JP4559311B2 - 行動識別装置、行動識別方法、プログラムおよび記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、人や動物などの移動対象の行動を識別する行動識別装置、行動識別方法、プログラムおよび記憶媒体に関するものである。

マーケティングや動物行動学などの分野では、人や動物などの移動対象の移動軌跡を解析する方法について様々な方法が提案されている。近年では、所定時間間隔で測定した移動対象の位置をつなぎ合わせた移動軌跡に、各位置における移動対象の頭部の向きを対応付けることにより、移動対象の行動を解析することが行われている。このような従来の方法について図７を参照して説明する。なお、図７および後述する図８において、実線は、移動者の移動軌跡、点線は、移動者の頭部の向きを示している。

例えば、非特許文献１では、移動者が所定の目標物を探索する「探索行動」をとる場合には、図７に示すように、きょろきょろと頭部の向きを大きく変化させることに着目し、移動者の移動方向と頭部の向きとの差分からなる頭部変位角を所定時間間隔で算出し、これらの標準偏差に基づいて、移動対象の行動に意味づけを行うことが開示されている。具体的には、標準偏差が小さい場合は、頭部の動きが小さいことを意味するので、所定の目標物を目指して移動する「目標到達行動」と判定する。一方、標準偏差が大きい場合、頭部の動きが大きいことを意味するので、所定の目標物を探索する「探索行動」と判定する。

山田 辰美、外３名、「イベント会場における移動軌跡と頭部の向きに基づく来場者の行動意味づけ方法」、マルチメディア，分散，協調とモバイル（ＤＩＣＯＭＯ２００４）シンポジウム、平成１６年７月、P.29−32

しかしながら、「探索行動」には頭部の動きが小さい場合もあり得るため、従来の方法では、人の行動を正確に識別することができなかった。例えば図８に示すように、壁の掲示物Ａを見ながら歩くといった移動方向と異なる一定の方向を向きながら移動する場合、頭部の変位角がほぼ一定の値を採るため、標準偏差を算出してもその値は小さくなってしまい、結果として、探索行動であるにも拘わらず、目標到達行動として判定されていた。

そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、移動対象の行動をより正確に識別することができる行動識別装置、行動識別方法、プログラムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明にかかる行動識別装置は、移動する対象の連続する複数の位置と、各位置における対象の頭部の向きとを対応付けて記憶する記憶手段と、２つの位置間の変化から対象の移動方向を算出する方向算出手段と、各位置における頭部の向きと移動方向とから頭部の変位角を算出する変位角算出手段と、複数の変位角の平均および標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、上記標準偏差が第１のしきい値以上か否かを判別する第１の判別手段と、上記平均が第２のしきい値以上か否かを判別する第２の判別手段と、第１および第２の判別手段による判別結果に基づいて、対象の行動を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

上記行動識別装置において、判定手段は、標準偏差が第１のしきい値以上であると判別された場合は、対象の行動を探索行動と判定し、標準偏差が第１のしきい値未満であると判別され、かつ、平均が第２のしきい値以上であると判別された場合は、対象の行動を探索行動と判定し、標準偏差が第１のしきい値未満であると判別され、かつ、平均が第２のしきい値未満であると判別された場合は、平均に対応する位置における対象の行動を目標到達行動と判定するようにしてもよい。ここで、探索行動とは、移動対象が所定の目標物を探索しながら移動することを意味する。また、目標到達行動とは、移動対象が所定の目標物を目指して移動することを意味する。

本発明によれば、変位角の標準偏差が第１のしきい値以上か否かを判別する第１の判別手段と、変位角の平均が第２のしきい値以上か否かを判別する第２の判別手段の判別結果に基づいて、対象の行動を判定することにより、対象の行動をより正確に識別することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかる行動識別装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる行動識別装置１は、情報取得部１１と、記憶部１２と、速度方向算出部１３と、頭部変位角算出部１４と、平均算出部１５と、標準偏差算出部１６と、第１判別部１７と、第２判別部１８と、判定部１９とを有する。

情報取得部１１は、展示場、イベント会場、商店街などの所定の観測領域に存在する人や動物などの移動対象を識別する識別情報、観測領域内における移動対象の位置に関する情報（以下、「位置情報」という）、移動対象の顔の向きに関する情報（以下、「向情報」という）、および、位置情報および向情報を測定した時刻に関する情報（以下、「時刻情報」という）を外部より取得し、これらの情報を記憶部１２に送出する。ここで、位置情報および向情報は、所定時間間隔で連続的に生成される。

なお、識別情報は、例えば移動対象を一意に識別する識別情報を記憶したＲＦＩＤ(Radio Frequency-IDentification)タグを移動対象に保持させ、この移動対象が行動する観測領域内に観測領域内にＲＦＩＤリーダやＲＦＩＤアンテナを配設してＲＦＩＤタグを読み出すことにより、取得することが可能である。また、位置情報は、例えば、観測領域を操作するレーザセンサや観測領域を撮像するカメラの取り込み画像に基づいて生成することが可能である。また、向情報は、観測領域を撮像するカメラの取り込み画像に基づいて生成することが可能である。また、時刻情報は、位置情報または向情報を生成する各装置がそれらの情報を生成した時刻を情報取得部１１に送信することにより取得することが可能である。このように生成された識別情報、位置情報、向情報および時刻情報は、各種回線、記録媒体、または、ユーザによる操作入力を介して情報取得部１１に入力される。

記憶部１２は、移動情報ＤＢ（Data Base）１２ａと、算出時間幅情報１２ｂと、第１のしきい値１２ｃと、第２のしきい値１２ｄとを記憶する。

移動情報ＤＢ１２ａは、情報取得部１１から受け取った情報を記憶するデータベースである。図２に、移動情報ＤＢ１２ａに記憶された情報のデータ構造を示す。この移動情報ＤＢ１２ａには、図２に示すように、識別情報単位でテーブルが設けられており、時刻情報毎に形成されたレコードの対応するフィールドには、位置情報および向情報、並びに、後述する速度情報、方向情報および変位角情報が格納される。便宜上、移動情報ＤＢ１２ａの１つのレコードに含まれる情報、すなわち互いに対応する位置情報、向情報、速度情報、方向情報および変位角情報を、「移動情報」という。なお、向情報は、角度が一意に特定される絶対的な値で表される。

算出時間幅情報１２ｂは、平均算出部１５および標準偏差算出部１６が演算を行う範囲を特定する情報であり、所定の時間間隔で表される。

第１のしきい値１２ｃは、所定の値からなるしきい値を示すものであり、第１判別部１７が判定動作を行う際に用いられる。

第２のしきい値１２ｄは、所定の値からなるしきい値を示すものであり、第２判別部１８が判定動作を行う際に用いられる。

速度方向算出部１３は、移動情報ＤＢ１２ａに記憶された位置情報および時刻情報に基づいて、移動対象の移動速度および移動方向を算出する（以下、算出された移動速度および移動方向をそれぞれ「速度情報」および「方向情報」という。）。例えば、時刻ｔ₁のときの位置（ｘ₁，ｙ₁）における速度情報と方向情報は、時刻ｔ₁に連続する時刻ｔ₂のときの位置を（ｘ₂，ｙ₂）とすると、それぞれ下式（１）、（２）により算出することができる。このように算出された速度情報および方向情報は、移動情報ＤＢ１２ａに記録される。なお、移動方向は、向情報と同様、角度が一意に特定される絶対的な値で表される。

｛（ｘ₂−ｘ₁）²＋（ｙ₂−ｙ₁）²｝／（ｔ₂−ｔ₁） ・・・（１）
tan^-1｛（ｙ₂−ｙ₁）／（ｘ₂−ｘ₁）｝ ・・・（２）

頭部変位角算出部１４は、速度方向算出部１３により算出された移動方向と、移動情報ＤＢ１２ａに記憶されている移動対象の向情報との差分で表される頭部変位角を算出する（以下、この算出された頭部変位角を「変位角情報」という。）。この変位角情報は、移動情報ＤＢ１２ａに記録される。

平均算出部１５は、記憶部１２の算出時間幅情報１２ｂにより定められる所定時間間隔毎に、頭部変位角算出部１４により算出された頭部変位角の平均値を算出する。例えば、算出時間幅情報１２ｂが５秒と設定された場合、平均算出部１５は、標準偏差算出部１６の場合と同様、図２に示す移動情報ＤＢ１２ａの５つの移動情報毎に標準偏差を算出する。

標準偏差算出部１６は、記憶部１２の算出時間幅情報１２ｂにより定められる所定時間間隔毎に、頭部変位角算出部１４により算出された変位角情報の標準偏差を算出する。例えば、算出時間幅情報１２ｂが５秒と設定された場合、標準偏差算出部１６は、図２に示す移動情報ＤＢ１２ａの５つの移動情報毎に標準偏差を算出する。

第１判別部１７は、標準偏差算出部１６により算出された標準偏差の絶対値と、記憶部１２の第１のしきい値１２ｃの値とを比較し、この判定結果を第２判別部１８および判定部１９に送出する。

第２判別部１８は、第１判別部１７により、第１のしきい値１２ｃの値よりも小さいと判別された標準偏差に対応する移動情報から平均算出部１５により算出された平均値の絶対値と、記憶部１２の第２のしきい値１２ｄとを比較し、この判定結果を判定部１９に送出する。

判定部１９は、第１判別部１７および第２判別部１８から受け取った判別結果に基づいて各移動情報における移動対象の行動を判定し、この判定結果をディスプレイや記憶媒体に出力したり、記憶部１２の移動情報ＤＢ１２ａに記録する。

このような行動識別装置１は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、ＲＦＩＤリーダ、ＲＦＩＤアンテナ、レーザセンサおよび撮像装置等との情報の送受を行うＩ/Ｆ装置と、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＦＥＤ(Field Emission Display)等の表示装置を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した情報取得部１１、記憶部１２、速度方向算出部１３、頭部変位角算出部１４、平均算出部１５、標準偏差算出部１６、第１判別部１７、第２判別部１８および判定部１９が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。

次に、本実施の形態にかかる行動識別装置１の動作について図３を参照して説明する。まず、情報取得部１１は、外部から所定の識別情報に対応する移動対象の位置情報、向情報および時刻情報を取得する（ステップＳ３０１）。ここで、位置情報および向情報は、所定の時間間隔で所定の時間に亘って測定される。したがって、情報取得部１１は、複数の位置情報、向情報および時刻情報を取得することとなる。これらの情報は、記憶部１２の移動情報ＤＢ１２ａに格納される。これにより、例えば図２に示す移動情報ＤＢ１２ａのテーブルのうち、位置情報、向情報および時刻情報のフィールドに各情報が時系列に格納される。

次いで、速度方向算出部１３は、移動情報ＤＢ１２ａに記憶された位置情報および時刻情報に基づいて、各時刻すなわち各位置における移動対象の速度情報および方向情報を算出する（ステップＳ３０２）。算出した速度情報および方向情報は、移動情報ＤＢ１２ａに格納される。これにより、例えば図２に示す移動情報ＤＢ１２ａのテーブルのうち、速度情報および方向情報のフィールドに算出した速度情報および方向情報が格納される。

次いで、標準偏差算出部１６は、移動情報ＤＢ１２ａに記憶された向情報および方向情報に基づいて、各時刻すなわち各位置における変位角情報を算出する（ステップＳ３０３）。算出した変位角情報は、移動情報ＤＢ１２ａに格納される。これにより、例えば図２に示す移動情報ＤＢ１２ａのテーブルのうち、変位角情報のフィールドに算出した変位角情報が格納される。

次いで、平均算出部１５は、記憶部１２の移動情報ＤＢ１２ａに記憶された変位角情報と、記憶部１２の算出時間幅情報１２ｂとに基づいて、頭部変位角の平均値を算出する（ステップＳ３０４）。この平均値は、算出時間幅情報１２ｂにより特定される時間間隔単位で算出される。算出された平均値は、第２判別部１８に送出される。

次いで、標準偏差算出部１６は、記憶部１２の移動情報ＤＢ１２ａに記憶された変位角情報と、記憶部１２の算出時間幅情報１２ｂとに基づいて、頭部変位角の標準偏差を算出する（ステップＳ３０５）。この標準偏差は、算出時間幅情報１２ｂにより特定される時間間隔単位で算出される。算出された標準偏差は、第１判別部１７に送出される。

次いで、第１判別部１７は、標準偏差算出部１６により算出された各標準偏差の絶対値が、記憶部１２に記憶された第１のしきい値１２ｃ以上か否かを判別する（ステップＳ３０６）。この判別結果は、第２判別部１８および判定部１９に送出される。

標準偏差が第１のしきい値１２ｃ以上の場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、判定部１９は、その標準偏差の元となった変位角情報が含まれる移動情報を移動情報ＤＢ１２ａから抽出し、抽出した移動情報に対応する移動対象の行動を「探索行動」と判定する。頭部変位角の標準偏差が比較的大きいことは、例えば図７に示すように、きょろきょろと頭部の向きを大きく変化させていることを意味する。したがって、このような場合、判定部１９は、その標準偏差に対応する移動対象の行動を所定の目標物を探索する「探索行動」と判定する。この判定結果は、ディスプレイや記憶媒体に出力されたり、移動情報ＤＢ１２ａに記録される。

一方、標準偏差が第１のしきい値１２ｃよりも小さい場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、第２判別部１８は、その標準偏差の元となった変位角情報から算出した平均値を平均算出部１５から取得し、この平均値の絶対値が記憶部１２に記憶された第２のしきい値１２ｄ以上か否かを判別する（ステップＳ３０７）。この判別結果は判定部１９に送出される。

平均値が第２のしきい値１２ｄ以上の場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、判定部１９は、その平均値の元となった変位角情報が含まれる移動情報を移動情報ＤＢ１２ａから抽出し、抽出した移動情報に対応する移動対象の行動を「探索行動」と判定する。頭部変位角の平均値が比較的大きいことは、例えば図８に示すように、壁の掲示物を見ながら歩くといった移動方向とは異なるほぼ定まった方向に顔を向けて移動していることを意味する。したがって、このような場合、判定部１９は、その平均値に対応する移動対象の行動を、所定の目標物を探索する「探索行動」と判定する。この判定結果は、ディスプレイや記憶媒体に出力されたり、移動情報ＤＢ１２ａに記録される。

一方、平均値が第２のしきい値１２ｄよりも小さい場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）、判定部１９は、その平均値の元となった変位角情報が含まれる移動情報を移動情報ＤＢ１２ａから抽出し、抽出した移動情報に対応する移動情報における移動対象の行動を「目標到達行動」と判定する。頭部変位角の平均値が比較的小さいことは、移動方向に顔を向けて移動していることを意味する。したがって、このような場合、判定部１９は、その平均値に対応する移動対象の行動を、所定の目標物に目指して移動する「目標到達行動」と判定する。この判定結果は、ディスプレイや記憶媒体に出力されたり、移動情報ＤＢ１２ａに記録される。

このように、本実施の形態によれば、第１判別部１７により頭部変位角の標準偏差と第１のしきい値１２ｃとを比較し、第２判別部１８により頭部変位角の平均値と第２のしきい値１２ｄとを比較し、第１および第２判別部１７，１８により、第１または第２のしきい値１２ｃ、１２ｄ以上であると判別された標準偏差または平均値に対応する移動情報における移動対象の行動を「探索行動」、第２の判別部１８により、第２のしきい値１２ｄ未満であると判別された平均値に対応する移動情報における移動対象の行動を「目標到達行動」と判定することにより、移動方向とは異なるほぼ定まった方向に顔を向けて移動する行動が「探索行動」と判定されるので、結果として、移動対象の行動をより正確に識別することができる。

次に、本実施の形態にかかる行動識別装置１の実験結果を図４〜６に示す。図４は、あるイベント会場の円筒状のブースにおける移動対象の行動を示すものである。図４において、太い実線は位置情報を結んだ移動軌跡、細い実線は各位置における移動対象の顔の向きを示している。なお、図４では、０．１秒間隔で位置情報と向情報とを取得している。

図４に示す位置情報および向情報から、従来の方法、すなわち上述した行動識別装置１の第１判別部１７のみによる判定結果を図５に示す。図５（ａ）は探索行動、図５（ｂ）は探索行動と判定されなかった位置情報および向情報を示す図である。なお、図５（ａ），（ｂ）は、算出時間幅情報１２ｂを２秒、第１のしきい値１２ｃを４０°としたときの判定結果である。

従来の方法で判定を行った場合は、図５（ｂ）中に符号ａ〜ｃで示す楕円で囲んだ部分のように、移動方向とは異なる一定の方向を向いて移動している部分が、「探索行動」として判定されない。このように、標準偏差だけでは、移動対象の行動を正確に判別することができないことがわかる。

これに対して、図５と同様の条件で、本実施の形態の行動識別装置１による判定結果を図６に示す。図６（ａ）は探索行動、図６（ｂ）は目標到達行動を示す図である。なお、図６（ａ），（ｂ）は、第２のしきい値１２ｄを３０°としたときの判定結果である。

本実施の形態では、第１判別部１７のみならず第２判別部１８の判別結果により判定を行うことにより、図５では「探索行動」として判定されなかった部分が、図６（ａ）に示すように「探索行動」として判定される。このように、本実施の形態によれば、標準偏差のみならず、頭部変位角の平均値を算出することにより、移動対象の行動をより正確に識別することができる。

なお、算出時間幅情報１２ｂは、適宜自由に設定することができるが、平均算出部１５および標準偏差算出部１６が１つの標準偏差または平均値を算出するのに用いる頭部変位角の数量が少なくとも２０個程度になるように設定するのが望ましい。言い換えると、時間にして２秒程度の範囲に含まれる移動情報から１つの標準偏差または平均値を算出するようにするのが望ましい。

また、第１のしきい値１２ｃは、適宜自由に設定することができるが、人の行動に鑑みて、３０°以上の値に設定するのが望ましい。また、第２のしきい値１２ｄは、適宜自由に設定することができるが、人の行動に鑑みて、２０°以上の値に設定するのが望ましい。

また、本実施の形態において、速度情報が所定の値を超えた場合、この速度情報に対応する移動対象の行動を「目標到達行動」と判定するようにしてもよい。例えば走るなど、移動対象が高速で移動する場合は、所定の目標物を目指して移動していることが想定される。したがって、上述した行動識別装置１において、速度情報が所定の値を超えたか否かを判定する第３判別部をさらに設け、この第３の判別部により速度情報が所定の値を超えたと判定された場合、判定部１９は、第１，２判別部１７，１８の判定結果に拘わらずその速度情報に対応する移動対象の行動を「目標到達行動」としてディスプレイに出力したり移動情報ＤＢ１２ａに記憶させたりするようにしてもよい。このようにすることより、移動対象の行動をさらに正確に識別することが可能となる。

また、本実施の形態では、移動情報取得部１１が取得した情報を記憶部１２に記憶した後に、移動対象の移動情報や方向情報などを算出し、探索行動と目標到達行動の判定をするようにしたが、移動情報取得部１１が情報を取得すると共に、移動対象の移動情報や方向情報などを算出し、探索行動と目標到達行動の判定をするようにしてもよい。これにより、探索行動と目標到達行動の判定をリアルタイムに行うことが可能となる。

行動識別装置の構成を示すブロック図である。 移動情報ＤＢのデータ構成を示す図である。 行動識別装置の動作を示すフローチャートである。 実際の移動対象の行動を示す図である。 （ａ）第１判別部１７のみによる「探索行動」の判定結果、（ｂ）第１判別部１７のみによる「探索行動」以外の判定結果を示す図である。 （ａ）本発明の行動識別装置による「探索行動」の判定結果、（ｂ）本発明の行動識別装置による「目標到達行動」の判定結果を示す図である。 探索行動を示す図である。 他の探索行動を示す図である。

符号の説明

１…行動識別装置、１１…移動情報取得部、１２…記憶部、１２ａ…移動情報ＤＢ、１２ｂ…算出時間幅情報、１２ｃ…第１のしきい値、１２ｄ…第２のしきい値、１３…速度方向算出部、１４…頭部変位角算出部、１５…平均算出部、１６…標準偏差算出部、１７…第１判別部、１８…第２判別部、１９…判定部。

Claims (5)

1. 移動する対象の連続する複数の位置と、各位置における前記対象の頭部の向きとを対応付けて記憶する記憶手段と、
   ２つの前記位置間の変化から前記対象の移動方向を算出する方向算出手段と、
   各前記位置における前記頭部の向きと前記移動方向とから前記頭部の変位角を算出する変位角算出手段と、
   複数の前記変位角の平均および標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、
   前記標準偏差が第１のしきい値以上か否かを判別する第１の判別手段と、
   前記平均が第２のしきい値以上か否かを判別する第２の判別手段と、
   前記第１および第２の判別手段による判別結果に基づいて、前記対象の行動を判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする行動識別装置。
2. 前記判定手段は、
   前記標準偏差が前記第１のしきい値以上であると判別された場合は、前記対象の行動を探索行動と判定し、
   前記標準偏差が前記第１のしきい値未満であると判別され、かつ、前記平均が前記第２のしきい値以上であると判別された場合は、前記対象の行動を探索行動と判定し、
   前記標準偏差が前記第１のしきい値未満であると判別され、かつ、前記平均が前記第２のしきい値未満であると判別された場合は、前記平均に対応する前記位置における前記対象の行動を目標到達行動と判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の行動識別装置。
3. 移動する対象の連続する複数の位置と、各位置における前記対象の頭部の向きとを対応付けて記憶する記憶ステップと、
   ２つの前記位置間の変化から前記対象の移動方向を算出する方向算出ステップと、
   各前記位置における前記頭部の向きと前記移動方向とから前記頭部の変位角を算出する変位角算出ステップと、
   複数の前記変位角の平均および標準偏差を算出する標準偏差算出ステップと、
   前記標準偏差が第１のしきい値以上か否かを判別する第１の判別ステップと、
   前記平均が第２のしきい値以上か否かを判別する第２の判別ステップと、
   前記第１および第２の判別手段による判別結果に基づいて、前記対象の行動を判定する判定ステップと
   を備えることを特徴とする行動識別方法。
4. コンピュータに、
   移動する対象の連続する複数の位置と、各位置における前記対象の頭部の向きとを対応付けて記憶する記憶ステップと、
   ２つの前記位置間の変化から前記対象の移動方向を算出する方向算出ステップと、
   各前記位置における前記頭部の向きと前記移動方向とから前記頭部の変位角を算出する変位角算出ステップと、
   複数の前記変位角の平均および標準偏差を算出する標準偏差算出ステップと、
   前記標準偏差が第１のしきい値以上か否かを判別する第１の判別ステップと、
   前記平均が第２のしきい値以上か否かを判別する第２の判別ステップと、
   前記第１および第２の判別手段による判別結果に基づいて、前記対象の行動を判定する判定ステップと
   を実行させることを特徴とするプログラム。
5. 請求項４記載のプログラムを記憶した記憶媒体。