JP2006255329A - 運動支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】身体動作の修正する部位を直感的に伝えることを可能とする。
【解決手段】被指導者側装置１００の指導者／被指導者映像比較部１７は、指導者側装置２００から送られる指導者画像と、カメラ１２により撮像された被指導者画像とをもとに、指導者と被指導者の動作を比較する。この比較により両者の動作が異なる場合は、励振器選択部１６において、動作の異なる部位を特定する。被指導者の身体の各部位には、励振器１５がそれぞれ取着されており、被指導者側装置１００の励振器制御部１４は、上記特定された部位の励振器１５を励振させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ネットワークを介して遠隔地間で運動指導を行う運動支援装置に関する。

従来、ネットワークを介して遠隔地間で通信するための遠隔コミュニケーションシステムとして、テレビ会議システムが普及している。このテレビ会議システムは、ネットワークにより接続された各拠点に撮像装置とモニタを設置して、上記撮像装置による撮像された映像を各拠点とネットワークを介して相互に送受信する。そして、受信された相手側の撮像装置の映像をモニタに表示することにより、遠隔地にいる通信相手とコミュニケーションを行うシステムである。

また、このテレビ会議システムにおいて、ユーザがディスプレイ上で所望の範囲の点を幾つかポインティングすることで、それらの点を含む範囲がクローズアップ表示されるテレビ会議装置が提案されている（特許文献１を参照。）。これにより、ユーザは簡単な操作により、遠隔地側映像の所望の範囲をクローズアップして表示することができる。

特開平０７−２７４１５０号公報

ところが、一般的に従来のテレビ会議システムでは、音声や画像によってコミュニケーションを図るものであった。しかし、例えば、ゴルフやダンス等のスポーツインストラクションシステムのように身体動作を伴う指導を遠隔から行う場合、指導者が被指導者に直接接触することができないため、動作の修正する部位を伝える際に、音声や画像で間接的に伝えなければならなかった。そのため、被指導者が修正する部位を把握するのに時間や手間がかかり、効率的な指導が困難だった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、身体動作の修正する部位を直感的に伝えることを可能とする運動支援装置及び運動支援方法とそのプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係わる運動支援装置及び運動支援方法とそのプログラムは、指導者の動きを撮像した第１の画像データを取得する手段と、被指導者の動きを撮像した第２の画像データを取得する手段とを備える。そして、上記第２の画像データと上記第１の画像データとを比較して、上記被指導者と上記指導者との間の特定部位における動きの差異を検出して、検出された差異がしきい値を超えた場合に、上記被指導者の身体に取着され、当該身体の上記特定部位に刺激を与える刺激手段のうち、当該特定部位に対応する刺激手段を動作させるものである。

このように構成すると、従来のように、音声や画像により身体動作の修正する部位を伝達する場合と比較すると、被指導者の身体に刺激を与えることにより、修正する部位を直感的に伝えることができる。これにより、運動指導に際して時間や手間を要することなく、効率的な運動支援が可能となる。

また、この発明は、次の各種構成を備えることも特徴とする。
第１の構成は、上記第１の画像データを取得する手段及び上記第２の画像データを取得する手段はそれぞれ、上記指導者の動き及び被指導者の動きを複数の角度から撮像して得られる複数の第１の画像データ及び複数の第２の画像データを取得する。そして、上記動きの差異を検出する手段は、上記第２の画像データと上記第１の画像データとを同一角度ごとに比較して、その各比較結果をもとに上記被指導者と上記指導者との間の上記特定部位における動きの差異を検出するようにする。
このように構成すると、被指導者と指導者との動作の比較が複数の角度から行なわれるため、被指導者は、より正確に指導者の動作に合わせて運動することができる。

第２の構成は、上記動きの差異を検出する手段は、上記第１の画像データと第２の画像データとの比較に先立ち、当該第１の画像データ及び第２の画像データの少なくとも一方を拡大又は縮小して上記指導者と被指導者との体型合わせを行う手段を、さらに備えることを特徴とする。
これにより、指導者と被指導者の体型や撮影された距離が異なる場合であっても、確実に動作の異なる部位が検出され、被指導者は修正する部位を正確に把握することができる。

第３の構成は、上記制御手段は、上記検出された差異がしきい値を超えた特定部位が複数箇所検出された場合に、これら複数箇所のうち最も差異が大きい特定部位を選択し、この選択された特定部位に対応する刺激手段を動作させる。
このように構成することにより、動作が異なる部位が複数検出された場合でも、１部位にしか刺激が与えられないため、被指導者は、１部位ごとに動作を修正していくことができる。これにより、同時に複数の部位に刺激を与えて、被指導者を混乱させるようなことがない。

第４の構成は、上記制御手段は、上記特定部位における動きの差異の大きさに応じて、上記刺激手段が特定部位に与える刺激の量もしくは質を可変設定するものである。
このように構成すると、例えば、動作が大きく異なる場合には、強い刺激が与えられるといったように、被指導者は、刺激の強度や速度等により、検出された部位の動きの差異の程度についても把握することが可能となる。

第５の構成は、外部装置との間で伝送路を介して情報伝送を行う通信手段をさらに備え、上記第１の画像データを取得する手段は、上記外部装置から上記通信手段を介して第１の画像データを取得する。
これにより、例えば、指導者が撮像された画像をリアルタイムに取得することができるため、被指導者の状態に適した運動指導を行うことができる。

第６の構成は、記録媒体に記録された情報を読み込む記録媒体読み込み手段をさらに備え、上記第１の画像データを取得する手段は、上記記録媒体読み込み手段により上記記録媒体から上記第１の画像データを取得する。
このようにすると、例えば、ビデオやＤＶＤのような記録媒体に記録された指導者画像をモニタ装置に再生することで、被指導者は所望の時間に何度でも運動指導を受けることができる。

要するにこの発明は、身体動作の修正する部位を直感的に伝えることを可能とする運動支援装置及び運動支援方法とそのプログラムを提供することができる。

図１は、この発明の第１の実施形態に係わる運動支援装置を用いた遠隔運動支援システムの機能構成を示すブロック図である。このシステムは、被指導者側装置１００と、指導者側装置２００と、音声画像通信サーバＳＶとが通信ネットワークＮＷを介して接続されている。
通信ネットワークＮＷは、システムが例えば事業所内又はオフィス内に構築される場合であればＬＡＮ（Local Area Network）により構成される。一方、システムが複数の事業所やオフィスに跨って構成される場合には、インターネットに代表されるコンピュータ・ネットワークから構成される。

音声画像通信サーバＳＶは、上記通信ネットワークＮＷを介して接続された被指導者側装置１００と指導者側装置２００との間で、音声及び画像による通信制御を行う。例えば、被指導者側装置１００と指導者側装置２００との間の通信の接続及び切断制御や、通信ネットワークＮＷの通信速度や、被指導者側装置１００のモニタ１３及び指導者側装置２００のモニタ２３の表示性能に合わせて音声及び画像データの圧縮・変換等を行う。

被指導者側装置１００は、被指導者の自宅、または練習所等に設置されるもので、データ送受信部１１を備え、このデータ送受信部１１にカメラ１２と、モニタ１３と、励振器制御部１４と、指導者／被指導者映像比較部１７とが接続される。データ送受信部１１は、例えば、パーソナル・コンピュータにより構成され、通信ネットワークＮＷを介して指導者側装置２００と音声画像通信を行い、指導者側装置２００から練習見本となる指導者の画像を受信して、液晶表示器（ＬＣＤ）等のモニタ１３に出力する。また、カメラ１２には、例えば、ビデオカメラが用いられ、被指導者の練習する様子を撮像できるように設置される。カメラ１２により撮像された画像は、上記データ送受信部１１に入力され、上記データ送受信部１１は、この入力された被指導者の画像を通信ネットワークＮＷを介して指導者側装置２００に向け送信する。

指導者／被指導者映像比較部１７は、指導者側装置２００から送られる指導者画像と、カメラ１２により入力される被指導者画像とを比較して、動作の異なる部位を検出する。また、励振器制御部１４には、励振器１５と、励振器選択部１６とがそれぞれ接続されている。励振器１５は、被指導者の身体の各部位に取着され、取着された部位を振動させるものである。この励振器１５は、例えば、粘着材により貼付されたり、ベルトにより固定される。また、励振器１５には、振動をオン／オフするためのスイッチ機能が設けられ、このスイッチ機能は、励振器制御部１４により制御される。

励振器選択部１６は、励振器制御部１４に接続されると共に、指導者／被指導者映像比較部１７にも接続されており、指導者／被指導者映像比較部１７により、動作の異なる部位の検出結果が入力される。そして、励振器選択部１６は、この入力された検出結果から動作の異なる部位に対応する励振器１５を選択する。この選択結果は、励振器制御部１４に入力され、励振器制御部１４は、選択された励振器１５をオンにする。

一方、指導者側装置２００は、データ送受信部２１と、カメラ２２と、モニタ２３と、指導開始ボタン２４とを備える。データ送受信部２１は、例えば、パーソナル・コンピュータにより構成され、被指導者側装置１００との間で音声画像通信を行うための接続要求などを音声画像通信サーバＳＶに向けて送信する。また、データ送受信部２１は、被指導者側装置１００に対してカメラ２２により撮像された指導者画像や指導情報を送信する機能も有する。モニタ２３は、テレビジョンモニタや液晶表示器（ＬＣＤ）等で構成され、データ送受信部２１により受信された被指導者画像を表示する。指導開始ボタン２４は、指導者により押下されると、指導開始を表す情報を被指導者側装置１００に向けて送信する。

次に、以上のように構成される遠隔運動支援システムの動作について説明する。図３は、被指導者側装置１００及び指導者側装置２００における運動支援手順とその内容を示すフローチャートである。
まず、被指導者側装置１００は、ステップＳ３ａにおいて、励振器制御部１４により励振器１５をすべてオフに制御する。次に、ステップＳ３ｂにおいて、被指導者側装置１００と指導者側装置２００との間で音声画像通信を実行する。すなわち、被指導者側装置１００のモニタ１３には、指導者画像が表示され、指導者側装置２００のモニタ２３には、被指導者画像が表示される。被指導者は、このモニタ１３に表示された指導者画像を見本として、指導者の動作に合わせて真似しながら運動を行う。また、ステップＳ３ｃにおいて、被指導者側装置１００は、指導が開始されたか否かを検出しており、指導者は、モニタ２３により被指導者の運動の様子を見ながら指導開始ボタン２４をオンにする。

そうすると、被指導者側装置１００は、ステップＳ３ｃにおいて、指導が開始されたと判定する。そして、ステップＳ３ｄに移行して、指導者／被指導者映像比較部１７は、カメラ１２から入力される被指導者画像をもとに被指導者のポーズを認識する。それと共に、ステップＳ３ｅにより、指導者側装置２００から送られる指導者画像から指導者のポーズを認識する。そして、ステップＳ３ｆにおいて、上記認識された被指導者のポーズと指導者のポーズとを比較して動作の違いがあるか否かを判定する。このステップＳ３ｄ〜Ｓ３ｆにおける指導者及び被指導者の動作認識及び動作比較は、以下のように行なわれる。

指導者／被指導者映像比較部１７は、指導者と被指導者の動作を各コマの静止画像をもとに比較する。両者の比較は、例えば、次のような手法を用いる。指導者及び被指導者の背景を単色とし、両者ともに背景と同色のものは身に付けない状態で、画像処理により背景色を切り取る。その際に、カメラに対するそれぞれの向きが同じになるように、予め指導開始時に両足を置く床の位置にそれぞれマーキングしておく。また、背景が切り取られた両者の画像を同じ大きさにするために、拡大／縮小補正する。このように、指導者と被指導者との体型を合わせた上で、両者の動きを比較判定する。この判定は、各部位について予め設定されたしきい値（動きの差異の許容範囲）をもとに、動きの差異がこのしきい値を超えるか否かで行う。

上記判定により、動作の違いがあると判定された場合は、ステップＳ３ｇに移行し、励振器選択部１７は、動作の違いがある部位を特定し、特定された部位に該当する励振器１５を選択する。そして、ステップＳ３ｈにおいて、励振器制御部１４は、上記選択された励振器１５をオンに制御させて所定時間その部位を励振させる。一方、ステップＳ３ｆの判定において、動作の違いが検出されない場合は、ステップＳ３ｉに移行する。

その後、ステップＳ３ｉにおいて、指導開始ボタン２４がオフにされたか否かを判定する。指導開始ボタン２４がオフでなければ、ステップＳ３ｄに移行して上記運動指導を継続する。これに対し、指導開始ボタン２４がオフであれば、当該運動指導を終了し、ステップＳ３ａに移行して励振器１５をすべてオフにする。その後は、ステップＳ３ｂにおいて指導者側装置２００との間で音声画像通信を行う。

以上述べたようにこの実施形態では、被指導者側装置１００の指導者／被指導者映像比較部１７は、指導者側装置２００から送られる指導者画像とカメラ１２により撮像された被指導者画像とをもとに、指導者と被指導者の動作を比較する。この比較により両者の動作が異なる場合は、励振器選択部１６において、動作の異なる部位を特定する。被指導者の身体の各部位には、励振器１５がそれぞれ取着されており、被指導者側装置１００の励振器制御部１４は、上記特定された部位の励振器１５を励振させる。

したがってこの実施形態によれば、従来のように、音声や画像により身体動作の修正する部位を伝達する場合と比較すると、被指導者の身体に刺激を与えることにより、修正する部位を直感的に把握させることができる。これにより、運動指導に際して時間や手間を要することなく、効率的な運動支援が可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、被指導者側装置１００及び指導者側装置２００がそれぞれ複数のカメラを備えるように構成してもよい。図２に遠隔運動支援システムの他の構成例を示す。被指導者側装置１０１は、カメラ１２Ａとカメラ１２Ｂとを備え、これに対し、指導者側装置２０１はカメラ２２Ａとカメラ２２Ｂとを備える。例えば、カメラ１２Ａ及びカメラ２２Ａは、それぞれ水平方向の被指導者及び指導者の動作する様子を撮像し、カメラ１２Ｂ及びカメラ２２Ｂは、それぞれ垂直方向の両者の動作する様子を撮像する。そして、水平方向及び垂直方向の両方向から撮像した画像により両者の動作の認識及び比較を行うようにする。これにより、被指導者及び指導者の動作の認識及び比較を複数の角度から行うことができるため、被指導者は、より正確に指導者の動作に合わせて運動することができる。

また、上述した被指導者及び指導者の動作の認識にモーションキャプチャ手法を利用して実現することもできる。具体的には、例えば、指導者と被指導者の頭、肩、肘、手首等に光を反射するマーカを取着し、両者それぞれの動作中にこのマーカからの反射光を複数箇所に設置されたカメラにより撮像する。そして、撮像されたそれぞれのカメラ画像から三角測量の原理でマーカ位置を検出する。

また、この遠隔運動支援システムにおいて、被指導者は、指導者の動作に同期して動作を真似る必要がある。そこで、被指導者側装置１００にスピーカ、指導者側装置２００にはマイクロホンを備えるように構成する。そして、一般的に行なわれるスポーツインストラクションのように指導者が発する掛け声を、上記マイクロホンにて集音し、この音声データをデータ送受信部２１により、通信ネットワークＮＷを介して被指導者側装置１００に向け送信する。被指導者側装置１００では、データ送受信部１１により、上記送信された音声データを上記スピーカに出力する。このように構成することにより、被指導者は、スピーカから出力される指導者の掛け声に同期させて動作を真似ることができる。

さらに、上記実施形態では、励振器選択部１６において、被指導者と指導者の動きが所定のしきい値を超える部位に対応する励振器１５をすべてオンにするように構成したが、他にも、例えば、所定のしきい値を超える部位のうち最も動きの差異のある部位のみの励振器１５を励振させるように構成することもできる。また、動きの差異の程度に応じて、励振器１５の励振振幅もしくは周波数を変化させるとよい。これにより、例えば、大きく動作が異なる場合には、強い刺激が与えられるといったように、被指導者は、励振の強度や速度により、各部位の動作の異なり具合についても把握することが可能となる。さらに、励振器１５は、動作が異なる部位を被指導者に知らせることができればよく、例えば、低周波等の微弱電流による刺激を与えても構わない。

また、被指導者側装置１００に指導者の画像を記憶するメモリを備え、このメモリに記憶された指導者画像と、カメラ１２により撮像された被指導者の画像とをもとに、指導者と被指導者の動きの差異を比較するようにしてもよい。このようにすると、例えば、ビデオやＤＶＤのような記録媒体に記録された画像をモニタ１３に再生することで、音声画像通信を使用することなく、被指導者は所望の時間に何度でも運動指導を受けることができる。また、この発明は、運動指導に限らず、例えば、ピアノやギター等の楽器の演奏指導や、作業現場における遠隔作業支援にも利用することが可能である。

また、指導開始ボタン２４を被指導者側装置１００に備えるようにしても良い。このように構成すると、被指導者の所望のタイミングで指導を受けることができる。他にも、励振器制御部１４、励振器選択部１６、及び指導者／被指導者映像比較部１７を指導者側装置２００に備えるように構成することも可能である。

さらに、被指導者側装置１００と指導者側装置２００との２装置間に限らず、１つの指導者側装置２００に対して、複数の被指導者側装置１００との間で運動支援を行うようにしてもよい。このように構成すると、１台の指導者側装置３００により、同時に複数台の被指導者側装置１００に向けて運動支援を効率的に行うことができる。この他にも、被指導者側装置１００及び指導者側装置２００の構成、指導者と被指導者の動作比較の手法についても、この発明を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明の運動支援装置を備える遠隔運動支援システムの機能構成を示すブロック図。 遠隔運動支援システムの他の構成例を示すブロック図。 図１に示した被指導者側装置における励振による情報提示手順とその内容を示すフローチャート。

符号の説明

１００，１０１…被指導者側装置，２００，２０１…指導者側装置、ＳＶ…音声画像通信サーバ、ＮＷ…通信ネットワーク、１１…データ送受信部、１２，１２Ａ，１２Ｂ…カメラ、１３…モニタ、１４…励振器制御部、１５…励振器、１６…励振器選択部、１７…指導者／被指導者映像比較、２１…データ送受信部、２２，２２Ａ，２２Ｂ…カメラ、２３…モニタ、２４…指導開始ボタン。

Claims (9)

1. 指導者の動きを撮像した第１の画像データを取得する手段と、
   被指導者の動きを撮像した第２の画像データを取得する手段と、
   前記第２の画像データと前記第１の画像データとを比較して、前記被指導者と前記指導者との間の特定部位における動きの差異を検出する手段と、
   前記検出された差異がしきい値を超えた場合に、前記被指導者の身体に取着され、当該身体の前記特定部位に刺激を与える刺激手段のうち、当該特定部位に対応する刺激手段を動作させる制御手段と
   を具備することを特徴とする運動支援装置。
2. 前記第１の画像データを取得する手段及び前記第２の画像データを取得する手段はそれぞれ、前記指導者の動き及び被指導者の動きを複数の角度から撮像して得られる複数の第１の画像データ及び複数の第２の画像データを取得し、
   前記動きの差異を検出する手段は、
   前記第２の画像データと前記第１の画像データとを同一角度ごとに比較して、その各比較結果をもとに前記被指導者と前記指導者との間の前記特定部位における動きの差異を検出することを特徴とする請求項１記載の運動支援装置。
3. 前記動きの差異を検出する手段は、
   前記第１の画像データと第２の画像データとの比較に先立ち、当該第１の画像データ及び第２の画像データの少なくとも一方を拡大又は縮小して前記指導者と被指導者との体型合わせを行う手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１記載の運動支援装置。
4. 前記制御手段は、前記検出された差異がしきい値を超えた特定部位が複数箇所検出された場合に、これら複数箇所のうち最も差異が大きい特定部位を選択し、この選択された部位に対応する刺激手段を動作させることを特徴とする請求項１記載の運動支援装置。
5. 前記制御手段は、前記特定部位における動きの差異の大きさに応じて、前記刺激手段が特定部位に与える刺激の量もしくは質を可変設定することを特徴とする請求項１記載の運動支援装置。
6. 外部装置との間で伝送路を介して情報伝送を行う通信手段をさらに具備し、
   前記第１の画像データを取得する手段は、前記外部装置から前記通信手段を介して第１の画像データを取得することを特徴とする請求項１記載の運動支援装置。
7. 記録媒体に記録された情報を読み込む記録媒体読み込み手段をさらに具備し、
   前記第１の画像データを取得する手段は、前記記録媒体読み込み手段により前記記録媒体から前記第１の画像データを取得することを特徴とする請求項１記載の運動支援装置。
8. 指導者の動きを撮像した第１の画像データを取得する過程と、
   被指導者の動きを撮像した第２の画像データを取得する過程と、
   前記第２の画像データと前記第１の画像データとを比較して、前記被指導者と前記指導者との間の特定部位における動きの差異を検出する過程と、
   前記検出された差異がしきい値を超えた場合に、前記被指導者の身体に取着され、当該身体の前記特定部位に刺激を与える刺激手段のうち、当該特定部位に対応する刺激手段を動作させる過程と
   を具備することを特徴とする運動支援方法。
9. 運動指導を行うための運動支援装置に用いられるコンピュータで使用されるプログラムであって、
   指導者の動きを撮像した第１の画像データを取得する処理と、
   被指導者の動きを撮像した第２の画像データを取得する処理と、
   前記第２の画像データと前記第１の画像データとを比較して、前記被指導者と前記指導者との間の特定部位における動きの差異を検出する処理と、
   前記検出された差異がしきい値を超えた場合に、前記被指導者の身体に取着され、当該身体の前記特定部位に刺激を与える刺激手段のうち、当該特定部位に対応する刺激手段を動作させる処理と
   を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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