JPH0462239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、色相の違いを利用して前景画像中
の被写体を背景画像にはめ込むクロマキー装置に
関する。

「背景技術とその問題点」 所定の色例えば青のスクリーンの前に被写体が
位置する前景カラービデオ信号と、背景となる画
像の背景カラービデオ信号とが供給され、前景カ
ラービデオ信号から被写体の輪郭と対応するキー
信号を生成し、このキー信号によつて背景の前に
被写体が位置する合成画像を形成するクロマキー
装置が知られている。

一般に、デイジタルクロマキー装置では、画像
がコンポーネント信号（輝度信号Ｙ，色差信号
Ｕ，Ｖ）で与えられる時、バツクカラーと対応す
る参照点（U₀，V₀）を（Ｕ−Ｖ）色座標系で設
定し、この参照点をもとにスイツチング用のキー
信号が形成される。キー信号は、ストレツチ並び
に２つのレベル（ピーククリツプレベルPL及び
ベースクリツプレベルBL）でクリツプされる処
理をされたうえでスイツチング信号として使用さ
れる。

かかるデイジタルクロマキー装置において、キ
ー信号が上述の２つのレベルの間の略々中間の値
を持つ場合に、キー信号の粗さに基づくザラツキ
が合成画像に現れることがある。キー信号が中間
値を持つ代表的な例としては、フオーカスが合つ
ていないときの被写体の輪郭，透明物体，煙など
を挙げることができる。また、前景画像を撮影す
る時の照明が良くない場合には、キー信号のゲイ
ンが低い。したがつて、ストレツチされたキー信
号は、量子化に伴なう増大効果も手伝つて、バツ
ググランドノイズの非常に目障りなザラツキとな
る。

このノイズを除去するために、キー信号の信号
路にローパスフイルタを挿入することが考えられ
る。しかし、ローパスフイルタによつて、被写体
の輪郭に対応するキー信号のエツジがなまつてし
まう。従来の装置では、背景画像と被写体とのつ
ながりをなめらかにするローパスフイルタが設け
られているが、そのカツトオフ周波数は、比較的
高く（例えば3MHz）、中間領域の粗さを修正する
ことができない。

「発明の目的」 この発明は、キー信号の中間領域の粗さを除去
し、合成画像のザラツキをなくし、合成画像を自
然な感じとするようにしたクロマキー装置の提供
を目的とするものである。

「発明の概要」 この発明は、キー信号のレベルが中間領域にあ
ることを検出する第１の検出回路と、キー信号の
レベル変化の傾きがゆるやかなことを検出する第
２の検出回路と、第１の検出回路及び第２の検出
回路の検出出力により、キー信号の高域成分を実
質的に除去する回路とを備えたものである。

「実施例」 以下、この発明をＹ，Ｕ，Ｖ信号系のデイジタ
ルビデオ信号を対象とするデイジタルクロマキー
装置に適用した一実施例について説明する。

デイジタルクロマキー装置の全体の構成を示す
第１図において、１は、前景カラービデオデータ
FG.VIDと背景カラービデオデータBG.VIDとが
夫々のタイミング基準信号TRSと共に供給され
るインターフエースである。このカラービデオデ
ータは、カラーテレビジヨンカメラの出力（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）をマトリツクス演算することで形成され
た輝度信号Ｙ，色差信号Ｕ，Ｖを例えば（14：
７：７）の比のサンプリング周波数でサンプリン
グしてなる各成分からなるものである。インター
フエース１は、各々のタイミング基準信号TRS
からデコードされたタイミング信号（水平同期信
号，垂直同期信号等）をみて、２つのカラービデ
オデータFG.VID及びBG.VIDの位相を適切なも
のとし、後段に出力する。

２は、バツクカラーデータ形成回路である。前
景カラービデオデータFG.VIDからバツクカラー
データが形成され、このバツクカラーデータがカ
ラーキヤンセラー５に供給される。また、前景カ
ラービデオデータFG.VIDがキー信号形成回路３
に供給される。

キー信号形成回路３は、バツクカラーと対応す
る参照点（U₀，V₀）と前景カラービデオデータ
FG.VIDとの対応する１サンプル毎に比較演算
し、所定レベルのキー信号を発生するものであ
る。このように発生したキー信号そのものは、外
乱を多く含んでいて、そのままでは使用できない
ので、キープロセツサ４において、クリツプ、こ
のクリツプ出力のエツジタイミングの調整、ゲイ
ンの調整等の波形整形処理が施され、キープロセ
ツサ４からキー信号KEYが得られる。このキー
プロセツサ４において、後述するように、キー信
号の中間領域の補正が行なわれる。

カラーキヤンセラー５は、このキー信号KEY
をもとに、前景カラービデオデータFG.VID中か
らバツクカラーを取り除く。例えば被写体が透明
な場合に、透けて見えるバツクカラーが除去され
る。具体的には、バツクカラーデータをキー信号
KEYで振幅変調し、この変調出力を前景カラー
ビデオデータFG.VIDから減算するようになされ
る。このバツクカラーの除去は、Ｕ及びＶの信号
だけについてなされ、輝度信号Ｙは、単に通過す
るだけである。

このカラーキヤンセラー５には、遅延回路６を
介して前景カラービデオデータFG.VIDが供給さ
れる。キープロセツサ４における前述の波形処理
に要する時間に相当する遅延量を遅延回路６が有
している。

そして、カラーキヤンセラー５の出力CAN.
VIDと背景カラービデオデータBG.VIDとがミキ
サー７に供給され、キー信号KEYをもとにして
両者のミキシングが行なわれる。このミキシング
は２つのカラービデオデータCAN.VIDとBG.
VIDとを単にスイツチングして出力する方法の他
に、両者の境界において、一方のレベルを徐々に
減少させると共に、他方のレベルを徐々に増大さ
せるクロスフエードの方法を用いることができ
る。このミキサー７の出力は、デイジタルフイル
タ８を介してインターフエース９に供給される。
デイジタルフイルタ８は、ミキサー７の出力の波
形を整えるためのものである。

インターフエース９は、カラーキヤンセラー５
から色消しがされたCAN.VIDとデイジタルフイ
ルタ８からの合成カラービデオデータKEY.VID
と、夫々のタイミング基準信号と、キー信号
KEYとを外部に出力するためのものである。

更に、マイクロプロセツサ１０、CRTモニタ
ー１１及びコンソール１２が設けられており、コ
ンソール１２からのユーザーのキー入力を翻訳し
てシステム内部に伝達したり、各回路ブロツクに
おいて必要とされる演算処理を行なつたりできる
ようにされている。

上述のデイジタルクロマキー装置におけるカラ
ーキヤンセラー５及びミキサー７の部分の構成
は、第２図に示すような構成とされている。

バツクカラーデータ形成回路２では、使用する
バツクスクリーンと対応するバツクカラーデータ
DBが形成され、第２図において、１８で示す乗
算器に供給される。この乗算器１８には、キー信
号KEYと逆相の即ち被写体の領域でゲインが０
となるキー信号KEYが供給される。したがつて、
被写体の部分を除く領域にバツクカラーが存在す
るデータが発生し、前景カラービデオデータFG.
VIDから減算器１９において引かれる。この結
果、被写体と対応し、且つバツクカラーが除去さ
れたビデオデータCAN.VIDが減算器１９から発
生し、乗算器２０に加えられる。また、背景カラ
ービデオデータBG.VIDが乗算器２１に供給さ
れ、キー信号KEY′によつて振幅変調され、した
がつて背景中で被写体の領域のデータが除去され
た出力が乗算器２１から生じる。一方、乗算器２
０には、キー信号KEYが供給されるので、この
乗算器２０及び２１の出力データを加算器２２に
供給することによつて、背景に被写体がはめ込ま
れた画像と対応する出力ビデオデータKYD.VID
が得られる。

ここで、キー信号の形成方法の一例について第
３図を参照して説明する。まず、第３図の（Ｕ，
Ｖ）色差座標上でバツクカラーと対応する参照点
を（U₀，V₀）としたとき、原点とこの点を結ん
でできる軸をＸ軸、それに垂直で（U₀，V₀）を
通るのをＹ軸とする。参照点（U₀，V₀）と任意
の（Ｕ，Ｖ）値とを結ぶベクトルでＸ軸，Ｙ軸の
各々への寄与分をｘ，ｙで示すと ｘ＝（Ｕ−U₀）cosθ＋（Ｖ−V₀）sinθ ｙ＝（Ｖ−V₀）cosθ−（Ｕ−U₀）sinθ θ＝tan^-1（V₀／U₀） と表わされる。そこで、次式で示すような関数で
キー信号を定義する。

Ｋ＝ａ｜ｘ｜＋ｂ｜ｙ｜ （ａ，ｂは正の任意の定数である。） 左辺のＫを一定値K₀でおいたとき、それを満
たす（Ｕ，Ｖ）値は、ひし形の辺上に並ぶことに
なる。

このように発生されたキー信号Ｋは、キープロ
セツサ４に導かれ、ストレツチされ、クリツプ回
路によつて波形整形される。例えばバツクスクリ
ーンの前に透明なコツプが被写体としておかれて
いる前景を撮像した場合、コツプの中央部では、
バツクカラーが透けて見えるため、被写体の輪郭
と対応して大レベルとなり、その中央部でレベル
がやや小となるキー信号Ｋがキー信号形成回路３
から生じる。キー信号は、例えば８ビツトを１サ
ンプルとするデジタル信号である。そして、この
キー信号の波形がストレツチされ、ベースクリツ
プレベルBL及びピーククリツプレベルPLをスレ
ツシヨルドレベルとするクリツプ処理を受ける。
つまり、BL以下は、全て０のレベルとし、PL以
上は、全て255のレベルとするのである。これに
よつて、バツクグランドノイズが除去されたキー
信号KEYが形成される。

上述のベースクリツプレベルBL及びピークク
リツプレベルPLの夫々は第３図に示すものとな
り、同図において２３で示す小さなひし形の中に
含まれるものは全て０、２４で示す大きなひし形
の外は全て255とされ、両者の間に位置する部分
は、キー信号の傾斜を決定する中間レベルの領域
となる。バツクスクリーンから被写体になる境界
では、（U₀，V₀）から被写体の色に応じた位置ま
で変化することになる。

キープロセツサ４に設けられている中間レベル
の補正回数について第４図を参照して説明する。
第４図において、３０は、キー信号形成回路３か
らのキー信号K₀が供給されるストレツチ及びク
リツプ回路である。一例として、被写体がガラス
のコツプの場合のキー信号K₀は、第５図におい
て、K₀で示すものとなる。第５図は、コツプの
片方の輪郭から中央部までのキー信号の変化を示
すと共に、キー信号をアナログ波形として示して
いる。

ストレツチ及びクリツプ回路では、ストレツチ
され、そして例えば（PL＝192量子化レベル，
BL＝15量子化レベル）でもつてクリツプされて、
第５図Ａに示すように、コツプの輪郭と対応して
０から256量子化レベルまで立上るエツジ２５と、
中央部の透けて見える部分と対応して中間レベル
を持つキー信号K₁が形成される。

このキー信号K₁が第１の検出回路３１、第２
の検出回路３２及びデイジタルローパスフイルタ
３３に供給される。第１の検出回路３１は、キー
信号K₁が供給される比較回路３４，３５とフリ
ツプフロツプ３６，３７とANDゲート３８とか
ら構成される。比較回路３４には、基準データ
PL₁が供給され、キー信号K₁の値が基準データ
PL₁より小さい時に高レベルの比較出力が発生す
る。比較回路３５には、基準データBL₁が供給さ
れ、キー信号K₁の値が基準データBL₁より大き
い時に高レベルの比較出力が発生する。フリツプ
フロツプ３６，３７は、サンプルクロツクで動作
し、比較出力のトランジエント（ひげ）を除くた
めのものである。この検出回路３１のANDゲー
ト３８の出力には、キー信号K₁の値がBL₁より
大きくPL₁より小さい範囲（中間領域）にある時
に高レベルとなる検出出力が発生する。

検出回路３２は、ラツチ４１、減算器４２、ラ
ツチ４３、ROM４４、ラツチ４５、比較器４
６、フリツプフロツプ４７から構成される。ラツ
チ及びフリツプフロツプに対するサンプリングク
ロツクの供給路の図示は、省略されている。

減算器４２では、キー信号K₁の現在のサンプ
ル値から１サンプル前の値が減算され、連続する
２個のサンプルの値の変化が取り出される。この
値の変化がROM４４により、絶対値に変換され
て比較器４６に供給され、基準データULと比較
される。比較器４６からは、連続する２つのサン
プル値の差が基準データUL（例えば64量子化レベ
ル）より小さい時に高レベルとなる比較出力が発
生する。この比較出力がフリツプフロツプ４７を
介して検出出力として取り出される。検出回路３
２は、キー信号K₁のレベル変化（勾配）が基準
値より小さいことを検出するものである。

検出回路３１の検出出力は、位相合わせ用のシ
フトレジスタ４８を介してANDゲート４９に供
給される。また、検出回路３２の検出出力が
ANDゲート４９に供給される。このANDゲート
４９から発生する検出信号Ｘは、キー信号K₁が
中間値であつて、その変化の勾配がゆるやかな時
に高レベルとなる。

ローパスフイルタ３３は、ラツチ６１，６２，
６３，６４，６７，６８，６９と加算器７０，７
１とから構成されたものである。また、ラツチ６
１〜６４の縦続接続に対してラツチ６５，６６が
更に接続される。最終段のラツチ６６の出力コン
トロール端子に、位相合わせ用のシフトレジスタ
５０を介された検出信号Ｘが供給される。またロ
ーパスフイルタ３３の最終段のラツチ６９の出力
コントロール端子にシフトレジスタ５０からの検
出信号Ｘがインバータ５１を介して供給される。

キー信号Ｋが中間値で、変化がゆるやかな場合
には、検出信号Ｘが高レベルとなり、ラツチ６９
から出力が発生する。一方、上述の条件が満足さ
れず検出信号Ｘが低レベルの時は、ラツチ６６か
ら出力が発生する。ラツチ６９の出力は、ローパ
スフイルタ３３により例えば1MHz程度に帯域制
限されたものでであるのに対し、ラツチ６６の出
力は、ラツチ６１〜ラツチ６６を通つたもので、
周波数特性を持たないものである。このラツチ６
６又はラツチ６９から出力されるキー信号K₂が
デイジタルローパスフイルタ５２を介してキー信
号K₃として出力端子５３に取り出される。この
ローパスフイルタ５２のカツトオフ周波数は、
3MHz程度と高くされたものである。

また、この発明の一実施例では、ローパスフイ
ルタ３３を構成するラツチ６７の前段に加算器７
２が設けられ、この加算器７２に対して定数デー
タCLが（例えば64量子化レベル）供給されてい
る。したがつて、ラツチ６９から現れるローパス
フイルタ３３の出力は、定数データCLだけ値が
シフトされたものとなる。この定数データCLは、
デイジタルスイツチなどによつて、その値を可変
できるようにされている。

第５図Ａに示すキー信号K₁がストレツチ及び
クリツプ回路３０から現れる時は、同図に示すキ
ー信号K₂がローパスフイルタ５２に供給される。
キー信号K₁のうちで輪郭と対応するエツジ２５
を除く中間領域がローパスフイルタ３３により帯
域制限の前記を受けていると共に、定数データ
CLによりレベルシフトされたキー信号K₂が発生
する。このキー信号K₂がローパスフイルタ５２
を介されることによつて、第５図Ｂに示すキー信
号K₃が得られる。

もし、この発明による処理がされず、キー信号
K₁をそのままローパスフイルタ５２に供給した
時には、第５図Ｂにおいて、K₄で示すキー信号
が取り出される。このキー信号K₃及びキー信号
K₄を比較すると明かなように、キー信号K₃と比
べてキー信号K₄の値の変化が激しく、キー信号
K₄は粗いものである。

なお、ローパスフイルタ３３として、第６図に
示すような構成のデイジタルフイルタ５４を用い
ても良い。このデイジタルフイルタ５４は、ラツ
チ７３，７４，７５，７６，７７を縦続接続し、
ラツチ７３の入力、ラツチ７４の出力、ラツチ７
６の出力を加算器７８に供給するもので、その伝
達関数は、（Ｈ(z)＝z^-4＋z^-2＋１）で表わされる
ものである。

「発明の効果」 この発明は、キー信号のうちで、固体のエツジ
以外のなだらかな中間領域のものを修正すること
により、この部分の粗さが合成画像でザラツキと
して現れることを防止することができる。

また、上述実施例のように、キー信号の中間領
域の値をシフトする構成は、透明度を好ましいも
のに調整したり、うすい煙が消えることを防止し
たりすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体の構成を示
すブロツク図、第２図はカラーキヤンセラー及び
ミキサーの部分のブロツク図、第３図はキー信号
の形成の説明に用いる略線図、第４図及び第５図
はこの発明の一実施例の主要部の構成を示すブロ
ツク図及びこの発明の説明に用いるグラフ、第６
図はこの発明に用いることができるデイジタルフ
イルタの一例の構成図である。 ３……キー信号形成回路、４……キープロセツ
サ、７……ミキサー、３０……ストレツチ及びク
リツプ回路、３１……第１の検出回路、３２……
第２の検出回路、３３，５２……デイジタルロー
パスフイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前景カラービデオ信号によりキー信号を形成
   し、このキー信号に基いて上記前景カラービデオ
   信号と背景カラービデオ信号とを合成するように
   したクロマキー装置において、 上記キー信号のレベルが中間領域にあることを
   検出する第１の検出回路と、上記キー信号のレベ
   ル変化の傾きがゆるやかなことを検出する第２の
   検出回路と、上記第１の検出回路及び上記第２の
   検出回路の検出出力により、上記キー信号の高域
   成分を実質的に除去する回路とを備えたことを特
   徴とするクロマキー装置。