WO2020149171A1 - 歩数計測装置および方法、並びにプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a step count measuring device and method, and a program.
- the pedometer is one of such biological information measuring devices, and uses an acceleration sensor or the like to detect the walking or running motion of the wearer and measure the number of steps.
- a pedometer using an acceleration sensor measures the number of steps by detecting the peak of such acceleration every walking motion (see Patent Document 1).
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to reduce erroneous detection of walking motion.
- the step count measuring device is configured to combine the measurement values of the accelerations of the plurality of measurement axes, which are measured by the measurement unit that measures the accelerations of the plurality of measurement axes, to calculate the combined acceleration.
- a first calculation unit a second calculation unit configured to calculate the acceleration in the body axis direction of the wearer wearing the measurement unit from the measured values of the accelerations of the plurality of measurement axes, and the second calculation unit Based on the combined acceleration, a third calculation unit configured to calculate the amplitude of the time change of the acceleration calculated by, a reference setting unit configured to set a reference time for determining one step based on the amplitude, And a walking detector configured to detect a walking motion by the wearer whose step time is within the reference time range, and a fourth number configured to calculate the number of steps by the walking motion detected by the walking detector. And a calculation unit.
- the configuration example of the above step count measuring device further includes a fifth calculating unit configured to calculate the time required for one step of the walking motion detected by the walking detecting unit.
- the second calculating unit includes a low-pass filter that extracts a component of gravitational acceleration from measurement values of accelerations of the plurality of measurement axes, and measures accelerations of the plurality of measurement axes. By subtracting the component of gravitational acceleration from the value, the acceleration in the body axis direction of the wearer is calculated.
- the second calculation unit calculates a deviation between the body axis direction of the wearer and the coordinate axis of the measurement unit, and corrects the acceleration in the body axis direction of the wearer according to the calculated deviation. And calculate.
- a step count measuring method includes a first step of synthesizing measurement values of accelerations of a plurality of measurement axes measured by a measuring unit that measures accelerations of a plurality of measurement axes to calculate a synthetic acceleration, A second step of calculating the acceleration in the body axis direction of the wearer wearing the measurement unit from the measured values of the accelerations of the plurality of measurement axes, and a step of calculating the amplitude of the time change of the acceleration calculated in the second step. 3 steps, 4th step of setting a reference time for judging one step based on the amplitude, and 5th step of detecting a walking motion by the wearer in which the time of one step falls within the reference time range based on the resultant acceleration. , And a sixth step of calculating the number of steps by the walking motion detected in the fifth step.
- the configuration example of the above step count method further includes a seventh step of calculating the time required for one step of the walking motion detected in the fifth step.
- the second step is to extract a component of gravitational acceleration from measurement values of accelerations of the plurality of measurement axes, and calculate gravitational acceleration from measurement values of accelerations of the plurality of measurement axes.
- the acceleration in the body axis direction of the wearer is calculated by subtracting the component of.
- the second step is to calculate a deviation between the body axis direction of the wearer and the coordinate axis of the measuring unit, and correct the acceleration in the body axis direction of the wearer according to the calculated deviation. To calculate.
- the program according to the present invention is a program for causing a computer to execute each step in the above step counting method.
- the reference time for determining one step is set based on the amplitude of the time change of the acceleration in the body axis direction, so that false detection of a walking motion can be reduced.
- FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a step counting device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a flowchart illustrating step count measurement according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the measured amplitude of acceleration in the body axis direction and the time of one step.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing a walking detection result by the step counting device according to the embodiment.
- FIG. 5 is a configuration diagram showing a hardware configuration of the step counting device according to the present invention.
- This step count measuring device includes a measurement unit 101, a first calculation unit 102, a second calculation unit 103, a third calculation unit 104, a reference setting unit 105, a walking detection unit 106, and a fourth calculation unit 107. Further, the walking measuring device according to the embodiment includes a fifth calculating unit 108, a display unit 110, and a communication unit 111.
- the measurement unit 101 is composed of an acceleration sensor having a plurality of measurement axes, and is attached to a person to be measured (wearer) to measure acceleration.
- the measurement unit 101 includes an analog/digital converter that converts an analog signal acquired by the acceleration sensor into a digital signal at a sampling rate of 25 Hz, and outputs the digital signal as a measurement value of acceleration of each axis.
- the measurement unit 101 obtains a time series of acceleration measurement values, for example, by periodically measuring accelerations in three directions of an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other.
- the measured acceleration value measured by the measurement unit 101 is stored in, for example, the storage unit 109.
- the storage unit 109 is composed of, for example, a non-volatile memory represented by a flash memory or a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
- the first calculating unit 102 combines the measurement values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis accelerations measured by the measuring unit 101 to calculate a combined acceleration.
- the first calculation unit 102 calculates the combined acceleration from the measured acceleration values stored in the storage unit 109.
- the first calculation unit 102 calculates, for example, from the acceleration component (a X [n], a Y [n], a Z [n]) measured by the measurement unit 101 at the n-th (n ⁇ 1) from the start of the measurement, an equation ( The combined acceleration is calculated based on 1).
- X, Y, and Z indicate the measurement axes of the acceleration sensor of the measuring unit 101 in the orthogonal coordinate system
- ⁇ X , ⁇ Y , and ⁇ Z indicate each component of the acceleration in this coordinate system.
- the measurement unit 101 is mounted so that the X and Y axes are in the horizontal direction of the wearer and the Z axis is in the body axis direction.
- the second calculation unit 103 calculates the acceleration in the body axis direction (vertical direction) of the wearer wearing the measurement unit 101 from the measured values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis accelerations.
- the second calculating unit 103 calculates the acceleration in the body axis direction from the measured acceleration value stored in the storage unit 109.
- the second calculating unit 103 includes the acceleration component (a X [n], a Y [n], a Z [n]) measured by the measuring unit 101 for the nth (n ⁇ 1) from the start of measurement.
- a gravitational acceleration component is extracted from the calculated gravitational acceleration component, a deviation (angle) between the body axis direction (gravitational direction) and the coordinate axis (Z axis) of the measuring unit 101 is calculated, and the acceleration in the body axis direction (vertical direction) is calculated according to the calculated deviation. Is calculated and corrected.
- the second calculating unit 103 first extracts a gravity component by removing a high frequency component from the acceleration component measured by the measuring unit 101 with a low pass filter.
- the low-pass filter shown in Expression (2) is used as an example.
- the calculation using the formula (2) is merely an example, and any calculation may be used as long as the gravity component can be extracted.
- the non-gravitational component is calculated by subtracting the gravity component obtained from equation (2) from the acceleration component measured by the measurement unit 101.
- a process of correcting the deviation of the Z axis of the measuring unit 101 from the gravitational acceleration direction is performed. Specifically, the angle ⁇ formed by the vector composed of the gravity component and the corrected vector (g is the gravitational acceleration) is calculated using the equation (4). In addition, a unit vector perpendicular to the above two vectors is calculated using the equation (5).
- the non-gravitational component in the corrected body axis direction (z direction) is calculated using the equation (6) shown below, and the calculated non-gravitational component is used as the acceleration in the body axis direction.
- the third calculator 104 calculates the amplitude of the temporal change of the acceleration ( ⁇ * HZ [n]) in the body axis direction calculated by the second calculator 103.
- the reference setting unit 105 sets a reference time for determining one step based on the amplitude calculated by the third calculation unit 104.
- the walking detection unit 106 detects a walking (or running) motion of one step by the wearer, where the time of one step falls within the reference time range, based on the combined acceleration.
- the walking detection unit 106 first sets the combined acceleration to a value lower than the first threshold value (for example, 0.9 [m/s 2 ]), and then sets the second threshold value (for example, 1. If the value is higher than 1 [m/s 2 ]), it will be taken as a step (see Non-Patent Document 1).
- the elapsed time (time of one step) from the previous second threshold crossing at the time of exceeding the second threshold this time is within the range of the reference time set by the reference setting unit 105, this step Is detected as a walking (or running) motion.
- FIG. 3 shows the relationship between the amplitude of the measured acceleration ( ⁇ * HZ [n]) in the body axis direction and the time of one step.
- ⁇ * HZ [n] the amplitude of the measured acceleration
- FIG. 3 when the amplitude of the body axis direction acceleration increases, the upper and lower limits of the time of one step tend to decrease, and when the amplitude of the body axis direction acceleration increases to some extent, the upper and lower limits of the time of one step almost change. Tends to disappear. Therefore, by obtaining the amplitude of the body-axis direction acceleration for each step, it becomes possible to set the effective range of the time of one step.
- the reference setting unit 105 in the embodiment sets the reference time t of the time of one step according to the amplitude of the body-axis direction acceleration ( ⁇ * HZ [n]), as described below.
- the reference setting unit 105 sets the reference time t to 280 [ms] ⁇ t ⁇ 720 [ms].
- the walking detection unit 106 determines that the combined acceleration is lower than the first threshold value and then the second acceleration. If the value is higher than the threshold value, it is detected as one step of walking (walking motion). In this way, the number of steps by one step of walking (or running) motion detected by the walking detection unit 106 is calculated by the fourth calculation unit 107. Further, the fifth calculator 108 calculates the time required for the detected one-step walking motion (one-step time).
- the step count measuring device displays the step count calculated by the fourth calculator 107 and the time of one step calculated by the fifth calculator 108 on the display unit 110.
- the display unit 110 can be composed of, for example, a liquid crystal display, an organic EL (electro-luminescenc) display, a plasma display, or the like.
- the communication unit 111 uses the number of steps calculated by the fourth calculation unit 107 and the time of one step calculated by the fifth calculation unit 108 by wireless communication such as BLE (Bluetooth Low Energy). It is transmitted to an external device via a predetermined network by wired communication such as or Ethernet (registered trademark).
- the external device is, for example, a smartphone, a computer, a smart watch, or the like.
- One of the display unit 110 and the communication unit 111 may be included in the step count measuring device, or both of them may be included in the step count measuring device.
- the first calculation unit 102 calculates the combined acceleration by combining the measured values of the accelerations of the plurality of measurement axes measured by the measurement unit 101.
- the second calculation unit 103 calculates the acceleration in the body axis direction of the wearer wearing the measurement unit 101 from the measured acceleration values of the plurality of measurement axes. For example, the component of gravitational acceleration is extracted from the measured values of the accelerations of the plurality of measurement axes, and the component of the gravitational acceleration is subtracted from the measured values of the accelerations of the plurality of measurement axes to determine the body axis direction of the wearer. Calculate the acceleration of.
- the third calculation unit 104 calculates the amplitude of the time change of the calculated acceleration in the body axis direction.
- the reference setting unit 105 sets a reference time for determining one step based on the calculated amplitude.
- the walking detection unit 106 detects the walking motion of the wearer whose time for one step falls within the reference time range based on the calculated combined acceleration.
- the 4th calculation part 107 calculates the number of steps by the detected walking motion.
- the fifth calculation unit 108 calculates the time required for one step of the detected walking motion.
- FIG. 4 shows a walking detection result in the embodiment.
- black circles represent the walking detection results according to the conventional technique, and white squares represent the walking detection results in the embodiment.
- t1 is outside the reference time range, and t2 is within the reference time range.
- the walking motion is erroneously detected even when the threshold value is exceeded near 1.7 s.
- the walking operation is not counted based on the elapsed time t1 from the previous detection, and the walking operation is performed when a new threshold value is exceeded after the elapse of t2. It is detecting. As described above, it was confirmed that the present invention could reduce the false detection of the walking motion.
- the step counting device includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a main storage device 202, an external storage device 203, a network connection device 204, and the like. It is also possible to implement each function (scheduling method) described above by making the CPU 201 operate (execute the program) by a program expanded in the main storage device 202 as a computer device provided with.
- the above program is a program for a computer to execute the step count measuring method shown in the above-mentioned embodiment.
- the network connection device 204 connects to the network 205. Also, each function can be distributed to a plurality of computer devices.
- the step count measuring device in the above-described embodiment can also be configured by a programmable logic device (PLD: Programmable Logic Device) such as FPGA (field-programmable gate array).
- PLD Programmable Logic Device
- FPGA field-programmable gate array
- the logic element of the FPGA is provided with each of the storage unit, the first calculation unit, the second calculation unit, the third calculation unit, the reference setting unit, the walking detection unit, the fourth calculation unit, and the fifth calculation unit as circuits.
- the device can function as a step counting device.
- Each of the 1st calculation circuit, the 2nd calculation circuit, the 3rd calculation circuit, the reference setting circuit, the walk detection circuit, the 4th calculation circuit, and the 5th calculation circuit is connected to a predetermined writing device and writes in the FPGA.
- the reference time for determining one step is set based on the amplitude of the temporal change of the acceleration in the body axis direction, so that the false detection of the walking motion can be reduced.
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Abstract
第1算出部(102)は、測定部(101)によって計測された、X軸,Y軸,Z軸のそれぞれの加速度の計測値を合成して合成加速度を算出する。第2算出部(103)は、X軸,Y軸,Z軸のそれぞれの加速度の計測値より、測定部(101)を装着した装着者の体軸方向(鉛直方向)の加速度を算出する。第3算出部(104)は、第2算出部(103)が算出した、体軸方向の加速度の時間変化の振幅を算出する。基準設定部(105)は、第3算出部(104)が算出した振幅を元に、一歩と判断する基準時間を設定する。歩行検出部(106)は、合成加速度に基づいて、一歩の時間が基準時間の範囲となる装着者による一歩の歩行動作を検出する。
Description
本発明は、歩数計測装置および方法、並びにプログラムに関する。
近年、世界的な高齢化に伴う健康志向の高まりとともに、日常生活における自身の生体情報の計測・監視を通じ、生活習慣の見直しや改善を行う人々が増えている。歩数計は、こうした生体情報計測装置の1つであり、加速度センサなどを使用して、装着者の歩行あるいは走行動作を検知し、歩数を計測している。
一般的な人間の歩行および走行時には、足の接地および振り上げが周期的に行われることによって、歩行者の体軸方向(重力方向)加速度に関して、周期的にピークが発生する。加速度センサを使用した歩数計では、こうした加速度のピークを歩行動作毎に逐一検出することで、歩数を計測している(特許文献1参照)。
「3軸加速度センサーアプリケーションノート ピエゾ抵抗型3軸加速度センサ HAAM-326B 歩数計編」、北陸電気工業株式会社、第1版、2007年。
しかしながら、1歩行の動作において測定された加速度に複数のピークが生じることがあり、この場合、上述した技術では、1歩行において発生した各ピークを歩行動作として誤検出してしまうという問題があった。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、歩行動作の誤検出の低減を目的とする。
本発明に係る歩数計測装置は、複数の計測軸の加速度を測定する測定部によって計測された、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値を合成して合成加速度を算出するように構成された第1算出部と、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、測定部を装着した装着者の体軸方向の加速度を算出するように構成された第2算出部と、第2算出部が算出した加速度の時間変化の振幅を算出するように構成された第3算出部と、振幅を元に一歩と判断する基準時間を設定するように構成された基準設定部と、合成加速度に基づいて、一歩の時間が基準時間の範囲となる装着者による歩行動作を検出するように構成された歩行検出部と、歩行検出部が検出した歩行動作による歩数を算出するように構成された第4算出部とを備える。
上記歩数計測装置の一構成例において、歩行検出部が検出した歩行動作の一歩に要した時間を算出するように構成された第5算出部をさらに備える。
上記歩数計測装置の一構成例において、第2算出部は、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より重力加速度の成分を抽出するローパスフィルタを備え、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、重力加速度の成分を減算することで装着者の体軸方向の加速度を算出する。
上記歩数計測装置の一構成例において、第2算出部は、装着者の体軸方向と測定部の座標軸とのずれを算出し、算出したずれに応じて装着者の体軸方向の加速度を補正して算出する。
本発明に係る歩数計測方法は、複数の計測軸の加速度を測定する測定部によって計測された、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値を合成して合成加速度を算出する第1ステップと、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、測定部を装着した装着者の体軸方向の加速度を算出する第2ステップと、第2ステップで算出した加速度の時間変化の振幅を算出する第3ステップと、振幅を元に一歩と判断する基準時間を設定する第4ステップと、合成加速度に基づいて、一歩の時間が基準時間の範囲となる装着者による歩行動作を検出する第5ステップと、第5ステップで検出された歩行動作による歩数を算出する第6ステップとを備える。
上記歩数計測方法の一構成例において、第5ステップで検出された歩行動作の一歩に要した時間を算出する第7ステップをさらに備える。
上記歩数計測方法の一構成例において、第2ステップは、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より重力加速度の成分を抽出し、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、重力加速度の成分を減算することで装着者の体軸方向の加速度を算出する。
上記歩数計測方法の一構成例において、第2ステップは、装着者の体軸方向と測定部の座標軸とのずれを算出し、算出したずれに応じて装着者の体軸方向の加速度を補正して算出する。
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータに、上述した歩数計測方法における各ステップを実行させるためのプログラムである。
以上説明したように、本発明によれば、体軸方向の加速度の時間変化の振幅を元に一歩と判断する基準時間を設定するので、歩行動作の誤検出が低減できる。
以下、本発明の実施の形態に係る歩数計測装置について図1を参照して説明する。この歩数計測装置は、測定部101、第1算出部102、第2算出部103、第3算出部104、基準設定部105、歩行検出部106、および第4算出部107を備える。また、実施の形態に係る歩行計測装置は、第5算出部108、表示部110、通信部111を備える。
測定部101は、複数の計測軸を有する加速度センサから構成され、被測定者(装着者)に装着されて加速度を測定する。測定部101は、加速度センサが取得したアナログ信号を、例えば25Hzのサンプリングレートでデジタル信号に変換し、各軸の加速度の計測値として出力するアナログ/デジタル変換器を備えている。測定部101は、例えば、互いに直交するX軸,Y軸,Z軸の3方向の加速度を周期的に測定することで、加速度の計測値の時系列を得る。測定部101が測定した加速度の計測値は、例えば、記憶部109に記憶される。記憶部109は、例えば、フラッシュメモリに代表される不揮発性メモリや、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性メモリから構成されている。
第1算出部102は、測定部101によって計測された、X軸,Y軸,Z軸のそれぞれの加速度の計測値を合成して合成加速度を算出する。第1算出部102は、記憶部109に記憶されている加速度の計測値より合成加速度を算出する。第1算出部102は、例えば、計測開始からn番目(n≧1)に測定部101が測定した加速度成分(aX[n],aY[n],aZ[n])から式(1)に基づき合成加速度を算出する。
ここで、X,Y,Zは直交座標系における測定部101の加速度センサの計測軸を示しており,αX、αY、αZは加速度の本座標系における各成分を指している。実施の形態では、X,Y軸は、装着者の水平方向,Z軸は体軸方向を向くよう測定部101が装着されていることを想定している。
第2算出部103は、X軸,Y軸,Z軸のそれぞれの加速度の計測値より、測定部101を装着した装着者の体軸方向(鉛直方向)の加速度を算出する。第2算出部103は、記憶部109に記憶されている加速度の計測値より体軸方向の加速度を算出する。
実施の形態において、第2算出部103は、計測開始からn番目(n≧1)に測定部101が測定した加速度成分(aX[n],aY[n],aZ[n])から重力加速度成分を抽出し、体軸方向(重力方向)と測定部101の座標軸(Z軸)とのずれ(角度)を算出し、算出したずれに応じて体軸方向(鉛直方向)の加速度を補正して算出する。
より詳細に説明すると、第2算出部103は、まず、測定部101により計測された加速度成分から、ローパスフィルタにより高周波成分を除去することで、重力成分を抽出する。実施の形態では、一例として式(2)に示すローパスフィルタを使用した。
式(2)において、αは任意のフィルタ係数であり、0<α<1の値を取る。αを1に近い値に設定することにより、除去される周波数領域が広がるため、急激な加速度変化を除去することができる。実施の形態では、α=0.9に設定した。なお、式(2)を用いた計算はあくまで一例であり、重力成分が抽出可能な計算であればいずれの計算を用いてもよい。
次に、式(3)に示すように、測定部101により計測された加速度成分から、式(2)より得た重力成分を減算することで、非重力成分を算出する。
次に、体軸方向の加速度を算出するために、測定部101のZ軸の重力加速度方向からのずれを補正する処理を行う。具体的には、重力成分からなるベクトルと補正後のベクトル(gは重力加速度)とのなす角θを式(4)を用いて算出する。また、上記両ベクトルに垂直な単位ベクトルを、式(5)を用いて算出する。
次に、以下に示す式(6)を用いて、補正後の体軸方向(z方向)の非重力成分を算出し、算出した非重力成分を体軸方向の加速度とする。
第3算出部104は、第2算出部103が算出した、体軸方向の加速度(α*
HZ[n])の時間変化の振幅を算出する。基準設定部105は、第3算出部104が算出した振幅を元に、一歩と判断する基準時間を設定する。
歩行検出部106は、合成加速度に基づいて、一歩の時間が基準時間の範囲となる装着者による一歩の歩行(または走行)動作を検出する。実施の形態において、歩行検出部106は、まず、合成加速度が第1の閾値(例えば、0.9[m/s2])より低い値を取ってから、第2の閾値(例えば、1.1[m/s2])よりも高い値を取ると、一歩とする(非特許文献1参照)。次に、今回の第2の閾値を超えた時点の、前回の第2の閾値越えからの経過時間(一歩の時間)が、基準設定部105により設定された基準時間の範囲の場合、この一歩を歩行(または走行)動作として検出する。
上述した一歩の歩行(または走行)動作の検出について、より詳細に説明する。図3に、実測した体軸方向の加速度(α*
HZ[n])の振幅と、一歩の時間との関係を示す。図3に示すように、体軸方向加速度の振幅が増加すると、一歩の時間の上限下限は減少する傾向にあり、体軸方向加速度の振幅がある程度大きくなると、一歩の時間の上限下限はほとんど変わらなくなる傾向がある。したがって、一歩毎の体軸方向加速度の振幅を求めることで、一歩の時間の有効範囲を設定することが可能となる。
実施の形態における基準設定部105は、一例として、以下に示すように、体軸方向加速度(α*
HZ[n])の振幅に応じて、一歩の時間の基準時間tを設定する。
280[ms]≦t≦720[ms](振幅<1.7)
160[ms]≦t≦560[ms](1.7≦振幅<2.4)
160[ms]≦t≦480[ms](2.4≦振幅<3.8)
160[ms]≦t≦420[ms](3.8≦振幅)
160[ms]≦t≦560[ms](1.7≦振幅<2.4)
160[ms]≦t≦480[ms](2.4≦振幅<3.8)
160[ms]≦t≦420[ms](3.8≦振幅)
例えば、第3算出部104が算出した振幅が1.7(m/s)より小さい場合、基準設定部105は、基準時間tを280[ms]≦t≦720[ms]とする。この場合、歩行検出部106は、経過時間(一歩の時間)が、280[ms]以上、720[ms]以下のとき、合成加速度が第1の閾値より低い値を取ってから、第2の閾値)よりも高い値を取ると、一歩の歩行(歩行動作)として検出する。このようにして歩行検出部106が検出した、一歩の歩行(または走行)動作による歩数が、第4算出部107により算出される。また、第5算出部108が、検出された一歩の歩行動作に要した時間(一歩の時間)を算出する。
また、実施の形態に係る歩数計測装置は、第4算出部107が算出した歩数、および第5算出部108が算出した一歩の時間を、表示部110に表示する。表示部110は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL(electro-luminescenc)ディスプレイ、プラズマディスプレイなどのディスプレイから構成できる。
また、実施の形態に係る歩数計測装置は、第4算出部107が算出した歩数、および第5算出部108が算出した一歩の時間を、通信部111が、BLE(Bluetooth Low Energy)などの無線やイーサネット(登録商標)などの有線通信により、所定のネットワークを介して外部機器に送信する。外部機器は、例えば、スマートフォン,コンピュータ,スマートウォッチなどである。なお、表示部110および通信部111は、いずれか1つが歩数計測装置に備えられていてもよく、両者が歩数計測装置に備えられていてもよい。
次に、本発明の実施の形態に係る歩数計測方法について、図2を参照して説明する。
まず、第1ステップS101で、第1算出部102が、測定部101によって計測された、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値を合成して合成加速度を算出する。次に、第2ステップS102で、第2算出部103が、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、測定部101を装着した装着者の体軸方向の加速度を算出する。例えば、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より重力加速度の成分を抽出し、複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、重力加速度の成分を減算することで装着者の体軸方向の加速度を算出する。
次に、第3ステップS103で、第3算出部104が、算出された体軸方向の加速度の時間変化の振幅を算出する。次に、第4ステップS104で、基準設定部105が、算出された振幅を元に一歩と判断する基準時間を設定する。次に、第5ステップS105で、歩行検出部106が、算出されている合成加速度に基づいて、一歩の時間が基準時間の範囲となる装着者による歩行動作を検出する。次に、第6ステップS106で、第4算出部107が、検出された歩行動作による歩数を算出する。また、第7ステップS107で、第5算出部108が、検出された歩行動作の一歩に要した時間を算出する。
図4に、実施の形態における歩行検出結果を示す。図4において、黒丸は、従来技術による歩行検出結果を示し、白四角は、実施の形態おける歩行検出結果を示している。図4において、t1は、基準時間の範囲外であり、t2は、基準時間の範囲内とする。従来技術では、時刻1.4s付近で閾値越えの際に歩行動作を検出した後、1.7s付近での閾値越えの際においても歩行動作を誤検出している。一方で、実施の形態によれば、1.7s付近での閾値越えでは、前回の検出からの経過時間t1をもとに歩行としてカウントせず、t2経過後の新たな閾値越えをもって歩行動作として検出している。このように、本発明により、歩行動作の誤検出が低減できていることが確認された。
なお、上述した実施の形態に係る歩数計測装置は、図5に示すように、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)201と主記憶装置202と外部記憶装置203とネットワーク接続装置204となどを備えたコンピュータ機器とし、主記憶装置202に展開されたプログラムによりCPU201が動作する(プログラムを実行する)ことで、上述した各機能(スケジューリング方法)が実現されるようにすることもできる。上記プログラムは、上述した実施の形態で示した歩数計測方法をコンピュータが実行するためのプログラムである。ネットワーク接続装置204は、ネットワーク205に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させることもできる。
また、上述した実施の形態における歩数計測装置は、FPGA(field-programmable gate array)などのプログラマブルロジックデバイス(PLD:Programmable Logic Device)により構成することも可能である。例えば、FPGAのロジックエレメントに、記憶部、第1算出部、第2算出部、第3算出部、基準設定部、歩行検出部、第4算出部、および第5算出部の各々を回路として備えることで、歩数計測装置として機能させることができる。1算出回路、第2算出回路、第3算出回路、基準設定回路、歩行検出回路、第4算出回路、および第5算出回路の各々は、所定の書き込み装置を接続してFPGAに書き込む。
以上に説明したように、本発明によれば、体軸方向の加速度の時間変化の振幅を元に一歩と判断する基準時間を設定するので、歩行動作の誤検出が低減できる。
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
101…測定部、102…第1算出部、103…第2算出部、104…第3算出部、105…基準設定部、106…歩行検出部、107…第4算出部、108…第5算出部、109…記憶部、110…表示部、111…通信部。
Claims (9)
- 複数の計測軸の加速度を測定する測定部によって計測された、前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値を合成して合成加速度を算出するように構成された第1算出部と、
前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、前記測定部を装着した装着者の体軸方向の加速度を算出するように構成された第2算出部と、
前記第2算出部が算出した加速度の時間変化の振幅を算出するように構成された第3算出部と、
前記振幅を元に一歩と判断する基準時間を設定するように構成された基準設定部と、
前記合成加速度に基づいて、一歩の時間が前記基準時間の範囲となる前記装着者による歩行動作を検出するように構成された歩行検出部と、
前記歩行検出部が検出した歩行動作による歩数を算出するように構成された第4算出部と
を備える歩数計測装置。 - 請求項1記載の歩数計測装置において、
前記歩行検出部が検出した歩行動作の一歩に要した時間を算出するように構成された第5算出部をさらに備える
ことを特徴とする歩数計測装置。 - 請求項1または2記載の歩数計測装置において、
前記第2算出部は、
前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より重力加速度の成分を抽出するローパスフィルタを備え、
前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、前記重力加速度の成分を減算することで前記装着者の体軸方向の加速度を算出する
ことを特徴とする歩数計測装置。 - 請求項3記載の歩数計測装置において、
前記第2算出部は、
前記装着者の体軸方向と前記測定部の座標軸とのずれを算出し、算出したずれに応じて前記装着者の体軸方向の加速度を補正して算出する
ことを特徴とする歩数計測装置。 - 複数の計測軸の加速度を測定する測定部によって計測された、前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値を合成して合成加速度を算出する第1ステップと、
前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、前記測定部を装着した装着者の体軸方向の加速度を算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出した加速度の時間変化の振幅を算出する第3ステップと、
前記振幅を元に一歩と判断する基準時間を設定する第4ステップと、
前記合成加速度に基づいて、一歩の時間が前記基準時間の範囲となる前記装着者による歩行動作を検出する第5ステップと、
前記第5ステップで検出された歩行動作による歩数を算出する第6ステップと
を備える歩数計測方法。 - 請求項5記載の歩数計測方法において、
前記第5ステップで検出された歩行動作の一歩に要した時間を算出する第7ステップをさらに備える
ことを特徴とする歩数計測方法。 - 請求項5または6記載の歩数計測方法において、
前記第2ステップは、
前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より重力加速度の成分を抽出し、
前記複数の計測軸のそれぞれの加速度の計測値より、前記重力加速度の成分を減算することで前記装着者の体軸方向の加速度を算出する
ことを特徴とする歩数計測方法。 - 請求項7記載の歩数計測方法において、
前記第2ステップは、
前記装着者の体軸方向と前記測定部の座標軸とのずれを算出し、算出したずれに応じて前記装着者の体軸方向の加速度を補正して算出する
ことを特徴とする歩数計測方法。 - コンピュータに、請求項5~8のいずれか1項に記載の歩数計測方法における各ステップを実行させるためのプログラム。
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