JP2017127522A - 歩容推定装置、方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ユーザの歩行中に加速度センサ1により計測された3軸の加速度データを制御処理ユニット3に取り込んで、一定区間ごとに加速度ノルム波形を算出し、上記加速度ノルム波形をもとに、特徴量算出処理部33により歩行パワー特徴量X1、歩行ペース特徴量X2および歩行バランス特徴量X3をそれぞれ算出する。そして、歩容総合評価算出処理部34により、上記算出された3種類の特徴量X1、X2、X3をもとに歩容総合評価値Yを算出し、この算出された歩容総合評価値Yを、評価データ出力制御部35の制御の下、表示要求または送信要求に応じて表示または送信するようにしたものである。
【選択図】図1
Description
[一実施形態]
(構成)
図1は、この発明の一実施形態に係る歩容推定装置の機能構成を示すブロック図である。
歩容推定装置は、タブレット型端末やスマートフォン、ウェアラブル端末等の携帯端末からなり、測定対象となるユーザ(図示省略)にベルトまたは粘着テープ等により装着される。装着位置は、腰の背面中央部等の体幹部に設定される。
次に、以上のように構成された歩容推定装置の動作を説明する。図2はその制御処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
(1)加速度データの取得
制御処理ユニット3は、待機状態において、歩行が開始されたか否かをステップS11により監視すると共に、表示要求または送信要求が入力されたか否かをステップS22により監視している。
制御処理ユニット3は、加速度ノルム算出処理部32の制御の下、上記加速度データ記憶部41に一定期間分の加速度データが記憶されたか否かをステップS13により監視する。そして、一定期間分(一定区間)の加速度データが記憶されると、当該一定期間分の加速度データを加速度データ記憶部から読み込み、ステップS14により加速度ノルムを算出する。例えば、上記読み込んだ3軸の加速度データ(x,y,z)のユークリッドノルム(√(z2+y2+z2))を表す加速度ノルム波形を算出する。
(3−1)歩行パワー特徴量の算出
上記加速度ノルム波形が算出されると、制御処理ユニット3はステップS15に移行し、歩行パワー特徴量算出部331において、上記算出された加速度ノルム波形の振幅のピーク値Po、つまり足が地面に着地したときの衝撃を示す値を算出する。そして、当該ピーク値Poの平均値を算出して、その算出結果を上記一定区間における歩行パワー特徴量X1として制御処理ユニット3内のメモリに保持する。一般に地面を蹴る力が強いほど歩幅が広くなるので、上記歩行パワー特徴量X1はユーザの歩幅を示すものとなる。
続いて、制御処理ユニット3はステップS16に移行し、歩行ペース特徴量算出部332において、上記算出された加速度ノルム波形の振幅のピーク間隔Pa、つまり片方の足が着地してからもう一方の足が着地するまでに要する時間を示す値を算出する。そして、当該振幅のピーク間隔Paの平均値を算出して、その算出結果を上記一定区間における歩行ペース特徴量X2として制御処理ユニット3内のメモリに保持する。一般に、片方の足が着地してからもう一方の足が着地するまでに要する時間が短いほど歩行のピッチが速くなるため、上記歩行ペース特徴量X2は歩行のピッチを示すものとなる。
続いて、制御処理ユニット3はステップS17に移行し、歩行バランス特徴量算出部333において、上記算出された加速度ノルム波形の自己相関係数の第1ピーク値Ba、つまり1歩ごとの加速度波形の類似性を示す値を算出する。そして、この算出された値を上記一定区間における歩行バランス特徴量X3として制御処理ユニット3内のメモリに保持する。一般に、1歩ごとの加速度波形の類似性が高いほど歩行時の重心の偏りが少ないと見做すことができるので、上記特徴量X3は歩行時のバランスを示すものとなる。
上記一定区間における3つの特徴量X1 ,X2 ,X3 が算出されると、制御処理ユニット3は次にステップS18に移行し、歩容総合評価算出処理部34において歩容総合評価値Yを算出する。この歩容総合評価値Yの算出式としては、以下の式が用いられる。
Y=W1 X1 +W2 X2 +W3 X3 …(1)
Y=W1 X1 ×W2 X2 ×W3 X3 …(2)
Y=(X3 √X1)/X2 …(3)
Y=nX1 −nX2 +nX3 …(4)
一般に、歩行ペース特徴量X2に関しては、ピーク値間隔が小さいほど良い歩容(歩調が良い)といえるため割り算や引き算を用いる。また、歩行パワー特徴量X1 と歩行バランス特徴量X3 に関しては、数値が高いほど良い歩容といえるため掛け算や足し算を用いる。式(3) は、重み付け係数を指数値や分数値として上記各特徴量X1 ,X2 ,X3 を掛け合わせたものである。
待機状態において、例えばユーザが図示しない入力部を操作して評価結果の表示要求を入力するか、または評価結果の送信要求を入力したとする。そうすると、制御処理ユニット3はステップS21により上記表示要求または送信要求を検出してステップS22に移行する。
以上詳述したように一実施形態では、ユーザの歩行中に加速度センサ1により計測された3軸の加速度データを取り込んで、一定区間ごとに加速度ノルム波形を算出し、上記加速度ノルム波形をもとに、歩行パワー特徴量X1、歩行ペース特徴量X2および歩行バランス特徴量X3をそれぞれ算出する。そして、この算出された3種類の特徴量X1、X2、X3をもとに歩容総合評価値Yを算出し、この算出された歩容総合評価値Yを表示要求または送信要求に応じて表示または送信するようにしている。
前記一実施形態では、加速度センサを1個用いる場合を例にとって説明したが、複数個の加速度センサを用いてもよい。この場合、複数の加速度センサを体の左右(例えば両足の踵)に設置することで、歩行バランスをより高精度に算出することが可能となる。
Claims (7)
- ユーザの歩行時に計測された当該ユーザの体の動きを表すデータを取り込む手段と、
前記取り込まれた体の動きを表すデータに基づいて、歩行時のパワーを表す第1の特徴量を算出する手段と、
前記取り込まれた体の動きを表すデータに基づいて、歩行時のペースを表す第2の特徴量を算出する手段と、
前記取り込まれた体の動きを表すデータに基づいて、歩行時の体のバランスを表す第3の特徴量を算出する手段と、
前記算出された第1、第2および第3の特徴量を合成することで、前記ユーザの歩容を総合的に評価する指標を算出する手段と、
前記算出された指標を出力する手段と
を具備することを特徴とする歩容推定装置。 - 前記体の動きを表すデータを取り込む手段は、加速度センサにより計測された加速度データを取り込み、
前記第1、第2および第3の各特徴量を算出する各手段は、前記加速度データの一定区間における加速度ノルム波形をもとに、前記第1、第2および第3の各特徴量を算出することを特徴とする請求項1記載の歩容推定装置。 - 前記第1の特徴量を算出する手段は、前記加速度データの一定区間における加速度ノルム波形のピーク値の平均値をもとに、歩行時のパワーを表す第1の特徴量を算出し、
前記第2の特徴量を算出する手段は、前記加速度データの一定区間における加速度ノルム波形のピーク間隔の平均値をもとに、歩行時のペースを表す第2の特徴量を算出し、
前記第3の特徴量を算出する手段は、前記加速度データの一定区間における加速度ノルム波形の自己相関係数の第1ピーク値をもとに、歩行時の体のバランスを表す第3の特徴量を算出する
ことを特徴とする請求項2記載の歩容推定装置。 - 前記ユーザの歩容を総合的に評価する指標を算出する手段は、前記算出された第1、第2および第3の特徴量を重み付けして四則演算により合成することで、前記ユーザの歩容を総合的に評価する指標を算出することを特徴とする請求項1記載の歩容推定装置。
- 前記ユーザの歩容を総合的に評価する指標を算出する手段は、前記算出された第1、第2および第3の特徴量を正規化したのち足し合わせることで、前記ユーザの歩容を総合的に評価する指標を算出することを特徴とする請求項1記載の歩容推定装置。
- 演算機能を有する歩容推定装置が実行する歩容推定方法であって、
ユーザの歩行時に計測された当該ユーザの体の動きを表すデータを取り込む過程と、
前記取り込まれた体の動きを表すデータに基づいて、歩行時のパワーを表す第1の特徴量を算出する過程と、
前記取り込まれた体の動きを表すデータに基づいて、歩行時のペースを表す第2の特徴量を算出する過程と、
前記取り込まれた体の動きを表すデータに基づいて、歩行時の体のバランスを表す第3の特徴量を算出する過程と、
前記算出された第1、第2および第3の特徴量を合成することで、前記ユーザの歩容を総合的に評価する指標を算出する過程と、
前記算出された指標を出力する過程と
を具備することを特徴とする歩容推定方法。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の歩容推定装置が具備する各手段による処理を、当該歩容推定装置が備えるプロセッサに実行させるプログラム。
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