CN107708552B

CN107708552B - 姿势检测装置、眼镜型电子设备、姿势检测方法以及程序

Info

Publication number: CN107708552B
Application number: CN201680034194.4A
Authority: CN
Inventors: 山田幸光
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2036-05-13
Also published as: CN107708552A; WO2016194581A1; JP6629313B2; EP3305193A4; JPWO2016194581A1; US20180064371A1; EP3305193A1

Abstract

提供能够省电、小规模且廉价地检测对象物的姿势的姿势检测装置。步数检测部(951)，基于来自加速度传感器(71)的加速度，检测1步(步数)，将该检测结果输出至加速度累积部(953)。加速度累积部(953)，在步数检测部(951)检测到的1步的时间内，对加速度传感器(71)检测到的加速度进行累积而计算加速度累积值(简易姿势倾角)。姿势检测部(955)基于加速度累积部(953)算出的加速度累积值，检测设置有加速度传感器(71)的部位的姿势。

Description

姿势检测装置、眼镜型电子设备、姿势检测方法以及程序

技术领域

本发明涉及检测人体的部位等的对象物的姿势的姿势检测装置、眼镜型电子设备、姿势检测方法以及程序。

背景技术

作为表示人体的精神活动状态、身体状况的参数，有步行时的姿势等。

这种步行时的姿势例如能够通过检测步行时的相对于体轴的偏离来确定。

但是，从加速度传感器输出的加速度，除了重力以外还受到步行时产生的加速度的影响，因此如果仅以该加速度则不能判断姿势，需要不受加速度的影响的角速度。

目前，作为求出动作中的刚体的姿势角的方法，多使用通过对用陀螺仪传感器所测定的角速度进行积分从而求出姿势角的方法。

发明内容

发明解决的课题

但是，陀螺仪传感器与加速度传感器相比，存在大消耗电力、大规模且高价格化等问题。

另一方面，若仅仅将在步行时通过加速度传感器检测到的加速度原封不动地使用，则受到步行的加速度的影响，因此存在姿势的检测误差大的问题。

本发明是鉴于这些情况而创出的，其目的在于，提供能够以省电、小规模且廉价的构成检测对象物的姿势的姿势检测装置、眼镜型电子设备、姿势检测方法以及程序。

用于解决课题的手段

为了解决上述的现有技术的问题并达成上述的目的，本发明的姿势检测装置具有：累积部件，在预先决定的期间内，对以规定的时间间隔检测到的与检测对象的部位的移动对应的多个加速度进行累积；以及姿势检测部件，基于上述累积得到的加速度，检测上述部位的姿势。

根据该构成，在累积部件中，将与检测对象的部位的移动对应的多个加速度以规定的时间间隔累积，从而可获得与使用陀螺仪传感器检测的信息近似的信息。因此，在姿势检测部件中，能够基于上述累积得到的加速度，检测上述部位的姿势。这样，仅通过加速度能够进行姿势检测，因此能够以省电、小规模且廉价的构成检测对象物的姿势。

较为理想的是，本发明的姿势检测装置的上述累积部件对多个方向的上述加速度分别进行上述累积，上述姿势检测部件基于关于上述多个方向进行上述累积得到的加速度，检测上述规定的部位的姿势。

根据该构成，能够检测对象物的多个方向的姿势。

较为理想的是，本发明的姿势检测装置的上述姿势检测部件检测上述部位相对于规定的轴的倾斜。

根据该构成，能够检测对象物的部位的姿势，作为该部位相对于规定的轴的倾斜。

较为理想的是，本发明的姿势检测装置具有：步数检测部件，基于上述加速度，检测上述人体的1步，上述累积部件，使用上述1步的时间作为上述预先决定的期间对上述加速度进行累积，上述姿势检测部件基于上述1步的时间内的上述加速度的累积值，检测相对于上述人体的体轴的倾斜。

根据该构成，能够检测人体的步行时的相对于人体的体轴的倾斜。

较为理想的是，本发明的姿势检测装置还具有：加速度检测部件，检测上述加速度。根据该构成，能够通过加速度检测部件，获得加速度。

较为理想的是，本发明的姿势检测装置的上述加速度检测部件设置在人体的头部或者头部附近。

根据该构成，通过在头部或者头部附近设置加速度检测部件，能够高精度地检测运动时的人体的姿势。

本发明的眼镜型电子器具备上述的姿势检测装置。

本发明的姿势检测方法，具有：累积工序，在预先决定的期间内，对以规定的时间间隔检测到的与检测对象的部位的移动对应的多个加速度进行累积；以及姿势检测工序，基于上述累积得到的加速度，检测上述部位的姿势。

本发明的程序，使计算机执行如下步骤：累积步骤，在预先决定的期间内，对以规定的时间间隔检测到的与检测对象的部位的移动对应的多个加速度进行累积；以及姿势检测步骤，基于上述累积得到的加速度，检测上述部位的姿势。

发明的效果

根据本发明，能够提供能够以省电、小规模且廉价的构成检测对象物的姿势的姿势检测装置、眼镜型电子设备、姿势检测方法以及程序。

附图说明

图1是本发明的实施方式的眼镜的外观立体图。

图2是图1所示的眼镜的姿势检测的功能框图。

图3是图2所示的眼镜的处理部的功能框图。

图4是表示通过图1所示的眼镜生成的简易姿势倾角和通过以往的使用了陀螺仪的方法生成的理想姿势倾角的图。

图5是表示图4所示的简易姿势倾角与理想姿势倾角的关系的图。

图6是图2所示的处理部的加速度检测的流程图。

图7是图2所示的眼镜的处理部的加速度累积值(简易姿势倾角)的生成处理的流程图。

附图标记的说明

1…眼镜

11、13…镜腿

21、23…透镜

31、33…镜框

37、39…镜脚

35…中梁

45、47…铰链

51、53…容纳盒

61…右鼻电极

63…左鼻电极

65…眉间电极

71…加速度传感器

73…通信部

75…电池

77…处理部

951…步数检测部

953…加速度累积部

955…姿势检测部

具体实施方式

本发明人发现：通过以规定的时间间隔对对象物的部位的加速度进行累积，从而不使用角加速度，就能够检测该部位的姿势。

在本实施方式中例示了如下情况，即，对来自在人体的头部所设的加速度传感器的加速度进行走1步的时间累积，并基于该累积值，确定头部的相对于体轴的偏离，然后判断头部的姿势的情况。

以下，对本发明的实施方式的眼镜1进行说明。

图1是本发明的实施方式的眼镜1的外观立体图。图2是图1所示的眼镜1的功能框图。

如图1所示，眼镜1例如具有挂在使用者的耳朵上的镜腿11、13、固定透镜21、23的镜框31、33、介于镜框31、33间的中梁35以及鼻托41、43。镜框31、33的前端被称为镜脚37、39。另外，在镜腿11、13与镜框31、33之间设置有铰链45、47。

镜腿11、13、镜框31、33、介于镜框31、33间的中梁35、鼻托41、43、镜脚37、39及铰链45、47，是本发明的眼镜型框架的一例。

如图2所示，在鼻托41、43间设置有容纳盒51。

另外，在镜腿11的镜脚37侧固定有容纳盒53。

在鼻托41的表面设置右鼻电极61，在鼻托43的表面设置左鼻电极63。

右鼻电极61在使用者佩戴眼镜1的状态下与使用者的鼻梁的右侧面接触(压紧)，检测该接触的皮肤的电位即眼电位。

左鼻电极63在使用者佩戴眼镜1的状态下与使用者的鼻梁的左侧面接触，检测该接触的皮肤的电位即眼电位。

右鼻电极61与左鼻电极63配置在眼镜1的使用时的从正面观看使用者的鼻子时的左右对称的位置。

在容纳盒51中设置有眉间电极65，该眉间电极65在使用者佩戴眼镜1的状态下与使用者的鼻根或眉间接触并检测该接触的皮肤的电位。

右鼻电极61、左鼻电极63以及眉间电极65例如通过不锈钢或钛形成。

右鼻电极61、左鼻电极63以及眉间电极65以适于接触对象的人体部位的形状的形状形成。

容纳盒53在内部具有容纳空间，在该容纳空间内容纳有加速度传感器71、通信部73、电池75以及处理部77。

容纳盒51与容纳盒53通过印刷电路基板等的布线而电连接。

加速度传感器71是X、Y、Z的3轴的加速度传感器，将各轴的检测到的加速度输出至处理部77。加速度传感器71以规定的检测时间间隔检测加速度。加速度传感器71将该检测到的加速度存储在存储器(未图示)中。

在本实施方式中，加速度传感器71位于在佩戴眼镜1时、适于检测头的活动的头部的耳的周边。

通信部73是Bluetooth(注册商标)、无线LAN等的无线通信，能够将从右鼻电极61、左鼻电极63以及眉间电极65输入的眼电位、从加速度传感器71输入的加速度等发送至外部装置。能够实现较高的处理能力及使用了存储器容量的高功能的处理。

处理部77基于从右鼻电极61、左鼻电极63以及眉间电极65输入的眼电位、以及从加速度传感器71输入的加速度，生成与使用者有关的信息。

从右鼻电极61、左鼻电极63以及眉间电极65输入的眼电位(皮肤电位)、以及从加速度传感器71输入的加速度，是与使用者的出汗现象、活动对应的电位，反映了使用者的身体状况、精神状态。因此，通过预先将眼电位以及加速度与使用者的身体状况、精神状态建立对应而准备参考数据，能够在处理电路77中，对所输入的使用者的眼电位以及加速度与上述参考数据进行比较从而检测使用者的身体状况、精神状态。

关于眼球，角膜侧带正电，视网膜侧带负电。因此，在视线向上移动的情况下，以眉间电极65的眼电位为基准的右鼻电极61的眼电位和以眉间电极65为基准的左鼻电极63的眼电位为负。

另一方面，在视线向下移动的情况下，以眉间电极65的眼电位为基准的右鼻电极61的眼电位和以眉间电极65的眼电位为基准的左鼻电极63的眼电位为正。

在视线向右移动的情况下，以眉间电极65为基准的右鼻电极61的眼电位为负，以眉间电极65为基准的左鼻电极63的眼电位为正。

在视线向左移动的情况下，以眉间电极65为基准的右鼻电极61的眼电位为正，以眉间电极65为基准的左鼻电极63的眼电位为负。

另外，也可以代替检测以眉间电极65的眼电位为基准的右鼻电极61的眼电位，而从以基准电极为基准的右鼻电极61的眼电位，减去以基准电极为基准的眉间电极65的眼电位。并且同样地，也可以代替检测以眉间电极65的眼电位为基准的左鼻电极63的眼电位，而从以基准电极为基准的左鼻电极63的眼电位减去以基准电极为基准的眉间电极65的眼电位。作为基准电极，可以使用接地电极。

这样，在表示正的检测用眼电位的情况下能够检测视线朝向上。另外，在表示负的检测用眼电位的情况下能够检测视线朝向下。

并且，来自右鼻电极61的眼电位为负、来自左鼻电极63的眼电位为正的情况下能够检测视线朝向右，来自右鼻电极61的眼电位为正、来自左鼻电极63的眼电位为负的情况下能够检测视线朝向左。

以下，对基于眼镜1的人体姿势检测的功能进行说明。

图3是图2所示的处理部77的姿势检测的功能框图。

如图3所示，处理部77具有例如步数检测部951、加速度累积部953以及姿势检测部955。

处理部77的各部的功能，既可以通过处理电路执行程序来实现，也可以将至少一部分的功能通过硬件来实现。

步数检测部951基于来自加速度传感器71的加速度，检测1步(步数)，并将该检测结果输出至加速度累积部953。

步数检测部951例如在加速度传感器71检测到的3轴的加速度的合成值低于1G后，以高于1G为条件检测1步。

加速度累积部953，在步数检测部951检测到的1步的时间内，对加速度传感器71检测到的加速度进行累积而计算加速度累积值。

这样，在加速度累积部953中，以1步为单位按每个轴对加速度进行积分，计算其积分值即加速度累积值(简易姿势倾角)。能够基于该加速度累积值来确定设置有加速度传感器71的头部以体轴为基准朝向哪方倾斜。

另外，在走路时会产生上下运动。加速度累积部953，基于关于规定的轴的加速度累积值，除了计算倾角以外还能够计算侧滚角。

加速度累积部953能够基于加速度的方向，判定加速度传感器71(头)怎样倾斜。

图4是表示通过图1所示的眼镜1生成的1轴的简易姿势倾角和通过以往的使用了陀螺仪的方法生成的理想姿势倾角的图。图5是表示图4所示的1轴的简易姿势倾角与理想姿势倾角的关系的图。

如图4以及图5所示，加速度累积部953生成的加速度累积值(简易姿势倾角)，与使用了陀螺仪的理想姿势倾角近似。因此，为了检测人体的姿势，能够代替理想姿势倾角而使用简易姿势倾角。

姿势检测部955基于加速度累积部953算出的加速度累积值，检测设置有加速度传感器71的部位的姿势。该姿势是相对于体轴的倾斜(偏离)、即倾角。

姿势检测部955根据如上述那样检测到的部位(头)的姿势，按每一步检测身体的倾斜，确定步行姿势的左右的平衡。

通过步行时的姿势判定，基于体的晃动、倾斜等也获知年龄。例如老人晃动较少。

即，人类一边打破右和左的平衡一边走路，因此观看头的活动，基于其姿势也能够调查健康状态。在步行时相对于体轴的晃动较大时，可知该晃动与疾病的相关关系。

在本实施方式中，对头上设置有加速度传感器71的情况进行了例示，但也可以在脚等人体的其他的部位设置加速度传感器71。

在上述的例子中，姿势检测部955使用了加速度累积部953生成的1步内的加速度的累积值，但也可以使用该加速度的平均值。

以下，对本发明的实施方式的眼镜1的动作进行说明。

[加速度检测处理]

图6是图2所示的处理部77的加速度检测的流程图。

步骤ST11：

加速度传感器71以规定的时间间隔检测X、Y、Z这3轴方向的各自的加速度。

步骤ST12：

加速度传感器71将在步骤ST11中检测到的3轴方向的加速度分别存储于存储器。

[简易姿势倾角的生成]

图7是图2所示的眼镜的处理部的加速度累积值(简易姿势倾角)生成处理的流程图。

图7所示的处理例如在图6所示的处理完毕之后进行。

步骤ST21：

加速度累积部953使加速度累积值初始化(例如，0)。

步骤ST22：

加速度累积部953将通过图6所示的流程写入到存储器中的加速度依次读出，并将其与加速度累积值(简易姿势倾角)相加(累积)。

步骤ST23：

步数检测部951基于来自加速度传感器71的加速度判断是否检测到1步(步数)，在判断为检测到1步的情况下，进入到步骤ST24。步数检测部951例如在加速度传感器71检测到的3轴的加速度的合成值低于1G后，以高于1G为条件检测1步。

步骤ST24：

加速度累积部953将最新的加速度累积值作为简易姿势倾角存储在存储器中。

步骤ST25：

姿势检测部955判断是否接收到姿势检测指示，在判断为接收到姿势检测指示的情况下进入到步骤ST26，如果没接收到的情况下返回到步骤ST21。

步骤ST26：

姿势检测部955从存储器读出简易姿势倾角，并基于此，检测设置有加速度传感器71的部位的姿势。该姿势是相对于体轴的倾斜。

通过步行时的姿势判定，基于体的晃动、倾斜等，取得使用者的身体状况等各种各样的信息。

另外，上述的图7的处理，既可以对3轴的加速度传感器71的各轴的加速度个别地进行，也可以关于将它们合成的合成加速度进行。

如以上说明那样，根据眼镜1，通过用图6以及图7所示的算法生成使用者的步行时的简易姿势倾角，不需要使用陀螺仪传感器，能够省电、廉价且小规模地检测使用者的姿势。

另外，如图4以及图5所示，根据眼镜1，与使用了陀螺仪传感器的情况相比，不会使使用者的姿势的检测精度大幅下降，能够满足必要的检测精度。

另外，根据眼镜1，在容纳盒53内容纳加速度传感器71、通信部73、电池75以及处理部77，因此具有优秀的设计性，并且日常能够没有违和感地佩戴。

另外，根据眼镜1，经由容纳盒53内的通信部73对便携型通信装置等的外部装置发送各信号(数据)，从而能够实现外部装置的较高的处理能力及使用了存储器容量的高功能的处理。

本发明不限定于上述的实施方式。

即，本领域技术人员在本发明的技术的范围或其等同的范围内，对于上述的实施方式的构成要素，也可以进行各种各样的变更、组合、副组合以及代替。

在上述的实施方式中，例示了根据人体的步行动作检测姿势的情况，但也可以基于步行动作以外的动作检测姿势等、或者也可以检测人体以外的有动作的对象物的部位的生成。

另外，在上述的实施方式中，例示了将加速度传感器71设置在位于镜腿11的镜脚37侧的容纳盒53内的情况，但也可以将其设置在眼镜1的其他的部位。另外，还可以将多个加速度传感器设置在眼镜1的不同的位置。

另外，在上述的实施方式中，例示了将本发明应用于具备透镜21、23的眼镜1的情况，但也可以应用于没有透镜的护目镜等中。

工业上的实用性

本发明能够使用于检测人体的部位的姿势的姿势检测装置。

Claims

1.一种姿势检测装置，具有：

加速度传感器，构成为，以规定间隔检测与人体的部位的移动对应的加速度；

步数检测部件，构成为，基于由上述加速度传感器检测到的上述加速度，检测上述人体的步数；

累积部件，构成为，在与由上述步数检测部件检测到的每1步对应的时间期间内，对由上述加速度传感器检测到的多个上述加速度进行累积，以针对每1步生成多个上述加速度的累积值；以及

姿势检测部件，构成为，通过针对每1步、基于上述步的上述加速度的上述累积值来检测上述部位相对于上述人体的体轴的倾斜，从而基于上述累积得到的加速度，检测行走姿势的左右平衡。

2.如权利要求1记载的姿势检测装置，

上述累积部件构成为，对多个方向的上述加速度分别进行累积，

上述姿势检测部件构成为，基于上述多个方向的上述加速度各自的上述累积值，检测上述人体的上述部位的上述倾斜。

3.一种眼镜型电子设备，具备权利要求1记载的姿势检测装置。

4.一种姿势检测方法，具有：

加速度检测工序，以规定间隔检测与人体的部位的移动对应的加速度；

步数检测工序，基于以上述规定间隔检测到的上述加速度，检测上述人体的步数；

累积工序，在与检测到的上述步数的每1步对应的时间期间内，对检测到的多个上述加速度进行累积，以针对每1步生成多个上述加速度的累积值；以及

姿势检测工序，通过针对每1步、基于上述步的上述加速度的上述累积值来检测上述部位相对于上述人体的体轴的倾斜，从而基于上述累积得到的加速度，检测行走姿势的左右平衡。

5.一种存储介质，存储有使计算机执行以下步骤的程序：

加速度检测步骤，以规定间隔检测与人体的部位的移动对应的加速度；

步数检测步骤，基于以上述规定间隔检测到的上述加速度，检测上述人体的步数；

累积步骤，在与检测到的上述步数的每1步对应的时间期间内，对检测到的多个上述加速度进行累积，以针对每1步生成多个上述加速度的累积值；以及

姿势检测步骤，通过针对每1步、基于上述步的上述加速度的上述累积值来检测上述部位相对于上述人体的体轴的倾斜，从而基于上述累积得到的加速度，检测行走姿势的左右平衡。