JP3850921B2 - 所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する方法およびこの方法を実施するための装置に関する。この場合、制御信号に依存して過渡領域における各画像信号間でフェーディング操作が行われ、過渡領域で前景画像信号中に現れている中間色が、前景画像信号の色から背景画像信号の色への移行を成す新たな中間色へ変換され、前記制御信号は、キーカラーの領域では第１の値を有し過渡境界において第２の値に達し、Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面における過渡境界は、選択度を表す２つの原点通過直線により形成され、該直線はキーカラーのベクトルとそれぞれ１つの角度を成すように構成されている。
【０００２】
【従来の技術】
この種の方法は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２９３７７号公報により公知である。この方法は、混合画像信号のキー領域に現れているキーカラーならびに、前景画像信号とキーカラーとの間に現れている過渡色を分離し、必要に応じてそれらの領域を背景画像信号で置き換えるために用いることができる。その際に問題となるのはとりわけ、過渡色をそのようなものとして適切に識別し、それに応じて抑圧することである。混合画像信号からキーカラーないし過渡色の成分が分離される範囲は、２つの原点通過直線である過渡境界によって形成される。これらの原点通過直線とキーカラーの色位置ＫＣとの間におけるすべての色位置は、キーカラーまたは過渡色とみなされる。キーカラーと過渡色境界との間の領域を除いて、前景画像信号を生成するための混合画像信号からキーカラーの成分が除去される。前記の原点通過直線は、キーカラーＫＣのベクトルに対しＣ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面の角度α_ｃを伴って配置されている。その際、このベクトルは、Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面の原点からキーカラーの色位置ＫＣへと延びている。この場合、ありのままのキーイング結果を得るために重要であるのは、キーカラーＫＣ自体だけでなく、青色へのカラー遷移の際に生じる混合色も適切にキーイングすることでもあり、つまりこの画像領域における混合色からもそれらのキーカラー成分を除去することである。
【０００３】
たとえばある画像において赤い前景物体が青い壁の前にあると深紅色の混合色が生じ、これを適切にキーイングする必要があり、つまり新たな背景のために別の過渡色へ変換しなければならない。しかしながらこれと同時に、同じ深紅色が画像中に単なる前景色として存在しているならば、その際にはそれらをキーイングすべきではない。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３０３３４８号公報により、混合画像信号から前景画像信号を分離するための方法がすでに知られている。この場合、ただ１つのパラメータつまり角度を用いることで、感度ないし選択度を表す境界直線によって境界色度全体が規定される。これはキーカラーＫＣにほとんど制約されないものとされており、それらの過渡色に関して捕捉することができる。そしてこのことで色中心面Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒのすべての色位置に関するキー特性を著しく迅速に（ピクセルごとに）変えることができ、これは色中心面全体に関するキーテーブル算出のためのビルトアップ時間を必要とすることなく行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法および装置において、カラーキーイングに際して前景画像信号の特定の色が、キーカラーへの過渡領域における画像信号の同じ色とは別個に処理されるように構成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および利点】
本発明によればこの課題は、制御信号（ｋ）に依存して過渡領域における各画像信号間でフェーディング操作が行われ、過渡領域で前景画像信号中に現れている中間色が、前景画像信号の色から背景画像信号の色への移行を成す新たな中間色へ変換され、前記制御信号（ｋ）は、キーカラーの領域では第１の値を有し過渡境界において第２の値に達し、Ｃ _ｂ ／Ｃ _ｒ 色中心面における過渡境界は、選択度を表す２つの原点通過直線により形成され、該直線はキーカラー（ＫＣ）のベクトルとそれぞれ１つの角度（α _Ｌ ないしα _Ｒ ）を成すように構成されている、所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する方法において、選択度を表す前記２つの原点通過直線（ＳＥＬ _Ｌ およびＳＥＬ _Ｒ ）は、１つのフレーム期間内で前記の角度（α _Ｌ およびα _Ｒ ）を変えることで、前記前景画像内の異なる領域でまたは前記背景画像内の異なる領域で切り換え可能であり、選択度の切り換えは、１つのフレーム期間内で前記前景画像内の異なる領域でまたは前記背景画像内の異なる領域で切り換え可能なマスク信号により制御されることにより解決される。
【０００７】
本発明による方法および装置の有する利点は、画像信号のキーイングないしキーカラーの除去が画像領域に応じてそれぞれ異なる感度ないし選択度によって行われることであり、このような感度ないし選択度はクロマ角度αで簡単に記述できる。
【０００８】
本発明による方法および装置によれば、感度ないし選択度を表す原点通過直線の調整ないし位置替えは、１つのフレーム期間中にマスク信号を用いて角度α_Ｌおよびα_Ｒを切り換えることで簡単にかつ有利に行われる。
【０００９】
従属請求項に記載の構成により、主請求項に記載の本発明の有利な実施形態が可能である。
【００１０】
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１による再生画像の場合、１つの赤色の物体と１つの深紅色の物体が青色の壁の前にそれぞれ青色への過渡色を伴って同時に存在しているものとする。人物の髪における深紅色の赤遷移が適切にキーイングされるようにし、かつ服における同じ深紅色には影響が及ぼされないようにするためにはたとえば、過渡色を有するすべてのピクセルを含む赤い物体（髪）の周囲の領域に対し角度α_ＲＯＴの選択度を割り当てる必要がある。このことで、赤い色はもはやキーイングされなくなるが、深紅色の過渡色は著しく良好にキーイングされるようになる。これに応じて、深紅色の物体（服）周囲の領域に対し選択角度α_ＰＲＰを割り当てる必要があり、その結果、ここでは深紅色がキーイング過程から除かれ、青色への深紅色遷移だけが考慮されるようになる（図２参照）。
【００１２】
選択角度α_Ｃは常に、隣接する純粋な前景色のクロマ角度である。選択度の選定は実質的に、過渡色に対してのみ重要である。原点通過直線を越えて位置する前景色はいかなる場合でもキーイングされない。生じるすべての純粋な前景色は原点通過直線を越えて位置するという前提条件のもとで、前景物体内における選択度の切り換えは目立たないままである。同様に、切り換えプロセスに近い該当するすべての色が実際にキーカラー直線上つまりＲ軸上にあるかぎり、純粋なキーカラー領域内の選択度の切り換えも目立たないままである。この直線上の色位置から原点通過直線へのベクトル距離測定はすべて、この特別な事例の場合には原点に対して行われ、したがって原点通過直線の旋回角度とは無関係のままである。１つのフレームないし１つのフレーム期間中の選択度をダイナミックに切り換えることで、両方の色遷移に最適な処理が保証される。
【００１３】
図３ではこれら両方のことが想定されており、選択度を表す原点通過直線ＳＥＬ_ＰとＳＥＬ_Ｒ、ならびにＣ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面におけるキーカラーＫＣに対するそれらの個々の角度α_Ｐおよびα_Ｒが書き込まれている。通常の場合には当然、右旋回の角度α_Ｃも常に負の半平面に規定されていなければならないが、ここでは見やすくするためそれについては省略した。
【００１４】
図４に示されているＣ_ｂ／Ｃ_ｒ成分の色中心面は新たな座標系Ｒ／Ｓへと旋回されており、この場合、Ｒ軸はキーカラーＫＣのベクトルの方向を指している。
【００１５】
このＲＳ座標系は、ベクトルＫＣ距離Ｄ_Ｐを求めるのにとりわけ適している。正の半平面における任意の点Ｐから選択度直線ＳＥＬ_Ｌへの絶対的なベクトルＫＣ距離Ｄ_Ｐは、図２にしたがって以下のようにして記述される。
【００１６】
距離Ｄ_Ｐは点ＰのＲ座標Ｒ_Ｐであり、点ＰのＳ値Ｓ_Ｐにおいて選択度直線ＳＥＬ_ＬのＲ座標Ｒ_ＳＥＬだけ短くなっている。したがってＲ_ＳＥＬは角度Ｗ_Ｌのタンジェントにより得られる（ここでＷ_Ｌ＝９０゜−αＬ）：
Ｄ_Ｐ＝Ｒ_Ｐ−Ｒ_ＳＥＬ＝Ｒ_Ｐ−Ｓ_Ｐ＊ｔａｎ（Ｗ_Ｌ） （１）
制御信号ｋは点Ｐの相対的な距離として規定されており、つまりＤ_Ｐもキーカラーの最大距離Ｄ_ＫＣ自体に対して相対化する必要がある：
ｋ＝Ｄ_Ｐ／Ｄ_ＫＣ＝（Ｒ_Ｐ−Ｓ_Ｐ＊ｔａｎ（Ｗ_Ｌ））／Ｄ_ＫＣ （２）
したがってｋの算出は比較的簡単である。すなわち、１つのピクセルＰにおけるダイナミックな座標Ｒ_Ｐ，Ｓ_Ｐとの依存性ならびにＤ_ＫＣとのスタティックな依存性のほかには、上記で規定された角度のタンジェントｔａｎ（Ｗ_Ｌ）による選択度との可変ないし切り換え可能な依存性しかない。この関連で、１つの色点が負の切換平面にあるならば、角度Ｗ_ＬをパラメータＷ_Ｒと置き換える必要がある（ここでＷＲ＝−９０゜−α_Ｒ）。
【００１７】
このように、制御信号ｋはスムースな移行を伴って値１と０の間をとる。Ｄ_ＰのベクトルがベクトルＤ_ＫＣと同じ値をとれば、制御信号ｋは値１になる。これは、色空間における任意のピクセルが過渡境界に対しキーカラーＫＣと同じベクトル距離を有する場合である。このピクセルは前景画像信号の分離に際して完全に抑圧される。それというのは、このピクセルはおそらくキーカラーＫＣに割り当てられることになるからである。同じことは、Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面の原点からキーカラーＫＣまでの直線上にある色位置のすべてのピクセルについてもあてはまる。
【００１８】
この直線から離れた色位置をとるピクセルからもたしかにそれらのＫＣ成分が除かれるが、過渡境界上に位置する残りの色成分はそのまま保持される。この種のピクセルを過渡境界ＳＥＬ_ＬないしＳＥＬＫ_Ｒへ近似させることにより、値Ｄ_ＰはベクトルＤ_ＫＣよりもますます小さくなるので、制御信号ｋもいちだんといっそう小さい値をとることになり、これは最終的に境界ＳＥＬ_ＬないしＳＥＬ_Ｒのところで値０に達する。したがってこの過渡領域において、キーカラーＫＣにおけるますます小さくなる成分がいちだんと抑圧され、その結果、最終的に境界ＳＥＬ_ＬないしＳＥＬ_Ｒのところでは、ないしはこれらの境界を越えたところでは、色成分ＫＣの抑圧はもはや行われない。
【００１９】
図５には上述の式の計算を実行する回路が示されている。座標変換回路１へ前景クロマ信号Ｃ_ｂとＣ_ｒが供給されてＲ／Ｓによる座標の旋回が行われ、その結果、キーカラーＫＣはそれに応じてＲ座標上に配置されることになる。次に、座標変換回路１で生成された座標ＲないしＳは一方ではそのまま、あるいは乗算器２を介して加算器３の入力側へ導かれ、その際、乗算器２においてＳ信号が角度Ｗ_Ｌの負のタンジェント値と乗算される。そして加算器３の出力側からピクセルＰの距離信号Ｄ_Ｐを取り出すことができる。この信号は次に別の乗算器４においてキーカラーＤ_ＫＣの逆数と乗算され、その結果、乗算器４の出力側５から上述の式（２）による制御信号ｋを取り出すことができる。
【００２０】
図６に示されている本発明による方法を実施するための回路は、図５による回路の主となる信号処理については基本的に同じであり、この場合、同じ素子には同じ参照符号が付されている。本質的な相違点は、タンジェント角度信号Ｗ_ＬおよびＷ_Ｒをマスク信号ＳＥＬ−ＭＡＳＫを用いて処理することであって、つまり左側の選択度直線と右側の選択度直線または原点通過直線との間における選択度および切換特性のマスクが可能な点である。慣用のキーマスキングの場合に通例行われているようにして、選択度マスク信号が生成され選定される。しかしここでは１ｂｉｔの信号で十分であり、この信号の０の状態はたとえば選択値０に対応し（ＳＥＬ_Ｌ０およびＳＥＬ_Ｒ０）、１の状態は選択値１に対応する（ＳＥＬ_Ｌ１およびＳＥＬ_Ｒ１）。これら両方の値はまずはじめに手動でまたは自動的に調整され、たとえばディジタル信号プロセッサ６によりタンジェント角度に換算されて、その出力側から供給される。次にこれらの信号がメモリブロック７，７′および８，８′から呼び出され、その際、上記の両方の値のうち目下の時点ではいずれが有効であるかについて、マスク信号ＳＥＬ−ＭＡＳＫの状態によって最終的に判定される。この目的で、マスク信号はスイッチ９の制御入力側へ導かれ、これによってそれぞれブロック７，８ないしブロック７′，８′の出力側がスイッチ９の出力側と接続される。これらの出力側は別のスイッチ１０と接続されており、このスイッチはＳ座標の極性符号信号によって切り換えられる。その際、ピクセルＰ（Ｓ_Ｐ）のＳ値の極性符号から、まえもって選定された選択値において左旋回している選択直線ＳＥＬ_Ｌを用いるのか右旋回している選択直線ＳＥＬ_Ｒを用いるのかについて判定される。つまり、ピクセルが正の半平面にあるのか負の半平面にあるのかについて判定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】それぞれ異なるキー領域を説明するためにテレビジョンスクリーンの画像を示した図である。
【図２】それぞれ異なるキー領域を説明するためにテレビジョンスクリーンの画像を示した図である。
【図３】キー領域を説明するためにそれに関連するＣ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面を相応の原点通過直線とともに示す図である。
【図４】Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面を旋回された座標系Ｒ／Ｓで示した図である。
【図５】本発明による方法にしたがって制御信号ｋを生成するための１つの実施例のブロック回路図である。
【図６】本発明による方法にしたがって制御信号ｋを生成するための別の実施例のブロック回路図である。
【符号の説明】
１ 座標変換回路
２，４ 乗算器
７，７′，８，８′ メモリブロック
９，１０ スイッチ

Claims (7)

1. 所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する方法であって、
   制御信号（ｋ）に依存して過渡領域における各画像信号間でフェーディング操作が行われ、
   過渡領域で前景画像信号中に現れている中間色が、前景画像信号の色から背景画像信号の色への移行を成す新たな中間色へ変換され、
   前記制御信号（ｋ）は、キーカラーの領域では第１の値を有し過渡境界において第２の値に達し、
   Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面における過渡境界は、選択度を表す２つの原点通過直線により形成され、該直線はキーカラー（ＫＣ）のベクトルとそれぞれ１つの角度（α_Ｌないしα_Ｒ）を成すように構成されている、
   所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する方法において、
   選択度を表す前記２つの原点通過直線（ＳＥＬ_ＬおよびＳＥＬ_Ｒ）は、１つのフレーム期間内で前記の角度（α_Ｌおよびα_Ｒ）を変えることで、前記前景画像内の異なる領域でまたは前記背景画像内の異なる領域で切り換え可能であり、
   選択度の切り換えは、１つのフレーム期間内で前記前景画像内の異なる領域でまたは前記背景画像内の異なる領域で切り換え可能なマスク信号により制御されることを特徴とする、
   所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する方法。
2. 前記マスク信号は１ｂｉｔの信号である、請求項１記載の方法。
3. 前記角度（α_Ｌおよびα_Ｒ）の代わりに、原点通過直線と変換された座標軸（Ｒ，Ｓ）との間における前記角度の余角（Ｗ_Ｌ，Ｗ_Ｒ）が、式Ｗ_Ｌ＝９０゜−α_ＬおよびＷ_Ｒ＝−９０゜−α_Ｒにしたがって切り換えのために用いられる、請求項１記載の方法。
4. 処理すべきピクセルがＲ／Ｓ座標系における正の半平面にあれば、角度（Ｗ_Ｌ）を有する選択度原点通過直線（ＳＥＬ_Ｌ）が用いられ、処理すべきピクセルがＲ／Ｓ座標系の負の半平面にあれば、角度（Ｗ_Ｒ）を有する選択度原点通過直線（ＳＥＬ_Ｒ）が用いられる、請求項３記載の方法。
5. 前記制御信号（ｋ）は一般式
   ｋ＝Ｄ_Ｐ／Ｄ_ＫＣ＝（Ｒ_Ｐ−Ｓ_Ｐ＊ｔａｎ（Ｗ））／Ｄ_ＫＣ
   にしたがって生成され、ここでＷ＝Ｗ_ＬまたはＷ_Ｒである、請求項３記載の方法。
6. 所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する回路装置であって、
   制御信号（ｋ）に依存して過渡領域における各画像信号間でフェーディング操作が行われ、
   過渡領域で前景画像信号中に現れている中間色が、前景画像信号の色から背景画像信号の色への移行を成す新たな中間色へ変換され、
   前記制御信号（ｋ）は、キーカラーの領域では第１の値を有し過渡境界において第２の値に達し、
   Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面における過渡境界は、選択度を表す２つの原点通過直線により形成され、該直線はキーカラー（ＫＣ）のベクトルとそれぞれ１つの角度（α_Ｌないしα_Ｒ）を成し、
   選択度を表す前記原点通過直線（ＳＥＬ_ＬおよびＳＥＬ_Ｒ）は、１つのフレーム期間内で前記の角度（α_Ｌおよびα_Ｒ）を変えることで、前記前景画像内の領域間でまたは前記背景画像内の領域間で切り換え可能であり、
   選択度の切り換えは、１つのフレーム期間内で前記前景画像内の異なる領域でまたは前記背景画像内の異なる領域で切り換え可能なマスク信号により制御されるように構成されている、
   所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する回路装置において、
   座標変換回路（１）が設けられており、該座標変換回路（１）は色信号（Ｃ_ｂ，Ｃ_ｒ）を受信し、該座標変換回路（１）は変換された座標信号（Ｒ，Ｓ）を出力側から送出し、キーカラー（ＫＣ）の色位置はＲ軸上に位置し、
   加算器（３）が設けられており、該加算器（３）は前記座標信号（Ｒ）と、角度（Ｗ_Ｒ／Ｌ）の負のタンジェント値により乗算された座標信号とを受信し、
   前記加算器（３）の出力側は乗算器（４）の一方の入力側と接続されており、該乗算器（４）の他方の入力側へキーカラーベクトル（Ｄ_ＫＣ）の値の逆数が加えられ、
   前記乗算器（４）の出力側（５）から制御信号（ｋ）が取り出され、
   角度（Ｗ_ＬおよびＷ_Ｒ）の負のタンジェント値は、信号プロセッサ（６）により生成され、マスク信号を用いることで１つのフレーム期間内でスイッチ（９）により前記前景画像内の異なる領域でまたは前記背景画像内の異なる領域で切り換えられることを特徴とする、
   所定のキーカラーにより定められた前景画像信号の一部分へ背景画像信号を挿入する回路装置。
7. 別のスイッチ（１０）が設けられており、該スイッチは座標信号（Ｓ）の極性符号により制御され、Ｃ_ｂ／Ｃ_ｒ色中心面における処理すべきピクセルの配置に応じて、角度Ｗ_Ｌのタンジェントまたは角度Ｗ_Ｒのタンジェントと乗算器（２）の別の入力側との結合が行われる、請求項６記載の装置。

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