CN112044023B - 步行训练系统、存储步行训练系统的控制程序的存储介质以及步行训练系统的控制方法 - Google Patents

步行训练系统、存储步行训练系统的控制程序的存储介质以及步行训练系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的步行训练系统具备：跑步机，促使训练者进行步行；照相机系统，以能够识别在跑步机上步行的训练者的步态的至少一部分的视角拍摄训练者；判定部，基于预先决定好的多个认定基准，判定训练者的异常步行；图像处理部，从照相机系统拍摄到的影像中，剪裁包括判定部判定了异常步行的时间点在内的预先决定好的期间的影像作为影像剪辑，并实施强调判定部判定的异常步行的异常部位的图像处理；以及显示控制部，将实施了图像处理的影像剪辑显示于显示部。

Description

步行训练系统、存储步行训练系统的控制程序的存储介质以 及步行训练系统的控制方法
技术领域
本发明涉及步行训练系统、存储步行训练系统的控制程序的存储介质以及步行训练系统的控制方法。
背景技术
公知有拍摄进行步行训练的训练者的情形，生成相当于骨骼动作的图像数据，并判定训练者的步行动作的装置(例如，参照日本特开2015-104397)。
进行步行训练的训练者在完成试行训练后，想迅速并且直观地回顾相对于正常的步态哪里不好。然而，对于通过影像回顾试行训练中的所有的情形而言，为了确认，需要与训练时间相同的时间。即使使用快进的功能，若不能把握是否存在应在哪个时间点回顾的影像，则搜索也会花费工夫。
发明内容
本发明提供一种能够在训练者完成试行训练后迅速并且直观地回顾训练的步行训练系统等。
本发明的第1形态涉及步行训练系统。上述步行训练系统具备：跑步机，促使训练者进行步行；照相机系统，以能够识别在跑步机上步行的训练者的步态的至少一部分的视角拍摄训练者；判定部，基于预先决定好的多个认定基准，判定训练者的异常步行；图像处理部，从照相机系统拍摄到的影像中，剪裁包括判定部判定了异常步行的时间点在内的预先决定好的期间的影像作为影像剪辑，并实施强调判定部判定的异常步行的异常部位的图像处理；以及显示控制部，将实施了图像处理的影像剪辑显示于显示部。
这样所显示的影像剪辑包括判定了异常步行的时间点的情形，而且强调成为该判定的原因的异常部位，因此训练者能够迅速并且直观地回顾哪里不好。
也可以构成为：在上述形态的步行训练系统的基础上，照相机系统具有从不同的方向拍摄训练者的多个照相机，图像处理部基于多个认定基准中的判定部判定为符合的认定基准，决定剪裁多个照相机的哪一个拍摄到的影像作为影像剪辑。在从哪个方向观察的情况下能够显著地观察到其异常根据步行是怎样的异常而不同。因此，若与判定基准对应地预先决定根据哪个照相机的影像制作影像剪辑，则能够使训练者更显著识别步行的异常。
也可以构成为：在上述形态的步行训练系统的基础上，在判定部判定为符合的认定基准是特定的认定基准的情况下，图像处理部剪裁多个照相机的每一个拍摄到的影像作为影像剪辑，显示控制部将每一个影像剪辑同步地显示于显示部。根据异常步行的种类，例如存在同时观察来自正面的情形和来自侧方的情形更能够便于理解作为异常步行的情形的情况。在这种情况下，若将这些影像同步显示，则训练者能够更准确地识别自身的异常步行的情形。
也可以构成为：在上述形态的步行训练系统的基础上，图像处理部剪裁判定部没有判定异常步行的正常步行的期间的影像作为对比影像，显示控制部将对比影像与上述的影像剪辑并列地显示于显示部。若这样与异常步行的影像并列地显示正常步行的影像，则训练者能够更准确地识别异常步行的程度。
也可以构成为：在上述形态的步行训练系统的基础上，图像处理部基于判定部判定为符合的认定基准来决定作为影像剪辑剪裁的期间。根据异常步行的种类，其特异的情形持续的时间不同，因此为了训练者能够确认异常步行的整体的情形，基于认定基准决定剪裁的期间即可。
也可以构成为：在上述形态的步行训练系统的基础上，图像处理部基于训练者的步行周期来决定作为影像剪辑剪裁的期间。按照每个训练者，腿部运动速度不同，因此若以训练者的步行周期为基准剪裁影像剪辑，则训练者能够更可靠地识别异常步行的整体的情形。
本发明的第2形态涉及存储步行训练系统的控制程序的非暂时性存储介质。步行训练系统具备：跑步机，促使训练者进行步行；和照相机系统，以能够识别在跑步机上步行的训练者的步态的至少一部分的视角拍摄训练者。非暂时性存储介质储存能够通过一个或者多个处理器执行并且使上述一个或者多个处理器执行以下的功能的命令。上述功能包括：基于预先决定好的多个认定基准判定训练者的异常步行的功能；从照相机系统拍摄到的影像中，剪裁包括判定了异常步行的时间点在内的预先决定好的期间的影像作为影像剪辑的功能；针对该影像剪辑，实施强调判定的异常步行的异常部位的图像处理的功能；以及将实施了图像处理的影像剪辑显示于显示部的功能。根据执行这样的控制程序的步行训练系统，训练者也能够迅速并且直观地回顾哪里不好。
本发明的第3形态涉及步行训练系统的控制方法。步行训练系统的控制方法包括如下步骤：基于预先决定好的多个认定基准，判定所述训练者的异常步行；从上述照相机系统拍摄到的影像中，剪裁包括上述判定部判定了异常步行的时间点在内的预先决定好的期间的影像作为影像剪辑；对于所述影像剪辑实施强调上述判定的异常步行的异常部位的图像处理；以及将实施了上述图像处理的所述影像剪辑显示于显示部。
根据本发明，能够提供训练者在完成试行训练后可以迅速并且直观地回顾训练的步行训练系统等。
根据以下的附图描述本发明的示意性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，标注了相同的附图标记的元件表示相同的元件。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的步行训练装置的概略立体图。
图2是步行辅助装置的概略立体图。
图3是表示步行训练装置的系统结构的图。
图4是试行训练中的训练用监视器的练习画面的显示例。
图5是试行训练后的训练用监视器的回放画面的显示例。
图6是对异常步行的影像剪辑的影像期间进行说明的图。
图7是对正常步行的影像剪辑的影像期间进行说明的图。
图8是试行训练后的训练用监视器的另一回放画面的显示例。
图9是表示用于制作影像剪辑的制作基准表的图。
图10是表示一系列的试行训练中的处理流程的图。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但并不将权利要求书所涉及的发明限定于以下的实施方式。另外，在实施方式中说明的全部结构作为用于解决课题的手段作为未必是必需的。
图1是本实施方式所涉及的步行训练装置100的概略立体图。步行训练装置100是步行训练系统的一个例子，是用于作为在一只腿上患有瘫痪的偏瘫患者的训练者900进行步行训练的装置。步行训练装置100主要具备安装于形成整体骨骼的框架130的控制面板133、供训练者900步行的跑步机131、以及安装于作为训练者900的瘫痪侧的腿部的病腿的步行辅助装置120。
框架130立设于在地面设置的跑步机131上。跑步机131通过未图示的马达使环状的带132旋转。跑步机131是促使训练者900进行步行的装置。进行步行训练的训练者900乘于带132上，根据带132的移动尝试步行动作。
框架130支承容纳进行马达、传感器的控制的整体控制部210的控制面板133、将与试行训练有关的信息向训练者900呈示的例如作为液晶面板的训练用监视器138等。训练用监视器138设置为可供训练者900在跑步机131的带132上步行并且视觉确认。另外，框架130在训练者900的头上部前方附近支承前侧牵引部135，在头上部附近支承线束牵引部112，并在头上部后方附近支承后侧牵引部137。另外，框架130包括用于训练者900抓握的扶手130a。
正面照相机单元141以从能够正面识别训练者900的步态的视角拍摄训练者900。侧面照相机单元142以能够从侧面识别训练者900的步态的视角拍摄训练者900。本实施方式中的正面照相机单元141和侧面照相机单元142分别包括成为捕捉包括站立于带132上的训练者900的头部在内的全身的视角那样的透镜与拍摄元件的组。拍摄元件例如是CMOS(complementary metal-oxide semiconductor-互补金属氧化物半导体)图像传感器，将在成像面成像的光学像转换为图像信号。正面照相机单元141在训练用监视器138的附近设置为与训练者900相对。侧面照相机单元142在扶手130a设置为从侧方捕捉训练者900。
前侧绳索134的一端与前侧牵引部135的卷取机构连结，另一端与步行辅助装置120连结。前侧牵引部135的卷取机构通过使未图示的马达打开/关闭，从而根据病腿的举动卷绕、抽出前侧绳索134。同样，后侧绳索136的一端与后侧牵引部137的卷取机构连结，另一端与步行辅助装置120连结。后侧牵引部137的卷取机构通过使未图示的马达打开/关闭，从而根据病腿的举动卷绕、抽出后侧绳索136。通过这样的前侧牵引部135与后侧牵引部137的协同的动作，以步行辅助装置120的载荷不会成为病腿的负担的方式抵消该载荷，并且根据设定的程度辅助病腿的摆动动作。
作为训练辅助人员的操作人员910针对患有重度瘫痪的训练者，将辅助的等级设定得较大。操作人员910是具有选择、修正、追加步行训练装置100的设定项目的权限的理疗师、医师。若将辅助的等级设定得较大，则前侧牵引部135根据病腿的摆动时机，以比较大的力卷绕前侧绳索134。若训练进行并且变得无需辅助，则操作人员将辅助的等级设定为最小。若将辅助的等级设定为最小，则前侧牵引部135根据病腿的摆动时机以抵消步行辅助装置120的自重的力卷绕前侧绳索134。
步行训练装置100具备以安全用具110、线束绳索111、线束牵引部112为主要结构元件的安全装置。安全用具110是缠绕于训练者900的腹部的带，例如通过搭扣带固定于腰部。线束绳索111的一端与安全用具110连结，另一端与线束牵引部112的卷取机构连结。线束牵引部112的卷取机构通过使未图示的马达打开/关闭，从而卷绕、抽出线束绳索111。通过这样的结构，在训练者900的身体姿势大幅度走样的情况下，安全装置根据探测其举动的整体控制部210的指示卷绕线束绳索111，并通过安全用具110支撑训练者900的上体。
管理用监视器139是安装于框架130并用于操作人员910监视和操作的显示装置。管理用监视器139例如是液晶面板，在其表面重叠有触摸面板。管理用监视器139呈示与训练设定有关的各种菜单项目、训练时的各种参数值、训练结果等。另外，操作人员910经由触摸面板、未图示的键盘等选择、修正、追加设定项目。另外，管理用监视器139设置于训练者900不能从跑步机131上的试行训练位置视觉确认其显示的位置。此外，为了应对操作人员910想要有意地使训练者900观看显示画面的情况，支承管理用监视器139的支承部也可以具有使显示面反转的旋转机构。
步行辅助装置120安装于训练者900的病腿，通过减轻病腿的膝关节处的伸展和弯曲的负荷，从而辅助训练者900的步行。图2是步行辅助装置120的概略立体图。步行辅助装置120主要具备控制单元121、支撑病腿的各部的多个框架、用于检测施加于脚掌的载荷的载荷传感器222。
控制单元121包括进行步行辅助装置120的控制的辅助控制部220，另外，包括产生用于辅助膝关节的伸展运动和弯曲运动的驱动力的未图示的马达。支撑病腿的各部的框架包括上腿框架122、转动自如地与上腿框架122连结的下腿框架123、转动自如地与下腿框架123连结的脚板框架124、用于连结前侧绳索134的前侧连结框架127、以及用于连结后侧绳索136的后侧连结框架128。前侧连结框架127设置为在上腿的前侧向左右方向延伸并在两端与上腿框架122连接。后侧连结框架128设置为在下腿的后侧向左右方向延伸并在两端与分别向上下延伸的下腿框架123连接。
上腿框架122和下腿框架123绕图示的铰接轴Ha相对地转动。控制单元121的马达根据辅助控制部220的指示进行旋转，以上腿框架122和下腿框架123绕铰接轴Ha相对地打开的方式进行辅佐，或者以上腿框架122和下腿框架123绕铰接轴Ha相对地闭合的方式进行辅佐。收纳于控制单元121的角度传感器223例如是旋转式编码器，检测绕铰接轴Ha的上腿框架122与下腿框架123形成的角度。下腿框架123和脚板框架124绕图示的铰接轴Hb相对地转动。相对地转动的角度范围通过调整机构126预先调整。
上腿框架122具备上腿带129。上腿带129是与上腿框架一体设置的带，缠绕于病腿的上腿部并将上腿框架122固定于上腿部。由此，抑制步行辅助装置120整体相对于训练者900的腿部偏移。
载荷传感器222是嵌入至脚板框架124的载荷传感器。载荷传感器222检测训练者900的脚掌承受的垂直载荷的大小和分布。载荷传感器222例如是将电极配置为矩阵状的电阻变化检测型的载荷检测片。
接着对步行训练装置100的系统结构进行说明。图3是步行训练装置100的系统结构图。整体控制部210例如是微处理器(MPU)，通过执行从存储部217读取的控制程序，从而执行装置整体的控制。跑步机驱动部211包括使带132旋转的马达及其驱动电路。整体控制部210通过向跑步机驱动部211发送驱动信号，从而执行带132的旋转控制。例如，根据设定好的训练等级，调整带132的旋转速度。
操作接受部212包括接受来自训练者900、操作人员910的输入操作并将操作信号向整体控制部210发送的各种输入装置。重叠于管理用监视器139的触摸面板是操作接受部212的其中之一。训练者900、操作人员910操作构成操作接受部212的操作按钮、触摸面板、附属的遥控器等，给予电源的打开/关闭、锻炼的开始的指示，或进行与设定有关的数值的输入、菜单项目的选择。操作接受部212也可以包括声音对话装置、图像识别装置。显示控制部213根据来自整体控制部210的控制信号，生成显示影像，并显示于训练用监视器138或者管理用监视器139。显示控制部213生成表示锻炼的进展的影像等。具体地后面进行详述。
牵引驱动部214包括用于牵引前侧绳索134的马达及其驱动电路、和用于牵引后侧绳索136的马达及其驱动电路。整体控制部210通过向牵引驱动部214发送驱动信号，从而分别控制前侧绳索134的卷绕和后侧绳索136的卷绕。另外，并不局限于卷绕动作，通过控制马达的驱动扭矩，从而控制各绳索的牵引力。整体控制部210例如根据载荷传感器222的检测结果确定病腿从立脚状态切换为摆动腿状态的时机，并与该时机同步地使各绳索的牵引力增减，由此辅助病腿的摆动动作。
线束驱动部215包括用于牵引线束绳索111的马达及其驱动电路。整体控制部210通过向线束驱动部215发送驱动信号，从而控制线束绳索111的卷绕、和线束绳索111的牵引力。例如在训练者900的身体姿势大幅度走样的情况下，整体控制部210将线束绳索111卷绕恒定量，从而抑制训练者的跌倒。
图像处理部216根据来自整体控制部210的控制信号，对从正面照相机单元141和侧面照相机单元142接收的图像信号进行图像处理并生成图像数据。另外，图像处理部216根据来自整体控制部210的指示，对从正面照相机单元141和侧面照相机单元142接收的图像信号实施图像处理，并执行特定的图像解析。例如，能够根据所抽出的边缘等信息检测两肩位置、股关节位置。这些位置信息成为训练者900的腿部运动中的评价躯干、腿、脚板等的情形的基础信息。另外，图像处理部216从生成的图像数据包含的影像中剪裁一部分，实施图像处理并生成影像剪辑。详细内容进行后述。
存储部217例如包括作为固态硬盘的非易失性的存储介质。非易失性的存储介质除了存储用于控制步行训练装置100的控制程序之外，也存储用于控制、运算的各种参数值、函数、检查表、后述的制作基准表等。另外，存储部217例如包括作为DRAM(dynamicrandom access memory-动态随机存储器)的易失性的存储介质。易失性的存储介质除了作为整体控制部210等执行运算、处理时利用的工作存储器的功能之外，也担当作为暂时存储试行训练的评价、影像数据的临时存储器的功能。
设置于步行训练装置100的照相机系统140具有正面照相机单元141和侧面照相机单元142作为从不同的方向拍摄训练者的多个照相机单元。正面照相机单元141和侧面照相机单元142根据来自整体控制部210的控制信号，反复进行拍摄动作，并向图像处理部216发送图像信号。整体控制部210也担当作为执行与控制有关的各种运算、控制的功能执行部的作用。评价判定部210a评价训练者900执行的康复训练，参照预先决定好的认定基准来判定训练者900的异常步行。例如，作为将图像处理部216的解析结果应用于认定基准来判定步行动作的正常或者异常的判定部发挥功能。具体的认定基准、判定方法进行后述。
如上述那样，将步行辅助装置120安装于训练者900的病腿，但步行训练装置100为了向步行辅助装置120给予指令、或接收传感器信息而具备与整体控制部210连接的通信连接IF(interface-接口)219。步行辅助装置120也设置有通过有线或者无线与通信连接IF219连接的通信连接IF229。通信连接IF229与步行辅助装置120的辅助控制部220连接。通信连接IF219、229是遵照通信规格的例如无线LAN(local area network-局域网)等的通信接口。
辅助控制部220例如是MPU，通过执行从整体控制部210给予的控制程序，从而执行步行辅助装置120的控制。另外，将步行辅助装置120的状态经由通信连接IF219、229向整体控制部210通知。另外，接受来自整体控制部210的指令，执行步行辅助装置120的启动/停止等。
关节驱动部221包括控制单元121的马达及其驱动电路。辅助控制部220通过向关节驱动部221发送驱动信号，从而以上腿框架122和下腿框架123绕铰接轴Ha相对地打开的方式进行辅佐，或者以上腿框架122和下腿框架123绕铰接轴Ha相对地闭合的方式进行辅佐。通过这样的动作，辅助膝盖的伸展动作和弯曲动作，或者抑制膝盖折弯。如上所述，载荷传感器222检测训练者900的脚掌承受的垂直载荷的大小和分布，并将检测信号向辅助控制部220发送。
辅助控制部220通过接收并解析该检测信号，从而进行摆动腿/立脚的状态辨别、切换推断等。如上所述，角度传感器223检测绕铰接轴Ha的上腿框架122与下腿框架123形成的角度，并将检测信号向辅助控制部220发送。辅助控制部220接收检测信号并运算膝关节的张开角度。
接下来，对训练用监视器138的显示进行说明。图4是试行训练中的训练用监视器138的练习画面的显示例。在训练用监视器138的最上部设置有状态区域301，显示试行训练中的状态信息。状态信息包括试行持续时间、步行距离、训练等级、各种指标。试行持续时间是从试行开始起的时间，持续时间由未图示的计时器测量。步行距离根据跑步机驱动部211使带132旋转的累计量测量。训练等级表示试行训练的难易度，每当满足预先设定好的基准时更新。试行训练的难易度由带132的旋转速度、步行辅助装置120的辅助量规定。
在训练用监视器138中的状态区域301以外的区域，放映有照相机图像302。照相机图像302是由正面照相机单元141或者侧面照相机单元142拍摄到的训练者900的全身图像，例如显示为60fps的实时影像。训练者900能够确认试行训练中的自身的姿势作为实时影像。此外，在显示正面照相机单元141拍摄到的图像的情况下，训练者900面对训练用监视器138，因此从可视性的观点出发，优选将照相机图像302如图示那样镜像反转。
图5是试行训练后的训练用监视器138的回放画面的显示例。整体控制部210将从在试行训练中拍摄到的动态图像中剪裁并生成的影像剪辑在试行训练后显示于训练用监视器138。
回放画面在持续放映的照相机图像302与标题310一起重叠有步态为良好的时间点的影像剪辑320、和包括检测到异常的时间点在内的影像剪辑330。标题310例如示出“回放1”等作为再现画面。
影像剪辑330是在评价判定部210a判定为与预先决定好的异常步行的认定基准的任意一个一致的情况下从照相机系统140拍摄到的影像中以包括该时间点在内的方式剪裁的影像剪辑。在所剪裁的影像中，强调评价判定部210a判定的异常部位的强调显示332重叠为CG(computer graphics-计算机图形)。影像剪辑330的例子是评价判定部210a判定了训练者900的躯干的倾斜的情况，因此作为强调显示332，在训练者的上体将点线的基准线与粗线的躯干线重叠为CG。此外，影像剪辑以训练者900在试行训练后回顾其训练的情形为目的，因此与图4所示的那样的试行训练中的影像不同，不镜像反转地进行显示。
在影像剪辑330还重叠显示有表示拍摄到该帧图像的时间点的时刻显示331。另外，在影像剪辑330的周边部显示有影像剪辑330的属性图标312、和认定说明314。属性图标312表示影像剪辑330的属性，这里影像剪辑330表示异常步行的情形，因此选择“不合格”的图标。认定说明314在影像剪辑330表示异常步行的情形的情况下重叠，其内容选择与评价判定部210a认定的认定基准对应的说明。这里，是评价判定部210a判定了训练者900的躯干的倾斜的情况，因此选择与其对应的“产生躯干的倾斜！”的说明。
影像剪辑320是从照相机系统140拍摄到的影像中剪裁评价判定部210a未判定异常步行的正常步行的期间的影像的影像剪辑。影像剪辑320是影像剪辑330的对比影像，因此优选与影像剪辑330并列配置。这里，配置为影像剪辑320与影像剪辑330上下邻接。此外，训练者900想识别的是异常步行的情形，因此也可以将表示异常步行的影像剪辑显示得比表示正常步行的影像剪辑大。
在影像剪辑320还重叠显示表示拍摄到该帧图像的时间点的时刻显示321。另外，在影像剪辑320的周边部显示有影像剪辑320的属性图标311。属性图标311表示影像剪辑320的属性，这里影像剪辑320表示正常步行的情形，因此选择“好”的图标。
将影像剪辑320与影像剪辑330以步行周期在一定程度上同步的方式同时再现。在回放画面，通过与辅助的信息一起将影像剪辑320和影像剪辑330这样再现，从而训练者900能够准确地识别在之前进行的试行训练中与良好的状态相比差在哪。
接下来，对影像剪辑的剪裁进行说明。照相机系统140从试行训练的开始到结束持续地进行拍摄，图像处理部216生成该图像数据。在该图像数据中剪裁与从设定好的开始时间点到结束时间点的影像期间对应的帧图像来生成影像剪辑。图6是对异常步行的影像剪辑的影像期间进行说明的图。横轴表示时刻的经过。
如图示那样，假定训练者900在时刻t1采取即将摆动病腿之前的基准立脚的姿势，而后经由时刻t2的摆动腿状态并在时刻t3摔倒的情况。在评价判定部210a基于在时刻t3拍摄到的帧图像检测并判定异常步行的情况下，整体控制部210参照后述的制作基准表，读出追溯时间Tu，将从时刻t3回溯Tu的时刻tS选定为影像剪辑的开始时间点。关于追溯时间Tu，在制作基准表中将时刻tS设定为比成为基准立脚的姿势的时刻t1还回溯一定程度的时间点。
另外，整体控制部210相同地参照制作基准表并读出事后时间Td，将从时刻t3延迟Td的时刻tE选定为影像剪辑的结束时间点。关于事后时间Td，在制作基准表中设定得至少比假定开始下一个步行周期的时间点还延迟一定程度的时间点。
若这样决定从时刻tS到时刻tE的影像期间(＝Tu+Td)，则图像处理部216剪裁与该期间对应的帧图像，并生成影像剪辑。此时，图像处理部216一并执行与成为在时刻t3判定步行异常的基础的认定基准对应的强调显示的图像处理。强调显示的图像处理可以在对应的各框架直接嵌入CG，也可以制作与各框架重叠的CG层。此外，对于判定异常步行的时间点而言，需要用于在产生异常步行后对其进行判定的运算时间，因此严格来说与异常步行的产生时间点不同。然而，运算时间实际上是能够忽略的程度，因此能够将判定异常步行的时间点与产生异常步行的时间点视为相同。在整体控制部210的性能较低，从而运算时间实际上不能忽略的情况下，考虑其时间，将影像期间调整为包括产生了异常步行的时间点的帧图像在内即可。
图7是对正常步行的影像剪辑的影像期间进行说明的图。横轴与图6相同，表示时刻的经过。如上述那样作为异常步行的影像剪辑的对比影像生成正常步行的影像剪辑，因此以在将两影像剪辑同步再现的情况下二者的腿部运动在一定程度上一致的方式调整正常步行的影像剪辑的剪裁即可。
因此，若如使用图6说明的那样生成异常步行的影像剪辑，则图像处理部216在恒定期间连续地搜索未检测到异常步行的期间。而且，从该期间的帧图像中找到表示与图6的时刻t1时的基准立脚相同的姿势的帧图像。若该帧图像的时刻为t1’，则图像处理部216将正常步行的影像剪辑的开始时间点选定为从时刻t1’回溯Tu－(t3－t1)的时刻tS’。并且，将结束时间点选定为从时刻tS’延迟Tu+Td的时刻tE’。
图像处理部216这样选定开始时间点和结束时间点，剪裁与该期间对应的帧图像，并生成正常步行的影像剪辑。若这样生成的正常步行的影像剪辑和异常步行的影像剪辑同时开始再现，则在相同的时机显示每一个基准立脚的帧图像，并对照地显示从该状态步态正常地推移的情形和走样的情形。另外，两影像剪辑的影像期间均为Tu+Td，因此即使反复地进行再现，也继续两影像剪辑的同步。
图5所示的回放画面的显示例是将异常步行的影像剪辑、和与其对应的正常步行的影像剪辑并列显示的显示例，但回放画面的显示例并不局限于此。图8是试行训练后的训练用监视器138的另一回放画面的显示例。图8所示的回放画面在从正面照相机单元141的影像中剪裁的异常步行的影像剪辑340、和从侧面照相机单元142的影像中剪裁的异常步行的影像剪辑350并列配置这一点上与图5所示的回放画面不同。这些影像剪辑从各自的原来的影像中剪裁相互一致的期间而生成。即，各自的影像剪辑从不同的方向捕捉训练者900的相同期间的情形。
在影像剪辑340重叠强调评价判定部210a判定的异常部位的强调显示342作为CG。影像剪辑340的例子是评价判定部210a判定了训练者900的摔倒的情况，因此作为强调显示342，重叠以围绕训练者的病腿的接地部位的方式提示破裂的包围线作为CG。在影像剪辑340还重叠显示有表示拍摄该帧图像的时间点的时刻显示341。
在影像剪辑350，与针对影像剪辑340的强调显示342相同，重叠有强调显示352作为CG。在影像剪辑350还重叠显示有表示拍摄该帧图像的时间点的时刻显示351。如上述那样，影像剪辑340、350剪裁相互一致的期间而生成，因此若同时开始再现，则时刻显示341、351示出相同的时刻。
另外，在照相机图像302中的影像剪辑340、350的周边部重叠有表示每一个影像剪辑的拍摄方向的方向显示317。影像剪辑340是来自正面照相机单元141的影像，因此与其对应的方向显示317表示为“正视图”。另外，影像剪辑350是来自侧面照相机单元142的影像，因此与其对应的方向显示317表示为“侧视图”。
并且，与图5的回放画面相同，在照相机图像302重叠有标题310、属性图标315、认定说明316。影像剪辑340、350均是异常步行的影像剪辑，因此属性图标315显示一个“不合格”的图标。这里，认定说明316是评价判定部210a判定了训练者900的摔倒的情况，因此选择与其对应的“发生跌倒！”的说明。
接下来，对用于制作影像剪辑的制作基准表进行说明。图9是表示用于制作影像剪辑的制作基准表的一个例子的图。制作基准表规定相对于每一个认定基准怎样生成影像剪辑。具体而言，规定从正面照相机单元141拍摄到的正面影像中剪裁生成影像剪辑，还是从侧面照相机单元142拍摄到的侧面影像中剪裁来生成影像剪辑(表中，将剪裁影像剪辑的情况表示为“A”，将不剪裁影像剪辑的情况表示为“B”。)。另外，规定用于决定剪裁的开始时间点的追溯时间Tu、用于决定结束时间点的事后时间Td。另外，规定是否生成正常步行的影像剪辑作为对比影像。(表中，将生成影像剪辑作为对比影像的情况表示为“A”，将不生成影像剪辑的情况表示为“B”。)另外，规定在帧图像的哪个位置使用哪个CG来执行针对异常步行的强调显示的图像处理。另外，规定重叠什么样的认定说明。
异常步行的认定基准例如能够采用下面的7个基准。第一个基准(认定基准1)是病腿完成摆动腿期而着地后的从股关节到足关节的沿着步行方向的距离是否为基准值以上。若不足基准值，则作为未使病腿充分地摆动而判定为异常步行。该情况下的情形在正面影像与侧面影像双方都表现显著，因此无论从正面照相机单元141拍摄到的正面影像中，还是从侧面照相机单元142拍摄到的侧面影像中，都分别剪裁并生成两个影像剪辑。在该情况下，以图8的回放画面的形态配置两影像剪辑。追溯时间Tu和事后时间Td以包括该异常步行的一系列的情形在内的方式分别选定为20秒、10秒。另外，在病腿的接地部位使用作为预先在存储部准备的CG的G1文件来进行强调显示的图像处理。认定说明为清楚地表示该异常步行的“发生跌倒！”。
第二个基准(认定基准2)为是否在病腿的摆动腿期间检测到脚掌载荷。若检测到脚掌载荷，则作为存在拖拽步行而判定为异常步行。该情况下的情形在正面影像与侧面影像双方表现显著，因此无论从正面照相机单元141拍摄到的正面影像中，还是从侧面照相机单元142拍摄到的侧面影像中，都分别剪裁并生成两个影像剪辑。另外，在病腿的接地部位使用作为预先在存储部准备的CG的G2文件来进行强调显示的图像处理。认定说明为清楚地表示该异常步行的“发生拖拽！”。
第三个基准(认定基准3)是病腿的立脚中的膝关节的弯曲角度是否为基准角度以上。若不足基准角度，则作为膝关节支撑上体的力不足而判定为异常步行。该情况下的情形在侧面影像表现显著，因此从侧面照相机单元142拍摄到的侧面影像中剪裁并生成影像剪辑。另外，该异常步行通过与正常步行对比，从而能够良好地理解异常的程度，因此也生成正常步行的影像剪辑。在该情况下，以图5的回放画面的形态配置两影像剪辑。另外，在膝盖的位置使用作为预先在存储部准备的CG的G3文件来进行强调显示的图像处理。认定说明为清楚地表示该异常步行的“发生膝盖折弯！”。
第四个基准(认定基准4)是病腿从立脚期切换为摆动腿期的摆动时的从股关节到足关节的沿着步行方向的距离是否为基准值以上。若不足基准值，则作为上体的体重移动不能自由地进行而判定为异常步行。该情况下的情形在侧面影像表现显著，因此从侧面照相机单元142拍摄到的侧面影像中剪裁并生成影像剪辑。另外，该异常步行通过与正常步行对比，从而能够良好地理解异常的程度，因此也生成正常步行的影像剪辑。另外，在以膝盖为中心的位置使用作为预先在存储部准备的CG的G4文件来进行强调显示的图像处理。认定说明为清楚地表示该异常步行的“体重移动不充分！”。
第五个基准(认定基准5)是病腿的立脚中的躯干向前方向的倾斜角度是否为基准角度以上。若为基准角度以上，则作为是前倾的姿势而判定为异常步行。该情况下的情形在侧面影像表现显著，因此从侧面照相机单元142拍摄到的侧面影像中剪裁并生成影像剪辑。另外，该异常步行通过与正常步行对比，从而能够良好地理解异常的程度，因此也生成正常步行的影像剪辑。另外，在躯干位置使用作为预先在存储部准备的CG的G5文件来进行强调显示的图像处理。认定说明为清楚地表示该异常步行的“前倾！”。
第六个基准(认定基准6)是病腿的立脚中的躯干向病腿侧的倾斜角度是否为基准角度以上。若为基准角度以上，则作为向左右方向的晃动较大而判定为异常步行。该情况下的情形在正面影像表现显著，因此从正面照相机单元141拍摄到的正面影像中剪裁并生成影像剪辑。另外，该异常步行通过与正常步行对比，从而能够良好地理解异常的程度，因此也生成正常步行的影像剪辑。另外，在躯干位置使用作为预先在存储部准备的CG的G6文件来进行强调显示的图像处理。认定说明为清楚地表示该异常步行的“发生躯干的倾斜！”。
第七个基准(认定基准7)是病腿的摆动腿中的躯干向前方向的倾斜角度是否为基准角度以上。若不足基准角度，则作为上体的体重移动不能自由地进行并后倾而判定为异常步行。该情况下的情形在侧面影像表现显著，因此从侧面照相机单元142拍摄到的侧面影像中剪裁并生成影像剪辑。另外，该异常步行通过与正常步行对比，从而能够良好地理解异常的程度，因此也生成正常步行的影像剪辑。另外，在躯干位置使用作为预先在存储部准备的CG的G7文件来进行强调显示的图像处理。认定说明为清楚地表示该异常步行的“发生后倾！”。此外，认定基准2～7的追溯时间Tu和事后时间Td与认定基准1相同，也以包括各自的异常步行的一系列的情形在内的方式选定秒数。
此外，每一个认定基准中的基准值和基准角度也可以根据训练者900的年龄、试行训练的等级等而变更。另外，并不局限于以上的认定基准，也能够采用其他的人工低基准。例如，也能够将识别到抓住扶手的情况、线束牵引部112卷起了线束绳索111的情况等作为认定基准。评价判定部210a根据该认定基准，使用图像处理部216的解析结果、设置于步行训练装置100的传感器输出、驱动部的驱动信号等来判定是否与认定基准一致。另外，在也包括正面照相机单元141和侧面照相机单元142以外的照相机单元作为照相机系统140的情况下，制作基准表也可以规定是否利用该照相机单元的影像来生成影像剪辑。
接下来，对针对一系列的试行训练的控制处理进行说明。图10是表示一系列的试行训练中的处理流程的图。整体控制部210在步骤S101中开始按照操作人员910、训练者900所指定的训练菜单的试行训练。另外，开始正面照相机单元141和侧面照相机单元142的拍摄。
若开始试行训练，则整体控制部210在步骤S102中取得训练状况。具体而言，获取正面照相机单元141和侧面照相机单元142拍摄到的拍摄图像，使图像处理部216进行图像处理，一并执行解析步态的解析处理。另外，取得来自载荷传感器222等的输出信号。进入至步骤S103，评价判定部210a将在步骤S102中取得的训练状况应用于认定基准来判定步行动作的正常或者异常。在判定了异常的情况下，将该时刻或者与该时刻对应的帧图像信息向存储部217存储。
整体控制部210在步骤S104中判断预定的试行训练是否已结束。若判断为未结束，则返回至步骤S102。若判断为已结束，则进入至步骤S105。
若进入至步骤S105，则图像处理部216从存储部217读出在步骤S103中存储的异常判定时刻或者与该时刻对应的帧图像信息。而且，如上述那样参照制作基准表，从正面照相机单元141和侧面照相机单元142拍摄到的影像中剪裁包括异常判定时刻在内的期间的影像，并生成影像剪辑。此时，针对该影像剪辑，实施强调在步骤S103中判定的异常步行的异常部位的图像处理。
进入至步骤S106，整体控制部210经由显示控制部213，以图5、图8所示的形态，将实施了图像处理的影像剪辑依次显示于训练用监视器138。整体控制部210若完成所生成的所有的影像剪辑的显示，则结束一系列的处理。
在以上说明的本实施方式中，对在试行训练的紧后显示影像剪辑的例子进行了说明，但也可以构成为：整体控制部210将影像剪辑预先存储于存储部217，在同一训练者的下次的试行训练前显示。即使进行这样的显示，也能够在新的试行训练前迅速并且直观地回顾上次完成的试行训练。
另外，在以上说明的本实施方式中，图像处理部216针对评价判定部210a判定为符合的认定基准，参照在制作基准表中规定的时间，决定作为影像剪辑剪裁的期间。然而，对于剪裁的期间，并不局限于此，例如，也能够基于训练者的步行周期来决定。例如，评价判定部210a能够根据基准立脚的姿势的反复来检测训练者的步行周期。图像处理部216根据评价判定部210a检测到的步行周期、和例如规定为追溯3周期/事后2周期的制作基准表的规定周期，决定作为影像剪辑剪裁的期间。若这样剪裁影像剪辑，则例如即使是腿部运动速度较慢的训练者，也能够更可靠地识别异常步行的整体的情形。
另外，在以上说明的本实施方式中，图像处理部216进行了使CG与帧图像重叠的处理作为强调异常部位的图像处理，但强调异常部位的图像处理并不局限于此。例如，可以将异常部位修剪放大，也可以是用红色的线强调异常部位的轮廓等处理。另外，照相机系统140也可以在捕捉训练者900的全身的照相机单元的基础上还具有捕捉例如脚边等训练者900的特定部位的照相机单元。图像处理部216也可以从捕捉这样的特定部位的照相机单元的影像中剪裁并生成影像剪辑。
另外，强调处理不仅表示异常部位，也可以一并进行用于改善其异常步行的显示。例如，若检测到摆动困难的异常，则用红圈包围离地不充分的脚尖，并且用用蓝色表示在脚踝附近模仿离地的朝上的箭头。这样，若进行用于使颜色不同来改善的显示，则训练者也能够直观地识别改善对策。
另外，在以上说明的本实施方式中，对步行训练装置100具备图像处理部216、存储部217、评价判定部210a的结构进行了说明，但也可以由经由网络与步行训练装置连接的服务器负责这些功能。在该情况下，执行控制步行训练装置的控制程序的服务器从该步行训练装置取得所需要的信息，判定异常步行，剪裁影像剪辑，实施异常部位的强调处理，并使其显示于步行训练装置的监视器。
另外，步行训练系统也可以不是每一个功能元件全部集中于步行训练装置100的结构。例如，评价判定部210a的功能也可以由经由网络与步行训练装置100连接的服务器具备的运算部来负责。在该情况下，服务器将异常步行的判定结果向步行训练装置100发送。步行训练装置100的整体控制部210利用发送过来的判定结果，实现与上述的实施方式相同的显示。这样，也可以构成为：以包括服务器和步行训练装置100在内的方式构成步行训练系统。

Claims (7)

1.一种步行训练系统，其特征在于，
所述步行训练系统具备：
跑步机，促使训练者进行步行；
照相机系统，以能够识别在所述跑步机上步行的所述训练者的步态的至少一部分的视角拍摄所述训练者；
判定部，基于预先决定好的多个认定基准，判定所述训练者的异常步行；
图像处理部，从所述照相机系统拍摄到的影像中，剪裁包括所述判定部判定了异常步行的时间点在内的预先决定好的期间的影像作为影像剪辑，并实施强调所述判定部判定的异常步行的异常部位的图像处理；以及
显示控制部，将实施了所述图像处理的所述影像剪辑显示于显示部，
所述照相机系统具有从不同的方向拍摄所述训练者的多个照相机，
所述图像处理部基于所述多个认定基准中的、所述判定部判定为符合的认定基准，决定剪裁所述多个照相机的哪一个拍摄到的影像作为所述影像剪辑。
2.根据权利要求1所述的步行训练系统，其特征在于，
在所述判定部判定为符合的认定基准是特定的认定基准的情况下，所述图像处理部剪裁所述多个照相机的每一个拍摄到的影像作为所述影像剪辑，
所述显示控制部将每一个所述影像剪辑同步地显示于所述显示部。
3.根据权利要求1所述的步行训练系统，其特征在于，
所述图像处理部剪裁所述判定部没有判定异常步行的正常步行的期间的影像作为对比影像，
所述显示控制部将所述对比影像与所述影像剪辑并列地显示于所述显示部。
4.根据权利要求1所述的步行训练系统，其特征在于，
所述图像处理部基于所述判定部判定为符合的认定基准来决定作为所述影像剪辑剪裁的期间。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的步行训练系统，其特征在于，
所述图像处理部基于所述训练者的步行周期来决定作为所述影像剪辑剪裁的期间。
6.一种存储步行训练系统的控制程序的非暂时性存储介质，其特征在于，所述步行训练系统具备：跑步机，促使训练者进行步行；和照相机系统，以能够识别在所述跑步机上步行的所述训练者的步态的至少一部分的视角拍摄所述训练者，所述照相机系统具有从不同的方向拍摄所述训练者的多个照相机，其中，所述非暂时性存储介质储存能够通过一个或者多个处理器执行并且使所述一个或者多个处理器执行以下的功能的命令，包括：
基于预先决定好的多个认定基准判定所述训练者的异常步行的功能；
从所述照相机系统拍摄到的影像中，剪裁包括判定了异常步行的时间点在内的预先决定好的期间的影像作为影像剪辑的功能；
基于所述多个认定基准中的、判定为符合的认定基准，决定剪裁所述多个照相机的哪一个拍摄到的影像作为所述影像剪辑的功能；
针对所述影像剪辑，实施强调所述判定的异常步行的异常部位的图像处理的功能；以及
将实施了所述图像处理的所述影像剪辑显示于显示部的功能。
7.一种步行训练系统的控制方法，所述步行训练系统具备：跑步机，促使训练者进行步行；和照相机系统，以能够识别在所述跑步机上步行的所述训练者的步态的至少一部分的视角拍摄所述训练者，所述照相机系统具有从不同的方向拍摄所述训练者的多个照相机，
所述步行训练系统的控制方法的特征在于，包括如下步骤：
基于预先决定好的多个认定基准，判定所述训练者的异常步行；
从所述照相机系统拍摄到的影像中，剪裁包括判定了异常步行的时间点在内的预先决定好的期间的影像作为影像剪辑；
基于所述多个认定基准中的、判定为符合的认定基准，决定剪裁所述多个照相机的哪一个拍摄到的影像作为所述影像剪辑；
对于所述影像剪辑实施强调所述判定的异常步行的异常部位的图像处理；以及
将实施了所述图像处理的所述影像剪辑显示于显示部。
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