換背景画像データとに基づき、前記前景の被写体による領域が抽出された画像である前景画像データを作成する第2作成ステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1乃至13の何れか1項に記載の画像処理装置として機能させるための、プログラム。
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