JP2003022437A

JP2003022437A - 人体動作計測方法及びその装置

Info

Publication number: JP2003022437A
Application number: JP2001209224A
Authority: JP
Inventors: Eiji Fukumiya; 英二福宮; Shogo Hamazaki; 省吾濱崎
Original assignee: Japan Science and Technology Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ボクセルを用い、人体の各部位を常に分離し
ながら、正確に人体の動作を計測できる方法を提供す
る。【解決手段】棒状のスティック群と、これらのスティ
ック同士を枢着する関節との、組み合わせにより、人体
の骨格をモデル化し、複数の検査面を設定して、これら
の検査面に、各スティックが、少なくとも１回交差する
ようになし、これらの検査面によって、切断される人体
像の断面形状を求め、求めた断面形状から、該当スティ
ックの位置を求め、各スティックの位置に基づいて、人
体の動作を計測する。人体の骨格に近いシンプルなモデ
ルと、検査面の切断という、手法を組み合わせ、人体の
動作を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、棒状のスティック
群を用いて、人体をモデル化し、これらのスティックの
位置により、人体の動作を計測する方法及びその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理装置の能力向上に伴い、
ボクセルを用いて、人体の動作を計測しようとする試み
が始められている。

【０００３】この種の技術では、計測しようとする人体
を、複数台又は複数視点のカメラで撮像し、画像を取得
する。また、この人体を包囲する空間を、ボクセル（微
少立方体）で満たされた空間として、取り扱う。

【０００４】このようにすると、人体像を、ボクセルの
塊（３次元形状）として、いわばボクセルで積み木を積
むようにして、再構築することができる。

【０００５】しかしながら、これだけでは、人体像は、
単なるボクセルの塊に過ぎず、頭部、体幹、上肢、下肢
が、どのような動作をしているのか、不明である。

【０００６】そこで、次のステップとして、ボクセルと
人体の動作をどのように関連付けるのか、また、その関
連付けに基づいて、どのように人体の動作を計測するの
か、という、技術的課題を解決する手法が、是非必要に
なる。

【０００７】この点について、次の先行文献を挙げるこ
とができる。

【０００８】文献名：「ＡＲｅａｌＴｉｍｅＳｙ
ｓｔｅｍｆｏｒＲｏｂｕｓｔ３ＤＶｏｘｅｌＲ
ｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＨｕｍａｎＭｏ
ｔｉｏｎｓ，ＩＥＥＥＣＶＰＲ２０００」

【０００９】この文献では、人体を、頭部、体幹、２本
の上肢、２本の下肢の、都合６個の楕円体でモデル化し
ている。そして、ボクセルの塊を、これら６個の楕円体
と適合させて、各部位の動作を計測しようとしている。

【００１０】この手法では、ボクセルから、楕円体を生
成する際に、楕円体とボクセルの塊との不適合量を計測
している。そして、この不適合量が閾値を超えた場合
に、ある楕円体（例えば、体幹の楕円体）から、別の楕
円体（例えば、右上肢の楕円体）を分離するという手法
を採用している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、不適合量
が小さいときには、複数の楕円体が、１つの楕円体に合
成されてしまうのであって、常に６個の楕円体が分離さ
れているわけではない。

【００１２】このような、楕円体の合成が、１つでも発
生すると、合成された部位の動作が不明となって、実用
性が低い。

【００１３】また、モデル化している手法が、人体の骨
格構造から見ると、あまりにも遠いものであるから、関
節をうまく表現することができない。より詳しくは、各
楕円体の境界位置が、関節位置と一致しないし、上肢や
下肢は、１つの楕円体で近似されるから、肘や膝の関節
の動きは、全く知ることができない。このため、正確な
関節位置を求めることができないという問題点がある。

【００１４】そこで本発明は、ボクセルを用い、人体の
各部位を常に分離しながら、正確に人体の動作を計測で
きる方法及びその装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の人体動作計測方
法は、棒状のスティック群と、これらのスティック同士
を枢着する関節との、組み合わせにより、人体の骨格を
モデル化し、複数の検査面を設定して、これらの検査面
に、各スティックが、少なくとも１回交差するようにな
し、これらの検査面によって、切断される人体像の断面
形状を求め、求めた断面形状から、該当スティックの位
置を求め、各スティックの位置に基づいて、人体の動作
を計測する。

【００１６】この構成により、ボクセルを用いて、人体
の各部位を常に分離しながら、正確に人体の動作を計測
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】請求項１記載の人体動作計測方法
では、棒状のスティック群と、これらのスティック同士
を枢着する関節との、組み合わせにより、人体の骨格を
モデル化し、複数の検査面を設定して、これらの検査面
に、各スティックが、少なくとも１回交差するようにな
し、これらの検査面によって、切断される人体像の断面
形状を求め、求めた断面形状から、該当スティックの位
置を求め、各スティックの位置に基づいて、人体の動作
を計測する。

【００１８】この構成において、スティック群により、
人体の骨格に近いモデルで、人体の動作を、簡潔かつ正
確に表現できる。また、いくつかの検査面で、人体像を
切断し、その断面形状から、該当スティックの位置を求
めている。したがって、各スティックは、常に全て分離
された状態にあり、人体の動作が不明瞭になるおそれは
少ない。

【００１９】請求項２記載の人体動作計測方法では、各
スティックの位置は、断面形状の重心に基づいて、定め
られる。

【００２０】この構成において、断面形状の重心は、骨
（例えば、前腕では、とう骨と尺骨、下腿では、頸骨と
腓骨のように、２つの骨が存在する部位では、２つの骨
の中心を、便宜上、ここでは「骨」という）の位置に近
く、スティックを、「人体の骨格を簡略化した棒」とし
て、取り扱うことができる。

【００２１】請求項３記載の人体動作計測方法では、各
スティックの位置は、当該スティックを切断する検査面
における、断面形状の重心群を直線近似した、近似線分
によって、定められる。

【００２２】この構成において、重心群を直線近似し
た、近似線分を用いることにより、誤差を少なくして、
正確な動作計測を行える。

【００２３】請求項４記載の人体動作計測方法では、断
面形状は、検査面上に設定されるボクセルのうち、人体
像内にあるボクセルの塊で表現される。

【００２４】この構成において、人体を包囲する全ての
ボクセルをいちいち検討する必要はなく、高々検査面
（仮想の面であり、平面でも曲面でも良い）上に位置す
るボクセルのみを、検討すればよいから、処理負担を軽
減できる。また、微少なボクセルの塊により、断面形状
を正確に表現できる。

【００２５】請求項５記載の人体動作計測方法では、ス
ティック群は、人体を床面上に支持する基本スティック
と、基本スティックに対して揺動できるように支持され
る腕スティックとからなる。

【００２６】この構成において、体重を支える基本ステ
ィックと、基本スティックに対してより動きの自由度が
高い腕スティックとを、区別して取り扱うことにより、
スティックに対応する部位の特性に応じた計測を行え
る。

【００２７】請求項６記載の人体動作計測方法では、基
本スティックは、下腿スティック、大腿スティック、体
幹スティック及び頭部スティックとを含む。

【００２８】この構成において、基本スティックを、４
種類のスティックに分類することにより、これらのステ
ィック同士の相対運動（つまり、関節の動き）を、モデ
ルに反映させることができ、しかも、少数のスティック
で、人体の動きを、必要十分に表現できる。

【００２９】請求項７記載の人体動作計測方法では、基
本スティックは、床面側から、下腿スティック、大腿ス
ティック、体幹スティック及び頭部スティックの順に、
位置が求められる。

【００３０】ここで、人体では、下腿が動くと、それに
つれて、その上部の大腿、体幹及び頭部が動くが、頭部
が動いても、その動きは、大腿などには、殆ど反映され
ない。このように、計測の順序を、床面（重力の作用に
よる拘束度が高い）側から、より自由度が高い、頭部側
へとすることにより、合理的な計測が行える。

【００３１】請求項８記載の人体動作計測方法では、基
本スティックの位置は、水平な検査面を用いて求められ
る。

【００３２】この構成において、基本スティックは、重
力に抗するため、床面にほぼ垂直な姿勢をとることが多
く、このような特性を利用して、水平な検査面で、シン
プルに処理を行える。

【００３３】請求項９記載の人体動作計測方法では、腕
スティックは、先端が自由端である前腕スティックと、
前腕スティックと基本スティックとを連結する、上腕ス
ティックとを含む。

【００３４】この構成において、腕スティックを、前腕
スティックと上腕スティックとに分けて管理することに
より、肘関節の動きを、モデルに反映し、肘関節の動き
を計測できる。

【００３５】請求項１０記載の人体動作計測方法では、
前腕スティックの先端の位置は、手首に取り付けたマー
カの位置に基づいて、定められる。

【００３６】この構成において、マーカの位置計測によ
り、前腕スティックの先端の位置を容易に確定できる。

【００３７】請求項１１記載の人体動作計測方法では、
腕スティックは、前腕スティック、上腕スティックの順
に、位置が求められる。

【００３８】この構成において、先端の位置が確定し
た、前腕スティックから、先に計測することにより、腕
スティックの計測位置の信頼性を向上できる。

【００３９】請求項１２記載の人体動作計測方法では、
前腕スティックの基端の位置は、先端の位置を中心と
し、かつ、前腕スティックの長さを半径とする、球面状
又は多面体状をなすように、設定される検査面に基づい
て、求められる。

【００４０】この構成において、球面状又は多面体状の
検査面を用いることにより、前腕スティックの基端の動
きを、肘関節の動きに同調させることができる。

【００４１】請求項１３記載の人体動作計測方法では、
前腕スティックの位置は、求めた先端及び基端を結ぶ線
分に、交差するように設定される、複数の検査面におけ
る、断面形状の重心群を直線近似した、近似線分に基づ
いて、求められる。

【００４２】この構成により、誤差を少なくして、正確
な動作計測を行える。

【００４３】請求項１４記載の人体動作計測方法では、
上腕スティックの先端の位置は、前腕スティックの基端
の位置に基づいて、定められる。

【００４４】この構成において、前腕スティックの基端
と、上腕スティックの先端を、肘関節に対応させること
ができる。

【００４５】請求項１５記載の人体動作計測方法では、
上腕スティックの基端の位置は、上腕スティックの先端
の位置を中心とし、かつ、上腕スティックの長さを半径
とする、球面状又は多面体状をなすように、設定される
検査面に基づいて、求められる。

【００４６】この構成により、上腕スティックの基端の
動きを、肩関節の動きに同調させうる。

【００４７】請求項１６記載の人体動作計測方法では、
上腕スティックの位置は、求めた先端及び基端を結ぶ線
分に、交差するように設定される、複数の検査面におけ
る、断面形状の重心群を直線近似した、近似線分に基づ
いて、求められる。

【００４８】この構成により、誤差を少なくして、正確
な動作計測を行える。

【００４９】請求項１７記載の人体動作計測方法では、
求めたスティック同士のなす角に基づいて、関節の角度
を計測する。

【００５０】この構成により、モデル内において、人体
の関節角度を容易に計測できる。

【００５１】以下、図面を参照して本発明の実施の形態
について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にお
ける人体動作計測装置のブロック図である。

【００５２】図１において、画像取得手段１は、複数の
方向から人体を撮影し画像を取得する。

【００５３】図２に示すように、ここでは、画像取得手
段１は、空間Ｓ内の、床面Ｆ上に起立している人体Ｈを
撮影する、カメラ１１〜１４と、これらのカメラ１１〜
１４による画像を取り込むビデオボード等からなる。な
お、これらのカメラ１１〜１４の各種パラメータは、既
知である。

【００５４】また、図示しているように、人体Ｈは、そ
の左右両手首に、２つずつ、マーカＭ１〜Ｍ４を、取り
付けているものとする。

【００５５】図１において、制御手段２は、図１の他の
要素を制御し、オペレータは、入力手段３から操作の指
示など必要な情報を入力できるようになっている。

【００５６】骨格モデル設定手段４は、カメラ１１〜１
４が、撮影した人物の、全身のシルエット画像を入力
し、身長を計測する。この計測は、カメラ１１〜１４の
パラメータが既知であるから、幾何学的関係により、簡
単に行える。

【００５７】次に、骨格モデル設定手段４は、求めた身
長に、所定比率を乗じて、図１４に示す各スティックの
長さを計算する。これらのスティックによって、本発明
の骨格のモデルが構成され、これらのスティックは、基
本スティックと腕スティックとに、分類される。

【００５８】基本スティックは、床面側から順に、下腿
スティック（左右各１本）、大腿スティック（左右各１
本）、体幹スティック（１本）、頭部スティック（１
本）とからなる。

【００５９】また、腕スティックは、左右各一対であ
り、それぞれ、前腕スティックと、上腕スティックとか
らなる。

【００６０】また、下腿スティックの下端は、足関節に
相当し、下腿スティックの上端と大腿スティックの下端
は膝関節に相当し、大腿スティックの上端は腰関節に相
当する。体幹スティックの上端と頭部スティックの下端
は肩甲帯関節に相当する。

【００６１】また、前腕スティックの先端左右両脇に
は、マーカが取り付けられており、前腕スティックの基
端と上腕スティックの先端は、肘関節に相当し、上腕ス
ティックの基端は、肩関節に相当する。

【００６２】これらの関節のうち、膝、肘、肩甲帯関節
のように、少なくとも、２つのスティックを枢着する位
置の関節角度は、これらのスティックの位置が確定すれ
ば、簡単に求められるものであり、図１の関節角度計算
手段９は、これらの角度の計算を行う。

【００６３】図１において、像内ボクセル抽出手段６
は、基本スティック計測手段７又は腕スティック計測手
段８から指示された各ボクセル（検査面上に位置する）
について、人体Ｈの像内に存在するもののみを抽出す
る。

【００６４】ここで、像内ボクセル抽出手段６は、各ボ
クセルが人物像内にあるか否かという点を、次の原理
で、判定する。

【００６５】人物像と重なっていない、ボクセルは、少
なくとも１つのカメラ画像において、人物像の外にあ
る。また、人物像と重なっているボクセルは、全てのカ
メラ画像において、人物像の内にある。

【００６６】つまり、あるボクセルが、全てのカメラ画
像において、人物像内にあれば、そのボクセルは、人物
と重なっていることになり、像内ボクセル抽出手段６
は、このようなボクセルのみを抽出する。逆に、いずれ
かのカメラ画像において、ボクセルが、人物像外にあれ
ば、そのボクセルは、人物に重なっていないことにな
り、像内ボクセル抽出手段６は、そのようなボクセルは
抽出しない。

【００６７】基本スティック計測手段７は、図３〜図７
のフローチャートに沿って、水平な検査面を用いて、基
本スティックの位置を計測する。

【００６８】腕スティック計測手段８は、まず、腕ステ
ィックの先端の位置を求め、この先端の位置を中心と
し、かつ、腕スティックの長さを半径とする、球面状
（多面体状としてもよい）の検査面を設定する。

【００６９】そして、この検査面を用いて、腕スティッ
クの基端の位置を求め、先端と基端とを結ぶ線分を定め
る。そして、この線分と交差（望ましくは、直交）する
ように、複数の検査面（この検査面は平面であるが、一
般には水平ではない）を定め、この平面の検査面を用い
て、腕スティックの位置を計測する。この計測は、図９
〜図１１のフローチャートにしたがう。

【００７０】また、記憶手段１０は、処理上必要なデー
タを記憶する。

【００７１】次に、図３〜図８のフローチャート及び図
１５を用いて、基本スティック計測手段７による、基本
スティックの位置計測を、詳しく説明する。

【００７２】まず、図３のステップ１にて、画像取得手
段１が撮影を行うと、図１５（ａ）のような、全身のシ
ルエット画像が得られる。そして、ステップ２におい
て、上述したように、骨格モデル設定手段４が、身長を
求め、次に、各スティックの長さを計算する（ステップ
３）。

【００７３】すると、ステップ４にて、基本スティック
計測手段７は、まず、床面側から下腿スティックの計測
に着手する。

【００７４】即ち、図４に示すように、基本スティック
計測手段７は、下端高さに床面の高さをセットし、上端
高さに、下端高さ＋下腿スティックの高さをセットして
（ステップ１１）、水平面スティック計測を行う（ステ
ップ２０）。この「水平面スティック計測」とは、水平
な複数の検査面を用いる計測である。

【００７５】具体的には、図５に示すように、まず下端
高さと上端高さの中間に、水平な検査面が複数枚設定さ
れる。本例では、図１５（ａ）及び（ｂ）の下部に示す
ように、３枚の検査面ｕｌ−３〜ｕｌ−１が設定され
る。

【００７６】次に、図５のステップ２２において、これ
ら全ての検査面の処理が完了していないことを確認して
から、最初の検査面ｕｌ−３に注目する。そして、この
検査面ｕｌ−３上にボクセルを多数設定する（ステップ
２３）。ボクセルの検査面上における厚さは、「１」で
差し支えない。

【００７７】次に、像内ボクセル抽出手段６を用いて、
このボクセルのうち、人物像内にあるもののみを抽出す
る（ステップ２４）。すると、図１５（ｂ）下部に示し
ているように、抽出されたボクセルの塊（検査面上）
は、ちょうど検査面で人物を切断したときの断面形状
と、近似的に一致する（ステップ２５）。

【００７８】そして、基本スティック計測手段７は、こ
の断面形状の重心（中心で代用しても良い）を求め、こ
の重心を検査面上における、該当スティック（ここで
は、大腿スティック）の位置とする（ステップ２６）。

【００７９】以上の処理を、検査面を更新しながら（ス
テップ２７）、全ての検査面について繰り返す（ステッ
プ２７，２２）。ここでは、検査面ｕｌ−３からｕｌ−
１の３枚について、３つの位置（重心）が求まる。

【００８０】そして、基本スティック計測手段７は、こ
れらの位置の近似直線を求める。この近似の方法は、最
小自乗法など、常法で差し支えない。そして、この近似
直線を、上端高さと下端高さとで、切断し、スティック
位置を示す近似線分（２本）を求める（ステップ２
８）。

【００８１】次に、基本スティック計測手段７は、図１
のステップ５にて、大腿スティック計測に移る。即ち、
図６に示すように、下端高さに下腿スティックの上端高
さをセットし、上端高さに、下端高さ＋大腿スティック
の高さをセットして（ステップ１２）、図５の水平面ス
ティック計測を行う（ステップ１３）。

【００８２】図１５（ａ）、（ｂ）の例では、ｎ（ｎ≧
２）枚の水平な検査面ｔｌ−ｎ〜ｔｌ−１が設定され、
大腿スティックを示す近似線分（２本）が求められる。

【００８３】以下同様に、体幹スティック（図３のステ
ップ６，図７のステップ１３，２０）、頭部スティック
（図３のステップ７，図８のステップ１４，２０）につ
いても、順次、各スティックを示す近似線分（これらは
各１本）が求められる。

【００８４】ここで、図１５（ａ）、（ｂ）において、
検査面ｂ−ｎ〜ｂ−１は、体幹スティック用のものであ
り、検査面ｈ−ｎ〜ｈ−１は、頭部スティック用のもの
である。

【００８５】なお、検査面ｂ−ｎ〜ｂ−２において、腕
を切断した断面形状が、胴のそれの、両脇にあらわれて
いるが、重心を求めると、腕のものによる悪影響は無視
できる。あるいは、適宜しきい値を設定し、しきい値よ
りも小さな断面形状は、消去するように手当しても良
い。

【００８６】以上の処理により、基本スティックの計測
が完了する。

【００８７】次に、図９〜図１２のフローチャート及び
図１６，１７を用いて、腕スティック計測手段８によ
る、腕スティックの計測について、詳しく説明する。な
お、腕スティックは、左右一対であるから、左腕のみに
ついて、述べる。

【００８８】まず、この計測は、図９に示すように、前
腕スティック、上腕スティックの順に行われる（ステッ
プ３１，３２）。

【００８９】図１０に示すように、前腕スティックにつ
いて、画像取得手段１が取得した画像に基づき、前腕ス
ティックの先端に、２つ取り付けたマーカの位置を計測
する（ステップ４０）。

【００９０】そして、これらのマーカの中心位置を、中
心とし、前腕スティックの長さを、半径として（ステッ
プ４１）、球面スティック計測を行う（ステップ５
０）。この球面スティック計測とは、腕スティックの基
端の位置を求めるために、球面状（多面体状で代用して
も良い）の検査面を用いるものである。

【００９１】即ち、図１６（ａ）に示すように、マーカ
の中心位置から半径（＝前腕スティックの長さ）なる、
球面状の検査面（破線参照）を設定する（ステップ５
１）。そして、この検査面上に厚さ「１」なるボクセル
を多数設定する（ステップ５２）。因みに、ボクセルは
微少立方体であり、任意に組み合わせることができるた
め、球面等の検査面であっても、問題なく対応できる。

【００９２】そして、これらのボクセルのうち、像内ボ
クセル抽出手段６を用いて、人体像内のボクセルのみを
抽出する（ステップ５３）。そして、抽出されたボクセ
ルの塊から、切断形状を求める（ステップ５４）。この
例では、図１６（ａ）に斜線を付した形状が得られる。

【００９３】さらに、この切断形状の重心を求め、これ
を前腕スティックの先端位置とする（ステップ５５，図
１６（ｂ））。

【００９４】次に、図５とほぼ同様の処理を行う（ステ
ップ５７〜６３）。但し、この場合には、図１６
（ｂ）、（ｃ）に示すように、前腕スティックが垂直下
方を向いているとは限らないので、一般には、平面の検
査面ｆ−３〜ｆ−１は、水平に対して傾斜しており、前
腕スティックと交差（望ましくは、直交）する。

【００９５】以上により、前腕スティックの計測が完了
する。

【００９６】また、上腕スティックについては、図１２
に示すように、中心位置に前腕スティックの先端位置を
セットし、半径に上腕スティックの長さをセットして
（ステップ６０）、球面スティック計測を行う（ステッ
プ５０）。

【００９７】その状態を図示すると、図１７（ａ）〜
（ｄ）のようになり、この例では、平面の検査面ｕ−３
〜ｕ−１が設定されている。

【００９８】以上に、全スティックの計測が完了する。

【００９９】そして、図１の関節角度計算手段９は、図
１３に示すように、膝関節、肘関節、肩甲帯関節のそれ
ぞれの角度を、計算する（ステップ８０〜８２）。

【０１００】以上の処理結果は、いうまでもなく、記憶
手段１０に保存される。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、スティック群からな
る、人体の骨格に近いシンプルなモデルと、検査面の切
断という、手法を組み合わせ、人体の各部位を常に分離
しながら、人体の動作を正確に計測できる。あわせて、
人体の主要な、関節の角度を計測することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における人体動作計測装
置のブロック図

【図２】同画像取得の説明図

【図３】同フローチャート

【図４】同フローチャート

【図５】同フローチャート

【図６】同フローチャート

【図７】同フローチャート

【図８】同フローチャート

【図９】同フローチャート

【図１０】同フローチャート

【図１１】同フローチャート

【図１２】同フローチャート

【図１３】同フローチャート

【図１４】同スティックの説明図

【図１５】（ａ）同検査面の説明図（ｂ）同切断形状の説明図

【図１６】（ａ）同前腕スティックの計測説明図（ｂ）同前腕スティックの計測説明図（ｃ）同検査面の計測説明図（ｄ）同切断形状の説明図

【図１７】（ａ）同上腕スティックの計測説明図（ｂ）同上腕スティックの計測説明図（ｃ）同検査面の計測説明図（ｄ）同切断形状の説明図

【符号の説明】

１画像取得手段２制御手段３入力手段４骨格モデル設定手段６像内ボクセル抽出手段７基本スティック計測手段８腕スティック計測手段９関節角度計算手段１０記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ａ６１Ｂ 5/10 ３００Ｄ (72)発明者濱崎省吾大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4C038 VA03 VA04 VB01 VB02 VB11 VB12 VB14 VB40 VC05 5B057 AA20 CA13 CB13 CC04 CE15 CF05 CH01 DA17 DB03 DC03 DC06 5L096 BA20 CA05 DA02 FA10 FA60 FA62 FA64 FA69

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状のスティック群と、これらのスティッ
ク同士を枢着する関節との、組み合わせにより、人体の
骨格をモデル化し、複数の検査面を設定して、これらの検査面に、各スティ
ックが、少なくとも１回交差するようになし、これらの検査面によって、切断される人体像の断面形状
を求め、求めた断面形状から、該当スティックの位置を求め、各スティックの位置に基づいて、人体の動作を計測する
ことを特徴とする人体動作計測方法。
【請求項２】各スティックの位置は、前記断面形状の重
心に基づいて、定められることを特徴とする請求項１記
載の人体動作計測方法。
【請求項３】各スティックの位置は、当該スティックを
切断する検査面における、前記断面形状の重心群を直線
近似した、近似線分によって、定められることを特徴と
する請求項１から２記載の人体動作計測方法。
【請求項４】前記断面形状は、検査面上に設定されるボ
クセルのうち、人体像内にあるボクセルの塊で表現され
ることを特徴とする請求項１から３記載の人体動作計測
方法。
【請求項５】前記スティック群は、人体を床面上に支持
する基本スティックと、前記基本スティックに対して揺
動できるように支持される腕スティックとからなること
を特徴とする請求項１から４記載の人体動作計測方法。
【請求項６】前記基本スティックは、下腿スティック、
大腿スティック、体幹スティック及び頭部スティックと
を含むことを特徴とする請求項５記載の人体動作計測方
法。
【請求項７】前記基本スティックは、床面側から、下腿
スティック、大腿スティック、体幹スティック及び頭部
スティックの順に、位置が求められることを特徴とする
請求項６記載の人体動作計測方法。
【請求項８】前記基本スティックの位置は、水平な検査
面を用いて求められることを特徴とする請求項５から７
記載の人体動作計測方法。
【請求項９】前記腕スティックは、先端が自由端である
前腕スティックと、前記前腕スティックと前記基本ステ
ィックとを連結する、上腕スティックとを含むことを特
徴とする請求項５記載の人体動作計測方法。
【請求項１０】前腕スティックの先端の位置は、手首に
取り付けたマーカの位置に基づいて、定められることを
特徴とする請求項９記載の人体動作計測方法。
【請求項１１】前記腕スティックは、前腕スティック、
上腕スティックの順に、位置が求められることを特徴と
する請求項１０記載の人体動作計測方法。
【請求項１２】前腕スティックの基端の位置は、前記先
端の位置を中心とし、かつ、前腕スティックの長さを半
径とする、球面状又は多面体状をなすように、設定され
る検査面に基づいて、求められることを特徴とする請求
項１１記載の人体動作計測方法。
【請求項１３】前腕スティックの位置は、求めた先端及
び基端を結ぶ線分に、交差するように設定される、複数
の検査面における、前記断面形状の重心群を直線近似し
た、近似線分に基づいて、求められることを特徴とする
請求項１２記載の人体動作計測方法。
【請求項１４】上腕スティックの先端の位置は、前腕ス
ティックの基端の位置に基づいて、定められることを特
徴とする請求項１３記載の人体動作計測方法。
【請求項１５】上腕スティックの基端の位置は、上腕ス
ティックの先端の位置を中心とし、かつ、上腕スティッ
クの長さを半径とする、球面状又は多面体状をなすよう
に、設定される検査面に基づいて、求められることを特
徴とする請求項１４記載の人体動作計測方法。
【請求項１６】上腕スティックの位置は、求めた先端及
び基端を結ぶ線分に、交差するように設定される、複数
の検査面における、前記断面形状の重心群を直線近似し
た、近似線分に基づいて、求められることを特徴とする
請求項１５記載の人体動作計測方法。
【請求項１７】求めたスティック同士のなす角に基づい
て、関節の角度を計測することを特徴とする請求項１か
ら１６記載の人体動作計測方法。
【請求項１８】複数の方向から人体を撮影し画像を取得
する画像取得手段と、前記画像取得手段による画像に基づいて、人体の骨格を
モデル化した、基本スティックと腕スティックの各長さ
を設定する骨格モデル設定手段と、水平な検査面を用いて、基本スティックの位置を計測す
る基本スティック計測手段と、腕スティックの先端の位置を求めるとともに、この先端
の位置を中心とし、かつ、腕スティックの長さを半径と
する、球面状又は多面体状をなす、検査面を用いて、腕
スティックの基端の位置を求め、求めた先端及び基端を
結ぶ線分に、交差するように設定される、複数の検査面
に基づいて、腕スティックの位置を計測する、腕スティ
ック計測手段と、各スティックのなす角に基づいて、人体の関節角度を計
算する関節角度計算手段とを備えたことを特徴とする人
体動作計測装置。
【請求項１９】各スティックの位置は、検査面によって
切断される、人体像の断面形状の重心に基づいて、定め
られることを特徴とする請求項１８記載の人体動作計測
装置。
【請求項２０】各スティックの位置は、複数の検査面に
おける、前記断面形状の重心群を直線近似した、近似線
分によって、定められることを特徴とする請求項１８か
ら１９記載の人体動作計測装置。
【請求項２１】前記断面形状は、検査面上に設定される
ボクセルのうち、人体像内にあるボクセルの塊で表現さ
れることを特徴とする請求項１８から２０記載の人体動
作計測装置。