JP2001256486A - 歩行評価装置 - Google Patents

歩行評価装置

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JP2001256486A
JP2001256486A JP2000066287A JP2000066287A JP2001256486A JP 2001256486 A JP2001256486 A JP 2001256486A JP 2000066287 A JP2000066287 A JP 2000066287A JP 2000066287 A JP2000066287 A JP 2000066287A JP 2001256486 A JP2001256486 A JP 2001256486A
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JP
Japan
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foot
walking
image processing
floor
pedestrian
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JP2000066287A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Nishibe
邦彦 西部
Tadashi Fujiwara
直史 藤原
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Original Assignee
Hitachi Kiden Kogyo Ltd
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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  • Image Analysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置や検査が容易であるとともに、歩行状況
や回復度を定量的に把握することができる歩行評価装置
を提供すること。 【解決手段】 少なくとも歩行者1の足1a、1bと歩
行床面5とを撮影する画像取込装置2と、画像取込装置
2が撮影した画像で足位置が一定時間ほぼ変化しない場
合に、この足の位置を床面接触位置として演算する画像
処理装置3と、画像処理装置3の演算結果を表示する表
示装置4と、演算結果を記憶する記憶装置とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高齢者や足腰の不
自由な人、足腰の手術後のリハビリ患者等の使用に適し
た歩行評価装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高齢者や足腰の不自由な人、手術後の患
者等のリハビリ等においては歩行検査が行われることが
あり、この際、歩行評価装置によって歩行状態が評価さ
れる。従来の歩行評価装置は、足や靴に粉を付け、歩行
後に残った粉の位置から挙動解析を行ったり、床全面に
張り巡らせた歩行位置検出センサを用いて挙動解析した
りするものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
歩行評価装置においては、例えば、足等に付けた粉の位
置を計測する装置では実時間で評価できない問題があ
り、床全面に歩行位置検出センサを配設する装置では設
置が面倒であるとともに、価格が高くなるなどの問題が
あった。
【0004】本発明は、上記従来の歩行評価装置が有す
る問題点に鑑み、設置や検査が容易であるとともに、歩
行状況や回復度を定量的に把握することができる歩行評
価装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第1発明の歩行評価装置は、少なくとも歩行者の
足と歩行床面とを撮影する画像取込装置と、画像取込装
置が撮影した画像で足位置が一定時間ほぼ変化しない場
合に、この足の位置を床面接触位置として演算する画像
処理装置と、画像処理装置の演算結果を表示する表示装
置と、演算結果を記憶する記憶装置とを備えたことを特
徴とする。
【0006】この歩行評価装置では、足位置の検出を非
接触で行えることから、従来のように足等に粉を付けた
り、床全面に歩行位置検出センサを配設したりする必要
がなく、これにより装置の設置や検査自体を簡単に行う
ことが可能であり、また、歩行者の歩行時における歩行
データを演算、表示、記憶できることから、歩行時の左
右の足位置のバランス状態等を実時間で把握しうるとと
もに、過去のデータとの比較により、歩行の進歩状況や
回復度等も定量的に把握することができる。さらに、足
位置が一定時間ほぼ変化しない場合に、画像処理装置が
各足の位置を床面接触位置として演算することから、足
の着地位置を簡単かつ確実に検出することができ、歩幅
等を容易に演算することが可能となる。
【0007】この場合において、歩行者の両足に取り付
けたマーカーの位置に基づいて、画像処理装置が各足の
床面接触位置を演算することができる。
【0008】これにより、画像処理装置は各足の挙動で
はなく、マーカーの挙動を演算すればよいことになり、
誤った検知や演算を防止することができる。
【0009】また、本第2発明の歩行評価装置は、歩行
者の両足に取り付けられ、足が床面に接触するときに状
態が変化するマーカーと、少なくともマーカーと歩行床
面とを撮影する画像取込装置と、画像取込装置が撮影し
た画像でマーカーの状態が変化した場合に、マーカーを
付けた足の位置を床面接触位置として演算する画像処理
装置と、画像処理装置の演算結果を表示する表示装置
と、演算結果を記憶する記憶装置とを備えたことを特徴
とする。
【0010】この歩行評価装置では、足位置の検出を非
接触で行えることから、従来のように足等に粉を付けた
り、床全面に歩行位置検出センサを配設したりする必要
がなく、これにより装置の設置や検査自体を簡単に行う
ことが可能であり、また、歩行者の歩行時における歩行
データを演算、表示、記憶できることから、歩行時の左
右の足位置のバランス状態等を実時間で把握しうるとと
もに、過去のデータとの比較により、歩行の進歩状況や
回復度等も定量的に把握することができる。さらに、マ
ーカーの状態が変化した場合に、マーカーを付けた足の
位置を床面接触位置として演算することから、足の着地
位置を簡単かつ確実に検出することができ、歩幅等をさ
らに容易に演算することが可能となる。
【0011】また、画像処理装置が、少なくとも歩行者
の歩行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔及び片足
毎の前後の間隔を演算することができる。
【0012】これらのデータを有効に活用することによ
り、医者や理学療法士では患者の歩行訓練を有効に進め
ることが可能となり、かつ短期間に歩行訓練を実施する
ことが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の歩行評価装置の実
施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】図1に本発明の歩行評価装置の第1実施例
を示す。この歩行評価装置は、歩行者1の右足1a及び
左足1bと、歩行床面5とを撮影し記録する画像取込装
置2と、画像取込装置2が撮影した画像において、足位
置が一定時間ほぼ変化しない場合に各足の位置を床面接
触位置として演算する画像処理装置3と、画像処理装置
3の演算結果を表示する表示装置4とを備えている。画
像取込装置2は、テレビカメラとVTRとからなり、テ
レビカメラは、歩行者1の正面で斜め上方から右足1a
及び左足と歩行床面5とを撮影するようになっている。
表示装置4はパソコン等により構成され、画像処理装置
3の演算結果を記憶する記憶装置を備えている。なお、
図において、6は画像取り込み範囲を示している。
【0015】この歩行評価装置では、歩行の正確さやリ
ハビリ効果等の評価を受ける歩行者1は、歩行床面5上
を画像取込装置2に向かって歩行する。このとき、画像
取込装置2は歩行者1の挙動を取り込み、その画像信号
を画像処理装置3に電送する。
【0016】その結果は、例えば、図2のようになり、
少なくとも歩行者1の右足1a及び左足1bは必ず画面
内に存在することになる。このとき、画像処理装置3に
おいては、前画面との比較により移動体としての歩行者
1の存在は容易に把握でき、また画面の下側から順次走
査することにより、足位置の存在を容易に把握すること
ができる。また、歩行を行えば、必ず右足、左足と交互
に足位置が画面の下方向に移動すること、片足が移動中
は反対側の足位置は停止していること、足位置は必ず画
面において歩行者の最も下側に位置すること等の条件か
ら、右足、左足と容易に区別してそれらの挙動を把握す
ることができる。
【0017】この画像処理装置3においては、図2に示
すように、画面の奥から手前(上から下)にかけての位
置をX座標、左から右方向をY座標と定義すると、各足
位置が画面のどの位置に存在するかを見ることにより、
床面5における各足位置のX座標、Y座標を容易に知る
ことができる。このときの各足位置とその時間変化か
ら、足位置をX−Y平面上に描写すると、例えば、図3
のようになる。なお、20、22、24は右足の足跡、
21、23、25は左足の足跡を示している。
【0018】ここで必要とする歩行の演算内容には、左
右の足幅30、左足のステップ幅31、右足のステップ
幅32、ストライド33及び歩行速度(図示省略)等が
ある。なお、左足のステップ幅31、右足のステップ幅
32を加算したものがストライド33となる。これらの
演算結果として得られた足幅30、左足のステップ幅3
1、右足のステップ幅32、ストライド33、歩行速度
等は瞬時値や平均値等に区別されて、表示装置4に表示
され、さらには表示装置4の記憶装置で保存される。
【0019】図4は、画像信号の流れを示したものであ
り、画像取込装置2の二次元テレビカメラで撮影した画
像信号は、画像処理装置3に送られて演算処理が施さ
れ、その演算結果はパソコン等の表示装置4に表示さ
れ、必要に応じてその結果は記憶装置で保存される。
【0020】このうち、図5(a)は、安定した正常な
歩行状況を示したものであり、横軸は時間経過、縦軸は
画像処理装置3により演算された各足毎のX位置の変化
状況を示している。人は必ず交互に足を前に出しながら
歩行するため、必ず着地している足と移動している足に
分離することができる。床面に着地していても足首は微
少な動きをしているが、そのような微少運動を無視する
と、同図に示すごとく時間経過に対して停滞する領域2
0、21、22、23等が存在し、これらが着地時の足
の位置を示し、これらの間に移動している足位置のデー
タが続く。すなわち、20、22、24は右足の足跡、
21、23は左足の足跡を示している。このとき、右足
の足跡20と左足の足跡21の距離31が左足のステッ
プ幅、左足の足跡21と右足の足跡22の距離32が右
足のステップ幅であり、両者の加算結果33がストライ
ドとなる。また、歩行速度はこれらデータ全体の傾斜か
ら容易に計算できる。なお、実際の歩行では、これらの
データは一歩一歩ばらつきがあるので、平均値を計算し
表示するとよい。左右の足幅は両足の着地位置における
Y値より簡単に算出することができる。
【0021】これに対し、図5(b)は、右足が悪く大
きく前に踏み出せない人の歩行状況を示したものであ
り、横軸は時間経過、縦軸は画像処理装置により演算さ
れた各足毎のX位置の変化状況を示している。この場
合、図5(a)のときと演算方法は同じであるが、歩行
者の右足が悪いために、左足のステップ幅31に比べて
右足のステップ幅32が小さいことがわかる。このよう
に、左右のステップ幅のアンバランスデータから不具合
個所が明確になり、今後の治療方針の決定が容易にな
り、また過去のデータとの対比等により、歩行の回復度
等も知ることができる。
【0022】一方、図6に本発明の歩行評価装置の第2
実施例を示す。この歩行評価装置は、歩行者1の左右の
足首に取り付けたマーカー11a、11bと、歩行床面
5とこのマーカー11a、11bとを撮影し記録する画
像取込装置2と、画像取込装置2が撮影した画像におい
て、マーカー11a、11bの位置が一定時間ほぼ変化
しない場合に、このマーカーを付けた足の位置を床面接
触位置として演算する画像処理装置3と、画像処理装置
3の演算結果を表示する表示装置4とを備えている。マ
ーカー11a、11bは、床面5と明確に色の区別が付
かない場合、床面とは異なる配色にすると効果的であ
り、画像処理装置3は各足1a、1bの挙動ではなく、
図7に示すようにマーカー11a、11bの挙動を演算
するだけなので、誤った検知や演算を防止することがで
きる。
【0023】さらに、図8に本発明の歩行評価装置の第
3実施例を示す。この歩行評価装置は、歩行者の両足に
取り付けられ、足が床面に接触するときに状態が変化す
るマーカー11と、例えば、図6に示すように、少なく
ともマーカー11と歩行床面5とを撮影する画像取込装
置2と、画像取込装置2が撮影した画像でマーカー11
の状態が変化した場合に、マーカー11を付けた足の位
置を床面接触位置として演算する画像処理装置3と、画
像処理装置3の演算結果を表示する表示装置4と、演算
結果を記憶する記憶装置とを備えている。
【0024】LED等の発光体からなるマーカー11は
靴12に取着されており、靴底に設けられた接点13
と、ばね式のもう一方の接点14が接触することによ
り、バッテリ15の電気が通電して点灯するようになっ
ている。すなわち、図8(a)に示すように足が着地し
ていない場合は、接点13とばね式接点14とが接触し
ないのでマーカー11は点灯しないが、同図(b)に示
すように足が着地した場合は、バッテリ15からの電気
が通電されマーカー11が点灯する。したがって、歩行
の際には、着地時に左右の足のマーカー11が交互に点
灯することになり、これにより、確実に各足の挙動を画
像取込装置2に取り込むとともに、画像処理装置3で各
足の床面接触位置を確実に演算することが可能となり、
歩行評価装置の信頼性がさらに向上する。
【0025】
【発明の効果】本第1発明の歩行評価装置によれば、足
位置の検出を非接触で行えることから、従来のように足
等に粉を付けたり、床全面に歩行位置検出センサを配設
したりする必要がなく、これにより装置の設置や検査自
体を簡単に行うことが可能であり、また、歩行者の歩行
時における歩行データを演算、表示、記憶できることか
ら、歩行時の左右の足位置のバランス状態等を実時間で
把握しうるとともに、過去のデータとの比較により、歩
行の進歩状況や回復度等も定量的に把握することができ
る。さらに、足位置が一定時間ほぼ変化しない場合に、
画像処理装置が各足の位置を床面接触位置として演算す
ることから、足の着地位置を簡単かつ確実に検出するこ
とができ、歩幅等を容易に演算することが可能となる。
【0026】そして、歩行者の両足に取り付けたマーカ
ーの位置に基づいて、画像処理装置が各足の床面接触位
置を演算することにより、画像処理装置は各足の挙動で
はなく、マーカーの挙動を演算すればよいことになり、
誤った検知や演算を防止することができる。
【0027】また、本第2発明の歩行評価装置によれ
ば、足位置の検出を非接触で行えることから、従来のよ
うに足等に粉を付けたり、床全面に歩行位置検出センサ
を配設したりする必要がなく、これにより装置の設置や
検査自体を簡単に行うことが可能であり、また、歩行者
の歩行時における歩行データを演算、表示、記憶できる
ことから、歩行時の左右の足位置のバランス状態等を実
時間で把握しうるとともに、過去のデータとの比較によ
り、歩行の進歩状況や回復度等も定量的に把握すること
ができる。さらに、マーカーの状態が変化した場合に、
マーカーを付けた足の位置を床面接触位置として演算す
ることから、足の着地位置を簡単かつ確実に検出するこ
とができ、歩幅等をさらに容易に演算することが可能と
なる。
【0028】そして、第1、第2発明の歩行評価装置に
おいて、画像処理装置が、少なくとも歩行者の歩行速
度、左右の足の間隔、前後の足の間隔及び片足毎の前後
の間隔を演算し、これらのデータを活用することによ
り、医者や理学療法士では患者の歩行訓練を有効に進め
ることが可能となり、また短期間に歩行訓練を実施する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の歩行評価装置の第1実施例を示す斜視
図である。
【図2】同実施例における歩行者の歩行時の挙動画像を
示す図である。
【図3】歩行後の各足の着地位置を連続的に描写した図
である。
【図4】データ処理の流れを示すチャート図である。
【図5】(a)は正常な人の歩行状況を示すグラフであ
り、(b)は正常でない人の歩行状況を示すグラフであ
る。
【図6】本発明の歩行評価装置の第2実施例を示す斜視
図である。
【図7】第2実施例における歩行者の歩行時の挙動画像
を示す図である。
【図8】本発明の歩行評価装置の第3実施例を示し、
(a)は歩行者の靴が着地していない状態を示す側面
図、(b)は歩行者の靴が着地している状態を示す側面
図である。
【符号の説明】
1 歩行者 1a 右足 1b 左足 2 画像取込装置 3 画像処理装置 4 表示装置 5 歩行床面 6 画像取り込み範囲 11 マーカー 11a、11b マーカー 12 靴 13 接点 14 ばね式接点 15 バッテリ 20、22、24 右足の足跡 21、23、25 左足の足跡 30 左右の足幅 31 左足のステップ幅 32 右足のステップ幅 33 ストライド

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも歩行者の足と歩行床面とを撮
    影する画像取込装置と、画像取込装置が撮影した画像で
    足位置が一定時間ほぼ変化しない場合に、この足の位置
    を床面接触位置として演算する画像処理装置と、画像処
    理装置の演算結果を表示する表示装置と、演算結果を記
    憶する記憶装置とを備えたことを特徴とする歩行評価装
    置。
  2. 【請求項2】 歩行者の両足に取り付けたマーカーの位
    置に基づいて、画像処理装置が各足の床面接触位置を演
    算することを特徴とする請求項1記載の歩行評価装置。
  3. 【請求項3】 歩行者の両足に取り付けられ、足が床面
    に接触するときに状態が変化するマーカーと、少なくと
    もマーカーと歩行床面とを撮影する画像取込装置と、画
    像取込装置が撮影した画像でマーカーの状態が変化した
    場合に、マーカーを付けた足の位置を床面接触位置とし
    て演算する画像処理装置と、画像処理装置の演算結果を
    表示する表示装置と、演算結果を記憶する記憶装置とを
    備えたことを特徴とする歩行評価装置。
  4. 【請求項4】 画像処理装置が、少なくとも歩行者の歩
    行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔及び片足毎の
    前後の間隔を演算することを特徴とする請求項1、2又
    は3記載の歩行評価装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277213A (ja) * 2001-03-16 2002-09-25 Hamamatsu Photonics Kk 歩幅測定装置
CN116026317A (zh) * 2023-01-16 2023-04-28 歌尔股份有限公司 步行测速方法、头戴显示设备和可读存储介质

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