JP4596219B2 - 画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、センサにより検出した信号と現実世界との違いを考慮した画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現実世界における事象をセンサで検出し、画像センサが出力するサンプリングデータを処理する技術が広く利用されている。
【０００３】
例えば、静止している所定の背景の前で移動する物体をビデオカメラで撮像して得られる画像には、物体の移動速度が比較的速い場合、動きボケが生じることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
静止している背景の前で物体が移動するとき、移動する物体の画像自身の混ざり合いによる動きボケのみならず、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いが生じる。従来は、背景の画像と移動する物体の画像との混ざり合いの状態に対応する処理は、考えられていなかった。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、混ざり合いの状態に対応して、背景の画像と物体の画像とを分離することができるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、注目フレーム、注目フレームよりも時間的に１つ前のフレーム、および注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームの画像データを記憶するフレームメモリと、１つ後のフレームの画像データの画素の種別を示す各画素の判定フラグからなるフラグ格納フレームを記憶する第１の領域、注目フレームのフラグ格納フレームを記憶する第２の領域、および１つ前のフレームのフラグ格納フレームを記憶する第３の領域を有するフラグ格納フレームメモリと、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が所定の閾値以下であり、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、第１の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定し、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値以下であり、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、背景オブジェクト成分のみからなる背景領域を示す判定フラグを設定し、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置にカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定されておらず、かつ１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値より大きく、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクト成分のみからなる前景領域を示す判定フラグを設定し、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値より大きく、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、第３の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定する領域特定手段と、時間的に連続する３つのフレームの同じ位置にある画素を用いた演算により、３つのフレームのうちの中間のフレームのアンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域における、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を画素ごとに検出する混合比検出手段と、混合比に基づいて、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素データを、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離し、中間のフレームにおける、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景分離手段を備え、フラグ格納フレームメモリは、領域特定手段により注目フレームの全ての画素が注目画素として処理された後、第３の領域に記憶されているフラグ格納フレームを、１つ前のフレームの画像データにおけるカバードバックグラウンド領域、前景領域、背景領域、およびアンカバードバックグラウンド領域の特定結果として出力するとともに、第２の領域および第１の領域に記憶されているフラグ格納フレームを、第３の領域および第２の領域に移動させ、さらに第１の領域のフラグ格納フレームを初期化し、フレームメモリは、注目フレームの全ての画素が注目画素として処理された後、１つ後のフレームを新たな注目フレームとして、新たな注目フレーム、およびその注目フレームの前後のフレームの画像データを記憶することを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像処理方法、記録媒体のプログラム、またはプログラムは、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が所定の閾値以下であり、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、第１の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定し、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値以下であり、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、背景オブジェクト成分のみからなる背景領域を示す判定フラグを設定し、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置にカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定されておらず、かつ１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値より大きく、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクト成分のみからなる前景領域を示す判定フラグを設定し、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値より大きく、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、第３の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定する領域特定ステップと、時間的に連続する３つのフレームの同じ位置にある画素を用いた演算により、３つのフレームのうちの中間のフレームのアンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域における、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を画素ごとに検出する混合比検出ステップと、混合比に基づいて、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素データを、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離し、中間のフレームにおける、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景分離ステップと、フラグ格納フレームメモリが、領域特定ステップにより注目フレームの全ての画素が注目画素として処理された後、第３の領域に記憶されているフラグ格納フレームを、１つ前のフレームの画像データにおけるカバードバックグラウンド領域、前景領域、背景領域、およびアンカバードバックグラウンド領域の特定結果として出力するとともに、第２の領域および第１の領域に記憶されているフラグ格納フレームを、第３の領域および第２の領域に移動させ、さらに第１の領域のフラグ格納フレームを初期化する第１の更新ステップと、フレームメモリが、注目フレームの全ての画素が注目画素として処理された後、１つ後のフレームを新たな注目フレームとして、新たな注目フレーム、およびその注目フレームの前後のフレームの画像データを記憶する第２の更新ステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が所定の閾値以下であり、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、第１の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定され、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値以下であり、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、背景オブジェクト成分のみからなる背景領域を示す判定フラグが設定され、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置にカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定されておらず、かつ１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値より大きく、１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値より大きい場合、第２の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクト成分のみからなる前景領域を示す判定フラグが設定され、１つ前のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素との差分絶対値が閾値より大きく、かつ１つ後のフレームの注目画素と同じ位置の画素と注目画素の差分絶対値が閾値以下である場合、第３の領域に格納されたフラグ格納フレームにおける注目画素に対応する位置に、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定され、時間的に連続する３つのフレームの同じ位置にある画素を用いた演算により、３つのフレームのうちの中間のフレームのアンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域における、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比が画素ごとに検出され、混合比に基づいて、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素データが、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離され、中間のフレームにおける、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とが生成され、注目フレームの全ての画素が注目画素として処理された後、第３の領域に記憶されているフラグ格納フレームが、１つ前のフレームの画像データにおけるカバードバックグラウンド領域、前景領域、背景領域、およびアンカバードバックグラウンド領域の特定結果として出力されるとともに、第２の領域および第１の領域に記憶されているフラグ格納フレームが、第３の領域および第２の領域に移動され、さらに第１の領域のフラグ格納フレームが初期化され、注目フレームの全ての画素が注目画素として処理された後、１つ後のフレームを新たな注目フレームとして、新たな注目フレーム、およびその注目フレームの前後のフレームの画像データが記憶される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る画像処理装置の一実施の形態を示す図である。CPU（Central Processing Unit）２１は、ROM（Read Only Memory）２２、または記憶部２８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）２３には、CPU２１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU２１、ROM２２、およびRAM２３は、バス２４により相互に接続されている。
【００１３】
CPU２１にはまた、バス２４を介して入出力インタフェース２５が接続されている。入出力インタフェース２５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部２６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部２７が接続されている。CPU２１は、入力部２６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU２１は、処理の結果得られた画像や音声等を出力部２７に出力する。
【００１４】
入出力インタフェース２５に接続されている記憶部２８は、例えばハードディスクなどで構成され、CPU２１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部２９は、インターネット、その他のネットワークを介して外部の装置と通信する。この例の場合、通信部２９はセンサの出力を取り込む取得部として働く。
【００１５】
また、通信部２９を介してプログラムを取得し、記憶部２８に記憶してもよい。
【００１６】
入出力インタフェース２５に接続されているドライブ３０は、磁気ディスク５１、光ディスク５２、光磁気ディスク５３、或いは半導体メモリ５４などが装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記憶部２８に転送され、記憶される。
【００１７】
図２は、画像処理装置を示すブロック図である。
【００１８】
なお、画像処理装置の各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本明細書の各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアによる機能ブロック図と考えても良い。
【００１９】
この明細書では、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトに対応する画像を、画像オブジェクトと称する。
【００２０】
画像処理装置に供給された入力画像は、オブジェクト抽出部１０１、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に供給される。
【００２１】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの輪郭を検出することで、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００２２】
オブジェクト抽出部１０１は、入力画像に含まれる背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出して、抽出した画像オブジェクトを動き検出部１０２に供給する。オブジェクト抽出部１０１は、例えば、入力画像と、抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトとの差から、背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出する。
【００２３】
また、例えば、オブジェクト抽出部１０１は、内部に設けられている背景メモリに記憶されている背景の画像と、入力画像との差から、前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクト、および背景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトを粗く抽出するようにしてもよい。
【００２４】
動き検出部１０２は、例えば、ブロックマッチング法、勾配法、位相相関法、およびペルリカーシブ法などの手法により、粗く抽出された前景のオブジェクトに対応する画像オブジェクトの動きベクトルを算出して、算出した動きベクトルおよび動きベクトルの位置情報（動きベクトルに対応する画素の位置を特定する情報）を動きボケ調整部１０６に供給する。
【００２５】
動き検出部１０２が出力する動きベクトルには、動き量vに対応する情報が含まれるている。
【００２６】
また、例えば、動き検出部１０２は、画像オブジェクトに画素を特定する画素位置情報と共に、画像オブジェクト毎の動きベクトルを動きボケ調整部１０６に出力するようにしてもよい。
【００２７】
動き量vは、動いているオブジェクトに対応する画像の位置の変化を画素間隔を単位として表す値である。例えば、前景に対応するオブジェクトの画像が、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分離れた位置に表示されるように移動しているとき、前景に対応するオブジェクトの画像の動き量vは、４とされる。
【００２８】
なお、オブジェクト抽出部１０１および動き検出部１０２は、動いているオブジェクトに対応した動きボケ量の調整を行う場合に必要となる。
【００２９】
領域特定部１０３は、入力された画像の画素のそれぞれを、前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに特定し、画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域のいずれかに属するかを示す情報（以下、領域情報と称する）を混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６に供給する。
【００３０】
混合比算出部１０４は、入力画像、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合領域に含まれる画素に対応する混合比（以下、混合比αと称する）を算出して、算出した混合比を前景背景分離部１０５に供給する。
【００３１】
混合比αは、後述する式（３）に示されるように、画素値における、背景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、背景の成分とも称する）の割合を示す値である。
【００３２】
前景背景分離部１０５は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および混合比算出部１０４から供給された混合比αを基に、前景のオブジェクトに対応する画像の成分（以下、前景の成分とも称する）のみから成る前景成分画像と、背景の成分のみから成る背景成分画像とに入力画像を分離して、前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。なお、分離された前景成分画像を最終的な出力とすることも考えられる。従来の混合領域を考慮しないで前景と背景だけを特定し、分離していた方式に比べ正確な前景と背景を得ることが出来る。
【００３３】
動きボケ調整部１０６は、動きベクトルからわかる動き量vおよび領域情報を基に、前景成分画像に含まれる１以上の画素を示す処理単位を決定する。処理単位は、動きボケの量の調整の処理の対象となる１群の画素を指定するデータである。
【００３４】
動きボケ調整部１０６は、画像処理装置に入力された動きボケ調整量、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトルおよびその位置情報、並びに処理単位を基に、前景成分画像に含まれる動きボケを除去する、動きボケの量を減少させる、または動きボケの量を増加させるなど前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部１０７に出力する。動きベクトルとその位置情報は使わないこともある。
【００３５】
ここで、動きボケとは、撮像の対象となる、現実世界におけるオブジェクトの動きと、センサの撮像の特性とにより生じる、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれている歪みをいう。
【００３６】
選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【００３７】
次に、図３乃至図１８を参照して、画像処理装置に供給される入力画像について説明する。
【００３８】
図３は、センサによる撮像を説明する図である。センサは、例えば、固体撮像素子であるCCD（Charge-Coupled Device）エリアセンサを備えたCCDビデオカメラなどで構成される。現実世界における、前景に対応するオブジェクトは、現実世界における、背景に対応するオブジェクトと、センサとの間を、例えば、図中の左側から右側に水平に移動する。
【００３９】
センサは、前景に対応するオブジェクトを、背景に対応するオブジェクトと共に撮像する。センサは、撮像した画像を１フレーム単位で出力する。例えば、センサは、１秒間に３０フレームから成る画像を出力する。センサの露光時間は、１／３０秒とすることができる。露光時間は、センサが入力された光の電荷への変換を開始してから、入力された光の電荷への変換を終了するまでの期間である。以下、露光時間をシャッタ時間とも称する。
【００４０】
図４は、画素の配置を説明する図である。図４中において、Ａ乃至Ｉは、個々の画素を示す。画素は、画像に対応する平面上に配置されている。１つの画素に対応する１つの検出素子は、センサ上に配置されている。センサが画像を撮像するとき、１つの検出素子は、画像を構成する１つの画素に対応する画素値を出力する。例えば、検出素子のＸ方向の位置は、画像上の横方向の位置に対応し、検出素子のＹ方向の位置は、画像上の縦方向の位置に対応する。
【００４１】
図５に示すように、例えば、CCDである検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力された光を電荷に変換して、変換された電荷を蓄積する。電荷の量は、入力された光の強さと、光が入力されている時間にほぼ比例する。検出素子は、シャッタ時間に対応する期間において、入力された光から変換された電荷を、既に蓄積されている電荷に加えていく。すなわち、検出素子は、シャッタ時間に対応する期間、入力される光を積分して、積分された光に対応する量の電荷を蓄積する。検出素子は、時間に対して、積分効果があるとも言える。
【００４２】
検出素子に蓄積された電荷は、図示せぬ回路により、電圧値に変換され、電圧値は更にデジタルデータなどの画素値に変換されて出力される。従って、センサから出力される個々の画素値は、前景または背景に対応するオブジェクトの空間的に広がりを有するある部分を、シャッタ時間について積分した結果である、１次元の空間に射影された値を有する。
【００４３】
画像処理装置は、このようなセンサの蓄積の動作により、出力信号に埋もれてしまった有意な情報、例えば、混合比αを抽出する。画像処理装置は、前景の画像オブジェクト自身が混ざり合うことによる生ずる歪みの量、例えば、動きボケの量などを調整する。また、画像処理装置は、前景の画像オブジェクトと背景の画像オブジェクトとが混ざり合うことにより生ずる歪みの量を調整する。
【００４４】
図６は、動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。図６（Ａ）は、動きを伴う前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を示している。図６（Ａ）に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に左から右に動いている。
【００４５】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す画像の１つのラインに対応する画素値を時間方向に展開したモデル図である。図６（Ｂ）の横方向は、図６（Ａ）の空間方向Ｘに対応している。
【００４６】
背景領域の画素は、背景の成分、すなわち、背景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。前景領域の画素は、前景の成分、すなわち、前景のオブジェクトに対応する画像の成分のみから、その画素値が構成されている。
【００４７】
混合領域の画素は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されている。混合領域は、背景の成分、および前景の成分から、その画素値が構成されているので、歪み領域ともいえる。混合領域は、更に、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域に分類される。
【００４８】
カバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の前端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が前景に覆い隠される領域をいう。
【００４９】
これに対して、アンカバードバックグラウンド領域は、前景領域に対して、前景のオブジェクトの進行方向の後端部に対応する位置の混合領域であり、時間の経過に対応して背景成分が現れる領域をいう。
【００５０】
このように、前景領域、背景領域、またはカバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域を含む画像が、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、および前景背景分離部１０５に入力画像として入力される。
【００５１】
図７は、以上のような、背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。図６に示す画像に対応する場合、背景領域は、静止部分であり、前景領域は、動き部分であり、混合領域のカバードバックグラウンド領域は、背景から前景に変化する部分であり、混合領域のアンカバードバックグラウンド領域は、前景から背景に変化する部分である。
【００５２】
図８は、静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。例えば、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【００５３】
図８に示すF01乃至F04の画素値は、静止している前景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。図８に示すB01乃至B04の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。
【００５４】
図８における縦方向は、時間に対応し、図中の上から下に向かって時間が経過する。図８中の矩形の上辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を開始する時刻に対応し、図８中の矩形の下辺の位置は、センサが入力された光の電荷への変換を終了する時刻に対応する。すなわち、図８中の矩形の上辺から下辺までの距離は、シャッタ時間に対応する。
【００５５】
以下において、シャッタ時間とフレーム間隔とが同一である場合を例に説明する。
【００５６】
図８における横方向は、図６で説明した空間方向Xに対応する。より具体的には、図８に示す例において、図８中の”F01”と記載された矩形の左辺から”B04”と記載された矩形の右辺までの距離は、画素のピッチの８倍、すなわち、連続している８つの画素の間隔に対応する。
【００５７】
前景のオブジェクトおよび背景のオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される光は変化しない。
【００５８】
ここで、シャッタ時間に対応する期間を２つ以上の同じ長さの期間に分割する。例えば、仮想分割数を４とすると、図８に示すモデル図は、図９に示すモデルとして表すことができる。仮想分割数は、前景に対応するオブジェクトのシャッタ時間内での動き量vなどに対応して設定される。例えば、４である動き量vに対応して、仮想分割数は、４とされ、シャッタ時間に対応する期間は４つに分割される。
【００５９】
図中の最も上の行は、シャッタが開いて最初の、分割された期間に対応する。図中の上から２番目の行は、シャッタが開いて２番目の、分割された期間に対応する。図中の上から３番目の行は、シャッタが開いて３番目の、分割された期間に対応する。図中の上から４番目の行は、シャッタが開いて４番目の、分割された期間に対応する。
【００６０】
以下、動き量vに対応して分割されたシャッタ時間をシャッタ時間/vとも称する。
【００６１】
前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、前景の成分F01/vは、画素値F01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、前景に対応するオブジェクトが静止しているとき、前景の成分F02/vは、画素値F02を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F03/vは、画素値F03を仮想分割数で除した値に等しく、前景の成分F04/vは、画素値F04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００６２】
背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、センサに入力される光は変化しないので、背景の成分B01/vは、画素値B01を仮想分割数で除した値に等しい。同様に、背景に対応するオブジェクトが静止しているとき、背景の成分B02/vは、画素値B02を仮想分割数で除した値に等しく、B03/vは、画素値B03を仮想分割数で除した値に等しく、B04/vは、画素値B04を仮想分割数で除した値に等しい。
【００６３】
すなわち、前景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される前景のオブジェクトに対応する光が変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する前景の成分F01/vとは、同じ値となる。F02/v乃至F04/vも、F01/vと同様の関係を有する。
【００６４】
背景に対応するオブジェクトが静止している場合、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景のオブジェクトに対応する光は変化しないので、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて２番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vと、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vに対応する背景の成分B01/vとは、同じ値となる。B02/v乃至B04/vも、同様の関係を有する。
【００６５】
次に、前景に対応するオブジェクトが移動し、背景に対応するオブジェクトが静止している場合について説明する。
【００６６】
図１０は、前景に対応するオブジェクトが図中の右側に向かって移動する場合の、カバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１０において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１０において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動する。
【００６７】
図１０において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、前景領域に属する。図１０において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。図１０において、最も右側の画素は、背景領域に属する。
【００６８】
前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトを覆い隠すように移動しているので、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、背景の成分から、前景の成分に替わる。
【００６９】
例えば、図１０中に太線枠を付した画素値Mは、式（１）で表される。
【００７０】
M=B02/v+B02/v+F07/v+F06/v （１）
【００７１】
例えば、左から５番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、1/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、3/4である。
【００７２】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F07/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F07/vは、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００７３】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F06/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F06/vは、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００７４】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F05/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vのに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F05/vは、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００７５】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように等速で移動すると仮定できるので、例えば、図１０中の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分F04/vは、図１０中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F04/vは、図１０中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１０中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００７６】
動いているオブジェクトに対応する前景の領域は、このように動きボケを含むので、歪み領域とも言える。
【００７７】
図１１は、前景が図中の右側に向かって移動する場合の、アンカバードバックグラウンド領域を含む、１つのライン上の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１１において、前景の動き量vは、４である。１フレームは短い時間なので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定することができる。図１１において、前景に対応するオブジェクトの画像は、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に移動する。
【００７８】
図１１において、最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属する。図１１において、左から５番目乃至左から７番目の画素は、アンカバードバックグラウンドである混合領域に属する。図１１において、最も右側の画素は、前景領域に属する。
【００７９】
背景に対応するオブジェクトを覆っていた前景に対応するオブジェクトが時間の経過と共に背景に対応するオブジェクトの前から取り除かれるように移動しているので、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値に含まれる成分は、シャッタ時間に対応する期間のある時点で、前景の成分から、背景の成分に替わる。
【００８０】
例えば、図１１中に太線枠を付した画素値M'は、式（２）で表される。
【００８１】
M'=F02/v+F01/v+B26/v+B26/v （２）
【００８２】
例えば、左から５番目の画素は、３つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、１つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から５番目の画素の混合比αは、3/4である。左から６番目の画素は、２つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、２つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から６番目の画素の混合比αは、1/2である。左から７番目の画素は、１つのシャッタ時間/vに対応する背景の成分を含み、３つのシャッタ時間/vに対応する前景の成分を含むので、左から７番目の画素の混合比αは、1/4である。
【００８３】
式（１）および式（２）をより一般化すると、画素値Mは、式（３）で表される。
【００８４】
【数１】

【００８５】
ここで、αは、混合比である。Ｂは、背景の画素値であり、Fi/vは、前景の成分である。
【００８６】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F01/vは、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、F01/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分と、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分とに、それぞれ等しい。
【００８７】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、仮想分割数が４であるので、例えば、図１１中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F02/vは、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。同様に、前景の成分F02/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【００８８】
前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で動くと仮定でき、かつ、動き量vが４であるので、例えば、図１１中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分F03/vは、図１１中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vに対応する前景の成分に等しい。
【００８９】
図９乃至図１１の説明において、仮想分割数は、４であるとして説明したが、仮想分割数は、動き量vに対応する。動き量vは、一般に、前景に対応するオブジェクトの移動速度に対応する。例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、４とされる。動き量vに対応し、仮想分割数は、４とされる。同様に、例えば、前景に対応するオブジェクトが、あるフレームを基準として次のフレームにおいて６画素分左側に表示されるように移動しているとき、動き量vは、６とされ、仮想分割数は、６とされる。
【００９０】
図１２および図１３に、以上で説明した、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域と、分割されたシャッタ時間に対応する前景の成分および背景の成分との関係を示す。
【００９１】
図１２は、静止している背景の前を移動しているオブジェクトに対応する前景を含む画像から、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す。図１２に示す例において、前景に対応するオブジェクトは、画面に対して水平に移動している。
【００９２】
フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームであり、フレーム#n+2は、フレーム#n+1の次のフレームである。
【００９３】
フレーム#n乃至フレーム#n+2のいずれかから抽出した、前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出して、動き量vを４として、抽出された画素の画素値を時間方向に展開したモデルを図１３に示す。
【００９４】
前景領域の画素値は、前景に対応するオブジェクトが移動するので、シャッタ時間/vの期間に対応する、４つの異なる前景の成分から構成される。例えば、図１３に示す前景領域の画素のうち最も左側に位置する画素は、F01/v,F02/v,F03/v、およびF04/vから構成される。すなわち、前景領域の画素は、動きボケを含んでいる。
【００９５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、シャッタ時間に対応する期間において、センサに入力される背景に対応する光は変化しない。この場合、背景領域の画素値は、動きボケを含まない。
【００９６】
カバードバックグラウンド領域若しくはアンカバードバックグラウンド領域から成る混合領域に属する画素の画素値は、前景の成分と、背景の成分とから構成される。
【００９７】
次に、オブジェクトに対応する画像が動いているとき、複数のフレームにおける、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデルについて説明する。例えば、オブジェクトに対応する画像が画面に対して水平に動いているとき、隣接して１列に並んでいる画素として、画面の１つのライン上に並んでいる画素を選択することができる。
【００９８】
図１４は、静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。フレーム#nは、フレーム#n-1の次のフレームであり、フレーム#n+1は、フレーム#nの次のフレームである。他のフレームも同様に称する。
【００９９】
図１４に示すB01乃至B12の画素値は、静止している背景のオブジェクトに対応する画素の画素値である。背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n-1乃至フレームn+1において、対応する画素の画素値は、変化しない。例えば、フレーム#n-1におけるB05の画素値を有する画素の位置に対応する、フレーム#nにおける画素、およびフレーム#n+1における画素は、それぞれ、B05の画素値を有する。
【０１００】
図１５は、静止している背景に対応するオブジェクトと共に図中の右側に移動する前景に対応するオブジェクトを撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１５に示すモデルは、カバードバックグラウンド領域を含む。
【０１０１】
図１５において、前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、前景の動き量vは、４であり、仮想分割数は、４である。
【０１０２】
例えば、図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１０３】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１０４】
図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１０５】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B01/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B02/vとなる。図１５中のフレーム#n-1の左から４番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B03/vとなる。
【０１０６】
図１５中のフレーム#n-1において、最も左側の画素は、前景領域に属し、左側から２番目乃至４番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１０７】
図１５中のフレーム#n-1の左から５番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、その画素値は、それぞれ、B04乃至B11となる。
【０１０８】
図１５中のフレーム#nの左から１番目の画素乃至５番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F05/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１０９】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１１０】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１１１】
図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１１２】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B05/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B06/vとなる。図１５中のフレーム#nの左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B07/vとなる。
【０１１３】
図１５中のフレーム#nにおいて、左側から６番目乃至８番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１１４】
図１５中のフレーム#nの左から９番目の画素乃至１２番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B08乃至B11となる。
【０１１５】
図１５中のフレーム#n+1の左から１番目の画素乃至９番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F01/v乃至F12/vのいずれかである。
【０１１６】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F12/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１５中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F12/vとなる。
【０１１７】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの期間の前景の成分は、F11/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F11/vとなる。図１５中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F11/vとなる。
【０１１８】
図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて３番目の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F10/vとなり、図１５中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F09/vとなる。
【０１１９】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１５中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの背景の成分は、B09/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて最初および２番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B10/vとなる。図１５中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初乃至３番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B11/vとなる。
【０１２０】
図１５中のフレーム#n+1において、左側から１０番目乃至１２番目の画素は、カバードバックグラウンド領域である混合領域に対応する。
【０１２１】
図１６は、図１５に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１２２】
図１７は、静止している背景と共に図中の右側に移動するオブジェクトに対応する前景を撮像した画像の３つのフレームの、隣接して１列に並んでいる画素であって、フレーム上で同一の位置の画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。図１７において、アンカバードバックグラウンド領域が含まれている。
【０１２３】
図１７において、前景に対応するオブジェクトは、剛体であり、かつ等速で移動していると仮定できる。前景に対応するオブジェクトが、次のフレームにおいて４画素分右側に表示されるように移動しているので、動き量vは、４である。
【０１２４】
例えば、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から２番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から４番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１２５】
図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から３番目の画素の、シャッタが開いて最初の、シャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１２６】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#n-1の最も左側の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B25/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から２番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B26/vとなる。図１７中のフレーム#n-1の左から３番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B27/vとなる。
【０１２７】
図１７中のフレーム#n-1において、最も左側の画素乃至３番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１２８】
図１７中のフレーム#n-1の左から４番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレームの前景の成分は、F13/v乃至F24/vのいずれかである。
【０１２９】
図１７中のフレーム#nの最も左側の画素乃至左から４番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B28となる。
【０１３０】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から６番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１３１】
図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から７番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から８番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１３２】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#nの左から５番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B29/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から６番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B30/vとなる。図１７中のフレーム#nの左から７番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B31/vとなる。
【０１３３】
図１７中のフレーム#nにおいて、左から５番目の画素乃至７番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１３４】
図１７中のフレーム#nの左から８番目の画素乃至１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#nの前景領域における、シャッタ時間/vの期間に対応する値は、F13/v乃至F20/vのいずれかである。
【０１３５】
図１７中のフレーム#n+1の最も左側の画素乃至左から８番目の画素は、背景領域に属し、画素値は、それぞれ、B25乃至B32となる。
【０１３６】
前景に対応するオブジェクトが、剛体であり、等速で移動すると仮定でき、前景の画像が次のフレームにおいて４画素右側に表示されるように移動するので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなり、図１７中の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F13/vとなる。図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて３番目のシャッタ時間/vの前景の成分、および図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの前景の成分は、F13/vとなる。
【０１３７】
図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F14/vとなり、図１７中の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて２番目のシャッタ時間/vの前景の成分も、F14/vとなる。図１７中の左から１２番目の画素の、シャッタが開いて最初のシャッタ時間/vの前景の成分は、F15/vとなる。
【０１３８】
背景に対応するオブジェクトが静止しているので、図１７中のフレーム#n+1の左から９番目の画素の、シャッタが開いて２番目乃至４番目の、シャッタ時間/vの背景の成分は、B33/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１０番目の画素の、シャッタが開いて３番目および４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B34/vとなる。図１７中のフレーム#n+1の左から１１番目の画素の、シャッタが開いて４番目のシャッタ時間/vの背景の成分は、B35/vとなる。
【０１３９】
図１７中のフレーム#n+1において、左から９番目の画素乃至１１番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域である混合領域に属する。
【０１４０】
図１７中のフレーム#n+1の左から１２番目の画素は、前景領域に属する。フレーム#n+1の前景領域における、シャッタ時間/vの前景の成分は、F13/v乃至F16/vのいずれかである。
【０１４１】
図１８は、図１７に示す画素値から前景の成分を抽出した画像のモデル図である。
【０１４２】
図２に戻り、領域特定部１０３は、複数のフレームの画素値を用いて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを画素毎に対応付けて、領域情報として、混合比算出部１０４および動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１４３】
混合比算出部１０４は、複数のフレームの画素値、および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素について画素毎に混合比αを算出し、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１４４】
前景背景分離部１０５は、複数のフレームの画素値、領域情報、および混合比αを基に、前景の成分のみからなる前景成分画像を抽出して、動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１４５】
動きボケ調整部１０６は、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像、動き検出部１０２から供給された動きベクトル、および領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量を調整した前景成分画像を出力する。
【０１４６】
図１９のフローチャートを参照して、画像処理装置による動きボケの量の調整の処理を説明する。ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を生成する領域特定の処理を実行する。領域特定の処理の詳細は、後述する。領域特定部１０３は、生成した領域情報を混合比算出部１０４に供給する。
【０１４７】
なお、ステップＳ１１において、領域特定部１０３は、入力画像を基に、入力画像の画素毎に前景領域、背景領域、または混合領域（カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域の区別をしない）のいずれかに属するかを示す領域情報を生成するようにしてもよい。この場合において、前景背景分離部１０５および動きボケ調整部１０６は、動きベクトルの方向を基に、混合領域がカバードバックグラウンド領域であるか、またはアンカバードバックグラウンド領域であるかを判定する。例えば、動きベクトルの方向に対応して、前景領域、混合領域、および背景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、カバードバックグラウンド領域と判定され、動きベクトルの方向に対応して、背景領域、混合領域、および前景領域と順に並んでいるとき、その混合領域は、アンカバードバックグラウンド領域と判定される。
【０１４８】
ステップＳ１２において、混合比算出部１０４は、入力画像および領域情報を基に、混合領域に含まれる画素毎に、混合比αを算出する。混合比算出の処理の詳細は、後述する。混合比算出部１０４は、算出した混合比αを前景背景分離部１０５に供給する。
【０１４９】
ステップＳ１３において、前景背景分離部１０５は、領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を抽出して、前景成分画像として動きボケ調整部１０６に供給する。
【０１５０】
ステップＳ１４において、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動き方向に並ぶ連続した画素であって、アンカバードバックグラウンド領域、前景領域、およびカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するものの画像上の位置を示す処理単位を生成し、処理単位に対応する前景成分に含まれる動きボケの量を調整する。動きボケの量の調整の処理の詳細については、後述する。
【０１５１】
ステップＳ１５において、画像処理装置は、画面全体について処理を終了したか否かを判定し、画面全体について処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ１４に進み、処理単位に対応する前景の成分を対象とした動きボケの量の調整の処理を繰り返す。
【０１５２】
ステップＳ１５において、画面全体について処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０１５３】
このように、画像処理装置は、前景と背景を分離して、前景に含まれる動きボケの量を調整することができる。すなわち、画像処理装置は、前景の画素の画素値であるサンプルデータに含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０１５４】
以下、領域特定部１０３、混合比算出部１０４、前景背景分離部１０５、および動きボケ調整部１０６のそれぞれの構成について説明する。
【０１５５】
図２０は、領域特定部１０３の構成を示すブロック図である。
【０１５６】
フレームメモリ２０１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ２０１は、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1を記憶する。
【０１５７】
静動判定部２０２−１は、領域特定の対象であるフレーム#nの画素の画素値、および領域特定の対象であるフレーム#nの画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−１は、フレーム#nの画素値とフレーム#n-1の画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３に供給する。フレーム#nの画素の画素値とフレーム#n-1の画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−１は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３に供給する。
【０１５８】
静動判定部２０２−２は、領域特定の対象であるフレーム#nの画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素の画素値、およびフレーム#nの対象となる画素の画素値をフレームメモリ２０１から読み出して、画素値の差の絶対値を算出する。静動判定部２０２−２は、フレーム#n+1の画素値とフレーム#nの画素値との差の絶対値が、予め設定している閾値Thより大きいか否かを判定し、画素値の差の絶対値が、閾値Thより大きいと判定された場合、動きを示す静動判定を領域判定部２０３に供給する。フレーム#n+1の画素の画素値とフレーム#nの画素の画素値との差の絶対値が、閾値Th以下であると判定された場合、静動判定部２０２−２は、静止を示す静動判定を領域判定部２０３に供給する。
【０１５９】
領域判定部２０３は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が静止領域に属すると判定し、判定フラグ格納フレームメモリ２０４のフレーム#nの、領域の判定される画素に対応するアドレスに、静止領域に属することを示すフラグを設定する。
【０１６０】
領域判定部２０３は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#nにおける領域特定の対象である画素が動き領域に属すると判定し、判定フラグ格納フレームメモリ２０４のフレーム#nの、領域の判定される画素に対応するアドレスに、動き領域に属することを示すフラグを設定する。
【０１６１】
領域判定部２０３は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が静止を示し、かつ、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が動きを示しているとき、フレーム#n+1における領域特定の対象である画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、判定フラグ格納フレームメモリ２０４のフレーム#n+1の、領域の判定される画素に対応するアドレスに、カバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを設定する。
【０１６２】
領域判定部２０３は、静動判定部２０２−１から供給された静動判定が動きを示し、かつ、静動判定部２０２−２から供給された静動判定が静止を示しているとき、フレーム#n-1における領域特定の対象である画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定し、判定フラグ格納フレームメモリ２０４のフレーム#n-1の、領域の判定される画素に対応するアドレスに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示すフラグを設定する。
【０１６３】
領域判定部２０３が判定フラグ格納フレームメモリ２０４に設定するフラグは、例えば、2bitのフラグであり、”００”であるとき、静止領域を示し、”０１”であるとき、アンカバードバックグラウンド領域を示し、”１０”であるとき、カバードバックグラウンド領域を示し、”１１”であるとき、動き領域を示す。
【０１６４】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、各画素に対応して2bitのフラグである、フレーム#n-1の領域判定されたフラグ、フレーム#nの領域判定されたフラグ、およびフレーム#n+1の領域判定されたフラグを個々に記憶する。
【０１６５】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、領域特定部１０３が１つのフレームについて領域の判定を終了したとき、アンカバードバックグラウンド領域、動き領域、静止領域、およびカバードバックグラウンド領域を示すフラグが設定されている、フレーム#n-1のフラグを領域情報として出力する。
【０１６６】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、領域特定部１０３が１つのフレームについて領域の判定を終了したとき、カバードバックグラウンド領域、動き領域、および静止領域を示すフラグが設定されている、フレーム#nのフラグをフレーム#n-1に移動する。
【０１６７】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、領域特定部１０３が１つのフレームについて領域の判定を終了したとき、カバードバックグラウンド領域を示すフラグが設定されている、フレーム#n+1のフラグをフレーム#nに移動する。
【０１６８】
判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、領域特定部１０３が１つのフレームについて領域の判定を終了したとき、フレーム#n+1を初期化する。
【０１６９】
すなわち、領域特定部１０３が１つのフレームについて領域の判定を開始するとき、判定フラグ格納フレームメモリ２０４が記憶するフレーム#n+1は、フラグが設定されていない。
【０１７０】
領域特定部１０３が１つのフレームについて領域の判定を開始するとき、判定フラグ格納フレームメモリ２０４が記憶するフレーム#nは、カバードバックグラウンド領域を示すフラグが設定されている。
【０１７１】
領域特定部１０３が１つのフレームについて領域の判定を開始するとき、判定フラグ格納フレームメモリ２０４が記憶するフレーム#n-1は、カバードバックグラウンド領域を示すフラグ、静止領域を示すフラグ、および動き領域を示すフラグが設定されている。
【０１７２】
従って、領域判定部２０３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４が記憶している、カバードバックグラウンド領域を示すフラグが設定されている、フレーム#nに、静止領域または動き領域を示すフラグを設定する。
【０１７３】
領域判定部２０３は、フレーム#nの対応するアドレスにアンカバードバックグラウンド領域を示すフラグまたはカバードバックグラウンド領域を示すフラグが既に設定されているとき、動き領域を示すフラグを設定しない。
【０１７４】
領域判定部２０３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４が記憶している、カバードバックグラウンド領域を示すフラグ、静止領域を示すフラグ、および動き領域を示すフラグが設定されている、フレーム#n-1に、アンカバードバックグラウンド領域を示すフラグを設定する。
【０１７５】
次に、領域特定部１０３の処理の例を図２１乃至図２５を参照して説明する。
【０１７６】
前景に対応するオブジェクトが移動しているとき、オブジェクトに対応する画像の画面上の位置は、フレーム毎に変化する。図２１に示すように、フレーム#nにおいて、Yn(x,y)で示される位置に位置するオブジェクトに対応する画像は、次のフレームであるフレーム#n+1において、Yn+1(x,y)に位置する。
【０１７７】
前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向に隣接して１列に並ぶ画素の画素値を時間方向に展開したモデル図を図２２に示す。例えば、前景のオブジェクトに対応する画像の動き方向が画面に対して水平であるとき、図２２におけるモデル図は、１つのライン上の隣接する画素の画素値を時間方向に展開したモデルを示す。
【０１７８】
図２２において、フレーム#nにおけるラインは、フレーム#n+1におけるラインと同一である。
【０１７９】
フレーム#nにおいて、左から２番目の画素乃至１３番目の画素に含まれているオブジェクトに対応する前景の成分は、フレーム#n+1において、左から６番目乃至１７番目の画素に含まれる。
【０１８０】
フレーム#nにおいて、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１１番目乃至１３番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。フレーム#n+1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素であり、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から６番目乃至８番目の画素である。
【０１８１】
図２２に示す例において、フレーム#nに含まれる前景の成分が、フレーム#n+1において４画素移動しているので、動き量vは、４である。仮想分割数は、動き量vに対応し、４である。
【０１８２】
次に、注目しているフレームの前後における混合領域に属する画素の画素値の変化について説明する。
【０１８３】
図２３に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#n+1において、カバードバックグラウンド領域に属する画素は、左から１５番目乃至１７番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ前のフレーム#nにおいて、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ前のフレーム#n-1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０１８４】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値は、フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#nの左から１６番目の画素の画素値は、フレーム#n-1の左から１６番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#nの左から１７番目の画素の画素値は、フレーム#n-1の左から１７番目の画素の画素値から変化しない。
【０１８５】
すなわち、フレーム#n+1におけるカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#nおよびフレーム#n-1の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#n+1におけるカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#nおよびフレーム#n-1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−１により、静止と判定される。
【０１８６】
フレーム#n+1におけるカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#nにおける背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#n+1における混合領域に属する画素、および対応するフレーム#nの画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−２により、動きと判定される。
【０１８７】
このように、領域判定部２０３は、静動判定部２０２−２から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−１から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、フレーム#n+1の対応する画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０１８８】
図２４に示す、背景が静止し、前景の動き量vが４であるフレーム#n-1において、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素は、左から２番目乃至４番目の画素である。動き量vが４であるので、１つ後のフレーム#nにおいて、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。また、更に１つ後のフレーム#n+1において、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分のみを含み、背景領域に属する。
【０１８９】
ここで、背景に対応するオブジェクトが静止しているので、フレーム#n+1の左から２番目の画素の画素値は、フレーム#nの左から２番目の画素の画素値から変化しない。同様に、フレーム#n+1の左から３番目の画素の画素値は、フレーム#nの左から３番目の画素の画素値から変化せず、フレーム#n+1の左から４番目の画素の画素値は、フレーム#nの左から４番目の画素の画素値から変化しない。
【０１９０】
すなわち、フレーム#n-1におけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#nおよびフレーム#n+1の画素は、背景の成分のみから成り、画素値が変化しないので、その差の絶対値は、ほぼ０の値となる。従って、フレーム#nにおけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素に対応する、フレーム#nおよびフレーム#n+1の画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−２により、静止と判定される。
【０１９１】
フレーム#n-1におけるアンカバードバックグラウンド領域に属する画素は、前景の成分を含むので、フレーム#nにおける背景の成分のみから成る場合と、画素値が異なる。従って、フレーム#n-1における混合領域に属する画素、および対応するフレーム#nの画素に対する静動判定は、静動判定部２０２−１により、動きと判定される。
【０１９２】
このように、領域判定部２０３は、静動判定部２０２−１から動きを示す静動判定の結果が供給され、静動判定部２０２−２から静止を示す静動判定の結果が供給されたとき、フレーム#n-1の対応する画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０１９３】
図２５は、領域特定部１０３の判定条件を示す図である。フレーム#n+1の判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#n+1の判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#nの画素とが静止と判定され、フレーム#n+1の判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#nの画素と、フレーム#n+1の画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#n+1の判定の対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０１９４】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが静止と判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が静止領域に属すると判定する。
【０１９５】
フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n-1の画素と、フレーム#nの画素とが動きと判定され、フレーム#nの画素と、フレーム#nの判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが動きと判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#nの判定の対象となる画素が動き領域に属すると判定する。
【０１９６】
フレーム#n-1の画素と、フレーム#n-1の判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#nの画素とが動きと判定され、フレーム#n-1の判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#nの画素と、フレーム#n-1の判定の対象となる画素の画像上の位置と同一の位置にあるフレーム#n+1の画素とが静止と判定されたとき、領域特定部１０３は、フレーム#n-1の判定の対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると判定する。
【０１９７】
このように、領域特定部１０３は、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を特定する。領域特定部１０３は、１つのフレームについて、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を特定するために、３フレームに対応する時間を必要とする。
【０１９８】
図２６は、領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。図２６に示す結果に対応する入力画像において、前景のオブジェクトは、図面の左側から右側に向かって、移動している。
【０１９９】
前景のオブジェクトの進行方向側（図中の右側）において、カバードバックグラウンド領域が判定され、前景のオブジェクトの進行方向の反対側（図中の左側）において、アンカバードバックグラウンド領域が判定されていることがわかる。
【０２００】
図２７は、図２６の判定結果のうち、前景のオブジェクトの左上側に対応する部分を拡大して示す図である。
【０２０１】
前景のオブジェクトが図中の右側に向かって移動しているので、カバードバックグラウンド領域は、前景領域の右側に位置し、アンカバードバックグラウンド領域は、前景領域の左側に位置することがわかる。
【０２０２】
次に、図２８および図２９のフローチャートを参照して、領域特定部１０３の領域特定の処理を説明する。ステップＳ２０１において、フレームメモリ２０１は、判定の対象となるフレーム#n-1乃至フレーム#n+1の画像を取得する。
【０２０３】
ステップＳ２０２において、静動判定部２０２−１は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２０３に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２０４】
ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２０４に進み、領域判定部２０３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているフレーム#nの対応するアドレスに、静止領域に属することを示す”００”を設定し、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２０５】
ステップＳ２０２において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２０３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#nの画素が静止領域には属さないので、ステップＳ２０４の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０５に進む。
【０２０６】
ステップＳ２０５において、静動判定部２０２−１は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２０６に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２０７】
ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２０７に進み、領域判定部２０３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているフレーム#nのフラグを基に、対応する画素が、既に、カバードバックグラウンド領域であると判定されているか否かを判定し、対応する画素が、既に、カバードバックグラウンド領域であると判定されていないと判定された場合、ステップＳ２０８に進む。
【０２０８】
ステップＳ２０８において、領域判定部２０３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているフレーム#nの対応するアドレスに、動き領域に属することを示す”１１”を設定し、手続きは、ステップＳ２０９に進む。
【０２０９】
ステップＳ２０５において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２０６において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２０７において、対応する画素が、既に、カバードバックグラウンド領域であると判定されていると判定された場合、フレーム#nの画素が動き領域には属さないので、ステップＳ２０８の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２０９に進む。
【０２１０】
ステップＳ２０９において、静動判定部２０２−１は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止か否かを判定し、静止と判定された場合、ステップＳ２１０に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きか否かを判定する。
【０２１１】
ステップＳ２１０において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、ステップＳ２１１に進み、領域判定部２０３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているフレーム#n+1の対応するアドレスに、カバードバックグラウンド領域に属することを示す”１０”を設定し、手続きは、ステップＳ２１２に進む。
【０２１２】
ステップＳ２０９において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きと判定された場合、または、ステップＳ２１０において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、フレーム#n+1の画素がカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１１の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１２に進む。
【０２１３】
ステップＳ２１２において、静動判定部２０２−１は、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、動きか否かを判定し、動きと判定された場合、ステップＳ２１３に進み、静動判定部２０２−２は、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止か否かを判定する。
【０２１４】
ステップＳ２１３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、静止と判定された場合、ステップＳ２１４に進み、領域判定部２０３は、判定フラグ格納フレームメモリ２０４に記憶されているフレーム#n-1の対応するアドレスに、アンカバードバックグラウンド領域に属することを示す”０１”を設定し、手続きは、ステップＳ２１５に進む。
【０２１５】
ステップＳ２１２において、フレーム#n-1の画素とフレーム#nの同一位置の画素とで、静止と判定された場合、または、ステップＳ２１３において、フレーム#nの画素とフレーム#n+1の同一位置の画素とで、動きと判定された場合、フレーム#n-1の画素がアンカバードバックグラウンド領域には属さないので、ステップＳ２１４の処理はスキップされ、手続きは、ステップＳ２１５に進む。
【０２１６】
ステップＳ２１５において、領域特定部１０３は、全ての画素について領域を特定したか否かを判定し、全ての画素について領域を特定していないと判定された場合、手続きは、ステップＳ２０２に戻り、他の画素について、領域特定の処理を繰り返す。
【０２１７】
ステップＳ２１５において、全ての画素について領域を特定したと判定された場合、ステップＳ２１６に進み、判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域を示す、フレーム#n-1のフラグを領域情報として出力する。
【０２１８】
ステップＳ２１７において、判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、フレーム#nのフラグをフレーム#n-1に移動する。
【０２１９】
ステップＳ２１８において、判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、フレーム#n+1のフラグをフレーム#nに移動する。
【０２２０】
ステップＳ２１９において、判定フラグ格納フレームメモリ２０４は、フレーム#n+1を初期化して、処理は終了する。
【０２２１】
このように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。
【０２２２】
なお、領域特定部１０３は、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に対応する領域情報に論理和を適用することにより、混合領域に対応する領域情報を生成して、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、または混合領域に属することを示すフラグから成る領域情報を生成するようにしてもよい。
【０２２３】
前景に対応するオブジェクトがテクスチャを有す場合、領域特定部１０３は、より正確に動き領域を特定することができる。
【０２２４】
領域特定部１０３は、動き領域を示す領域情報を前景領域を示す領域情報として、また、静止領域を示す領域情報を背景領域を示す領域情報として出力することができる。
【０２２５】
以上のように、領域特定部１０３は、フレームに含まれている画素のそれぞれについて、動き領域、静止領域、アンカバードバックグラウンド領域、またはカバードバックグラウンド領域に属することを示す領域情報を生成することができる。領域特定部１０３は、比較的少ないメモリ空間で、領域情報を生成することができる。
【０２２６】
図３０は、混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０２２７】
推定混合比処理部４０２は、入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０２２８】
前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内に等速で動いていると仮定できるので、混合領域に属する画素の混合比αは、以下の性質を有する。すなわち、混合比αは、画素の位置の変化に対応して、直線的に変化する。画素の位置の変化を１次元とすれば、混合比αの変化は、直線で表現することができ、画素の位置の変化を２次元とすれば、混合比αの変化は、平面で表現することができる。
【０２２９】
なお、１フレームの期間は短いので、前景に対応するオブジェクトが剛体であり、等速で移動していると仮定が成り立つ。
【０２３０】
この場合、混合比αの傾きは、前景のシャッタ時間内での動き量vの逆比となる。
【０２３１】
理想的な混合比αの例を図３１に示す。理想的な混合比αの混合領域における傾きlは、動き量vの逆数として表すことができる。
【０２３２】
図３１に示すように、理想的な混合比αは、背景領域において、１の値を有し、前景領域において、０の値を有し、混合領域において、０を越え１未満の値を有する。
【０２３３】
図３２の例において、フレーム#nの左から７番目の画素の画素値C06は、フレーム#n-1の左から７番目の画素の画素値P06を用いて、式（４）で表すことができる。
【０２３４】
【数２】

【０２３５】
式（４）において、画素値C06を混合領域の画素の画素値Mと、画素値P06を背景領域の画素の画素値Bと表現する。すなわち、混合領域の画素の画素値Mおよび背景領域の画素の画素値Bは、それぞれ、式（５）および式（６）のように表現することができる。
【０２３６】
M=C06 （５）
B=P06 （６）
【０２３７】
式（４）中の2/vは、混合比αに対応する。動き量vが４なので、フレーム#nの左から７番目の画素の混合比αは、0.5となる。
【０２３８】
以上のように、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの前のフレーム#n-1の画素値Pを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（７）のように書き換えられる。
【０２３９】
C=α・P+f （７）
式（７）のfは、注目している画素に含まれる前景の成分の和Σ_iFi/vである。式（７）に含まれる変数は、混合比αおよび前景の成分の和fの２つである。
【０２４０】
同様に、アンカバードバックグラウンド領域における、動き量vが４であり、時間方向の仮想分割数が４である、画素値を時間方向に展開したモデルを図３３に示す。
【０２４１】
アンカバードバックグラウンド領域において、上述したカバードバックグラウンド領域における表現と同様に、注目しているフレーム#nの画素値Cを混合領域の画素値と見なし、フレーム#nの後のフレーム#n+1の画素値Nを背景領域の画素値と見なすことで、混合比αを示す式（３）は、式（８）のように表現することができる。
【０２４２】
C=α・N+f （８）
【０２４３】
なお、背景のオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景のオブジェクトが動いている場合においても、背景の動き量vに対応させた位置の画素の画素値を利用することにより、式（４）乃至式（８）を適用することができる。例えば、図３２において、背景に対応するオブジェクトの動き量vが２であり、仮想分割数が２であるとき、背景に対応するオブジェクトが図中の右側に動いているとき、式（６）における背景領域の画素の画素値Bは、画素値P04とされる。
【０２４４】
式（７）および式（８）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。ここで、画像は一般的に空間的に相関が強いので近接する画素同士でほぼ同じ画素値となる。
【０２４５】
そこで、前景成分は、空間的に相関が強いので、前景の成分の和fを前または後のフレームから導き出せるように式を変形して、混合比αを求める。
【０２４６】
図３４のフレーム#nの左から７番目の画素の画素値Mcは、式（９）で表すことができる。
【０２４７】
【数３】

【０２４８】
式（９）の右辺第１項の2/vは、混合比αに相当する。式（９）の右辺第２項は、後のフレーム#n+1の画素値を利用して、式（１０）のように表すこととする。
【０２４９】
【数４】

【０２５０】
ここで、前景の成分の空間相関を利用して、式（１１）が成立するとする。
【０２５１】
F=F05=F06=F07=F08=F09=F10=F11=F12 （１１）
式（１０）は、式（１１）を利用して、式（１２）のように置き換えることができる。
【０２５２】
【数５】

【０２５３】
結果として、βは、式（１３）で表すことができる。
【０２５４】
β=2/4 （１３）
【０２５５】
一般的に、式（１１）に示すように混合領域に関係する前景の成分が等しいと仮定すると、混合領域の全ての画素について、内分比の関係から式（１４）が成立する。
【０２５６】
β=1-α （１４）
【０２５７】
式（１４）が成立するとすれば、式（７）は、式（１５）に示すように展開することができる。
【０２５８】
【数６】

【０２５９】
同様に、式（１４）が成立するとすれば、式（８）は、式（１６）に示すように展開することができる。
【０２６０】
【数７】

【０２６１】
式（１５）および式（１６）において、C，N、およびPは、既知の画素値なので、式（１５）および式（１６）に含まれる変数は、混合比αのみである。式（１５）および式（１６）における、C，N、およびPの関係を図３５に示す。Cは、混合比αを算出する、フレーム#nの注目している画素の画素値である。Nは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値である。Pは、注目している画素と空間方向の位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値である。
【０２６２】
従って、式（１５）および式（１６）のそれぞれに１つの変数が含まれることとなるので、３つのフレームの画素の画素値を利用して、混合比αを算出することができる。式（１５）および式（１６）を解くことにより、正しい混合比αが算出されるための条件は、混合領域に関係する前景の成分が等しい、すなわち、前景のオブジェクトが静止しているとき撮像された前景の画像オブジェクトにおいて、前景のオブジェクトの動きの方向に対応する、画像オブジェクトの境界に位置する画素であって、動き量vの２倍の数の連続している画素の画素値が、一定であることである。
【０２６３】
以上のように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（１７）により算出され、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の混合比αは、式（１８）により算出される。
【０２６４】
α=(C-N)/(P-N) （１７）
α=(C-P)/(N-P) （１８）
【０２６５】
図３６は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。フレームメモリ４２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、入力画像として入力されているフレームから１つ後のフレームをフレームメモリ４２２および混合比演算部４２３に供給する。
【０２６６】
フレームメモリ４２２は、入力された画像をフレーム単位で記憶し、フレームメモリ４２１から供給されているフレームから１つ後のフレームを混合比演算部４２３に供給する。
【０２６７】
従って、入力画像としてフレーム#n+1が混合比演算部４２３に入力されているとき、フレームメモリ４２１は、フレーム#nを混合比演算部４２３に供給し、フレームメモリ４２２は、フレーム#n-1を混合比演算部４２３に供給する。
【０２６８】
混合比演算部４２３は、式（１７）に示す演算により、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素と空間的位置が対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。例えば、背景が静止しているとき、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目している画素の画素値C、注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n+1の画素の画素値N、および注目している画素とフレーム内の位置が同じ、フレーム#n-1の画素の画素値Pを基に、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０２６９】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０２７０】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１が式（１７）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出するのに対して、式（１８）に示す演算により、注目している画素の推定混合比を算出する部分が異なることを除き、推定混合比処理部４０１と同様なので、その説明は省略する。
【０２７１】
図３７は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図３７に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動き量vが１１である場合の結果を、１ラインに対して示すものである。
【０２７２】
推定混合比は、混合領域において、図３１に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０２７３】
図３０に戻り、混合比決定部４０３は、領域特定部１０３から供給された、混合比αの算出の対象となる画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定する。混合比決定部４０３は、領域情報を基に設定した混合比αを出力する。
【０２７４】
図３８は、混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、カバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４２に供給する。選択部４４１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素および、これに対応する前および後のフレームの画素を推定混合比処理部４４３に供給する。
【０２７５】
推定混合比処理部４４２は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（１７）に示す演算により、カバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０２７６】
推定混合比処理部４４３は、選択部４４１から入力された画素値を基に、式（１８）に示す演算により、アンカバードバックグラウンド領域に属する、注目している画素の推定混合比を算出して、算出した推定混合比を選択部４４４に供給する。
【０２７７】
選択部４４４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、対象となる画素が前景領域に属する場合、０である推定混合比を選択して、混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１である推定混合比を選択して、混合比αに設定する。選択部４４４は、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４２から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４４３から供給された推定混合比を選択して混合比αに設定する。選択部４４４は、領域情報を基に選択して設定した混合比αを出力する。
【０２７８】
このように、図３８に示す他の構成を有する混合比算出部１０４は、画像の含まれる画素毎に混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０２７９】
図３９のフローチャートを参照して、図３０に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理を説明する。ステップＳ４０１において、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報を取得する。ステップＳ４０２において、推定混合比処理部４０１は、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。混合比推定の演算の処理の詳細は、図４０のフローチャートを参照して、後述する。
【０２８０】
ステップＳ４０３において、推定混合比処理部４０２は、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルにより推定混合比の演算の処理を実行し、算出した推定混合比を混合比決定部４０３に供給する。
【０２８１】
ステップＳ４０４において、混合比算出部１０４は、フレーム全体について、混合比αを推定したか否かを判定し、フレーム全体について、混合比αを推定していないと判定された場合、ステップＳ４０２に戻り、次の画素について混合比αを推定する処理を実行する。
【０２８２】
ステップＳ４０４において、フレーム全体について、混合比αを推定したと判定された場合、ステップＳ４０５に進み、混合比決定部４０３は、画素が、前景領域、背景領域、カバードバックグラウンド領域、またはアンカバードバックグラウンド領域のいずれかに属するかを示す、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比αを設定する。混合比決定部４０３は、対象となる画素が前景領域に属する場合、０を混合比αに設定し、対象となる画素が背景領域に属する場合、１を混合比αに設定し、対象となる画素がカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０１から供給された推定混合比を混合比αに設定し、対象となる画素がアンカバードバックグラウンド領域に属する場合、推定混合比処理部４０２から供給された推定混合比を混合比αに設定し、処理は終了する。
【０２８３】
このように、混合比算出部１０４は、領域特定部１０３から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０２８４】
図３８に構成を示す混合比算出部１０４の混合比αの算出の処理は、図３９のフローチャートで説明した処理と同様なので、その説明は省略する。
【０２８５】
次に、図３９のステップＳ４０２に対応する、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を図４０のフローチャートを参照して説明する。
【０２８６】
ステップＳ４２１において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２１から、フレーム#nの注目画素の画素値Cを取得する。
【０２８７】
ステップＳ４２２において、混合比演算部４２３は、フレームメモリ４２２から、注目画素に対応する、フレーム#n-1の画素の画素値Pを取得する。
【０２８８】
ステップＳ４２３において、混合比演算部４２３は、入力画像に含まれる注目画素に対応する、フレーム#n+1の画素の画素値Nを取得する。
【０２８９】
ステップＳ４２４において、混合比演算部４２３は、フレーム#nの注目画素の画素値C、フレーム#n-1の画素の画素値P、およびフレーム#n+1の画素の画素値Nを基に、推定混合比を演算する。
【０２９０】
ステップＳ４２５において、混合比演算部４２３は、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したか否かを判定し、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了していないと判定された場合、ステップＳ４２１に戻り、次の画素について推定混合比を算出する処理を繰り返す。
【０２９１】
ステップＳ４２５において、フレーム全体について、推定混合比を演算する処理を終了したと判定された場合、処理は終了する。
【０２９２】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０２９３】
図３９のステップＳ４０３におけるアンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する式を利用した、図４０のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０２９４】
なお、図３８に示す推定混合比処理部４４２および推定混合比処理部４４３は、図４０に示すフローチャートと同様の処理を実行して推定混合比を演算するので、その説明は省略する。
【０２９５】
また、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比αを求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、背景の動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる背景の動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、背景の動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０２９６】
また、混合比算出部１０４は、全ての画素について、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。この場合において、混合比αは、カバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示し、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、前景の成分の割合を示す。アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、このように算出された混合比αと１との差分の絶対値を算出して、算出した絶対値を混合比αに設定すれば、画像処理装置は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素について、背景の成分の割合を示す混合比αを求めることができる。
【０２９７】
なお、同様に、混合比算出部１０４は、全ての画素について、アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理のみを実行して、算出された推定混合比を混合比αとして出力するようにしてもよい。
【０２９８】
次に、混合比αが直線的に変化する性質を利用して混合比αを算出する混合比算出部１０４について説明する。
【０２９９】
上述したように、式（７）および式（８）は、それぞれ２つの変数を含むので、そのままでは混合比αを求めることができない。
【０３００】
そこで、シャッタ時間内において、前景に対応するオブジェクトが等速で動くことによる、画素の位置の変化に対応して、混合比αが直線的に変化する性質を利用して、空間方向に、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を立てる。混合領域に属する画素の画素値および背景領域に属する画素の画素値の組の複数を利用して、混合比αと前景の成分の和fとを近似した式を解く。
【０３０１】
混合比αの変化を、直線として近似すると、混合比αは、式（１９）で表される。
【０３０２】
α=il+p （１９）
式（１９）において、iは、注目している画素の位置を０とした空間方向のインデックスである。lは、混合比αの直線の傾きである。pは、混合比αの直線の切片である共に、注目している画素の混合比αである。式（１９）において、インデックスiは、既知であるが、傾きlおよび切片pは、未知である。
【０３０３】
インデックスi、傾きl、および切片pの関係を図４１に示す。
【０３０４】
混合比αを式（１９）のように近似することにより、複数の画素に対して複数の異なる混合比αは、２つの変数で表現される。図４１に示す例において、５つの画素に対する５つの混合比は、２つの変数である傾きlおよび切片pにより表現される。
【０３０５】
図４２に示す平面で混合比αを近似すると、画像の水平方向および垂直方向の２つの方向に対応する動きvを考慮したとき、式（１９）を平面に拡張して、混合比αは、式（２０）で表される。
【０３０６】
α=jm+kq+p （２０）
式（２０）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。mは、混合比αの面の水平方向の傾きであり、qは、混合比αの面の垂直方向の傾きである。pは、混合比αの面の切片である。
【０３０７】
例えば、図３２に示すフレーム#nにおいて、C05乃至C07について、それぞれ、式（２１）乃至式（２３）が成立する。
【０３０８】
C05=α05・B05/v+f05 （２１）
C06=α06・B06/v+f06 （２２）
C07=α07・B07/v+f07 （２３）
【０３０９】
前景の成分が近傍で一致する、すなわち、F01乃至F03が等しいとして、F01乃至F03をFcに置き換えると式（２４）が成立する。
【０３１０】
f(x)=(1-α(x))・Fc （２４）
式（２４）において、xは、空間方向の位置を表す。
【０３１１】
α（ｘ）を式（２０）で置き換えると、式（２４）は、式（２５）として表すことができる。
【０３１２】

【０３１３】
式（２５）において、（-m・Fc）、（-q・Fc）、および(1-p)・Fcは、式（２６）乃至式（２８）に示すように置き換えられている。
【０３１４】
s=-m・Fc （２６）
t=-q・Fc （２７）
u=(1-p)・Fc （２８）
【０３１５】
式（２５）において、jは、注目している画素の位置を０とした水平方向のインデックスであり、kは、垂直方向のインデックスである。
【０３１６】
このように、前景に対応するオブジェクトがシャッタ時間内において等速に移動し、前景に対応する成分が近傍において一定であるという仮定が成立するので、前景の成分の和は、式（２５）で近似される。
【０３１７】
なお、混合比αを直線で近似する場合、前景の成分の和は、式（２９）で表すことができる。
【０３１８】
f(x)=is+u （２９）
【０３１９】
式（９）の混合比αおよび前景成分の和を、式（２０）および式（２５）を利用して置き換えると、画素値Mは、式（３０）で表される。
【０３２０】

【０３２１】
式（３０）において、未知の変数は、混合比αの面の水平方向の傾きm、混合比αの面の垂直方向の傾きq、混合比αの面の切片p、s、t、およびuの６つである。
【０３２２】
注目している画素の近傍の画素に対応させて、式（３０）に示す正規方程式に、画素値Mまたは画素値Bを設定し、画素値Mまたは画素値Bが設定された複数の正規方程式を最小自乗法で解いて、混合比αを算出する。
【０３２３】
例えば、注目している画素の水平方向のインデックスjを０とし、垂直方向のインデックスkを０とし、注目している画素の近傍の３×３の画素について、式（３０）に示す正規方程式に画素値Mまたは画素値Bを設定すると、式（３１）乃至式（３９）を得る。
【０３２４】

【０３２５】
注目している画素の水平方向のインデックスjが０であり、垂直方向のインデックスkが０であるので、注目している画素の混合比αは、式（２０）より、j=0およびk=0のときの値、すなわち、切片pに等しい。
【０３２６】
従って、式（３１）乃至式（３９）の９つの式を基に、最小自乗法により、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuのそれぞれの値を算出し、切片pを混合比αとして出力すればよい。
【０３２７】
次に、最小自乗法を適用して混合比αを算出するより具体的な手順を説明する。
【０３２８】
インデックスiおよびインデックスkを１つのインデックスxで表現すると、インデックスi、インデックスk、およびインデックスxの関係は、式（４０）で表される。
【０３２９】
x=(j+1)・3+(k+1) （４０）
【０３３０】
水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuをそれぞれ変数w0,w1,w2,w3,w4、およびW5と表現し、jB,kB,B,j,k、および1をそれぞれa0,a1,a2,a3,a4、およびa5と表現する。誤差exを考慮すると、式（３１）乃至式（３９）は、式（４１）に書き換えることができる。
【０３３１】
【数８】

【０３３２】
式（４１）において、xは、０乃至８の整数のいずれかの値である。
【０３３３】
式（４１）から、式（４２）を導くことができる。
【０３３４】
【数９】

【０３３５】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（４３）に示すようにに定義する。
【０３３６】
【数１０】

【０３３７】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Wvの偏微分が０になればよい。ここで、vは、０乃至５の整数のいずれかの値である。従って、式（４４）を満たすようにwyを求める。
【０３３８】
【数１１】

【０３３９】
式（４４）に式（４２）を代入すると、式（４５）を得る。
【０３４０】
【数１２】

【０３４１】
式（４５）のvに０乃至５の整数のいずれか１つを代入して得られる６つの式に、例えば、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などを適用して、wyを算出する。上述したように、w0は水平方向の傾きmであり、w1は垂直方向の傾きqであり、w2は切片pであり、w3はsであり、w4はtであり、w5はuである。
【０３４２】
以上のように、画素値Mおよび画素値Bを設定した式に、最小自乗法を適用することにより、水平方向の傾きm、垂直方向の傾きq、切片p、s、t、およびuを求めることができる。
【０３４３】
式（３１）乃至式（３９）に対応する説明において、混合領域に含まれる画素の画素値をMとし、背景領域に含まれる画素の画素値をBとして説明したが、注目している画素が、カバードバックグラウンド領域に含まれる場合、またはアンカバードバックグラウンド領域に含まれる場合のそれぞれに対して、正規方程式を立てる必要がある。
【０３４４】
例えば、図３２に示す、フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC04乃至C08、およびフレーム#n-1の画素の画素値P04乃至P08が、正規方程式に設定される。
【０３４５】
図３３に示す、フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを求める場合、フレーム#nの画素のC28乃至C32、およびフレーム#n+1の画素の画素値N28乃至N32が、正規方程式に設定される。
【０３４６】
また、例えば、図４３に示す、カバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（４６）乃至式（５４）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mc5である。
【０３４７】
Mc1=(-1)・Bc1・m+(-1)・Bc1・q+Bc1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （４６）
Mc2=(0)・Bc2・m+(-1)・Bc2・q+Bc2・p+(0)・s+(-1)・t+u （４７）
Mc3=(+1)・Bc3・m+(-1)・Bc3・q+Bc3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （４８）
Mc4=(-1)・Bc4・m+(0)・Bc4・q+Bc4・p+(-1)・s+(0)・t+u （４９）
Mc5=(0)・Bc5・m+(0)・Bc5・q+Bc5・p+(0)・s+(0)・t+u （５０）
Mc6=(+1)・Bc6・m+(0)・Bc6・q+Bc6・p+(+1)・s+(0)・t+u （５１）
Mc7=(-1)・Bc7・m+(+1)・Bc7・q+Bc7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （５２）
Mc8=(0)・Bc8・m+(+1)・Bc8・q+Bc8・p+(0)・s+(+1)・t+u （５３）
Mc9=(+1)・Bc9・m+(+1)・Bc9・q+Bc9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （５４）
【０３４８】
フレーム#nのカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（４６）乃至式（５４）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n-1の画素の背景領域の画素の画素値Bc1乃至Bc9が使用される。
【０３４９】
図４３に示す、アンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、以下の式（５５）乃至式（６３）が立てられる。混合比αを算出する画素の画素値は、Mu5である。
【０３５０】
Mu1=(-1)・Bu1・m+(-1)・Bu1・q+Bu1・p+(-1)・s+(-1)・t+u （５５）
Mu2=(0)・Bu2・m+(-1)・Bu2・q+Bu2・p+(0)・s+(-1)・t+u （５６）
Mu3=(+1)・Bu3・m+(-1)・Bu3・q+Bu3・p+(+1)・s+(-1)・t+u （５７）
Mu4=(-1)・Bu4・m+(0)・Bu4・q+Bu4・p+(-1)・s+(0)・t+u （５８）
Mu5=(0)・Bu5・m+(0)・Bu5・q+Bu5・p+(0)・s+(0)・t+u （５９）
Mu6=(+1)・Bu6・m+(0)・Bu6・q+Bu6・p+(+1)・s+(0)・t+u （６０）
Mu7=(-1)・Bu7・m+(+1)・Bu7・q+Bu7・p+(-1)・s+(+1)・t+u （６１）
Mu8=(0)・Bu8・m+(+1)・Bu8・q+Bu8・p+(0)・s+(+1)・t+u （６２）
Mu9=(+1)・Bu9・m+(+1)・Bu9・q+Bu9・p+(+1)・s+(+1)・t+u （６３）
【０３５１】
フレーム#nのアンカバードバックグラウンド領域に含まれる画素の混合比αを算出するとき、式（５５）乃至式（６３）において、フレーム#nの画素に対応する、フレーム#n+1の画素の背景領域の画素の画素値Bu1乃至Bu9が使用される。
【０３５２】
図４４は、推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。推定混合比処理部４０１に入力された画像は、遅延部５０１および足し込み部５０２に供給される。
【０３５３】
遅延回路２２１は、入力画像を１フレーム遅延させ、足し込み部５０２に供給する。足し込み部５０２に、入力画像としてフレーム#nが入力されているとき、遅延回路２２１は、フレーム#n-1を足し込み部５０２に供給する。
【０３５４】
足し込み部５０２は、混合比αを算出する画素の近傍の画素の画素値、およびフレーム#n-1の画素値を、正規方程式に設定する。例えば、足し込み部５０２は、式（４６）乃至式（５４）に基づいて、正規方程式に画素値Mc1乃至Mc9および画素値Bc1乃至Bc9を設定する。足し込み部５０２は、画素値が設定された正規方程式を演算部５０３に供給する。
【０３５５】
演算部５０３は、足し込み部５０２から供給された正規方程式を掃き出し法などにより解いて推定混合比を求め、求められた推定混合比を出力する。
【０３５６】
このように、推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を算出して、混合比決定部４０３に供給することができる。
【０３５７】
なお、推定混合比処理部４０２は、推定混合比処理部４０１と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
【０３５８】
図４５は、推定混合比処理部４０１により算出された推定混合比の例を示す図である。図４５に示す推定混合比は、等速で動いているオブジェクトに対応する前景の動きvが１１であり、７×７画素のブロックを単位として方程式を生成して算出された結果を、１ラインに対して示すものである。
【０３５９】
推定混合比は、混合領域において、図４４に示すように、ほぼ直線的に変化していることがわかる。
【０３６０】
次に、図４４に構成を示す推定混合比処理部４０１による、カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を図４６のフローチャートを参照して説明する。
【０３６１】
ステップＳ５２１において、足し込み部５０２は、入力された画像に含まれる画素値、および遅延回路２２１から供給される画像に含まれる画素値を、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式に設定する。
【０３６２】
ステップＳ５２２において、推定混合比処理部４０１は、対象となる画素についての設定が終了したか否かを判定し、対象となる画素についての設定が終了していないと判定された場合、ステップＳ５２１に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０３６３】
ステップＳ５２２において、対象となる画素についての画素値の設定が終了したと判定された場合、ステップＳ５２３に進み、演算部１７３は、画素値が設定された正規方程式を基に、推定混合比を演算して、求められた推定混合比を出力する。
【０３６４】
このように、図４４に構成を示す推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、推定混合比を演算することができる。
【０３６５】
アンカバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理は、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する正規方程式を利用した、図４６のフローチャートに示す処理と同様なので、その説明は省略する。
【０３６６】
なお、背景に対応するオブジェクトが静止しているとして説明したが、背景領域に対応する画像が動きを含んでいても上述した混合比を求める処理を適用することができる。例えば、背景領域に対応する画像が一様に動いているとき、推定混合比処理部４０１は、この動きに対応して画像全体をシフトさせ、背景に対応するオブジェクトが静止している場合と同様に処理する。また、背景領域に対応する画像が局所毎に異なる動きを含んでいるとき、推定混合比処理部４０１は、混合領域に属する画素に対応する画素として、動きに対応した画素を選択して、上述の処理を実行する。
【０３６７】
このように、混合比算出部１０２は、領域特定部１０１から供給された領域情報、および入力画像を基に、各画素に対応する特徴量である混合比αを算出することができる。
【０３６８】
混合比αを利用することにより、動いているオブジェクトに対応する画像に含まれる動きボケの情報を残したままで、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを分離することが可能になる。
【０３６９】
また、混合比αに基づいて画像を合成すれば、実世界を実際に撮影し直したような動いているオブジェクトのスピードに合わせた正しい動きボケを含む画像を作ることが可能になる。
【０３７０】
次に、前景背景分離部１０５について説明する。図４７は、前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。前景背景分離部１０５に供給された入力画像は、分離部６０１、スイッチ６０２、およびスイッチ６０４に供給される。カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す、領域特定部１０３から供給された領域情報は、分離部６０１に供給される。前景領域を示す領域情報は、スイッチ６０２に供給される。背景領域を示す領域情報は、スイッチ６０４に供給される。
【０３７１】
混合比算出部１０４から供給された混合比αは、分離部６０１に供給される。
【０３７２】
分離部６０１は、カバードバックグラウンド領域を示す領域情報、アンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、および混合比αを基に、入力画像から前景の成分を分離して、分離した前景の成分を合成部６０３に供給するとともに、入力画像から背景の成分を分離して、分離した背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０３７３】
スイッチ６０２は、前景領域を示す領域情報を基に、前景に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、入力画像に含まれる前景に対応する画素のみを合成部６０３に供給する。
【０３７４】
スイッチ６０４は、背景領域を示す領域情報を基に、背景に対応する画素が入力されたとき、閉じられ、入力画像に含まれる背景に対応する画素のみを合成部６０５に供給する。
【０３７５】
合成部６０３は、分離部６０１から供給された前景に対応する成分、スイッチ６０２から供給された前景に対応する画素を基に、前景成分画像を合成し、合成した前景成分画像を出力する。前景領域と混合領域とは重複しないので、合成部６０３は、例えば、前景に対応する成分と、前景に対応する画素とに論理和の演算を適用して、前景成分画像を合成する。
【０３７６】
合成部６０３は、前景成分画像の合成の処理の最初に実行される初期化の処理において、内蔵しているフレームメモリに全ての画素値が０である画像を格納し、前景成分画像の合成の処理において、前景成分画像を格納（上書き）する。従って、合成部６０３が出力する前景成分画像の内、背景領域に対応する画素には、画素値として０が格納されている。
【０３７７】
合成部６０５は、分離部６０１から供給された背景に対応する成分、スイッチ６０４から供給された背景に対応する画素を基に、背景成分画像を合成して、合成した背景成分画像を出力する。背景領域と混合領域とは重複しないので、合成部６０５は、例えば、背景に対応する成分と、背景に対応する画素とに論理和の演算を適用して、背景成分画像を合成する。
【０３７８】
合成部６０５は、背景成分画像の合成の処理の最初に実行される初期化の処理において、内蔵しているフレームメモリに全ての画素値が０である画像を格納し、背景成分画像の合成の処理において、背景成分画像を格納（上書き）する。従って、合成部６０５が出力する背景成分画像の内、前景領域に対応する画素には、画素値として０が格納されている。
【０３７９】
図４８は、前景背景分離部１０５に入力される入力画像、並びに前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像および背景成分画像を示す図である。
【０３８０】
図４８（Ａ）は、表示される画像の模式図であり、図４８（Ｂ）は、図４８（Ａ）に対応する前景領域に属する画素、背景領域に属する画素、および混合領域に属する画素を含む１ラインの画素を時間方向に展開したモデル図を示す。
【０３８１】
図４８（Ａ）および図４８（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される背景成分画像は、背景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる背景の成分から構成される。
【０３８２】
図４８（Ａ）および図４８（Ｂ）に示すように、前景背景分離部１０５から出力される前景成分画像は、前景領域に属する画素、および混合領域の画素に含まれる前景の成分から構成される。
【０３８３】
混合領域の画素の画素値は、前景背景分離部１０５により、背景の成分と、前景の成分とに分離される。分離された背景の成分は、背景領域に属する画素と共に、背景成分画像を構成する。分離された前景の成分は、前景領域に属する画素と共に、前景成分画像を構成する。
【０３８４】
このように、前景成分画像は、背景領域に対応する画素の画素値が０とされ、前景領域に対応する画素および混合領域に対応する画素に意味のある画素値が設定される。同様に、背景成分画像は、前景領域に対応する画素の画素値が０とされ、背景領域に対応する画素および混合領域に対応する画素に意味のある画素値が設定される。
【０３８５】
次に、分離部６０１が実行する、混合領域に属する画素から前景の成分、および背景の成分を分離する処理について説明する。
【０３８６】
図４９は、図中の左から右に移動するオブジェクトに対応する前景を含む、２つのフレームの前景の成分および背景の成分を示す画像のモデルである。図４９に示す画像のモデルにおいて、前景の動き量vは４であり、仮想分割数は、４とされている。
【０３８７】
フレーム#nにおいて、最も左の画素、および左から１４番目乃至１８番目の画素は、背景の成分のみから成り、背景領域に属する。フレーム#nにおいて、左から２番目乃至４番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、アンカバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#nにおいて、左から１１番目乃至１３番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、カバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#nにおいて、左から５番目乃至１０番目の画素は、前景の成分のみから成り、前景領域に属する。
【０３８８】
フレーム#n+1において、左から１番目乃至５番目の画素、および左から１８番目の画素は、背景の成分のみから成り、背景領域に属する。フレーム#n+1において、左から６番目乃至８番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、アンカバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#n+1において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、背景の成分および前景の成分を含み、カバードバックグラウンド領域に属する。フレーム#n+1において、左から９番目乃至１４番目の画素は、前景の成分のみから成り、前景領域に属する。
【０３８９】
図５０は、カバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図５０において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図５０において、左から１５番目乃至１７番目の画素は、カバードバックグラウンド領域に属する。
【０３９０】
フレーム#nの左から１５番目の画素の画素値C15は、式（６４）で表される。
【０３９１】

ここで、α15は、フレーム#nの左から１５番目の画素の混合比である。P15は、フレーム#n-1の左から１５番目の画素の画素値である。
【０３９２】
式（６４）を基に、フレーム#nの左から１５番目の画素の前景の成分の和f15は、式（６５）で表される。
【０３９３】

【０３９４】
同様に、フレーム#nの左から１６番目の画素の前景の成分の和f16は、式（６６）で表され、フレーム#nの左から１７番目の画素の前景の成分の和f17は、式（６７）で表される。
【０３９５】
f16=C16-α16・P16 （６６）
f17=C17-α17・P17 （６７）
【０３９６】
このように、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fcは、式（６８）で計算される。
【０３９７】
fc=C-α・P （６８）
Pは、１つ前のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０３９８】
図５１は、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素から前景の成分を分離する処理を説明する図である。図５１において、α１乃至α１８は、フレーム#nにおける画素のぞれぞれに対応する混合比である。図５１において、左から２番目乃至４番目の画素は、アンカバードバックグラウンド領域に属する。
【０３９９】
フレーム#nの左から２番目の画素の画素値C02は、式（６９）で表される。
【０４００】

ここで、α2は、フレーム#nの左から２番目の画素の混合比である。N02は、フレーム#n+1の左から２番目の画素の画素値である。
【０４０１】
式（６９）を基に、フレーム#nの左から２番目の画素の前景の成分の和f02は、式（７０）で表される。
【０４０２】

【０４０３】
同様に、フレーム#nの左から３番目の画素の前景の成分の和f03は、式（７１）で表され、フレーム#nの左から４番目の画素の前景の成分の和f04は、式（７２）で表される。
【０４０４】
f03=C03-α3・N03 （７１）
f04=C04-α4・N04 （７２）
【０４０５】
このように、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値Cに含まれる前景の成分fuは、式（７３）で計算される。
【０４０６】
fu=C-α・N （７３）
Nは、１つ後のフレームの、対応する画素の画素値である。
【０４０７】
このように、分離部６０１は、領域情報に含まれる、カバードバックグラウンド領域を示す情報、およびアンカバードバックグラウンド領域を示す情報、並びに画素毎の混合比αを基に、混合領域に属する画素から前景の成分、および背景の成分を分離することができる。
【０４０８】
図５２は、以上で説明した処理を実行する分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。分離部６０１に入力された画像は、フレームメモリ６２１に供給され、混合比算出部１０４から供給されたカバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αは、分離処理ブロック６２２に入力される。
【０４０９】
フレームメモリ６２１は、入力された画像をフレーム単位で記憶する。フレームメモリ６２１は、処理の対象がフレーム#nであるとき、フレーム#nの１つ前のフレームであるフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#nの１つ後のフレームであるフレーム#n+1を記憶する。
【０４１０】
フレームメモリ６２１は、フレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素を分離処理ブロック６２２に供給する。
【０４１１】
分離処理ブロック６２２は、カバードバックグラウンド領域およびアンカバードバックグラウンド領域を示す領域情報、並びに混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1、フレーム#n、およびフレーム#n+1の対応する画素の画素値に図５０および図５１を参照して説明した演算を適用して、フレーム#nの混合領域に属する画素から前景の成分および背景の成分を分離して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４１２】
分離処理ブロック６２２は、アンカバード領域処理部６３１、カバード領域処理部６３２、合成部６３３、および合成部６３４で構成されている。
【０４１３】
アンカバード領域処理部６３１の乗算器６４１は、混合比αを、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n+1の画素の画素値に乗じて、スイッチ６４２に出力する。スイッチ６４２は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素（フレーム#n+1の画素に対応する）がアンカバードバックグラウンド領域であるとき、閉じられ、乗算器６４１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器６４３および合成部６３４に供給する。スイッチ６４２から出力されるフレーム#n+1の画素の画素値に混合比αを乗じた値は、フレーム#nの対応する画素の画素値の背景の成分に等しい。
【０４１４】
演算器６４３は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素の画素値から、スイッチ６４２から供給された背景の成分を減じて、前景の成分を求める。演算器６４３は、アンカバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景の成分を合成部６３３に供給する。
【０４１５】
カバード領域処理部６３２の乗算器６５１は、混合比αを、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#n-1の画素の画素値に乗じて、スイッチ６５２に出力する。スイッチ６５２は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素（フレーム#n-1の画素に対応する）がカバードバックグラウンド領域であるとき、閉じられ、乗算器６５１から供給された混合比αを乗じた画素値を演算器６５３および合成部６３４に供給する。スイッチ６５２から出力されるフレーム#n-1の画素の画素値に混合比αを乗じた値は、フレーム#nの対応する画素の画素値の背景の成分に等しい。
【０４１６】
演算器６５３は、フレームメモリ６２１から供給されたフレーム#nの画素の画素値から、スイッチ６５２から供給された背景の成分を減じて、前景の成分を求める。演算器６５３は、カバードバックグラウンド領域に属する、フレーム#nの画素の前景の成分を合成部６３３に供給する。
【０４１７】
合成部６３３は、フレーム#nの、演算器６４３から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分、および演算器６５３から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分を合成して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４１８】
合成部６３４は、フレーム#nの、スイッチ６４２から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分、およびスイッチ６５２から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分を合成して、フレームメモリ６２３に供給する。
【０４１９】
フレームメモリ６２３は、分離処理ブロック６２２から供給された、フレーム#nの混合領域の画素の前景の成分と、背景の成分とをそれぞれに記憶する。
【０４２０】
フレームメモリ６２３は、記憶しているフレーム#nの混合領域の画素の前景の成分、および記憶しているフレーム#nの混合領域の画素の背景の成分を出力する。
【０４２１】
特徴量である混合比αを利用することにより、画素値に含まれる前景の成分と背景の成分とを完全に分離することが可能になる。
【０４２２】
合成部６０３は、分離部６０１から出力された、フレーム#nの混合領域の画素の前景の成分と、前景領域に属する画素とを合成して前景成分画像を生成する。合成部６０５は、分離部６０１から出力された、フレーム#nの混合領域の画素の背景の成分と、背景領域に属する画素とを合成して背景成分画像を生成する。
【０４２３】
図５３は、図４９のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例と、背景成分画像の例を示す図である。
【０４２４】
図５３（Ａ）は、図４９のフレーム#nに対応する、前景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景が分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０４２５】
左から２番目乃至４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、アンカバードバックグラウンド領域に属し、背景の成分が０とされ、前景の成分がそのまま残されている。左から１１番目乃至１３番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、カバードバックグラウンド領域に属し、背景の成分が０とされ、前景の成分がそのまま残されている。左から５番目乃至１０番目の画素は、前景の成分のみから成るので、そのまま残される。
【０４２６】
図５３（Ｂ）は、図４９のフレーム#nに対応する、背景成分画像の例を示す。最も左の画素、および左から１４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、背景の成分のみから成っていたので、そのまま残される。
【０４２７】
左から２番目乃至４番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、アンカバードバックグラウンド領域に属し、前景の成分が０とされ、背景の成分がそのまま残されている。左から１１番目乃至１３番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、カバードバックグラウンド領域に属し、前景の成分が０とされ、背景の成分がそのまま残されている。左から５番目乃至１０番目の画素は、前景と背景とが分離される前において、前景の成分のみから成っていたので、画素値が０とされる。
【０４２８】
次に、図５４に示すフローチャートを参照して、前景背景分離部１０５による前景と背景との分離の処理を説明する。ステップＳ６０１において、分離部６０１のフレームメモリ６２１は、入力画像を取得し、前景と背景との分離の対象となるフレーム#nを、その前のフレーム#n-1およびその後のフレーム#n+1と共に記憶する。
【０４２９】
ステップＳ６０２において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された領域情報を取得する。ステップＳ６０３において、分離部６０１の分離処理ブロック６２２は、混合比算出部１０４から供給された混合比αを取得する。
【０４３０】
ステップＳ６０４において、アンカバード領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、背景の成分を抽出する。
【０４３１】
ステップＳ６０５において、アンカバード領域処理部６３１は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、アンカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、前景の成分を抽出する。
【０４３２】
ステップＳ６０６において、カバード領域処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、背景の成分を抽出する。
【０４３３】
ステップＳ６０７において、カバード領域処理部６３２は、領域情報および混合比αを基に、フレームメモリ６２１から供給された、カバードバックグラウンド領域に属する画素の画素値から、前景の成分を抽出する。
【０４３４】
ステップＳ６０８において、合成部６３３は、ステップＳ６０５の処理で抽出されたアンカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分と、ステップＳ６０７の処理で抽出されたカバードバックグラウンド領域に属する画素の前景の成分とを合成する。合成された前景の成分は、合成部６０３に供給される。更に、合成部６０３は、スイッチ６０２を介して供給された前景領域に属する画素と、分離部６０１から供給された前景の成分とを合成して、前景成分画像を生成する。
【０４３５】
ステップＳ６０９において、合成部６３４は、ステップＳ６０４の処理で抽出されたアンカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分と、ステップＳ６０６の処理で抽出されたカバードバックグラウンド領域に属する画素の背景の成分とを合成する。合成された背景の成分は、合成部６０５に供給される。更に、合成部６０５は、スイッチ６０４を介して供給された背景領域に属する画素と、分離部６０１から供給された背景の成分とを合成して、背景成分画像を生成する。
【０４３６】
ステップＳ６１０において、合成部６０３は、前景成分画像を出力する。ステップＳ６１１において、合成部６０５は、背景成分画像を出力し、処理は終了する。
【０４３７】
このように、前景背景分離部１０５は、領域情報および混合比αを基に、入力画像から前景の成分と、背景の成分とを分離し、前景の成分のみから成る前景成分画像、および背景の成分のみから成る背景成分画像を出力することができる。
【０４３８】
次に、前景成分画像の動きボケの量の調整について説明する。
【０４３９】
図５５は、動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部８０１、モデル化部８０２、および演算部８０５に供給される。領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部８０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、足し込み部８０４に供給される。
【０４４０】
処理単位決定部８０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２および足し込み部８０４に供給する。
【０４４１】
処理単位決定部８０１が生成する処理単位は、図５６に例を示すように、前景成分画像のカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、アンカバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素、またはアンカバードバックグラウンド領域に対応する画素から始まり、カバードバックグラウンド領域に対応する画素までの動き方向に並ぶ連続する画素を示す。処理単位は、例えば、左上点（処理単位で指定される画素であって、画像上で最も左または最も上に位置する画素の位置）および右下点の２つのデータから成る。
【０４４２】
モデル化部８０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部８０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図５７に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択する。
【０４４３】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２でありシャッタ時間内の動き量vが５であるときにおいては、モデル化部８０２は、仮想分割数を５とし、最も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つの前景の成分から成るモデルを選択する。
【０４４４】
なお、モデル化部８０２は、予め記憶してあるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、および処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０４４５】
モデル化部８０２は、選択したモデルを方程式生成部８０３に供給する。
【０４４６】
方程式生成部８０３は、モデル化部８０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。図５７に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であり、仮想分割数が５であるときの、方程式生成部８０３が生成する方程式について説明する。
【０４４７】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、式（７４）乃至式（８５）で表される。
【０４４８】
C01=F01/v （７４）
C02=F02/v+F01/v （７５）
C03=F03/v+F02/v+F01/v （７６）
C04=F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （７７）
C05=F05/v+F04/v+F03/v+F02/v+F01/v （７８）
C06=F06/v+F05/v+F04/v+F03/v+F02/v （７９）
C07=F07/v+F06/v+F05/v+F04/v+F03/v （８０）
C08=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v+F04/v （８１）
C09=F08/v+F07/v+F06/v+F05/v （８２）
C10=F08/v+F07/v+F06/v （８３）
C11=F08/v+F07/v （８４）
C12=F08/v （８５）
【０４４９】
方程式生成部８０３は、生成した方程式を変形して方程式を生成する。方程式生成部８０３が生成する方程式を、式（８６）乃至式（９７）に示す。
【０４５０】

【０４５１】
式（８６）乃至式（９７）は、式（９８）として表すこともできる。
【０４５２】
【数１３】

【０４５３】
式（９８）において、jは、画素の位置を示す。この例において、jは、１乃至１２のいずれか１つの値を有する。また、iは、前景値の位置を示す。この例において、iは、１乃至８のいずれか１つの値を有する。aijは、iおよびjの値に対応して、０または１の値を有する。
【０４５４】
誤差を考慮して表現すると、式（９８）は、式（９９）のように表すことができる。
【０４５５】
【数１４】

【０４５６】
式（９９）において、ejは、注目画素Cjに含まれる誤差である。
【０４５７】
式（９９）は、式（１００）に書き換えることができる。
【０４５８】
【数１５】

【０４５９】
ここで、最小自乗法を適用するため、誤差の自乗和Eを式（１０１）に示すように定義する。
【０４６０】
【数１６】

【０４６１】
誤差が最小になるためには、誤差の自乗和Eに対する、変数Fkによる偏微分の値が０になればよい。式（１０２）を満たすようにFkを求める。
【０４６２】
【数１７】

【０４６３】
式（１０２）において、動き量vは固定値であるから、式（１０３）を導くことができる。
【０４６４】
【数１８】

【０４６５】
式（１０３）を展開して、移項すると、式（１０４）を得る。
【０４６６】
【数１９】

【０４６７】
式（１０４）のkに１乃至８の整数のいずれか１つを代入して得られる８つの式に展開する。得られた８つの式を、行列により１つの式により表すことができる。この式を正規方程式と呼ぶ。
【０４６８】
このような最小自乗法に基づく、方程式生成部８０３が生成する正規方程式の例を式（１０５）に示す。
【０４６９】
【数２０】

【０４７０】
式（１０５）をA・F=v・Cと表すと、C,A,vが既知であり、Fは未知である。また、A,vは、モデル化の時点で既知だが、Cは、足し込み動作において画素値を入力することで既知となる。
【０４７１】
最小自乗法に基づく正規方程式により前景成分を算出することにより、画素Cに含まれている誤差を分散させることができる。
【０４７２】
方程式生成部８０３は、このように生成された正規方程式を足し込み部８０４に供給する。
【０４７３】
足し込み部８０４は、処理単位決定部８０１から供給された処理単位を基に、前景成分画像に含まれる画素値Cを、方程式生成部８０３から供給された行列の式に設定する。足し込み部８０４は、画素値Cを設定した行列を演算部８０５に供給する。
【０４７４】
演算部８０５は、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）などの解法に基づく処理により、動きボケが除去された前景成分Fi/vを算出して、動きボケが除去された前景の画素値である、０乃至８の整数のいずれかのiに対応するFiを算出して、図５８に例を示す、動きボケが除去された画素値であるFiから成る、動きボケが除去された前景成分画像を動きボケ付加部８０６および選択部８０７に出力する。
【０４７５】
なお、図５８に示す動きボケが除去された前景成分画像において、C03乃至C10のそれぞれにF01乃至F08のそれぞれが設定されているのは、画面に対する前景成分画像の位置を変化させないためであり、任意の位置に対応させることができる。
【０４７６】
動きボケ付加部８０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'や、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'を与えることで、動きボケの量を調整することができる。例えば、図５９に示すように、動きボケ付加部８０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０４７７】
動きボケ付加部８０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部８０７に供給する。
【０４７８】
選択部８０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、演算部８０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部８０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０４７９】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０４８０】
また、例えば、図６０に示すように、処理単位に対応する画素の数が８であり、動き量vが４であるとき、動きボケ調整部１０６は、式（１０６）に示す行列の式を生成する。
【０４８１】
【数２１】

【０４８２】
動きボケ調整部１０６は、このように処理単位の長さに対応した数の式を立てて、動きボケの量が調整された画素値であるFiを算出する。同様に、例えば、処理単位に含まれる画素の数が１００あるとき、１００個の画素に対応する式を生成して、Fiを算出する。
【０４８３】
図６１は、動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。図５５に示す場合と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０４８４】
選択部８２１は、選択信号を基に、入力された動きベクトルとその位置信号をそのまま処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給するか、または動きベクトルの大きさを動きボケ調整量v'に置き換えて、その大きさが動きボケ調整量v'に置き換えられた動きベクトルとその位置信号を処理単位決定部８０１およびモデル化部８０２に供給する。
【０４８５】
このようにすることで、図６１の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、動き量vと動きボケ調整量v'との値に対応して、動きボケの量を調整することができる。例えば、動き量vが5であり、動きボケ調整量v'が3であるとき、図６１の動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１乃至演算部８０５は、図５７に示す動き量vが5である前景成分画像に対して、3である動きボケ調整量v'対応する図５９に示すようなモデルに従って、演算を実行し、（動き量v）/（動きボケ調整量v'）＝5/3、すなわちほぼ1.7の動き量vに応じた動きボケを含む画像を算出する。なお、この場合、算出される画像は、3である動き量vに対応した動きボケを含むのではないので、動きボケ付加部８０６の結果とは動き量vと動きボケ調整量v'の関係の意味合いが異なる点に注意が必要である。
【０４８６】
以上のように、動きボケ調整部１０６は、動き量vおよび処理単位に対応して、式を生成し、生成した式に前景成分画像の画素値を設定して、動きボケの量が調整された前景成分画像を算出する。
【０４８７】
次に、図６２のフローチャートを参照して、動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明する。
【０４８８】
ステップＳ８０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部８０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部８０２に供給する。
【０４８９】
ステップＳ８０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部８０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ８０３において、方程式生成部８０３は、選択されたモデルを基に、正規方程式を作成する。
【０４９０】
ステップＳ８０４において、足し込み部８０４は、作成された正規方程式に前景成分画像の画素値を設定する。ステップＳ８０５において、足し込み部８０４は、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行ったか否かを判定し、処理単位に対応する全ての画素の画素値の設定を行っていないと判定された場合、ステップＳ８０４に戻り、正規方程式への画素値の設定の処理を繰り返す。
【０４９１】
ステップＳ８０５において、処理単位の全ての画素の画素値の設定を行ったと判定された場合、ステップＳ８０６に進み、演算部８０５は、足し込み部８０４から供給された画素値が設定された正規方程式を基に、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、処理は終了する。
【０４９２】
このように、動きボケ調整部１０６は、動きベクトルおよび領域情報を基に、動きボケを含む前景画像から動きボケの量を調整することができる。
【０４９３】
すなわち、サンプルデータである画素値に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０４９４】
図６３は、動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。動き検出部１０２から供給された動きベクトルとその位置情報は、処理単位決定部９０１および補正部９０５に供給され、領域特定部１０３から供給された領域情報は、処理単位決定部９０１に供給される。前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像は、演算部９０４に供給される。
【０４９５】
処理単位決定部９０１は、動きベクトルとその位置情報、および領域情報を基に、処理単位を生成し、動きベクトルと共に、生成した処理単位をモデル化部９０２に供給する。
【０４９６】
モデル化部９０２は、動きベクトルおよび入力された処理単位を基に、モデル化を実行する。より具体的には、例えば、モデル化部９０２は、処理単位に含まれる画素の数、画素値の時間方向の仮想分割数、および画素毎の前景の成分の数に対応する複数のモデルを予め記憶しておき、処理単位、および画素値の時間方向の仮想分割数を基に、図６４に示すような、画素値と前景の成分との対応を指定するモデルを選択する。
【０４９７】
例えば、処理単位に対応する画素の数が１２であり動き量vが５であるときにおいては、モデル化部９０２は、仮想分割数を５とし、最も左に位置する画素が１つの前景の成分を含み、左から２番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から３番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から４番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から５番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から６番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から７番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から８番目の画素が５つの前景の成分を含み、左から９番目の画素が４つの前景の成分を含み、左から１０番目の画素が３つの前景の成分を含み、左から１１番目の画素が２つの前景の成分を含み、左から１２番目の画素が１つの前景の成分を含み、全体として８つの前景の成分から成るモデルを選択する。
【０４９８】
なお、モデル化部９０２は、予め記憶してあるモデルから選択するのではなく、動きベクトル、および処理単位が供給されたとき、動きベクトル、および処理単位を基に、モデルを生成するようにしてもよい。
【０４９９】
方程式生成部９０３は、モデル化部９０２から供給されたモデルを基に、方程式を生成する。
【０５００】
図６４乃至図６６に示す前景成分画像のモデルを参照して、前景の成分の数が８であり、処理単位に対応する画素の数が１２であり、動き量vが５であるときの、方程式生成部９０３が生成する方程式の例について説明する。
【０５０１】
前景成分画像に含まれるシャッタ時間/vに対応する前景成分がF01/v乃至F08/vであるとき、F01/v乃至F08/vと画素値C01乃至C12との関係は、上述したように、式（７４）乃至式（８５）で表される。
【０５０２】
画素値C12およびC11に注目すると、画素値C12は、式（１０７）に示すように、前景の成分F08/vのみを含み、画素値C11は、前景の成分F08/vおよび前景の成分F07/vの積和から成る。従って、前景の成分F07/vは、式（１０８）で求めることができる。
【０５０３】
F08/v=C12 （１０７）
F07/v=C11-C12 （１０８）
【０５０４】
同様に、画素値C10乃至C01に含まれる前景の成分を考慮すると、前景の成分F06/v乃至F01/vは、式（１０９）乃至式（１１４）により求めることができる。
【０５０５】
F06/v=C10-C11 （１０９）
F05/v=C09-C10 （１１０）
F04/v=C08-C09 （１１１）
F03/v=C07-C08+C12 （１１２）
F02/v=C06-C07+C11-C12 （１１３）
F01/v=C05-C06+C10-C11 （１１４）
【０５０６】
方程式生成部９０３は、式（１０７）乃至式（１１４）に例を示す、画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。方程式生成部９０３は、生成した方程式を演算部９０４に供給する。
【０５０７】
演算部９０４は、方程式生成部９０３から供給された方程式に前景成分画像の画素値を設定して、画素値を設定した方程式を基に、前景の成分を算出する。演算部９０４は、例えば、式（１０７）乃至式（１１４）が方程式生成部９０３から供給されたとき、式（１０７）乃至式（１１４）に画素値C05乃至C12を設定する。
【０５０８】
演算部９０４は、画素値が設定された式に基づき、前景の成分を算出する。例えば、演算部９０４は、画素値C05乃至C12が設定された式（１０７）乃至式（１１４）に基づく演算により、図６５に示すように、前景の成分F01/v乃至F08/vを算出する。演算部９０４は、前景の成分F01/v乃至F08/vを補正部９０５に供給する。
【０５０９】
補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分に、処理単位決定部９０１から供給された動きベクトルに含まれる動き量vを乗じて、動きボケを除去した前景の画素値を算出する。例えば、補正部９０５は、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vが供給されたとき、前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれに、５である動き量vを乗じることにより、図６６に示すように、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０５１０】
補正部９０５は、以上のように算出された、動きボケを除去した前景の画素値から成る前景成分画像を動きボケ付加部９０６および選択部９０７に供給する。
【０５１１】
動きボケ付加部９０６は、動き量vとは異なる値の動きボケ調整量v'、例えば、動き量vの半分の値の動きボケ調整量v'、動き量vと無関係の値の動きボケ調整量v'で、動きボケの量を調整することができる。例えば、図５９に示すように、動きボケ付加部９０６は、動きボケが除去された前景の画素値Fiを動きボケ調整量v'で除すことにより、前景成分Fi/v'を算出して、前景成分Fi/v'の和を算出して、動きボケの量が調整された画素値を生成する。例えば、動きボケ調整量v'が３のとき、画素値C02は、（F01）/v'とされ、画素値C03は、（F01+F02）/v'とされ、画素値C04は、（F01+F02+F03）/v'とされ、画素値C05は、（F02+F03+F04）/v'とされる。
【０５１２】
動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景成分画像を選択部９０７に供給する。
【０５１３】
選択部９０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、補正部９０５から供給された動きボケが除去された前景成分画像、および動きボケ付加部９０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０５１４】
このように、動きボケ調整部１０６は、選択信号および動きボケ調整量v'を基に、動きボケの量を調整することができる。
【０５１５】
次に、図６３に構成を示す動きボケ調整部１０６による前景の動きボケの量の調整の処理を図６７のフローチャートを参照して説明する。
【０５１６】
ステップＳ９０１において、動きボケ調整部１０６の処理単位決定部９０１は、動きベクトルおよび領域情報を基に、処理単位を生成し、生成した処理単位をモデル化部９０２および補正部９０５に供給する。
【０５１７】
ステップＳ９０２において、動きボケ調整部１０６のモデル化部９０２は、動き量vおよび処理単位に対応して、モデルの選択や生成を行う。ステップＳ９０３において、方程式生成部９０３は、選択または生成されたモデルを基に、前景成分画像の画素値の差により前景の成分を算出するための方程式を生成する。
【０５１８】
ステップＳ９０４において、演算部９０４は、作成された方程式に前景成分画像の画素値を設定し、画素値が設定された方程式を基に、画素値の差分から前景の成分を抽出する。ステップＳ９０５において、演算部９０４は、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したか否かを判定し、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出していないと判定された場合、ステップＳ９０４に戻り、前景の成分を抽出の処理を繰り返す。
【０５１９】
ステップＳ９０５において、処理単位に対応する全ての前景の成分を抽出したと判定された場合、ステップＳ９０６に進み、補正部９０５は、動き量vを基に、演算部９０４から供給された前景の成分F01/v乃至F08/vのそれぞれを補正して、動きボケを除去した前景の画素値F01乃至F08を算出する。
【０５２０】
ステップＳ９０７において、動きボケ付加部９０６は、動きボケの量を調整した前景の画素値を算出して、選択部９０７は、動きボケが除去された画像または動きボケの量が調整された画像のいずれかを選択して、選択した画像を出力して、処理は終了する。
【０５２１】
このように、図６３に構成を示す動きボケ調整部１０６は、より簡単な演算で、より迅速に、動きボケを含む前景画像から動きボケを調整することができる。
【０５２２】
ウィナー・フィルタなど従来の動きボケを部分的に除去する手法が、理想状態では効果が認められるが、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対して十分な効果が得られないのに対し、図６３に構成を示す動きボケ調整部１０６においても、量子化され、ノイズを含んだ実際の画像に対しても十分な効果が認められ、精度の良い動きボケの除去が可能となる。
【０５２３】
以上のように、図２に構成を示す画像処理装置は、入力画像に含まれる動きボケの量を調整することができる。
【０５２４】
図６８は、画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【０５２５】
図２に示す部分と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０５２６】
領域特定部１０３は、領域情報を混合比算出部１０４および合成部１００１に供給する。
【０５２７】
混合比算出部１０４は、混合比αを前景背景分離部１０５および合成部１００１に供給する。
【０５２８】
前景背景分離部１０５は、前景成分画像を合成部１００１に供給する。
【０５２９】
合成部１００１は、混合比算出部１０４から供給された混合比α、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１０５から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０５３０】
図６９は、合成部１００１の構成を示す図である。背景成分生成部１０２１は、混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０５３１】
混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０５３２】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０５３３】
このように、合成部１００１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０５３４】
特徴量である混合比αを基に前景成分画像を任意の背景画像と合成して得られた画像は、単に画素を合成した画像に比較し、より自然なものと成る。
【０５３５】
図７０は、動きボケの量を調整する画像処理装置の機能の更に他の構成を示すブロック図である。図２に示す画像処理装置が領域特定と混合比αの算出を順番に行うのに対して、図７０に示す画像処理装置は、領域特定と混合比αの算出を並行して行う。
【０５３６】
図２のブロック図に示す機能と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５３７】
入力画像は、混合比算出部１１０１、前景背景分離部１１０２、領域特定部１０３、およびオブジェクト抽出部１０１に供給される。
【０５３８】
混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２に供給する。
【０５３９】
図７１は、混合比算出部１１０１の構成の一例を示すブロック図である。
【０５４０】
図７１に示す推定混合比処理部４０１は、図３０に示す推定混合比処理部４０１と同じである。図７１に示す推定混合比処理部４０２は、図３０に示す推定混合比処理部４０２と同じである。
【０５４１】
推定混合比処理部４０１は、入力画像を基に、カバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０５４２】
推定混合比処理部４０２は、入力画像を基に、アンカバードバックグラウンド領域のモデルに対応する演算により、画素毎に推定混合比を算出して、算出した推定混合比を出力する。
【０５４３】
前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を動きボケ調整部１０６および選択部１０７に供給する。
【０５４４】
図７２は、前景背景分離部１１０２の構成の一例を示すブロック図である。
【０５４５】
図４７に示す前景背景分離部１０５と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５４６】
選択部１１２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして分離部６０１に供給する。
【０５４７】
分離部６０１は、選択部１１２１から供給された混合比αおよび領域情報を基に、混合領域に属する画素の画素値から前景の成分および背景の成分を抽出し、抽出した前景の成分を合成部６０３に供給すると共に、背景の成分を合成部６０５に供給する。
【０５４８】
分離部６０１は、図５２に示す構成と同じ構成とすることができる。
【０５４９】
合成部６０３は、前景成分画像を合成して、出力する。合成部６０５は、背景成分画像を合成して出力する。
【０５５０】
図７０に示す動きボケ調整部１０６は、図２に示す場合と同様の構成とすることができ、領域情報および動きベクトルを基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像に含まれる動きボケの量を調整して、動きボケの量が調整された前景成分画像を出力する。
【０５５１】
図７０に示す選択部１０７は、例えば使用者の選択に対応した選択信号を基に、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像、および動きボケ調整部１０６から供給された動きボケの量が調整された前景成分画像のいずれか一方を選択して、選択した前景成分画像を出力する。
【０５５２】
このように、図７０に構成を示す画像処理装置は、入力画像に含まれる前景のオブジェクトに対応する画像に対して、その画像に含まれる動きボケの量を調整して出力することができる。図７０に構成を示す画像処理装置は、第１の実施例と同様に、埋もれた情報である混合比αを算出して、算出した混合比αを出力することができる。
【０５５３】
図７３は、前景成分画像を任意の背景画像と合成する画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。図６８に示す画像処理装置が領域特定と混合比αの算出をシリアルに行うのに対して、図７３に示す画像処理装置は、領域特定と混合比αの算出をパラレルに行う。
【０５５４】
図７０のブロック図に示す機能と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５５５】
図７３に示す混合比算出部１１０１は、入力画像を基に、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を、入力画像に含まれる画素のそれぞれに対して算出し、算出した画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比を前景背景分離部１１０２および合成部１２０１に供給する。
【０５５６】
図７３に示す前景背景分離部１１０２は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、並びに領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、入力画像から前景成分画像を生成し、生成した前景成分画像を合成部１２０１に供給する。
【０５５７】
合成部１２０１は、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、任意の背景画像と、前景背景分離部１１０２から供給された前景成分画像とを合成して、任意の背景画像と前景成分画像とが合成された合成画像を出力する。
【０５５８】
図７４は、合成部１２０１の構成を示す図である。図６９のブロック図に示す機能と同様の部分には同一の番号を付してあり、その説明は省略する。
【０５５９】
選択部１２２１は、領域特定部１０３から供給された領域情報を基に、混合比算出部１１０１から供給された、画素がカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比、および画素がアンカバードバックグラウンド領域に属すると仮定した場合における推定混合比のいずれか一方を選択して、選択した推定混合比を混合比αとして背景成分生成部１０２１に供給する。
【０５６０】
図７４に示す背景成分生成部１０２１は、選択部１２２１から供給された混合比αおよび任意の背景画像を基に、背景成分画像を生成して、混合領域画像合成部１０２２に供給する。
【０５６１】
図７４に示す混合領域画像合成部１０２２は、背景成分生成部１０２１から供給された背景成分画像と前景成分画像とを合成することにより、混合領域合成画像を生成して、生成した混合領域合成画像を画像合成部１０２３に供給する。
【０５６２】
画像合成部１０２３は、領域情報を基に、前景成分画像、混合領域画像合成部１０２２から供給された混合領域合成画像、および任意の背景画像を合成して、合成画像を生成して出力する。
【０５６３】
このように、合成部１２０１は、前景成分画像を、任意の背景画像に合成することができる。
【０５６４】
なお、混合比αは、画素値に含まれる背景の成分の割合として説明したが、画素値に含まれる前景の成分の割合としてもよい。
【０５６５】
また、前景となるオブジェクトの動きの方向は左から右として説明したが、その方向に限定されないことは勿論である。
【０５６６】
以上においては、３次元空間と時間軸情報を有する現実空間の画像をビデオカメラを用いて２次元空間と時間軸情報を有する時空間への射影を行った場合を例としたが、本発明は、この例に限らず、より多くの第１の次元の第１の情報を、より少ない第２の次元の第２の情報に射影した場合に、その射影によって発生する歪みを補正したり、有意情報を抽出したり、またはより自然に画像を合成する場合に適応することが可能である。
【０５６７】
なお、センサは、CCDに限らす、固体撮像素子である、例えば、BBD（Bucket Brigade Device）、CID（Charge Injection Device）、CPD（Charge Priming Device）、またはCMOS（Complementary Mental Oxide Semiconductor）センサでもよく、また、検出素子がマトリックス状に配置されているセンサに限らず、検出素子が１列に並んでいるセンサでもよい。
【０５６８】
本発明の信号処理を行うプログラムを記録した記録媒体は、図１に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク５１（フロッピ（登録商標）ディスクを含む）、光ディスク５２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク５３（ＭＤ（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ５４などよりなるパッケージメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２２や、記憶部２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０５６９】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０５７０】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムによれば、１つの画面に対応する第１の時間において、画像データの注目フレームの前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向の後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域が特定され、第１の時間の後の、１つの画面に対応する第２の時間において、前景オブジェクト成分のみからなる前景領域、および背景オブジェクト成分のみからなる背景領域が特定され、第２の時間の後の、１つの画面に対応する第３の時間において、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前景オブジェクトの動き方向の先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域が特定され、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域における、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比が検出され、混合比に基づいて、アンカバードバックグラウンド領域およびカバードバックグラウンド領域に属する画素の画素データが、前景オブジェクト成分と背景オブジェクト成分とに分離され、注目フレームにおける、前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とが生成されるようにしたので、混ざり合いの状態に対応して、背景の画像と物体の画像とを分離することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】画像処理装置を示すブロック図である。
【図３】センサによる撮像を説明する図である。
【図４】画素の配置を説明する図である。
【図５】検出素子の動作を説明する図である。
【図６】動いている前景に対応するオブジェクトと、静止している背景に対応するオブジェクトとを撮像して得られる画像を説明する図である。
【図７】背景領域、前景領域、混合領域、カバードバックグラウンド領域、およびアンカバードバックグラウンド領域を説明する図である。
【図８】静止している前景に対応するオブジェクトおよび静止している背景に対応するオブジェクトを撮像した画像における、隣接して１列に並んでいる画素の画素値を時間方向に展開したモデル図である。
【図９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１２】前景領域、背景領域、および混合領域の画素を抽出した例を示す図である。
【図１３】画素と画素値を時間方向に展開したモデルとの対応を示す図である。
【図１４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１５】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１６】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１７】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１８】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図１９】動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図２０】領域特定部１０３の構成を示すブロック図である。
【図２１】前景に対応するオブジェクトが移動しているときの画像を説明する図である。
【図２２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２４】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図２５】領域判定の条件を説明する図である。
【図２６】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２７】領域特定部１０３の領域の特定の結果の例を示す図である。
【図２８】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図２９】領域特定の処理を説明するフローチャートである。
【図３０】混合比算出部１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図３１】理想的な混合比αの例を示す図である。
【図３２】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３３】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図３４】前景の成分の相関を利用した近似を説明する図である。
【図３５】C，N、およびPの関係を説明する図である。
【図３６】推定混合比処理部４０１の構成を示すブロック図である。
【図３７】推定混合比の例を示す図である。
【図３８】混合比算出部１０４の他の構成を示すブロック図である。
【図３９】混合比の算出の処理を説明するフローチャートである。
【図４０】推定混合比の演算の処理を説明するフローチャートである。
【図４１】混合比αを近似する直線を説明する図である。
【図４２】混合比αを近似する平面を説明する図である。
【図４３】混合比αを算出するときの複数のフレームの画素の対応を説明する図である。
【図４４】混合比推定処理部４０１の他の構成を示すブロック図である。
【図４５】推定混合比の例を示す図である。
【図４６】カバードバックグラウンド領域に対応するモデルによる混合比推定の処理を説明するフローチャートである。
【図４７】前景背景分離部１０５の構成の一例を示すブロック図である。
【図４８】入力画像、前景成分画像、および背景成分画像を示す図である。
【図４９】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５０】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５１】画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５２】分離部６０１の構成の一例を示すブロック図である。
【図５３】分離された前景成分画像、および背景成分画像の例を示す図である。
【図５４】前景と背景との分離の処理を説明するフローチャートである。
【図５５】動きボケ調整部１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図５６】処理単位を説明する図である。
【図５７】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５８】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図５９】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６０】前景成分画像の画素値を時間方向に展開し、シャッタ時間に対応する期間を分割したモデル図である。
【図６１】動きボケ調整部１０６の他の構成を示す図である。
【図６２】動きボケ調整部１０６による前景成分画像に含まれる動きボケの量の調整の処理を説明するフローチャートである。
【図６３】動きボケ調整部１０６の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図６４】画素値と前景の成分のとの対応を指定するモデルの例を示す図である。
【図６５】前景の成分の算出を説明する図である。
【図６６】前景の成分の算出を説明する図である。
【図６７】前景の動きボケの除去の処理を説明するフローチャートである。
【図６８】画像処理装置の機能の他の構成を示すブロック図である。
【図６９】合成部１００１の構成を示す図である。
【図７０】画像処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図７１】混合比算出部１１０１の構成を示すブロック図である。
【図７２】前景背景分離部１１０２の構成を示すブロック図である。
【図７３】画像処理装置の機能のさらに他の構成を示すブロック図である。
【図７４】合成部１２０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
２１ CPU， ２２ ROM， ２３ RAM， ２６ 入力部， ２７ 出力部，２８ 記憶部， ２９ 通信部， ５１ 磁気ディスク， ５２ 光ディスク， ５３ 光磁気ディスク， ５４ 半導体メモリ， １０１ オブジェクト抽出部， １０２ 動き検出部， １０３ 領域特定部， １０４ 混合比算出部， １０５ 前景背景分離部， １０６ 動きボケ調整部， １０７ 選択部，２０１ フレームメモリ， ２０２−１および２０２−２ 静動判定部， ２０３ 領域判定部， ２０４ 判定フラグ格納フレームメモリ， ４０１ 推定混合比処理部， ４０２ 推定混合比処理部， ４０３ 混合比決定部， ４２１ フレームメモリ， ４２２ フレームメモリ， ４２３ 混合比演算部， ４４１ 選択部， ４４２ 推定混合比処理部， ４４３ 推定混合比処理部，４４４ 選択部， ５０１ 遅延回路， ５０２ 足し込み部， ５０３ 演算部， ６０１ 分離部， ６０２ スイッチ， ６０３ 合成部， ６０４ スイッチ， ６０５ 合成部， ６２１ フレームメモリ， ６２２ 分離処理ブロック， ６２３ フレームメモリ， ６３１ アンカバード領域処理部， ６３２ カバード領域処理部， ６３３ 合成部， ６３４ 合成部， ８０１処理単位決定部， ８０２ モデル化部， ８０３ 方程式生成部， ８０４足し込み部， ８０５ 演算部， ８０６ 動きボケ付加部， ８０７ 選択部， ８２１ 選択部， ９０１ 処理単位決定部， ９０２ モデル化部， ９０３ 方程式生成部， ９０４ 演算部， ９０５ 補正部， ９０６ 動きボケ付加部， ９０７ 選択部， １００１ 合成部， １０２１ 背景成分生成部， １０２２ 混合領域画像合成部， １０２３ 画像合成部， １１０１混合比算出部， １１０２ 前景背景分離部， １１２１ 選択部， １２０１ 合成部， １２２１ 選択部

Claims (4)

1. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理装置において、
   注目フレーム、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレーム、および前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームの前記画像データを記憶するフレームメモリと、
   前記１つ後のフレームの前記画像データの前記画素の種別を示す各前記画素の判定フラグからなるフラグ格納フレームを記憶する第１の領域、前記注目フレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第２の領域、および前記１つ前のフレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第３の領域を有するフラグ格納フレームメモリと、
   前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が所定の閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第１の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景領域を示す判定フラグを設定し、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に前記カバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定されておらず、かつ前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第３の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定する領域特定手段と、
   時間的に連続する３つのフレームの同じ位置にある前記画素を用いた演算により、前記３つのフレームのうちの中間のフレームの前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域における、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を画素ごとに検出する混合比検出手段と、
   前記混合比に基づいて、前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域に属する画素の前記画素データを、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、前記中間のフレームにおける、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景分離手段と
   を備え、
   前記フラグ格納フレームメモリは、前記領域特定手段により前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記第３の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記１つ前のフレームの前記画像データにおける前記カバードバックグラウンド領域、前記前景領域、前記背景領域、および前記アンカバードバックグラウンド領域の特定結果として出力するとともに、前記第２の領域および前記第１の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記第３の領域および前記第２の領域に移動させ、さらに前記第１の領域の前記フラグ格納フレームを初期化し、
   前記フレームメモリは、前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記１つ後のフレームを新たな注目フレームとして、新たな注目フレーム、およびその注目フレームの前後のフレームの前記画像データを記憶する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理装置であって、
   注目フレーム、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレーム、および前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームの前記画像データを記憶するフレームメモリと、
   前記１つ後のフレームの前記画像データの前記画素の種別を示す各前記画素の判定フラグからなるフラグ格納フレームを記憶する第１の領域、前記注目フレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第２の領域、および前記１つ前のフレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第３の領域を有するフラグ格納フレームメモリと
   を備える画像処理装置の画像処理方法において、
   前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が所定の閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第１の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景領域を示す判定フラグを設定し、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に前記カバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定されておらず、かつ前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第３の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定する領域特定ステップと、
   時間的に連続する３つのフレームの同じ位置にある前記画素を用いた演算により、前記３つのフレームのうちの中間のフレームの前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域における、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を画素ごとに検出する混合比検出ステップと、
   前記混合比に基づいて、前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域に属する画素の前記画素データを、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、前記中間のフレームにおける、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景分離ステップと、
   前記フラグ格納フレームメモリが、前記領域特定ステップにより前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記第３の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記１つ前のフレームの前記画像データにおける前記カバードバックグラウンド領域、前記前景領域、前記背景領域、および前記アンカバードバックグラウンド領域の特定結果として出力するとともに、前記第２の領域および前記第１の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記第３の領域および前記第２の領域に移動させ、さらに前記第１の領域の前記フラグ格納フレームを初期化する第１の更新ステップと、
   前記フレームメモリが、前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記１つ後のフレームを新たな注目フレームとして、新たな注目フレーム、およびその注目フレームの前後のフレームの前記画像データを記憶する第２の更新ステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
3. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理装置であって、
   注目フレーム、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレーム、および前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームの前記画像データを記憶するフレームメモリと、
   前記１つ後のフレームの前記画像データの前記画素の種別を示す各前記画素の判定フラグからなるフラグ格納フレームを記憶する第１の領域、前記注目フレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第２の領域、および前記１つ前のフレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第３の領域を有するフラグ格納フレームメモリと
   を備える画像処理装置を制御するコンピュータに、
   前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が所定の閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第１の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景領域を示す判定フラグを設定し、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に前記カバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定されておらず、かつ前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第３の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定する領域特定ステップと、
   時間的に連続する３つのフレームの同じ位置にある前記画素を用いた演算により、前記３つのフレームのうちの中間のフレームの前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域における、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を画素ごとに検出する混合比検出ステップと、
   前記混合比に基づいて、前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域に属する画素の前記画素データを、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、前記中間のフレームにおける、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景分離ステップと、
   前記フラグ格納フレームメモリに、前記領域特定ステップにより前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記第３の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記１つ前のフレームの前記画像データにおける前記カバードバックグラウンド領域、前記前景領域、前記背景領域、および前記アンカバードバックグラウンド領域の特定結果として出力させるとともに、前記第２の領域および前記第１の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記第３の領域および前記第２の領域に移動させ、さらに前記第１の領域の前記フラグ格納フレームを初期化させる第１の更新ステップと、
   前記フレームメモリに、前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記１つ後のフレームを新たな注目フレームとして、新たな注目フレーム、およびその注目フレームの前後のフレームの前記画像データを記憶させる第２の更新ステップと
   を実行させることを特徴とするプログラムが記録されている記録媒体。
4. 時間積分効果を有する所定数の画素を有する撮像素子によって取得された所定数の画素データからなる画像データを処理する画像処理装置であって、
   注目フレーム、前記注目フレームよりも時間的に１つ前のフレーム、および前記注目フレームよりも時間的に１つ後のフレームの前記画像データを記憶するフレームメモリと、
   前記１つ後のフレームの前記画像データの前記画素の種別を示す各前記画素の判定フラグからなるフラグ格納フレームを記憶する第１の領域、前記注目フレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第２の領域、および前記１つ前のフレームの前記フラグ格納フレームを記憶する第３の領域を有するフラグ格納フレームメモリと
   を備える画像処理装置を制御するコンピュータに、
   前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が所定の閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第１の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前景オブジェクトを構成する前景オブジェクト成分と背景オブジェクトを構成する背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向先端側に形成されるカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値以下であり、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記背景オブジェクト成分のみからなる背景領域を示す判定フラグを設定し、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に前記カバードバックグラウンド領域を示す判定フラグが設定されておらず、かつ前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値より大きい場合、前記第２の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景領域を示す判定フラグを設定し、前記１つ前のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素との差分絶対値が前記閾値より大きく、かつ前記１つ後のフレームの前記注目画素と同じ位置の画素と前記注目画素の差分絶対値が前記閾値以下である場合、前記第３の領域に格納された前記フラグ格納フレームにおける前記注目画素に対応する位置に、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とが混合されてなる、前記前景オブジェクトの動き方向後端側に形成されるアンカバードバックグラウンド領域を示す判定フラグを設定する領域特定ステップと、
   時間的に連続する３つのフレームの同じ位置にある前記画素を用いた演算により、前記３つのフレームのうちの中間のフレームの前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域における、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分との混合の比率を示す混合比を画素ごとに検出する混合比検出ステップと、
   前記混合比に基づいて、前記アンカバードバックグラウンド領域および前記カバードバックグラウンド領域に属する画素の前記画素データを、前記前景オブジェクト成分と前記背景オブジェクト成分とに分離し、前記中間のフレームにおける、前記前景オブジェクト成分のみからなる前景成分画像と前記背景オブジェクト成分のみからなる背景成分画像とを生成する前景背景分離ステップと、
   前記フラグ格納フレームメモリに、前記領域特定ステップにより前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記第３の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記１つ前のフレームの前記画像データにおける前記カバードバックグラウンド領域、前記前景領域、前記背景領域、および前記アンカバードバックグラウンド領域の特定結果として出力させるとともに、前記第２の領域および前記第１の領域に記憶されている前記フラグ格納フレームを、前記第３の領域および前記第２の領域に移動させ、さらに前記第１の領域の前記フラグ格納フレームを初期化させる第１の更新ステップと、
   前記フレームメモリに、前記注目フレームの全ての画素が前記注目画素として処理された後、前記１つ後のフレームを新たな注目フレームとして、新たな注目フレーム、およびその注目フレームの前後のフレームの前記画像データを記憶させる第２の更新ステップと
   を実行させるプログラム。

Images