JPH0447871A - Object extraction device - Google Patents

Object extraction device

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JPH0447871A
JPH0447871A JP2157165A JP15716590A JPH0447871A JP H0447871 A JPH0447871 A JP H0447871A JP 2157165 A JP2157165 A JP 2157165A JP 15716590 A JP15716590 A JP 15716590A JP H0447871 A JPH0447871 A JP H0447871A
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JP
Japan
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background
light source
modulated light
camera
ray
Prior art date
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Pending
Application number
JP2157165A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Fujimoto
強 藤本
Masahiko Hase
雅彦 長谷
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH0447871A publication Critical patent/JPH0447871A/en
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Abstract

PURPOSE:To extract an object from a power supply including a background and the object by using an invisible ray to irradiated either of the background and the object. CONSTITUTION:A lighting use visible ray and an invisible ray for extracting an object enter an image pickup device through an objective lens 21. The ray through the objective lens 21 is branched into two by a magic mirror 22 and they reach respectively an visible ray camera 23 and an invisible ray camera 24. The camera 23 picks up a background and an object. The camera 24 picks up only the object irradiated by invisible ray. An object area extraction section 25 applies processing such as binarizing processing to an area of the object picked up by the camera 24 and extracts the result. An object extraction section 26 receives a picture element to be discriminated as the element in the object area by an output of the object area extraction section 25 and an output from the visual ray camera 23 to apply the object extraction processing.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、背景・物体を含む画像信号から背景よりも前
面に位置している物体のみの画像情報を。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention obtains image information of only objects located in front of the background from an image signal including the background and objects.

簡便高精度に抽出する物体抽出装置に関するものである
The present invention relates to an object extraction device that extracts objects easily and with high precision.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の装置は、背景・物体を含む画像信号から
背景を除去し、物体を抽出し、物体のみの画像を得るた
めに2非常にあざやかな青色のスクリーンなどの特殊な
背景を用い5色差信号に基づいたクロマキー処理を行う
ことにより、物体を抽出していた(共覧形画面電話にお
ける画像合成方法の検討、 1990年春期儒学全大B
−791)。
Conventional devices of this kind remove the background from an image signal containing the background/object, extract the object, and use a special background such as a very bright blue screen to obtain an image of only the object. Objects were extracted by performing chromakey processing based on color difference signals.
-791).

また、特殊な背景を使用しないでもすむように背景画像
を保持するための背景メモリを有し、背景メモリないの
画像と背景・物体を含む画像信号との差分信号を用いる
ことにより背景を除去し物体を抽出し、物体のみの画像
を得ていた。
In addition, it has a background memory to hold a background image so that there is no need to use a special background, and the background can be removed by using the difference signal between the image without the background memory and the image signal including the background/object. was extracted and an image of only the object was obtained.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の技術ではこのように特殊な背景を使用するために
2通常のオフィス内では使用できず、特別な場所を用い
る必要があった。また、背景メモリを使用した方式では
この欅な特殊な場所は必要ではないが、背景メモリに背
景画像を取り込んだ時点との環境の変化に弱(、とりわ
け物体と背景との境界部分において劣化が生じると言っ
た問題点があった。
In the conventional technology, in order to use such a special background, it could not be used in a normal office, and a special place had to be used. In addition, although the method using background memory does not require this special location, it is vulnerable to changes in the environment from the time the background image is imported into the background memory (especially deterioration at the boundary between the object and the background). There were problems that were said to occur.

本発明は、この問題を解決するために、物体の領域を限
定し、背景・物体を含む画像信号から背景を除去し、物
体を抽出し、物体のみの画像を得る装置を提供すること
を目的としている。
In order to solve this problem, the present invention aims to provide an apparatus that limits the area of the object, removes the background from an image signal containing the background/object, extracts the object, and obtains an image of only the object. It is said that

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は1本発明の詳細な説明図であり、背景とその前
面に位置している物体および物体抽出装置の構成を示す
配置を表している。11は背景。
FIG. 1 is a detailed explanatory diagram of the present invention, and shows a background, an object located in front of the background, and an arrangement showing the configuration of the object extraction device. 11 is the background.

12は背景の前面に位置する物体、13は不可視光源又
は変調された光を発する変調光源、14は撮像装置であ
る。
12 is an object located in front of the background; 13 is an invisible light source or a modulated light source that emits modulated light; and 14 is an imaging device.

〔作 用〕 先ず第1の発明について説明する。通常のオフィスなど
に於いては、可視光源が用いられており。
[Function] First, the first invention will be explained. In normal offices, visible light sources are used.

背景11および、物体12は全体的に照らされている。Background 11 and object 12 are entirely illuminated.

このため、撮像装置14で撮像した場合。Therefore, when the image is captured by the imaging device 14.

可視光源については背景と物体とは同時に撮像される。For visible light sources, the background and object are imaged simultaneously.

一方1例えば紫外線のような不可視な光線は存在してお
らず、特別な光源無しでは撮像装置14では、不可視光
源については、何も撮像することができない。不可視光
源13により、物体12を照射すると、物体12のみが
不可視光線に照らされ、撮像袋214で撮像される。こ
の結果。
On the other hand, there are no invisible light rays such as ultraviolet rays, and the imaging device 14 cannot image any invisible light source without a special light source. When the object 12 is irradiated by the invisible light source 13, only the object 12 is illuminated by the invisible light and is imaged by the imaging bag 214. As a result.

不可視光線に対しては、物体12のみが撮像され。For invisible light, only the object 12 is imaged.

背景11は撮像されない。撮像装置14は、可視光線と
不可視光線の両者を取り扱える必要がある。
Background 11 is not imaged. The imaging device 14 needs to be able to handle both visible light and invisible light.

その構成を第2図で示す。Its configuration is shown in FIG.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は、可視光線と不可視光線との両者を取り扱える
撮像装置の一構成例である。21は対物レンズ、22は
入力光線をある比率で分配するマジックミラー、23は
可視光線にのみ反応する可視光線用カメラ、24は不可
視光線にのみ反応する不可視光線用カメラ、25は不可
視光線用カメラから出力された。物体の撮像されている
領域を抽出する物体領域抽出部、26は物体領域抽出部
で抽出された物体領域を用いて、可視光線用カメラ23
の出力を制御する物体抽出部である。
FIG. 2 shows an example of the configuration of an imaging device that can handle both visible light and invisible light. 21 is an objective lens, 22 is a magic mirror that distributes input light at a certain ratio, 23 is a visible light camera that responds only to visible light, 24 is an invisible light camera that responds only to invisible light, and 25 is a camera for invisible light. was output from. An object region extraction section 26 extracts an imaged region of the object, and the visible light camera 23 uses the object region extracted by the object region extraction section.
This is an object extraction unit that controls the output of

普通のオフィスなどの環境で照明に用いられている可視
光線と、物体を抽出するために用意された不可視光線と
の両者は、対物レンズ21を通して、撮像装置内に入る
。対物レンズ21を通った光線はマジックミラー22に
より、2つに分岐され可視光線用カメラ23と不可視光
線用カメラ24とに到達する。可視光線用カメラ23で
は抽出処理に備え、背景と物体との両者を撮像する。
Both visible light, which is used for illumination in an environment such as an ordinary office, and invisible light, which is prepared for extracting objects, enter the imaging device through the objective lens 21. The light beam passing through the objective lens 21 is split into two by a magic mirror 22 and reaches a camera 23 for visible light and a camera 24 for invisible light. The visible light camera 23 images both the background and the object in preparation for extraction processing.

不可視光線用カメラ24では、不可視光線で照射された
物体のみを撮像する。物体領域抽出部25では、不可視
光線用カメラ24で撮像された物体の領域のみを1例え
ば2itL化処理を行うことにより抽出する。物体抽出
部26では、物体領域抽出部25の出力で物体領域であ
ると判定された画素について、可視光線用カメラ23か
らの入力を出力することにより、物体の抽出処理を行う
The invisible light camera 24 images only objects irradiated with invisible light. The object region extracting unit 25 extracts only the region of the object imaged by the invisible light camera 24 by performing 1, for example, 2 it L processing. The object extraction section 26 performs object extraction processing by outputting the input from the visible light camera 23 for pixels determined to be object regions based on the output of the object region extraction section 25.

以上の構成において、マジックミラー22.可視光線用
カメラ23.不可視光線用カメラ24の配置は、一画素
の精度で対応づけを行い得るよう構成することが望まれ
る。物体領域抽出部25は例えば、あらかじめ定められ
た闇値を越える画素については物体領域とみなし、闇値
に達しないものは背景領域とみなすような2値化処理に
より構成される。物体抽出部26は例えば、物体領域抽
出部25で物体領域であると判定された画素に対しては
、可視光線用カメラ23からの入力信号をそのまま出力
し、物体領域抽出部25で背景領域であると判定された
画素については、背景を表す特定の信号を出力するとい
うようなマスク処理により構成される。
In the above configuration, the magic mirror 22. Visible light camera 23. It is desirable that the arrangement of the invisible light camera 24 be configured so that the correspondence can be made with one pixel precision. The object region extraction unit 25 is configured, for example, by a binarization process in which pixels exceeding a predetermined darkness value are regarded as object regions, and pixels that do not reach the darkness value are regarded as background regions. For example, the object extraction unit 26 outputs the input signal from the visible light camera 23 as is for a pixel determined to be an object area by the object area extraction unit 25, and the object area extraction unit 25 extracts the input signal from the background area. For pixels determined to be present, mask processing is performed such as outputting a specific signal representing the background.

次に第2の発明について説明する0通常のオフィスなど
に於いて用いられている光源は時間的に変調されておら
ず一定の強度で背景11および物体12を照射している
。ここで変調光を発する変調光源13を、物体12のみ
を照らすように配置した場合、背景11は非変調光源の
みにより照らされており、物体12は非変調光源と変調
光源13の両者により照らされることになる。撮像装置
14で撮像された映像信号には背景11と物体12が同
時に存在しており、物体12から反射され、撮像装置1
4で撮像された物体を表している映像信号は変調光源に
よる変調成分を有しており。
Next, the second invention will be explained.The light source used in ordinary offices and the like is not temporally modulated and illuminates the background 11 and the object 12 with a constant intensity. When the modulated light source 13 that emits modulated light is arranged so as to illuminate only the object 12, the background 11 is illuminated only by the non-modulated light source, and the object 12 is illuminated by both the non-modulated light source and the modulated light source 13. It turns out. The background 11 and the object 12 are simultaneously present in the video signal captured by the imaging device 14, and the video signal is reflected from the object 12 and transmitted to the imaging device 1.
The video signal representing the object imaged in step 4 has a modulated component due to the modulated light source.

背景11を表す映像信号は変調成分を有していないとい
う特徴がある。変調成分のみを映像信号から分離するこ
とは、可変増幅度を有する増幅装置と低域通過フィルタ
を使用することにより構成される。その構成を第3図に
示す。また第2図の各部の波形を第4図に示す。
The video signal representing the background 11 is characterized in that it does not have a modulation component. Separating only the modulation component from the video signal is achieved by using an amplifier with variable amplification and a low-pass filter. Its configuration is shown in FIG. Further, waveforms at various parts in FIG. 2 are shown in FIG. 4.

第3図は変調光源、可変増幅度を有する増幅装置と低域
通過フィルタとを具備する撮像装置の一構成例である。
FIG. 3 shows an example of the configuration of an imaging device including a modulated light source, an amplifier with variable amplification, and a low-pass filter.

121は変調光源を変調する周波数を発する発振器、1
22は発振器121で発振された周波数で変調光源を駆
動する変調光源制御装置。
121 is an oscillator that emits a frequency that modulates a modulated light source;
22 is a modulated light source control device that drives the modulated light source at the frequency oscillated by the oscillator 121;

123は変調光源制御装置122により駆動され変調光
を発する変調光源、124は物体などにより反射された
変調光源123の発した変調光を撮影する撮像装置、1
25は発振器121で発振された周波数で変調光源12
3と同期した可変増幅度を有する可変増幅度増幅装置、
126は可変増幅度増幅装置125で増幅された映像信
号の変調成分を除去する低域通過フィルタである。
123 is a modulated light source that is driven by the modulated light source control device 122 and emits modulated light; 124 is an imaging device that photographs the modulated light emitted by the modulated light source 123 reflected by an object; 1;
25 is a modulated light source 12 at a frequency oscillated by an oscillator 121.
a variable amplification amplifier device having a variable amplification degree synchronized with 3;
Reference numeral 126 denotes a low-pass filter that removes the modulation component of the video signal amplified by the variable amplification device 125.

第4図は変調光源、可変増幅度を有する増幅装置と低域
通過フィルタとを具備する撮像装置の一構成例の各部の
波形の説明図である。第4図(A)は可変増幅度増幅装
置125の入力波形、第4図(B)は低域通過フィルタ
126の入力波形、第4図(C)は低域通過フィルタ1
26の出力波形を表している。131は強度軸、132
は時間軸、133は可変増幅度増幅装置1250入力に
含まれる変調光源からの寄与分を表す変調光源成分、1
34は可変増幅度増幅装置125の入力に含まれる非変
調光源からの寄与分を表す非変調光源成分、135は低
域通過フィルタの入力に含まれる非変調光源成分。
FIG. 4 is an explanatory diagram of waveforms of various parts of an example of the configuration of an imaging device including a modulated light source, an amplifier device with variable amplification, and a low-pass filter. 4(A) shows the input waveform of the variable amplification device 125, FIG. 4(B) shows the input waveform of the low-pass filter 126, and FIG. 4(C) shows the input waveform of the low-pass filter 1.
26 output waveforms are shown. 131 is the strength axis, 132
is a time axis, 133 is a modulated light source component representing the contribution from the modulated light source included in the input of the variable amplification device 1250, 1
34 is a non-modulated light source component representing the contribution from the non-modulated light source included in the input of the variable amplification device 125, and 135 is a non-modulated light source component included in the input of the low-pass filter.

136は低域通過フィルタの入力に含まれる変調光源成
分、137は低域通過フィルタの出力に含まれる変調光
源成分、138は低域通過フィルタの出力に含まれる非
変調光源成分である。
136 is a modulated light source component included in the input of the low-pass filter, 137 is a modulated light source component included in the output of the low-pass filter, and 138 is a non-modulated light source component included in the output of the low-pass filter.

第3図、第4図について説明する。変調された変調光を
発する変調光源123は発振器121により発生された
周波数に同期し、変調光源制御装置122により制御さ
れ変調された光を発する。第1図における物体12は変
調光源123により発せられた変調光と普通のオフィス
などで照明に用いられている非変調光の両者により照ら
され1両者の成分を反射し撮像袋N124により撮像さ
れる。第1図に於ける背景11は普通のオフィスなどで
照明に用いられている非変調光のみにより照射され。
3 and 4 will be explained. A modulated light source 123 that emits modulated light is synchronized with the frequency generated by the oscillator 121, and is controlled by a modulated light source control device 122 to emit modulated light. The object 12 in FIG. 1 is illuminated by both the modulated light emitted by the modulated light source 123 and the unmodulated light used for lighting in ordinary offices, etc., and the components of both are reflected and imaged by the imaging bag N124. . The background 11 in FIG. 1 is illuminated only by unmodulated light, which is used for lighting in ordinary offices.

非変調光成分のみを反射し、撮像装置124により撮像
される。該撮像された映像信号の様子を第4図(A)に
示す。第4図(A)では変調光と非変調光の両者により
照射されている映像信号が示されている。非変調光成分
が除去され、変調光成分のみが抽出される様子は物体1
2から反射された光線成分に対しても、背景11から反
射された光線成分に対しても同一であるので、以下物体
12から反射された光線成分についてのみ説明を行う。
Only the non-modulated light component is reflected and imaged by the imaging device 124. The state of the imaged video signal is shown in FIG. 4(A). FIG. 4A shows a video signal illuminated by both modulated light and non-modulated light. Object 1 shows how the non-modulated light component is removed and only the modulated light component is extracted.
Since the same applies to the light beam component reflected from the object 2 and the light beam component reflected from the background 11, only the light beam component reflected from the object 12 will be described below.

撮像装置124により撮像された映像信号には第4図(
A)のように変調光源成分と非変調光源成分との両者が
混在している。該映像信号から非変調光源成分を除去し
、変調光源成分のみを抽出することにより、物体抽出を
行うために、該映像信号は発振器121で発振され、変
調光源制御装置122に供給されている周波数と同期し
かつ増幅度を可変する可変増幅度増幅装置125により
増幅される。
The video signal captured by the imaging device 124 is shown in FIG.
As shown in A), both the modulated light source component and the non-modulated light source component coexist. In order to perform object extraction by removing the non-modulated light source component from the video signal and extracting only the modulated light source component, the video signal is oscillated by the oscillator 121 and is supplied to the modulated light source control device 122. The signal is amplified by a variable amplification amplification device 125 that synchronizes with the amplification rate and varies the amplification degree.

可変増幅度増幅装置125の増幅度は、第4図(A)の
変調光源成分133の強度の強いときには小さな増幅度
となり、変調光源成分133の強度の小さなときには大
きな増幅度となり、低域通過フィルタ126の入力に於
ける非変調光源成分135が一定の強度を保つようにそ
の増幅度を発振器121に同期し可変する。このように
発振器121の出力に同期した増幅度を有する可変増幅
度増幅装置125で増幅された結果、可変増幅度増幅装
置125の入力の変調光源成分133は低域通過フィル
タ126の入力においては図示136のように時間によ
って変化しないものとなり、一方可変増幅度増幅装置1
25の入力の非変調光源成分134は低域通過フィルタ
126の入力においては図示135のように時間によっ
て変化するものとなる。低域通過フィルタ126ノ入力
中の時変成分即ち非変調光源成分135を除去するため
に低域通過フィルタ126を使用し1時変成分の低減を
行う0時変成分即ち非変調光源成分の低減が行われた結
果である低域通過フィルタ126の出力信号は第4図(
C)となり、変調光源成分137は低域通過フィルタ入
力の大きさを保ち。
The amplification degree of the variable amplification amplification device 125 becomes small when the intensity of the modulated light source component 133 in FIG. The amplification degree of the non-modulated light source component 135 at the input of the oscillator 126 is varied in synchronization with the oscillator 121 so as to maintain a constant intensity. As a result of being amplified by the variable amplification amplifier 125 having an amplification degree synchronized with the output of the oscillator 121, the modulated light source component 133 at the input of the variable amplification amplifier 125 is not shown at the input of the low-pass filter 126. 136, which does not change with time, while the variable amplification amplifier 1
At the input of the low-pass filter 126, the unmodulated light source component 134 at the input 25 changes with time as shown at 135 in the figure. The low-pass filter 126 is used to remove the time-varying component, ie, the non-modulated light source component 135, which is input to the low-pass filter 126. 1 Reduction of the time-varying component, ie, the non-modulated light source component The output signal of the low-pass filter 126, which is the result of this, is shown in Figure 4 (
C), and the modulated light source component 137 maintains the magnitude of the low-pass filter input.

非変調光源成分138は低域通過フィルタにより低減さ
れる。このように低域通過フィルタ126の出力には撮
像装置124の出力に含まれている変調光源成分のみが
出現するので、第1図背景11には変調光線を照射せず
、物体12には変調光線を照射することにより背景と物
体の混在した画像信号から物体のみの抽出を行うことが
可能となる。
The unmodulated light source component 138 is reduced by a low pass filter. In this way, only the modulated light source component included in the output of the imaging device 124 appears in the output of the low-pass filter 126, so the background 11 in FIG. By irradiating the light beam, it becomes possible to extract only the object from an image signal containing a mixture of the background and the object.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように9本発明によれば、特殊な光源によ
り対象物体を照射することにより、物体と背景とを分離
することが可能となる。なお、第1の発明における第2
図に示したような撮像装置は、撮像装置組立時に精度良
(構成しておけば。
As explained above, according to the present invention, by irradiating the target object with a special light source, it is possible to separate the object and the background. Note that the second invention in the first invention
An imaging device like the one shown in the figure has good accuracy (if configured) when the imaging device is assembled.

以後調整の必要がない、また、不可視光線による対象物
体の照射は、物体領域抽出部が例えば2値化処理により
構成されるので、厳密な調整が必要なく、2値化で物体
と背景が分離できる程度の精度があれば良い。更に第2
の発明の場合には、変調周波数については普通のオフィ
スなどで用いるのであれば人間に近く知覚されないフリ
ッカ−以上に設定すればよく、また人間に影響を与えな
い工場内の様な特殊な環境において運用するのであれば
全く任意に選択することが可能である。
There is no need for further adjustment.Also, since the object region extraction section is configured by, for example, binarization processing when irradiating the target object with invisible light, there is no need for strict adjustment, and the object and background can be separated by binarization. It is good as long as it is as accurate as possible. Furthermore, the second
In the case of the invention described above, the modulation frequency should be set at a level higher than flicker, which is close to human perception when used in a normal office, and in a special environment such as a factory where it does not affect humans. If you want to use it, you can select it completely arbitrarily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の詳細な説明図、第2図は可視光線と不
可視光線との両者を取り扱える撮像装置の一構成例、第
3図は第2の発明の場合の撮像系の一構成例、第4図は
撮像系の一構成例の各部の波形の説明図である。 11・・・背景、12・・・背景の前面に位置する物体
。 13・・・不可視光源又は変調光源、14・・・撮像装
置21・・・対物レンズ、22・・・マジックミラー 
23・・・可視光線用カメラ、24・・・不可視光線用
カメラ25・・・物体領域抽出部、26・・・物体抽出
部、121・・・発振器、122・・・変調光源制御装
置、123・・・変調光源、124・・・撮像装置、1
25・・・可変増幅度増幅装置、126・・・低域通過
フィルタ、131・・・強度軸。 132・・・時間軸、133・・・変調光源成分、13
4・・・非変調光源成分、135・・・非変調光源成分
、136・・・変調光源成分、137・・・変調光源成
分、138・・・非変調光源成分。 特許出願人 日本電信電話株式会社
FIG. 1 is a detailed explanatory diagram of the present invention, FIG. 2 is an example of the configuration of an imaging device that can handle both visible light and invisible light, and FIG. 3 is an example of the configuration of an imaging system in the case of the second invention. , FIG. 4 is an explanatory diagram of waveforms of each part of an example of the configuration of the imaging system. 11...Background, 12...Object located in front of the background. 13... Invisible light source or modulated light source, 14... Imaging device 21... Objective lens, 22... Magic mirror
23... Camera for visible light, 24... Camera for invisible light 25... Object area extraction section, 26... Object extraction section, 121... Oscillator, 122... Modulated light source control device, 123 ...Modulated light source, 124...Imaging device, 1
25...Variable amplification amplifier, 126...Low pass filter, 131...Intensity axis. 132... Time axis, 133... Modulated light source component, 13
4... Non-modulated light source component, 135... Non-modulated light source component, 136... Modulated light source component, 137... Modulated light source component, 138... Non-modulated light source component. Patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)背景よりも前面に位置している物体を抽出する装
置において、可視ではない光線を発生する光源を有し、
該不可視光線によって、背景と物体とのいずれか一方の
みが照射されることにより、背景・物体を含む画像信号
から物体を抽出することを特徴とする物体抽出装置。
(1) A device for extracting objects located in front of the background, which has a light source that generates invisible light,
An object extraction device characterized in that an object is extracted from an image signal including a background and an object by irradiating only one of the background and the object with the invisible light beam.
(2)背景よりも前面に位置している物体を抽出する装
置において、変調した光源を照射する手段を有し、物体
と背景とのいずれか一方に対し変調した光線を照射する
ことにより、背景・物体を含む画像信号から物体を抽出
することを特徴とする物体抽出装置。
(2) A device for extracting an object located in front of a background, which has means for irradiating a modulated light source, and by irradiating either the object or the background with the modulated light beam, - An object extraction device characterized by extracting an object from an image signal containing the object.
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