JPH07193748A - 動画像処理方法および装置 - Google Patents

動画像処理方法および装置

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JPH07193748A
JPH07193748A JP32931493A JP32931493A JPH07193748A JP H07193748 A JPH07193748 A JP H07193748A JP 32931493 A JP32931493 A JP 32931493A JP 32931493 A JP32931493 A JP 32931493A JP H07193748 A JPH07193748 A JP H07193748A
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shots
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動き画像から全体の進行を制御する人物の動
画像区間を特定し、動画像を意味的な部分区間に分類で
きるようにする。 【構成】 動画像蓄積部17は一連のフレーム画像を蓄
積し、カット点情報管理部16は、そのカット点情報を
管理している。ショット内動き判定部11は、ショット
内の平均の動き量が一定の範囲内にあるショットを検出
し、進行制御人物ショット候補とする。動物体抽出部1
2は、それぞれの進行制御人物ショット候補から、動い
ている物体を抽出する。類似度計算部13は、二つのシ
ョットにおいて抽出された動物体間の類似度を計算し、
これを全てのショット間について行う。グループ化部1
4は、類似しているショット同志を一つにグループ化す
る。構造計算部15は、14の結果にもとづき、進行制
御人物のショットグループを判定し、全体の動画像を構
造化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一連のフレーム画像か
ら構成される動画像の処理方法および装置に係り、特
に、全体の進行を制御する人物の動画像区間を検出する
ことによって、動画像を意味的な部分区間に分類できる
ようにするための動画像処理方法および装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より動画像を部分区間に分割する技
術として、映像内容の時間あるいは空間的な不連続点
(カット点)を検出するための手法は提案されていた
(例えば、大辻ほかによる “動画カット検出” 電子情
報通信学会技術報告IE91−116,1991年)。
これは、撮影カメラの切り替わりや編集点に着目して動
画像を分解する手法である。
【0003】また、カット点によって動画区間に分解さ
れた動画像について、それぞれの動画区間における動き
の量あるいは撮影カメラの移動方向という観点から各動
画区間を分類することによって、動画像の編集を支援す
る手法も一部で提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記動画区間分類手法
は、各動画区間を意味的な側面からとらえたものではな
かった。このため、たとえば場面の変った点や、話題の
転換点を抽出することはできなかった。すなわち、動画
像情報全体を意味的な側面から構造化してデータベース
化したいという要求に応えることはできなかった。
【0005】たとえばテレビニュース番組では、各ニュ
ース項目のはじめにはアナウンサやニュースキャスタが
登場することによって、ニュース項目が変ったことを見
ている人が即座にわかるような工夫を行っている。ある
いは特定の司会者あるいは議長が全体の流れを制御しな
がら対談や討論を進めていくトーク番組では、各参加者
(ゲスト)が喋る前に、また話題を変えるときに、それ
ぞれ司会者を画面に映すことによって、見ている人に話
題や話し手の交替を、よりわかりやすく示している。こ
のように動画像情報によって情報を伝える場合には、各
情報の切れ目あるいは話題の転換点を、特定の人物を映
すことによってわかりやすく示している場合が多い。
【0006】本発明の目的は、この点に着目して、動画
像情報から、全体の進行を制御している人物の動画像区
間を特定することにより、動画像情報を意味的な部分に
分解するための動画像処理方法及び装置を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明の動画処理方法においては、一連の
フレーム画像から構成される動画像に対して、全体の進
行を制御している人物が現れている動画区間を検出し、
その区間によって全体の動画像を構造化することを主要
な特徴とするものである。
【0008】また、請求項2の発明の動画処理方法は、
カット点が既知である一連のフレーム画像から構成され
る動画像に対して、各カット点からカット点までの一連
の映像区間(ショット)の中から、全体の進行を制御し
ている人物が現れているショットを検出し、そのショッ
トによって全体の動画像を構造化することを特徴とする
ものである。
【0009】また、請求項3の発明の動画処理方法は、
同じくカット点が既知である一連のフレーム画像から構
成される動画像に対して、ショット内の平均の動き量が
ある一定の範囲内におさまっているショットから、動い
ている物体を抽出し、あるショットにおいて抽出された
動物体と、他のショットにおいて抽出された動物体の間
の類似度に基づいて、類似しているショットどうしをグ
ループ化し、グループ内のショットの特徴に基づいて全
体の進行を制御している人物からなるショットグループ
を判定し、そのグループ内のショットによって全体の動
画像情報を構造化することを特徴とするものである。
【0010】また、請求項4の動画処理装置は、上記請
求項3の方法を実現するものであり、カット点が既知で
ある一連のフレーム画像から構成される動画像に対し
て、ショット内の平均の動き量がある一定の範囲内にお
さまっているショットを検出するショット内動き判定部
と、前記ショット内動き判定部で検出されたそれぞれの
ショットから、動いている物体を抽出する動物体抽出部
と、あるショットにおいて抽出された動物体と、他のシ
ョットにおいて抽出された動物体の間の類似度を計算す
る類似度計算部と、前記類似度計算部の計算結果に基づ
き、類似しているショットどうしをグループ化するショ
ットグループ化部と、前記ショットグループ化部の結果
に基づいて進行を制御している人物からなるショットグ
ループを判定し、全体の動画像情報を構造化する構造化
計算部とを有することを特徴とする。
【0011】
【作用】カット点が既知である一連のフレーム画像が動
画像蓄積部に、また、そのカット点は動画像カット管理
部に、それぞれ蓄積されている。ショット内動き判定部
では、ショット内の平均の動き量がある一定の範囲内に
おさまっているショットを検出する。動物体抽出部で
は、該検出されたそれぞれのショットから、動いている
物体を抽出する。類似度計算部では、このようにして抽
出されたあるショットと他のショットにおける動物体の
間の類似度を計算し、これを全てのショット間について
行う。ショットグループ化部では、類似度計算部の結果
に基づいて、類似しているショットどうしを1つのグル
ープとする。構造化計算部では、グループ化内の要素数
すなわちショット数が一定数以上あり、かつ、そのショ
ットが動画像の全体に存在するようなグループを進行を
制御している人物からなるショットグループと判定し、
そのグループに含まれるショットによって元の動画像を
分割する。
【0012】このようにして、進行を制御している人物
からなるショットグループを検出し、そのショットによ
って元の動画像を分割することにより、動画像情報を意
味的な側面から構造化することが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を用いて具
体的に説明する。以下でも、撮影カメラのスイッチのオ
ン/オフ、カメラの切り替わり、編集等によって生じ
た、映像内容の時間的あるいは空間的な不連続点をカッ
ト点と呼ぶ。またカット点からカット点までの一連の映
像をショットと呼ぶ。
【0014】図1は、本発明の一実施例にかかる動画像
処理装置のブロック図である。図1において、11はシ
ョット内動き判定部、12は動物体抽出部、13は類似
度計算部、14はショットグループ化部、15は構造計
算部、16はカット点情報管理部、17は動画像蓄積部
である。
【0015】図2は、図1の実施例における動画像処理
フローチャートである。図1との対応は、ショット内動
き判定部11がステップ101,102の処理を、動物
体抽出部12がステップ103の処理を、数似度計算部
13がステップ104の処理を、ショットグループ化部
14がステップ105の処理を、そして、構造計算部1
5がステップ106の処理をそれぞれ受け持つ。
【0016】動画像蓄積部17には、カット点が既知で
ある一連のフレーム画像が蓄積されている。そして、カ
ット点情報管理部16に、該一連のフレーム画像のカッ
ト点情報が蓄積されている。
【0017】図3に、カット点とショットの概念を示
す。図3では、1からはじまる一連のフレーム画像によ
って動画像が構成されており、フレーム番号3および7
がカット点となる。また、フレーム番号が1〜2、3〜
6、7以降がそれぞれショットとなる。
【0018】図4は、カット点情報管理部16の一例で
ある。即ち、カット点情報管理部16には、動画像蓄積
部17に記憶されている一連のフレーム画像で構成され
た動画像について、該動画像がショット単位に分割され
て、それぞれのショットの開始フレーム(カット点フレ
ーム)が記憶されている。
【0019】次に、図1のショット内動き判定部11、
動物体抽出部12、類似度計算部13、ショットグルー
プ化部14、構造計算部15の動作を順に説明する。
【0020】〈ショット内動き判定部11〉ショット内
動き判定部11では、動画像蓄積部17の動画像につい
て、カット点情報管理部16のカット点情報を参照し
て、ショット内の平均の動き量がある一定の範囲内にお
さまっているショットを検出し、進行制御人物ショット
候補とする(ステップ101,102)。一例として、
各ショットにおける差分画素数の平均を求め、その値が
1つのフレーム画像に含まれる画素数の0.01%以上
5%以下のショットを進行制御人物ショット候補とす
る。
【0021】ここで、前フレーム画像の同一座標に存在
する画素と濃度値を比較し、その差がある一定値以上と
なる画素を1、それ以外を0として得られる2値画像を
差分画像、また、画素値が1の画素数を差分画素数と呼
ぶ。
【0022】すなわち、フレーム画像の大きさを(X,
Y)、フレーム画像Iにおける各画素の画素値をpi
(x,y)(1≦x≦X,1≦y≦Y)とすれば、フレ
ームnとフレームn+1の差分画像は以下の式、 Pn,n+1(x,y)=0 if|Pn(x,y)−Pn+1(x,y)|< threshold =1 if|Pn(x,y)−Pn+1(x,y)|≧ threshold で与えられる2値画像である。
【0023】〈動画像蓄積部12〉動物体抽出部12で
は、ショット内動き判定部11で求まったそれぞれの進
行制御人物ショット候補から、動いている物体を抽出す
る(ステップ103)。ここでは、一例として図5に示
す処理によって各ショットから動いている物体を抽出す
るものとする。
【0024】まず、各進行制御人物ショット候補におい
て、最初のフレーム画像と次のフレーム画像の差分画像
を計算し、動いている物体の外形を抽出する(ステップ
111)。図6は具体的処理例で、ここでは2つのフレ
ーム画像の差分画像によって人物の外形が抽出されてい
る。
【0025】次に、抽出された外形によって囲まれた部
分の画素値もまた1とすることによって、動いている物
体のマスク画像(塗りつぶし画像)を得る(ステップ1
12)。ここでは、差分画像において、同一のy座標j
を持つ画素に対して、最も小さいx座標を持つ画素Xmi
n(j)と最も大きなx座標を持つ差分画素Xmax(j)を
計算し、その間のx座標の画素をすべて1として得られ
る画素を動いている物体の画像とする。すなわち、 p(x,y)=1 (if Xmin(y)≦x≦Xmax(y)) =0 (if x<Xmin(y) or Xmax(y)<x) このようにして得られた動物体の領域を示す画像と、も
との第1フレームとの論理積を求めることにより、動物
体画像を得ることができる。これを図7に示す。
【0026】〈類似度計算部13〉類似度計算部13で
は、動物体抽出部12により2つのショットにおいて抽
出された動物体の間の類似度を計算する(ステップ10
4)。これを動画像蓄積部17の動画像に対し、全ての
ショット間について行う。
【0027】ここでは、一例として動物体の画像を構成
する色による類似度の計算方法を示す。進行制御人物シ
ョット候補C1において動物体抽出部11で得られた動
物体画像をM1、進行制御人物ショット候補C2におい
て動物体抽出部11で得られた動物体画像をM2とす
る。M1、M2に含まれる各画素をCIE1976UC
S色度図に基づく色度座標系(u,v)に変換し、さら
にu,vを量子化する。M1とM2の類似度を以下の式
によって求める。
【0028】
【数1】
【0029】ただし、n1,n2は、u,vの量子化の
数、m1,m2はM1,M2に含まれる画素数、P1
(u,v),P2(u,v)は、M1,M2に含まれる
色度座標系(u,v)における画素数をそれぞれ示す。
【0030】このようにして、すべての進行制御人物シ
ョット候補の間の類似度を計算する。図8は、このよう
にして得られる各進行制御人物ショット候補間の類似度
の一例を表に示したものである。なお、計算式から明ら
かなようにC1とC2の類似度と、C2とC1との類似
度は等しいため、図8では一方のみを示している。
【0031】〈ショットグループ化部14〉グループ化
部14では、類似度計算部13の結果に基づいて、類似
しているショットどうしを1つのグループとする(ステ
ップ105)。この処理のフローチャートの一例を図9
に示す。
【0032】(1)各進行制御人物ショット候補に、独
立したグループ番号を割り当てる(ステップ121)。 (2)ショットiのグループ番号をGiとする。2つの
ショットi,jを選択する(ただし、i<j かつ Gi
≠Gj)(ステップ122)。 (3)選択された2つのショットの類似度を一定値Tと
比較する(ステップ123)。 (4)選択された2つのショットの類似度が一定値Tよ
りも小さい場合、以下の処理を行い、ショットを統合す
る(ステップ124)。 Gi<Gjのとき、すべてのGjをGiに書き換える Gi>Gjのとき、すべてのGjをGiに書き換える (5)すべてのショットの組み合せに対して上記(2)
〜(4)の処理を行う(ステップ125)。
【0033】図8に示されている類似度を持つショット
に対して上記処理を行った場合の処理の過程を、図10
に示す。
【0034】〈構造化計算部15〉構造化計算部15で
は、グループ内の要素数すなわちショット数が一定数以
上あり、かつ、そのショットが動画像の全体に存在する
ようなグループを進行制御人物ショットのグループと判
定し、そのグループに含まれるショットによって元の動
画像を分割する(ステップ106)。
【0035】あるグループに属するショットが動画像の
全体に存在するかどうかの判定法の一例を以下に示す。
すなわち、グループ内のショットのうち、開始フレーム
番号のもっとも小さいものをF1、終了フレーム番号の
もっとも大きいものをF2としたする。元の動画像全体
の長さ(フレーム数)をLとしたとき、 F2−F1 > L/c を満たすとき、そのグループ内のショットは動画像全体
にわたって現れたと見なす。ここにcは定数である。た
とえばc=3であれば、少なくとも、全体の1/3の時
間にわたって、(断続的に)そのグループに属する動物
体の現れていることを表している。
【0036】動画像を項目単位に分割する方法の一例を
以下に示す。すなわち、進行制御人物ショットのグルー
プに属するすべてのショットを開始フレームの早い順に
並べる。これをc1,c2,…とする。CiとCi+1
(i>2)が同一のグループに属するとき、前の項目の
終了点をCi+1の終了フレーム、次の項目の開始点を
画像Ci+1の開始フレームとする。CiとCi+1
(i>2)が異なるグループに属するとき、前の項目の
終了点をCi+1の開始フレーム、次の項目の開始点を
Ci+1の開始フレームとする。このようにして、すべ
てのCiに関して分割点を計算して、元の動画像を項目
単位に分割する。
【0037】次に、具体例として、図11から図14
に、1990年8月29日のNHK7時のニュースのう
ちのはじめから24時間(=43200フレーム)に対
して本実施例を適用した結果(一部)を示す。
【0038】図11は、ショット内の平均差分画素数か
ら進行制御人物ショット候補を計算した結果(一部)で
ある。ここで、1フレームは1/30秒である。全部で
146あるショットから61ショットが候補として選択
された。
【0039】図12は、抽出された動物体間の類似度に
基づいて、ショットをグループ化した結果の表である。
ただし、図12では、ショットを1つしか含まないよう
なグループは省略してある。この結果、ショットを2つ
以上含むグループは6つとなった。
【0040】図12の結果から、グループ内の要素数お
よびショットの出現範囲を示したものが図13である。
このうち、グループ内のショット数が3個以上、かつ、
出現範囲が全体の1/3=14400フレーム以上とな
るものはグループ14と24である。図12に示したよ
うに、これらのグループは、それぞれ、男性のアナウン
サのショットからなるグループ、および女性アナウンサ
のショットからなるグループである。
【0041】図13に基づいて元の動画像を分割した結
果を図14に示す。図14では、実際の映像の内容から
切れ目も同時に示している。図14から明らかなよう
に、本実施例によって検出された進行制御人物ショット
によって元の映像を分割することにより、意味的にも分
割できていることがわかる。
【0042】以上説明したように、本実施例によれば、
全体の進行を管理する人物のショットを検出でき、か
つ、そのショットによって元の映像を分割することが意
味的な分割となることから、動画像の意味的な分割点を
自動的に検出することができ、たとえば動画像データベ
ースを構築する際の前処理として有効な情報を生成する
ことが可能である。
【0043】なお、本実施例では、差分画素による外形
抽出によって動物体を抽出する例を示したが、ショット
に含まれているフレーム画像から動いている物体を抽出
する方法であれば適用は任意である。
【0044】また、本実施例では、動物体画像を構成す
る色の類似度を求める一例としての計算式を示したが、
画像間の類似度を計算によって求める方法であれば、適
用は任意である。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の動画像処
理方法および装置によれば、全体の進行を管理する人物
のショットを検出し、かつ、そのショットによってもと
の映像を分割することが意味的な分割となることから、
動画像の意味的な分割点を自動的に検出することがで
き、たとえば動画像データベースを構築する際の前処理
として有効な情報を生成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての動画像処理装置のブ
ロック図である。
【図2】本発明の一実施例としての動画像処理方法を示
すフローチャートである。
【図3】カット点とショットの概念を表わした図であ
る。
【図4】ショット情報管理部の内容の一例である。
【図5】動物体の範囲を示す画像を生成する処理手順の
一例である。
【図6】2つのフレーム画像の差分画像によって得られ
た動物体の外形画像の例である。
【図7】図6と元の画像から得られた動物体画像の例で
ある。
【図8】各進行制御人物ショット候補間の類似度の具体
例を示す表である。
【図9】類似ショットを統合するための処理フローチャ
ートの一例である。
【図10】統合処理の処理過程を表す図である。
【図11】具体的サンプル映像について、元の動画像か
ら得られた進行制御人物ショット候補を示した表であ
る。
【図12】図11の例で類似度に基づいてグループ化を
行った結果の表である。
【図13】各グループ化に属するショットによって進行
制御人物ショットのグループかどうかを判定した結果の
表である。
【図14】判定結果によって元のサンプル映像を分割し
た結果を示した図である。
【符号の説明】
11 ショット内動き判定部 12 動物体抽出部 13 類似度計算部 14 ショットグループ化部 15 構造計算部 16 ショット情報管理部 17 動画像蓄積部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 7/20 H04N 7/32 9061−5L G06F 15/70 410 H04N 7/137 Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一連のフレーム画像から構成される動画
    像の処理方法であって、該動画像において全体の進行を
    制御している人物が現れている動画区間を検出し、その
    区間によって全体の動画像を構造化することを特徴とす
    る動画像処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の動画像処理方法におい
    て、撮影カメラのスイッチのオン/オフや、カメラの切
    り替わりや編集等によって生じた映像内容の時間的ある
    いは空間的な不連続点(以下、カット点と称す)が既知
    である一連のフレーム画像から構成される動画像につい
    て、各カットからカット点までの一連の映像区間(以
    下、ショットと称す)のうち、全体の進行を制御してい
    る人物が現れているショットを検出し、そのショットに
    よって全体の動画像を構造化することを特徴とする動画
    像処理方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の動画像処理方法におい
    て、ショット内の平均の動き量がある一定の範囲内にお
    さまっているショットから動いている物体を抽出し、あ
    るショットにおいて抽出された動物体と他のショットに
    おいて抽出された動物体の間の類似度に基づいて類似し
    ているショットどうしをグループ化し、グループ内のシ
    ョット徴に基づいて全体の進行を制御している人物から
    なるショットグループを判定し、そのグループ内のショ
    ットによって全体の動画像情報を構造化することを特徴
    とする動画像処理方法。
  4. 【請求項4】 カット点が既知である一連のフレーム画
    像から構成される動画像に対して、ショット内の平均の
    動き量がある一定の範囲内におさまっているショットを
    検出するショット内動き判定部と、前記ショット内動き
    判定部で検出されたそれぞれのショットから動いている
    物体を抽出する動物体抽出部と、あるショットにおいて
    抽出された動物体と他のショットにおいて抽出された動
    物体の間の類似度を計算する類似度計算部と、前記類似
    度計算部の結果に基づき類似しているショットどうしを
    グループ化するショットグループ化部と、前記ショット
    グループ化部の結果に基づいて進行を制御している人物
    からなるショットグループを判定し、全体の動画像情報
    を構造化する構造化計算部と、を有することを特徴とす
    る動画像処理装置。
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