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JP2000357234A - 画像処理装置およびその方法 - Google Patents

画像処理装置およびその方法

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JP2000357234A
JP2000357234A JP16994999A JP16994999A JP2000357234A JP 2000357234 A JP2000357234 A JP 2000357234A JP 16994999 A JP16994999 A JP 16994999A JP 16994999 A JP16994999 A JP 16994999A JP 2000357234 A JP2000357234 A JP 2000357234A
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image
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JP16994999A
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Tadayoshi Nakayama
忠義 中山
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20—Image preprocessing
    • G06V10/22—Image preprocessing by selection of a specific region containing or referencing a pattern; Locating or processing of specific regions to guide the detection or recognition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画から抽出すべきオブジェクトを指定する
のは大変な作業であり、多数の動画を処理するのに適し
ているとは言えない。 【解決手段】 動画像に含まれるオブジェクトを特定す
る音声が入力されると、認識部109および意味解析部111
は、入力される音声を認識し解析して、抽出すべきオブ
ジェクトを表すパラメータを出力する。抽出部102は、
認識および解析結果に基づき、蓄積部101から再生され
る動画像からオブジェクトを抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置および
その方法に関し、例えば、動画像からオブジェクトを抽
出する画像処理装置およびその方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】多チャネルを有するCATVやCS(Communica
tion Satelite)放送の開始に伴い、放送素材の再利用を
図り、低コストで良質な番組を制作するニーズが生じて
いる。これは、動画像をコンテンツとして再利用するこ
とにより促進される。再利用し易い動画像コンテンツに
するには、動画像からオブジェクトを抽出し、オブジェ
クト単位で動画像を使うような仕組が必要がある。
【０００３】現在、国際的に標準化が進められているMP
EG4は、オブジェクトの取り扱いを容易にするためにオ
ブジェクト単位の符号化機能や、オブジェクトを柔軟に
合成する枠組みが整えられようとしている。このような
標準化が進めば、今後、益々オブジェクトの再利用が進
むと考えられる。
【０００４】ところで、オブジェクトデータの生成方法
には、従来、クロマキー技術が一般的に使われている。
これは、ブルースクリーンのバックにオブジェクトを配
置して撮影されたビデオ信号から、ブルーのバックに対
応する信号領域を抜き出し、それをキー信号として、ビ
デオ信号からオブジェクトとその他とを区別するもので
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のクロマキー技術
を使う場合、限定された撮影環境の基でオブジェクトデ
ータを作成することになる。つまり、オブジェクトだけ
をブルースクリーンの前で撮影するという撮影条件が制
約になり、オブジェクトが例えば飛行機や船のような巨
大な物体の場合、オブジェクトデータを得ることは実際
上不可能である。
【０００６】また、より自由な撮影環境で撮影された動
画からオブジェクトを抽出し、それを連続的に並べて動
画オブジェクトにする方法もあるが、抽出すべきオブジ
ェクトを指定するのは大変な作業である。つまり、動画
を構成する一つ一つの画像からオブジェクトを抽出する
のは大変であり、多数の動画を処理するのに適している
とは言えない。
【０００７】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、動画像に含まれるオブジェクトを効率よく抽
出することが可能な画像処理装置およびその方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として、以下の構成を備える。
【０００９】本発明にかかる画像処理装置は、動画像に
含まれるオブジェクトを特定する情報を入力する入力手
段と、入力される情報に基づき、前記動画像からオブジ
ェクトを抽出する抽出手段とを有することを特徴とす
る。
【００１０】本発明にかかる画像処理方法は、動画像に
含まれるオブジェクトを特定する情報を入力し、入力さ
れる情報に基づき、前記動画像からオブジェクトを抽出
することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態
の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
【第1実施形態】［構成］図1は本発明にかかる一実施形
態の画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
【００１３】図1において、101は動画像データが蓄積記
録される蓄積部、102はオブジェクト画像を抽出するオ
ブジェクト抽出部、103はオブジェクト抽出部において
抽出されたオブジェクトの形状情報およびオブジェクト
画像を記録するための記録部、105は蓄積部101から読み
出された画像データを表示に適する信号形態に変換する
表示処理部、並びに、106は表示処理部105より出力され
る映像信号に基づく映像を表示する表示部である。
【００１４】また、107は音声が入力される端子、109は
入力される音声を認識する認識部、並びに、111は認識
される音声情報の意味を解析する意味解析部である。
【００１５】図2はオブジェクト抽出部102の構成例を示
すブロック図である。
【００１６】図2において、201は動画像が入力される端
子、並びに、221は音声認識部109および意味解析部111
により認識された情報が入力される端子である。
【００１７】205は入力される動画像からブロック毎の
動きベクトルを検出する動きベクトル検出部、207は注
目ブロックの動きベクトルを周囲のブロックの動きベク
トルの代表に置き換える場合の妥当性を判定する後処理
部、並びに、209は動きベクトルに基づいて関連するブ
ロックを連結し、複数の領域に分割する領域分離部であ
る。
【００１８】また、211は領域分離部209の分割結果に基
づき、画像を画素単位で領域分割する領域分割部、213
は画素単位の領域分割結果であるオブジェクトの形状情
報に基づき、オブジェクト以外の領域をマスクするため
のマスク処理部、215はパラメータ抽出部、並びに、223
は類似度判定部である。
【００１９】［処理］図3は本実施形態におけるオブジ
ェクトの抽出処理手順の一例を示すフローチャートであ
る。
【００２０】図3において、ステップS301で動画像の再
生および表示を行う。これは、蓄積部101から読み出さ
れた動画像データを表示処理部105で処理して表示部106
に表示するものである。蓄積部101から読み出されたデ
ータが、もし符号化圧縮されたデータであれば、表示処
理部105により復号伸長されるとともに、表示用の同期
信号が付加されて表示部106に送られる。
【００２１】オペレータは、ステップS303で、表示され
る動画を観察して抽出すべきオブジェクトを識別し、ス
テップS305で、抽出すべきオブジェクトを音声で指定す
る。具体的には「ひだりからみぎにはしるあかいじょう
ようしゃ」などのように指定する。
【００２２】抽出すべきオブジェクトを指定する音声は
端子107に送られ、ステップS307で、音声情報からオブ
ジェクトを抽出するために参考になる第一のパラメータ
（数値的統計的な情報）が生成される。「ひだりからみ
ぎにはしるあかいじょうようしゃ」が指定された場合、
例えば、オブジェクトの動きベクトルはX軸方向に正、R
BGの各レベルの関係はR＞GかつR＞B、重心の位置は下側
といった第一のパラメータが生成される。つまり、オペ
レータの音声は認識部109で認識され、その音声情報の
意味が意味解析部111で解析されて抽出すべきオブジェ
クトのキーワードを切り出される。そして、意味解析部
111が備えるデータベースなどを参照することで、切り
出されたキーワードがもつ特徴から第一のパラメータが
生成される。
【００２３】次に、ステップS309で、第一のパラメータ
に基づきオブジェクトの抽出が行われる。このオブジェ
クト抽出処理について、図2を参照して詳細に説明す
る。
【００２４】動画データは、必要な場合は復号処理など
が施された後、端子201に入力され、動きベクトル検出
部205に送られる。動きベクトル検出部205は、現入力中
の画像データ（フレーム）のあるブロックが1フレーム
前には何処にあったかを探索して動きベクトル情報を得
る。
【００２５】動きベクトル情報は、ブロック単位に求め
られたもので、同一オブジェクトに完全に内包されるブ
ロック群は同一の動きベクトル情報を有するはずである
が、実際に得られるベクトル情報はノイズなどの影響に
より多少のばらつきを生じる。また、同じ絵柄のブロッ
クが複数存在すると、実際の動き方向とは無関係の動き
ベクトルが検出されることがある。そこで、動きベクト
ル検出部205によりフレーム内の全ブロックの動きベク
トルが一通り求められたら、後処理部207において以下
の処理を行う。
【００２６】注目ブロックの動きベクトルと、その周囲
の複数のブロックの動きベクトルの中央値などから求め
た動きベクトル（以下「代替動きベクトル」と呼ぶ）と
が所定の有意差で異なれば、代替動きベクトルの妥当性
を判定する。つまり、代替動きベクトルにより示される
ブロックのデータと注目ブロックのデータとの相違度を
計算し、得られる相違度と閾値とを比較することで、代
替動きベクトルを評価する。そして、妥当性有りと判定
された場合は注目ブロックの動きベクトル値を代替動き
ベクトルに置き換え、妥当性無しと判定された場合は置
き換えを行わない。これにより、動きベクトルの孤立点
を除去するとともに、エッジを鈍らせずに平滑化を行う
ことができる。
【００２７】次に、領域分離部209は、動きベクトルの
値の類似度に基づき関連するブロックを連結し、画像
（フレーム）を複数の領域に分割する。ただし、ブロッ
ク内に複数のオブジェクト（あるいは領域）が存在する
場合、両方のオブジェクトの動きの影響を受けるため、
そのブロックの動きベクトルは曖昧になる。そのような
ブロックは、無理に領域分割せず、未分割領域（ブロッ
ク）に分類にしておく。なお、これとは反対に、関連す
るブロックと連結して分割された領域を分割済領域と呼
ぶ。未分割領域に属するブロック中の画素は、そのブロ
ックに隣接する複数の領域の何れかに属する可能性が高
いと考えられる。そこで、画素単位に領域分割を行う領
域分割部211において、未分割領域に属するブロック中
の画素を他の領域に振り分けるようにして、画像（フレ
ーム）全体の領域分割を完成させる。
【００２８】具体的には、未分割領域のブロックの幾つ
かの画素は、その未分割領域に接する分割済領域に属す
ると考えられるので、画素単位に、両領域の画素の類似
度を評価して未分割領域のブロックの画素を分割済領域
へ連結する。二つの分割済領域に挟まれた未分割領域の
場合は、二つの分割済領域の画素の代表値により閾値を
求め、それに基づき未分割領域のブロック中の画素を分
類することも可能である。
【００２９】ブロック単位の領域分割情報を画素単位に
展開し、それと画素単位の領域分割情報とを連結するこ
とで、分割された領域ごとの形状情報が得られる。形状
情報は、オブジェクトに属する画素、属さない画素に対
して、それらを区別するコード（例えば二値または0か
ら255の多値）を割り当てたもので、ここでは形状情報
のサイズは画像サイズと同じである。
【００３０】領域分割部211は、オブジェクトごとに生
成された形状情報を出力する。マスク処理部213は、入
力される形状情報により、端子201から入力される画像
（フレーム）をマスク処理する。マスク処理は、オブジ
ェクト領域の画像データはそのままにして、他の領域を
目立たない階調に置換するものである。形状情報ごとに
マスク処理が行われるため、動画の一つのフレーム画像
に対して複数のマスク処理された画像が生成されること
になる。
【００３１】形状情報と、それに対応するマスク処理さ
れた画像、および、動きベクトル情報はパラメータ抽出
部215に入力され、抽出すべきオブジェクトの移動方
向、大きさ（画像上での面積）、色調など、種々の第二
のパラメータが求められる。
【００３２】このようにして得られる第二のパラメータ
と、ステップS307において生成される第一のパラメータ
とは類似度判定部223に入力され、両パラメータの類似
度が判定される。類似度判定部223は、形状情報に判定
結果を付加し、形状情報に対応するオブジェクトが抽出
オブジェクトの候補になるかどうかを示す。
【００３３】以上の処理では複数のオブジェクトが抽出
オブジェクトの候補になり得るので、ステップS311で、
抽出オブジェクトの候補が一つか否かを判定して、複数
あればステップS313でそれらオブジェクトを表示する。
この表示を観察するオペレータは、ステップS315でそれ
ら複数のオブジェクトの中から抽出すべきオブジェクト
を選択する。なお、複数の抽出オブジェクト候補を同時
に表示するためには、例えば、抽出オブジェクトの候補
の数に応じて各マスク処理画像を縮小し、それらを連結
して元のサイズの画像を構成すればよい。
【００３４】そして、抽出オブジェクトの候補が一つの
場合はその、また、抽出オブジェクトが選択された場合
はその画像および形状情報をステップ317で記録部103に
記録する。記録部103に記録する方法は種々考えられる
が、それらを整理しておく。 (1)記録方法1：オブジェクトの形状は任意だが、それを
ビデオ信号としてモニタに表示したり記録装置に記録す
るには、一般的に横長の所定のサイズの長方形画像にす
る必要がある。そこで、所定の画像サイズになるまで、
オブジェクトと区別可能な特定の値の画素をオブジェク
トの周囲に詰め込んだ画像を記録する。オブジェクト画
像が必要な時は、記録された画像を再生し、特定の値の
画素を除いた部分をオブジェクト画像として抽出する。
また、オブジェクトの内容を確認する場合は、再生した
画像をモニタなどに出力すれば、オブジェクト以外は特
定の値の画素であるため容易に識別することができる。 (2)記録方法2：形状情報をクロマキーのキー信号と同様
に考えれば、元の動画像はそのままにし、その動画像と
フレーム単位に同期させるためのタイムコードを形状情
報に付加し、形状情報のみを記録する。オブジェクト画
像が必要な時は、動画像と形状情報とを同期させて再生
し、その形状情報に基づき動画像の一部領域をオブジェ
クトとして切り出せばよい。
【００３５】さらに、オブジェクト画像を記録部103に
記録する場合にオブジェクト画像を符号化圧縮し、記録
部103からオブジェクト画像を再生する場合に復号伸長
することもできる。
【００３６】このように、本実施形態によれば、動画像
に含まれるオブジェクト画像（部分画像）を特定するた
めの情報を入力し、その情報に基づいてオブジェクトを
抽出することにより、動画像に含まれるオブジェクト画
像を効率よく抽出することが可能になる。
【００３７】
【第2実施形態】以下、本発明にかかる第2実施形態の画
像処理装置を説明する。なお、本実施形態において、第
1実施形態と略同様の構成については、同一符号を付し
て、その詳細説明を省略する。
【００３８】図4は本発明にかかる第2実施形態における
オブジェクトの抽出処理手順の一例を示すフローチャー
トである。
【００３９】第2実施形態は、図3に示した第1実施形態
の処理手順におけるステップS305およびS307の処理が異
なり、抽出すべきオブジェクトの指定を静止画上で行う
ものである。
【００４０】ステップS303で抽出すべきオブジェクトが
認識された後、ステップS401において、動画のあるフレ
ームが静止画として表示される。次に、ステップS403に
おいて、オペレータは、表示されたフレーム（画像）か
ら抽出すべきオブジェクト内の一点、オブジェクト内の
領域、または、オブジェクトを含む領域などを装置に接
続されたマウスやディジタイザなどの入力デバイスを用
いて指定する。続いて、ステップS309で、上述した処理
により画像が領域分割され、ステップS403で指定された
オブジェクトが抽出される。
【００４１】抽出すべきオブジェクト内の一点またはオ
ブジェクト内の領域が指定される場合は複数のオブジェ
クトが抽出候補になることはないが、抽出すべきオブジ
ェクトを含む領域が指定される場合は抽出すべきオブジ
ェクト以外のオブジェクトも抽出候補になることがあ
る。以降の処理は、上述したステップS311からS317と同
じである。
【００４２】
【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器（例えば
ホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プ
リンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一
つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ
装置など）に適用してもよい。
【００４３】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることはいうまでもない。この場合、記憶媒体から読
み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の
機能を実現することになり、そのプログラムコードを記
憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、
コンピュータが読み出したプログラムコードを実行する
ことにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけ
でなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピ
ュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)
などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理に
よって前述した実施形態の機能が実現される場合も含ま
れることはいうまでもない。
【００４４】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることはいうまでもない。
【００４５】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明した図3または図4に示すフロ
ーチャートに対応するプログラムコードが格納されるこ
とになる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
動画像に含まれるオブジェクトを効率よく抽出すること
が可能な画像処理装置およびその方法を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる一実施形態の画像処理装置の構
成例を示すブロック図、
【図２】図1に示すオブジェクト抽出部の構成例を示す
ブロック図、
【図３】第1実施形態におけるオブジェクトの抽出処理
手順の一例を示すフローチャート、
【図４】第2実施形態におけるオブジェクトの抽出処理
手順の一例を示すフローチャートである。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MB01 MB02 MB29 NN01 PP04 SS02 SS11 SS20 SS30 UA02 UA38 5L096 AA02 BA18 CA22 FA06 FA72 GA10 GA19 GA34 HA03 HA04 JA03 JA11 9A001 BB02 BB03 BB04 DD13 EE02 EE04 FF03 HH07 HH17 HH24 HH27 HH28 HH30 HH31 JJ01 JJ19 JJ35 KK42 KK60

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動画像に含まれるオブジェクトを特定す
    る情報を入力する入力手段と、 入力される情報に基づき、前記動画像からオブジェクト
    を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする画像処
    理装置。
  2. 【請求項２】 動画像に含まれるオブジェクトを特定す
    る音声情報を入力する入力手段と、 入力される音声情報を認識する認識手段と、 前記認識手段の認識結果に基づき、前記動画像からオブ
    ジェクトを抽出する抽出手段とを有することを特徴とす
    る画像処理装置。
  3. 【請求項３】 動画像に含まれるオブジェクトを特定す
    る情報を入力する入力手段と、 入力される情報からパラメータを生成する生成手段と、 生成されたパラメータに基づき、前記動画像からオブジ
    ェクトを抽出する抽出手段とを有することを特徴とする
    画像処理装置。
  4. 【請求項４】 前記オブジェクトを特定する情報には、
    前記動画像におけるオブジェクトの移動方向、色および
    形状に関する情報が少なくとも含まれることを特徴とす
    る請求項1から請求項3の何れかに記載された画像処理装
    置。
  5. 【請求項５】 前記認識手段は、入力される音声情報の
    内容を解析して抽出すべきオブジェクトを表現するキー
    ワードを生成することを特徴とする請求項2に記載され
    た画像処理装置。
  6. 【請求項６】 さらに、抽出されたオブジェクトを記録
    する記録手段を有することを特徴とする請求項1から請
    求項5の何れかに記載された画像処理装置。
  7. 【請求項７】 前記記録手段は、抽出されたオブジェク
    トを符号化して記録することを特徴とする請求項6に記
    載された画像処理装置。
  8. 【請求項８】 動画像に含まれるオブジェクトを特定す
    る情報を入力し、 入力される情報に基づき、前記動画像からオブジェクト
    を抽出することを特徴とする画像処理方法。
  9. 【請求項９】 動画像に含まれるオブジェクトを特定す
    る音声情報を入力し、 入力される音声情報を認識し、 その認識結果に基づき、前記動画像からオブジェクトを
    抽出することを特徴とする画像処理方法。
  10. 【請求項１０】 動画像に含まれるオブジェクトを特定
    する情報を入力し、 入力される情報からパラメータを生成し、 生成されたパラメータに基づき、前記動画像からオブジ
    ェクトを抽出することを特徴とする画像処理方法。
  11. 【請求項１１】 画像処理のプログラムコードが記録さ
    れた記録媒体であって、前記プログラムコードは少なく
    とも、 動画像に含まれるオブジェクトを特定する情報を入力す
    るステップのコードと、 入力される情報に基づき、前記動画像からオブジェクト
    を抽出するステップのコードとを有することを特徴とす
    る記録媒体。
  12. 【請求項１２】 画像処理のプログラムコードが記録さ
    れた記録媒体であって、前記プログラムコードは少なく
    とも、 動画像に含まれるオブジェクトを特定する音声情報を入
    力するステップのコードと、 入力される音声情報を認識するステップのコードと、 その認識結果に基づき、前記動画像からオブジェクトを
    抽出するステップのコードと有することを特徴とする記
    録媒体。
  13. 【請求項１３】 画像処理のプログラムコードが記録さ
    れた記録媒体であって、前記プログラムコードは少なく
    とも、 動画像に含まれるオブジェクトを特定する情報を入力す
    るステップのコードと、 入力される情報からパラメータを生成するステップのコ
    ードと、 生成されたパラメータに基づき、前記動画像からオブジ
    ェクトを抽出するステップのコードと有することを特徴
    とする記録媒体。
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