JPH114381A - 画像合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】主画像を正確に切り取って別の画像に合成でき
るようにする。 【解決手段】可視光線に感応する可視光カメラ３０と、
それ以外の光線に感応する不可視光カメラ４０を有し、
背景像の前に位置する主画像が可視光カメラ３０で撮像
されて映像信号ＳＡが生成され、背景像に対して不可視
光線が照射された状態で、背景像と主画像とが不可視光
カメラ４０によって撮像されて、画像に対する明暗信号
ＳＢが生成される。明暗信号ＳＢをクロマキー信号とし
て映像信号ＳＡを構成する主画像信号が第２の映像信号
ＳＣに合成される。紫外線などは被写体（主画像）を透
過しないので、主画像の部分だけが抜けた明暗像として
得られるので、主画像を正確に第２の画像に合成でき
る。バックスクリーンに紫外線が照射されるので、バッ
クスクリーンの背景色がどのような色であれ、あるいは
模様があったとしても、明暗信号にはこの背景画像（色
と模様）は現れない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クロマキー装置
などの画像特殊効果装置に適用して好適な画像合成装置
に関する。詳しくは、可視光線以外の光線に感応する不
可視光カメラを使用し、不可視光線を照射して得られた
この不可視光カメラからの明暗信号をクロマキー信号な
どとして使用することによって、特殊な背景像を使用し
ないでも主画像を別の画像に合成できるようにしたもの
である。

【０００２】

【従来の技術】特殊効果処理の１つにクロマキー処理が
ある。クロマキー処理とは第１の画像のうち、例えば背
景像を除く主画像のみを別の第２の画像に合成するよう
にした映像特殊効果処理である。

【０００３】図９は撮像装置の一例を示す従来例であ
る。同図において、主画像となる被写体１２の後ろには
背景像となるこの例ではバックスクリーン１４が配され
る。バックスクリーン１４はクロマキー処理が可能なよ
うに、特にその背景色は通常緑色か青色の単色に選ばれ
る。被写体１２およびバックスクリーン１４はライト１
６によって照射され、この状態でバックスクリーン１４
の背景色を含めてスタジオカメラ２０で撮像される。

【０００４】撮像された映像信号ＳＡは図１０に示す画
像合成装置によって別の映像信号（第２の映像信号Ｓ
Ｂ）に合成される。そのため、スタジオカメラ（第１の
カメラ）２０で撮像された第１の映像信号ＳＡ（その画
像を図１１Ａに示す）は、第２のカメラ（スタジオカメ
ラ）２４で撮像された第２の映像信号ＳＢ（その画像を
図１１Ｂに示す）と共に画像合成手段２８に供給され
る。

【０００５】第１の映像信号ＳＡはさらにクロマキー生
成手段２６にも供給され、背景色のみのクロマキー信号
ＳＣが生成される。このクロマキー信号ＳＣは主画像の
部分だけが抜けた信号となる。クロマキー信号ＳＣによ
って第１と第２の映像信号が合成される。クロマキー信
号ＳＣが存在する画像領域では第２の映像信号ＳＡが選
択され、それ以外の画像領域では第１の映像信号ＳＢが
選択される。したがって合成された画像は図１１Ｃのよ
うにターゲットとなる主画像ＳＡｂのみが第２の映像信
号（画像）ＳＢに合成されたことになる。

【０００６】一方、コンピュータグラフィクス（ＣＧ）
の世界では、アニメーションによる主人公が自在な動き
を表現できるようにしている。最近では人（モデル）の
動きに連動して主人公が動くように画像合成装置が構成
されているものがある。この場合にはモデルとなる人物
の全身の動きを腕や足に取り付けた加速度センサーなど
を利用して検出し、その検出信号に基づいて動き信号を
生成し、この動き信号を利用して主人公がモデルと同じ
ように動くように処理している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したクロマキー処
理を行う画像合成装置では、ターゲットの一部分に、キ
ーと同一色か、あるいは近傍の色が含まれる場合には、
その部分まですげ換えられることになるので、結果とし
てターゲットの一部分に穴が開き、不自然な合成画像と
なってしまう。クロスカラーとなるような模様などの部
分も第２の画像にすげ換えられてしまうおそれがある。

【０００８】バックスクリーン１４の背景色を利用して
画像の合成を行うものであるから、バックスクリーン１
４は単色、無模様でなければならない。そのためバック
スクリーン１４としては限定された画像となり、第１の
映像信号のみを用いる場合には、単調な背景画像となら
ざるを得ず、変化に富んだ画像を映し出すことができな
い。

【０００９】またコンピュータグラフィックスを応用し
た画像合成装置では、加速度センサなどを装着したり、
複雑な信号処理を行ってモデルと同じ動きを主人公に付
与している。そのため、装置構成が複雑化し、高価な装
置となってしまう。

【００１０】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、クロマキー信号などとして利
用できる信号として可視光線以外の光線に感応する不可
視光カメラで捉えた信号を利用することによって、バッ
クスクリーンの配色や模様に自由度を持たせた上で、正
しく画像合成できるようにしたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載したこの発明に係る画像合成装置で
は、可視光線に感応する可視光カメラと、可視光線以外
の光線に感応する不可視光カメラとを有し、第１の背景
像の前に位置する主画像が上記可視光カメラで撮像され
てこれより第１の映像信号が生成され、上記背景像に対
して不可視光線が照射された状態で、上記背景像と主画
像とが上記不可視光カメラによって撮像されて、上記主
画像に対する明暗信号が生成され、上記明暗信号をクロ
マキー信号として上記第１の映像信号を構成する主画像
信号が第２の映像信号に合成されるようになされたこと
を特徴とする。

【００１２】この発明では、可視光線以外の光線例えば
紫外線に感応する不可視光カメラで捉えた明暗信号をク
ロマキー信号として利用する。紫外線は被写体（主画
像）を透過しないので、主画像の部分だけが抜けた明暗
像として得られる。この明暗信号は従来のクロマキー信
号と同じであるので、明暗信号がクロマキー信号として
利用できる。バックスクリーンに紫外線が照射されるの
で、バックスクリーンの背景色がどのような色であれ、
あるいは模様があったとしても、明暗信号にはこの背景
画像（色と模様）は現れない。

【００１３】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係る画像合成
装置の一実施形態をクロマキー装置に適用した場合につ
いて、以下図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１はこの発明に係る画像合成装置をクロ
マキー装置に適用した場合の一実施形態を示す要部の系
統図であって、図２がその原理を説明する構成図であ
る。説明の便宜上図２から説明する。

【００１５】図２はテレビスタジオ内を概略的に示した
もので、主画像は被写体１２である。被写体１２の後ろ
には背景画像となるバックスクリーン１４が配されてい
る。スタジオ内には２種類のテレビカメラ３０，４０が
配され、同一の被写体（１２と１４）をほぼ同じ位置か
ら撮像する。

【００１６】第１のテレビカメラ３０は、可視光線に感
応するカメラであって、可視光線に感応する撮像素子
（ＣＣＤなど）が内蔵されており、したがって例えば
Ｒ、Ｇ、Ｂの分解被写体像に基づいて生成された映像信
号（カラー映像信号）が出力される。これに対して、第
２のテレビカメラ４０は、可視光線以外の光線に感応す
るカメラであって、この例では紫外線（ＵＶ）領域に感
応する撮像素子（ＣＣＤなど）が搭載されている。

【００１７】したがって第１および第２のテレビカメラ
３０，４０とも具体的には図３に示すような光学系５０
がそれぞれ内蔵されている。図３は光学系５０を原理的
に説明したものであって、被写体１２，１４は赤外線フ
ィルタを含む光学レンズ５２を介して分光プリズム５４
に導かれる。分光プリズム５４を通すと、入射した光が
その波長の違いによって異なった屈折率で出射する。

【００１８】図４のように可視光線領域でもＲ、Ｇ、Ｂ
では波長が異なるので、図５のような分光スペクトラム
（色帯）となる。したがって図３に示す分光プリズム５
４を通過することによってＲ、Ｇ、Ｂの色毎に分光され
るから、対応する出射光路上にＲ、Ｇ、Ｂ用の撮像素子
５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂを置くことによって、分光され
たＲ、Ｇ、Ｂの各色分解像が対応する撮像素子５６Ｒ、
５６Ｇ、５６Ｂ上に結像する。したがってこれら３つの
撮像素子５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂからの原色信号を映像
信号処理回路３４（図１参照）で処理することによって
所望とする映像信号（ＳＡとする）が得られる。

【００１９】第２のテレビカメラ４０を構成する紫外線
用の撮像素子５８は分光プリズム５４より出射する紫外
線の光路上に置かれる。したがって被写体１２，１４か
らの光線が紫外線を含む光線であるときには撮像素子５
８からは、例えば紫外線が存在するところでは輝度信号
のレベルが高く、紫外線が存在しないところでは輝度信
号のレベルが低くなるような明暗信号（ＳＣとする）が
得られる。この明暗信号を利用してクロマキー処理を行
うものである。

【００２０】そのため、図２に示すようにスタジオ内に
は被写体１２とバックスクリーン１４の双方を照射する
可視光源１６の他に、バックスクリーン１４のみを照射
する不可視光源１８の２種類の光源が配される。バック
スクリーン１４の色はどのような色でもよく、単色に制
限されるものではない。バックスクリーン１４に模様が
施されていてもよい。

【００２１】これら被写体１２，１４を上述した可視光
カメラ３０と不可視光カメラ４０で同時に撮像する。両
カメラ３０，４０は接近させた状態で撮像する。そうす
ると、可視光カメラ３０からは図６Ａに示す画像ＳＡが
得られる。バックスクリーン１４に富士山の絵模様が施
されているときには図のような背景像ＳＡａとなる。被
写体１２は人物ＳＡｂであるものとする。

【００２２】これに対して、紫外線はバックスクリーン
１４に照射されるものであるから、被写体１２の正面か
ら見ると、バックスクリーン１４を反射した紫外線は被
写体１２によって遮られることになるから、不可視光カ
メラ４０からは紫外線のある場所ではレベルが高く、紫
外線のないところではレベルが低いものとなった明暗像
ＳＣ（図６Ｂ）の信号（明暗信号）が得られる。図６Ｂ
の場合には被写体１２全体つまり輪郭だけではなく、そ
の内部が暗くなった明暗像として得られる。

【００２３】第１の可視光カメラ３０より得られた第１
の映像信号ＳＡは映像合成回路３８に供給される。この
映像合成回路３８には第２の映像信号ＳＢが供給され
る。第２の映像信号ＳＢの供給源は第２の可視光カメラ
やＶＴＲなどのソース３６であって、これからの映像信
号ＳＢが利用される。

【００２４】ここで第１の映像信号ＳＡの一部である主
画像ＳＡｂに関する映像信号は第２の映像信号ＳＢに合
成されて映像合成回路３８より出力される。両者を合成
するために明暗信号ＳＣが用いられる。つまりこの明暗
信号ＳＣが従来のクロマキー信号としての役割を担う。
具体的には、以下のような処理が行われる。

【００２５】まず、可視光カメラ３０と不可視光カメラ
４０とは近接配置されているので、可視光カメラ３０か
ら得られる主画像（被写体１２の映像）ＳＡｂの画面上
の位置と、不可視光カメラ４０から得られる主画像（被
写体１２の明暗像）の画面上の位置とは、ほぼ同じ水平
および垂直位置にある。そのため、映像信号ＳＡにおけ
る主画像ＳＡｂの時間的および二次元的な位置と、明暗
信号ＳＣにおける主画像の時間的および二次元的な位置
とは同じになる。

【００２６】したがって、この明暗信号ＳＣがクロマキ
ー信号として映像合成回路３８に供給され、明暗信号Ｓ
Ｃのうち明るい部分の領域のところでは第２の映像信号
ＳＢが出力され、明暗信号ＳＣのうち暗い部分の画像領
域のところでは第１の映像信号ＳＡが出力されるように
合成処理される。

【００２７】その結果、映像合成回路３８からは図６Ｄ
に示すような合成後の映像信号ＳＯが得られる。このよ
うな映像処理を行うことによって、第２の画像（＝Ｓ
Ｂ）の一部に第１の画像（＝ＳＡ）の一部を合成するこ
とができる。

【００２８】ここで、クロマキー信号として使用される
明暗信号ＳＣは第１の映像信号ＳＡには全く影響を与え
ることのない信号である。明暗信号ＳＣは可視光源以外
の信号スペクトラムに基づく信号だからである。したが
って、第１の映像信号ＳＡを構成する被写体１２の配色
や模様、さらにはバックスクリーン１４の配色や模様に
対しての制限を設けないでも、主画像ＳＡｂを第２の画
像ＳＢに合成することができる。

【００２９】このことは主画像である被写体１２への配
色等の制限を全廃できると共に、バックスクリーン１４
として放送等にマッチした配色や模様のあるバックスク
リーンを選ぶことができる。

【００３０】主画像ＳＡｂおよび主画像を合成すべき第
２の画像ＳＢは実在する被写体に限られるものではな
い。例えばコンピュータグラフィックスで制作された画
像の合成処理にも適用できる。

【００３１】図７はこの発明に係る画像合成装置をコン
ピュータグラフィックスの画像にも適用した場合の実施
形態を示すもので、原画像は画像生成装置６２からの映
像信号が利用される。画像生成装置６２としてはコンピ
ュータグラフィックス技術を応用したコンピュータ画像
生成装置を利用できる。原画像用映像信号は画像処理部
６４に供給される。

【００３２】原画像としては任意の背景画像に、例えば
人体を模した主人公ＳＸ（図８Ａ参照）がいるような画
像を想定する。これらの情報は図示するように独立して
画像処理部６４に供給することができる。そしてこの主
人公ＳＸがモデル（人間）の動きとほぼ同じように動く
ように処理される。そのため、この画像処理部６４には
不可視光カメラ４０からの明暗信号ＳＣが供給される。
不可視光カメラ４０では図７のようにモデル１２のみを
被写体としてこれを撮像する。もちろん、照明光として
は紫外線光源（不可視光源）１８からの光を利用する。

【００３３】不可視光カメラ４０からはモデル１２の動
きに応じた明暗像である明暗信号ＳＣ（図８Ｂ）が得ら
れる。この明暗信号ＳＣが主人公ＳＸの動き信号として
画像処理部６４に供給される。画像処理部６４ではモデ
ル１２の手足などの動き成分を抽出し、この動き成分に
応じて主人公ＳＸの手足などが動くように画像処理（合
成処理）が行われる。こうすることによって、主人公Ｓ
Ｘはモデル１２の動きに応じた動作を行うことができ
る。したがって加速度センサなどを装着しないでも、比
較的簡単に動きを伴ったアニメーション画像を制作でき
る。

【００３４】上述した実施の形態では、可視光線以外の
光線として紫外線を使用したが、この紫外線を使用する
場合、人体への影響を避けるため、紫外線光量を制限し
た状態で使用されるのは当然である。可視光線以外の光
線として紫外線以外の光線を利用してもよい。

【００３５】上述した分光系５０に使用される分光プリ
ズムとしては、プリズム分光計などを使用することがで
きる。

【００３６】不可視光カメラ４０を利用して画像合成し
たり、画像処理したりする装置としては上述した実施形
態に限られるものではない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明では、可視
光線に感応する可視光カメラと、可視光線以外の光線に
感応する不可視光カメラとを有し、背景像に対して不可
視光線が照射された状態で、背景像と主画像とが不可視
光カメラによって撮像されて、主画像に対する明暗信号
が生成され、この明暗信号を画像合成用の信号として利
用するようにしたものである。

【００３８】これによれば、主画像だけを正確に分離し
て合成できるから非常にきれいな合成画像を得ることが
できる。一部分が穴があいたような画像を合成するよう
なおそれがない。また、バックスクリーンや被写体の配
色や模様が制限されることがないので、合成前の画像と
しても変化に富んだ映像を楽しむことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る画像合成装置の一実施形態を示
す要部の系統図である。

【図２】スタジオ装置の説明図である。

【図３】分光スペクトラムの説明図である。

【図４】Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域を示す図である。

【図５】分光スペクトラムによる色帯図である。

【図６】合成画像の説明図である。

【図７】この発明に係る画像合成装置の一実施形態を示
す要部の系統図である。

【図８】合成画像の説明図である。

【図９】従来のクロマキー装置の系統図である。

【図１０】その要部の系統図である。

【図１１】合成画像の説明図である。

【符号の説明】

１２・・・被写体、１４・・・バックスクリーン、１６
・・・可視光源、１８・・・不可視光源、３０・・・可
視光カメラ、４０・・・不可視光カメラ、３８・・・映
像合成回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視光線に感応する可視光カメラと、可
   視光線以外の光線に感応する不可視光カメラとを有し、 第１の背景像の前に位置する主画像が上記可視光カメラ
   で撮像されてこれより第１の映像信号が生成され、 上記背景像に対して不可視光線が照射された状態で、上
   記背景像と主画像とが上記不可視光カメラによって撮像
   されて、上記主画像に対する明暗信号が生成され、 上記明暗信号をクロマキー信号として上記第１の映像信
   号を構成する主画像信号が第２の映像信号に合成される
   ようになされたことを特徴とする画像合成装置。
2. 【請求項２】 上記背景像はバックスクリーンであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像合成装置。
3. 【請求項３】 上記バックスクリーンの配色や模様など
   は無制限であることを特徴とする請求項２記載の画像合
   成装置。
4. 【請求項４】 コンピュータグラフィックスにより制作
   された主画像の動き信号として、上記不可視光カメラで
   撮像された被写体の明暗信号が利用されたことを特徴と
   する請求項１記載の画像合成装置。
5. 【請求項５】 上記主画像が人物を模した画像であり、
   上記被写体が人物であって、上記不可視光カメラで撮像
   された上記被写体に関する明暗信号の動きに連動して、
   上記主画像に動きを与えるようにしたことを特徴とする
   請求項４記載の画像合成装置。