JP3214723B2

JP3214723B2 - 背景上にはめ込まれる元像をディジタル光学画像形成によって縁取るための方法と装置

Info

Publication number: JP3214723B2
Application number: JP04994092A
Authority: JP
Inventors: カトリーヌ・ゲード; ジヤン−リユツク・グリマルデイ
Original assignee: トムソン・ブロードキヤスト
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JPH0595511A; EP0504001B1; DE69215719D1; US5293235A; EP0504001A1; DE69215719T2; FR2673791A1; FR2673791B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル画像形成に係
わり、特にディジタルビデオにおいて、背景上にはめ込
まれる元像の周囲に縁取りを行うことを可能にする方法
及び装置に係わる。本発明は、そうした装置を含む特殊
効果ジェネレータ(special effects generator) にも係
わる。

【０００２】

【従来の技術】混合回路から出力され且つ背景上の元像
のはめ込みに対応するビデオ信号V は、 V = a.S ＋ (1 − a) F 但し、0 < a < 1 の形を有し、前式のS とF は各々に、はめ込み前の元像
と背景のビデオ信号であり、a はその画像の「キー信号
(key signal)」と呼ばれる信号である。

【０００３】背景上で元像をより一層鮮明にするために
は、その元像の周囲に着色縁が加えられてもよい。この
縁を得るためには、あらゆる方向に拡大された元像のキ
ー信号に相当する縁b のキー信号に従って、背景上に最
初にはめ込みが行われることが可能である。この最初の
はめ込みはビデオ信号 b.B ＋ (1 − b) F 但し、0 < b < 1 によって生じさせられる。前式のB は縁の色のビデオ信
号であり、この場合は元像のキー信号a に従って、最初
のはめ込み結果の上に画像がはめ込まれる。従ってこの
第２のはめ込みは、ビデオ信号 V_b= a.S ＋ (1 − a )[b.B ＋(1 − b) F] によって与えられる。

【０００４】この代わりにその画像が、ビデオ信号 V = a.S ＋ (1 − a) F によって最初に背景上にはめ込まれてもよく、その後で
その縁だけが、縁キー信号c に従ってその結果の上には
め込まれる。このはめ込みは、ビデオ信号 V′_b= c.B ＋ (1 − c )[a.S ＋ (1 − a) F] によって生じさせられ、この V′_bが、エッジ効果を除
いて V_bに一致することと、c が「b −a 」に等しいと
いうこととが指摘されるべきである。

【０００５】この輪郭はめ込み効果は、元像なしに輪郭
を背景上にはめ込むことも可能にする。

【０００６】公知の縁取り方法は縁キー信号b を決定す
ることを含み、そのスクリーンのあらゆる点 i,jに関し
て、それらの点に対応する元像のキー信号を、同一の列
j内における1 〜 n個の行だけオフセットされた点に対
応する画像のキー信号と比較し、その後で1 〜m 個の点
だけオフセットされたその対応する点のキー信号を互い
に比較することによる。従ってそのエッジに隣接した元
像の外側の周囲に縁を得るためには、行われたn+1 個の
比較から得られた最大値だけを保存し、その後でこれら
の最大値を互いに比較し、再びその最大値だけを保存す
ることで十分である。従ってこの後者の最大値は、m と
n が偶数である座標「i-n/2,j-m/2」を有するスクリー
ン上の点に割り当てられる縁キー信号を構成する。

【０００７】この公知の方法は次のように要約され得
る。即ち元像の周囲のn/2 個の行とm/2 個の点の縁を得
るために、最大値を求めて画像のキー信号の(m+1) ×(n
+1) 個の点から成る長方形ウィンドウ内が探索される。
その後でこの値が、そのウィンドウの中心に位置した点
に関するキー信号を構成する。

【０００８】この公知の方法は次のような幾つかの欠点
を有する。

【０００９】−その元像が鋭角の角を有する時には、そ
れに対応する縁の角が水平方向に及び／又は垂直方向に
切頭される。

【００１０】−完全に垂直な又は完全に水平なエッジは
その他のエッジに比べて拡大の度合いが低いが故に、縁
が等方性でない。この理由から、ウィンドウが正方形で
ある時には、45°の角度にあるエッジは、垂直方向又は
水平方向のエッジよりも、「２の平方根」倍、即ち約1.
4 倍に拡大される。従って円形の元像の周囲の縁は四角
ばっている傾向があり、元像に対比して縁が大きければ
大きいほど、この方形性が明瞭になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題と課題を解決するための
手段】本発明の目的は、これらの欠点を防止し、又は少
なくとも低減させることである。

【００１２】この目的は、２つの連続した段階において
最大値を見出することによってではなく、解析されるウ
ィンドウの点に対応する元像のキー信号の全ての値を相
互に同時に比較することによって実現される。このこと
が、優れた等方性を保証するように、更には特にその画
像の点の水平方向の分布と垂直方向の分布が同一である
時に円形の形状を有するように、このウィンドウの形状
を選択することを可能にする。

【００１３】本発明によって、元像のキー信号がディジ
タル形式で得られることが可能である時には、背景上に
はめ込まれる元像をディジタル光学画像形成によって縁
取るための方法が提供される。、この方法は、中心点を
有する探索ウィンドウ内に位置する個々の点に関する元
像のキー信号を比較することによって、前記信号の最大
値を決定し、さらに前記探索ウィンドウの中心点に関す
る縁キー信号値を前記最大値によって構成するように解
析を行うことと、前記探索ウィンドウの個々の点に関す
る元像のキー信号に同時性を与え、その後で前記信号の
値の比較を行うように前記元像のキー信号を遅延させる
こととにある。

【００１４】本発明によって、元像のキー信号がディジ
タル形式で得られることが可能である場合に、背景上に
はめ込まれる元像にディジタル光学画像形成によって縁
を付けるための装置が提供される。この装置は、探索ウ
ィンドウ内に位置した個々の点に関する元像のキー信号
の値の比較解析を行うための比較手段に関連付けられた
遅延手段を含み、前記比較手段が、探索ウィンドウ内の
点の数と少なくとも同じ数の信号入力を有する比較器を
含み、前記遅延手段は、前記探索ウィンドウ内の個々の
点に関する元像のキー信号の同時性が得られるように前
記元像のキー信号を遅延させ、これらの同時信号は前記
比較器の信号入力の中の別々の入力に割り当てられる。

【００１５】

【実施例】以下の説明と添付図面の助けによって、本発
明がよりよく理解され、他の特徴が明瞭になるだろう。

【００１６】これらの添付図面では、一致する要素は同
一の照合番号を有する。

【００１７】これらの図面では、図面を明瞭にし且つ説
明を単純化するために、現行の技術を使用する同期装置
は図示されていない。

【００１８】図１は、背景上にはめ込まれる元像(subje
ct) を縁取るための装置を示す。この公知の装置は、背
景上にはめ込まれる元像を縁取るために、前述の公知の
方法を実行することを可能にする。

【００１９】図１による装置は信号入力を含み、背景上
にはめ込まれる元像に対応する元像のキー信号が連続的
に且つディジタル形式で該入力に与えられる。所与の時
点では、入力信号は a_i,jであり、即ち行i と列j との
交差点に位置するスクリーンの点 i,jにおける画像のキ
ー信号である。

【００２０】伝送されるべき信号が並列の形で数ビット
を有する信号であるが故に、その接続は多重線結合であ
る。しかし図１と図２においては、図の単純化のために
単純な線だけで示されている。

【００２１】信号入力は、一群の直列の n個の遅延回路
L1 〜Lnの第１の遅延回路L1の入力に接続されている。
これらの遅延回路の各々は、FIFO（先入れ先出し）スタ
ックレジスタを備え，スクリーン上の１つの行を走査す
るのに要する時間に等しい遅延を決定する。その結果と
して、回路L1が信号 a_i,jを受け取る時に、回路L3が例
えば信号 a_i-2,jを受け取り、回路Lnは信号 a_i-n,jを
出力する。

【００２２】比較器10が、信号入力とn 個の遅延回路L1
〜Lnの出力によって同時に配送されるn+1 個の信号とを
受け取る。使用されるn+1 個の信号入力よりもより多く
の入力を含むことが一般的であるこの比較器は、その不
使用の入力を抑制するために制御入力をも含む。この比
較器は信号 a_i,j a_i-1,j a_i-2,j ......a_i-n,j を相互に比較し、最大値を有する１つの信号を出力す
る。この最大値信号はa_x/jと表記されている。比較器1
0の出力は、一群の直列のn個の遅延回路 P1 〜Pm中の第
１の遅延回路P1の入力に接続されている。これらの遅延
回路は各々にレジスタを有し、１つの行が走査される時
に、該レジスタはその行の連続した２つの点の間に要す
る時間に等しい遅延を決定する。従って、回路P1が列j
に関する信号 a_x/jを受け取る時には、例えば回路P3が
列j-3 に関するそれに対応する信号a_x/j-3を出力し、
また回路Pmが信号 a_x/j-mを出力する。

【００２３】比較器10と同様の比較器11が、比較器10の
出力とm 個の遅延回路P1〜Pmの出力とから同時に供給さ
れるm+1 個の信号を受け取る。この比較器においてもま
た、制御入力が、その不使用の信号入力を抑制すること
を可能にする。比較器11は信号 a_x/j a_x/j-1 a_x/j-2 ......a_x/j-n を相互に比較し、最大値を有する１つの信号を出力す
る。この最大信号は b_i-n/2,i-m/2と表記され、この場
合のm とn は偶数である。

【００２４】信号 b_i-n/2,J-m/2は、画像の点
_i-n/2,j-m/2に必要とされる縁キー信号を構成する。

【００２５】再位相調整回路(rephasing circuit)Dは、
スタックL1〜Lnと同一の2/n 個のレジスタのスタック
と、レジスタP1〜Pmと同一の2/m 個のレジスタとを直列
に含む。この再位相調整回路は、比較器11によって出力
される縁キー信号bと同一である画像の点に対応する元
像のキー信号a を供給するように作られている。実際に
はこれに加えて、再位相調整回路D が、レジスタで作ら
れた遅延回路を、そのn個のスタックとm 個のレジスタ
と直列に有し、且つ比較器10、11の処理によって引き起
こされる遅延の合計に等しい遅延を生じさせるように作
られていることが指摘されなければならない。しかし図
１では、図２の場合にも当てはまるであろうように、こ
れらの比較器の入力と出力に示される信号から考えて、
これらの比較器は全く遅延をもたらさないと考えられ
る。

【００２６】図１による装置は前述のように、そのウィ
ンドウの全ての点の画像のキー信号を考慮に入れた上で
縁キー信号を決定することを可能にするように、垂直方
向に解析された後に水平方向に解析される画像内に、(m
+1) ×(n+1) 個の点を含む長方形解析ウィンドウを画定
する。そうした処理の欠点も前述された通りである。

【００２７】図２は、背景上にはめ込まれる元像を縁取
るための本発明による装置を示す。この装置は、元像の
キー信号がそれに対してディジタル形式で連続的に与え
られる信号入力を含む。所与の時点では、その信号入力
は a_i,jを受け取り、即ち行i と列j との交差点に位置
する点 i,jにおける画像のキー信号を受け取る。

【００２８】図１の場合と同じくその信号入力は、一群
の直列の n個の遅延回路 L1 〜Lnの第１の遅延回路L1の
入力に接続され、これらの遅延回路の各々は、FIFOスタ
ックレジスタを備え、該スタックは、画像上の１つの行
を走査するのに要する時間に等しい遅延を決定する。

【００２９】この装置の信号入力も、比較器１の入力に
接続されると共に、直列に装着された一群のレジスタPO
1 〜POm の第１のレジスタPO1 の入力に接続されてい
る。これらのレジスタの各々の出力は、比較器１の各々
の入力に、その入力と出力との間に１対１の関係を伴い
ながら結合されている。これらのm 個のレジスタの各々
は、１つの行が走査される時に、その行の連続した２つ
の点の間に要する時間に等しい遅延を決定する。

【００３０】同様にこれらのスタックL1〜Lnの各スタッ
クの出力は、比較器１の各々の入力に接続されると共
に、直列に装着されたP11 〜P1m のような一群のm 個の
レジスタの、P11 のような第１のレジスタの入力にも接
続されている。これらのレジスタP11 〜P1m の各々の出
力は、比較器１の各々の入力に、その各々の入力が各々
に１つの特定の出力に割り当てられるように結合されて
いる。

【００３１】従って所与の時点では、比較器１は、その
(m+1) ×(n+1) 個の入力の各々において、元像のキー信
号 a_i,j 、 a_i,j-1 、 a_i,j-2 、..... a
_i,j-m a_i-1,j 、 a_i-1,j-1 、 a_i-1,j-2 、..... a
_i-1,j-m a_i-2,j 、 a_i-2,j-1 、 a_i-2,j-2 、..... a
_i-2,j-m a_i-n,j 、 a_i-n,j-1 、 a_i-n,j-2 、..... a
_i-n,j-m を受け取る。

【００３２】言い換えればこの比較器は、その画像の(m
+1) ×(n+1) 個の点に関して長方形探索ウィンドウ内に
含まれる全ての信号を受け取る。最大値を有する信号を
識別するようにこれらの信号を解析することによって、
この比較器は、もしその装置の信号入力上の信号が図１
における比較器11の場合と同一であるならば、図１にお
ける比較器11と全く同一の結果をもたらす。図２に示さ
れるような本発明による装置は、もし解析がこのように
して行われたならば、図１に示される装置に対比してあ
まり大きな重要性を持たなかっただろう。しかし比較器
１は、実際上は、その信号入力の全て又は一部分を抑制
する制御入力M を含み、このことは所与の時点に受け取
られる信号の幾つかを無視することを可能にする。この
場合には、抑制される入力を適切に選択することによっ
て、長方形ウィンドウ内に完全にはまり込む円形の点だ
けが探索ウィンドウ内に保持され得る。この場合これ
は、長方形探索ウィンドウ内に円形の解析ウィンドウを
画定することに等しい。

【００３３】他の任意の形のウィンドウが、特に長円形
のウィンドウや、比較器１によって受け取られる信号全
体によって画定される探索ウィンドウよりもより小さい
長方形ウィンドウさえもが使用可能であることが指摘さ
れよう。解析ウィンドウがどんな形であっても、画像の
(m+1) ×(n+1) 個の点に関しては、長方形探索ウィンド
ウと同一の点 i-n/2, j-m/2をその解析ウィンドウの中
心点とすることが一般的に有益である。従って比較器１
は、 b′_i-n/2,j-m/2と表記される縁キー信号を与え、
従ってこの縁キー信号は、図１による装置の場合に得ら
れる縁キー信号とは区別される。

【００３４】図２による装置は、図１の再位相調整回路
と同一の再位相調整回路D をも含み、該回路D は、比較
器１によって同一の瞬間に供給される縁キー信号と同一
のスクリーンの点に対応する元像のキー信号 a
_i-n/2,j-m/2を、その装置の出力上に供給する。

【００３５】減算器回路２が、再位相調整回路D の信号
と比較器１の信号との間の減算によって、点 i-n/2, j-
m/2 に関係する輪郭キー信号を得ることを可能にする。

【００３６】図２による装置は、決まった形と寸法を有
する解析ウィンドウの場合には単純化され得る。この場
合には、その信号が抑制されるであろう比較器１の入力
に接続される導線が取り除かれてもよい。この場合に
は、その探索ウィンドウ及び解析ウィンドウは同一であ
る。

【００３７】図２の説明では、比較器１が最大値の探索
を行うということが述べられた。そうした探索は、キー
信号を拡大し、且つ元像のエッジに隣接するがその元像
の外側にある縁を得ることを可能にする。元像の内側上
に縁が必要とされる場合には、見出されなければならな
いのは最小値である。そしてその元像をはめ込むために
は、縁キー信号となるのは以前の元像のキー信号であ
り、元像のキー信号となるのは、最小値を見出すことに
よって計算された信号である。最小値を求めるこの探索
の故に、得られた信号は、その信号がそれに基づいて決
定される元像のキー信号よりも狭く限定されている。

【００３８】本発明が、背景上にはめ込まれる元像のた
めのレリーフ効果を生じさせる影を決定するためにも使
用可能であることが指摘されなければならない。この影
は「ドロップシャドウ(drop-shadow) 」と呼ばれる。こ
の影は、エッジ照明によるかのようなレリーフ効果を元
像に与えることが可能な、元像に隣接する部分的な縁で
ある。公知の方法と本発明とにおいては、投影のキー信
号を計算するためには、所定の数の行と点だけ画像のキ
ー信号を遅延させることで十分である。この遅延が「k
個の行＋ q個の点」の遅延であるならば、その投影は右
側と底部に位置し、一方、「k 個の行− q個の点」の遅
延であるならば、その投影は左側と底部に位置する。特
定の厚さのドロップシャドウを得るためには、１つの行
からその次の行へと１つの行だけ及び概ね１〜２の点だ
け遅延されることが一般的である幾つかの連続した投影
が必要であり、これらの行に対応する信号は、最大値探
索装置の入力信号である。従って、図２によって説明さ
れるような元像を縁取るための装置は、ドロップシャド
ウの生成に完全に適合させられることが可能である。こ
れを実現するためには、行の遅延の長さはプログラム可
能でなければならない。これの実現は、例えば「１つの
行＋１つの点」、「２つの行＋２つの点」、「３つの行
＋３つの点」、......「h 個の行＋h 個の点」のような
オフセット点に対応するキー信号を除いてキー信号の値
の全てを取り除く、(m+1) ×(n+1) 個の点のウィンドウ
内でのマスキングを行うことによる。これらの投影の個
々の点に割り当てられるべき縁キー信号の値である最大
値は、比較器１によって得られる。更に、再位相調整回
路D によって「h 個の行＋h 個の点」の遅延が元像のキ
ー信号に加えられる場合には、そのドロップシャドウは
その元像よりも上方に位置させられるだろう。一方、遅
延がゼロである場合には、そのドロップシャドウは元像
よりも下方に位置させられるだろう。

【００３９】一般的には、その縁に関して元像の位相を
調整するためには、元像のキー信号を大きく遅延させる
ことが必要であり、従って元像のビデオ信号が同様に遅
延させられなければならない。

【００４０】その画像信号はどんな信号源から得られて
もよいということが指摘されなければならない。原信号
がディジタルではない場合には、これらの信号はディジ
タル化されなければならない。このようにして、例えば
紙面上の画像、フィルム上の画像、磁気テープ上の画像
等を使用して、この処理済み画像に対応する信号を、縁
を含めるために提供することが可能である。

【００４１】本発明の応用分野は、特にテレビのための
特殊効果を作り出すことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】背景上にはめ込まれる元像を縁取るための公知
の装置を示す説明図である。

【図２】背景上にはめ込まれる元像を縁取るための本発
明による装置を示す説明図である。

【符号の説明】

L1〜Ln、P1〜Pm 遅延回路 P01 〜P0m 、P11 〜P1m 、Pn1 〜Pnm レジスタ 1 、10、11 比較器 2 減算器 D 再位相調整回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/262 - 5/278 G06T 5/00 - 5/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】背景にはめこまれた元像の周囲に縁をデ
ィジタルイメージングで形成するための方法であって、
元像のディジタルキー信号によってとられる値が、（ｍ
＋１）×（ｎ＋１）個の点からなる、元像のディジタル
キー信号に対する探索ウインドウを生成するように、ｉ
番目の行とｊ番目の列との交点に位置する画像点での元
像のディジタルキー信号（ａ_ｉ，ｊ）を遅延させ、最大
値を決定するようにまた該最大値とともに縁キー信号
（ｂ’_{ｉ−ｎ／２，ｊ−ｍ／２}，ただしｎとｍとは、偶
数）を構成するように、前記元像のディジタルキー信号
が同時に比較される方法であり、探索ウインドウと等し
いか又は探索ウインドウより小さい寸法の元像のディジ
タルキー信号解析ウインドウの範囲を定めるように、元
像のディジタルキー信号のいくつかを無効にすることに
よって、比較が実施されることを特徴とする方法。
【請求項２】元像のディジタルキー信号（ａ_ｉ，ｊ）
の遅延が、直列に配置されたｎ個の遅延回路Ｌ
１、．．．、Ｌｋ、．．．、Ｌｎによって実行され、ｋ
番目の遅延回路が、それぞれｋ−１番目の遅延回路とｋ
＋１番目の遅延回路との間に位置するように配置され、
各遅延回路が、画像の線走査の期間と等しい遅延を決定
し、また、直列に配置されたｍ個のレジスタのｎ＋１個
の組からなる（ｎ＋１）×ｍ個のレジスタＰ０
１、．．．、Ｐ０ｍ；．．．；Ｐｋ１、．．．、Ｐｋ
ｍ；．．．；Ｐｎ１、．．．、Ｐｎｍによって実行さ
れ、ｋ番目（ｋ＝１、．．．、ｎ）の遅延回路Ｌｋの出
力が、レジスタＰｋ１の入力に接続され、前記元像のデ
ィジタルキー信号の比較が比較手段によって実行され、
ｑ−１番目（ｑ＝１、．．．、ｎ＋１）のレジスタＰ
（ｑ−１）ｍの出力が、比較手段へのそれ自身の入力に
接続され、（ｎ＋１）×ｍ個のレジスタＰ０１、Ｐ０
ｍ、．．．、Ｐｎｍのそれぞれの入力が、比較手段への
それ自身の入力に接続され、各ｎ＋１個の組のｍ個のレ
ジスタのそれぞれが、線の走査中に、該線の２つの連続
する点間に存在する期間に等しい遅延を決定することを
特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】背景にはめこまれた元像の周囲に縁をデ
ィジタルイメージングで形成するための装置であって、
元像のディジタルキー信号によってとられる値が、（ｍ
＋１）×（ｎ＋１）個の点からなる、元像のディジタル
キー信号に対する探索ウインドウを生成するように、ｉ
番目の行とｊ番目の列との交点に位置する画像点での元
像のディジタルキー信号（ａ_ｉ，ｊ）を遅延させるため
の遅延手段（Ｌ１、．．．、Ｌｎ、Ｐ０１、．．．、Ｐ
ｎｍ）と、最大値を決定するようにまた該最大値ととも
に縁キー信号（ｂ’_{ｉ−ｎ／２，ｊ−ｍ／２}，ただしｎ
とｍとは、偶数）を構成するように、探索ウインドウ内
に位置する点の元像のディジタルキー信号によってとら
れる値を同時に比較解析するための比較手段（１）とを
備える装置であり、比較手段（１）が、探索ウインドウ
と等しいか又は探索ウインドウより小さい寸法の元像の
ディジタルキー信号解析ウインドウの範囲を定めるよう
に、元像のディジタルキー信号のいくつかを、選択によ
って無効にするための制御入力（Ｍ）を有することを特
徴とする装置。
【請求項４】前記遅延手段が、直列に配置されたｎ個
の遅延回路Ｌ１、．．．、Ｌｋ、．．．、Ｌｎを備え、
ｋ番目の遅延回路が、それぞれｋ−１番目の遅延回路と
ｋ＋１番目の遅延回路との間に位置するように配置さ
れ、各遅延回路が、画像の線走査の期間に等しい遅延を
決定し、また、前記遅延手段が、直列に配置された（ｎ
＋１）×ｍ個のレジスタＰ０１、．．．、Ｐ０
ｍ；．．．；Ｐｋ１、．．．、Ｐｋｍ；．．．；Ｐｎ
１、．．．、Ｐｎｍ；を備え、ｋ番目（ｋ＝
１、．．．、ｎ）の遅延回路Ｌｋの出力が、レジスタＰ
ｋ１の入力に接続され、ｑ−１番目（ｑ＝１、．．．、
ｎ＋１）のレジスタＰ（ｑ−１）ｍの出力が、比較手段
へのそれ自身の入力に接続され、（ｎ＋１）×ｍ個のレ
ジスタＰ０１、Ｐ０ｍ、．．．、Ｐｎｍのそれぞれの入
力が、比較手段へのそれ自身の入力に接続され、各ｎ＋
１個の組のｍ個のレジスタのそれぞれが、線の走査中
に、該線の２つの連続する点間に存在する期間に等しい
遅延を決定することを特徴とする請求項３に記載の装
置。
【請求項５】請求項３または請求項４のいずれかに記
載の装置を含むことを特徴とする特殊効果ジェネレー
タ。