KR100858761B1 - 화상 처리 장치 - Google Patents

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다까히로 나가노
나오끼 후지와라
도루 미야께
세이지 와다
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 복수의 오브젝트의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 검출할 수 있도록 한 화상 처리 장치에 관한 것이다. 등고선 영역 정보 생성부(421) 및 정규 방정식 생성부(422)는 전경 영역과 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 추출하고, 주목 프레임과는 상이한 프레임으로부터, 대응 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 화소 데이터를 추출하고, 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성한다. 최소 제곱 근사부(423)는 방정식을 풀어 혼합비를 검출한다. 본 발명은, 화상의 신호를 처리하는 신호 처리 장치에 적용할 수 있다.
프레임, 오브젝트, 혼합비, 화소 데이터, 영역 특정

Description

화상 처리 장치{IMAGE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 화상 처리 장치에 관한 것으로, 특히 센서에 의해 검출한 신호와 현실 세계와의 차이를 고려한 화상 처리 장치에 관한 것이다.
현실 세계에서의 사상(事象)을 센서로 검출하고, 화상 센서가 출력하는 샘플링 데이터를 처리하는 기술이 널리 이용되고 있다.
예를 들면, 정지하고 있는 소정의 배경 앞에서 이동하는 물체를 비디오 카메라로 촬상하여 얻어지는 화상에는, 물체의 이동 속도가 비교적 빠른 경우, 움직임 불선명이 생기게 된다.
그러나, 정지하고 있는 배경 앞에서 물체가 이동할 때, 이동하는 물체의 화상 자신의 혼합에 의한 움직임 불선명뿐만 아니라, 배경 화상과 이동하는 물체의 화상과의 혼합이 생긴다. 종래에는 배경 화상과 이동하는 물체의 화상의 혼합 상태를 검출하는 것은 생각되지 않았다.
<발명의 개시>
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 배경 화상 및 이동하는 물체의 화상 등 복수의 오브젝트의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 화상 처리 장치는, 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합 영역 내에서, 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 화상 데이터로부터 추출하고, 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터를 이용하여 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 수단과, 방정식을 풀어, 주목 프레임에서의 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
방정식 생성 수단은, 프레임에서의 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 대응 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 수단은, 프레임에서의 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 배경 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 수단은, 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터 및 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하도록 할 수 있다.
화상 처리 장치는 전경 오브젝트 및 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 수단을 더 포함할 수 있다.
화상 처리 장치는 전경 영역, 배경 영역, 및 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 수단을 더 포함할 수 있다.
화상 처리 장치는 혼합비를 기초로, 혼합 영역의 화소 데이터로부터 적어도 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 수단을 더 포함할 수 있다.
화상 처리 장치는 분리된 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 수단을 더 포함할 수 있다.
화상 처리 장치는 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 방법은 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합 영역 내에서 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 화상 데이터로부터 추출하고, 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하며, 등고선 영역 화소 데 이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터를 이용하여 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 단계와, 방정식을 풀어 주목 프레임에서의 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
방정식 생성 단계의 처리는, 프레임에서의 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 대응 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 단계의 처리는 프레임에서의 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 배경 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 단계의 처리는 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하도록 할 수 있다.
화상 처리 방법은 전경 오브젝트 및 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 단계를 더 포함할 수 있다.
화상 처리 방법은 전경 영역, 배경 영역, 및 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 단계를 더 포함할 수 있다.
화상 처리 방법은 혼합비에 기초하여, 혼합 영역의 화소 데이터로부터 적어도 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 단계를 더 포함할 수 있다.
화상 처리 방법은 분리된 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 단계를 더 포함할 수 있다.
화상 처리 방법은 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기록 매체의 프로그램은, 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합 영역 내에서 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 화상 데이터로부터 추출하고, 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하며, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터를 이용하여 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 단계와, 방정식을 풀어, 주목 프레임에서의 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
방정식 생성 단계의 처리는 프레임에서의 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 대응 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 단계의 처리는, 프레임에서의 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 배경 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 단계의 처리는 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하도록 할 수 있다.
기록 매체의 프로그램은, 전경 오브젝트 및 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 단계를 더 포함할 수 있다.
기록 매체의 프로그램은 전경 영역, 배경 영역 및 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 단계를 더 포함할 수 있다.
기록 매체의 프로그램은 혼합비를 기초로, 혼합 영역의 화소 데이터로부터 적어도 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 단계를 더 포함할 수 있다.
기록 매체의 프로그램은 분리된 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 단계를 더 포함할 수 있다.
기록 매체의 프로그램은, 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 프로그램은, 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합 영역 내에서, 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 화상 데이터로부터 추출하고, 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하며, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터 및 배경 화소 데이터를 이용하여 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 단계와, 방정식을 풀어 주목 프레임에서의 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
방정식 생성 단계의 처리는, 프레임에서의 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 대응 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 단계의 처리는, 프레임에서의 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 배경 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 단계의 처리는 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터 및 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하도록 할 수 있다.
프로그램은, 전경 오브젝트 및 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 단계를 더 포함할 수 있다.
프로그램은 전경 영역, 배경 영역, 및 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 단계를 더 포함할 수 있다.
프로그램은 혼합비를 기초로, 혼합 영역의 화소 데이터로부터 적어도 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 단계를 더 포함할 수 있다.
프로그램은, 분리된 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 단계를 더 포함할 수 있다.
프로그램은 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 촬상 장치는, 시간 적분 효과를 갖는 소정 수의 화소를 갖는 촬상 소자에 의해 촬상된 피사체 화상을, 소정 수의 화소 데이터로 이루어지는 화상 데이터로서 출력하는 촬상 수단과, 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합 영역 내에서 현실 세계에서는 복수의 오브젝트의 혼합 영역 내에서의 혼합 상태를 나타내는 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 화상 데이터로부터 추출하고, 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터를 이용하여 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 수단과, 방정식을 풀어, 주목 프레임에서의 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
방정식 생성 수단은 프레임에서의 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 대응 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 수단은 프레임에서의 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 배경 화소 데이터를 추출하도록 할 수 있다.
방정식 생성 수단은, 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터 및 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하도록 할 수 있다.
촬상 장치는 전경 오브젝트 및 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 수단을 더 포함할 수 있다.
촬상 장치는 전경 영역, 배경 영역, 및 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 수단을 더 포함할 수 있다.
촬상 장치는 혼합비를 기초로, 혼합 영역의 화소 데이터로부터 적어도 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 수단을 더 포함할 수 있다.
촬상 장치는 분리된 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 수단을 더 포함할 수 있다.
촬상 장치는 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 수단을 더 포함할 수 있다.
화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합 영역 내에서 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터가 화상 데이터로부터 추출되고, 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 등고선 영역 화소 데이터 에 대응하는 대응 화소 데이터가 추출되고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 화소 데이터인 배경 화소 데이터가 추출되고, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터를 이용하여 혼합비를 미지수로 하는 방정식이 생성되고, 방정식을 풀어 주목 프레임에서의 혼합비가 검출된다.
이에 의해, 예를 들면, 배경의 화상 및 이동하는 물체의 화상등 복수의 오브젝트의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 검출할 수 있다.
시간 적분 효과를 갖는 소정수의 화소를 갖는 촬상 소자에 의해 촬상된 피사체 화상이 소정수의 화소 데이터로 이루어지는 화상 데이터로서 출력되고, 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 전경 오브젝트 성분과 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 정보와, 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 혼합 영역 내에서 현실 세계에서는 복수인 오브젝트의 혼합 영역 내에서의 혼합 상태를 나타내는 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 화상 데이터로부터 추출하고, 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터 또는 대응 화소 데이터에 대응하여, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하고, 등고선 영역 화소 데이터, 대응 화소 데이터, 및 배경 화소 데이터를 이용하여 혼합비를 미지수로 하는 방정식이 생성되고, 방정식을 풀어 주목 프레임에서의 혼합비가 검출된다.
이에 의해, 예를 들면, 배경의 화상 및 이동하는 물체의 화상등 복수의 오브젝트의 혼합의 상태를 나타내는 혼합비를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신호 처리 장치의 일 실시예의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 신호 처리 장치를 나타내는 블록도.
도 3은 센서에 의한 촬상을 설명하는 도면.
도 4는 화소의 배치를 설명하는 도면.
도 5는 검출 소자의 동작을 설명하는 도면.
도 6A는 움직이고 있는 전경에 대응하는 오브젝트와, 정지하고 있는 배경에 대응하는 오브젝트를 촬상하여 얻어지는 화상을 설명하는 도면.
도 6B는 움직이고 있는 전경에 대응하는 오브젝트와, 정지하고 있는 배경에 대응하는 오브젝트를 촬상하여 얻어지는 화상의 모델을 설명하는 도면.
도 7은 배경 영역, 전경 영역, 혼합 영역, 커버드 백그라운드 영역, 및 언 커버드백그라운드 영역을 설명하는 도면.
도 8은 정지하고 있는 전경에 대응하는 오브젝트 및 정지하고 있는 배경에 대응하는 오브젝트를 촬상한 화상에서의, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도.
도 9는 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 10은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 11은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 12는 전경 영역, 배경 영역, 및 혼합 영역의 화소를 추출한 예를 나타내는 도면.
도 13은 화소와 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델과의 대응을 나타내는 도면.
도 14는 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 15는 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 16은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 17은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 18은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 19는 움직임 불선명량의 조정 처리를 설명하는 흐름도.
도 20은 영역 특정부(103)의 구성 일례를 나타내는 블록도.
도 21은 전경에 대응하는 오브젝트가 이동하고 있을 때의 화상을 설명하는 도면.
도 22는 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 23은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 24는 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 25는 영역 판정의 조건을 설명하는 도면.
도 26A는 영역 특정부(103)의 영역 특정 결과의 예를 나타내는 도면.
도 26B는 영역 특정부(103)의 영역 특정 결과의 예를 나타내는 도면.
도 26C는 영역 특정부(103)의 영역 특정 결과의 예를 나타내는 도면.
도 26D는 영역 특정부(103)의 영역 특정 결과의 예를 나타내는 도면.
도 27은 영역 특정부(103)의 영역 특정 결과의 예를 나타내는 도면.
도 28은 영역 특정 처리를 설명하는 흐름도.
도 29는 영역 특정부(103)의 다른 구성 일례를 나타내는 블록도.
도 30은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 31은 배경 화상의 예를 나타내는 도면.
도 32는 2치 오브젝트 화상 추출부(302)의 구성을 나타내는 블록도.
도 33A는 상관값의 산출을 설명하는 도면.
도 33B는 상관값의 산출을 설명하는 도면.
도 34A는 상관값의 산출을 설명하는 도면.
도 34B는 상관값의 산출을 설명하는 도면.
도 35는 2치 오브젝트 화상의 예를 나타내는 도면.
도 36은 시간 변화 검출부(303)의 구성을 나타내는 블록도.
도 37은 영역 판정부(342)의 판정을 설명하는 도면.
도 38은 시간 변화 검출부(303)의 판정의 예를 나타내는 도면.
도 39는 영역 판정부(103)의 영역 특정 처리를 설명하는 흐름도.
도 40은 영역 판정 처리의 상세를 설명하는 흐름도.
도 41은 영역 특정부(103)의 또 다른 구성을 나타내는 블록도.
도 42는 로버스트화부(361)의 구성을 설명하는 블록도.
도 43은 움직임 보상부(381)의 움직임 보상을 설명하는 도면.
도 44는 움직임 보상부(381)의 움직임 보상을 설명하는 도면.
도 45는 영역 특정 처리를 설명하는 흐름도.
도 46은 로버스트화 처리의 상세를 설명하는 흐름도.
도 47은 혼합비 산출부(104)의 구성을 나타내는 블록도.
도 48은 추정 혼합비 처리부(401)의 구성을 나타내는 블록도.
도 49는 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역을 도시한 도면.
도 50은 등고선 영역을 설명하는 도면.
도 51은 등고선 영역의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 52는 선분 가 위의 화소 및 대응하는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 53은 선분 나 위의 화소 및 대응하는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 54는 선분 다 위의 화소 및 대응하는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 55는 등고선 영역 A에 속하는 화소, 전경의 오브젝트의 움직임량 v에 대응하는 화소, 및 대응하는 배경 영역에 속하는 화소를 설명하는 도면.
도 56은 등고선 영역 A에 속하는 화소, 전경의 오브젝트의 움직임량 v에 대응하는 화소, 및 대응하는 배경 영역에 속하는 화소를 설명하는 도면.
도 57은 혼합비 α의 산출 처리를 설명하는 흐름도.
도 58은 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 혼합비 추정의 산출 처리를 설명하는 흐름도.
도 59는 전경 배경 분리부(105)의 구성 일례를 나타내는 블록도.
도 60A는 입력 화상, 전경 성분 화상, 및 배경 성분 화상을 나타내는 도면.
도 60B는 입력 화상, 전경 성분 화상, 및 배경 성분 화상에 대응하는 모델을 나타내는 도면.
도 61은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 62는 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 63은 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 64는 분리부(601)의 구성 일례를 나타내는 블록도.
도 65A는 분리된 전경 성분 화상의 예를 나타내는 도면.
도 65B는 분리된 배경 성분 화상의 예를 나타내는 도면.
도 66은 전경과 배경과의 분리 처리를 설명하는 흐름도.
도 67은 움직임 불선명 조정부(106)의 구성 일례를 나타내는 블록도.
도 68은 처리 단위를 설명하는 도면.
도 69는 전경 성분 화상의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 70은 전경 성분 화상의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 71은 전경 성분 화상의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 72는 전경 성분 화상의 화소값을 시간 방향으로 전개하고, 셔터 시간에 대응하는 기간을 분할한 모델도.
도 73은 움직임 불선명 조정부(106)의 다른 구성 일례를 나타내는 도면.
도 74는 움직임 불선명 조정부(106)에 의한 전경 성분 화상에 포함되는 움직임 불선명량의 조정 처리를 설명하는 흐름도.
도 75는 움직임 불선명 조정부(106)의 다른 구성 일례를 나타내는 블록도.
도 76은 화소값과 전경 성분과의 대응을 지정하는 모델의 예를 나타내는 도면.
도 77은 전경 성분의 산출을 설명하는 도면.
도 78은 전경 성분의 산출을 설명하는 도면.
도 79는 전경의 움직임 불선명량의 조정 처리를 설명하는 흐름도.
도 80은 신호 처리 장치의 기능의 다른 구성을 나타내는 블록도.
도 81은 합성부(1001)의 구성을 나타내는 도면.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
도 1은 본 발명에 따른 신호 처리 장치의 일 실시예의 구성을 도시하는 블록도이다.
CPU(Central processing Unit)(21)는 ROM(Read Only Memory)(22), 또는 기억부(28)에 기억되어 있는 프로그램에 따라서 각종 처리를 실행한다. RAM(Random Access Memory)(23)에는 CPU(21)가 실행하는 프로그램이나 데이터 등이 적절하게 기억된다. 이들 CPU(21), ROM(22), 및 RAM(23)은 버스(24)에 의해 서로 접속되어 있다.
CPU(21)에는 또한 버스(24)를 통해 입출력 인터페이스(25)가 접속되어 있다. 입출력 인터페이스(25)에는 키보드, 마우스, 마이크로폰 등으로 이루어지는 입력부(26), 디스플레이, 스피커 등으로 이루어지는 출력부(27)가 접속되어 있다. CPU(21)는 입력부(26)로부터 입력되는 명령에 대응하여 각종 처리를 실행한다. 그리고, CPU(21)는 처리의 결과 얻어진 화상이나 음성 등을 출력부(27)로 출력한다.
입출력 인터페이스(25)에 접속되어 있는 기억부(28)는, 예를 들면 하드디스크 등으로 구성되고, CPU(21)가 실행하는 프로그램이나 각종 데이터를 기억한다. 통신부(29)는 인터넷, 그 밖의 네트워크를 통해 외부의 장치와 통신한다. 이 예의 경우, 통신부(29)는 센서의 출력을 취득하는 취득부로서 기능한다.
또한, 통신부(29)를 통해 프로그램을 취득하여 기억부(28)에 기억해도 된다.
입출력 인터페이스(25)에 접속되어 있는 드라이브(30)는, 자기 디스크(51), 광 디스크(52), 광 자기 디스크(53), 혹은 반도체 메모리(54) 등이 장착되었을 때, 이들을 구동하여, 거기에 기록되어 있는 프로그램이나 데이터 등을 취득한다. 취득된 프로그램이나 데이터는 필요에 따라서 기억부(28)에 전송되어 기억된다.
다음에, 센서에 의해 취득된 데이터로부터, 유의 정보가 매립되어 있는 영역을 특정하거나, 매립된 유의 정보를 추출하는 처리를 행하는 신호 처리 장치에 대하여 보다 구체적인 예를 들어 설명한다. 이하의 예에 있어서, CCD 라인 센서 또는 CCD 에리어 센서가 센서에 대응하고, 영역 정보나 혼합비가 유의 정보에 대응하고, 혼합 영역에서 전경과 배경이 혼합하고 있는 것이나 움직임 불선명이 왜곡에 대응한다.
도 2는 신호 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
또, 신호 처리 장치의 각 기능을 하드웨어로 실현하거나, 소프트웨어로 실현하거나 하는 것은 상관없다. 즉, 본 명세서의 각 블록도는 하드웨어의 블록도라고 생각해도, 소프트웨어에 의한 기능 블록도라고 생각해도 무방하다.
여기서, 움직임 불선명이란, 촬상의 대상이 되는, 현실 세계에서의 오브젝트의 움직임과, 센서의 촬상 특성에 의해 생기는, 움직이고 있는 오브젝트에 대응하는 화상에 포함되어 있는 왜곡을 말한다.
본 명세서에서는 촬상의 대상이 되는, 현실 세계에서의 오브젝트에 대응하는 화상을, 화상 오브젝트라고 칭한다.
신호 처리 장치에 공급된 입력 화상은 오브젝트 추출부(101), 영역 특정부(103), 혼합비 산출부(104), 및 전경 배경 분리부(105)에 공급된다.
오브젝트 추출부(101)는 입력 화상에 포함되는 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 대략 추출하여, 추출한 화상 오브젝트를 움직임 검출부(102)에 공급한다. 오브젝트 추출부(101)는 예를 들면, 입력 화상에 포함되는 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트의 윤곽을 검출함으로써, 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 대략 추출한다.
오브젝트 추출부(101)는 입력 화상에 포함되는 배경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 대략 추출하여, 추출한 화상 오브젝트를 움직임 검출부(102)에 공급한다. 오브젝트 추출부(101)는 예를 들면, 입력 화상과, 추출된 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트와의 차로부터, 배경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 대략 추출한다.
또한 예를 들면, 오브젝트 추출부(101)는, 내부에 설치되어 있는 배경 메모리에 기억되어 있는 배경 화상과, 입력 화상과의 차로부터, 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트, 및 배경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 대략 추출하도록 해도 된다.
움직임 검출부(102)는 예를 들면, 블록 매칭법, 구배(勾配)법, 위상 상관법, 및 펠 리커시브법 등의 방법에 의해, 대략 추출된 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트의 움직임 벡터를 산출하고, 산출한 움직임 벡터 및 움직임 벡터의 위치 정보(움직임 벡터에 대응하는 화소의 위치를 특정하는 정보)를 영역 특정부(103), 혼합비 산출부(104), 및 움직임 불선명 조정부(106)에 공급한다.
움직임 검출부(102)가 출력하는 움직임 벡터에는, 움직임량 v에 대응하는 정보가 포함되어 있다.
또한 예를 들면, 움직임 검출부(102)는, 화상 오브젝트에 화소를 특정하는 화소 위치 정보와 함께, 화상 오브젝트마다의 움직임 벡터를 움직임 불선명 조정부(106)에 출력하도록 해도 된다.
움직임량 v는 움직이고 있는 오브젝트에 대응하는 화상의 위치 변화를 화소 간격을 단위로 하여 나타내는 값이다. 예를 들면, 전경에 대응하는 오브젝트의 화상이, 임의의 프레임을 기준으로 하여 다음 프레임에서 4화소 떨어진 위치에 표시되도록 이동하고 있을 때, 전경에 대응하는 오브젝트의 화상의 움직임량 v는 4가 된다.
또, 오브젝트 추출부(101) 및 움직임 검출부(102)는, 움직이고 있는 오브젝트에 대응한 움직임 불선명량의 조정을 행하는 경우에 필요하다.
영역 특정부(103)는 입력된 화상의 화소 각각을, 전경 영역, 배경 영역, 또는 혼합 영역 중 어느 하나로 특정하고, 화소마다 전경 영역, 배경 영역, 또는 혼합 영역 중 어느 하나에 속하는지를 나타내는 정보(이하, 영역 정보라고 함)를 혼합비 산출부(104), 전경 배경 분리부(105), 및 움직임 불선명 조정부(106)에 공급한다.
혼합비 산출부(104)는 입력 화상, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보, 및 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보에 기초하여, 혼합 영역(63)에 포함되는 화소에 대응하는 혼합비(이하, 혼합비 α라고 함)를 산출하고, 산출한 혼합비를 전경 배경 분리부(105)에 공급한다.
혼합비 α는 후술하는 수학식 3에 나타낸 바와 같이, 화소값에 있어서의, 배경 오브젝트에 대응하는 화상 성분(이하, 배경 성분이라고도 함)의 비율을 나타내는 값이다.
전경 배경 분리부(105)는 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보 및 혼합비 산출부(104)로부터 공급된 혼합비 α에 기초하여, 전경 오브젝트에 대응하는 화상의 성분(이하, 전경 성분이라고도 함)만으로 이루어지는 전경 성분 화상과, 배경 성분만으로 이루어지는 배경 성분 화상으로 입력 화상을 분리하여, 전경 성분 화상을 움직임 불선명 조정부(106) 및 선택부(107)에 공급한다. 또, 분리된 전경 성분 화상을 최종적인 출력으로 하는 것도 고려된다. 종래의 혼합 영역을 고려하지 않 고 전경과 배경만을 특정하여 분리하고 있던 방식에 비하여 정확한 전경과 배경을 얻을 수 있다.
움직임 불선명 조정부(106)는 움직임 벡터로부터 알 수 있는 움직임량 v 및 영역 정보에 기초하여, 전경 성분 화상에 포함되는 1이상의 화소를 나타내는 처리 단위를 결정한다. 처리 단위는 움직임 불선명량의 조정 처리 대상이 되는 1군의 화소를 지정하는 데이터이다.
움직임 불선명 조정부(106)는 신호 처리 장치에 입력된 움직임 불선명 조정량, 전경 배경 분리부(105)로부터 공급된 전경 성분 화상, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보, 및 처리 단위에 기초하여, 전경 성분 화상에 포함되는 움직임 불선명을 제거하는, 움직임 불선명량을 감소시키는, 또는 움직임 불선명량을 증가시키는 등 전경 성분 화상에 포함되는 움직임 불선명량을 조정하여, 움직임 불선명량을 조정한 전경 성분 화상을 선택부(107)에 출력한다. 움직임 벡터와 그 위치 정보는 사용하지 않는 경우도 있다.
선택부(107)는 예를 들면 사용자의 선택에 대응한 선택 신호에 기초하여, 전경 배경 분리부(105)로부터 공급된 전경 성분 화상, 및 움직임 불선명 조정부(106)로부터 공급된 움직임 불선명량이 조정된 전경 성분 화상 중 어느 한쪽을 선택하여, 선택한 전경 성분 화상을 출력한다.
다음에, 도 3 내지 도 18을 참조하여 신호 처리 장치에 공급되는 입력 화상에 대하여 설명한다.
도 3은 센서에 의한 촬상을 설명하는 도면이다. 센서는 예를 들면, 고체 촬 상 소자인 CCD(Charge-Coupled Device) 에리어 센서를 구비한 CCD 비디오 카메라 등으로 구성된다. 현실 세계에서의, 전경에 대응하는 오브젝트(111)는, 현실 세계에서의, 배경에 대응하는 오브젝트(112)와 센서 사이를, 예를 들면 도면 중의 좌측에서 우측으로 수평으로 이동한다.
센서는 전경에 대응하는 오브젝트(111)를 배경에 대응하는 오브젝트(112)와 함께 촬상한다. 센서는 촬상한 화상을 1프레임 단위로 출력한다. 예를 들면, 센서는 1초에 30 프레임으로 이루어지는 화상을 출력한다. 센서의 노광 시간은 1/30초로 할 수 있다. 노광 시간은 센서가 입력된 광을 전하로의 변환을 개시하고 나서, 입력된 광을 전하로의 변환을 종료하기까지의 기간이다. 이하, 노광 시간을 셔터 시간이라고도 한다.
도 4는 화소의 배치를 설명하는 도면이다. 도 4에서, A 내지 I는 개개의 화소를 나타낸다. 화소는 화상에 대응하는 평면 상에 배치되어 있다. 하나의 화소에 대응하는 하나의 검출 소자는 센서 상에 배치되어 있다. 센서가 화상을 촬상할 때, 하나의 검출 소자는 화상을 구성하는 하나의 화소에 대응하는 화소값을 출력한다. 예를 들면, 검출 소자의 X방향의 위치는 화상 상의 가로 방향의 위치에 대응하고, 검출 소자의 Y방향의 위치는 화상 상의 세로 방향의 위치에 대응한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들면, CCD인 검출 소자는 셔터 시간에 대응하는 기간, 입력된 광을 전하로 변환하여, 변환된 전하를 축적한다. 전하량은 입력된 광의 세기와, 광이 입력되고 있는 시간에 거의 비례한다. 검출 소자는 셔터 시간에 대응하는 기간에 있어서, 입력된 광으로부터 변환된 전하를 이미 축적되어 있는 전하에 부가해 간다. 즉, 검출 소자는 셔터 시간에 대응하는 기간, 입력되는 광을 적분하여, 적분된 광에 대응하는 량의 전하를 축적한다. 검출 소자는 시간에 대하여 적분 효과가 있다고도 할 수 있다.
검출 소자에 축적된 전하는 도시하지 않은 회로에 의해 전압값으로 변환되고, 전압값은 다시 디지털 데이터 등의 화소값으로 변환되어 출력된다. 따라서, 센서로부터 출력되는 개개의 화소값은, 전경 또는 배경에 대응하는 오브젝트의 공간적으로 확대를 갖는 어떤 부분을 셔터 시간에 대하여 적분한 결과인, 1차원의 공간에 사영된 값을 갖는다.
신호 처리 장치는 이러한 센서의 축적 동작에 의해, 출력 신호에 매립되어 버린 유의 정보, 예를 들면, 혼합비 α를 추출한다. 신호 처리 장치는 전경의 화상 오브젝트 자신이 혼합됨으로써 생기는 왜곡량, 예를 들면 움직임 불선명량 등을 조정한다. 또한, 신호 처리 장치는 전경의 화상 오브젝트와 배경 화상 오브젝트가 혼합됨으로써 생기는 왜곡량을 조정한다.
도 6A는 움직임을 수반하는 전경에 대응하는 오브젝트와, 정지하고 있는 배경에 대응하는 오브젝트를 촬상하여 얻어지는 화상을 나타내고 있다. 도 6A에 나타내는 예에 있어서, 전경에 대응하는 오브젝트는 화면에 대하여 수평으로 좌측에서 우측으로 움직이고 있다.
도 6B는 도 6A에 나타내는 화상의 1라인에 대응하는 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도이다. 도 6B의 가로 방향은 도 6A의 공간 방향 X에 대응하고 있다.
배경 영역의 화소는 배경 성분, 즉 배경 오브젝트에 대응하는 화상의 성분만 으로 그 화소값이 구성되어 있다. 전경 영역의 화소는 전경 성분, 즉 전경 오브젝트에 대응하는 화상의 성분만으로 그 화소값이 구성되어 있다.
혼합 영역의 화소는 배경 성분 및 전경 성분으로 그 화소값이 구성되어 있다. 혼합 영역은 배경 성분 및 전경 성분으로 그 화소값이 구성되어 있기 때문에, 왜곡 영역이라고도 할 수 있다. 혼합 영역은 또한, 커버드 백그라운드 영역 및 언 커버드백그라운드 영역으로 분류된다.
커버드 백그라운드 영역은 전경 영역에 대하여 전경 오브젝트의 진행 방향 전단부에 대응하는 위치의 혼합 영역으로, 시간의 경과에 대응하여 배경 성분이 전경에 덮여 가려지는 영역을 말한다.
이에 대하여, 언 커버드 백그라운드 영역은 전경 영역에 대하여 전경 오브젝트의 진행 방향 후단부에 대응하는 위치의 혼합 영역으로, 시간의 경과에 대응하여 배경 성분이 나타나는 영역을 말한다.
이와 같이, 전경 영역, 배경 영역, 또는 커버드 백그라운드 영역 혹은 언 커버드 백그라운드 영역을 포함하는 화상이, 영역 특정부(103), 혼합비 산출부(104), 및 전경 배경 분리부(105)에 입력 화상으로서 입력된다.
도 7은 이상과 같은, 배경 영역, 전경 영역, 혼합 영역, 커버드 백그라운드 영역, 및 언 커버드 백그라운드 영역을 설명하는 도면이다. 도 6A에 나타내는 화상에 대응하는 경우, 배경 영역은 정지 부분이고, 전경 영역은 움직임 부분이고, 혼합 영역의 커버드 백그라운드 영역은 배경으로부터 전경으로 변화하는 부분이고, 혼합 영역의 언 커버드 백그라운드 영역은 전경으로부터 배경으로 변화하는 부분이 다.
도 8은 정지하고 있는 전경에 대응하는 오브젝트 및 정지하고 있는 배경에 대응하는 오브젝트를 촬상한 화상에서의, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도이다. 예를 들면, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소로서, 화면의 1라인 상에 배열되어 있는 화소를 선택할 수 있다.
도 8에 나타내는 F01 내지 F04의 화소값은 정지하고 있는 전경 오브젝트에 대응하는 화소의 화소값이다. 도 8에 나타내는 B01 내지 B04의 화소값은 정지하고 있는 배경 오브젝트에 대응하는 화소의 화소값이다.
도 8에서의 세로 방향은 도면 중의 위에서 아래를 향하여 시간이 경과한다. 도 8 중의 직사각형 상변의 위치는 센서가 입력된 광을 전하로의 변환을 개시하는 시각에 대응하고, 도 8 중의 직사각형 하변의 위치는 센서가 입력된 광을 전하로의 변환을 종료하는 시각에 대응한다. 즉, 도 8 중의 직사각형 상변에서 하변까지의 거리는 셔터 시간에 대응한다.
이하에 있어서, 셔터 시간과 프레임 간격이 동일한 경우를 예로 설명한다.
도 8에서의 가로 방향은 도 6A에서 설명한 공간 방향 X에 대응한다. 보다 구체적으로는, 도 8에 나타내는 예에 있어서, 도 8 중의 "F01"이라고 기재된 직사각형의 좌변으로부터 "B04"라고 기재된 직사각형의 우변까지의 거리는 화소 피치의 8배, 즉 연속하고 있는 8개의 화소 간격에 대응한다.
전경 오브젝트 및 배경 오브젝트가 정지하고 있는 경우, 셔터 시간에 대응하는 기간에 있어서 센서에 입력되는 광은 변화하지 않는다.
여기서, 셔터 시간에 대응하는 기간을 두 개 이상의 동일한 길이의 기간으로 분할한다. 예를 들면, 가상 분할 수를 4로 하면, 도 8에 나타내는 모델도는 도 11에 나타내는 모델로서 나타낼 수 있다. 가상 분할 수는 전경에 대응하는 오브젝트의 셔터 시간 내에서의 움직임량 v 등에 대응하여 설정된다. 예를 들면, 4인 움직임량 v에 대응하여, 가상 분할 수는 4가 되어, 셔터 시간에 대응하는 기간은 4개로 분할된다.
도면 중의 가장 위의 행은 셔터가 개방되어 최초 분할된 기간에 대응한다. 도면 중 위에서 2번째 행은 셔터가 개방되어 2번째 분할된 기간에 대응한다. 도면 중 위에서 3번째 행은 셔터가 개방되어 3번째 분할된 기간에 대응한다. 도면 중 위에서 4번째 행은 셔터가 개방되어 4번째의 분할된 기간에 대응한다.
이하, 움직임량 v에 대응하여 분할된 셔터 시간을 셔터 시간/v라고도 부른다.
전경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있을 때, 센서에 입력되는 광은 변화하지 않기 때문에, 전경 성분 F01/v는, 화소값 F01을 가상 분할 수로 나눈 값과 동일하다. 마찬가지로, 전경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있을 때, 전경 성분 F02/v는 화소값 F02를 가상 분할 수로 나눈 값과 동일하고, 전경 성분 F03/v는 화소값 F03을 가상 분할 수로 나눈 값과 동일하고, 전경 성분 F04/v는 화소값 F04를 가상 분할 수로 나눈 값과 동일하다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있을 때, 센서에 입력되는 광은 변화하지 않기 때문에, 배경 성분 B01/v는 화소값 B01을 가상 분할 수로 나눈 값과 동 일하다. 마찬가지로, 배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있을 때, 배경 성분 B02/v는 화소값 B02를 가상 분할 수로 나눈 값과 동일하고, B03/v는 화소값 B03을 가상 분할 수로 나눈 값과 동일하고, B04/v는 화소값 B04를 가상 분할 수로 나눈 값과 동일하다.
즉, 전경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있는 경우, 셔터 시간에 대응하는 기간에서, 센서에 입력되는 전경 오브젝트에 대응하는 광이 변화하지 않기 때문에, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분 F01/v와, 셔터가 개방되어 2번째의, 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분 F01/v와, 셔터가 개방되어 3번째의, 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분 F01/v와, 셔터가 개방되어 4번째의, 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분 F01/v는, 동일한 값이 된다. F02/v 내지 F04/v도 F01/v와 마찬가지의 관계를 갖는다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있는 경우, 셔터 시간에 대응하는 기간에서, 센서에 입력되는 배경 오브젝트에 대응하는 광은 변화하지 않기 때문에, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분 B01/v와, 셔터가 개방되어 2번째의, 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분 B01/v와, 셔터가 개방되어 3번째의, 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분 B01/v와, 셔터가 개방되어 4번째의, 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분 B01/v는, 동일한 값이 된다. B02/v 내지 B04/v도 마찬가지의 관계를 갖는다.
다음에, 전경에 대응하는 오브젝트가 이동하고, 배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있는 경우에 대해 설명한다.
도 10은 전경에 대응하는 오브젝트가 도면의 우측으로 이동하는 경우의, 커버드 백그라운드 영역을 포함하는, 1라인 상의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도이다. 도 10에 있어서, 전경의 움직임량 v는 4이다. 1프레임은 짧은 시간이기 때문에, 전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 이동하고 있다고 가정할 수 있다. 도 10에 있어서, 전경에 대응하는 오브젝트의 화상은, 임의의 프레임을 기준으로 하여 다음 프레임에서 4화소분 우측에 표시되도록 이동한다.
도 10에 있어서, 가장 좌측 화소 내지 좌측으로부터 4번째 화소는 전경 영역에 속한다. 도 10에 있어서, 좌측으로부터 5번째 내지 좌측으로부터 7번째 화소는 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역에 속한다. 도 10에 있어서, 가장 우측 화소는 배경 영역에 속한다.
전경에 대응하는 오브젝트가 시간의 경과와 함께 배경에 대응하는 오브젝트를 덮어 숨기듯이 이동하고 있기 때문에, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값에 포함되는 성분은, 셔터 시간에 대응하는 기간의 어느 시점에서, 배경 성분으로부터 전경 성분으로 바뀐다.
예를 들면, 도 10 중에 굵은 선 테두리를 한 화소값 M은 수학식 1로 표현된다.
Figure 112003003080435-pct00001
예를 들면, 좌측으로부터 5번째 화소는 1개의 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분을 포함하고, 3개의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분을 포함하기 때문에, 좌 측으로부터 5번째 화소의 혼합비 α는 1/4이다. 좌측으로부터 6번째 화소는 2개의 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분을 포함하고, 2개의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분을 포함하기 때문에, 좌측으로부터 6번째 화소의 혼합비 α는 1/2이다. 좌측으로부터 7번째 화소는 3개의 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분을 포함하고, 1개의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분을 포함하기 때문에, 좌측으로부터 7번째 화소의 혼합비 α는 3/4이다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 등속으로 이동한다고 가정할 수 있기 때문에, 예를 들면, 도 10에서의 좌측으로부터 4번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v의 전경 성분 F07/v는, 도 10에서의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 동일하다. 마찬가지로, 전경 성분 F07/v는, 도 10에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 도 10에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 각각 동일하다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 등속으로 이동한다고 가정할 수 있기 때문에, 예를 들면, 도 10에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분 F06/v는, 도 10에서의 좌측으로부터 4번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 동일하다. 마찬가지로, 전경 성분 F06/v는, 도 10에서의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 도 10에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 각각 동일하다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 등속으로 이동한다고 가정할 수 있기 때문에, 예를 들면, 도 10에서의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분 F05/v는, 도 10에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v 에 대응하는 전경 성분과 동일하다. 마찬가지로, 전경 성분 F05/v는, 도 10에서의 좌측으로부터 4번째 화소의, 셔터가 개방하여 3번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 도 10 중의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 각각 동일하다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 등속으로 이동한다고 가정할 수 있기 때문에, 예를 들면, 도 10에서의 가장 좌측 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분 F04/v는, 도 10에서의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 동일하다. 마찬가지로, 전경 성분 F04/v 는, 도 10에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 도 10에서의 좌측으로부터 4번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 각각 동일하다.
움직이고 있는 오브젝트에 대응하는 전경의 영역은 이와 같이 움직임 불선명을 포함하기 때문에, 왜곡 영역이라고도 말할 수 있다.
도 11은 전경이 도면 중의 우측으로 이동하는 경우의, 언 커버드 백그라운드 영역을 포함하는, 1라인 상의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도이다. 도 11에 있어서, 전경의 움직임량 v는 4이다. 1프레임은 짧은 시간이기 때문에, 전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 이동하고 있다고 가정할 수 있다. 도 11에 있어서, 전경에 대응하는 오브젝트의 화상은 임의의 프레임을 기준으로 하여 다음 프레임에서 4화소분 우측으로 이동한다.
도 11에 있어서, 가장 좌측 화소 내지 좌측으로부터 4번째 화소는 배경 영역에 속한다. 도 11에 있어서, 좌측으로부터 5번째 내지 좌측으로부터 7번째 화소는 언 커버드 백그라운드인 혼합 영역에 속한다. 도 11에 있어서, 가장 우측 화소는 전경 영역에 속한다.
배경에 대응하는 오브젝트를 덮고 있는 전경에 대응하는 오브젝트가 시간의 경과에 따라 배경에 대응하는 오브젝트의 앞으로부터 제거되도록 이동하고 있기 때문에, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값에 포함되는 성분은, 셔터 시간에 대응하는 기간의 어느 시점에서, 전경 성분으로부터 배경 성분으로 바뀐다.
예를 들면, 도 11 중에 굵은 선 테두리를 한 화소값 M'는 수학식 2로 표현된다.
Figure 112003003080435-pct00002
예를 들면, 좌측으로부터 5번째 화소는 3개의 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분을 포함하고, 1개의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분을 포함하기 때문에, 좌측으로부터 5번째 화소의 혼합비 α는 3/4이다. 좌측으로부터 6번째 화소는 2개의 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분을 포함하고, 2개의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분을 포함하기 때문에, 좌측으로부터 6번째 화소의 혼합비 α는 1/2이다. 좌측으로부터 7번째 화소는 1개의 셔터 시간/v에 대응하는 배경 성분을 포함하고, 3개의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분을 포함하기 때문에, 좌측으로부터 7번째 화소의 혼합비 α는 1/4이다.
수학식 1 및 수학식 2를 보다 일반화하면, 화소값 M은 수학식 3으로 표현된다.
Figure 112003003080435-pct00003
여기서, α는 혼합비이다. B는 배경의 화소값이고, Fi/v는 전경 성분이다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 움직인다고 가정할 수 있고, 또한 움직임량 v가 4이기 때문에, 예를 들면, 도 11에서의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v의 전경 성분 F01/v는, 도 11에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 동일하다. 마찬가지로, F01/v는, 도 11에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 도 11에서의 좌측으로부터 8번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과, 각각 동일하다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 움직인다고 가정할 수 있고, 또한 가상 분할 수가 4이기 때문에, 예를 들면, 도 11에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v의 전경 성분 F02/v는, 도 11에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 동일하다. 마찬가지로, 전경 성분 F02/v는, 도 11에서의 좌측으로부터 8번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 동일하다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 움직인다고 가정할 수 있고, 또한 움직임량 v가 4이기 때문에, 예를 들면, 도 11에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v의 전경 성분 F03/v는, 도 11에서의 좌측으로부터 8번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분과 동일하다.
도 9 내지 도 11의 설명에 있어서, 가상 분할 수는 4인 것으로 설명하였지만, 가상 분할 수는 움직임량 v에 대응한다. 움직임량 v는 일반적으로 전경에 대응하는 오브젝트의 이동 속도에 대응한다. 예를 들면, 전경에 대응하는 오브젝트가 임의의 프레임을 기준으로 하여 다음 프레임에서 4화소분 우측에 표시되도록 이동하고 있을 때, 움직임량 v는 4가 된다. 움직임량 v에 대응하여 가상 분할 수는 4가 된다. 마찬가지로, 예를 들면, 전경에 대응하는 오브젝트가 임의의 프레임을 기준으로 하여 다음 프레임에서 6 화소분 좌측에 표시되도록 이동하고 있을 때, 움직임량 v는 6이 되고, 가상 분할 수는 6이 된다.
도 12 및 도 13에, 이상에서 설명한, 전경 영역, 배경 영역, 커버드 백그라운드 영역 혹은 언 커버드 백그라운드 영역으로 이루어지는 혼합 영역과, 분할된 셔터 시간에 대응하는 전경 성분 및 배경 성분과의 관계를 나타낸다.
도 12는 정지하고 있는 배경의 앞을 이동하고 있는 오브젝트에 대응하는 전경을 포함하는 화상으로부터, 전경 영역, 배경 영역, 및 혼합 영역의 화소를 추출한 예를 나타낸다. 도 12에 나타내는 예에 있어서, A로 나타내는 전경에 대응하는 오브젝트는 화면에 대하여 수평으로 이동하고 있다.
프레임 #n+1은 프레임 #n의 다음 프레임이고, 프레임 #n+2는 프레임 #n+1의 다음 프레임이다.
프레임 #n 내지 프레임 #n+2 중 어느 하나로부터 추출한, 전경 영역, 배경 영역, 및 혼합 영역의 화소를 추출하고, 움직임량 v를 4로 하여, 추출된 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델을 도 13에 나타낸다.
전경 영역의 화소값은 전경에 대응하는 오브젝트가 이동하기 때문에, 셔터 시간/v의 기간에 대응하는, 4개의 다른 전경 성분으로 구성된다. 예를 들면, 도 13에 나타내는 전경 영역의 화소 중 가장 좌측에 위치하는 화소는, F01/v, F02/v, F03/v, 및 F04/v로 구성된다. 즉, 전경 영역의 화소는 움직임 불선명을 포함하고 있다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 셔터 시간에 대응하는 기간에서, 센서에 입력되는 배경에 대응하는 광은 변화하지 않는다. 이 경우, 배경 영역의 화소값은 움직임 불선명을 포함하지 않는다.
커버드 백그라운드 영역 혹은 언 커버드 백그라운드 영역으로 이루어지는 혼합 영역에 속하는 화소의 화소값은, 전경 성분과 배경 성분으로 구성된다.
다음에, 오브젝트에 대응하는 화상이 움직이고 있을 때, 복수의 프레임에 있어서의, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소로서, 프레임 상에서 동일한 위치의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델에 대하여 설명한다. 예를 들면, 오브젝트에 대응하는 화상이 화면에 대하여 수평으로 움직이고 있을 때, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소로서, 화면의 1라인 상에 배열되어 있는 화소를 선택할 수 있다.
도 14는 정지하고 있는 배경에 대응하는 오브젝트를 촬상한 화상의 3개의 프레임의, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소로서, 프레임 상에서 동일한 위치의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도이다. 프레임 #n은 프레임 #n-1의 다음 프레임이고, 프레임 #n+1은 프레임 #n의 다음 프레임이다. 다른 프레임도 마찬가지로 칭한다.
도 14에 나타내는 B01 내지 B12의 화소값은 정지하고 있는 배경 오브젝트에 대응하는 화소의 화소값이다. 배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 프레임 #n-1 내지 프레임 n+1에 있어서, 대응하는 화소의 화소값은 변화하지 않는다. 예를 들면, 프레임 #n-1에서의 B05의 화소값을 갖는 화소의 위치에 대응하는, 프레임 #n에서의 화소, 및 프레임 #n+1에서의 화소는, 각각 B05의 화소값을 갖는 다.
도 15는 정지하고 있는 배경에 대응하는 오브젝트와 함께 도면 중의 우측으로 이동하는 전경에 대응하는 오브젝트를 촬상한 화상의 3개의 프레임의, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소로서, 프레임 상에서 동일한 위치의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도이다. 도 15에 나타내는 모델은 커버드 백그라운드 영역을 포함한다.
도 15에 있어서, 전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 이동한다고 가정할 수 있고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 이동하기 때문에, 전경의 움직임량 v는 4이고, 가상 분할 수는 4이다.
예를 들면, 도 15에서의 프레임 #n-1의 가장 좌측 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F12/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F12/v가 된다. 도 15에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분, 및 도 15에서의 좌측으로부터 4번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F12/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n-1의 가장 좌측 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F11/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F11/v가 된다. 도 15에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F11/v로 된다.
도 15에서의 프레임 #n-1의 가장 좌측 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F10/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F1O/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n-1의 가장 좌측 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F09/v가 된다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 도 15에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B01/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초 및 2번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B02/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 4번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초 내지 3번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B03/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n-1에 있어서, 가장 좌측 화소는 전경 영역에 속하고, 좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소는 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역에 속한다.
도 15에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 5번째 화소 내지 12번째 화소는 배경 영역에 속하고, 그 화소값은 각각 B04 내지 B11이 된다.
도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 1번째 화소 내지 5번째 화소는 전경 영역에 속한다. 프레임 #n의 전경 영역에서의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F05/v 내지 F12/v 중 어느 하나이다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 이동한다고 가정할 수 있 고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 이동하기 때문에, 도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F12/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F12/v가 된다. 도 15에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분, 및 도 15에서의 좌측으로부터 8번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F12/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F11/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F11/v가 된다. 도 15에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F11/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F10/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F1O/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F09/v가 된다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B05/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초 및 2번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B06/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 8번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초 내지 3번째의, 셔터 시간/v의 배경 성분은 B07/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n에서, 좌측으로부터 6번째 내지 8번째 화소는 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역에 속한다.
도 15에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 9번째 화소 내지 12번째 화소는 배경 영역에 속하고, 화소값은 각각 B08 내지 B11이 된다.
도 15에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 1번째 화소 내지 9번째 화소는 전경 영역에 속한다. 프레임 #n+1의 전경 영역에서의, 셔터 시간/v의 전경 성분은 F01/v 내지 F12/v 중 어느 하나이다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 이동한다고 가정할 수 있고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 이동하기 때문에, 도 15에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 9번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F12/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 10번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F12/v가 된다. 도 15에서의 좌측으로부터 11번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분, 및 도 15에서의 좌측으로부터 12번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F12/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 9번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 기간의 전경 성분은 F11/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부 터 10번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F11/v가 된다. 도 15에서의 좌측으로부터 11번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의, 셔터 시간/v의 전경 성분은 F11/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 9번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의, 셔터 시간/v의 전경 성분은 F10/v가 되고, 도 15에서의 좌측으로부터 10번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F1O/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 9번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F09/v가 된다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 도 15 중의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 10번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B09/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 11번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초 및 2번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B10/v가 된다. 도 15에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 12번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초 내지 3번째의, 셔터 시간/v의 배경 성분은 B11/v가 된다.
도 15에서의 프레임 #n+1에서, 좌측으로부터 10번째 내지 12번째 화소는 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역에 대응한다.
도 16은 도 15에 나타내는 화소값으로부터 전경 성분을 추출한 화상의 모델도이다.
도 17은 정지하고 있는 배경과 함께 도면 중의 우측으로 이동하는 오브젝트에 대응하는 전경을 촬상한 화상의 3개의 프레임의, 인접하여 1열로 배열되어 있는 화소로서, 프레임 상에서 동일한 위치의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도이다. 도 17에 있어서, 언 커버드 백그라운드 영역이 포함되어 있다.
도 17에 있어서, 전경에 대응하는 오브젝트는 강체이고, 또한 등속으로 이동하고 있다고 가정할 수 있다. 전경에 대응하는 오브젝트가 다음 프레임에서 4화소분 우측에 표시되도록 이동하고 있기 때문에, 움직임량 v는 4이다.
예를 들면, 도 17에서의 프레임 #n-1의 가장 좌측 화소의, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v의 전경 성분은 F13/v가 되고, 도 17에서의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F13/v가 된다. 도 17에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분, 및 도 17에서의 좌측으로부터 4번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F13/v가 된다.
도 17에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F14/v가 되고, 도 17에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F14/v가 된다. 도 17에서의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의, 셔터 시간/v의 전경 성분은 F15/v가 된다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 도 17에서의 프레임 #n-1의 가장 좌측 화소의, 셔터가 개방되어 2번째 내지 4번째의, 셔터 시간/v의 배경 성분은 B25/v가 된다. 도 17에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 2번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째 및 4번째의, 셔터 시간/v의 배경 성분은 B26/v가 된다. 도 17에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 3번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B27/v가 된다.
도 17에서의 프레임 #n-1에 있어서, 가장 좌측 화소 내지 3번째 화소는, 언 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역에 속한다.
도 17에서의 프레임 #n-1의 좌측으로부터 4번째 화소 내지 12번째 화소는 전경 영역에 속한다. 프레임의 전경 성분은 F13/v 내지 F24/v 중 어느 하나이다.
도 17에서의 프레임 #n의 가장 좌측 화소 내지 좌측으로부터 4번째 화소는 배경 영역에 속하고, 화소값은 각각 B25 내지 B28이 된다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 이동한다고 가정할 수 있고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 이동하기 때문에, 도 17에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F13/v가 되고, 도 17에서의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F13/v가 된다. 도 17에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분, 및 도 17에서의 좌측으로부터 8번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F13/v가 된다.
도 17에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F14/v가 되고, 도 17에서의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F14/v가 된다. 도 17에서의 좌측으로부터 8번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F15/v가 된다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 도 17에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 5번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째 내지 4번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B29/v가 된다. 도 17에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 6번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째 및 4번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B30/v가 된다. 도 17에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 7번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B31/v가 된다.
도 17에서의 프레임 #n에 있어서, 좌측으로부터 5번째 화소 내지 7번째 화소는 언 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역에 속한다.
도 17에서의 프레임 #n의 좌측으로부터 8번째 화소 내지 12번째 화소는 전경 영역에 속한다. 프레임 #n의 전경 영역에서의, 셔터 시간/v의 기간에 대응하는 값은 F13/v 내지 F20/v 중 어느 하나이다.
도 17에서의 프레임 #n+1의 가장 좌측 화소 내지 좌측으로부터 8번째 화소는 배경 영역에 속하고, 화소값은 각각 B25 내지 B32가 된다.
전경에 대응하는 오브젝트가 강체이고, 등속으로 이동한다고 가정할 수 있고, 전경의 화상이 다음 프레임에서 4화소 우측에 표시되도록 이동하기 때문에, 도 17에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 9번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F13/v가 되고, 도 17에서의 좌측으로부터 10번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F13/v가 된다. 도 17에서의 좌측으로부터 11번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째의 셔터 시간/v의 전경 성분, 및 도 17에서의 좌측으로부터 12번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F13/v가 된다.
도 17에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 10번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F14/v가 되고, 도 17에서의 좌측으로부터 11번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째의 셔터 시간/v의 전경 성분도 F14/v가 된다. 도 17에서의 좌측으로부터 12번째 화소의, 셔터가 개방되어 최초의 셔터 시간/v의 전경 성분은 F15/v가 된다.
배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 도 17에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 9번째 화소의, 셔터가 개방되어 2번째 내지 4번째의, 셔터 시간/v의 배경 성분은 B33/v가 된다. 도 17에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 10번째 화소의, 셔터가 개방되어 3번째 및 4번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B34/v가 된다. 도 17에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 11번째 화소의, 셔터가 개방되어 4번째의 셔터 시간/v의 배경 성분은 B35/v가 된다.
도 17에서의 프레임 #n+1에서, 좌측으로부터 9번째 화소 내지 11번째 화소는 언 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역에 속한다.
도 17에서의 프레임 #n+1의 좌측으로부터 12번째 화소는 전경 영역에 속한다. 프레임 #n+1의 전경 영역에서의, 셔터 시간/v의 전경 성분은 F13/v 내지 F16/v 중 어느 하나이다.
도 18은 도 17에 나타내는 화소값으로부터 전경 성분을 추출한 화상의 모델도이다.
도 2로 되돌아가, 영역 특정부(103)는 복수의 프레임 화소값을 이용하여, 전경 영역, 배경 영역, 커버드 백그라운드 영역, 또는 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 것을 나타내는 플래그를 화소마다 대응시켜, 영역 정보로서 혼합비 산출부(104) 및 움직임 불선명 조정부(106)에 공급한다.
혼합비 산출부(104)는 복수의 프레임 화소값 및 영역 정보에 기초하여, 혼합 영역에 포함되는 화소에 대하여 화소마다 혼합비 α를 산출하고, 산출한 혼합비 α를 전경 배경 분리부(105)에 공급한다.
전경 배경 분리부(105)는 복수의 프레임 화소값, 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 전경 성분만으로 이루어지는 전경 성분 화상을 추출하여 움직임 불선명 조정부(106)에 공급한다.
움직임 불선명 조정부(106)는 전경 배경 분리부(105)로부터 공급된 전경 성분 화상, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터, 및 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보에 기초하여, 전경 성분 화상에 포함되는 움직임 불선명량을 조정하고, 움직임 불선명량을 조정한 전경 성분 화상을 출력한다.
도 19의 흐름도를 참조하여, 신호 처리 장치에 의한 움직임 불선명량의 조정 처리를 설명한다. 단계 S11에 있어서, 영역 특정부(103)는 입력 화상을 기초로, 입력 화상의 화소마다 전경 영역, 배경 영역, 커버드 백그라운드 영역, 또는 언 커버드 백그라운드 영역 중 어느 것에 속하는지를 나타내는 영역 정보를 생성하는 영역 특정 처리를 실행한다. 영역 특정 처리의 상세한 내용은 후술한다. 영역 특정부(103)는 생성한 영역 정보를 혼합비 산출부(104)에 공급한다.
또, 단계 S11에서, 영역 특정부(103)는 입력 화상을 기초로, 입력 화상의 화소마다 전경 영역, 배경 영역, 또는 혼합 영역(커버드 백그라운드 영역, 또는 언 커버드 백그라운드 영역의 구별을 하지 않음)의 어느 것에 속하는지를 나타내는 영역 정보를 생성하도록 해도 된다. 이 경우에 있어서, 전경 배경 분리부(105) 및 움직임 불선명 조정부(106)는, 움직임 벡터의 방향을 기초로 혼합 영역이 커버드 백그라운드 영역인지 또는 언 커버드 백그라운드 영역인지를 판정한다. 예를 들면, 움직임 벡터의 방향에 대응하여, 전경 영역, 혼합 영역, 및 배경 영역으로 순차로 배열되어 있을 때, 그 혼합 영역은 커버드 백그라운드 영역이라고 판정되고, 움직임 벡터의 방향에 대응하여, 배경 영역, 혼합 영역, 및 전경 영역으로 순차로 배열되어 있을 때, 그 혼합 영역은 언 커버드 백그라운드 영역이라고 판정된다.
단계 S12에서, 혼합비 산출부(104)는 입력 화상 및 영역 정보에 기초하여, 혼합 영역에 포함되는 화소마다 혼합비 α를 산출한다. 혼합비 산출 처리의 상세한 내용은 후술한다. 혼합비 산출부(104)는 산출한 혼합비 α를 전경 배경 분리부(105)에 공급한다.
단계 S13에서, 전경 배경 분리부(105)는 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여 입력 화상으로부터 전경 성분을 추출하여, 전경 성분 화상으로서 움직임 불선명 조정부(106)에 공급한다.
단계 S14에서, 움직임 불선명 조정부(106)는 움직임 벡터 및 영역 정보에 기초하여, 움직임 방향으로 배열되는 연속한 화소로서, 언 커버드 백그라운드 영역, 전경 영역, 및 커버드 백그라운드 영역 중 어느 하나에 속하는 것의 화상 상의 위 치를 나타내는 처리 단위를 생성하고, 처리 단위에 대응하는 전경 성분에 포함되는 움직임 불선명량을 조정한다. 움직임 불선명량의 조정 처리에 대한 상세한 내용에 대해서는 후술한다.
단계 S15에서, 신호 처리 장치는 화면 전체에 대하여 처리를 종료하였는지 여부를 판정하여, 화면 전체에 대하여 처리를 종료하지 않았다고 판정된 경우, 단계 S14로 진행하여, 처리 단위에 대응하는 전경 성분을 대상으로 한 움직임 불선명량의 조정 처리를 반복한다.
단계 S15에서, 화면 전체에 대하여 처리를 종료하였다고 판정된 경우, 처리는 종료된다.
이와 같이, 신호 처리 장치는 전경과 배경을 분리하여 전경에 포함되는 움직임 불선명량을 조정할 수 있다. 즉, 신호 처리 장치는 전경 화소의 화소값인 샘플 데이터에 포함되는 움직임 불선명량을 조정할 수 있다.
이하, 영역 특정부(103), 혼합비 산출부(104), 전경 배경 분리부(105), 및 움직임 불선명 조정부(106)의 각 구성에 대하여 설명한다.
도 20은 영역 특정부(103)의 구성 일례를 나타내는 블록도이다. 도 20에 구성을 나타내는 영역 특정부(103)는 움직임 벡터를 이용하지 않는다. 프레임 메모리(201)는 입력된 화상을 프레임 단위로 기억한다. 프레임 메모리(201)는 처리 대상이 프레임 #n일 때, 프레임 #n의 2개 앞의 프레임인 프레임 #n-2, 프레임 #n의 하나 앞의 프레임인 프레임 #n-1, 프레임 #n, 프레임 #n의 하나 뒤의 프레임인 프레임 #n+1, 및 프레임 #n의 2개 뒤의 프레임인 프레임 #n+2를 기억한다.
정동(靜動) 판정부(202-1)는 프레임 #n의 영역 특정의 대상인 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+2의 화소의 화소값, 및 프레임 #n의 영역 특정의 대상인 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+1의 화소의 화소값을 프레임 메모리(201)로부터 판독하여, 판독한 화소값의 차의 절대값을 산출한다. 정동 판정부(202-1)는 프레임 #n+2의 화소값과 프레임 #n+1의 화소값의 차의 절대값이 사전에 설정한 임계값 Th보다 큰지 여부를 판정하여, 차의 절대값이 임계값 Th보다 크다고 판정된 경우, 움직임을 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-1)에 공급한다. 프레임 #n+2의 화소의 화소값과 프레임 #n+1의 화소의 화소값과의 차의 절대값이 임계값 Th 이하라고 판정된 경우, 정동 판정부(202-1)는 정지를 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-1)에 공급한다.
정동 판정부(202-2)는, 프레임 #n의 영역 특정의 대상인 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+1의 화소의 화소값, 및 프레임 #n의 대상이 되는 화소의 화소값을 프레임 메모리(201)로부터 판독하여, 화소값의 차의 절대값을 산출한다. 정동 판정부(202-2)는, 프레임 #n+1의 화소값과 프레임 #n의 화소값의 차의 절대값이 사전에 설정한 임계값 Th보다 큰지 여부를 판정하여, 화소값의 차의 절대값이 임계값 Th보다 크다고 판정된 경우, 움직임을 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-1) 및 영역 판정부(203-2)에 공급한다. 프레임 #n+1의 화소의 화소값과 프레임 #n의 화소의 화소값의 차의 절대값이 임계값 Th 이하라고 판정된 경우, 정동 판정부(202-2)는 정지를 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-1) 및 영역 판정부(203-2)에 공급한다.
정동 판정부(202-3)는, 프레임 #n의 영역 특정의 대상인 화소의 화소값, 및 프레임 #n의 영역 특정의 대상인 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-1의 화소의 화소값을 프레임 메모리(201)로부터 판독하여, 화소값의 차의 절대값을 산출한다. 정동 판정부(202-3)는, 프레임 #n의 화소값과 프레임 #n-1의 화소값의 차의 절대값이 사전에 설정한 임계값 Th보다 큰지 여부를 판정하여, 화소값의 차의 절대값이 임계값 Th보다 크다고 판정된 경우, 움직임을 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-2) 및 영역 판정부(203-3)에 공급한다. 프레임 #n의 화소의 화소값과 프레임 #n-1의 화소의 화소값의 차의 절대값이 임계값 Th 이하라고 판정된 경우, 정동 판정부(202-3)는 정지를 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-2) 및 영역 판정부(203-3)에 공급한다.
정동 판정부(202-4)는, 프레임 #n의 영역 특정의 대상인 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-1의 화소의 화소값, 및 프레임 #n의 영역 특정의 대상인 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-2의 화소의 화소값을 프레임 메모리(201)로부터 판독하여, 화소값의 차의 절대값을 산출한다. 정동 판정부(202-4)는, 프레임 #n-1의 화소값과 프레임 #n-2의 화소값의 차의 절대값이 사전에 설정한 임계값 Th보다 큰지 여부를 판정하여, 화소값의 차의 절대값이 임계값 Th보다 크다고 판정된 경우, 움직임을 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-3)에 공급한다. 프레임 #n-1의 화소의 화소값과 프레임 #n-2의 화소의 화소값과의 차의 절대값이 임계값 Th 이하라고 판정된 경우, 정동 판정부(202-4)는 정지를 나타내는 정동 판정을 영역 판정부(203-3)에 공급한다.
영역 판정부(203-1)는 정동 판정부(202-1)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내고, 또한 정동 판정부(202-2)로부터 공급된 정동 판정이 움직임을 나타내고 있을 때, 프레임 #n에서의 영역 특정의 대상인 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다.
영역 판정부(203-1)는 정동 판정부(202-1)로부터 공급된 정동 판정이 움직임을 나타내거나, 또는 정동 판정부(202-2)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내고 있을 때, 프레임 #n에서의 영역 특정의 대상인 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속하지 않는다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하지 않음을 나타내는 "0"을 설정한다.
영역 판정부(203-1)는 이와 같이 "1" 또는 "0"이 설정된 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급한다.
영역 판정부(203-2)는 정동 판정부(202-2)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내고, 또한 정동 판정부(202-3)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내고 있을 때, 프레임 #n에서의 영역 특정의 대상인 화소가 정지 영역에 속한다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 정지 영역 판정 플래그에, 정지 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다.
영역 판정부(203-2)는 정동 판정부(202-2)로부터 공급된 정동 판정이 움직임 을 나타내거나, 또는 정동 판정부(202-3)로부터 공급된 정동 판정이 움직임을 나타내고 있을 때, 프레임 #n에서의 영역 특정의 대상인 화소가 정지 영역에 속하지 않는다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 정지 영역 판정 플래그에, 정지 영역에 속하지 않음을 나타내는 "0"을 설정한다.
영역 판정부(203-2)는 이와 같이 "1" 또는 "0"이 설정된 정지 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급한다.
영역 판정부(203-2)는 정동 판정부(202-2)로부터 공급된 정동 판정이 움직임을 나타내고, 또한 정동 판정부(202-3)로부터 공급된 정동 판정이 움직임을 나타내고 있을 때, 프레임 #n에서의 영역 특정의 대상인 화소가 움직임 영역에 속한다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 움직임 영역 판정 플래그에, 움직임 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다.
영역 판정부(203-2)는 정동 판정부(202-2)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내거나, 또는 정동 판정부(202-3)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내고 있을 때, 프레임 #n에서의 영역 특정의 대상인 화소가 움직임 영역에 속하지 않는다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 움직임 영역 판정 플래그에, 움직임 영역에 속하지 않음을 나타내는 "0"을 설정한다.
영역 판정부(203-2)는 이와 같이 "1" 또는 "0"이 설정된 움직임 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급한다.
영역 판정부(203-3)는 정동 판정부(202-3)로부터 공급된 정동 판정이 움직임을 나타내고, 또한 정동 판정부(202-4)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내고 있을 때, 프레임 #n에 있어서의 영역 특정의 대상인 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다.
영역 판정부(203-3)는 정동 판정부(202-3)로부터 공급된 정동 판정이 정지를 나타내거나, 또는 정동 판정부(202-4)로부터 공급된 정동 판정이 움직임을 나타내고 있을 때, 프레임 #n에서의 영역 특정의 대상인 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속하지 않는다고 판정하고, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에, 커버드 백그라운드 영역에 속하지 않음을 나타내는 "0"을 설정한다.
영역 판정부(203-3)는 이와 같이 "1" 또는 "0"이 설정된 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급한다.
판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)는, 영역 판정부(203-1)로부터 공급된 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그, 영역 판정부(203-2)로부터 공급된 정지 영역 판정 플래그, 영역 판정부(203-2)로부터 공급된 움직임 영역 판정 플래그, 및 영역 판정부(203-3)로부터 공급된 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그를 각각 기억한다.
판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)는, 기억하고 있는 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그, 정지 영역 판정 플래그, 움직임 영역 판정 플래그, 및 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그를 합성부(205)에 공급한다. 합성부(205)는 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)로부터 공급된, 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그, 정지 영역 판정 플래그, 움직임 영역 판정 플래그, 및 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에 기초하여, 각 화소가, 언 커버드 백그라운드 영역, 정지 영역, 움직임 영역, 및 커버드 백그라운드 영역 중 어느 하나에 속하는지를 나타내는 영역 정보를 생성하여, 판정 플래그 저장 프레임 메모리(206)에 공급한다.
판정 플래그 저장 프레임 메모리(206)는 합성부(205)로부터 공급된 영역 정보를 기억함과 함께, 기억하고 있는 영역 정보를 출력한다.
다음에, 영역 특정부(103)의 처리의 예를 도 21 내지 도 25를 참조하여 설명한다.
전경에 대응하는 오브젝트가 이동하고 있을 때, 오브젝트에 대응하는 화상의 화면 상의 위치는 프레임마다 변화한다. 도 21에 도시한 바와 같이, 프레임 #n에서, Yn(x, y)로 나타나는 위치에 위치하는 오브젝트에 대응하는 화상은, 다음 프레임인 프레임 #n+1에서 Yn+1(x, y)에 위치한다.
전경 오브젝트에 대응하는 화상의 움직임 방향에 인접하여 1열로 배열되는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도를 도 22에 나타낸다. 예를 들면, 전경의 오브젝트에 대응하는 화상의 움직임 방향이 화면에 대하여 수평일 때, 도 22에서의 모델도는 1라인 상의 인접하는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델을 나타낸다.
도 22에서, 프레임 #n에서의 라인은 프레임 #n+1에서의 라인과 동일하다.
프레임 #n에 있어서, 좌측으로부터 2번째 화소 내지 13번째 화소에 포함되어 있는 오브젝트에 대응하는 전경 성분은, 프레임 #n+1에 있어서 좌측으로부터 6번째 내지 17번째 화소에 포함된다.
프레임 #n에 있어서, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 11번째 내지 13번째 화소이고, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소이다. 프레임 #n+1에 있어서, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 15번째 내지 17번째 화소이고, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 6번째 내지 8번째 화소이다.
도 22에 나타내는 예에 있어서, 프레임 #n에 포함되는 전경 성분이, 프레임 #n+1에서 4화소 이동하고 있기 때문에, 움직임량 v는 4이다. 가상 분할 수는 움직임량 v에 대응하며, 4이다.
다음에, 주목하고 있는 프레임의 전후에서의 혼합 영역에 속하는 화소의 화소값의 변화에 대하여 설명한다.
도 23에 나타내는, 배경이 정지하고, 전경의 움직임량 v가 4인 프레임 #n에 있어서, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 15번째 내지 17번째 화소이다. 움직임량 v가 4이기 때문에, 하나 이전 프레임 #n-1에서, 좌측으로부터 15번째 내지 17번째 화소는 배경 성분만을 포함하여, 배경 영역에 속한다. 또한, 하나 더 이전 프레임 #n-2에서, 좌측으로부터 15번째 내지 17번째 화소는 배경 성분만을 포함하여, 배경 영역에 속한다.
여기서, 배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 프레임 #n-1의 좌측으로부터 15번째 화소의 화소값은 프레임 #n-2의 좌측으로부터 15번째 화소의 화소값에서 변화하지 않는다. 마찬가지로, 프레임 #n-1의 좌측으로부터 16번째 화소의 화소값은 프레임 #n-2의 좌측으로부터 16번째 화소의 화소값에서 변화하지 않고, 프레임 #n-1의 좌측으로부터 17번째 화소의 화소값은 프레임 #n-2의 좌측으로부터 17번째 화소의 화소값에서 변화하지 않는다.
즉, 프레임 #n에서의 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소에 대응하는, 프레임 #n-1 및 프레임 #n-2의 화소는, 배경 성분만으로 이루어지고, 화소값이 변화하지 않기 때문에, 그 차의 절대값은 거의 0의 값이 된다. 따라서, 프레임 #n에서의 혼합 영역에 속하는 화소에 대응하는, 프레임 #n-1 및 프레임 #n-2의 화소에 대한 정동 판정은, 정동 판정부(202-4)에 의해 정지라고 판정된다.
프레임 #n에서의 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 전경 성분을 포함하기 때문에, 프레임 #n-1에서의 배경 성분만으로 이루어지는 경우와 화소값이 서로 다르다. 따라서, 프레임 #n에서의 혼합 영역에 속하는 화소 및 대응하는 프레임 #n-1의 화소에 대한 정동 판정은, 정동 판정부(202-3)에 의해 움직임이라고 판정된다.
이와 같이, 영역 판정부(203-3)는 정동 판정부(202-3)로부터 움직임을 나타내는 정동 판정의 결과가 공급되고, 정동 판정부(202-4)로부터 정지를 나타내는 정동 판정의 결과가 공급되었을 때, 대응하는 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
도 24에 나타내는, 배경이 정지하고, 전경의 움직임량 v가 4인 프레임 #n에 있어서, 언 커버드 백그라운드 영역에 포함되는 화소는 좌측으로부터 2번째 내지 4 번째 화소이다. 움직임량 v가 4이기 때문에, 하나 뒤의 프레임 #n+1에서, 좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소는 배경 성분만을 포함하여, 배경 영역에 속한다. 또한, 하나 더 뒤의 프레임 #n+2에서, 좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소는 배경 성분만을 포함하여, 배경 영역에 속한다.
여기서, 배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있기 때문에, 프레임 #n+2의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값은, 프레임 #n+1의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값에서 변화하지 않는다. 마찬가지로, 프레임 #n+2의 좌측으로부터 3번째 화소의 화소값은 프레임 #n+1의 좌측으로부터 3번째 화소의 화소값에서 변화하지 않고, 프레임 #n+2의 좌측으로부터 4번째 화소의 화소값은 프레임 #n+1의 좌측으로부터 4번째 화소의 화소값에서 변화하지 않는다.
즉, 프레임 #n에서의 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소에 대응하는, 프레임 #n+1 및 프레임 #n+2의 화소는, 배경 성분만으로 이루어지고, 화소값이 변화하지 않기 때문에, 그 차의 절대값은 거의 0의 값이 된다. 따라서, 프레임 #n에서의 혼합 영역에 속하는 화소에 대응하는, 프레임 #n+1 및 프레임 #n+2의 화소에 대한 정동 판정은, 정동 판정부(202-1)에 의해 정지라고 판정된다.
프레임 #n에서의 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는, 전경 성분을 포함하기 때문에, 프레임 #n+1에서의 배경 성분만으로 이루어지는 경우와, 화소값이 서로 다르다. 따라서, 프레임 #n에서의 혼합 영역에 속하는 화소 및 대응하는 프레임 #n+1의 화소에 대한 정동 판정은, 정동 판정부(202-2)에 의해 움직임으로 판정된다.
이와 같이, 영역 판정부(203-1)는 정동 판정부(202-2)로부터 움직임을 나타내는 정동 판정의 결과가 공급되고, 정동 판정부(202-1)로부터 정지를 나타내는 정동 판정의 결과가 공급되었을 때, 대응하는 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
도 25는 프레임 #n에서의 영역 특정부(103)의 판정 조건을 나타내는 도면이다. 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-2의 화소와, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-1의 화소가 정지라고 판정되고, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-1의 화소와, 프레임 #n의 화소가 움직임이라고 판정되었을 때, 영역 특정부(103)는, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-1의 화소와, 프레임 #n의 화소가 정지라고 판정되고, 프레임 #n의 화소와, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+1의 화소가 정지라고 판정되었을 때, 영역 특정부(103)는 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소가 정지 영역에 속한다고 판정한다.
프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n-1의 화소와, 프레임 #n의 화소가 움직임이라고 판정되고, 프레임 #n의 화소와, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+1의 화소가 움직임이라고 판정되었을 때, 영역 특정부(103)는 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소가 움직임 영역에 속한다고 판정한다.
프레임 #n의 화소와, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+1의 화소가 움직임이라고 판정되고, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+1의 화소와, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소의 화상 상의 위치와 동일한 위치에 있는 프레임 #n+2의 화소가 정지라고 판정되었을 때, 영역 특정부(103)는, 프레임 #n의 판정 대상이 되는 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
도 26A 내지 도 26D는 영역 특정부(103)의 영역 특정 결과의 예를 나타내는 도면이다. 도 26A에서, 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정된 화소는 백색으로 표시되어 있다. 도 26B에서, 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정된 화소는 백색으로 표시되어 있다.
도 26C에서, 움직임 영역에 속한다고 판정된 화소는 백색으로 표시되어 있다. 도 26D에서, 정지 영역에 속한다고 판정된 화소는 백색으로 표시되어 있다.
도 27은 판정 플래그 저장 프레임 메모리(206)가 출력하는 영역 정보 중, 혼합 영역을 나타내는 영역 정보를 화상으로서 나타내는 도면이다. 도 27에 있어서, 커버드 백그라운드 영역 또는 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정된 화소, 즉 혼합 영역에 속한다고 판정된 화소는, 백색으로 표시되어 있다. 판정 플래그 저장 프레임 메모리(206)가 출력하는 혼합 영역을 나타내는 영역 정보는, 혼합 영역, 및 전경 영역 내의 텍스쳐가 없는 부분으로 둘러싸인 텍스쳐가 있는 부분을 나타낸다.
이어서, 도 28의 흐름도를 참조하여, 영역 특정부(103)의 영역 특정 처리를 설명한다. 단계 S201에서, 프레임 메모리(201)는, 판정 대상이 되는 프레임 #n을 포함하는 프레임 #n-2 내지 프레임 #n+2의 화상을 취득한다.
단계 S202에서, 정동 판정부(202-3)는 프레임 #n-1의 화소와 프레임 #n의 동일 위치의 화소에 대해 정지인지 여부를 판정하여, 정지라고 판정된 경우, 단계 S203으로 진행하고, 정동 판정부(202-2)는, 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 정지인지 여부를 판정한다.
단계 S203에서, 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 정지라고 판정된 경우, 단계 S204로 진행하여, 영역 판정부(203-2)는 영역이 판정되는 화소에 대응하는 정지 영역 판정 플래그에, 정지 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다. 영역 판정부(203-2)는 정지 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급하고, 단계는 단계 S205로 진행한다.
단계 S202에서, 프레임 #n-1의 화소와 프레임 #n의 동일 위치의 화소에 대해 움직임으로 판정된 경우, 또는 단계 S203에서, 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 움직임으로 판정된 경우, 프레임 #n의 화소가 정지 영역에는 속하지 않기 때문에, 단계 S204의 처리는 스킵되고, 단계는 단계 S205로 진행한다.
단계 S205에서, 정동 판정부(202-3)는, 프레임 #n-1의 화소와 프레임 #n의 동일 위치의 화소에 대해 움직임인지 여부를 판정하여, 움직임으로 판정된 경우, 단계 S206로 진행하여, 정동 판정부(202-2)는 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 움직임인지 여부를 판정한다.
단계 S206에서, 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 움직임으로 판정된 경우, 단계 S207로 진행하여, 영역 판정부(203-2)는, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 움직임 영역 판정 플래그에, 움직임 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다. 영역 판정부(203-2)는 움직임 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급하고, 단계는 단계 S208로 진행한다.
단계 S205에서, 프레임 #n-1의 화소와 프레임 #n의 동일 위치의 화소에 대해 정지라고 판정된 경우, 또는 단계 S206에서, 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 정지라고 판정된 경우, 프레임 #n의 화소가 움직임 영역에는 속하지 않기 때문에, 단계 S207의 처리는 스킵되고, 단계는 단계 S208로 진행한다.
단계 S208에서, 정동 판정부(202-4)는, 프레임 #n-2의 화소와 프레임 #n-1의 동일 위치의 화소에 대해 정지 여부를 판정하여, 정지라고 판정된 경우, 단계 S209로 진행하고, 정동 판정부(202-3)는 프레임 #n-1의 화소와 프레임 #n의 동일 위치의 화소에 대해 움직임 여부를 판정한다.
단계 S209에서, 프레임 #n-1의 화소와 프레임 #n의 동일 위치의 화소에 대해 움직임으로 판정된 경우, 단계 S210으로 진행하여, 영역 판정부(203-3)는, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다. 영역 판정부(203-3)는 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급하고, 단계는 단계 S211로 진행한다.
단계 S208에서, 프레임 #n-2의 화소와 프레임 #n-1의 동일 위치의 화소에 대해 움직임으로 판정된 경우, 또는 단계 S209에서, 프레임 #n-1의 화소와 프레임 #n의 동일 위치의 화소에 대해 정지라고 판정된 경우, 프레임 #n의 화소가 커버드 백그라운드 영역에는 속하지 않기 때문에, 단계 S210의 처리는 스킵되고, 단계 S211로 진행한다.
단계 S211에서, 정동 판정부(202-2)는 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 움직임인지 여부를 판정하여, 움직임으로 판정된 경우, 단계 S212로 진행하여, 정동 판정부(202-1)는 프레임 #n+1의 화소와 프레임 #n+2의 동일 위치의 화소에 대해 정지인지 여부를 판정한다.
단계 S212에서, 프레임 #n+1의 화소와 프레임 #n+2의 동일 위치의 화소에 대해 정지라고 판정된 경우, 단계 S213으로 진행하여, 영역 판정부(203-1)는, 영역이 판정되는 화소에 대응하는 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 것을 나타내는 "1"을 설정한다. 영역 판정부(203-1)는, 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 공급하고, 단계는 단계 S214로 진행한다.
단계 S211에서, 프레임 #n의 화소와 프레임 #n+1의 동일 위치의 화소에 대해 정지라고 판정된 경우, 또는 단계 S212에서, 프레임 #n+1의 화소와 프레임 #n+2의 동일 위치의 화소에 대해 움직임으로 판정된 경우, 프레임 #n의 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에는 속하지 않기 때문에, 단계 S213의 처리는 스킵되고, 단계는 단계 S214로 진행한다.
단계 S214에서, 영역 특정부(103)는, 프레임 #n의 모든 화소에 대하여 영역을 특정했는지 여부를 판정하고, 프레임 #n의 모든 화소에 대하여 영역을 특정하지 않았다고 판정된 경우, 단계 S202로 되돌아가, 다른 화소에 대하여 영역 특정 처리를 반복한다.
단계 S214에서, 프레임 #n의 모든 화소에 대하여 영역을 특정하였다고 판정된 경우, 단계 S215로 진행하여, 합성부(205)는, 판정 플래그 저장 프레임 메모리(204)에 기억되어 있는 언 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그, 및 커버드 백그라운드 영역 판정 플래그에 기초하여, 혼합 영역을 나타내는 영역 정보를 생성하고, 또한, 각 화소가, 언 커버드 백그라운드 영역, 정지 영역, 움직임 영역, 및 커버드 백그라운드 영역 중 어느 하나에 속하는 것을 나타내는 영역 정보를 생성하여, 생성한 영역 정보를 판정 플래그 저장 프레임 메모리(206)로 설정하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 영역 특정부(103)는 프레임에 포함되어 있는 화소 각각에 대하여, 움직임 영역, 정지 영역, 언 커버드 백그라운드 영역, 또는 커버드 백그라운드 영역에 속하는 것을 나타내는 영역 정보를 생성할 수 있다.
또, 영역 특정부(103)는, 언 커버드 백그라운드 영역 및 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 영역 정보에 논리합을 적용함으로써, 혼합 영역에 대응하는 영역 정보를 생성하고, 프레임에 포함되어 있는 화소 각각에 대하여, 움직임 영역, 정지 영역, 또는 혼합 영역에 속하는 것을 나타내는 플래그로 이루어지는 영역 정보를 생성하도록 해도 된다.
전경에 대응하는 오브젝트가 텍스쳐를 갖는 경우, 영역 특정부(103)는 보다 정확하게 움직임 영역을 특정할 수 있다.
영역 특정부(103)는 움직임 영역을 나타내는 영역 정보를 전경 영역을 나타내는 영역 정보로서, 또한 정지 영역을 나타내는 영역 정보를 배경 영역을 나타내는 영역 정보로서 출력할 수 있다.
또, 배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있는 것으로 설명하였지만, 배경 영역에 대응하는 화상이 움직임을 포함하고 있더라도 상술한 영역을 특정하는 처리를 적용할 수 있다. 예를 들면, 배경 영역에 대응하는 화상이 일정하게 움직이고 있을 때, 영역 특정부(103)는 이 움직임에 대응하여 화상 전체를 시프트시켜, 배경에 대응하는 오브젝트가 정지하고 있는 경우와 마찬가지로 처리한다. 또한, 배경 영역에 대응하는 화상이 국소별로 서로 다른 움직임을 포함하고 있을 때, 영역 특정부(103)는 움직임에 대응한 화소를 선택하여, 상술한 처리를 실행한다.
도 29는 영역 특정부(103)의 다른 구성 일례를 나타내는 블록도이다. 도 29에 나타내는 영역 특정부(103)는 움직임 벡터를 사용하지 않는다. 배경 화상 생성부(301)는 입력 화상에 대응하는 배경 화상을 생성하고, 생성한 배경 화상을 2치 오브젝트 화상 추출부(302)에 공급한다. 배경 화상 생성부(301)는 예를 들면, 입력 화상에 포함되는 배경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 추출하여, 배경 화상을 생성한다.
전경 오브젝트에 대응하는 화상의 움직임 방향에 인접하여 1열로 배열되는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도의 예를 도 30에 나타낸다. 예를 들면, 전경 오브젝트에 대응하는 화상의 움직임 방향이 화면에 대하여 수평일 때, 도 30에서의 모델도는 1라인 상의 인접하는 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델을 나타낸다.
도 30에 있어서, 프레임 #n에서의 라인은 프레임 #n-1 및 프레임 #n+1에서의 라인과 동일하다.
프레임 #n에 있어서, 좌측으로부터 6번째 화소 내지 17번째 화소에 포함되어 있는 오브젝트에 대응하는 전경 성분은, 프레임 #n-1에 있어서, 좌측으로부터 2번째 내지 13번째 화소에 포함되고, 프레임 #n+1에 있어서, 좌측으로부터 10번째 내지 21번째 화소에 포함된다.
프레임 #n-1에 있어서, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 11번째 내지 13번째 화소이고, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소이다. 프레임 #n에 있어서, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 15번째 내지 17번째 화소이고, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 6번째 내지 8번째 화소이다. 프레임 #n+1에 있어서, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 19번째 내지 21번째 화소이고, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 10번째 내지 12번째 화소이다.
프레임 #n-1에 있어서, 배경 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 1번째 화소 및 좌측으로부터 14번째 내지 21번째 화소이다. 프레임 #n에 있어서, 배경 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 1번째 내지 5번째 화소 및 좌측으로부터 18번째 내지 21번째 화소이다. 프레임 #n+1에 있어서, 배경 영역에 속하는 화소는 좌측으로부터 1번째 내지 9번째 화소이다.
배경 화상 생성부(301)가 생성하는, 도 30의 예에 대응하는 배경 화상의 예를 도 31에 도시한다. 배경 화상은 배경 오브젝트에 대응하는 화소로 구성되고, 전경 오브젝트에 대응하는 화상의 성분을 포함하지 않는다.
2치 오브젝트 화상 추출부(302)는 배경 화상 및 입력 화상의 상관을 기초로, 2치 오브젝트 화상을 생성하고, 생성한 2치 오브젝트 화상을 시간 변화 검출부(303)에 공급한다.
도 32는 2치 오브젝트 화상 추출부(302)의 구성을 나타내는 블록도이다. 상관값 연산부(321)는, 배경 화상 생성부(301)로부터 공급된 배경 화상 및 입력 화상의 상관을 연산하여 상관값을 생성하고, 생성한 상관값을 임계값 처리부(322)에 공급한다.
상관값 연산부(321)는, 예를 들면, 도 33A에 도시한 바와 같이, X4를 중심으로 한 3×3의 배경 화상 내의 블록과, 도 33B에 도시한 바와 같이, 배경 화상 내의 블록에 대응하는 Y4를 중심과 한 3×3의 입력 화상 내의 블록에, 수학식 4를 적용하여 Y4에 대응하는 상관값을 산출한다.
Figure 112003003080435-pct00004
Figure 112003003080435-pct00005
Figure 112003003080435-pct00006
상관값 연산부(321)는 이와 같이 각 화소에 대응하여 산출된 상관값을 임계값 처리부(322)에 공급한다.
또한, 상관값 연산부(321)는 예를 들면, 도 34A에 도시한 바와 같이 X4를 중심으로 한 3×3의 배경 화상 중의 블록과, 도 34B에 도시한 바와 같이, 배경 화상 중의 블록에 대응하는 Y4를 중심으로 한 3×3의 입력 화상 내의 블록에, 수학식 7을 적용하여, Y4에 대응하는 차분 절대값 합을 산출하도록 해도 된다.
Figure 112003003080435-pct00007
상관값 연산부(321)는 이와 같이 산출된 차분 절대값 합을 상관값으로서 임계값 처리부(322)에 공급한다.
임계값 처리부(322)는 상관 화상의 화소값과 임계값 th0을 비교하여, 상관값이 임계값 th0 이하인 경우 2치 오브젝트 화상의 화소값으로 1을 설정하고, 상관값이 임계값 th0보다 큰 경우, 2치 오브젝트 화상의 화소값으로 0을 설정하여, O 또는 1이 화소값으로 설정된 2치 오브젝트 화상을 출력한다. 임계값 처리부(322)는 임계값 th0을 사전에 기억하도록 해도 되고, 또는 외부로부터 입력된 임계값 th0을 사용하도록 해도 된다.
도 35는 도 30에 도시하는 입력 화상의 모델에 대응하는 2치 오브젝트 화상의 예를 나타내는 도면이다. 2치 오브젝트 화상에 있어서, 배경 화상과 상관이 높은 화소에는 화소값으로 0이 설정된다.
도 36은 시간 변화 검출부(303)의 구성을 나타내는 블록도이다. 프레임 메모리(341)는 프레임 #n의 화소에 대하여 영역을 판정할 때, 2치 오브젝트 화상 추출부(302)로부터 공급된, 프레임 #n-1, 프레임 #n, 및 프레임 #+1의 2치 오브젝트 화상을 기억한다.
영역 판정부(342)는, 프레임 메모리(341)에 기억되어 있는 프레임 #n-1, 프레임 #n, 및 프레임 #+1의 2치 오브젝트 화상을 기초로, 프레임 #n의 각 화소에 대하여 영역을 판정하여, 영역 정보를 생성하고, 생성한 영역 정보를 출력한다.
도 37은 영역 판정부(342)의 판정을 설명하는 도면이다. 프레임 #n의 2치 오브젝트 화상이 주목하고 있는 화소가 O일 때, 영역 판정부(342)는 프레임 #n의 주목하고 있는 화소가 배경 영역에 속한다고 판정한다.
프레임 #n의 2치 오브젝트 화상의 주목하고 있는 화소가 1이고, 프레임 #n-1의 2치 오브젝트 화상의 대응하는 화소가 1이고, 프레임 #n+1의 2치 오브젝트 화상의 대응하는 화소가 1일 때, 영역 판정부(342)는, 프레임 #n의 주목하고 있는 화소가 전경 영역에 속한다고 판정한다.
프레임 #n의 2치 오브젝트 화상의 주목하고 있는 화소가 1이고, 프레임 #n-1의 2치 오브젝트 화상의 대응하는 화소가 0일 때, 영역 판정부(342)는, 프레임 #n의 주목하고 있는 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
프레임 #n의 2치 오브젝트 화상의 주목하고 있는 화소가 1이고, 프레임 #n+1의 2치 오브젝트 화상의 대응하는 화소가 0일 때, 영역 판정부(342)는, 프레임 #n의 주목하고 있는 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
도 38은 도 30에 도시하는 입력 화상의 모델에 대응하는 2치 오브젝트 화상에 대하여, 시간 변화 검출부(303)가 판정한 예를 나타내는 도면이다. 시간 변화 검출부(303)는 2치 오브젝트 화상의 프레임 #n의 대응하는 화소가 0이기 때문에, 프레임 #n의 좌측으로부터 1번째 내지 5번째 화소를 배경 영역에 속한다고 판정한다.
시간 변화 검출부(303)는, 2치 오브젝트 화상의 프레임 #n의 화소가 1이고, 프레임 #n+1의 대응하는 화소가 0이기 때문에, 좌측으로부터 6번째 내지 9번째 화소를 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
시간 변화 검출부(303)는, 2치 오브젝트 화상의 프레임 #n의 화소가 1이고, 프레임 #n-1의 대응하는 화소가 1이고, 프레임 #n+1의 대응하는 화소가 1이기 때문에, 좌측으로부터 10번째 내지 13번째 화소를 전경 영역에 속한다고 판정한다.
시간 변화 검출부(303)는, 2치 오브젝트 화상의 프레임 #n의 화소가 1이고, 프레임 #n-1의 대응하는 화소가 0이기 때문에, 좌측으로부터 14번째 내지 17번째 화소를 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 판정한다.
시간 변화 검출부(303)는, 2치 오브젝트 화상의 프레임 #n의 대응하는 화소가 0이기 때문에, 좌측으로부터 18번째 내지 21번째 화소를 배경 영역에 속한다고 판정한다.
다음에, 도 39의 흐름도를 참조하여, 영역 판정부(103)의 영역 특정 처리를 설명한다. 단계 S301에서, 영역 판정부(103)의 배경 화상 생성부(301)는 입력 화상을 기초로, 예를 들면, 입력 화상에 포함되는 배경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 추출하여 배경 화상을 생성하고, 생성한 배경 화상을 2치 오브젝트 화상 추출부(302)에 공급한다.
단계 S302에서, 2치 오브젝트 화상 추출부(302)는 예를 들면, 도 33A및 도 33B를 참조하여 설명한 연산에 의해, 입력 화상과 배경 화상 생성부(301)로부터 공급된 배경 화상과의 상관값을 연산한다. 단계 S303에서, 2치 오브젝트 화상 추출부(302)는 예를 들면, 상관값과 임계값 th0을 비교함으로써, 상관값 및 임계값 th0으로부터 2치 오브젝트 화상을 연산한다.
단계 S304에서, 시간 변화 검출부(303)는 영역 판정 처리를 실행하고, 처리는 종료한다.
도 40의 흐름도를 참조하여, 단계 S304에 대응하는 영역 판정 처리의 상세를 설명한다. 단계 S321에서, 시간 변화 검출부(303)의 영역 판정부(342)는, 프레임 메모리(341)에 기억되어 있는 프레임 #n에서 주목하는 화소가 O인지 여부를 판정하여, 프레임 #n에서 주목하는 화소가 0이라고 판정된 경우, 단계 S322로 진행하여, 프레임 #n의 주목하는 화소가 배경 영역에 속한다고 설정하고, 처리는 종료한다.
단계 S321에서, 프레임 #n에 있어서, 주목하는 화소가 1이라고 판정된 경우, 단계 S323로 진행하여, 시간 변화 검출부(303)의 영역 판정부(342)는, 프레임 메모리(341)에 기억되어 있는 프레임 #n에서, 주목하는 화소가 1이고, 또한 프레임 #n-1에서, 대응하는 화소가 O인지 여부를 판정하여, 프레임 #n에서 주목하는 화소가 1이고, 또한 프레임 #n-1에서 대응하는 화소가 0이라고 판정된 경우, 단계 S324로 진행하여, 프레임 #n의 주목하는 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 설정하고, 처리는 종료한다.
단계 S323에서, 프레임 #n에서 주목하는 화소가 0이거나, 또는 프레임 #n-1에서 대응하는 화소가 1이라고 판정된 경우, 단계 S325로 진행하여, 시간 변화 검출부(303)의 영역 판정부(342)는, 프레임 메모리(341)에 기억되어 있는 프레임 #n에서 주목하는 화소가 1이고, 또한 프레임 #n+1에서 대응하는 화소가 O인지 여부를 판정하여, 프레임 #n에서 주목하는 화소가 1이고, 또한 프레임 #n+1에서 대응하는 화소가 0이라고 판정된 경우, 단계 S326로 진행하여, 프레임 #n의 주목하는 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다고 설정하고, 처리는 종료한다.
단계 S325에서, 프레임 #n에서 주목하는 화소가 0이거나, 또는 프레임 #n+1 에서 대응하는 화소가 1이라고 판정된 경우, 단계 S327로 진행하여, 시간 변화 검출부(303)의 영역 판정부(342)는, 프레임 #n의 주목하는 화소를 전경 영역이라고 설정하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 영역 특정부(103)는 입력된 화상과 대응하는 배경 화상의 상관값에 기초하여, 입력 화상의 화소가 전경 영역, 배경 영역, 커버드 백그라운드 영역, 및 언 커버드 백그라운드 영역 중 어느 하나에 속하는지를 특정하여, 특정한 결과에 대응하는 영역 정보를 생성할 수 있다.
도 41은 영역 특정부(103)의 다른 구성을 나타내는 블록도이다. 도 41에 나타내는 영역 특정부(103)는, 움직임 검출부(102)로부터 공급되는 움직임 벡터와 그 위치 정보를 사용한다. 도 29에 나타내는 경우와 마찬가지의 부분에는 동일한 번호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
로버스트화부(361)는, 2치 오브젝트 화상 추출부(302)로부터 공급된, N개의 프레임의 2치 오브젝트 화상을 기초로, 로버스트화된 2치 오브젝트 화상을 생성하여 시간 변화 검출부(303)에 출력한다.
도 42는 로버스트화부(361)의 구성을 설명하는 블록도이다. 움직임 보상부(381)는 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보에 기초하여, N개의 프레임의 2치 오브젝트 화상의 움직임을 보상하여, 움직임이 보상된 2치 오브젝트 화상을 스위치(382)에 출력한다.
도 43 및 도 44의 예를 참조하여, 움직임 보상부(381)의 움직임 보상에 대하여 설명한다. 예를 들면, 프레임 #n의 영역을 판정할 때, 도 43에 예를 나타내는 프레임 #n-1, 프레임 #n, 및 프레임 #n+1의 2치 오브젝트 화상이 입력된 경우, 움직임 보상부(381)는, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터에 기초하여, 도 44에 예를 나타내는 바와 같이, 프레임 #n-1의 2치 오브젝트 화상, 및 프레임 #n+1의 2치 오브젝트 화상을 움직임 보상하여, 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 스위치(382)에 공급한다.
스위치(382)는 1번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 프레임 메모리(383-1)에 출력하고, 2번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 프레임 메모리(383-2)에 출력한다. 마찬가지로, 스위치(382)는 3번째 내지 N-1번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상의 각각을 프레임 메모리(383-3) 내지 프레임 메모리(383-(N-1)) 중 어느 하나로 출력하고, N번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 프레임 메모리(383-N)에 출력한다.
프레임 메모리(383-1)는 1번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 기억하고, 기억되어 있는 2치 오브젝트 화상을 가중치 부여부(384-1)에 출력한다. 프레임 메모리(383-2)는 2번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 기억하고, 기억되어 있는 2치 오브젝트 화상을 가중치 부여부(384-2)에 출력한다.
마찬가지로, 프레임 메모리(383-3) 내지 프레임 메모리(383-(N-1))의 각각은, 3번째 프레임 내지 N-1번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상 중 어느 하나를 기억하고, 기억되어 있는 2치 오브젝트 화상을 가중치 부여부(384-3) 내지 가중치 부여부(384-(N-1)) 중 어느 하나로 출력한다. 프레임 메모리(383-N)는 N 번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 기억하고, 기억되어 있는 2치 오브젝트 화상을 가중치 부여부(384-N)에 출력한다.
가중치 부여부(384-1)는, 프레임 메모리(383-1)로부터 공급된 1번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상의 화소값에 사전에 정한 가중치 w1을 곱하여 적산부(385)에 공급한다. 가중치 부여부(384-2)는 프레임 메모리(383-2)로부터 공급된 2번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상의 화소값에 사전에 정한 가중치 w2을 곱하여 적산부(385)에 공급한다.
마찬가지로, 가중치 부여부(384-3) 내지 가중치 부여부(384-(N-1))의 각각은, 프레임 메모리(383-3) 내지 프레임 메모리(383-(N-1)) 중 어느 하나로부터 공급된 3번째 내지 N-1번째 중 어느 하나 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상의 화소값에 사전에 정한 가중치 w3 내지 가중치 w(N-1) 중 어느 하나를 곱하여 적산부(385)에 공급한다. 가중치 부여부(384-N)는 프레임 메모리(383-N)로부터 공급된 N번째 프레임의 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상의 화소값에 사전에 정한 가중치 wN을 곱하여 적산부(385)에 공급한다.
적산부(385)는 1 내지 N번째 프레임의 움직임이 보상되고, 각각 가중치 w1 내지 wN 중 어느 하나가 곱해진, 2치 오브젝트 화상의 대응하는 화소값을 적산하고, 적산된 화소값을 사전에 정한 임계값 th0과 비교하여 2치 오브젝트 화상을 생성한다.
이와 같이, 로버스트화부(361)는 N개의 2치 오브젝트 화상으로부터 로버스트화된 2치 오브젝트 화상을 생성하여 시간 변화 검출부(303)에 공급하기 때문에, 도 41에 구성을 나타내는 영역 특정부(103)는, 입력 화상에 노이즈가 포함되어 있더라 도, 도 29에 나타내는 경우에 비하여 보다 정확하게 영역을 특정할 수 있다.
다음에, 도 41에 구성을 나타내는 영역 특정부(103)의 영역 특정 처리에 대하여 도 45의 흐름도를 참조하여 설명한다. 단계 S341 내지 단계 S343의 처리는 도 39의 흐름도에서 설명한 단계 S301 내지 단계 S303과 각각 마찬가지이므로 그 설명은 생략한다.
단계 S344에서, 로버스트화부(361)는 로버스트화의 처리를 실행한다.
단계 S345에서, 시간 변화 검출부(303)는 영역 판정 처리를 실행하고, 처리는 종료한다. 단계 S345 처리의 상세는 도 40의 흐름도를 참조하여 설명한 처리와 마찬가지이기 때문에 그 설명은 생략한다.
다음에, 도 46의 흐름도를 참조하여, 도 45의 단계 S344의 처리에 대응하는 로버스트화 처리의 상세에 대하여 설명한다. 단계 S361에서, 움직임 보상부(381)는 움직임 검출부(102)로부터 공급되는 움직임 벡터와 그 위치 정보에 기초하여, 입력된 2치 오브젝트 화상의 움직임 보상 처리를 실행한다. 단계 S362에서, 프레임 메모리(383-1 내지 383-N) 중 어느 하나는, 스위치(382)를 통해 공급된 움직임 보상된 2치 오브젝트 화상을 기억한다.
단계 S363에서, 로버스트화부(361)는 N개의 2치 오브젝트 화상이 기억되었는지 여부를 판정하여, N개의 2치 오브젝트 화상이 기억되어 있지 않다고 판정된 경우, 단계 S361로 되돌아가, 2치 오브젝트 화상의 움직임 보상 처리 및 2치 오브젝트 화상의 기억 처리를 반복한다.
단계 S363에서, N개의 2치 오브젝트 화상이 기억되었다고 판정된 경우, 단계 S364로 진행하여, 가중치 부여부(384-1 내지 384-N)의 각각은, N개의 2치 오브젝트 화상의 각각에 w1 내지 wN 중 어느 하나의 가중치를 곱하여 가중한다.
단계 S365에서, 적산부(385)는 가중된 N개의 2치 오브젝트 화상을 적산한다.
단계 S366에서, 적산부(385)는 예를 들면, 사전에 정해진 임계값 th1과의 비교 등에 의해, 적산된 화상으로부터 2치 오브젝트 화상을 생성하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 도 41에 구성을 나타내는 영역 특정부(103)는 로버스트화된 2치 오브젝트 화상을 기초로 영역 정보를 생성할 수 있다.
이상과 같이, 영역 특정부(103)는, 프레임에 포함되어 있는 화소 각각에 대하여, 움직임 영역, 정지 영역, 언 커버드 백그라운드 영역, 또는 커버드 백그라운드 영역에 속하는 것을 나타내는 영역 정보를 생성할 수 있다.
도 47은 혼합비 산출부(104)의 구성을 나타내는 블록도이다. 추정 혼합비 처리부(401)는 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보, 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보, 및 입력 화상을 기초로, 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 연산에 의해, 화소비 α에 대응하는 추정 혼합비를 화소마다 산출하거나, 또는 후술하는 등고선 영역마다 추정 혼합비를 산출하여, 산출한 추정 혼합비를 혼합비 결정부(403)에 공급한다.
추정 혼합비 처리부(402)는, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보, 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보, 및 입력 화상을 기초로, 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 연산에 의해, 화소비 α에 대응하는 추 정 혼합비를 화소마다 산출하거나, 또는 후술하는 등고선 영역마다 추정 혼합비를 산출하여, 산출한 추정 혼합비를 혼합비 결정부(403)에 공급한다.
혼합비 결정부(403)는 영역 특정부(101)로부터 공급된, 혼합비 α가 산출되는 화소가 전경 영역, 배경 영역, 커버드 백그라운드 영역, 또는 언 커버드 백그라운드 영역 중 어느 하나에 속하는지 나타내는 영역 정보에 기초하여, 혼합비 α를 설정한다. 혼합비 결정부(403)는 대상이 되는 화소가 전경 영역에 속하는 경우, 0을 혼합비 α로 설정하고, 대상이 되는 화소가 배경 영역에 속하는 경우, 1을 혼합비 α로 설정하며, 대상이 되는 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속하는 경우, 추정 혼합비 처리부(401)로부터 공급된 추정 혼합비를 혼합비 α로 설정하며, 대상이 되는 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 경우, 추정 혼합비 처리부(402)로부터 공급된 추정 혼합비를 혼합비 α로 설정한다. 혼합비 결정부(403)는 영역 정보에 기초하여 설정한 혼합비 α를 출력한다.
전경에 대응하는 오브젝트가 셔터 시간 내에서 등속으로 움직이고 있다고 가정할 수 있기 때문에, 혼합 영역에 속하는 화소의 혼합비 α는 이하의 성질을 갖는다. 즉, 혼합비 α는 화소의 위치 변화에 대응하여 직선적으로 변화한다. 화소의 위치 변화를 1차원으로 하면, 혼합비 α의 변화는 직선으로 표현할 수 있고, 화소의 위치 변화를 2차원으로 하면, 혼합비 α의 변화는 평면으로 표현할 수 있다.
또, 1프레임의 기간은 짧기 때문에, 전경에 대응하는 오브젝트가 강체이며, 등속으로 이동하고 있다는 가정이 성립한다.
도 48은 추정 혼합비 처리부(401)의 구성을 도시한 블록도이다. 등고선 영 역 정보 생성부(421)는 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터 및 그 위치 정보, 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보, 및 사용자에게 지정된 영역의 분할수를 나타내는 영역 분할수 정보에 기초하여, 거의 동일한 혼합비 α를 갖는 화소의 영역인, 등고선 영역을 나타내는 등고선 영역 정보를 생성하며, 생성한 등고선 영역 정보를 정규 방정식 생성부(422)에 공급한다.
도 49 내지 도 51을 참조하여, 등고선 영역 정보 생성부(421)가 생성하는 등고선 영역 정보에 의해 나타나는 등고선 영역에 대하여 설명한다.
도 49는 전경 오브젝트의 움직임 방향의 전방에 위치하는, 커버드 백그라운드 영역인 혼합 영역을 도시한 도면이다.
도 49에 도시한 바와 같이, 움직임 벡터와 동일한 방향의 커버드 백그라운드 영역의 길이는 움직임량 v에 대응한다.
도 50에 도시한 바와 같이, 등고선 영역 정보 생성부(421)는, 예를 들면 움직임 벡터 및 그 위치 정보, 영역 정보, 및 영역 분할수 정보에 기초하여, 전경 영역과 커버드 백그라운드 영역과의 경계에 위치하는, 전경 영역에 속하는 화소를 기준으로 하여, 움직임 벡터의 방향과 동일한 방향으로 소정의 길이의 범위 내를 등고선 영역 A로 하는 등고선 영역 정보를 정규 방정식 생성부(422)에 출력한다.
움직임량 v는, 움직이고 있는 오브젝트에 대응하는 화상의 위치의 변화를 화소 간격을 단위로 하여 나타낸 값이다.
등고선 영역 A를 정하는, 움직임 벡터의 방향을 미리 정한 길이는 화소 간격을 단위로 하는, 움직임량 v에 대응하는 화소 간격에 비하여 짧은 길이이다.
예를 들면, 움직임량 v가 5일 때, 움직임 벡터 방향의 소정의 길이는 1 화소에 대응하는 길이로 할 수 있다.
등고선 영역 정보 생성부(421)는, 예를 들면 움직임 벡터 및 그 위치 정보, 영역 정보, 및 영역 분할수 정보에 기초하여, 등고선 영역 A에 속하는 화소로서, 전경 영역으로부터 움직임 벡터의 방향으로부터 가장 멀리 떨어진 위치의 화소를 기준으로 하여, 움직임 벡터의 방향과 동일한 방향으로, 소정 길이의 범위 내를 등고선 영역 B로 하는 등고선 영역 정보를 정규 방정식 생성부(422)에 출력한다.
등고선 영역 정보 생성부(421)는, 예를 들면 움직임 벡터 및 그 위치 정보, 영역 정보, 및 영역 분할수 정보에 기초하여, 등고선 영역 B에 속하는 화소로서, 전경 영역으로부터 움직임 벡터의 방향으로부터 가장 멀리 떨어진 위치의 화소를 기준으로 하여, 움직임 벡터의 방향과 동일한 방향으로, 소정의 길이의 범위 내를 등고선 영역 C로 하는 등고선 영역 정보를 정규 방정식 생성부(422)에 출력한다.
마찬가지로, 등고선 영역 정보 생성부(421)는, 예를 들면 움직임 벡터 및 그 위치 정보, 영역 정보, 및 영역 분할수 정보에 기초하여 등고선 영역 C에 속하는 화소로서, 전경 영역으로부터 움직임 벡터의 방향으로 가장 멀리 떨어진 위치의 화소를 기준으로 하여, 움직임 벡터의 방향과 동일한 방향으로, 소정의 길이의 범위 내를 등고선 영역 D로 하는 등고선 영역 정보를 정규 방정식 생성부(422)에 출력한다.
이와 같이, 등고선 영역 정보 생성부(421)는 움직임 벡터 방향의 소정의 길이에 기초하여, 혼합 영역을 복수의 등고선 영역으로 분할하는 정보인 등고선 영역 정보를 정규 방정식 생성부(422)에 출력한다.
이어서, 등고선 영역에 속하는 화소의 혼합비 α에 대하여 설명한다.
도 50에 도시하는, 움직임 벡터의 방향과 동일한 방향의 선분으로서, 혼합 영역과의 경계에 위치하는 전경 영역의 화소로부터, 혼합 영역과의 경계에 위치하는 배경 영역의 화소까지의 선분 가, 선분 나, 또는 선분 다 위의 화소의 화소값을 시간 방향으로 전개한 모델도을 도 51에 도시한다.
도 51의 예에서, 등고선 영역 A에 속하는 화소로서, 선분 가 위의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값 C122는, 배경의 성분 B122/v, 전경의 성분 F120/v, 전경의 성분 F119/v, 전경의 성분 Fl18/v, 및 전경의 성분 Fl17/v를 포함한다. 화소값 C122는 1개의 배경의 성분과, 4개의 전경의 성분을 포함하므로, 화소값 C122을 갖는, 선분 가 위의 좌측으로부터 2번째 화소의 혼합비 α는 1/5이다.
도 51의 예에서, 등고선 영역 A에 속하는 화소로서, 선분 나 위의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값 C222는 배경의 성분 B222/v, 전경의 성분 F220/v, 전경의 성분 F219/v, 전경의 성분 F218/v, 및 전경의 성분 F217/v를 포함한다. 화소값 C222는 1개의 배경의 성분과, 4개의 전경의 성분을 포함하므로, 화소값 C222을 갖는, 선분 나 위의 좌측으로부터 2번째 화소의 혼합비 α는 1/5이다.
마찬가지로, 도 51의 예에서, 등고선 영역 A에 속하는 화소로서, 선분 다 위의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값 C322는 배경의 성분 B322/v, 전경의 성분 F320/v, 전경의 성분 F319/v, 전경의 성분 F318/v, 및 전경의 성분 F317/v를 포함한다. 화소값 C322는 하나의 배경 성분과, 4개의 전경 성분을 포함하므로, 화소값 C322를 갖는, 선분 다 위의 좌측으로부터 2번째 화소의 혼합비 α는 1/5이다.
도 51의 예에서, 등고선 영역 B에 속하는 화소로서, 선분 가 위의 좌측으로부터 3번째 화소의 화소값 C123은 2개의 배경의 성분 B123/v, 전경의 성분 F120/v, 전경의 성분 Fl19/v, 및 전경의 성분 Fl18/v를 포함한다. 화소값 C123은 2개의 배경의 성분과, 3개의 전경의 성분을 포함하므로, 화소값 C123을 갖는, 선분 가 위의 좌측으로부터 3번째 화소의 혼합비 α는 2/5이다.
도 51의 예에서, 등고선 영역 B에 속하는 화소로서, 선분 나 위의 좌측으로부터 3번째 화소의 화소값 C223은 2개의 배경의 성분 B223/v, 전경의 성분 F220/v, 전경의 성분 F219/v, 및 전경의 성분 F218/v를 포함한다. 화소값 C223은 2개의 배경의 성분과, 3개의 전경의 성분을 포함하므로, 화소값 C223을 갖는, 선분 나 위의 좌측으로부터 3번째 화소의 혼합비 α는 2/5이다.
마찬가지로, 도 51의 예에서, 등고선 영역 B에 속하는 화소로서, 선분 다 위의 좌측으로부터 3번째 화소의 화소값 C323은 2개의 배경의 성분 B323/v, 전경의 성분 F320/v, 전경의 성분 F319/v, 및 전경의 성분 F318/v를 포함한다. 화소값 C323은 2개의 배경의 성분과, 3개의 전경의 성분을 포함하므로, 화소값 C323을 갖는, 선분 다 위의 좌측으로부터 3번째 화소의 혼합비 α는 2/5이다.
마찬가지로, 등고선 영역 C에 속하는 화소로서, 화소값 C124를 갖는 화소, 화소값 C224을 갖는 화소, 및 화소값 C324를 갖는 화소의 혼합비 α는 3/5이다.
등고선 영역 D에 속하는 화소로서, 화소값 C125를 갖는 화소, 화소값 C225를 갖는 화소, 및 화소값 C325를 갖는 화소의 혼합비 α는 4/5이다.
이와 같이, 등고선 영역의 폭이 1개의 화소에 대응할 때, 동일한 등고선 영역에 속하는 화소의 혼합비는 동일한 값이 된다.
따라서, 혼합비 산출부(104)는 등고선 영역에 대응하는 혼합비를 산출하고, 산출한 혼합비를 그 등고선 영역에 속하는 화소의 혼합비로 하도록 해도 된다.
이어서, 주목하고 있는 프레임의 소정의 등고선 영역에 속하는 화소와, 주목하고 있는 프레임의 이전 또는 이후 프레임의 대응하는 화소와의 관계에 대하여 설명한다.
도 52는 주목하고 있는 프레임 #n의 선분 가 위의 화소와, 주목하고 있는 프레임 #n의 이전의 프레임 #n-1, 또는 주목하고 있는 프레임 #n의 이후 프레임 #n+1의 대응하는 화소와의 관계를 설명하는 도면이다.
도 52의 예에서, 프레임 #n의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값 C122는 프레임 #n-1의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값 P122를 이용하여, 수학식 8로 나타낼 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00008
수학식 8에서, 화소값 C122를 혼합 영역의 화소의 화소값 M과, 화소값 P122를 배경 영역의 화소의 화소값 B로 표현한다. 즉, 혼합 영역의 화소의 화소값 M 및 배경 영역의 화소의 화소값 B는 각각 수학식 9 및 수학식 10과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00009
Figure 112003003080435-pct00010
수학식 8 중 1/v는 혼합비 α에 대응한다. 움직임량 v가 5이기 때문에, 프레임 #n의 좌측으로부터 2번째 화소의 혼합비 α는 0.2가 된다.
이상과 같이, 프레임 #n의 이전 프레임 #n-1의 화소값 P를 배경 영역의 화소값으로 간주함으로써, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소로서, 주목하고 있는 프레임 #n의 화소의 화소값 C, 및 혼합비 α를 나타내는 수학식 3은 수학식 11과 같이 다시 쓸 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00011
수학식 11의 f는, 주목하고 있는 화소에 포함되는 전경 성분의 합 ΣiFi/v 이다. 수학식 11에 포함되는 변수는 혼합비 α 및 전경 성분의 합 f의 2개이다.
한편, 상술한 커버드 백그라운드 영역에서의 표현과 마찬가지로, 언 커버드 백그라운드 영역에서 프레임 #n의 이후 프레임 #n+1의 화소값 N을 배경 영역의 화소값으로 간주함으로써, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소인, 주목하고 있는 프레임 #n의 화소값 C 및 혼합비 α를 나타내는 수학식 3은 수학식 12와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00012
또, 배경 오브젝트가 정지하고 있는 것으로 설명하였지만, 배경 오브젝트가 움직이고 있는 경우에도, 배경의 움직임량 v에 대응시킨 위치의 화소의 화소값을 이용함으로써, 수학식 8 내지 수학식 12를 적용할 수 있다.
예를 들면, 도 52에서, 배경에 대응하는 오브젝트의 움직임량 v가 2일 때, 배경에 대응하는 오브젝트가 도면 중의 우측으로 움직이고 있는 경우, 수학식 10에서의 배경 영역의 화소의 화소값 B는, 화소값 P124가 된다.
수학식 11 및 수학식 12는 각각 2개의 변수를 포함하기 때문에, 그 상태에서는 혼합비 α를 구할 수 없다.
그러므로, 등고선 영역마다 전경 오브젝트의 움직임량 v에 맞추어, 혼합 영역에 속하는 화소와, 대응하는 배경 영역에 속하는 화소의 조에 대하여 식을 세워 혼합비 α를 구한다.
움직임량 v로서, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터 및 그 위치 정보가 이용된다.
추정 혼합비 처리부(401)에 의한, 커버드 백그라운드 영역에 대응하는, 움직임량 v를 사용한 하나의 등고선 영역에 속하는 화소의 추정 혼합비의 산출에 대하여 설명한다.
선분 가 위의 화소의 모델을 도시한 도 52에서, 등고선 영역 A에 속하는 화 소에 대응하는 프레임 #n의 C122에 대하여, 수학식 13이 성립한다. 프레임 #n의 C122를 기준으로 하여, 움직임 벡터로 지정되는 프레임 #n+1의 N127에 대하여, 수학식 14가 성립한다.
Figure 112003003080435-pct00013
Figure 112003003080435-pct00014
수학식 13 및 수학식 14에서, 혼합비 α에 대응하는 값은 1/v로 동일하다. 수학식 13 및 수학식 14에서, 전경 성분의 합에 대응하는 값은,
Figure 112003003080435-pct00015
로, 동일하다.
즉, 선분 가 위의 화소로서, 등고선 영역 A에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C122, 및 프레임 #n+1의 N127의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하다. 프레임 #n+1의 N127은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해, 프레임#n의 C122에 대응하고 있다고 할 수 있다.
도 52에 도시한 예에서, 선분 가 위의 화소로서, 등고선 영역 B에 속하는 화소에 대응하는, 프레임 #n의 C123에 대하여, 수학식 15가 성립한다. 프레임 #n의 C123을 기준으로 하여, 움직임 벡터로 지정되는 프레임 #n+1의 N128에 대하여, 수학식 16이 성립한다.
Figure 112003003080435-pct00016
Figure 112003003080435-pct00017
수학식 15 및 수학식 16에서, 혼합비 α에 대응하는 값은 2/v로, 동일하다. 수학식 15 및 수학식 16에서, 전경의 성분의 합에 대응하는 값은
Figure 112003003080435-pct00018
로 동일하다.
선분 가 위의 화소로서, 등고선 영역 B에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C123, 및 프레임 #n+1의 N128의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하다. 프레임 #n+I의 N128은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임# n의 C123에 대응한다고 할 수 있다.
마찬가지로, 선분 가 위의 화소로서, 등고선 영역 C에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C124, 및 프레임 #n+1의 N129의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N129는 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C124에 대응하고 있다.
또한, 선분 가 위의 화소로서, 등고선 영역 D에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C125, 및 프레임 #n+1의 N130의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N130은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C125에 대응하고 있다.
선분 나 위의 화소의 모델을 도시한 도 53에서, 등고선 영역 A에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C222에 대하여, 수학식 17이 성립한다. 프레임 #n의 C122를 기준으로 하여, 움직임 벡터로 지정되는 프레임 #n+1의 N227에 대하여, 수학식 18이 성립한다.
Figure 112003003080435-pct00019
Figure 112003003080435-pct00020
수학식 17 및 수학식 18에서, 혼합비 α에 대응하는 값은 1/v로 동일하다.
수학식 17 및 수학식 18에서, 전경의 성분의 합에 대응하는 값은
Figure 112003003080435-pct00021
로, 동일하다.
즉, 선분 나 위의 화소로서, 등고선 영역 A에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C222, 및 프레임 #n+1의 N227의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하다. 프레임 #n+1의 N227은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해, 프레임 #n의 C222에 대응한다고 할 수 있다.
선분 나 위의 화소로서, 등고선 영역 B에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C223, 및 프레임 #n+1의 N228의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프 레임 #n+1의 N228은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C223에 대응하고 있다.
선분 나 위의 화소로서, 등고선 영역 C에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C224, 및 프레임 #n+1의 N229의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N229는 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C224에 대응하고 있다.
또한, 선분 나 위의 화소로서, 등고선 영역 D에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C225, 및 프레임 #n+1의 N230의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N230은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C225에 대응하고 있다.
마찬가지로, 도 54는 선분 다 위의 화소의 모델을 도시한 도면이다.
도 54에 도시한 바와 같이, 선분 다 위의 화소로서, 등고선 영역 A에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C322, 및 프레임 #n+1의 N327의 혼합비 α및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N327은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C322에 대응하고 있다.
선분 다 위의 화소로서, 등고선 영역 B에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C323, 및 프레임 #n+1의 N328의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N328은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C323에 대응하고 있다.
선분 다 위의 화소로서, 등고선 영역 C에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n 의 C324, 및 프레임 #n+1의 N329의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N329는 전경의 오브젝트의 움직임에 의해, 프레임 #n의 C324에 대응하고 있다.
또한, 선분 다 위의 화소로서, 등고선 영역 D에 속하는 화소에 대응하는 프레임 #n의 C325, 및 프레임 #n+1의 N330의 혼합비 α 및 전경의 성분의 합은 동일하며, 프레임 #n+1의 N330은 전경의 오브젝트의 움직임에 의해 프레임 #n의 C325에 대응하고 있다.
이와 같이, 혼합비 α가 동일한 등고선 영역의 화소에 대하여, 복수 프레임에 걸쳐, 전경에 대응하는 오브젝트가 등속으로 움직인다는 가정과, 전경의 성분이 일정하다는 가정을 취함으로써, 전경의 오브젝트의 움직임량 v에 대응하여, 전경의 성분의 합이 동일한 혼합 영역에 속하는 화소와, 대응하는 배경 영역에 속하는 화소와의 복수의 조를 선택할 수 있다.
예를 들면, 도 55에 도시한 바와 같이 프레임 #n으로부터 등고선 영역 A에 속하는 화소 Mt1-1 내지 Mt1-5와, 프레임 #n-1로부터 대응하는 배경 영역에 속하는 화소 Bt1-1 내지 Bt1-5를 선택할 수 있다. 도 55에서 ●은 혼합 영역에 속하는 화소를 나타낸다. 도 55에서, ○는 배경으로 간주하는 화소를 나타낸다.
등고선 영역 A에 속하는 화소의 혼합비 α가 동일하므로, 화소 Mt1-1 내지 Mt1-5, 및 화소 Bt1-1 내지 Bt1-5에 대하여, 수학식 l9 내지 수학식 23이 성립한다.
Figure 112003003080435-pct00022
Figure 112003003080435-pct00023
Figure 112003003080435-pct00024
Figure 112003003080435-pct00025
Figure 112003003080435-pct00026
수학식 19 내지 수학식 23의 f1 내지 f5는 각각 전경의 성분의 합이다.
또한, 프레임 #n+1로부터 전경의 오브젝트의 움직임량 v를 기초로, 등고선 영역 A에 속하는 화소 Mt1-1 내지 Mt1-5 각각에 대응하는 화소 Mt2-1 내지 Mt2-5와, 프레임 #n으로부터 화소 Mt2-1 내지 Mt2-5에 대응하는 배경 영역에 속하는 화소 Bt2-1 내지 Bt2-5를 선택할 수 있다.
화소 Mt2-1 내지 Mt2-5의 혼합비 α는 화소 Mt1-1 내지 Mt1-5의 혼합비 α, 즉 등고선 영역 A에 속하는 화소의 혼합비 α와 동일하므로, 화소 Mt2-1 내지 Mt2-5 및 화소 Bt2-1 내지 Bt2-5에 대하여, 수학식 24 내지 수학식 28이 성립한다.
Figure 112003003080435-pct00027
Figure 112003003080435-pct00028
Figure 112003003080435-pct00029
Figure 112003003080435-pct00030
Figure 112003003080435-pct00031
수학식 24 내지 수학식 28의 f1 내지 f5는 각각 전경의 성분의 합이며, 수학식 19 내지 수학식 23에서의 f1 내지 f5와 동일하다.
수학식 19 내지 수학식 28의 10개의 식은 공통되는 변수인 혼합비 α 및 전경의 성분의 합 f1 내지 f5를 포함하므로, 수학식 19 내지 수학식 28에 최소 제곱법을 적용하여, 혼합비 α 및 전경의 성분의 합 f1 내지 f5를 구할 수 있다.
예를 들면, 수학식 19 내지 수학식 28에 대응하는 정규 방정식에 기초하여, 추정 혼합비를 산출한다.
수학식 19 내지 수학식 28에 기초하여 수학식 29에 예를 나타내는 정규 방정식이 얻어진다.
Figure 112003003080435-pct00032
수학식 29에 나타낸 정규 방정식을 풀어, 추정 혼합비를 산출할 수 있다.
또, 배경이 움직일 때, 도 56에 예를 나타낸 바와 같이 추정 혼합비 처리부(401)는 배경의 움직임의 방향 및 배경의 움직임량 v'에 대응시켜, 정규 방정식에 혼합 영역에 속하는 화소값, 및 대응하는 배경 영역에 속하는 화소값을 설정하고, 행렬 해법에 의해 혼합비 α를 산출한다. 도 56에서 ●은 혼합 영역에 속하는 화소를 나타낸다. 도 56에서, ○은 배경으로 간주하는 화소를 나타낸다.
도 48로 되돌아가, 추정 혼합비 처리부(401)의 정규 방정식 생성부(422)는 혼합비 α를 산출하기 위한 정규 방정식을 미리 기억하고, 등고선 영역 정보 생성부(421)로부터 공급되는 등고선 영역 정보를 기초로, 기억하고 있는 정규 방정식을 선택한다.
정규 방정식 생성부(422)는 입력 화상을 기초로, 선택된 정규 방정식에 혼합 영역에 속하는 화소값, 및 대응하는 배경 영역에 속하는 화소값을 설정한다. 정규 방정식 생성부(422)는 화소값을 설정한 정규 방정식을 최소 제곱 근사부(423)에 공급한다.
최소 제곱 근사부(423)는 화소값이 설정된 정규 방정식을 코레스키법, 또는 소거법(Gauss-Jordan 소거법) 등의 행렬 해법에 의해 풀어, 혼합비 α에 대응하는 추정 혼합비를 산출하고, 산출한 추정 혼합비를 출력한다.
이와 같이, 추정 혼합비 처리부(401)는 커버드 백그라운드 영역, 및 움직임량 v에 대응하는, 혼합비 α 및 전경의 성분의 합 f1 내지 f5를 산출하기 위한 정규 방정식을 미리 기억하고, 입력 화상에 기초하여 기억하고 있는 정규 방정식에 혼합 영역에 속하는 화소값, 및 대응하는 배경 영역에 속하는 화소값을 설정하고, 화소마다, 또는 등고선 영역마다 행렬 해법에 의해 추정 혼합비를 산출한다.
추정 혼합비 처리부(402)는 마찬가지로, 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하여, 움직임량 v를 사용하여 화소마다 또는 등고선 영역마다 추정 혼합비를 산출한다. 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 처리에 있어서, 대응하는 배경 영역에 속하는 화소는, 주목하고 있는 화소의 프레임의 이후의 프레임으로부터 선택된다.
추정 혼합비 처리부(402)는 추정 혼합비 처리부(401)와 마찬가지의 구성을 갖으므로, 그 설명은 생략한다.
이와 같이, 혼합비 산출부(104)는 화상에 포함되는 화소마다 혼합비 α를 산출하여, 산출한 혼합비 α를 출력할 수 있다.
도 57의 흐름도를 참조하여, 혼합비 산출부(104)의 혼합비 α의 산출 처리를 설명한다. 단계 S401에서, 혼합비 산출부(104)는 영역 특정부(101)로부터 공급된 영역 정보 및 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터 및 그 위치 정보를 취득한다. 단계 S402에서, 추정 혼합비 처리부(401)는, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터 및 그 위치 정보에 기초하여, 커버드 백그라운드 영역에 대응 하여 혼합비 추정 처리를 실행하고, 추정 혼합비를 혼합비 결정부(403)에 공급한다. 혼합비 추정 처리의 상세한 내용은 도 58의 흐름도를 참조하여 후술한다.
단계 S403에서, 추정 혼합비 처리부(402)는 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터 및 그 위치 정보에 기초하여, 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하여 혼합비 추정 처리를 실행하고, 추정 혼합비를 혼합비 결정부(403)에 공급한다.
단계 S404에서, 혼합비 산출부(104)는 프레임 전체에 대하여 혼합비를 추정하였는지 여부를 판정하고, 프레임 전체에 대하여 혼합비를 추정하지 않았다고 판정된 경우, 단계 S402로 되돌아가, 다음 화소에 대하여 혼합비를 추정하는 처리를 실행한다.
단계 S404에서, 프레임 전체에 대하여 혼합비를 추정하였다고 판정된 경우, 단계 S405로 진행하여, 혼합비 결정부(403)는, 영역 특정부(101)로부터 공급된, 혼합비 α가 산출되는 화소가, 전경 영역, 배경 영역, 커버드 백그라운드 영역, 또는 언 커버드 백그라운드 영역 중 어느 하나에 속하는지를 나타내는 영역 정보에 기초하여, 혼합비 α를 설정한다. 혼합비 결정부(403)는, 대상이 되는 화소가 전경 영역에 속하는 경우, 0을 혼합비 α로 설정하고, 대상이 되는 화소가 배경 영역에 속하는 경우, 1을 혼합비 α로 설정하고, 대상이 되는 화소가 커버드 백그라운드 영역에 속하는 경우, 추정 혼합비 처리부(401)로부터 공급된 추정 혼합비를 혼합비 α로 설정하고, 대상이 되는 화소가 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 경우, 추정 혼합비 처리부(402)로부터 공급된 추정 혼합비를 혼합비 α로 설정하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 혼합비 산출부(104)는, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보, 영역 특정부(101)로부터 공급된 영역 정보, 및 입력 화상을 기초로, 각 화소에 대응하는 특징량인 혼합비 α를 산출할 수 있다.
혼합비 α를 이용함으로써, 움직이고 있는 오브젝트에 대응하는 화상에 포함되는 움직임 불선명의 정보를 남긴 채, 화소값에 포함되는 전경 성분과 배경 성분을 분리하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 도 57의 단계 S402에 대응하는, 추정 혼합비 처리부(401)가 실행하는, 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 모델에 의한 혼합비 추정의 산출 처리를 도 58의 흐름도를 참조하여 설명한다.
단계 S421에서, 등고선 영역 정보 생성부(421)는 영역 특정부(101)로부터 공급된 영역 정보, 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터 및 그 위치 정보 및 사용자에게 지정된 영역의 분할수를 나타내는 영역 분할 수 정보를 기초로, 등고선 영역을 지정하기 위한 등고선 영역 정보를 생성하고, 생성한 등고선 영역 정보를 정규 방정식 생성부(442)로 공급한다.
단계 S422에서, 정규 방정식 생성부(442)는 등고선 영역 정보에 기초하여, 커버드 백그라운드 영역, 및 등고선 영역 정보에 대응하는, 추정 혼합비를 산출하기 위한 정규 방정식을 생성한다. 정규 방정식 생성부(442)는 추정 혼합비를 산출하기 위한 정규 방정식을 미리 기억하고, 등고선 영역 정보 등에 기초하여 정규 방정식을 선택하도록 해도 된다.
단계 S423에서, 정규 방정식 생성부(442)는 입력 화상에 기초하여 생성한 정 규 방정식에, 혼합 영역에 속하는 화소값 및 대응하는 배경 영역에 속하는 화소값을 설정하고 화소값을 설정한 정규 방정식을 최소 제곱 근사부(423)에 공급한다.
단계 S424에서, 최소 제곱 근사부(423)는 화소값이 설정된 정규 방정식에 코레스키법 또는 소거법 등을 적용하여 정규 방정식을 풀어 추정 혼합비를 산출하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 추정 혼합비 처리부(401)는 추정 혼합비를 산출할 수 있다.
도 57의 단계 S403에서의, 추정 혼합비 처리부(402)가 실행하는, 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 혼합비 추정의 처리는, 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 정규 방정식을 이용한, 도 58의 흐름도에 나타내는 처리와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.
다음에, 전경 배경 분리부(105)에 대하여 설명한다. 도 59는 전경 배경 분리부(105)의 구성 일례를 나타내는 블록도이다. 전경 배경 분리부(105)에 공급된 입력 화상은 분리부(601), 스위치(602), 및 스위치(604)에 공급된다. 커버드 백그라운드 영역을 나타내는 정보, 및 언 커버드 백그라운드 영역을 나타내는, 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보는, 분리부(601)에 공급된다. 전경 영역을 나타내는 영역 정보는 스위치(602)에 공급된다. 배경 영역을 나타내는 영역 정보는 스위치(604)에 공급된다.
혼합비 산출부(104)로부터 공급된 혼합비 α는 분리부(601)에 공급된다.
분리부(601)는 커버드 백그라운드 영역을 나타내는 영역 정보, 언 커버드 백그라운드 영역을 나타내는 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 입력 화상으로부터 전경 성분을 분리하여 분리한 전경 성분을 합성부(603)에 공급함과 함께, 입력 화상으로부터 배경 성분을 분리하여 분리한 배경 성분을 합성부(605)에 공급한다.
스위치(602)는 전경 영역을 나타내는 영역 정보에 기초하여, 전경에 대응하는 화소가 입력되었을 때 닫혀, 입력 화상에 포함되는 전경에 대응하는 화소만을 합성부(603)에 공급한다.
스위치(604)는 배경 영역을 나타내는 영역 정보에 기초하여, 배경에 대응하는 화소가 입력되었을 때 닫혀, 입력 화상에 포함되는 배경에 대응하는 화소만을 합성부(605)에 공급한다.
합성부(603)는 분리부(601)로부터 공급된 전경에 대응하는 성분, 스위치(602)로부터 공급된 전경에 대응하는 화소에 기초하여, 전경 성분 화상을 합성하여 합성한 전경 성분 화상을 출력한다. 전경 영역과 혼합 영역은 중복되지 않으므로, 합성부(603)는 예를 들면, 전경에 대응하는 성분과 전경에 대응하는 화소에 논리합 연산을 적용하여 전경 성분 화상을 합성한다.
합성부(603)는 전경 성분 화상의 합성 처리의 최초에 실행되는 초기화 처리에 있어서, 내장하고 있는 프레임 메모리에 모든 화소값이 0인 화상을 저장하고, 전경 성분 화상의 합성 처리에 있어서, 전경 성분 화상을 저장(덮어쓰기)한다. 따라서, 합성부(603)가 출력하는 전경 성분 화상 중 배경 영역에 대응하는 화소에는, 화소값으로서 0이 저장되어 있다.
합성부(605)는 분리부(601)로부터 공급된 배경에 대응하는 성분, 스위치(604)로부터 공급된 배경에 대응하는 화소에 기초하여, 배경 성분 화상을 합 성하고, 합성한 배경 성분 화상을 출력한다. 배경 영역과 혼합 영역은 중복되지 않기 때문에, 합성부(605)는 예를 들면, 배경에 대응하는 성분과, 배경에 대응하는 화소에 논리합 연산을 적용하여, 배경 성분 화상을 합성한다.
합성부(605)는 배경 성분 화상의 합성 처리의 최초에 실행되는 초기화 처리에 있어서, 내장하고 있는 프레임 메모리에 모든 화소값이 0인 화상을 저장하고, 배경 성분 화상의 합성 처리에 있어서, 배경 성분 화상을 저장(덮어쓰기)한다. 따라서, 합성부(605)가 출력하는 배경 성분 화상 중 전경 영역에 대응하는 화소에는, 화소값으로서 0이 저장되어 있다.
도 60A는 전경 배경 분리부(105)에 입력되는 입력 화상, 및 전경 배경 분리부(105)로부터 출력되는 전경 성분 화상 및 배경 성분 화상을 나타내는 도면이다. 도 60B는 전경 배경 분리부(105)에 입력되는 입력 화상, 및 전경 배경 분리부(105)로부터 출력되는 전경 성분 화상 및 배경 성분 화상에 대응하는 모델을 나타내는 도면이다.
도 60A는 표시되는 화상의 모식도이고, 도 60B는 도 60A에 대응하는 전경 영역에 속하는 화소, 배경 영역에 속하는 화소, 및 혼합 영역에 속하는 화소를 포함하는 1라인의 화소를 시간 방향으로 전개한 모델도를 나타낸다.
도 60A및 도 60B에 도시한 바와 같이, 전경 배경 분리부(105)로부터 출력되는 배경 성분 화상은, 배경 영역에 속하는 화소, 및 혼합 영역의 화소에 포함되는 배경 성분으로 구성된다.
도 60A및 도 60B에 도시한 바와 같이, 전경 배경 분리부(105)로부터 출력되 는 전경 성분 화상은, 전경 영역에 속하는 화소, 및 혼합 영역의 화소에 포함되는 전경 성분으로 구성된다.
혼합 영역의 화소의 화소값은, 전경 배경 분리부(105)에 의해 배경 성분과 전경 성분으로 분리된다. 분리된 배경 성분은 배경 영역에 속하는 화소와 함께, 배경 성분 화상을 구성한다. 분리된 전경 성분은 전경 영역에 속하는 화소와 함께, 전경 성분 화상을 구성한다.
이와 같이, 전경 성분 화상은 배경 영역에 대응하는 화소의 화소값이 0이 되고, 전경 영역에 대응하는 화소 및 혼합 영역에 대응하는 화소에 의미가 있는 화소값이 설정된다. 마찬가지로, 배경 성분 화상은, 전경 영역에 대응하는 화소의 화소값이 0이 되고, 배경 영역에 대응하는 화소 및 혼합 영역에 대응하는 화소에 의미가 있는 화소값이 설정된다.
다음에, 분리부(601)가 실행하는, 혼합 영역에 속하는 화소로부터 전경 성분 및 배경 성분을 분리하는 처리에 대하여 설명한다.
도 61은 도면에서 좌측으로부터 우측으로 이동하는 오브젝트에 대응하는 전경을 포함하는, 2개의 프레임의 전경 성분 및 배경 성분을 나타내는 화상의 모델이다. 도 61에 나타내는 화상의 모델에 있어서, 전경의 움직임량 v는 4이고, 가상 분할 수는 4로 되어 있다.
프레임 #n에서, 가장 좌측의 화소 및 좌측으로부터 14번째 내지 18번째 화소는, 배경 성분만으로 이루어지고, 배경 영역에 속한다. 프레임 #n에서, 좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소는, 배경 성분 및 전경 성분을 포함하고, 언 커버드 백 그라운드 영역에 속한다. 프레임 #n에서, 좌측으로부터 11번째 내지 13번째 화소는, 배경 성분 및 전경 성분을 포함하고, 커버드 백그라운드 영역에 속한다. 프레임 #n에서, 좌측으로부터 5번째 내지 10번째 화소는 전경 성분만으로 이루어지고, 전경 영역에 속한다.
프레임 #n+1에서, 좌측으로부터 1번째 내지 5번째 화소, 및 좌측으로부터 18번째 화소는, 배경 성분만으로 이루어지고, 배경 영역에 속한다. 프레임 #n+1에서, 좌측으로부터 6번째 내지 8번째 화소는, 배경 성분 및 전경 성분을 포함하고, 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다. 프레임 #n+1에서, 좌측으로부터 15번째 내지 17번째 화소는, 배경 성분 및 전경 성분을 포함하고, 커버드 백그라운드 영역에 속한다. 프레임 #+1에서, 좌측으로부터 9번째 내지 14번째 화소는, 전경 성분만으로 이루어지고, 전경 영역에 속한다.
도 62는 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소로부터 전경 성분을 분리하는 처리를 설명하는 도면이다. 도 62에서, α1 내지 α18은 프레임 #n에서의 화소 각각에 대응하는 혼합비이다. 도 62에 있어서, 좌측으로부터 15번째 내지 17번째 화소는, 커버드 백그라운드 영역에 속한다.
프레임 #n의 좌측으로부터 15번째 화소의 화소값 C15는 수학식 30으로 나타난다.
Figure 112003003080435-pct00033
여기서, α15는 프레임 #n의 좌측으로부터 15번째 화소의 혼합비이다. P15는 프레임 #n-1의 좌측으로부터 15번째 화소의 화소값이다.
수학식 30을 기초로, 프레임 #n의 좌측으로부터 15번째 화소의 전경 성분의 합 f15는 수학식 31로 나타난다.
Figure 112003003080435-pct00034
마찬가지로, 프레임 #n의 좌측으로부터 16번째 화소의 전경 성분의 합 f16은 수학식 32로 나타나고, 프레임 #n의 좌측으로부터 17번째 화소의 전경 성분의 합 f17은 수학식 33으로 나타난다.
Figure 112003003080435-pct00035
Figure 112003003080435-pct00036
이와 같이, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값 C에 포함되는 전경 성분 fc는 수학식 34에 의해 계산된다.
Figure 112003003080435-pct00037
P는 하나 이전 프레임의, 대응하는 화소의 화소값이다.
도 63은 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소로부터 전경 성분을 분리하는 처리를 설명하는 도면이다. 도 63에 있어서, α1 내지 α18은 프레임 #n에서의 화소 각각에 대응하는 혼합비이다. 도 63에 있어서, 좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소는 언 커버드 백그라운드 영역에 속한다.
프레임 #n의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값 C02는 수학식 35로 나타난다.
Figure 112003003080435-pct00038
여기서, α2는 프레임 #n의 좌측으로부터 2번째 화소의 혼합비이다. N02는 프레임 #n+1의 좌측으로부터 2번째 화소의 화소값이다.
수학식 35를 기초로, 프레임 #n의 좌측으로부터 2번째 화소의 전경 성분의 합 f02는 수학식 36으로 나타난다.
Figure 112003003080435-pct00039
마찬가지로, 프레임 #n의 좌측으로부터 3번째 화소의 전경 성분의 합 f03은 수학식 37로 나타나고, 프레임 #n의 좌측으로부터 4번째 화소의 전경 성분의 합 f04는 수학식 38로 나타내진다.
Figure 112003003080435-pct00040
Figure 112003003080435-pct00041
이와 같이, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값 C에 포함되는 전경 성분 fu는 수학식 39로 계산된다.
Figure 112003003080435-pct00042
N은 하나 후의 프레임의, 대응하는 화소의 화소값이다.
이와 같이, 분리부(601)는, 영역 정보에 포함되는, 커버드 백그라운드 영역을 나타내는 정보, 및 언 커버드 백그라운드 영역을 나타내는 정보, 및 화소마다의 혼합비 α에 기초하여, 혼합 영역에 속하는 화소로부터 전경 성분, 및 배경 성분을 분리할 수 있다.
도 64는 이상에서 설명한 처리를 실행하는 분리부(601)의 구성 일례를 나타내는 블록도이다. 분리부(601)에 입력된 화상은 프레임 메모리(621)에 공급되고, 혼합비 산출부(104)로부터 공급된 커버드 백그라운드 영역 및 언 커버드 백그라운 드 영역을 나타내는 영역 정보 및 혼합비 α는 분리 처리 블록(622)에 입력된다.
프레임 메모리(621)는 입력된 화상을 프레임 단위로 기억한다. 프레임 메모리(621)는 처리의 대상이 프레임 #n일 때, 프레임 #n의 하나 이전 프레임인 프레임 #n-1, 프레임 #n, 및 프레임 #n의 하나 후의 프레임인 프레임 #n+1을 기억한다.
프레임 메모리(621)는 프레임 #n-1, 프레임 #n, 및 프레임 #n+1의 대응하는 화소를 분리 처리 블록(622)에 공급한다.
분리 처리 블록(622)은 커버드 백그라운드 영역 및 언 커버드 백그라운드 영역을 나타내는 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 프레임 메모리(621)로부터 공급된 프레임 #n-1, 프레임 #n, 및 프레임 #+1의 대응하는 화소의 화소값에 도 62 및 도 63을 참조하여 설명한 연산을 적용하고, 프레임 #n의 혼합 영역에 속하는 화소로부터 전경 성분 및 배경 성분을 분리하여, 프레임 메모리(623)에 공급한다.
분리 처리 블록(622)은 언 커버드 영역 처리부(631), 커버드 영역 처리부(632), 합성부(633), 및 합성부(634)로 구성되어 있다.
언 커버드 영역 처리부(631)의 승산기(641)는, 혼합비 α를, 프레임 메모리(621)로부터 공급된 프레임 #+1의 화소의 화소값에 곱하여 스위치(642)에 출력한다. 스위치(642)는 프레임 메모리(621)로부터 공급된 프레임 #n의 화소(프레임 #n+1의 화소에 대응함)가 언 커버드 백그라운드 영역일 때 닫혀, 승산기(641)로부터 공급된 혼합비 α를 곱한 화소값을 연산기(643) 및 합성부(634)에 공급한다. 스위치(642)로부터 출력되는 프레임 #n+1의 화소의 화소값에 혼합비 α를 곱한 값은, 프레임 #n의 대응하는 화소의 화소값의 배경 성분과 동일하다.
연산기(643)는 프레임 메모리(621)로부터 공급된 프레임 #n의 화소의 화소값으로부터, 스위치(642)로부터 공급된 배경 성분을 감산하여 전경 성분을 구한다. 연산기(643)는 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는, 프레임 #n의 화소의 전경 성분을 합성부(633)에 공급한다.
커버드 영역 처리부(632)의 승산기(651)는, 혼합비 α를, 프레임 메모리(621)로부터 공급된 프레임 #n-1의 화소의 화소값에 곱하여 스위치(652)에 출력한다. 스위치(652)는 프레임 메모리(621)로부터 공급된 프레임 #n의 화소(프레임 #n-1의 화소에 대응함)가 커버드 백그라운드 영역일 때 닫혀, 승산기(651)로부터 공급된 혼합비 α를 곱한 화소값을 연산기(653) 및 합성부(634)에 공급한다. 스위치(652)로부터 출력되는 프레임 #n-1의 화소의 화소값에 혼합비 α를 곱한 값은, 프레임 #n의 대응하는 화소의 화소값의 배경 성분과 동일하다.
연산기(653)는, 프레임 메모리(621)로부터 공급된 프레임 #n의 화소의 화소값으로부터, 스위치(652)로부터 공급된 배경 성분을 감산하여 전경 성분을 구한다. 연산기(653)는 커버드 백그라운드 영역에 속하는, 프레임 #n의 화소의 전경 성분을 합성부(633)에 공급한다.
합성부(633)는, 프레임 #n의, 연산기(643)로부터 공급된, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 전경 성분, 및 연산기(653)로부터 공급된, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 전경 성분을 합성하여, 프레임 메모리(623)에 공급한다.
합성부(634)는, 프레임 #n의, 스위치(642)로부터 공급된, 언 커버드 백그라 운드 영역에 속하는 화소의 배경 성분, 및 스위치(652)로부터 공급된, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 배경 성분을 합성하여, 프레임 메모리(623)에 공급한다.
프레임 메모리(623)는, 분리 처리 블록(622)으로부터 공급된, 프레임 #n의 혼합 영역의 화소의 전경 성분과 배경 성분을 각각에 기억한다.
프레임 메모리(623)는 기억하고 있는 프레임 #n의 혼합 영역의 화소의 전경 성분, 및 기억하고 있는 프레임 #n의 혼합 영역의 화소의 배경 성분을 출력한다.
특징량인 혼합비 α를 이용함으로써, 화소값에 포함되는 전경 성분과 배경 성분을 완전하게 분리하는 것이 가능하게 된다.
합성부(603)는, 분리부(601)로부터 출력된, 프레임 #n의 혼합 영역의 화소의 전경 성분과, 전경 영역에 속하는 화소를 합성하여 전경 성분 화상을 생성한다. 합성부(605)는, 분리부(601)로부터 출력된, 프레임 #n의 혼합 영역의 화소의 배경 성분과, 배경 영역에 속하는 화소를 합성하여 배경 성분 화상을 생성한다.
도 65A는 도 61의 프레임 #n에 대응하는 전경 성분 화상의 예를 나타내는 도면이다. 도 65B는 도 61의 프레임 #n에 대응하는 배경 성분 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 65A는 도 61의 프레임 #n에 대응하는 전경 성분 화상의 예를 나타낸다. 가장 좌측의 화소 및 좌측으로부터 14번째 화소는 전경과 배경이 분리되기 전에, 배경 성분만으로 이루어져 있기 때문에, 화소값이 0이 된다.
좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소는 전경과 배경이 분리되기 전에, 언 커 버드 백그라운드 영역에 속하고, 배경 성분이 0이 되어, 전경 성분이 그대로 남겨져 있다. 좌측으로부터 11번째 내지 13번째 화소는 전경과 배경이 분리되기 전에, 커버드 백그라운드 영역에 속하고, 배경 성분이 0이 되어, 전경 성분이 그대로 남겨져 있다. 좌측으로부터 5번째 내지 10번째 화소는 전경 성분만으로 이루어지기 때문에, 그대로 남겨진다.
도 65B는 도 61의 프레임 #n에 대응하는 배경 성분 화상의 예를 나타낸다. 가장 좌측의 화소, 및 좌측으로부터 14번째 화소는 전경과 배경이 분리되기 전에, 배경 성분만으로 이루어져 있기 때문에, 그대로 남겨진다.
좌측으로부터 2번째 내지 4번째 화소는 전경과 배경이 분리되기 전에, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하고, 전경 성분이 0이 되어, 배경 성분이 그대로 남겨져 있다. 좌측으로부터 11번째 내지 13번째 화소는 전경과 배경이 분리되기 전에, 커버드 백그라운드 영역에 속하고, 전경 성분이 0이 되어, 배경 성분이 그대로 남겨져 있다. 좌측으로부터 5번째 내지 10번째 화소는 전경과 배경이 분리되기 전에, 전경 성분만으로 이루어져 있기 때문에, 화소값이 0이 된다.
다음에, 도 66에 나타내는 흐름도를 참조하여, 전경 배경 분리부(105)에 의한 전경과 배경의 분리 처리를 설명한다. 단계 S601에서, 분리부(601)의 프레임 메모리(621)는 입력 화상을 취득하고, 전경과 배경의 분리 대상이 되는 프레임 #n을, 그 이전 프레임 #n-1 및 그 이후의 프레임 #n+1과 함께 기억한다.
단계 S602에서, 분리부(601)의 분리 처리 블록(622)은 혼합비 산출부(104)로부터 공급된 영역 정보를 취득한다. 단계 S603에서, 분리부(601)의 분리 처리 블 록(622)은 혼합비 산출부(104)로부터 공급된 혼합비 α를 취득한다.
단계 S604에서, 언 커버드 영역 처리부(631)는 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 프레임 메모리(621)로부터 공급된, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값으로부터, 배경 성분을 추출한다.
단계 S605에서, 언 커버드 영역 처리부(631)는 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 프레임 메모리(621)로부터 공급된, 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값으로부터, 전경 성분을 추출한다.
단계 S606에서, 커버드 영역 처리부(632)는, 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 프레임 메모리(621)로부터 공급된, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값으로부터, 배경 성분을 추출한다.
단계 S607에서, 커버드 영역 처리부(632)는 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 프레임 메모리(621)로부터 공급된, 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 화소값으로부터, 전경 성분을 추출한다.
단계 S608에서, 합성부(633)는 단계 S605의 처리에서 추출된 언 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 전경 성분과, 단계 S607의 처리에서 추출된 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 전경 성분을 합성한다. 합성된 전경 성분은 합성부(603)에 공급된다. 또한, 합성부(603)는 스위치(602)를 통해 공급된 전경 영역에 속하는 화소와 분리부(601)로부터 공급된 전경 성분을 합성하여, 전경 성분 화상을 생성한다.
단계 S609에서, 합성부(634)는 단계 S604의 처리에서 추출된 언 커버드 백그 라운드 영역에 속하는 화소의 배경 성분과, 단계 S606의 처리에서 추출된 커버드 백그라운드 영역에 속하는 화소의 배경 성분을 합성한다. 합성된 배경 성분은 합성부(605)에 공급된다. 또한, 합성부(605)는 스위치(604)를 통해 공급된 배경 영역에 속하는 화소와 분리부(601)로부터 공급된 배경 성분을 합성하여, 배경 성분 화상을 생성한다.
단계 S610에서, 합성부(603)는 전경 성분 화상을 출력한다. 단계 S611에서, 합성부(605)는 배경 성분 화상을 출력하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 전경 배경 분리부(105)는 영역 정보 및 혼합비 α에 기초하여, 입력 화상으로부터 전경 성분과 배경 성분을 분리하여, 전경 성분만으로 이루어지는 전경 성분 화상, 및 배경 성분만으로 이루어지는 배경 성분 화상을 출력할 수 있다.
다음에, 전경 성분 화상으로부터의 움직임 불선명량의 조정에 대하여 설명한다.
도 67은 움직임 불선명 조정부(106)의 구성 일례를 나타내는 블록도이다. 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보, 및 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보는, 처리 단위 결정부(801) 및 모델화부(802)에 공급된다. 전경 배경 분리부(105)로부터 공급된 전경 성분 화상은, 가산부(804)에 공급된다.
처리 단위 결정부(801)는 움직임 벡터와 그 위치 정보, 및 영역 정보에 기초하여, 움직임 벡터와 함께, 생성한 처리 단위를 모델화부(802)에 공급한다. 처리 단위 결정부(801)는 생성한 처리 단위를 가산부(804)에 공급한다.
도 68의 A로 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 처리 단위 결정부(801)가 생성하는 처리 단위는, 전경 성분 화상의 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 화소로부터 시작하여, 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 화소까지의 움직임 방향으로 배열되는 연속하는 화소, 또는 언 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 화소로부터 시작하여, 커버드 백그라운드 영역에 대응하는 화소까지의 움직임 방향으로 배열되는 연속하는 화소를 나타낸다. 처리 단위는 예를 들면, 좌측 상부점(처리 단위로 지정되는 화소로서, 화상 상에서 가장 좌측 또는 가장 상측에 위치하는 화소의 위치) 및 우측 하부점의 2개의 데이터로 이루어진다.
모델화부(802)는 움직임 벡터 및 입력된 처리 단위에 기초하여 모델화를 실행한다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 모델화부(802)는, 처리 단위에 포함되는 화소의 수, 화소값의 시간 방향의 가상 분할 수, 및 화소마다의 전경 성분의 수에 대응하는 복수의 모델을 사전에 기억해 놓고, 처리 단위, 및 화소값의 시간 방향의 가상 분할 수에 기초하여, 도 69에 도시한 바와 같은, 화소값과 전경 성분의 대응을 지정하는 모델을 선택하도록 해도 된다.
예를 들면, 처리 단위에 대응하는 화소의 수가 12이고 셔터 시간 내의 움직임량 v가 5일 때에는, 모델화부(802)는, 가상 분할 수를 5로 하고, 가장 좌측에 위치하는 화소가 1개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 2번째 화소가 2개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 3번째 화소가 3개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 4번째 화소가 4개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 5번째 화소가 5개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 6번째 화소가 5개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 7번째 화소가 5개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 8번째 화소가 5개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 9번째 화소가 4개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 10번째 화소가 3개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 11번째 화소가 2개의 전경 성분을 포함하고, 좌측으로부터 12번째 화소가 1개의 전경 성분을 포함하여, 전체적으로 8개의 전경 성분으로 이루어지는 모델을 선택한다.
또, 모델화부(802)는, 사전에 기억하고 있는 모델로부터 선택하는 것이 아니라, 움직임 벡터, 및 처리 단위가 공급되었을 때, 움직임 벡터, 및 처리 단위를 기초로 모델을 생성하도록 해도 된다.
모델화부(802)는 선택한 모델을 방정식 생성부(803)에 공급한다.
방정식 생성부(803)는 모델화부(802)로부터 공급된 모델을 기초로 방정식을 생성한다. 도 69에 나타내는 전경 성분 화상의 모델을 참조하여, 전경 성분의 수가 8이고, 처리 단위에 대응하는 화소의 수가 12이고, 움직임량 v가 5이고, 가상 분할 수가 5일 때의, 방정식 생성부(803)가 생성하는 방정식에 대하여 설명한다.
전경 성분 화상에 포함되는 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분이 F01/v 내지 F08/v일 때, F01/v 내지 F08/v와 화소값 C01 내지 C12의 관계는, 수학식 40 내지 수학식 51로 나타내진다.
Figure 112003003080435-pct00043
Figure 112003003080435-pct00044
Figure 112003003080435-pct00045
Figure 112003003080435-pct00046
Figure 112003003080435-pct00047
Figure 112003003080435-pct00048
Figure 112003003080435-pct00049
Figure 112003003080435-pct00050
Figure 112003003080435-pct00051
Figure 112003003080435-pct00052
Figure 112003003080435-pct00053
Figure 112003003080435-pct00054
방정식 생성부(803)는 생성한 방정식을 변형하여 방정식을 생성한다. 방정식 생성부(803)가 생성하는 방정식을 수학식 52 내지 수학식 63에 나타낸다.
Figure 112003003080435-pct00055
Figure 112003003080435-pct00056
Figure 112003003080435-pct00057
Figure 112003003080435-pct00058
Figure 112003003080435-pct00059
Figure 112003003080435-pct00060
Figure 112003003080435-pct00061
Figure 112003003080435-pct00062
Figure 112003003080435-pct00063
Figure 112003003080435-pct00064
Figure 112003003080435-pct00065
Figure 112003003080435-pct00066
수학식 52 내지 수학식 63은 수학식 64로서 나타낼 수도 있다.
Figure 112003003080435-pct00067
수학식 64에 있어서, j는 화소의 위치를 나타낸다. 이 예에 있어서, j는 1 내지 12 중 어느 하나의 값을 갖는다. 또한, i는 전경값의 위치를 나타낸다. 이 예에 있어서, i는 1 내지 8 중 어느 하나의 값을 갖는다. aij는 i 및 j의 값에 대응하여 0 또는 1의 값을 갖는다.
오차를 고려하여 표현하면, 수학식 64는 수학식 65과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00068
수학식 65에 있어서, ej는 주목 화소 Cj에 포함되는 오차이다.
수학식 65는 수학식 66으로 바꿔 쓸 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00069
여기서, 최소 제곱법을 적용하기 위해서, 오차의 제곱합 E를 수학식 67에 나타낸 바와 같이 정의한다.
Figure 112003003080435-pct00070
오차가 최소로 되기 위해서는, 오차의 제곱합 E에 대한, 변수 Fk에 의한 편미분의 값이 0이 되면 된다. 수학식 68을 만족하도록 Fk을 구한다.
Figure 112003003080435-pct00071
수학식 68에 있어서, 움직임량 v는 고정값이기 때문에 수학식 69를 유도할 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00072
수학식 69를 전개하여 이항하면 수학식 70을 얻는다.
Figure 112003003080435-pct00073
수학식 70의 k에 1 내지 8의 정수 중 어느 하나를 대입하여 얻어지는 8개의 식으로 전개한다. 얻어진 8개의 식을, 행렬에 의해 하나의 식으로 나타낼 수 있다. 이 식을 정규 방정식이라고 부른다.
이러한 최소 제곱법에 기초하는, 방정식 생성부(803)가 생성하는 정규 방정식의 예를 수학식 71에 나타낸다.
Figure 112003003080435-pct00074
수학식 71을 A·F=v·C로 나타내면, C, A, v가 기지이고, F는 미지이다. 또한, A, v는 모델화의 시점에서 기지이지만, C는 합산 동작에 있어서 화소값을 입력함으로써 기지가 된다.
최소 제곱법에 기초하는 정규 방정식에 의해 전경 성분을 산출함으로써, 화 소값 C에 포함되어 있는 오차를 분산시킬 수 있다.
방정식 생성부(803)는 이와 같이 생성된 정규 방정식을 가산부(804)에 공급한다.
가산부(804)는 처리 단위 결정부(801)로부터 공급된 처리 단위에 기초하여, 전경 성분 화상에 포함되는 화소값 C를, 방정식 생성부(803)로부터 공급된 행렬식으로 설정한다. 가산부(804)는 화소값 C를 설정한 행렬을 연산부(805)에 공급한다.
연산부(805)는 소거법(Gauss-Jordan 소거법) 등의 해법에 기초하는 처리에 의해, 움직임 불선명이 제거된 전경 성분 Fi/v를 산출하여, 움직임 불선명이 제거된 전경의 화소값인, 0내지 8의 정수 중 어느 하나의 i에 대응하는 Fi를 산출하고, 도 70에 예를 나타내는, 움직임 불선명이 제거된 화소값인 Fi로 이루어지는, 움직임 불선명이 제거된 전경 성분 화상을 움직임 불선명 부가부(806) 및 선택부(807)에 출력한다.
또, 도 70에 나타내는 움직임 불선명이 제거된 전경 성분 화상에 있어서, C03 내지 C10의 각각에 F01 내지 F08의 각각이 설정되어 있는 것은, 화면에 대한 전경 성분 화상의 위치를 변화시키지 않기 위한 것이며, 임의의 위치에 대응시킬 수 있다.
움직임 불선명 부가부(806)는, 움직임량 v와는 다른 값의 움직임 불선명 조정량 v', 예를 들면, 움직임량 v의 반값의 움직임 불선명 조정량 v'이나, 움직임량 v와 무관계한 값의 움직임 불선명 조정량 v'를 제공함으로써, 움직임 불선명량을 조정할 수 있다. 예를 들면, 도 71에 도시한 바와 같이, 움직임 불선명 부가부(806)는 움직임 불선명이 제거된 전경의 화소값 Fi를 움직임 불선명 조정량 v'에 의해 제거함으로써, 전경 성분 Fi/v'를 산출하고, 전경 성분 Fi/v'의 합을 산출하여, 움직임 불선명량이 조정된 화소값을 생성한다. 예를 들면, 움직임 불선명 조정량 v'이 3일 때, 화소값 C02는 (F01)/v'가 되고, 화소값 C03은 (F01+F02)/v'가 되고, 화소값 C04는 (F01+F02+F03)/v'가 되고, 화소값 C05는 (F02+F03+F04)/v'가 된다.
움직임 불선명 부가부(806)는 움직임 불선명량을 조정한 전경 성분 화상을 선택부(807)에 공급한다.
선택부(807)는, 예를 들면 사용자의 선택에 대응한 선택 신호에 기초하여, 연산부(805)로부터 공급된 움직임 불선명이 제거된 전경 성분 화상, 및 움직임 불선명 부가부(806)로부터 공급된 움직임 불선명량이 조정된 전경 성분 화상 중 어느 한쪽을 선택하여, 선택한 전경 성분 화상을 출력한다.
이와 같이, 움직임 불선명 조정부(106)는 선택 신호 및 움직임 불선명 조정량 v'를 기초로 움직임 불선명량을 조정할 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 72에 도시한 바와 같이, 처리 단위에 대응하는 화소의 수가 8이고, 움직임량 v가 4일 때, 움직임 불선명 조정부(106)는, 수학식 72에 나타내는 행렬식을 생성한다.
Figure 112003003080435-pct00075
움직임 불선명 조정부(106)는, 이와 같이 처리 단위의 길이에 대응한 수의 식을 세워, 움직임 불선명량이 조정된 화소값인 Fi를 산출한다. 마찬가지로, 예를 들면, 처리 단위에 포함되는 화소의 수가 100일 때, 100개의 화소에 대응하는 식을 생성하여 Fi를 산출한다.
도 73은 움직임 불선명 조정부(106)의 다른 구성 일례를 나타내는 도면이다. 도 67에 나타내는 경우와 마찬가지의 부분에는 동일한 번호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
선택부(821)는 선택 신호에 기초하여, 입력된 움직임 벡터와 그 위치 신호를 그대로 처리 단위 결정부(801) 및 모델화부(802)에 공급하거나, 또는 움직임 벡터의 크기를 움직임 불선명 조정량 v'로 치환하여, 그 크기가 움직임 불선명 조정량 v'로 치환된 움직임 벡터와 그 위치 신호를 처리 단위 결정부(801) 및 모델화부(802)에 공급한다.
이와 같이 함으로써, 도 73의 움직임 불선명 조정부(106)의 처리 단위 결정부(801) 내지 연산부(805)는, 움직임량 v와 움직임 불선명 조정량 v'의 값에 대응 하여 움직임 불선명량을 조정할 수 있다. 예를 들면, 움직임량 v가 5이고, 움직임 불선명 조정량 v'이 3일 때, 도 73의 움직임 불선명 조정부(106)의 처리 단위 결정부(801) 내지 연산부(805)는, 도 69에 나타내는 움직임량 v가 5인 전경 성분 화상에 대하여, 3인 움직임 불선명 조정량 v' 대응하는 도 71에 도시한 바와 같은 모델에 따라서 연산을 실행하고, (움직임량 v)/(움직임 불선명 조정량 v')=5/3, 즉 거의 1.7인 움직임량 v에 따른 움직임 불선명을 포함하는 화상을 산출한다. 또, 이 경우, 산출되는 화상은 3인 움직임량 v에 대응한 움직임 불선명을 포함하는 것이 아니기 때문에, 움직임 불선명 부가부(806)의 결과와는 움직임량 v와 움직임 불선명 조정량 v'의 관계의 의미가 서로 다르다는 점에 주의할 필요가 있다.
이상과 같이, 움직임 불선명 조정부(106)는, 움직임량 v 및 처리 단위에 대응하여 식을 생성하고, 생성한 식에 전경 성분 화상의 화소값을 설정하여, 움직임 불선명량이 조정된 전경 성분 화상을 산출한다.
다음에, 도 74의 흐름도를 참조하여, 움직임 불선명 조정부(106)에 의한 전경 성분 화상에 포함되는 움직임 불선명량의 조정 처리를 설명한다.
단계 S801에서, 움직임 불선명 조정부(106)의 처리 단위 결정부(801)는, 움직임 벡터 및 영역 정보에 기초하여 처리 단위를 생성하고, 생성한 처리 단위를 모델화부(802)에 공급한다.
단계 S802에서, 움직임 불선명 조정부(106)의 모델화부(802)는, 움직임량 v 및 처리 단위에 대응하여 모델의 선택이나 생성을 행한다. 단계 S803에서, 방정식 생성부(803)는 선택된 모델을 기초로 정규 방정식을 작성한다.
단계 S804에서, 가산부(804)는 작성된 정규 방정식에 전경 성분 화상의 화소값을 설정한다. 단계 S805에서, 가산부(804)는, 처리 단위에 대응하는 모든 화소의 화소값을 설정하였는지 여부를 판정하여, 처리 단위에 대응하는 모든 화소의 화소값을 설정하지 않았다고 판정된 경우, 단계 S804로 되돌아가, 정규 방정식에의 화소값의 설정 처리를 반복한다.
단계 S805에서, 처리 단위의 모든 화소의 화소값을 설정하였다고 판정된 경우, 단계 S806으로 진행하여, 연산부(805)는, 가산부(804)로부터 공급된 화소값이 설정된 정규 방정식을 기초로, 움직임 불선명량을 조정한 전경의 화소값을 산출하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 움직임 불선명 조정부(106)는 움직임 벡터 및 영역 정보에 기초하여, 움직임 불선명을 포함하는 전경 화상으로부터 움직임 불선명량을 조정할 수 있다.
즉, 샘플 데이터인 화소값에 포함되는 움직임 불선명량을 조정할 수 있다.
이상과 같이, 도 2에 구성을 나타내는 신호 처리 장치는 입력 화상에 포함되는 움직임 불선명량을 조정할 수 있다. 도 2에 구성을 나타내는 신호 처리 장치는 매립된 정보인 혼합비 α를 산출하여, 산출한 혼합비 α를 출력할 수 있다.
도 75는 움직임 불선명 조정부(106)의 구성의 다른 일례를 나타내는 블록도이다. 움직임 검출부(102)로부터 공급된 움직임 벡터와 그 위치 정보는 처리 단위 결정부(901) 및 보정부(905)에 공급되고, 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보는 처리 단위 결정부(901)에 공급된다. 전경 배경 분리부(105)로부터 공급된 전 경 성분 화상은 연산부(904)에 공급된다.
처리 단위 결정부(901)는 움직임 벡터와 그 위치 정보, 및 영역 정보에 기초하여, 움직임 벡터와 함께, 생성한 처리 단위를 모델화부(902)에 공급한다.
모델화부(902)는 움직임 벡터 및 입력된 처리 단위에 기초하여, 모델화를 실행한다.
방정식 생성부(903)는 모델화부(902)로부터 공급된 모델을 기초로 방정식을 생성한다.
도 76 내지 도 78에 나타내는 전경 성분 화상의 모델을 참조하여, 전경 성분의 수가 8이고, 처리 단위에 대응하는 화소의 수가 12이고, 움직임량 v가 5일 때의, 방정식 생성부(903)가 생성하는 방정식의 예에 대하여 설명한다.
전경 성분 화상에 포함되는 셔터 시간/v에 대응하는 전경 성분이 F01/v 내지 F08/v일 때, F01/v 내지 F08/v와 화소값 C01 내지 C12의 관계는, 상술한 바와 같이 수학식 40 내지 수학식 51로 나타난다.
화소값 C12 및 C11에 주목하면, 화소값 C12는 수학식 73에 도시한 바와 같이, 전경 성분 F08/v만을 포함하고, 화소값 C11은 전경 성분 F08/v 및 전경 성분 F07/v의 곱의 합으로 이루어진다. 따라서, 전경 성분 F07/v는 수학식 74에 의해 구할 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00076
Figure 112003003080435-pct00077
마찬가지로, 화소값 C10 내지 CO1에 포함되는 전경 성분을 고려하면, 전경 성분 F06/v 내지 F01/v는 수학식 75 내지 수학식 80에 의해 구할 수 있다.
Figure 112003003080435-pct00078
Figure 112003003080435-pct00079
Figure 112003003080435-pct00080
Figure 112003003080435-pct00081
Figure 112003003080435-pct00082
Figure 112003003080435-pct00083
방정식 생성부(903)는 수학식 73 내지 수학식 80에 예를 나타내는, 화소값의 차에 의해 전경 성분을 산출하기 위한 방정식을 생성한다. 방정식 생성부(903)는 생성한 방정식을 연산부(904)에 공급한다.
연산부(904)는 방정식 생성부(903)로부터 공급된 방정식에 전경 성분 화상의 화소값을 설정하고, 화소값을 설정한 방정식을 기초로 전경 성분을 산출한다. 연산부(904)는 예를 들면, 수학식 73 내지 수학식 80이 방정식 생성부(903)로부터 공급되었을 때, 수학식 73 내지 수학식 8O에 화소값 C05 내지 C12를 설정한다.
연산부(904)는 화소값이 설정된 식에 기초하여 전경 성분을 산출한다. 예를 들면, 연산부(904)는 화소값 C05 내지 C12가 설정된 수학식 73 내지 수학식 80에 기초하는 연산에 의해, 도 77에 도시한 바와 같이, 전경 성분 F01/v 내지 F08/v를 산출한다. 연산부(904)는 전경 성분 F01/v 내지 F08/v를 보정부(905)에 공급한다.
보정부(905)는 연산부(904)로부터 공급된 전경 성분에, 처리 단위 결정부(901)로부터 공급된 움직임 벡터에 포함되는 움직임량 v를 곱하고, 움직임 불선명을 제거한 전경의 화소값을 산출한다. 예를 들면, 보정부(905)는 연산부(904)로부터 공급된 전경 성분 F01/v 내지 F08/v가 공급되었을 때, 전경 성분 F01/v 내지 F08/v의 각각에, 5인 움직임량 v를 곱함으로써, 도 78에 도시한 바와 같이, 움직임 불선명을 제거한 전경의 화소값 F01 내지 F08을 산출한다.
보정부(905)는 이상과 같이 산출된, 움직임 불선명을 제거한 전경의 화소값으로 이루어지는 전경 성분 화상을 움직임 불선명 부가부(906) 및 선택부(907)에 공급한다.
움직임 불선명 부가부(906)는 움직임량 v와는 다른 값의 움직임 불선명 조정량 v', 예를 들면, 움직임량 v의 반값인 움직임 불선명 조정량 v', 움직임량 v와 무관한 값인 움직임 불선명 조정량 v'로, 움직임 불선명량을 조정할 수 있다. 예 를 들면, 도 71에 도시한 바와 같이, 움직임 불선명 부가부(906)는 움직임 불선명이 제거된 전경의 화소값 Fi를 움직임 불선명 조정량 v'에 의해 제거함으로써, 전경 성분 Fi/v'를 산출하고, 전경 성분 Fi/v'의 합을 산출하여, 움직임 불선명량이 조정된 화소값을 생성한다. 예를 들면, 움직임 불선명 조정량 v'가 3일 때, 화소값 C02는 (F01)/v'가 되고, 화소값 C03은 (F01+F02)/v'가 되고, 화소값 C04는 (F01+F02+F03)/v'가 되고, 화소값 C05는 (F02+F03+F04)/v'가 된다.
움직임 불선명 부가부(906)는 움직임 불선명량을 조정한 전경 성분 화상을 선택부(907)에 공급한다.
선택부(907)는 예를 들면 사용자의 선택에 대응한 선택 신호에 기초하여, 보정부(905)로부터 공급된 움직임 불선명이 제거된 전경 성분 화상, 및 움직임 불선명 부가부(906)로부터 공급된 움직임 불선명량이 조정된 전경 성분 화상 중 어느 한쪽을 선택하여, 선택한 전경 성분 화상을 출력한다.
이와 같이, 움직임 불선명 조정부(106)는 선택 신호 및 움직임 불선명 조정량 v'에 기초하여 움직임 불선명량을 조정할 수 있다.
다음에, 도 75에 구성을 나타내는 움직임 불선명 조정부(106)에 의한 전경의 움직임 불선명량의 조정 처리를 도 79의 흐름도를 참조하여 설명한다.
단계 S901에서, 움직임 불선명 조정부(106)의 처리 단위 결정부(901)는, 움직임 벡터 및 영역 정보에 기초하여 처리 단위를 생성하고, 생성한 처리 단위를 모델화부(902) 및 보정부(905)에 공급한다.
단계 S902에서, 움직임 불선명 조정부(106)의 모델화부(902)는, 움직임량 v 및 처리 단위에 대응하여 모델의 선택이나 생성을 행한다. 단계 S903에서, 방정식 생성부(903)는 선택 또는 생성된 모델에 기초하여, 전경 성분 화상의 화소값의 차에 의해 전경 성분을 산출하기 위한 방정식을 생성한다.
단계 S904에서, 연산부(904)는 작성된 방정식에 전경 성분 화상의 화소값을 설정하고, 화소값이 설정된 방정식을 기초로, 화소값의 차분으로부터 전경 성분을 추출한다. 단계 S905에서, 연산부(904)는 처리 단위에 대응하는 모든 전경 성분을 추출하였는지 여부를 판정하여, 처리 단위에 대응하는 모든 전경 성분을 추출하지 않았다고 판정된 경우, 단계 S904로 되돌아가, 전경 성분을 추출하는 처리를 반복한다.
단계 S905에서, 처리 단위에 대응하는 모든 전경 성분을 추출하였다고 판정된 경우, 단계 S906으로 진행하여, 보정부(905)는 움직임량 v에 기초하여, 연산부(904)로부터 공급된 전경 성분 F01/v 내지 F08/v의 각각을 보정하여, 움직임 불선명을 제거한 전경의 화소값 F01 내지 F08을 산출한다.
단계 S907에서, 움직임 불선명 부가부(906)는 움직임 불선명량을 조정한 전경의 화소값을 산출하고, 선택부(907)는 움직임 불선명이 제거된 화상 또는 움직임 불선명량이 조정된 화상 중 어느 하나를 선택하여 선택한 화상을 출력하고, 처리는 종료한다.
이와 같이, 도 75에 구성을 나타내는 움직임 불선명 조정부(106)는, 보다 간단한 연산으로, 보다 신속하게, 움직임 불선명을 포함하는 전경 화상으로부터 움직임 불선명을 조정할 수 있다.
위너 필터 등 종래의 움직임 불선명을 부분적으로 제거하는 방법이, 이상 상태에서는 효과가 인정되지만, 양자화되고, 노이즈를 포함한 실제 화상에 대하여 충분한 효과가 얻어지지 않는 데 대하여, 도 75에 구성을 나타내는 움직임 불선명 조정부(106)에서는 양자화되고, 노이즈를 포함한 실제 화상에 대하여도 충분한 효과가 인정되어, 정밀도 좋은 움직임 불선명 제거가 가능해진다.
도 80은 신호 처리 장치의 기능의 다른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 나타내는 부분과 마찬가지의 부분에는 동일한 번호를 붙이고, 그 설명은 적절히 생략한다.
오브젝트 추출부(101)는 입력 화상에 포함되는 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트를 대략 추출하고, 추출한 화상 오브젝트를 움직임 검출부(102)에 공급한다. 움직임 검출부(102)는 대략 추출된 전경 오브젝트에 대응하는 화상 오브젝트의 움직임 벡터를 산출하고, 산출한 움직임 벡터 및 움직임 벡터의 위치 정보를 혼합비 산출부(104)에 공급한다.
영역 특정부(103)는 영역 정보를 혼합비 산출부(104) 및 합성부(1001)에 공급한다.
혼합비 산출부(104)는 혼합비 α를 전경 배경 분리부(105) 및 합성부(1001)에 공급한다.
전경 배경 분리부(105)는 전경 성분 화상을 합성부(1001)에 공급한다.
합성부(1001)는 혼합비 산출부(104)로부터 공급된 혼합비 α 및 영역 특정부(103)로부터 공급된 영역 정보에 기초하여, 임의의 배경 화상과 전경 배경 분리부(105)로부터 공급된 전경 성분 화상을 합성하여, 임의의 배경 화상과 전경 성분 화상이 합성된 합성 화상을 출력한다.
도 81은 합성부(1001)의 구성을 나타내는 도면이다. 배경 성분 생성부(1021)는 혼합비 α 및 임의의 배경 화상을 기초로 배경 성분 화상을 생성하여, 혼합 영역 화상 합성부(1022)에 공급한다.
혼합 영역 화상 합성부(1022)는 배경 성분 생성부(1021)로부터 공급된 배경 성분 화상과 전경 성분 화상을 합성함으로써, 혼합 영역 합성 화상을 생성하고, 생성한 혼합 영역 합성 화상을 화상 합성부(1023)에 공급한다.
화상 합성부(1023)는 영역 정보에 기초하여, 전경 성분 화상, 혼합 영역 화상 합성부(1022)로부터 공급된 혼합 영역 합성 화상, 및 임의의 배경 화상을 합성하고, 합성 화상을 생성하여 출력한다.
이와 같이, 합성부(1001)는 전경 성분 화상을 임의의 배경 화상에 합성할 수 있다.
특징량인 혼합비 α를 기초로 전경 성분 화상을 임의의 배경 화상과 합성하여 얻어진 화상은, 단순히 화소를 합성한 화상에 비하여 보다 자연스러운 것으로 된다.
또, 혼합비 α는 화소값에 포함되는 배경 성분의 비율로서 설명하였지만, 화소값에 포함되는 전경 성분의 비율로 해도 된다.
또한, 전경이 되는 오브젝트의 움직임의 방향은 좌측에서 우측으로 하여 설명하였지만, 그 방향에 한정되지 않음은 물론이다.
이상에서는, 3차원 공간과 시간축 정보를 갖는 현실 공간의 화상을 비디오 카메라를 이용하여 2차원 공간과 시간축 정보를 갖는 시공간으로의 사영을 행한 경우를 예로 하였지만, 본 발명은 이 예에 한하지 않고, 보다 많은 제1 차원의 제1 정보를, 보다 적은 제2 차원의 제2 정보에 사영한 경우에, 그 사영에 의해서 발생하는 왜곡을 보정하거나, 유의 정보를 추출하거나, 또는 보다 자연스럽게 화상을 합성하는 경우에 적응하는 것이 가능하다.
또, 센서는 CCD에 한정되지 않고, 고체 촬상 소자인, 예를 들면 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor(상보성 금속 산화막 반도체)), BBD(Bucket Brigade Device), CID(Charge Injection Device), 또는 CPD(Charge Priming Device) 등의 센서라도 무방하며, 또한 검출 소자가 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 센서뿐 아니라, 검출 소자가 1열로 배열되어 있는 센서라도 무방하다.
본 발명의 화상 처리를 행하는 프로그램을 기록한 기록 매체는, 도 1에 도시한 바와 같이, 컴퓨터와는 별도로, 사용자에게 프로그램을 제공하기 위해서 배포되는, 프로그램이 기록되어 있는 자기 디스크(51)(플로피(등록 상표) 디스크를 포함함), 광 디스크(52)(CD-R0M(Compact Disk-Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disk)를 포함함), 광 자기 디스크(53)(MD(Mini-Disk)(상표)를 포함함), 혹은 반도체 메모리(54) 등으로 이루어지는 리무버블 미디어에 의해 구성되는 것뿐만 아니라, 컴퓨터에 사전에 내장된 상태에서 사용자에게 제공되는, 프로그램이 기록되어 있는 ROM(22)이나, 기억부(28)에 포함되는 하드디스크 등으로 구성된다.
또한, 화상 처리를 행하는 프로그램은 유선 또는 무선의 전송로를 통해 컴퓨 터에 공급되도록 해도 된다.
또, 본 명세서에서, 기록 매체에 기록되는 프로그램을 기술하는 단계는, 기재된 순서에 따라서 시계열적으로 행해지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않고, 병렬적 혹은 개별로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.
제1 발명에 따르면, 복수의 오브젝트의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 검출할 수 있게 된다.
제2 발명에 따르면, 복수의 오브젝트의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 검출할 수 있게 된다.

Claims (45)

  1. 시간 적분 효과를 갖는 소정 수의 화소를 갖는 촬상 소자에 의해서 취득된 소정 수의 화소 데이터로 이루어지는 화상 데이터를 화상 처리하여, 현실 세계에서는 복수인 오브젝트의 상기 화소 데이터에서의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 산출하는 화상 처리 장치에 있어서,
    영역 특정 정보 - 상기 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 상기 전경 오브젝트 성분과 상기 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정함 - 와 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 상기 혼합 영역 내에서 상기 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 상기 화상 데이터로부터 추출하고, 상기 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 상기 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터 또는 상기 대응 화소 데이터에 대응하고, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 상기 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터를 이용하여 상기 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 수단과,
    상기 방정식을 풀어, 상기 주목 프레임에서의 상기 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방정식 생성 수단은, 상기 프레임에서의 상기 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 상기 대응 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방정식 생성 수단은, 상기 프레임에서의 상기 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 상기 배경 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방정식 생성 수단은, 상기 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전경 오브젝트 및 상기 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출 하는 움직임 검출 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전경 영역, 상기 배경 영역, 및 상기 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 혼합비를 기초로, 상기 혼합 영역의 상기 화소 데이터로부터 적어도 상기 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    분리된 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 상기 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  10. 시간 적분 효과를 갖는 소정 수의 화소를 갖는 촬상 소자에 의해 취득된 소정 수의 화소 데이터로 이루어지는 화상 데이터를 화상 처리하여, 현실 세계에서는 복수인 오브젝트의 상기 화소 데이터에서의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 산출하는 화상 처리 방법에 있어서,
    영역 특정 정보 - 상기 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 상기 전경 오브젝트 성분과 상기 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정함 - 와 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 상기 혼합 영역 내에서, 상기 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 상기 화상 데이터로부터 추출하고, 상기 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 상기 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터 또는 상기 대응 화소 데이터에 대응하고, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 상기 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터를 이용하여 상기 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 단계와,
    상기 방정식을 풀어, 상기 주목 프레임에서의 상기 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방정식 생성 단계의 처리는, 상기 프레임에서의 상기 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 상기 대응 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 방정식 생성 단계의 처리는 상기 프레임에서의 상기 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 상기 배경 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 방정식 생성 단계의 처리는, 상기 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 전경 오브젝트 및 상기 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 전경 영역, 상기 배경 영역, 및 상기 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 혼합비를 기초로, 상기 혼합 영역의 상기 화소 데이터로부터 적어도 상기 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    분리된 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 상기 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  19. 시간 적분 효과를 갖는 소정 수의 화소를 갖는 촬상 소자에 의해 취득된 소정 수의 화소 데이터로 이루어지는 화상 데이터를 화상 처리하여, 현실 세계에서는 복수인 오브젝트의 상기 화소 데이터에서의 혼합 상태를 나타내는 혼합비를 산출하는 컴퓨터에,
    영역 특정 정보 - 상기 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 상기 전경 오브젝트 성분과 상기 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정함 - 와, 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 상기 혼합 영역 내에서, 상기 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 상기 화상 데이터로부터 추출하고, 상기 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 상기 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터 또는 상기 대응 화소 데이터에 대응하고, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 상기 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터를 이용하여 상기 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 단계와,
    상기 방정식을 풀어, 상기 주목 프레임에서의 상기 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 단계를 실행시키는 컴퓨터 판독가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록 매체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방정식 생성 단계의 처리는, 상기 프레임에서의 상기 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 상기 대응 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 방정식 생성 단계의 처리는, 상기 프레임에서의 상기 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여, 상기 배경 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 방정식 생성 단계의 처리는, 상기 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 프로그램은, 상기 전경 오브젝트 및 상기 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 프로그램은, 상기 전경 영역, 상기 배경 영역, 및 상기 혼합 영역을 특 정하는 영역 특정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 프로그램은, 상기 혼합비를 기초로, 상기 혼합 영역의 상기 화소 데이터로부터 적어도 상기 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 프로그램은, 분리된 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 프로그램은, 상기 혼합비를 기초로, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 상기 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 시간 적분 효과를 갖는 소정 수의 화소를 갖는 촬상 소자에 의해서 촬상된 피사체 화상을 소정 수의 화소 데이터로 이루어지는 화상 데이터로서 출력하는 촬상 수단과,
    영역 특정 정보 - 상기 화상 데이터에 대하여, 전경 오브젝트를 구성하는 전경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 전경 영역과, 배경 오브젝트를 구성하는 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 배경 영역으로 이루어지는 비혼합 영역과, 상기 전경 오브젝트 성분과 상기 배경 오브젝트 성분이 혼합되어 이루어지는 혼합 영역을 특정함 - 와 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임에 기초하여, 상기 혼합 영역 내에서, 현실 세계에서는 복수인 오브젝트의 상기 혼합 영역 내에서의 혼합 상태를 나타내는 혼합비가 거의 동일해지는 등고선 영역에 위치하는 주목 프레임 내의 등고선 영역 화소 데이터를 상기 화상 데이터로부터 추출하고, 상기 주목 프레임과는 다른 프레임으로부터, 상기 등고선 영역 화소 데이터에 대응하는 대응 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터 또는 상기 대응 화소 데이터에 대응하고, 배경 오브젝트 성분만으로 이루어지는 상기 화소 데이터인 배경 화소 데이터를 추출하고, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터를 이용하여 상기 혼합비를 미지수로 하는 방정식을 생성하는 방정식 생성 수단과,
    상기 방정식을 풀어, 상기 주목 프레임에서의 상기 혼합비를 검출하는 혼합비 검출 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 방정식 생성 수단은, 상기 프레임에서의 상기 전경 오브젝트의 움직임량에 대응하여 상기 대응 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 방정식 생성 수단은, 상기 프레임에서의 상기 배경 오브젝트의 움직임량에 대응하여 상기 배경 화소 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 방정식 생성 수단은, 상기 혼합비를 최소 제곱법에 의해 산출하기 위한, 상기 등고선 영역 화소 데이터, 상기 대응 화소 데이터, 및 상기 배경 화소 데이터의 관계에 대응하는 방정식을 생성하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 전경 오브젝트 및 상기 배경 오브젝트 중 적어도 한쪽의 움직임을 검출하는 움직임 검출 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  42. 제37항에 있어서,
    상기 전경 영역, 상기 배경 영역, 및 상기 혼합 영역을 특정하는 영역 특정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  43. 제37항에 있어서,
    상기 혼합비에 기초하여, 상기 혼합 영역의 상기 화소 데이터로부터 적어도 상기 전경 오브젝트 성분을 분리하는 분리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  44. 제43항에 있어서,
    분리된 상기 전경 오브젝트 성분의 움직임 불선명량을 조정하는 움직임 불선명 조정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 혼합비에 기초하여, 원하는 다른 오브젝트와 분리된 상기 전경 오브젝트 성분을 합성하는 합성 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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