JP2008244687A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
フレーム内挿法において、半透明静止画が合成された動画像に対して、動きベクトルの誤検出による映像の乱れを抑制する。
【解決手段】
入力画像信号内の複数フレーム間に共通する画素データを検出することにより、透過性を有する透過性画像部分と背景画像とに分離するための画像分離処理部(200)と、分離された背景画像を用いてフレーム補間を行うフレーム補間部と(111)、フレーム補間された背景画像と、分離された透過性画像部分とを合成するための合成処理部(300)とを備える。これにより、背景画像についてのみフレーム補間を行うようにし、透過性画像部分のフレーム補間に対する影響を低減する。
【選択図】図1
Description
R=Rd×α+R0
G=Gd×α+G0
B=Bd×α+B0
ここで、例えば放送局名を示すロゴなどの半透明画像は静止しているので、静止画像(R0,G0,B0)は、数フレームに渡り固定値となるため、次の数2の関係を満たす。
R0=Rs×(1−α)
G0=Gs×(1−α)
B0=Bs×(1−α)
以上より、背景画像を分離できる条件として、α≠0でなければならない。また、α=0の場合は、不透明合成画像であるので、背景画像は0値として扱えばよい。そこで、α≠0を満たす場合を考える。この時、背景画像は、数3で表される。
Rd=Rdf/α
Gd=Gdf/α
Bd=Bdf/α
ただし、Rdf、Gdf、Bdfは、それぞれ次の数4で表されるものとする。
Rdf=R−R0
Gdf=G−G0
Bdf=B−B0
ここで、特に半透明静止画像の各画素の輝度が低い場合には、上記数3は次の数5に近似される。
Rd≒R/α
Gd≒G/α
Bd≒B/α
ただし、Rs、Gs、Bsは、所定の閾値をδとしたときに、次の数6の条件を満たすものとする。
以上では、画素値をRGB値として説明したが、輝度信号及び色差信号で構成されるコンポーネント信号(YCbCr値)を用いた場合は、Y値(輝度成分)のみを用いればよく、このようにすれば背景画像及び半透明画像の算出を簡略化できる。
そこで、座標(i,j)を中心としてdi周辺のn個の画素を隣接範囲と考え、数7式に対し下記数8の近似を行うと、数7は下記数9に置き換えることができる。
(数9)X(i,j)≒Σ|k|<di X(i−k,j)/n
ところで、固定値X0が閉区間[i0,i1]に存在すると仮定すると、数9は、更に次の数10で表すことができる。
ここで、Fi0,i1(i)は、以下の数11で定義されるものとする。
数11において、Hはヘヴィサイド関数で、H(x)がX≧0の場合は1、その他は0である。特に半透明領域の輪郭(i0,j)では、Σ|k|<i0+diFi0,i1(k)>0なので、上記数9は、下記数12のように書き換えることができる。
これを数3式に適用すると、数12は数13となり、α値が求まる。
また、α値も数フレームにわたり同値であるので、1フレーム中の輪郭画素数N、フレーム数Fとすると、α値は、下記数14で求めることができる。
上記数9、数12および数14では、α値を、境界iを中心とした周辺画素値の平均により求めているが、当該周辺画素値の中間値により求めてもよい。特に中間値を用いた場合、上述したスケール処理やアンチエイリアス処理による境界i周辺の画素値の階調差が減少する場合に有用であり、平均値を用いた場合は、背景が高周波成分を多く含む場合に有用である。さらに、1フレーム中の境界i周辺における複数の画素数にわたって平均してα値を求める代わりに、α値の各階調に対応する画素数を集計して得られたヒストグラムによりα値を求めてもよい。例えば、このヒストグラムにおいて、隣接する階調(例えば±2階調)の合計画素数が最大となる中心の階調をα値として求めるようにしてもよい。また、上記平均により求める方法とヒストグラムにより求める方法とを組み合わせることで、α値の精度を向上させることが可能である。
(数16)F’i'0,i'1(i)=H(i−i’0)H(i’1−i)
同様に、半透明領域の輪郭(i’0,j)では、Σ|k|<i'0+diFi'0,i'1(k)>0なので、数15は、次の数17のように書き換えることができる。
これを数5に適用すると、数18のようになり、α値が求まる。
また、X≧XTの場合と同様に、このα値を数14式に代入して用いてもよい。
Claims (15)
- 画像処理装置において、
入力された画像信号から、該入力画像信号内の複数フレーム間に共通する画素データを検出することにより、透過性を有する透過性画像部分と背景画像とに分離するための画像分離処理部と、
前記画像分離処理部で分離された背景画像を用いてフレーム補間を行うフレーム補間部と、
前記フレーム補間部によってフレーム補間された背景画像と、前記画像分離処理部で分離された透過性画像部分とを合成するための合成処理部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、前記画像分離処理部は、複数フレーム間に共通する画素データとして、該複数フレーム間にわたって静止状態となるを検出することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項2に記載の画像処理装置において、前記画像分離処理部は、前記入力画像信号中の連続する複数フレームにおける同一座標上の画素値から前記固定値を検出し、該固定値を複数含む領域を前記透過性画像部分として抽出することにより該透過性画像部分の分離を行うことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項3に記載の画像処理装置において、前記画像分離処理部は、前記入力画像信号中の連続する複数フレームにおける同一座標上の画素値の最小値を繰り返し取得することで前記固定値を検出することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項3に記載の画像処理装置において、前記画像分離処理部は、前記入力画像信号中の連続する複数フレームにおける同一座標上の画素値の論理積演算を繰り返し行うことで前記固定値を検出することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項3に記載の画像処理装置において、前記画像分離処理部は、前記入力画像信号中の所定領域について前記固定値の検出を行うことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項3に記載の画像処理装置において、前記前記固定値は、前記所定領域の画素値から検出した第1の固定値と、該所定領域の画素値を反転した画素値から検出した第2の固定値とを含むことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項6に記載の画像処理装置において、前記所定領域の境界を、前記固定値が0であるか否かで判別し、該判別された境界周辺の1つ以上の画素からの中間値を用いて、前記背景画像の前記所定領域に対応する部分の画素値を増加させるためのスケール値を算出し、該スケール値を用いて前記背景画像を復元することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項8において、前記スケール値の個数を1フレームにわたって集計したヒストグラムを複数のフレーム毎に作成し、それぞれのヒストグラムに対し前記スケール値の個数分布が最大となるスケール値を取得し、該ヒストグラムから得られたスケール値を用いて前記復元を行うようにしたことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項9に記載の画像処理装置において、予め定められたフレーム数間で前記スケール値の中間値の平均値を求め、同フレーム数間で異なる開始フレームの前記平均値を複数保持し、予め定められたフレーム数で前記平均値を切り替えることで、平均値を更新することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項1に記載の画像処理装置において、前記透過性画像部分は、半透明な文字テロップであることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項1に記載の画像処理装置において、前記フレーム補間部は、前記背景画像から物体の動きを示す動きベクトルを検出し、該動きベクトルを用いて前記フレーム補間を行うことを特徴とする画像処理装置。
- 画像処理装置において、
入力された画像信号から、該入力画像信号内の複数フレーム間に共通する画素データを検出することにより、背景画像と該背景画像が混在する静止画部分とに分離するための画像分離処理部と、
前記画像分離処理部で分離された背景画像を用いてフレーム補間を行うフレーム補間部と、
前記フレーム補間部によってフレーム補間された背景画像と、前記画像分離処理部で分離された前記静止画部分とを合成するための合成処理部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項13に記載の画像処理装置において、前記静止画部分は、半透明な文字テロップであることを特徴とする画像処理装置。
- 画像処理方法において、
入力された画像信号から、該入力画像信号内の複数フレーム間に共通する画素データを検出することにより、透過性を有する透過性画像部分と背景画像とに分離するステップと、
前記分離された背景画像を用いて補間フレームを作成してフレーム補間を行うステップと、
前記フレーム補間された背景画像と、前記分離された透過性画像部分とを合成するステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
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