JPH10191387A - クロマキー処理を用いた写真システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で安定したシステムを用いて良好な画質
のスチル写真を作成するためのクロマキー処理の新たな
応用を提供する。 【解決手段】 それは出力信号を発生するデジタル静止
画像カメラ３と、修正された画像を発生するために予め
記録された画像信号で出力信号を処理する手段１１と、
修正された画像をプリントする手段１３とからなり、処
理手段１１は前景画像信号のキーカラー特徴領域に背景
画像信号を挿入するためにクロマキー処理３７、３９を
用いる写真処理システム１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は写真システムに関
し、より詳細にはクロマキー処理により良好な品質の静
止画像（スチル）写真を作成するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像から対象を「切り抜き」、異なる背
景上にはめ込むことができる技術はテーマパーク及びシ
アターイベント写真のような多くの応用分野で望まれて
いる。これは着色された背景に対して対象の画像を捕捉
し、背景色が場面で発生するところを第二の画像で置き
換えることにより達成される。この「クロマキー」又は
「青スクリーン画像化」はテレビジョン及びフィルム製
作で一般的に用いられる技術である。付加的に第三の画
像をオーバーレイすることにより３つのレベルの複合画
像を製作しうる。

【０００３】例えばテレビジョン又はフィルムに対して
はクロマキー処理の使用で満足できる最終製品が得られ
るが、ビデオ画像を見ていても前もってわからないよう
な対象の周囲の詳細の消失が生じうる。より特徴的には
例えば「キー」として振舞う背景色は例えばそれが対象
の髪の毛を通して拡散することにより変化し、そのため
にそれが着色された背景か、又は対象のいずれかを決定
することを困難にする。これは頭髪の詳細を消失させ、
最終画像上で着色された「ハロー」効果を生ずる。更に
対象の衣服上の疑似キーイングが衣服の色がキーカラー
と一致するときにまた問題となりうる。衣服の疑似キー
イングを最小化するために望ましいカラー背景色に対す
る低いラチチュードを維持することは対象の頭髪の周辺
のハロー効果に関する問題を悪化させる。

【０００４】本発明の出願人は既にデジタル写真システ
ムを開発しており（フォトプリントシステムとして知ら
れている）、これは高品質画像の「インスタント」作成
が必要なポートレイト撮影の条件で電荷結合デバイス
（ＣＣＤ）カメラ及び熱プリンタを用いる。このシステ
ムは種々のフォーマット又はパッケージでプリントを作
成し、テーマの縁取り又はオーバーレイを加えうる能力
を有する。そのようなシステムが「モールイメージン
グ」（例えばサンタクロースと一緒の写真）及び特別な
イベント（例えば卒業舞踏会）を含むようなときに応用
可能である。システムの制御はタッチスクリーンモニタ
を用いることにより非常に簡単になされる。そのような
写真プリントシステムは１９９５年の秋に本発明の出願
人により着手された。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はデジタ
ルスチルカメラの出力から良好な品質のスチル写真を作
成するクロマキー処理を用いることによりフォトプリン
トシステムを改善することに関する。更に本発明による
写真システムは熟練していない操作者により様々な操作
環境で用いられるよう充分簡単で、耐久性のあるもので
ある。この操作条件は環境光の条件及び対象の外見が完
全に統制されうるテレビジョン又はフィルム応用にある
ような場合とは顕著に対照的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一つの特徴として、本発
明は第一の出力信号を発生するデジタル静止画像カメラ
と、対象を検出するために予め記録された第二の出力信
号で第一の出力信号を処理する手段と、修正された画像
信号を発生するために検出された対象を抽出し、第三の
画像信号と結合する手段とからなる写真システムを提供
する。

【０００７】好ましくは写真システムは修正された画像
信号をプリントする手段からなる。第一の出力信号は好
ましくは単色である選択された背景に対する対象からな
る。予め記録された第二の出力信号はキーカラー背景の
画像信号からなる。処理手段は第一の出力信号の対象を
画成するよう配置される。第三の画像信号は対象に要求
される背景画像の画像信号からなる。

【０００８】他の特徴では本発明は出力信号を発生する
デジタルスチルカメラと、修正された画像信号を発生す
るよう予め記録された画像信号で処理する手段と、修正
された画像信号をプリントする手段とからなり、処理す
る手段は前景画像信号のキーカラーで特徴づけられる領
域に背景画像信号を挿入するためにクロマキー処理を用
いる。

【０００９】出願人が知る限りに於いて、スチル写真を
作成するためにデジタルスチルカメラからの出力と接続
されたクロマキー処理の使用は新たなものであり、本発
明が知られているクロマキー技術を用いて形成される画
像の質に関連する問題によりなされるときにはいずれに
せよ明らかではなかった。好ましくは処理手段はクロマ
キー処理前にカメラ出力信号をガンマ値１に調節する。
これは約０．４のガンマ値が通常用いられるテレビジョ
ン又はフィルムのクロマキーシステムとは顕著に異な
る。更に０．４のガンマ値がデジタルスチルカメラから
の出力のクロマキー処理で用いられる場合には環境条件
が変化する場合には非常に貧弱な品質の修正された画像
が得られる。

【００１０】処理手段は好ましくはクロマキー処理の前
に前景画像信号から詳細を抽出し、記憶する。この情報
を抽出し、記憶することにより修正された画像の品質は
それがしばしば失われうるそれに続くクロマキー処理を
改善しうる。前景画像信号からの詳細は好ましくはクロ
マキー処理に続き、修正された画像のプリントの前に修
正された画像と再結合される。

【００１１】処理手段により抽出され、記憶された前景
画像信号からの詳細は好ましくは修正された画像に現れ
る対象の周辺領域に限定される。これはクロマキー処理
から生じた詳細の消失は例えば対象の髪の毛のキーカラ
ー背景への併合により対象の周囲の周辺に主に存在する
からである。斯くして抽出された詳細の特性はクロマキ
ー処理中に失われたものによりよく適合される。

【００１２】対象の周辺又は「縁」はフィルタにより決
定されうる。例えばフィルタは対象の周囲を囲む１１画
素くらいの幅の領域を確立し、これは対象の腕の下又は
髪の毛の塊のような対象により完全に囲まれた領域を含
む。処理手段は好ましくは周辺領域信号をキーカラーに
特徴づけられた領域からの信号と比較し、信号間の差が
閾値よりも低い場合には周辺領域のカラーは中間（例え
ば灰色）に向かって動かされる。結果としてそうでなけ
れば色付きのハローとして現れる背景のキーカラーは回
避されうる。

【００１３】処理手段は好ましくはクロマ特性を受容す
る基準画像記憶を含み、好ましくは輝度特性は前景画像
信号のキーカラーに特徴づけられた領域に対応する。よ
り好ましくはこの情報を記憶することにより写真システ
ムが特定の位置で初期作動又は設定されるときにデジタ
ルスチルカメラが対象の画像を撮影する度毎に情報を得
る必要はない。これは幾分驚異的である。何故ならば背
景光の条件が例えば一日の内でその時間に依存して変化
するが、本発明によるシステムは良好な修正された画像
を作成するような光の変更処理が可能であるからであ
る。

【００１４】基準画像記憶に記憶されているクロマ及び
／又は輝度特性は好ましくは７ｘ７画素配列にわたり平
均される。この平均は勿論使用されるカメラに依存して
より多い又はより少ない画素数にわたりなされるが、７
ｘ７画素配列平均は過剰な処理時間を要さずにカメラノ
イズを考慮に入れた実際のシステムを構成するために充
分であることが見いだされた。

【００１５】デジタルスチルカメラは好ましくは電荷結
合デバイス配列を含む。更に好ましくはカラーフィルタ
配列がＣＣＤ配列にオーバーレイされる。実際的な実施
例ではカラーフィルタ配列は赤、緑、青のＢａｙｅｒパ
タンを有する。好ましくは陰極線管がデジタルスチルカ
メラからの出力信号を表示するためにデジタルスチルカ
メラと通信する。そのような配置は操作者が画像のクロ
マキー処理の前にカメラにより撮影された画像を見るこ
とを可能にする。

【００１６】修正された画像をプリントする手段は熱プ
リンタであるが、他の適切な装置がまたその代わりに用
いられ得る。前景画像信号のキーカラーで特徴づけられ
た領域のカラーは好ましくは緑色である。これはＢａｙ
ｅｒパターンを有するカラーフィルター配列が赤色又は
青色の２倍の緑色画素を有し、緑色スペクトル応答が広
いからであり、それを輝度により近く動かし、最小のノ
イズレベルを得るからである。

【００１７】本発明による写真システムの特定の応用で
は光源はデジタルスチルカメラ出力信号の準備中に対象
の背後からいかなる影も除去することを含む。影が発生
すると、前景画像信号のキーカラーに特徴づけられた領
域のクロマ及び／又は輝度に影響し、それにより影の領
域が予め記憶された背景画像信号により置き換えられな
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の特定の実施例が図を参照
して参考として例示としてのみ説明される。本発明によ
る写真システム１はカメラ３により撮影された画像に対
応するデジタル出力信号を発生する電荷結合デバイス５
を有する。この画像は好ましくは緑色の完全に飽和度に
達した色付きの背景９の前の人間の頭のような対象７に
関する。特定の実施例のＣＣＤ配列５はベイヤー（Ｂａ
ｙｅｒ）パターンで画成されたオーバーレイカラーフィ
ルタ配列を有する１５３６画素ｘ１０２４画素の配列を
有する。

【００１９】熱プリンタ１３に組み込まれているプロセ
ッサ１１はデジタルスチルカメラ３から出力信号を受
け、タッチスクリーンモニタ１５上に情報を表示する。
使用中にシステム１の操作者はプロセッサ１１に送られ
た着色された背景９の前の対象７の画像を表す出力信号
を発生するようカメラ３を作動させるためにモニタ１５
上に現れた指示と対話する。操作者は予め記録された背
景画像をクロマキー処理を用いてカメラ３からの出力信
号に現れる着色された背景の代わりに挿入することを決
定するようモニタ１５により問われる。出力信号の処理
に続いて選択された背景により囲まれた対象（及び可能
であれば画像の前にオーバーレイされた第三層の画像）
を有する修正された画像のプリント１７は熱プリンタ１
３によりプリントされる。

【００２０】図２を特に参照するに写真システム１によ
りなされる処理段階は以下の通りである。システム１の
初期設定及び作動中にキーカラー較正チャンネル２１は
作動され、カメラ３は正面の対象７なしに着色されたス
クリーン９の画像を撮影する。カメラ３からの出力はプ
ロセッサ１１への入力であり、これは基準としてクロマ
キー処理中に用いられるＣＣＤ配列５の各画素に関する
クロマ及び輝度情報を記憶する。このようにしてカメラ
ＣＣＤ配列５のいかなる不均一も克服される。

【００２１】スクリーン９の画像に基づく較正画像信号
はカメラノイズの影響を減少するために７画素ｘ７画素
配列にわたり平均される（段階２３）。更に信号は赤、
緑、青色の画素に対する輝度と独立にクロマ情報（Ｒ／
ＬＵＭ，Ｇ／ＬＵＭ，Ｂ／ＬＵＭ）を計算し、輝度値Ｌ
ＵＭを得るために用いられる。このようにして背景９の
キーカラー背景色はプロセッサ１１の基準画像記憶２７
に記憶される。それにより写真システム１は較正され、
通常の使用に対して用いられる。較正はそれ以降は配置
又は照明が変化するような環境の変化でのみ必要とな
る。

【００２２】最初に対象７の着色された背景９に対する
画像が撮影される。カメラ３のＣＣＤ配列５からの出力
信号はプロセッサ１１に送られ、そのガンマ値を減少す
るよう調整され、最大の解像度の赤、緑、青色出力を抽
出するために補間される。この段階で画像ガンマ値はモ
ニタ１５で見るために適切に調整される。それで操作者
は対象７が例えば合焦され、正確に位置決めされている
かをチェックするためにカメラ３により撮影された写真
を見ることができる。

【００２３】写真の最初の捕捉及び写真を見るための処
理（段階２９）に続きカメラ出力信号のガンマ値は再度
１に調整され、それにより出力画素値は場面の反射率に
再び比例する。何故ならば場面の反射率値は輝度と独立
にクロマ値を決定するために本質的に必要とされ、それ
は場面の照明の強度変化に対する最大の免疫性を確実に
するために必要である。この調整は多分ビデオＴ．Ｖ．
又はフィルム信号のクロマキー処理中になされない。何
故ならば熟練した操作者はビデオ信号の最初の記録中に
適切な調整をなすからである。

【００２４】出力信号のガンマが１に調節されるときに
（段階３１）、段階３３は対象７の写真から詳細な情報
の抽出をなしている。これは高域通過デジタルフィルタ
により実施される。この情報は画像信号のクロマキー処
理（３７、３９）に続く段階３５の修正された画像信号
に再導入される。画像信号のクロマキー処理の前に画像
情報を抽出することにより多分フレアによりクロマキー
処理中に失われる例えば対象７の髪の毛に関する詳細は
写真をプリントする前に最終修正画像を改善するために
再導入されうる。

【００２５】図２には特に示してはいないが、改善され
た結果は段階３３で抽出された詳細が対象７の周辺又は
「縁」にのみ適用される場合に得られる。縁の領域の配
置は（以下に説明されるように）利用可能であるが、こ
れが実施された場合には処理時間は増加する。故により
大きなヘッドサイズを含む写真は詳細な抽出段階の応答
がクロマキー処理で失われるものとより密接に適合され
ているときにこのために改善される。

【００２６】しかしながら段階３１からの調整されたカ
メラ出力信号の主要部分は処理段階３６を通過し、ここ
ではクロマ及び輝度値が較正中の段階２５で得られたの
と同様にそれから得られる。主なクロマキー処理段階は
図２の段階３７及び３９により示される。より特徴的に
は画素毎の比較が一方で段階３６で得られたようなカメ
ラ３からの対象の画像信号と他方で基準画像記憶２７の
キーカラー較正チャンネル２１を経由して記憶された基
準信号値との間のクロマと輝度値の段階３７での比較に
よりなされる。値の差が選択された閾値より小さい画素
からの出力は予め記録され選択された背景画像からの対
応する画素により段階３９で置き換えられる。クロミナ
ンスと輝度の両方の比較はキーカラーに近い背景色の最
良の排除をなすようになされる。実際にクロマ比較は輝
度比較より正確になされ、それにより場面の照明レベル
の変化に対する免疫性を与える。斯くしてカメラ３によ
り撮影された写真に現れる対象７に対する背景の大部分
に対して緑色の背景を予め記録された画像で直接置き換
えることがなされる。挿入された背景画像の信号は段階
３５に送られる。

【００２７】段階３６からの対象の画像信号のクロマ及
び輝度レベルと基準画像記憶２７からの基準信号との間
の段階３７で検出された差が選択された閾値より大きい
場合にはプロセッサ１１は画素が対象７の周辺（又は
縁）領域に関係するかどうかを決めなければならない。
これは図２の段階４１で実行される。対象の「縁」は対
象の周囲の周辺で１１画素の幅の領域を経験的に確立し
ているフィルタ手段により決定される。評価された画素
が対象の縁に当てはまらない場合には画素からの出力は
変化されず、段階３５に送られる。逆に画素が対象７の
縁の部分に関係する場合には段階４３は画素出力のクロ
マは信号に段階３７のそれより若干高い閾値を適用する
ことにより基準画像記憶２７に記憶される背景９のキー
カラーに近いかどうかを質問する。そうである場合には
画素出力が最終修正画像での対象の縁の周辺のハロー効
果を生ずるかもしれない。この場合には出力は段階４５
に進み、ここではその画素から得られるカラーは中間色
（即ち灰色）に向かって動かされ、それによりキーカラ
ー（この例では緑色）のハローが修正された画像で発生
することを回避する。キーカラーに近くない出力を発生
する画素に対して段階４３でなされた質問への回答は
「ノウ」であり、画素のカラーは段階４５により中和さ
れず、その代わりに段階４３から段階３５に直接送られ
る。

【００２８】次に段階３５でクロマキーと、詳細と、周
辺処理信号とが結合され、選択された予め記録された背
景画像の前に現れた対象７を有する修正された画像が熱
プリンタ１３によりプリントされる。この前に必要なら
ば修正された画像はモニタ１５上に表示される。上記の
ように写真システム１は最小の照明必要性に向けて方向
付けられてきた。しかしながら単一のスタジオフラッシ
ュユニットが用いられる場合には影が対象７により背景
９上に投影される。そのような影の色はしばしば対象７
の後ろから離れた多重反射により影響されることが知ら
れている。従って、クロマキー処理段階３７は影が選択
された予め記録された背景画像により置き換えられるこ
とを可能にする正しい色を有するとは認識しない。故に
付加的な照明は影が対象７により投影されることを回避
するようにすることが好ましく、それにより対象が予め
記録された画像の新たな背景と正確に混合されることを
許容する。

【００２９】電子スチルカメラでフラッシュ照明を使用
することはフラッシュのピーク強度が高く、いかなる低
レベル環境光変化をも圧倒する場合には環境光の変化に
対する免疫性の増加を助ける。これはフラッシュ照明を
用いることが技術的に困難であり、結果として高レベル
の従来のスタジオ照明が用いられるＴ．Ｖ．カメラを用
いるシステムに対して利点である。

【００３０】キーカラー較正チャンネル２１に入力され
る初期評価露出が対象７なしになされることに基づき原
理的にはいかなる背景色も背景として用いられ得る。照
明の徐々の変化はまた重要ではない。しかしながら実際
にはシステムは飽和されたカラーが用いられることが好
ましい。何故ならば飽和されていないカラーは対象７と
カラー背景９との間の差がカメラノイズ及びカメラスペ
クトル応答限界により減少されるからである。これによ
り好ましいカラー背景色が緑であることは望ましい。何
故ならばこの色は服（又は髪の毛）にはそれほど見られ
ないものであるからである。

【００３１】上記のように本発明による写真システム１
は簡単な初期設定手順のみを必要とし、通常の動作中に
は操作者の調整を必要としない非常に安定したシステム
である。更に対象の周りのカラーフリンジは最終画像上
に好ましくないアーティファクトが存在しないレベルに
除去され、又は減少される。付加的にはクロマキー処理
での細部の消失は大部分が置き換えられ、画像処理必要
性は最小化され、それにより迅速なソフトウエア導入が
達成され、それによりシステム生産性が最大になる。

【００３２】本発明は上記の純粋な例により説明されて
きたが、詳細の変更は本発明の範囲で可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による写真システムの概略を表す図であ
る。

【図２】本発明による写真システムで用いられるクロマ
キー処理の重要な段階のブロック図である。

【符号の説明】

１ 写真システム ３ カメラ ５ 電荷結合デバイス ７ 対象 ９ 背景 １１ プロセッサ １５ モニタ １３ 熱プリンタ １７ プリント

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一の出力信号を発生するデジタル静止画
   像カメラと、 対象を検出するために予め記録された第二の出力信号で
   第一の出力信号を処理する手段と、 修正された画像信号を発生するために検出された対象を
   抽出し、第三の画像信号と結合する手段とからなる写真
   システム。