JP2012120648A - Posture detection apparatus - Google Patents

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春彦 佐藤
Yoshitaka Shiba
喜崇 柴
Masahiro Kawamura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately calculate a value indicative of a posture of a subject.SOLUTION: A posture detection apparatus includes: a range image acquisition part 102 where brightness values in respective pixel acquire a range image indicative of a range from a camera to the subject; a coordinate calculation part 104 that calculates a coordinate in three-dimensional space of a plurality of markers pasted on the subject based on the range image acquired by the range image acquisition part 102; and a posture calculation part 106 that calculates a value indicative of the posture of the subject from the coordinates of the plurality of markers calculated by the coordinate calculation part 104.

Description

本発明は、姿勢検出装置に関し、特に、リハビリテーション用途で用いられ、人間の姿勢を数値化する姿勢検出装置に関する。   The present invention relates to a posture detection device, and more particularly to a posture detection device that is used in rehabilitation applications and that quantifies a human posture.

従来、人間の姿勢を数値化するための装置としてゴニオメーターが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a goniometer is known as a device for digitizing a human posture (see, for example, Patent Document 1).

図23Aおよび図23Bは、ゴニオメーターを用いて頚椎の回旋角度を算出する方法を説明するための図である。図23Aに示すように、ゴニオメーター350は、第1定規352と、第2定規354とを含み、第1定規352と、第2定規354とは、回転中心356で回動可能に接続されている。第1定規352には、第1定規352と第2定規354とがなす角度を示す目盛りが記載されている。まず、図23Aのように被験者110が正面を向いている時に、第1定規352の長軸を被験者110の両肩峰と平行な位置に合わせ、その状態で第2定規354の長軸を、被験者110の上から見て被験者110の頭頂部と眉間とを結ぶ直線と一致する位置に合わせる。この状態で第1定規352と第2定規354とがなす角度を計測する。また、図23Bのように被験者110が頭を右方向限界まで回旋させた状態で、第1定規352と第2定規354との位置を図23Aと同様の位置に合わせ、第1定規352と第2定規354とがなす角度を計測する。図23Bの状態で計測された角度と図23Aの状態で計測された角度との差を算出することにより、被験者110の首の回旋角度を算出することができる。   FIG. 23A and FIG. 23B are diagrams for explaining a method of calculating the rotation angle of the cervical spine using a goniometer. As shown in FIG. 23A, the goniometer 350 includes a first ruler 352 and a second ruler 354, and the first ruler 352 and the second ruler 354 are connected to be rotatable at a rotation center 356. Yes. The first ruler 352 has a scale indicating the angle formed by the first ruler 352 and the second ruler 354. First, when the subject 110 is facing the front as shown in FIG. 23A, the long axis of the first ruler 352 is aligned with the position parallel to both shoulder peaks of the subject 110, and in this state, the long axis of the second ruler 354 is When viewed from above the subject 110, the position is matched with a straight line connecting the top of the subject 110 and the space between the eyebrows. In this state, the angle formed by the first ruler 352 and the second ruler 354 is measured. Further, with the subject 110 turning his head to the right limit as shown in FIG. 23B, the positions of the first ruler 352 and the second ruler 354 are aligned with the same positions as in FIG. 23A, and the first ruler 352 and the first ruler 352 The angle formed by the two rulers 354 is measured. By calculating the difference between the angle measured in the state of FIG. 23B and the angle measured in the state of FIG. 23A, the rotation angle of the neck of the subject 110 can be calculated.

図24Aおよび図24Bは、ゴニオメーターを用いて右股関節を外転運動させたときの外転角度を算出する方法を説明するための図である。図24Aに示すように、両脚を閉じた状態の仰臥位の被験者120に対して、右側の上前腸骨棘にゴニオメーター350の回転中心356を合わせ、右側および左側の上前腸骨棘を結ぶ直線上に第1定規352の長軸を合わせ、右側の上前腸骨棘と膝蓋の中央とを結ぶ直線上に第2定規354の長軸を合わせる。この状態で第1定規352と第2定規354とがなす角度を計測する。また、図24Bのように右股関節を外転運動させた状態で、第1定規352と第2定規354との位置を図24Aと同様の位置に合わせ、第1定規352と第2定規354とがなす角度を計測する。図24Bの状態で計測された角度と図24Aの状態で計測された角度との差を算出することにより、被験者120の右股関節を外転運動させたときの外転角度を算出することができる。   FIG. 24A and FIG. 24B are diagrams for explaining a method of calculating an abduction angle when the right hip joint is abducted using a goniometer. As shown in FIG. 24A, for the subject 120 in the supine position with both legs closed, the rotation center 356 of the goniometer 350 is aligned with the right upper anterior iliac spine, and the right and left upper anterior iliac spines are aligned. The long axis of the first ruler 352 is aligned with the connecting straight line, and the long axis of the second ruler 354 is aligned with the straight line connecting the right upper anterior iliac spine and the center of the patella. In this state, the angle formed by the first ruler 352 and the second ruler 354 is measured. Further, in the state where the right hip joint is abducted as shown in FIG. 24B, the positions of the first ruler 352 and the second ruler 354 are adjusted to the same positions as in FIG. 24A, and the first ruler 352 and the second ruler 354 Measure the angle formed by. By calculating the difference between the angle measured in the state of FIG. 24B and the angle measured in the state of FIG. 24A, the abduction angle when the right hip joint of the subject 120 is abducted can be calculated. .

特開2000−279536号公報JP 2000-279536 A

しかしながら、ゴニオメーターを用いる方法では、被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができないという課題がある。   However, the method using a goniometer has a problem that a value indicating the posture of the subject cannot be accurately calculated.

つまり、図23Aおよび図23Bに示した頚椎の回旋角度を算出する方法では、上述の通り、第1定規352の長軸を被験者110の両肩峰と平行な位置に合わせ、その状態で第2定規354の長軸を、被験者110の上から見て被験者110の頭頂部と眉間とを結ぶ直線と一致する位置に合わせる必要がある。しかし、両肩峰と第1定規352とは位置的に離れており、第1定規352を肩に直接当てることができない。また、眉間と第2定規354とは位置的に離れているため、第2定規354を眉間に直接当てることができない。このように、第1定規352および第2定規354を正確な位置に合わせるのが困難であるため、被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができない。   That is, in the method for calculating the rotation angle of the cervical vertebra shown in FIGS. 23A and 23B, as described above, the long axis of the first ruler 352 is aligned with the position parallel to the both shoulder ridges of the subject 110, and in this state, the second The major axis of the ruler 354 needs to be aligned with a position that matches the straight line connecting the top of the subject 110 and the space between the eyebrows when viewed from above the subject 110. However, both shoulder ridges and the first ruler 352 are separated in position, and the first ruler 352 cannot be directly applied to the shoulder. Moreover, since the space between the eyebrows and the second ruler 354 are separated in position, the second ruler 354 cannot be directly applied between the eyebrows. As described above, since it is difficult to align the first ruler 352 and the second ruler 354 with accurate positions, a value indicating the posture of the subject cannot be accurately calculated.

また、図24Aおよび図24Bに示した右股関節を外転運動させたときの外転角度を算出する方法では、上述の通り、右側の上前腸骨棘にゴニオメーター350の回転中心356を合わせ、右側および左側の上前腸骨棘を結ぶ直線上に第1定規352の長軸を合わせ、右側の上前腸骨棘と膝蓋の中央とを結ぶ直線上に第2定規354の長軸を合わせる必要がある。しかし、右股関節を外転運動させたときの角度計測では、骨盤の位置を基準に大腿の側方への運動角度を計測するが、この運動では骨盤自体が傾斜する、いわゆる代償運動が生じる。このため、第1定規352および第2定規354を正確な位置に合わせるのが困難であるため、被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができない。   In the method of calculating the abduction angle when the right hip joint is abducted as shown in FIGS. 24A and 24B, the rotation center 356 of the goniometer 350 is aligned with the right anterior iliac spine as described above. The long axis of the first ruler 352 is aligned with the straight line connecting the right and left upper anterior iliac spines, and the long axis of the second ruler 354 is aligned with the straight line connecting the right upper anterior iliac spine and the center of the patella. It is necessary to match. However, in the angle measurement when the right hip joint is abducted, the movement angle to the side of the thigh is measured based on the position of the pelvis. In this movement, a so-called compensatory movement in which the pelvis itself tilts occurs. For this reason, since it is difficult to align the first ruler 352 and the second ruler 354 with accurate positions, a value indicating the posture of the subject cannot be accurately calculated.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができる姿勢検出装置等を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a posture detection device and the like that can accurately calculate a value indicating the posture of a subject.

上記目的を達成するために、本発明のある局面に係る姿勢検出装置は、各画素における輝度値がカメラから被験者までの距離を示す距離画像を取得する距離画像取得部と、前記距離画像取得部が取得した前記距離画像に基づいて、前記被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する座標算出部と、前記座標算出部が算出した前記複数のマーカーの座標から、前記被験者の姿勢を示す値を算出する姿勢算出部とを備える。   In order to achieve the above object, a posture detection apparatus according to an aspect of the present invention includes a distance image acquisition unit that acquires a distance image in which a luminance value in each pixel indicates a distance from a camera to a subject, and the distance image acquisition unit Based on the acquired distance image, a coordinate calculation unit that calculates coordinates in a three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject, and from the coordinates of the plurality of markers calculated by the coordinate calculation unit, A posture calculation unit that calculates a value indicating the posture of the subject.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができる。   According to this configuration, the coordinates in a three-dimensional space of a plurality of markers are calculated from the distance image, instead of applying a goniometer to the subject. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, a value indicating the posture of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

好ましくは、前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の肩峰と、頭頂部と、眉間とに貼付され、前記姿勢算出部は、前記被験者が正面を向いている状態と頭を回旋させた状態との、前記右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶ直線と、前記頭頂部に貼付されたマーカーおよび前記眉間に貼付されたマーカーを結ぶ直線とがなす角度の差を、頚椎の回旋角度として算出する。   Preferably, the plurality of markers are affixed to the right and left ridges of the subject, the top of the head, and the space between the eyebrows, and the posture calculation unit rotates the head with the subject facing forward. The difference between the straight line connecting the marker affixed to the right and left acetabulum and the straight line connecting the marker affixed to the parietal region and the marker affixed between the eyebrows to the cervical vertebra Calculated as the rotation angle.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の肩峰と、頭頂部と、眉間とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の頚椎の回旋角度を正確に算出することができる。   According to this configuration, the coordinates in the three-dimensional space of the markers affixed to the subject's right and left shoulder ridges, the top of the head, and the eyebrows are calculated from the distance image, rather than hitting the goniometer on the subject. is doing. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the rotation angle of the subject's cervical spine can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の上前腸骨棘と、右脚または左脚の膝蓋とに貼付され、前記姿勢算出部は、前記被験者が両脚を閉じた状態と、前記膝蓋にマーカーが貼付された脚側の股関節を外転運動させた状態との、前記右側および左側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーを結ぶ直線と、前記膝蓋に貼付されたマーカーと前記膝蓋にマーカーが貼付された脚側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーとを結ぶ直線とがなす角度の差を、股関節を外転運動させたときの外転角度として算出してもよい。   Further, the plurality of markers are affixed to the right and left upper anterior iliac spines and the patella of the right leg or the left leg of the subject, and the posture calculation unit is in a state in which the subject closes both legs, A straight line connecting the marker affixed to the right anterior iliac spine on the right side and the left side with the abduction movement of the leg-side hip joint with the marker affixed to the patella, and the marker affixed to the patella The difference between the angle formed by the straight line connecting the marker affixed to the upper anterior iliac spine on the leg side where the marker is affixed to the patella may be calculated as the abduction angle when the hip joint is abducted Good.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の上前腸骨棘と、右脚または左脚の膝蓋とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の股関節を外転運動させたときの外転角度を正確に算出することができる。   According to this configuration, the goniometer is not applied to the subject, but from the distance image, in the three-dimensional space of the markers attached to the right and left upper anterior iliac spines and the right or left patella of the subject. The coordinates at are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the abduction angle when the hip joint of the subject is abducted can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の第7頚椎棘突起と、右側および左側の上後腸骨棘とに貼付され、前記姿勢算出部は、前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーと前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点とを結ぶ直線と、前記被験者の重心線とのなす角度を、体幹傾斜角として算出してもよい。   The plurality of markers are affixed to the subject's seventh cervical spinous process and the right and left upper posterior iliac spines, and the posture calculating unit is a marker affixed to the seventh cervical spinous process; An angle formed by a straight line connecting the midpoint of the two markers attached to the right and left upper posterior iliac spines and the center of gravity of the subject may be calculated as a trunk inclination angle.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の第7頚椎棘突起と、右側および左側の上後腸骨棘とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の体幹傾斜角を正確に算出することができる。   According to this configuration, the goniometer is not applied to the subject, but from the distance image, the marker attached to the subject's seventh cervical spine and the right and left upper iliac spines in the three-dimensional space. Coordinates are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the trunk inclination angle of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーとを含み、前記姿勢算出部は、前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーと前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点とを結ぶ直線から、第7頚椎棘突起から前記腰椎の棘突起までの間に貼付された前記複数のマーカーを通る曲線のうち胸椎部の曲線までの距離の最大値を算出する第1算出部と、前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーから、前記直線と前記曲線とが交差する点までの距離を算出する第2算出部と、前記第1算出部が算出した前記最大値を前記第2算出部が算出した距離で除した値を算出することにより、前記被験者の後湾の度合いを示す後湾指数を算出する第3算出部とを含んでいてもよい。   The plurality of markers include a plurality of markers attached between the seventh cervical spinous process of the subject and the spinous processes of the lumbar vertebrae, and two markers attached to the right and left upper posterior iliac spines. The posture calculation unit includes a seventh line from a straight line connecting a marker affixed to the seventh cervical spinous process and a midpoint of the two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines. A first calculation unit for calculating a maximum value of a distance from a cervical spine process to a curve of a thoracic vertebra part among curves passing through the plurality of markers attached between the spinous process of the lumbar spine and the seventh cervical spine process; A second calculation unit that calculates a distance from the marker affixed to the point where the straight line and the curve intersect, and a distance that the second calculation unit calculates the maximum value calculated by the first calculation unit By calculating the value divided by The third may include a calculation unit for calculating the bay index after indicating the degree of the bay after's.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の後湾の度合いを示す後湾指数を正確に算出することができる。   According to this configuration, the goniometer is not applied to the subject, but from the distance image, the plurality of markers pasted from the subject's seventh cervical spinous process to the spinous process of the lumbar spine, and the right and left upper hindgut The coordinates in the three-dimensional space of the two markers attached to the osteophytes are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the rear bay index indicating the degree of the rear bay of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーとを含み、前記姿勢算出部は、前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーと前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点とを結ぶ直線から、第7頚椎棘突起から前記腰椎の棘突起までの間に貼付された前記複数のマーカーを通る曲線のうち腰椎部の曲線までの距離の最大値を算出する第1算出部と、前記直線と前記曲線とが交差する点から、前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点までの距離を算出する第2算出部と、前記第1算出部が算出した前記最大値を前記第2算出部が算出した距離で除した値を算出することにより、前記被験者の前湾の度合いを示す前湾指数を算出する第3算出部とを含んでいてもよい。   The plurality of markers include a plurality of markers attached between the seventh cervical spinous process of the subject and the spinous processes of the lumbar vertebrae, and two markers attached to the right and left upper posterior iliac spines. The posture calculation unit includes a seventh line from a straight line connecting a marker affixed to the seventh cervical spinous process and a midpoint of the two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines. A first calculation unit for calculating a maximum value of a distance from a cervical spinous process to a lumbar part among curves passing through the plurality of markers attached between the spinous process of the lumbar vertebra, the straight line and the curve; A second calculation unit that calculates a distance from a point at which the two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines to the middle point, and the maximum value calculated by the first calculation unit Divided by the distance calculated by the second calculation unit By calculating it may include a third calculation unit for calculating a lordotic index indicating the degree of lordosis in the subject.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の前湾の度合いを示す前湾指数を正確に算出することができる。   According to this configuration, the goniometer is not applied to the subject, but from the distance image, the plurality of markers pasted from the subject's seventh cervical spinous process to the spinous process of the lumbar spine, and the right and left upper hindgut The coordinates in the three-dimensional space of the two markers attached to the osteophytes are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the front bay index indicating the degree of the front bay of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の肩峰と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁とに貼付され、前記姿勢算出部は、前記右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、上部体幹の向きを示すベクトルである上部体幹ベクトルとして算出する上部体幹ベクトル算出部と、前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、算出された前記上部体幹ベクトルおよび前記下部体幹ベクトルを前記被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記上部体幹と前記下部体幹との間の傾斜角度として算出する傾斜角度算出部とを含んでいてもよい。   In addition, the plurality of markers are affixed to the right and left shoulder ridges of the subject and the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilage, and the posture calculation unit is affixed to the right and left acetabulums. An upper trunk vector calculation unit for calculating a vector connecting the marked markers as an upper trunk vector which is a vector indicating the direction of the upper trunk, and a marker affixed to the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilage A lower trunk vector calculation unit that calculates a vector connecting the two as a lower trunk vector that is a vector indicating a direction of the lower trunk, and the calculated upper trunk vector and the lower trunk vector are used as the frontal plane of the subject. And an inclination angle calculation unit that calculates an angle formed by the vectors projected onto the subject as an inclination angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の肩峰と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度を正確に算出することができる。   According to this configuration, the three-dimensional space of the markers affixed to the subject's right and left acicular ridges and the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilage from the distance image, rather than hitting the goniometer to the subject The coordinates inside are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the inclination angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁と、右側および左側の上前腸骨棘とに貼付され、前記姿勢算出部は、前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、前記右側および左側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、骨盤の向きを示すベクトルである骨盤ベクトルとして算出する骨盤ベクトル算出部と、算出された前記下部体幹ベクトルおよび前記骨盤ベクトルを前記被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記下部体幹と前記骨盤との間の傾斜角度として算出する傾斜角度算出部とを含んでいてもよい。   Further, the plurality of markers are affixed to the lower edge of the lowest prosthetic cartilage on the right side and the left side of the subject and the upper anterior iliac spine on the right side and the left side. A lower trunk vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers attached to the lower edge of the lower auxiliary cartilage as a lower trunk vector that is a vector indicating the direction of the lower trunk, and the right and left upper anterior iliac bones A pelvis vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers affixed to the spines as a pelvis vector that is a vector indicating the orientation of the pelvis, and projects the calculated lower trunk vector and the pelvis vector onto the frontal plane of the subject An inclination angle calculation unit that calculates an angle formed by the vectors as an inclination angle between the lower trunk of the subject and the pelvis may be included.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁と、右側および左側の上前腸骨棘とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の下部体幹と骨盤との間の傾斜角度を正確に算出することができる。   According to this configuration, instead of applying a goniometer to the subject, from the distance image, the markers attached to the lower edge of the lowest costal cartilage on the right and left sides of the subject and the upper anterior iliac spine on the right and left sides Coordinates in 3D space are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the inclination angle between the lower trunk of the subject and the pelvis can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の肩峰と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁とに貼付され、前記姿勢算出部は、前記右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、上部体幹の向きを示すベクトルである上部体幹ベクトルとして算出する上部体幹ベクトル算出部と、前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、算出された前記上部体幹ベクトルおよび前記下部体幹ベクトルを前記被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記上部体幹と前記下部体幹との間の回旋角度として算出する回旋角度算出部とを含んでいてもよい。   In addition, the plurality of markers are affixed to the right and left shoulder ridges of the subject and the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilage, and the posture calculation unit is affixed to the right and left acetabulums. An upper trunk vector calculation unit for calculating a vector connecting the marked markers as an upper trunk vector which is a vector indicating the direction of the upper trunk, and a marker affixed to the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilage A lower trunk vector calculation unit that calculates a vector connecting the two as a lower trunk vector that is a vector indicating the orientation of the lower trunk, and the calculated upper trunk vector and the lower trunk vector to the horizontal plane of the subject A rotation angle calculation unit that calculates an angle formed by the projected vectors as a rotation angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject may be included.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の肩峰と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の上部体幹と下部体幹との間の回旋角度を正確に算出することができる。   According to this configuration, the three-dimensional space of the markers affixed to the subject's right and left acicular ridges and the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilage from the distance image, rather than hitting the goniometer to the subject The coordinates inside are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the rotation angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁と、右側および左側の上前腸骨棘とに貼付され、前記姿勢算出部は、前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、前記右側および左側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、骨盤の向きを示すベクトルである骨盤ベクトルとして算出する骨盤ベクトル算出部と、算出された前記下部体幹ベクトルおよび前記骨盤ベクトルを前記被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記下部体幹と前記骨盤との間の回旋角度として算出する回旋角度算出部とを含んでいてもよい。   Further, the plurality of markers are affixed to the lower edge of the lowest prosthetic cartilage on the right side and the left side of the subject and the upper anterior iliac spine on the right side and the left side. A lower trunk vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers attached to the lower edge of the lower auxiliary cartilage as a lower trunk vector that is a vector indicating the direction of the lower trunk, and the right and left upper anterior iliac bones A pelvic vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers affixed to the spines as a pelvic vector that is a vector indicating the orientation of the pelvis, and the calculated lower trunk vector and the pelvis vector are projected onto the horizontal plane of the subject A rotation angle calculation unit that calculates an angle formed by the vectors as a rotation angle between the lower trunk of the subject and the pelvis may be included.

この構成によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁と、右側および左側の上前腸骨棘とに貼付されマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の下部体幹と骨盤との間の回旋角度を正確に算出することができる。   According to this configuration, instead of applying a goniometer to the subject, from the distance image, the tertiary of the marker affixed to the lower edge of the lowest costal cartilage on the right and left side of the subject and the upper anterior iliac spine on the right and left side Coordinates in the original space are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the rotation angle between the lower trunk of the subject and the pelvis can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

好ましくは、前記カメラは、前記被験者に光を照射し、照射した光の反射光を受光し、照射開始時刻と受光時刻との差から前記被験者までの距離を算出することにより、前記距離画像を生成し、前記複数のマーカーの各々は、再帰性反射部材からなる。   Preferably, the camera irradiates the subject with light, receives reflected light of the irradiated light, and calculates the distance image by calculating a distance to the subject from a difference between an irradiation start time and a light reception time. Each of the plurality of markers is made of a retroreflective member.

再帰性反射部材は、当たった光を光源へ向けてまっすぐに反射する特性を有する。このため、距離画像を正確に算出することができる。よって、複数のマーカーの座標から被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができる。   The retroreflective member has a characteristic of reflecting the light that hits it straight toward the light source. For this reason, the distance image can be accurately calculated. Therefore, a value indicating the posture of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

なお、本発明は、このような特徴的な処理部を備える姿勢検出装置として実現することができるだけでなく、姿勢検出装置に含まれる特徴的な処理部が実行する処理をステップとする姿勢検出方法として実現することができる。また、姿勢検出装置に含まれる特徴的な処理部としてコンピュータを機能させるためのプログラムまたは姿勢検出方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムを、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。   Note that the present invention can be realized not only as an attitude detection apparatus including such a characteristic processing unit, but also as an attitude detection method including steps executed by the characteristic processing unit included in the attitude detection apparatus. Can be realized. Further, it can be realized as a program for causing a computer to function as a characteristic processing unit included in the posture detection apparatus or a program for causing a computer to execute characteristic steps included in a posture detection method. Further, it goes without saying that such a program can be distributed via a computer-readable non-transitory recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) or a communication network such as the Internet. .

本発明によると、被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができる姿勢検出装置等を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the attitude | position detection apparatus etc. which can calculate the value which shows a test subject's attitude | position correctly can be provided.

姿勢検出装置を含む姿勢検出システムの利用シーンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the utilization scene of the attitude | position detection system containing an attitude | position detection apparatus. 本発明の実施の形態1に係る姿勢検出装置の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the attitude | position detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 距離画像カメラの概観図である。It is a general-view figure of a range image camera. 距離画像カメラによる距離計測の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the distance measurement by a distance image camera. (a)は、通常のカメラを用いて被験者を撮影した画像の一例を示す図である。(b)は、(a)と同一位置を撮影した距離画像の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the image which image | photographed the test subject using the normal camera. (B) is a figure which shows an example of the distance image which image | photographed the same position as (a). 被験者が正面を向いている状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the test subject is facing the front. 実施の形態1に係る姿勢検出装置が実行する処理のフローチャートである。5 is a flowchart of processing executed by the posture detection apparatus according to the first embodiment. 被験者が頭を右側限界まで回旋させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the test subject rotated the head to the right limit. 本発明の実施の形態2に係る姿勢検出装置が実行する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which the attitude | position detection apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention performs. 被験者が両脚を閉じた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the test subject closed both legs. 被験者が右脚を開くことにより右股関節を外転運動させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the test subject made the right hip joint abduction motion by opening a right leg. 本発明の実施の形態3に係る姿勢検出装置の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the attitude | position detection apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. マーカーの貼付位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sticking position of a marker. (a)は、被験者へのマーカーの貼付位置を模式的に示す図である。(b)は、第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーを通る曲線を示す図である。(c)は、体幹傾斜角、後湾指数および前湾指数の算出方法を説明するための図である。(A) is a figure which shows typically the sticking position of the marker to a test subject. (B) is a figure which shows the curve which passes along the some marker affixed between the spinous process of the 7th cervical spine to the spinous process of the lumbar vertebra. (C) is a figure for demonstrating the calculation method of a trunk inclination | tilt angle, a rear bay index, and a front bay index. 本発明の実施の形態3に係る姿勢検出装置が実行する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which the attitude | position detection apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention performs. 矢状面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a sagittal surface. 本発明の実施の形態4に係る姿勢検出装置の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the attitude | position detection apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. マーカーの貼付位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sticking position of a marker. 前額面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a front face. 水平面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a horizontal surface. 本発明の実施の形態4に係る姿勢検出装置が実行する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which the attitude | position detection apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention performs. 上部体幹ベクトル、下部体幹ベクトルおよび骨盤ベクトルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an upper trunk vector, a lower trunk vector, and a pelvis vector. 上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度の算出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the inclination angle between an upper trunk and a lower trunk. 被験者が正面を向いている状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the test subject is facing the front. 被験者が頭を右側限界まで回旋させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the test subject rotated the head to the right limit. 両脚を閉じた状態の仰臥位の被験者を示す図である。It is a figure which shows the test subject of the supine position of the state which closed both legs. 右股関節を外転運動させた状態の被験者を示す図である。It is a figure which shows the test subject of the state which carried out the abduction movement of the right hip joint.

以下、本発明に係る姿勢検出装置について実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, an attitude detection apparatus according to the present invention will be described based on embodiments.

(実施の形態1)
実施の形態1では、被験者の関節の可動域を計測することを目的とし、頚椎の回旋角度を算出する姿勢検出装置について説明する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, a posture detection device that calculates the rotation angle of the cervical spine for the purpose of measuring the range of motion of the joint of the subject will be described.

図1は、姿勢検出装置を含む姿勢検出システムの利用シーンを説明するための図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining a use scene of an attitude detection system including an attitude detection device.

姿勢検出システムは、姿勢検出装置100と、距離画像カメラ400とを含む。姿勢検出装置100は、被験者までの距離を計測し、距離画像を撮像することができる距離画像カメラ400に接続され、距離画像カメラ400より距離画像を取得する。姿勢検出装置100は、取得した距離画像から被験者となる人物500の姿勢を検出する。距離画像カメラ400は地面に平行な面に対して一定の煽り角θだけ傾けられ、上方から地面を撮影可能な位置に配置されている。なお、姿勢検出装置100は、典型的にはCPUおよびメモリを備えるコンピュータにより実現され、後述する各種処理を実現するためのプログラムをCPU上で動作することにより、姿勢検出装置100としての機能を果たす。   The posture detection system includes a posture detection device 100 and a distance image camera 400. The posture detection device 100 measures the distance to the subject and is connected to the distance image camera 400 that can capture the distance image, and acquires the distance image from the distance image camera 400. The posture detection apparatus 100 detects the posture of the person 500 serving as the subject from the acquired distance image. The distance image camera 400 is tilted by a certain tilt angle θ with respect to a plane parallel to the ground, and is disposed at a position where the ground can be photographed from above. The posture detection device 100 is typically realized by a computer including a CPU and a memory, and functions as the posture detection device 100 by operating programs for realizing various processes described later on the CPU. .

なお、距離画像カメラ400の真下の地面上の点を原点O(0,0,0)とし、水平方向をx軸方向、高さ方向をy軸方向、奥行き方向をz軸方向とする。以下では、断りのない限り、原点O、x軸、y軸およびz軸で三次元座標系を規定する。ただし、三次元座標系の規定方法はこれに限定されるものではない。   Note that a point on the ground just below the distance image camera 400 is an origin O (0, 0, 0), a horizontal direction is an x-axis direction, a height direction is a y-axis direction, and a depth direction is a z-axis direction. In the following, unless otherwise specified, a three-dimensional coordinate system is defined by the origin O, the x axis, the y axis, and the z axis. However, the method for defining the three-dimensional coordinate system is not limited to this.

図2は、本発明の実施の形態1に係る姿勢検出装置の機能的な構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the posture detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

姿勢検出装置100は、距離画像取得部102と、座標算出部104と、姿勢算出部106とを備える。   The posture detection apparatus 100 includes a distance image acquisition unit 102, a coordinate calculation unit 104, and a posture calculation unit 106.

距離画像取得部102は、各画素における輝度値がカメラから被験者までの距離を示す距離画像を取得する処理部である。   The distance image acquisition unit 102 is a processing unit that acquires a distance image in which the luminance value in each pixel indicates the distance from the camera to the subject.

カメラは、被験者までの距離を計測することができる距離画像カメラであり、被験者に光を照射し、照射した光の反射光を受光し、照射開始時刻と受光時刻との差から被験者までの距離を算出することにより、距離画像を生成する。距離画像取得部102は、距離画像カメラに接続され、距離画像カメラが撮影した距離画像を取得する。   The camera is a distance image camera that can measure the distance to the subject, irradiates the subject with light, receives the reflected light of the irradiated light, and determines the distance to the subject from the difference between the irradiation start time and the light reception time. A distance image is generated by calculating. The distance image acquisition unit 102 is connected to the distance image camera and acquires a distance image captured by the distance image camera.

図3は、距離画像カメラの概観図である。
距離画像カメラ400は、その前面に規則的に配置された複数のLED(Light Emitting Diode)402と、レンズ404とを含む。LED402からは被験者に向かって光が照射され、その反射光がレンズ404に集光される。
FIG. 3 is an overview of the range image camera.
The range image camera 400 includes a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) 402 and lenses 404 regularly arranged on the front surface thereof. Light is emitted from the LED 402 toward the subject, and the reflected light is collected on the lens 404.

図4は、距離画像カメラ400による距離計測の原理を説明するための図である。
複数のLED402から一斉に照射された光403は、被験者(例えば、人物500)で反射され、反射光405がレンズ404によって集光される。この時、LED402から光403が出射してからレンズ404へ反射光405が到達するまでの時間は被験者の位置により異なる。つまり、被験者が距離画像カメラ400に近いほど反射光405の到達時間は短くなり、被験者が距離画像カメラ400に遠いほど反射光405の到達時間は長くなる。距離画像カメラ400は、到達時間を画素ごとに計測することによって、被験者までの距離を画素ごとに出力する。つまり、距離画像カメラ400は、被験者までの距離を画素における輝度値で表した距離画像を出力する。図5(a)は、通常のカメラを用いて被験者を撮影した画像の一例を示す図である。図5(a)に示すように、画像は、被験者として二人の人物を含むものとする。図5(b)は、図5(a)と同一位置を撮影した距離画像の一例を示す図である。距離画像では、距離画像カメラ400までの距離が近いものほど輝度値が小さく(輝度が暗く)、距離が遠いものほど輝度値が大きい(輝度が明るい)ものとする。図5(b)に示すように前側の人物の方が後ろ側の人物よりも輝度値が小さくなっていることが分かる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of distance measurement by the distance image camera 400.
The light 403 emitted from the plurality of LEDs 402 at the same time is reflected by the subject (for example, a person 500), and the reflected light 405 is collected by the lens 404. At this time, the time from when the light 403 is emitted from the LED 402 until the reflected light 405 reaches the lens 404 varies depending on the position of the subject. That is, the closer the subject is to the distance image camera 400, the shorter the arrival time of the reflected light 405, and the longer the subject is to the distance image camera 400, the longer the arrival time of the reflected light 405. The distance image camera 400 outputs the distance to the subject for each pixel by measuring the arrival time for each pixel. That is, the distance image camera 400 outputs a distance image in which the distance to the subject is represented by the luminance value in the pixel. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of an image obtained by photographing a subject using a normal camera. As shown in FIG. 5A, the image includes two persons as subjects. FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a distance image obtained by photographing the same position as in FIG. In the distance image, the closer the distance to the distance image camera 400 is, the smaller the luminance value (the luminance is darker), and the longer the distance, the larger the luminance value (the luminance is brighter). As shown in FIG. 5B, it can be seen that the luminance value of the front person is smaller than that of the rear person.

再度図2を参照して、座標算出部104は、距離画像取得部102が取得した距離画像に基づいて、被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する処理部である。   Referring to FIG. 2 again, the coordinate calculation unit 104 is a processing unit that calculates the coordinates in the three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit 102. is there.

図6は、マーカーの貼付位置を説明するための図である。
複数のマーカーは、被験者110の右側および左側の肩峰にそれぞれ貼付されたマーカー112および114と、頭頂部に貼付されたマーカー116と、眉間に貼付されたマーカー118とを含む。各マーカーは、再帰性反射部材からなる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a marker attaching position.
The plurality of markers include markers 112 and 114 attached to the right and left shoulder ridges of the subject 110, a marker 116 attached to the top of the head, and a marker 118 attached between the eyebrows. Each marker consists of a retroreflective member.

再度図2を参照して、姿勢算出部106は、座標算出部104が算出した複数のマーカーの座標から、被験者の姿勢を示す値を算出する処理部である。   Referring to FIG. 2 again, the posture calculation unit 106 is a processing unit that calculates a value indicating the posture of the subject from the coordinates of the plurality of markers calculated by the coordinate calculation unit 104.

具体的には、姿勢算出部106は、被験者が正面を向いている状態と被験者が頭を回旋させた状態との、右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶ直線と頭頂部に貼付されたマーカーおよび眉間に貼付されたマーカーを結ぶ直線とがなす角度の差を、頚椎の回旋角度として算出する。   Specifically, the posture calculation unit 106 pastes the straight line connecting the marker pasted on the right and left shoulder ridges between the state where the subject is facing the front and the state where the subject is turning his head to the top of the head. The difference between the angle formed by the marker and the straight line connecting the marker affixed between the eyebrows is calculated as the rotation angle of the cervical spine.

図7は、本発明の実施の形態1に係る姿勢検出装置100が実行する処理のフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart of processing executed by posture detection apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.

距離画像取得部102は、距離画像カメラ400が撮影した距離画像を取得する(S2)。つまり、距離画像取得部102は、図6に示すように被験者110が正面を向いている状態で撮影された距離画像と、図8に示すように被験者110が頭を右側限界まで回旋させた状態で撮影された距離画像とを取得する。   The distance image acquisition unit 102 acquires a distance image captured by the distance image camera 400 (S2). That is, the distance image acquisition unit 102 is a state where the subject 110 is photographed with the subject 110 facing the front as shown in FIG. 6 and the state where the subject 110 rotates the head to the right limit as shown in FIG. The distance image photographed in is acquired.

座標算出部104は、距離画像取得部102が取得した距離画像に基づいて、被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する(S4)。つまり、図6に示した被験者110が正面を向いている状態におけるマーカー112〜118の三次元空間中での座標と、図8に示した被験者110が頭を右側限界まで回旋させた状態におけるマーカー112〜118の三次元空間中での座標とを算出する。なお、図6および図8に示すように、被験者110は距離画像カメラ400の方を向いているものとする。このため、座標算出部104は、距離画像において、一番左に写っているマーカーをマーカー112と判断し、一番右に写っているマーカーをマーカー114と判断し、一番上に写っているマーカーをマーカー116とし、それ以外のマーカーをマーカー118と判断することにより、マーカーを区別する。ただし、被験者110と距離画像カメラ400との位置関係はこれに限定されるものではなく、座標算出部104が各マーカーの位置を判断することができるのであれば、どのような位置関係であっても良い。   The coordinate calculation unit 104 calculates the coordinates in the three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit 102 (S4). That is, the coordinates in the three-dimensional space of the markers 112 to 118 in the state where the subject 110 shown in FIG. 6 is facing the front, and the marker in the state where the subject 110 shown in FIG. The coordinates in the three-dimensional space 112 to 118 are calculated. 6 and 8, it is assumed that the subject 110 faces the distance image camera 400. For this reason, in the distance image, the coordinate calculation unit 104 determines that the marker shown on the left is the marker 112, determines the marker shown on the right is the marker 114, and is on the top. Markers are distinguished from each other by determining the marker 116 as a marker and the other markers as markers 118. However, the positional relationship between the subject 110 and the distance image camera 400 is not limited to this, and any positional relationship can be used as long as the coordinate calculation unit 104 can determine the position of each marker. Also good.

姿勢算出部106は、被験者が正面を向いている状態と被験者が頭を回旋させた状態との、右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶ直線と頭頂部に貼付されたマーカーおよび眉間に貼付されたマーカーを結ぶ直線とがなす角度の差を、頚椎の回旋角度として算出する(S6)。つまり、姿勢算出部106は、図6に示した被験者110が正面を向いている状態において、三次元空間中で、マーカー112とマーカー114とを結ぶ直線と、マーカー116とマーカー118とを結ぶ直線とがなす角度を算出する。また、姿勢算出部106は、図8に示した被験者110が頭を右側限界まで回旋させた状態において、三次元空間中で、マーカー112とマーカー114とを結ぶ直線と、マーカー116とマーカー118とを結ぶ直線とがなす角度を算出する。姿勢算出部106は、算出した2つの角度の差を算出することにより頚椎の回旋角度を算出する。具体的には、2つの角度の差の絶対値を頚椎の回旋角度として算出しても良い。   The posture calculation unit 106 includes a straight line connecting a marker affixed to the right and left acromials in a state in which the subject is facing the front and a state in which the subject rotates the head, a marker affixed to the top of the head, and a space between the eyebrows The difference between the angles formed by the straight line connecting the markers affixed to is calculated as the rotation angle of the cervical spine (S6). That is, the posture calculation unit 106 has a straight line connecting the marker 112 and the marker 114 and a straight line connecting the marker 116 and the marker 118 in the three-dimensional space in a state where the subject 110 shown in FIG. Calculate the angle between the two. In addition, the posture calculation unit 106, in a state where the subject 110 illustrated in FIG. 8 rotates his head to the right limit, in the three-dimensional space, a straight line connecting the marker 112 and the marker 114, the marker 116 and the marker 118, The angle formed by the straight line connecting is calculated. The posture calculation unit 106 calculates the rotation angle of the cervical spine by calculating the difference between the two calculated angles. Specifically, the absolute value of the difference between the two angles may be calculated as the rotation angle of the cervical spine.

例えば、マーカー112、114、116および118のそれぞれの三次元空間中での座標を、(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)および(x4,y4,z4)とする。マーカー112とマーカー114とを結ぶ直線と、マーカー116とマーカー118とを結ぶ直線とがなす角度ψは、マーカー112の位置を始点としマーカー114の位置を終点とするベクトルと、マーカー116の位置を始点としマーカー118の位置を終点とするベクトルとがなす角度ψと等しい。つまり、上記角度ψは、以下の(式1)で表すことができる。この角度ψを、被験者110が正面を向いている状態と被験者110が頭を右側限界まで回旋させた状態とでそれぞれ算出し、算出した2つの角度の差を算出することにより頚椎の回旋角度を算出することができる。   For example, the coordinates of the markers 112, 114, 116, and 118 in the three-dimensional space are respectively (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), and (x4, y4). , Z4). An angle ψ formed by a straight line connecting the marker 112 and the marker 114 and a straight line connecting the marker 116 and the marker 118 is a vector having the position of the marker 112 as a start point and the position of the marker 114 as an end point, and the position of the marker 116. It is equal to the angle ψ formed by the vector having the start point and the marker 118 as the end point. That is, the angle ψ can be expressed by the following (Equation 1). The angle ψ is calculated for each of the state in which the subject 110 faces the front and the state in which the subject 110 rotates the head to the right limit, and by calculating the difference between the two calculated angles, the rotation angle of the cervical spine is calculated. Can be calculated.

以上説明したように、実施の形態1によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができる。具体的には、距離画像から、被験者の右側および左側の肩峰と、頭頂部と、眉間とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の頚椎の回旋角度を正確に算出することができる。   As described above, according to the first embodiment, the goniometer is not applied to the subject, but the coordinates of the plurality of markers in the three-dimensional space are calculated from the distance image. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, a value indicating the posture of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers. Specifically, the coordinates in the three-dimensional space of the markers attached to the right and left shoulder ridges, the top of the head, and the space between the eyebrows are calculated from the distance image. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the rotation angle of the subject's cervical spine can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、再帰性反射部材は、当たった光を光源へ向けてまっすぐに反射する特性を有する。このため、距離画像を正確に算出することができる。よって、複数のマーカーの座標から被験者の姿勢を示す値を正確に算出することができる。   In addition, the retroreflective member has a characteristic of reflecting the hit light straight toward the light source. For this reason, the distance image can be accurately calculated. Therefore, a value indicating the posture of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

なお、実施の形態1では、被験者が右側へ回旋運動を行ったときの頚椎の回旋角度を算出する姿勢検出装置について説明したが、被験者が左側へ回旋運動を行ったときの頚椎の回旋角度も、右側へ回旋運動を行った場合と同様に算出することができる。   In the first embodiment, the posture detection device that calculates the rotation angle of the cervical vertebra when the test subject rotates to the right side has been described. However, the rotation angle of the cervical spine when the test subject rotates to the left side is also described. It can be calculated in the same manner as in the case where the rightward rotation is performed.

(実施の形態2)
実施の形態2では、被験者の関節の可動域を計測することを目的とし、股関節を外転運動させたときの外転角度を算出する姿勢検出装置について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a posture detection device that calculates an abduction angle when the hip joint is abducted for the purpose of measuring the range of motion of the subject's joint will be described.

実施の形態2に係る姿勢検出装置および姿勢検出装置を含む姿勢検出システムの構成は、実施の形態1で図2および図1を用いて説明したものとそれぞれ同様である。このため、以下の説明では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明し、同様の部分について説明を繰り返さない。   The configuration of the posture detection system and the posture detection system including the posture detection device according to the second embodiment are the same as those described with reference to FIGS. 2 and 1 in the first embodiment. For this reason, in the following description, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1, and does not repeat description about the same part.

実施の形態1では姿勢算出部106が頚椎の回旋角度を算出したが、実施の形態2では姿勢算出部106が股関節を外転運動させたときの外転角度を算出する。   In the first embodiment, the posture calculation unit 106 calculates the rotation angle of the cervical spine, but in the second embodiment, the posture calculation unit 106 calculates the abduction angle when the hip joint is abducted.

図9は、本発明の実施の形態2に係る姿勢検出装置200が実行する処理のフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart of processing executed by posture detection apparatus 200 according to Embodiment 2 of the present invention.

距離画像取得部102は、距離画像カメラ400が撮影した距離画像を取得する(S2)。つまり、距離画像取得部102は、図10Aに示すように被験者120が両脚を閉じた状態で撮影された距離画像と、図10Bに示すように被験者120が右脚を開くことにより右股関節を外転運動させた状態で撮影された距離画像とを取得する。なお、図10Aおよび図10Bに示すように被験者120はベッドの上に寝ているものとし、被験者120の右側および左側の上前腸骨棘にそれぞれマーカー122および124が貼付され、右脚の膝蓋(好ましくは膝蓋の中心位置)にマーカー126が貼付されているものとする。各マーカーは、再帰性反射部材からなる。   The distance image acquisition unit 102 acquires a distance image captured by the distance image camera 400 (S2). In other words, the distance image acquisition unit 102 removes the right hip joint when the subject 120 opens the right leg as shown in FIG. 10B and the distance image taken with the subject 120 closed as shown in FIG. 10A. A distance image photographed in a state of rolling is acquired. As shown in FIGS. 10A and 10B, it is assumed that the subject 120 is sleeping on the bed, and markers 122 and 124 are respectively attached to the right and left upper anterior iliac spines of the subject 120 so that the right leg patella It is assumed that a marker 126 is attached to (preferably the center position of the patella). Each marker consists of a retroreflective member.

座標算出部104は、距離画像取得部102が取得した距離画像に基づいて、被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する(S8)。つまり、図10Aに示した被験者120が両脚を閉じた状態におけるマーカー122〜126の三次元空間中での座標と、図10Bに示した被験者120が右股関節を外転運動させた状態におけるマーカー122〜126の三次元空間中での座標とを算出する。なお、図10Aおよび図10Bに示すように、被験者120は仰臥位の状態を取っており、距離画像において左脚が下側に、右脚が上側に、足先が左側に、腰が右側に写っているものとする。このため、座標算出部104は、距離画像において、一番左に写っているマーカーをマーカー126と判断し、一番下に写っているマーカーをマーカー124と判断し、それ以外のマーカーをマーカー122と判断することにより、マーカーを区別する。ただし、被験者120と距離画像カメラ400との位置関係はこれに限定されるものではなく、座標算出部104が各マーカーの位置を判断することができるのであれば、どのような位置関係であっても良い。   The coordinate calculation unit 104 calculates the coordinates in the three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit 102 (S8). That is, the coordinates in the three-dimensional space of the markers 122 to 126 when the subject 120 shown in FIG. 10A closes both legs, and the marker 122 when the subject 120 shown in FIG. 10B abducts the right hip joint. To 126 coordinates in a three-dimensional space. 10A and 10B, the subject 120 is in a supine position, and in the distance image, the left leg is on the lower side, the right leg is on the upper side, the toes are on the left side, and the waist is on the right side. It shall be reflected. Therefore, the coordinate calculation unit 104 determines that the leftmost marker in the distance image is the marker 126, the lowest marker is the marker 124, and the other markers are the markers 122. By distinguishing, the marker is distinguished. However, the positional relationship between the subject 120 and the distance image camera 400 is not limited to this, and any positional relationship can be used as long as the coordinate calculation unit 104 can determine the position of each marker. Also good.

姿勢算出部106は、被験者120が両脚を閉じた状態と、右股関節を外転運動させた状態との、右側および左側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーを結ぶ直線と、右側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーとを結ぶ直線とがなす角度の差を、股関節を外転運動させたときの外転角度として算出する(S10)。つまり、姿勢算出部106は、図10Aに示した被験者120が両脚を閉じた状態において、三次元空間中で、マーカー122とマーカー124とを結ぶ直線と、マーカー122とマーカー126とを結ぶ直線とがなす角度を算出する。また、姿勢算出部106は、図10Bに示した被験者120が右股関節を外転運動させた状態において、三次元空間中で、マーカー122とマーカー124とを結ぶ直線と、マーカー122とマーカー126とを結ぶ直線とがなす角度を算出する。姿勢算出部106は、算出した2つの角度の差を算出することにより右股関節を外転運動させたときの外転角度を算出する。具体的には、2つの角度の差の絶対値を外転角度として算出しても良い。   The posture calculation unit 106 includes a straight line connecting a marker attached to the right and left upper anterior iliac spines in a state in which the subject 120 closes both legs and a state in which the right hip joint is abducted, and a right upper The difference in angle formed by the straight line connecting the marker attached to the anterior iliac spine is calculated as the abduction angle when the hip joint is abducted (S10). That is, the posture calculation unit 106 has a straight line connecting the marker 122 and the marker 124 and a straight line connecting the marker 122 and the marker 126 in the three-dimensional space when the subject 120 shown in FIG. Calculate the angle formed by. In addition, the posture calculation unit 106, in a state where the subject 120 illustrated in FIG. 10B has abducted the right hip joint, in the three-dimensional space, the straight line connecting the marker 122 and the marker 124, the marker 122 and the marker 126, The angle formed by the straight line connecting is calculated. The posture calculation unit 106 calculates the abduction angle when the right hip joint is abducted by calculating the difference between the two calculated angles. Specifically, the absolute value of the difference between the two angles may be calculated as the abduction angle.

例えば、122、124および126のそれぞれの三次元空間中での座標を、(x5,y5,z5)、(x6,y6,z6)および(x7,y7,z7)とする。マーカー122とマーカー124とを結ぶ直線と、マーカー122とマーカー126とを結ぶ直線とがなす角度φは、マーカー122の位置を始点としマーカー124の位置を終点とするベクトルと、マーカー122の位置を始点としマーカー126の位置を終点とするベクトルとがなす角度φと等しい。つまり、上記角度φは、以下の(式2)で表すことができる。この角度φを、被験者120が両脚を閉じた状態と右股関節を外転運動させた状態とでそれぞれ算出し、算出した2つの角度の差を算出することにより右股関節を外転運動させたときの外転角度を算出することができる。   For example, the coordinates of 122, 124 and 126 in the three-dimensional space are (x5, y5, z5), (x6, y6, z6) and (x7, y7, z7). An angle φ formed by a straight line connecting the marker 122 and the marker 124 and a straight line connecting the marker 122 and the marker 126 is a vector having the position of the marker 122 as a start point and the position of the marker 124 as an end point, and the position of the marker 122. It is equal to the angle φ formed by the vector having the start point and the position of the marker 126 as the end point. That is, the angle φ can be expressed by the following (Formula 2). This angle φ is calculated when the subject 120 closes both legs and the right hip joint is abducted, and the right hip joint is abducted by calculating the difference between the two calculated angles. The abduction angle can be calculated.

以上説明したように、実施の形態2によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の上前腸骨棘と、右脚の膝蓋とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の右股関節を外転運動させたときの外転角度を正確に算出することができる。   As described above, according to the second embodiment, the marker affixed to the right anterior iliac spine on the right and left sides of the subject and the patella of the right leg from the distance image, instead of applying the goniometer to the subject. The coordinates in the three-dimensional space are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the abduction angle when the subject's right hip joint is abducted can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

なお、実施の形態2では、被験者が右脚を開くことにより右股関節を外転運動させたときの外転角度を算出する姿勢検出装置について説明したが、被験者が左脚を開くことにより左股関節を外転運動させたときの外転角度も、右股関節を外転運動させた場合と同様に算出することができる。   In the second embodiment, the posture detecting device that calculates the abduction angle when the subject opens the right leg and abducts the right hip joint has been described. However, when the subject opens the left leg, the left hip joint is calculated. The abduction angle when the abduction movement is performed can be calculated in the same manner as the abduction movement of the right hip joint.

(実施の形態3)
実施の形態3では、脊柱の曲がり具合を計測することを目的とし、後述する体幹傾斜角、後湾指数および前湾指数を算出する姿勢検出装置について説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a posture detecting device for calculating a trunk inclination angle, a rear bay index, and a front bay index, which will be described later, for the purpose of measuring the degree of bending of the spinal column will be described.

実施の形態3に係る姿勢検出装置を含む姿勢検出システムの構成は、実施の形態1で図1を用いて説明したものと同様である。以下の説明では、実施の形態1および2と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を繰り返さない。   The configuration of the attitude detection system including the attitude detection device according to the third embodiment is the same as that described with reference to FIG. 1 in the first embodiment. In the following description, portions different from those in Embodiments 1 and 2 will be mainly described, and description of similar portions will not be repeated.

図11は、本発明の実施の形態3に係る姿勢検出装置の機能的な構成を示すブロック図である。   FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of the posture detection apparatus according to the third embodiment of the present invention.

姿勢検出装置200は、距離画像取得部102と、座標算出部204と、姿勢算出部206とを含む。   The posture detection apparatus 200 includes a distance image acquisition unit 102, a coordinate calculation unit 204, and a posture calculation unit 206.

距離画像取得部102は、各画素における輝度値がカメラから被験者までの距離を示す距離画像を取得する処理部である。   The distance image acquisition unit 102 is a processing unit that acquires a distance image in which the luminance value in each pixel indicates the distance from the camera to the subject.

座標算出部204は、距離画像取得部102が取得した距離画像に基づいて、被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する処理部である。   The coordinate calculation unit 204 is a processing unit that calculates coordinates in a three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit 102.

図12は、マーカーの貼付位置を説明するための図である。
複数のマーカーは、被験者220の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカー222、223および224と、右側および左側の上後腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー226およびマーカー228とを含む。各マーカーは、再帰性反射部材からなる。図13(a)は、被験者220へのマーカーの貼付位置を模式的に示す図であり、被験者220を側方から見た図である。図13(b)は、第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカー222、223を通る曲線230を示す図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a marker attaching position.
The plurality of markers are a plurality of markers 222, 223 and 224 attached between the seventh cervical spinous process and the spinous process of the lumbar spine, and markers attached to the right and left upper posterior iliac spines, respectively. 226 and marker 228. Each marker consists of a retroreflective member. FIG. 13A is a diagram schematically showing the position where the marker is attached to the subject 220, and is a view of the subject 220 seen from the side. FIG. 13B is a diagram showing a curve 230 passing through a plurality of markers 222 and 223 attached between the seventh cervical spinous process and the spinous process of the lumbar spine.

再度図11を参照して、姿勢算出部206は、体幹傾斜角算出部208と、第1算出部211と、第2算出部212と、第3算出部213とを含む。   Referring to FIG. 11 again, posture calculation unit 206 includes trunk inclination angle calculation unit 208, first calculation unit 211, second calculation unit 212, and third calculation unit 213.

図13(c)を参照して、体幹傾斜角算出部208は、被験者220の第7頚椎棘突起に貼付されたマーカー222と右側および左側の上後腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー226および228の中点240とを結ぶ直線232と、被験者220の重心線234とのなす角度を、体幹傾斜角γとして算出する。重心線234とは、被験者220の重心から地面に垂直に降ろした垂線のことである。なお、この重心線234は、例えば、マーカー226および228の中点240から地面に垂直に降ろした垂線と仮定することができる。   Referring to FIG. 13C, the trunk inclination angle calculation unit 208 includes a marker 222 attached to the seventh cervical spinous process of the subject 220 and a marker 226 attached to the right and left upper posterior iliac spines. And the angle formed by the straight line 232 connecting the midpoint 240 of 228 and the barycentric line 234 of the subject 220 is calculated as the trunk inclination angle γ. The barycentric line 234 is a perpendicular line dropped from the barycenter of the subject 220 perpendicularly to the ground. In addition, this center-of-gravity line 234 can be assumed to be a perpendicular line dropped from the midpoint 240 of the markers 226 and 228 perpendicularly to the ground, for example.

第1算出部211、第2算出部212および第3算出部213は、後湾指数および前湾指数を算出するための処理部である。図13(c)を参照して、第1算出部211、第2算出部212および第3算出部213が実行する処理について説明する。   The first calculation unit 211, the second calculation unit 212, and the third calculation unit 213 are processing units for calculating the rear bay index and the front bay index. With reference to FIG.13 (c), the process which the 1st calculation part 211, the 2nd calculation part 212, and the 3rd calculation part 213 perform is demonstrated.

第1算出部211は、第7頚椎棘突起に貼付されたマーカー222と右側および左側の上後腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー226および228の中点240とを結ぶ直線232から、第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカー222〜224を通る曲線230のうち胸椎部の曲線230までの距離の最大値h1を算出する。第1算出部211は、さらに、上記直線232から、上記曲線230のうち腰椎部の曲線230までの距離の最大値h2を算出する。   From the straight line 232 connecting the marker 222 affixed to the seventh cervical spine process and the midpoint 240 of the markers 226 and 228 affixed to the right and left superior iliac spines, respectively, A maximum value h1 of the distance from the cervical spine process to the thoracic vertebral curve 230 among the curves 230 passing through the plurality of markers 222 to 224 attached between the spinous process of the lumbar spine is calculated. The first calculation unit 211 further calculates a maximum value h2 of the distance from the straight line 232 to the curve 230 of the lumbar portion of the curve 230.

第2算出部212は、第7頚椎棘突起に貼付されたマーカー222から、上記直線232と上記曲線230とが交差する点227までの距離l1を算出する。第2算出部212は、さらに、上記直線232と上記曲線230とが交差する点227から、上記中点240までの距離l2を算出する。   The second calculator 212 calculates the distance l1 from the marker 222 attached to the seventh cervical spinous process to the point 227 where the straight line 232 and the curve 230 intersect. The second calculator 212 further calculates a distance l2 from the point 227 where the straight line 232 and the curve 230 intersect to the midpoint 240.

第3算出部213は、第1算出部211が算出した上記最大値h1を第2算出部212が算出した距離l1で除した値を算出することにより、被験者220の後湾の度合いを示す後湾指数を算出する。第3算出部213は、さらに、第1算出部211が算出した上記最大値h2を第2算出部212が算出した上記距離l2で除した値を算出することにより、被験者220の前湾の度合いを示す前湾指数を算出する。   The third calculation unit 213 calculates the value obtained by dividing the maximum value h1 calculated by the first calculation unit 211 by the distance l1 calculated by the second calculation unit 212, thereby indicating the degree of the rear bay of the subject 220. Calculate the Bay Index. The third calculation unit 213 further calculates a value of the front bay of the subject 220 by calculating a value obtained by dividing the maximum value h2 calculated by the first calculation unit 211 by the distance l2 calculated by the second calculation unit 212. Maewan index is calculated.

図14は、本発明の実施の形態3に係る姿勢検出装置200が実行する処理のフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart of processing executed by posture detection apparatus 200 according to Embodiment 3 of the present invention.

距離画像取得部102は、距離画像カメラ400が撮影した距離画像を取得する(S2)。つまり、距離画像取得部102は、図12に示すように被験者220の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカー222、223および224と、右側および左側の上後腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー226およびマーカー228とが写るように距離画像カメラ400が被験者220の背中を撮影した距離画像を取得する。   The distance image acquisition unit 102 acquires a distance image captured by the distance image camera 400 (S2). That is, the distance image acquisition unit 102 includes a plurality of markers 222, 223, and 224 attached between the seventh cervical spinous process and the lumbar spinous process of the subject 220 as shown in FIG. The distance image camera 400 acquires a distance image obtained by photographing the back of the subject 220 so that the marker 226 and the marker 228 attached to the posterior iliac spine are captured.

座標算出部204は、距離画像取得部102が取得した距離画像に基づいて、被験者220に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する(S21)。つまり、図12に示した被験者220のマーカー222、223、224、226および228の三次元空間中での座標を算出する。図12に示すように被験者220は背中を距離画像カメラ400に向けているものとする。このため、座標算出部204は、距離画像において一番上に写っているマーカーをマーカー222と判断し、最も下から2つのマーカーのうち、左側に写っているマーカーをマーカー228と判断し、右側に写っているマーカーをマーカー226と判断し、最も下から3つ目に写っているマーカーをマーカー224と判断し、それ以外のマーカーをマーカー223と判断することにより、マーカーを区別する。ただし、被験者220と距離画像カメラ400との位置関係はこれに限定されるものではなく、座標算出部204が各マーカーの位置を判断することができるのであれば、どのような位置関係であっても良い。   The coordinate calculation unit 204 calculates the coordinates in the three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject 220 based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit 102 (S21). That is, the coordinates in the three-dimensional space of the markers 222, 223, 224, 226 and 228 of the subject 220 shown in FIG. 12 are calculated. As shown in FIG. 12, it is assumed that the subject 220 has his back facing the distance image camera 400. For this reason, the coordinate calculation unit 204 determines that the marker appearing at the top in the distance image is the marker 222, and of the two markers from the bottom, the marker appearing on the left is determined as the marker 228, and the right side Marker 226 is determined as marker 226, the third marker from the bottom is determined as marker 224, and the other markers are determined as marker 223, thereby distinguishing the markers. However, the positional relationship between the subject 220 and the distance image camera 400 is not limited to this, and any positional relationship can be used as long as the coordinate calculation unit 204 can determine the position of each marker. Also good.

体幹傾斜角算出部208は、被験者220の第7頚椎棘突起に貼付されたマーカー222と右側および左側の上後腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー226および228の中点240とを結ぶ直線232と、被験者220の重心線234とのなす角度を、体幹傾斜角γとして算出する(S22)。体幹傾斜角γにより被験者220が前傾の度合いまたは後傾の度合いを判断することができる。   The trunk inclination angle calculation unit 208 connects straight lines between the marker 222 attached to the seventh cervical spinous process of the subject 220 and the midpoint 240 of the markers 226 and 228 attached to the right and left upper posterior iliac spines, respectively. An angle formed by H.232 and the center of gravity line 234 of the subject 220 is calculated as the trunk inclination angle γ (S22). The subject 220 can determine the degree of forward inclination or the degree of backward inclination based on the trunk inclination angle γ.

第1算出部211は、第7頚椎棘突起に貼付されたマーカー222と右側および左側の上後腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー226および228の中点240とを結ぶ直線232から、第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカー222〜224を通る曲線230のうち胸椎部の曲線230までの距離の最大値h1を算出する(S23)。   From the straight line 232 connecting the marker 222 affixed to the seventh cervical spine process and the midpoint 240 of the markers 226 and 228 affixed to the right and left superior iliac spines, respectively, The maximum value h1 of the distance from the cervical spine process to the curve 230 of the thoracic vertebra part among the curves 230 passing through the plurality of markers 222 to 224 attached between the spinous process of the lumbar spine is calculated (S23).

第2算出部212は、第7頚椎棘突起に貼付されたマーカー222から、上記直線232と上記曲線230とが交差する点227までの距離l1を算出する(S24)。   The second calculator 212 calculates the distance l1 from the marker 222 attached to the seventh cervical spinous process to the point 227 where the straight line 232 and the curve 230 intersect (S24).

第3算出部213は、第1算出部211が算出した上記最大値h1を第2算出部212が算出した距離l1で除した値を算出することにより、被験者220の後湾の度合いを示す後湾指数を算出する(S25)。   The third calculation unit 213 calculates the value obtained by dividing the maximum value h1 calculated by the first calculation unit 211 by the distance l1 calculated by the second calculation unit 212, thereby indicating the degree of the rear bay of the subject 220. The Bay Index is calculated (S25).

第1算出部211は、上記直線232から、上記曲線230のうち腰椎部の曲線230までの距離の最大値h2を算出する(S26)。   The first calculation unit 211 calculates the maximum value h2 of the distance from the straight line 232 to the curve 230 of the lumbar portion of the curve 230 (S26).

第2算出部212は、上記直線232と上記曲線230とが交差する点227から、上記中点240までの距離l2を算出する(S27)。   The second calculator 212 calculates the distance l2 from the point 227 where the straight line 232 and the curve 230 intersect to the midpoint 240 (S27).

第3算出部213は、第1算出部211が算出した上記最大値h2を第2算出部212が算出した上記距離l2で除した値を算出することにより、被験者220の前湾の度合いを示す前湾指数を算出する(S28)。   The third calculator 213 indicates the degree of the front bay of the subject 220 by calculating a value obtained by dividing the maximum value h2 calculated by the first calculator 211 by the distance l2 calculated by the second calculator 212. The front bay index is calculated (S28).

以上説明したように、実施の形態3によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の第7頚椎棘突起と、右側および左側の上後腸骨棘とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の体幹傾斜角を正確に算出することができる。   As described above, according to the third embodiment, the goniometer is not applied to the subject, but is attached to the subject's seventh cervical spinous process and the right and left upper posterior iliac spines from the distance image. The coordinates of the marker in the three-dimensional space are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the trunk inclination angle of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、距離画像から、被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の後湾の度合いを示す後湾指数を正確に算出することができる。   In addition, from a distance image, a three-dimensional space of a plurality of markers affixed between the spinous process of the subject's seventh cervical spine and a lumbar spine and two markers affixed to the right and left upper iliac spines The coordinates inside are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the rear bay index indicating the degree of the rear bay of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

さらに、距離画像から、被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の前湾の度合いを示す前湾指数を正確に算出することができる。   Further, from the distance image, a three-dimensional space of a plurality of markers attached from the seventh cervical spinous process of the subject to the spinous process of the lumbar spine and two markers attached to the right and left upper iliac spines The coordinates inside are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the front bay index indicating the degree of the front bay of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

なお、実施の形態3では、体幹傾斜角と、後湾指数と、前湾指数とを算出するものとしているが、3つのうちいずれか1つまたは2つを算出するものであってもよい。体幹傾斜角を算出するには、被験者の第7頚椎棘突起に貼付されたマーカー222と、右側および左側の上後腸骨棘とにそれぞれ貼付されたマーカー226および228の三次元空間中での座標を算出することができれば良い。つまり、それ以外のマーカー223および224は必要がない。   In the third embodiment, the trunk inclination angle, the rear bay index, and the front bay index are calculated. However, any one or two of the three may be calculated. . In order to calculate the trunk inclination angle, the marker 222 attached to the seventh cervical spine process of the subject and the markers 226 and 228 attached to the right and left upper posterior iliac spines respectively in the three-dimensional space. It is only necessary that the coordinates of can be calculated. That is, the other markers 223 and 224 are not necessary.

また、実施の形態3では、姿勢算出部206が行う計算は三次元空間中の座標を用いて行うこととしたが、各座標を矢状面に投影した座標を用いて計算を行ってもよい。図15は、矢状面を説明するための図である。矢状面346は被験者220を左右対称に切る平面である。つまり、図13(a)は矢状面346に投影したマーカーの位置を示していると考えることもできる。   In Embodiment 3, the calculation performed by the posture calculation unit 206 is performed using coordinates in the three-dimensional space. However, the calculation may be performed using coordinates obtained by projecting each coordinate onto a sagittal plane. . FIG. 15 is a diagram for explaining a sagittal plane. The sagittal plane 346 is a plane that cuts the subject 220 symmetrically. That is, FIG. 13A can be considered to indicate the position of the marker projected on the sagittal plane 346.

(実施の形態4)
実施の形態4では、脳性麻痺児に見られる体幹変形を計測することを目的とし、後述する傾斜角度および回旋角度を算出する姿勢検出装置について説明する。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, a posture detection apparatus for calculating a tilt angle and a rotation angle, which will be described later, is described for the purpose of measuring trunk deformation seen in a child with cerebral palsy.

実施の形態4に係る姿勢検出装置を含む姿勢検出システムの構成は、実施の形態1で図1を用いて説明したものと同様である。以下の説明では、実施の形態1〜3と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を繰り返さない。   The configuration of the posture detection system including the posture detection device according to the fourth embodiment is the same as that described with reference to FIG. 1 in the first embodiment. In the following description, parts different from those in the first to third embodiments will be mainly described, and description of the same parts will not be repeated.

図16は、本発明の実施の形態4に係る姿勢検出装置の機能的な構成を示すブロック図である。   FIG. 16 is a block diagram illustrating a functional configuration of the posture detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

姿勢検出装置300は、距離画像取得部102と、座標算出部304と、姿勢算出部306とを含む。   The posture detection device 300 includes a distance image acquisition unit 102, a coordinate calculation unit 304, and a posture calculation unit 306.

距離画像取得部102は、各画素における輝度値がカメラから被験者までの距離を示す距離画像を取得する処理部である。   The distance image acquisition unit 102 is a processing unit that acquires a distance image in which the luminance value in each pixel indicates the distance from the camera to the subject.

座標算出部304は、距離画像取得部102が取得した距離画像に基づいて、被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する処理部である。   The coordinate calculation unit 304 is a processing unit that calculates coordinates in a three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit 102.

図17は、マーカーの貼付位置を説明するための図である。
複数のマーカーは、被験者320の右側および左側の肩峰にそれぞれ貼付されたマーカー322および324と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁にそれぞれ貼付されたマーカー326および328と、右側および左側の上前腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー330および332とを含む。各マーカーは、再帰性反射部材からなる。図17は、被験者320を骨格図で示しているが、実際にはマーカーは皮膚または衣服上に貼付される。
FIG. 17 is a diagram for explaining a marker attaching position.
The plurality of markers include markers 322 and 324 attached to the right and left acromial ridges of the subject 320, markers 326 and 328 attached to the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilage, respectively, and the right and left sides. Markers 330 and 332 attached to the upper anterior iliac spine, respectively. Each marker consists of a retroreflective member. FIG. 17 shows the subject 320 in a skeletal view, but in actuality, the marker is affixed on the skin or clothes.

再度図16を参照して、姿勢算出部306は、上部体幹ベクトル算出部308と、下部体幹ベクトル算出部310と、骨盤ベクトル算出部312と、傾斜角度算出部314と、回旋角度算出部316とを含む。   Referring to FIG. 16 again, the posture calculation unit 306 includes an upper trunk vector calculation unit 308, a lower trunk vector calculation unit 310, a pelvis vector calculation unit 312, an inclination angle calculation unit 314, and a rotation angle calculation unit. 316.

上部体幹ベクトル算出部308は、右側および左側の肩峰にそれぞれ貼付されたマーカー322および324を結ぶベクトルを、上部体幹の向きを示すベクトルである上部体幹ベクトルとして算出する。   The upper trunk vector calculation unit 308 calculates a vector connecting the markers 322 and 324 attached to the right and left shoulder ridges as an upper trunk vector that is a vector indicating the direction of the upper trunk.

下部体幹ベクトル算出部310は、右側および左側の最下位助軟骨の下縁にそれぞれ貼付されたマーカー326および328を結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する。   The lower trunk vector calculation unit 310 calculates a vector connecting the markers 326 and 328 attached to the lower edges of the right and left lowermost auxiliary cartilages as a lower trunk vector which is a vector indicating the direction of the lower trunk. To do.

骨盤ベクトル算出部312は、右側および左側の上前腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー330および332を結ぶベクトルを、骨盤の向きを示すベクトルである骨盤ベクトルとして算出する。   The pelvic vector calculation unit 312 calculates a vector connecting the markers 330 and 332 attached to the right and left upper anterior iliac spines as a pelvic vector that is a vector indicating the orientation of the pelvis.

傾斜角度算出部314は、算出された上部体幹ベクトルおよび下部体幹ベクトルを被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度として算出する。図18は、前額面の一例を示す図である。前額面342は、被験者320を前後に切る面で、矢状面346に垂直な平面である。傾斜角度算出部314は、さらに、算出された下部体幹ベクトルおよび骨盤ベクトルを被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の下部体幹と骨盤との間の傾斜角度として算出する。   The inclination angle calculation unit 314 uses, as an inclination angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject, an angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated upper trunk vector and lower trunk vector onto the subject's frontal plane. calculate. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the front face value. The frontal plane 342 is a plane that cuts the subject 320 back and forth, and is a plane perpendicular to the sagittal plane 346. The inclination angle calculation unit 314 further calculates an angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated lower trunk vector and pelvic vector onto the subject's frontal plane as an inclination angle between the lower trunk and the pelvis of the subject. .

回旋角度算出部316は、算出された上部体幹ベクトルおよび下部体幹ベクトルを被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の上部体幹と下部体幹との間の回旋角度として算出する。図19は、水平面の一例を示す図である。水平面344は、床に平行で、前額面342と矢状面346ととに直交する平面である。回旋角度算出部316は、さらに、算出された下部体幹ベクトルおよび骨盤ベクトルを被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の下部体幹と骨盤との間の回旋角度として算出する。   The rotation angle calculation unit 316 calculates an angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated upper trunk vector and lower trunk vector onto the horizontal plane of the subject as the rotation angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject. To do. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a horizontal plane. The horizontal plane 344 is a plane that is parallel to the floor and orthogonal to the frontal plane 342 and the sagittal plane 346. The rotation angle calculation unit 316 further calculates an angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated lower trunk vector and pelvis vector onto the horizontal plane of the subject as the rotation angle between the lower trunk and the pelvis of the subject.

なお、実施の形態4では、三次元座標系を以下のように定義する。つまり、図18に示した前額面342をy−z平面とし、図19に示した水平面344をx−y平面とする。また、前額面342と図15に示した矢状面346(x−z平面)とが交わる線(z軸)のうち、地面の位置を原点とする。このような条件を満たす三次元座標系を想定する。   In the fourth embodiment, the three-dimensional coordinate system is defined as follows. That is, the frontal plane 342 shown in FIG. 18 is a yz plane, and the horizontal plane 344 shown in FIG. 19 is an xy plane. Further, the position of the ground is the origin of the line (z axis) where the frontal plane 342 and the sagittal plane 346 (xz plane) shown in FIG. 15 intersect. A three-dimensional coordinate system that satisfies such conditions is assumed.

図20は、本発明の実施の形態4に係る姿勢検出装置300が実行する処理のフローチャートである。   FIG. 20 is a flowchart of processing executed by posture detection apparatus 300 according to Embodiment 4 of the present invention.

距離画像取得部102は、距離画像カメラ400が撮影した距離画像を取得する(S2)。つまり、距離画像取得部102は、図17に示すように被験者320の右側および左側の肩峰にそれぞれ貼付されたマーカー322および324と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁にそれぞれ貼付されたマーカー326および328と、右側および左側の上前腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー330および332とが写るように距離画像カメラ400が被験者320を撮影した距離画像を取得する。   The distance image acquisition unit 102 acquires a distance image captured by the distance image camera 400 (S2). That is, as shown in FIG. 17, the distance image acquisition unit 102 is attached to the markers 322 and 324 respectively attached to the right and left shoulder ridges of the subject 320 and the lower edge of the rightmost and leftmost lowest auxiliary cartilage. The distance image camera 400 acquires a distance image obtained by photographing the subject 320 so that the markers 326 and 328 and the markers 330 and 332 attached to the right and left upper anterior iliac spines, respectively, are shown.

座標算出部304は、距離画像取得部102が取得した距離画像に基づいて、被験者320に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する(S31)。つまり、図17に示した被験者320のマーカー322、324、326、328、330および332の三次元空間中での座標を算出する。図17に示すように被験者320は正面を距離画像カメラ400に向けているものとする。このため、座標算出部304は、距離画像において、最も上から1番目または2番目に写っているマーカーのうち左側のマーカーをマーカー322と判断し、右側のマーカーをマーカー324と判断する。また、座標算出部304は、距離画像において最も上から3番目または4番目に写っているマーカーのうち左側のマーカーをマーカー326と判断し、右側のマーカーをマーカー328と判断する。また、座標算出部304は、距離画像において、最も下から1番目または2番目に写っているマーカーのうち左側のマーカーをマーカー330と判断し、右側のマーカーをマーカー332と判断する。ただし、被験者320と距離画像カメラ400との位置関係はこれに限定されるものではなく、座標算出部304が各マーカーの位置を判断することができるのであれば、どのような位置関係であっても良い。   The coordinate calculation unit 304 calculates the coordinates in the three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject 320 based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit 102 (S31). That is, the coordinates in the three-dimensional space of the markers 322, 324, 326, 328, 330 and 332 of the subject 320 shown in FIG. 17 are calculated. As shown in FIG. 17, it is assumed that the subject 320 faces the front of the distance image camera 400. For this reason, the coordinate calculation unit 304 determines that the left marker among the first and second markers from the top in the distance image is the marker 322, and the right marker is the marker 324. In addition, the coordinate calculation unit 304 determines that the left marker among the third and fourth markers from the top in the distance image is the marker 326 and the right marker is the marker 328. Also, the coordinate calculation unit 304 determines that the left marker among the markers appearing first or second from the bottom in the distance image is the marker 330 and the right marker is the marker 332. However, the positional relationship between the subject 320 and the distance image camera 400 is not limited to this, and any positional relationship can be used as long as the coordinate calculation unit 304 can determine the position of each marker. Also good.

上部体幹ベクトル算出部308は、右側および左側の肩峰にそれぞれ貼付されたマーカー322および324を結ぶベクトルを、上部体幹の向きを示すベクトルである上部体幹ベクトルとして算出する(S32)。つまり、図21に示すように、三次元空間中で、マーカー324の位置を始点としマーカー322の位置を終点とするベクトルを、上部体幹ベクトル334として算出する。   The upper trunk vector calculation unit 308 calculates a vector connecting the markers 322 and 324 attached to the right and left shoulder ridges as an upper trunk vector which is a vector indicating the direction of the upper trunk (S32). That is, as shown in FIG. 21, in the three-dimensional space, a vector having the position of the marker 324 as the start point and the position of the marker 322 as the end point is calculated as the upper trunk vector 334.

下部体幹ベクトル算出部310は、右側および左側の最下位助軟骨の下縁にそれぞれ貼付されたマーカー326および328を結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する(S33)。つまり、図21に示すように、三次元空間中で、マーカー328の位置を始点としマーカー326の位置を終点とするベクトルを、下部体幹ベクトル336として算出する。   The lower trunk vector calculation unit 310 calculates a vector connecting the markers 326 and 328 attached to the lower edges of the right and left lowermost auxiliary cartilages as a lower trunk vector which is a vector indicating the direction of the lower trunk. (S33). That is, as shown in FIG. 21, in the three-dimensional space, a vector whose start point is the position of the marker 328 and whose end point is the position of the marker 326 is calculated as the lower trunk vector 336.

骨盤ベクトル算出部312は、右側および左側の上前腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー330および332を結ぶベクトルを、骨盤の向きを示すベクトルである骨盤ベクトルとして算出する(S34)。つまり、図21に示すように、三次元空間中で、マーカー332の位置を始点としマーカー330の位置を終点とするベクトルを、骨盤ベクトル338として算出する。   The pelvis vector calculation unit 312 calculates a vector connecting the markers 330 and 332 attached to the right and left upper anterior iliac spines as a pelvis vector that is a vector indicating the orientation of the pelvis (S34). That is, as shown in FIG. 21, a vector having the position of the marker 332 as the start point and the position of the marker 330 as the end point is calculated as a pelvic vector 338 in the three-dimensional space.

傾斜角度算出部314は、算出された上部体幹ベクトル334および下部体幹ベクトル336を被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度αとして算出する(S35)。例えば、マーカー324、322、328および326の三次元空間中での座標を、それぞれ、(X1、Y1、Z1)、(X2、Y2、Z2)、(X3、Y3、Z3)および(X4、Y4、Z4)とする。すると、上部体幹ベクトル334は、(X2−X1,Y2−Y1,Z2−Z1)で示され、下部体幹ベクトル336は、(X4−X3,Y4−Y3,Z4−Z3)で示される。図22に示すように上部体幹ベクトル334を前額面342に投影したベクトルをベクトルU_trとし、下部体幹ベクトル336を前額面342に投影したベクトルをベクトルL_trとする。傾斜角度算出部314は、被験者の上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度αを以下の(式3)に従い算出する。ただし、U_tr=(0,Y2−Y1,Z2−Z1)であり、L_tr=(0,Y4−Y3,Z4−Z3)である。   The inclination angle calculation unit 314 determines an angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated upper trunk vector 334 and lower trunk vector 336 on the subject's frontal plane, and the inclination between the upper trunk and the lower trunk of the subject. The angle α is calculated (S35). For example, the coordinates of the markers 324, 322, 328 and 326 in the three-dimensional space are respectively (X1, Y1, Z1), (X2, Y2, Z2), (X3, Y3, Z3) and (X4, Y4). , Z4). Then, the upper trunk vector 334 is represented by (X2-X1, Y2-Y1, Z2-Z1), and the lower trunk vector 336 is represented by (X4-X3, Y4-Y3, Z4-Z3). As shown in FIG. 22, a vector obtained by projecting the upper trunk vector 334 onto the frontal plane 342 is referred to as a vector U_tr, and a vector obtained by projecting the lower trunk vector 336 onto the frontal plane 342 is referred to as a vector L_tr. The inclination angle calculation unit 314 calculates an inclination angle α between the upper trunk and the lower trunk of the subject according to the following (Equation 3). However, U_tr = (0, Y2-Y1, Z2-Z1) and L_tr = (0, Y4-Y3, Z4-Z3).

傾斜角度算出部314は、さらに、算出された下部体幹ベクトル336および骨盤ベクトル338を被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の下部体幹と骨盤との間の傾斜角度βとして算出する(S35)。例えば、マーカー332および330の三次元空間中での座標を、それぞれ、(X5、Y5、Z5)および(X6、Y6、Z6)とする。すると、骨盤ベクトル338は、(X6−X5,Y6−Y5,Z6−Z5)で示される。骨盤ベクトル338を前額面342に投影したベクトルをP_trとすると、傾斜角度算出部314は、被験者の下部体幹と骨盤との間の傾斜角度βを以下の(式4)に従い算出する。ただし、P_tr=(0,Y6−Y5,Z6−Z5)である。   The inclination angle calculation unit 314 further determines the angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated lower trunk vector 336 and pelvis vector 338 onto the subject's frontal plane, and the inclination angle β between the lower trunk and the pelvis of the subject. (S35). For example, the coordinates of the markers 332 and 330 in the three-dimensional space are (X5, Y5, Z5) and (X6, Y6, Z6), respectively. Then, the pelvic vector 338 is represented by (X6-X5, Y6-Y5, Z6-Z5). Assuming that a vector obtained by projecting the pelvic vector 338 onto the frontal plane 342 is P_tr, the inclination angle calculation unit 314 calculates the inclination angle β between the lower trunk of the subject and the pelvis according to the following (Equation 4). However, P_tr = (0, Y6-Y5, Z6-Z5).

回旋角度算出部316は、算出された上部体幹ベクトル334および下部体幹ベクトル336を被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の上部体幹と下部体幹との間の回旋角度ρとして算出する(S36)。例えば、上部体幹ベクトル334を水平面344に投影したベクトルをU_tr2とし、下部体幹ベクトル336を水平面344に投影したベクトルをL_tr2とする。回旋角度算出部316は、被験者の上部体幹と下部体幹との間の回旋角度ρを以下の(式5)に従い算出する。ただし、U_tr2=(X2−X1,Y2−Y1,0)であり、L_tr2=(X4−X3,Y4−Y3,0)である。   The rotation angle calculation unit 316 calculates the angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated upper trunk vector 334 and lower trunk vector 336 on the horizontal plane of the subject, and the rotation angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject. Calculated as ρ (S36). For example, a vector obtained by projecting the upper trunk vector 334 onto the horizontal plane 344 is U_tr2, and a vector obtained by projecting the lower trunk vector 336 onto the horizontal plane 344 is L_tr2. The rotation angle calculation unit 316 calculates the rotation angle ρ between the upper trunk and the lower trunk of the subject according to the following (Formula 5). However, U_tr2 = (X2-X1, Y2-Y1,0) and L_tr2 = (X4-X3, Y4-Y3, 0).

回旋角度算出部316は、さらに、算出された下部体幹ベクトル336および骨盤ベクトル338を被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、被験者の下部体幹と骨盤との間の回旋角度σとして算出する(S36)。例えば、骨盤ベクトル338を水平面344に投影したベクトルをP_tr2とする。回旋角度算出部316は、被験者の下部体幹と骨盤との間の回旋角度σを以下の(式6)に従い算出する。ただし、P_tr2=(X6−X5,Y6−Y5,0)である。   The rotation angle calculation unit 316 further sets the angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated lower trunk vector 336 and pelvis vector 338 onto the horizontal plane of the subject as the rotation angle σ between the lower trunk and the pelvis of the subject. Calculate (S36). For example, a vector obtained by projecting the pelvic vector 338 onto the horizontal plane 344 is P_tr2. The rotation angle calculation unit 316 calculates the rotation angle σ between the lower trunk of the subject and the pelvis according to the following (Equation 6). However, P_tr2 = (X6-X5, Y6-Y5, 0).

以上説明したように、実施の形態4によると、ゴニオメーターを被験者に当てるのではなく、距離画像から、被験者の右側および左側の肩峰と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度、および被験者の上部体幹と下部体幹との間の回旋角度を正確に算出することができる。   As described above, according to the fourth embodiment, the goniometer is not applied to the subject, but from the distance image, the right and left shoulder ridges of the subject and the lower edge of the lowermost auxiliary cartilage on the right and left sides. The coordinates of the attached marker in the three-dimensional space are calculated. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the inclination angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject and the rotation angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

また、距離画像から、被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁と、右側および左側の上前腸骨棘とに貼付されたマーカーの三次元空間中での座標を算出している。このため、各マーカーの座標を正確に求めることができる。よって、複数のマーカーの座標から、被験者の下部体幹と骨盤との間の傾斜角度、および被験者の下部体幹と骨盤との間の回旋角度を正確に算出することができる。   In addition, the coordinates in the three-dimensional space of the markers affixed to the lower edge of the lowermost auxiliary cartilage on the right side and the left side of the subject and the upper anterior iliac spine on the right side and the left side are calculated from the distance image. For this reason, the coordinate of each marker can be calculated | required correctly. Therefore, the inclination angle between the lower trunk of the subject and the pelvis and the rotation angle between the lower trunk of the subject and the pelvis can be accurately calculated from the coordinates of the plurality of markers.

なお、実施の形態4では、被験者の上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度、下部体幹と骨盤との間の傾斜角度、上部体幹と下部体幹との間の回旋角度、および下部体幹と骨盤との間の回旋角度を算出するとしているが4つの角度のうち1〜3つの角度を算出するものであっても良い。   In the fourth embodiment, the inclination angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject, the inclination angle between the lower trunk and the pelvis, the rotation angle between the upper trunk and the lower trunk, Although the rotation angle between the lower trunk and the pelvis is calculated, one to three of the four angles may be calculated.

被験者の上部体幹と下部体幹との間の傾斜角度、または上部体幹と下部体幹との間の回旋角度を算出するには、被験者の右側および左側の肩峰にそれぞれ貼付されたマーカー322および324と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁にそれぞれ貼付されたマーカー326および328との三次元空間中での座標を算出することができればよい。つまり、それ以外のマーカー330および332は必要がない。   To calculate the angle of inclination between the upper and lower trunks of the subject or the rotation angle between the upper and lower trunks, markers attached to the right and left shoulder ridges of the subject, respectively. It is only necessary to be able to calculate the coordinates in the three-dimensional space between 322 and 324 and the markers 326 and 328 attached to the lower edges of the right and left lowest auxiliary cartilages, respectively. That is, the other markers 330 and 332 are not necessary.

また、被験者の下部体幹と骨盤との間の傾斜角度、または下部体幹と骨盤との間の回旋角度を算出するには、被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁にそれぞれ貼付されたマーカー326および328と、右側および左側の上前腸骨棘にそれぞれ貼付されたマーカー330および332との三次元空間中での座標を算出することができればよい。つまり、それ以外のマーカー322および324は必要がない。   To calculate the inclination angle between the lower trunk and the pelvis of the subject or the rotation angle between the lower trunk and the pelvis, paste them on the lower edge of the lowest prosthesis on the right and left sides of the subject, respectively. It is only necessary to be able to calculate the coordinates in the three-dimensional space between the markers 326 and 328 and the markers 330 and 332 attached to the right and left upper anterior iliac spines, respectively. That is, the other markers 322 and 324 are not necessary.

以上、本発明の実施の形態に係る姿勢検出装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。   As described above, the attitude detection device according to the embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to this embodiment.

例えば、上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクドライブ、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムとして構成されても良い。RAMまたはハードディスクドライブには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。   For example, each of the above devices may be specifically configured as a computer system including a microprocessor, ROM, RAM, hard disk drive, display unit, keyboard, mouse, and the like. A computer program is stored in the RAM or hard disk drive. Each device achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program. Here, the computer program is configured by combining a plurality of instruction codes indicating instructions for the computer in order to achieve a predetermined function.

さらに、上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしても良い。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。RAMには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。   Furthermore, some or all of the constituent elements constituting each of the above-described devices may be configured by a single system LSI (Large Scale Integration). The system LSI is an ultra-multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on a single chip, and specifically, a computer system including a microprocessor, ROM, RAM, and the like. . A computer program is stored in the RAM. The system LSI achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program.

さらにまた、上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なICカードまたは単体のモジュールから構成されているとしても良い。ICカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータシステムである。ICカードまたはモジュールは、上記の超多機能LSIを含むとしても良い。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ICカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このICカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしても良い。   Furthermore, some or all of the constituent elements constituting each of the above-described devices may be configured from an IC card that can be attached to and detached from each device or a single module. The IC card or module is a computer system that includes a microprocessor, ROM, RAM, and the like. The IC card or the module may include the super multifunctional LSI described above. The IC card or the module achieves its function by the microprocessor operating according to the computer program. This IC card or this module may have tamper resistance.

また、本発明は、上記に示す方法であるとしても良い。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしても良いし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしても良い。   Further, the present invention may be the method described above. Further, the present invention may be a computer program that realizes these methods by a computer, or may be a digital signal composed of the computer program.

さらに、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号をコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu-ray Disc(登録商標))、半導体メモリなどに記録したものとしても良い。また、これらの非一時的な記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしても良い。   Furthermore, the present invention provides a non-transitory recording medium capable of reading the computer program or the digital signal, such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO, a DVD, a DVD-ROM, a DVD-RAM, a BD ( It may be recorded on a Blu-ray Disc (registered trademark), a semiconductor memory, or the like. The digital signal may be recorded on these non-temporary recording media.

また、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしても良い。   In the present invention, the computer program or the digital signal may be transmitted via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, a data broadcast, or the like.

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしても良い。   The present invention may be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program.

また、上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記非一時的な記録媒体に記録して移送することにより、または上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしても良い。   Further, by recording the program or the digital signal on the non-temporary recording medium and transferring it, or transferring the program or the digital signal via the network or the like, another independent computer It may be implemented by the system.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、姿勢検出装置に適用でき、特に距離画像カメラから得られる距離画像に基づいて被験者の姿勢を検出することができる姿勢検出装置等に適用できる。   The present invention can be applied to a posture detection device, and in particular to a posture detection device that can detect the posture of a subject based on a distance image obtained from a distance image camera.

100、200、300 姿勢検出装置
102 距離画像取得部
104、204、304 座標算出部
106、206、306 姿勢算出部
110、120、220、320 被験者
112、114、116、118、122、124、126、222、223、224、226、228、322、324、326、328、330、332 マーカー
208 体幹傾斜角算出部
211 第1算出部
212 第2算出部
213 第3算出部
227 交差する点
230 曲線
232 直線
234 重心線
240 中点
308 上部体幹ベクトル算出部
310 下部体幹ベクトル算出部
312 骨盤ベクトル算出部
314 傾斜角度算出部
316 回旋角度算出部
334 上部体幹ベクトル
336 下部体幹ベクトル
338 骨盤ベクトル
342 前額面
344 水平面
346 矢状面
350 ゴニオメーター
352 第1定規
354 第2定規
356 回転中心
400 距離画像カメラ
402 LED
403 光
404 レンズ
405 反射光
500 人物
100, 200, 300 Posture detection device 102 Distance image acquisition unit 104, 204, 304 Coordinate calculation unit 106, 206, 306 Posture calculation unit 110, 120, 220, 320 Subject 112, 114, 116, 118, 122, 124, 126 , 222, 223, 224, 226, 228, 322, 324, 326, 328, 330, 332 Marker 208 Trunk angle calculation unit 211 First calculation unit 212 Second calculation unit 213 Third calculation unit 227 Intersection point 230 Curve 232 Straight line 234 Center of gravity line 240 Midpoint 308 Upper trunk vector calculation unit 310 Lower trunk vector calculation unit 312 Pelvic vector calculation unit 314 Inclination angle calculation unit 316 Rotation angle calculation unit 334 Upper trunk vector 336 Lower trunk vector 338 Pelvis Vector 342 front face 344 water Plane 346 Sagittal plane 350 Goniometer 352 First ruler 354 Second ruler 356 Center of rotation 400 Distance image camera 402 LED
403 Light 404 Lens 405 Reflected light 500 People

Claims (13)

各画素における輝度値がカメラから被験者までの距離を示す距離画像を取得する距離画像取得部と、
前記距離画像取得部が取得した前記距離画像に基づいて、前記被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する座標算出部と、
前記座標算出部が算出した前記複数のマーカーの座標から、前記被験者の姿勢を示す値を算出する姿勢算出部と
を備える姿勢検出装置。
A distance image acquisition unit that acquires a distance image in which the luminance value in each pixel indicates the distance from the camera to the subject;
Based on the distance image acquired by the distance image acquisition unit, a coordinate calculation unit that calculates coordinates in a three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject;
A posture detection device comprising: a posture calculation unit that calculates a value indicating the posture of the subject from the coordinates of the plurality of markers calculated by the coordinate calculation unit.
前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の肩峰と、頭頂部と、眉間とに貼付され、
前記姿勢算出部は、前記被験者が正面を向いている状態と頭を回旋させた状態との、前記右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶ直線と、前記頭頂部に貼付されたマーカーおよび前記眉間に貼付されたマーカーを結ぶ直線とがなす角度の差を、頚椎の回旋角度として算出する
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers are affixed to the subject's right and left acromion, the parietal region, and between the eyebrows,
The posture calculation unit includes a straight line connecting a marker affixed to the right and left shoulder ridges in a state where the subject is facing the front and a state where the head is rotated, and a marker affixed to the top of the head The posture detection apparatus according to claim 1, wherein a difference between angles formed by a straight line connecting the markers attached between the eyebrows is calculated as a rotation angle of the cervical spine.
前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の上前腸骨棘と、右脚または左脚の膝蓋とに貼付され、
前記姿勢算出部は、前記被験者が両脚を閉じた状態と、前記膝蓋にマーカーが貼付された脚側の股関節を外転運動させた状態との、前記右側および左側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーを結ぶ直線と、前記膝蓋に貼付されたマーカーと前記膝蓋にマーカーが貼付された脚側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーとを結ぶ直線とがなす角度の差を、股関節を外転運動させたときの外転角度として算出する
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers are affixed to the right and left upper anterior iliac spines and the right or left patella of the subject,
The posture calculation unit is attached to the right and left upper anterior iliac spines in a state where the subject closes both legs and a state where the leg hip joint with the marker attached to the patella is abducted. A difference between an angle formed by a straight line connecting the marked marker and a straight line connecting the marker affixed to the patella and the marker affixed to the upper anterior iliac spine to which the marker is affixed to the patella, The posture detection device according to claim 1, wherein the angle is calculated as an abduction angle when the abduction movement is performed.
前記複数のマーカーは、前記被験者の第7頚椎棘突起と、右側および左側の上後腸骨棘とに貼付され、
前記姿勢算出部は、前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーと前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点とを結ぶ直線と、前記被験者の重心線とのなす角度を、体幹傾斜角として算出する
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers are affixed to the subject's seventh cervical spinous process and the right and left superior posterior iliac spines,
The posture calculation unit includes a straight line connecting a marker affixed to the seventh cervical spine process and a midpoint of the two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines, and a barycentric line of the subject The posture detection apparatus according to claim 1, wherein the angle formed by the angle is calculated as a trunk inclination angle.
前記複数のマーカーは、前記被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーとを含み、
前記姿勢算出部は、
前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーと前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点とを結ぶ直線から、第7頚椎棘突起から前記腰椎の棘突起までの間に貼付された前記複数のマーカーを通る曲線のうち胸椎部の曲線までの距離の最大値を算出する第1算出部と、
前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーから、前記直線と前記曲線とが交差する点までの距離を算出する第2算出部と、
前記第1算出部が算出した前記最大値を前記第2算出部が算出した距離で除した値を算出することにより、前記被験者の後湾の度合いを示す後湾指数を算出する第3算出部とを含む
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers includes a plurality of markers affixed between the seventh cervical spinous process of the subject and the spinous processes of the lumbar vertebrae, and two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines. ,
The posture calculation unit
From the seventh cervical spinous process to the spinous process of the lumbar spine from a straight line connecting the marker affixed to the seventh cervical spine process and the midpoint of the two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines A first calculation unit for calculating a maximum value of a distance to a curve of the thoracic vertebra part among curves passing through the plurality of markers pasted until,
A second calculator that calculates a distance from a marker affixed to the seventh cervical spine process to a point where the straight line and the curve intersect;
A third calculation unit that calculates a rear bay index indicating the degree of the rear bay of the subject by calculating a value obtained by dividing the maximum value calculated by the first calculation unit by the distance calculated by the second calculation unit. The posture detection device according to claim 1.
前記複数のマーカーは、前記被験者の第7頚椎棘突起から腰椎の棘突起までの間に貼付された複数のマーカーと、右側および左側の上後腸骨棘に貼付された2つのマーカーとを含み、
前記姿勢算出部は、
前記第7頚椎棘突起に貼付されたマーカーと前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点とを結ぶ直線から、第7頚椎棘突起から前記腰椎の棘突起までの間に貼付された前記複数のマーカーを通る曲線のうち腰椎部の曲線までの距離の最大値を算出する第1算出部と、
前記直線と前記曲線とが交差する点から、前記右側および左側の上後腸骨棘に貼付された前記2つのマーカーの中点までの距離を算出する第2算出部と、
前記第1算出部が算出した前記最大値を前記第2算出部が算出した距離で除した値を算出することにより、前記被験者の前湾の度合いを示す前湾指数を算出する第3算出部とを含む
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers includes a plurality of markers affixed between the seventh cervical spinous process of the subject and the spinous processes of the lumbar vertebrae, and two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines. ,
The posture calculation unit
From the seventh cervical spinous process to the spinous process of the lumbar spine from a straight line connecting the marker affixed to the seventh cervical spine process and the midpoint of the two markers affixed to the right and left upper posterior iliac spines A first calculation unit that calculates a maximum value of the distance to the curve of the lumbar portion among the curves passing through the plurality of markers pasted until
A second calculation unit for calculating a distance from a point where the straight line and the curve intersect to a midpoint of the two markers attached to the right and left superior posterior iliac spines;
A third calculation unit that calculates a front bay index indicating a degree of the front bay of the subject by calculating a value obtained by dividing the maximum value calculated by the first calculation unit by the distance calculated by the second calculation unit. The posture detection device according to claim 1.
前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の肩峰と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁とに貼付され、
前記姿勢算出部は、
前記右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、上部体幹の向きを示すベクトルである上部体幹ベクトルとして算出する上部体幹ベクトル算出部と、
前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、
算出された前記上部体幹ベクトルおよび前記下部体幹ベクトルを前記被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記上部体幹と前記下部体幹との間の傾斜角度として算出する傾斜角度算出部とを含む
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers are affixed to the subject's right and left acicular ridges and the lower edge of the right and left lowest prosthetic cartilage,
The posture calculation unit
An upper trunk vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers attached to the right and left shoulder ridges as an upper trunk vector that is a vector indicating the direction of the upper trunk;
A lower trunk vector calculation unit for calculating a vector connecting the markers affixed to the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilages as a lower trunk vector that is a vector indicating the direction of the lower trunk;
An angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated upper trunk vector and the lower trunk vector onto the frontal plane of the subject is calculated as an inclination angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject. The posture detection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁と、右側および左側の上前腸骨棘とに貼付され、
前記姿勢算出部は、
前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、
前記右側および左側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、骨盤の向きを示すベクトルである骨盤ベクトルとして算出する骨盤ベクトル算出部と、
算出された前記下部体幹ベクトルおよび前記骨盤ベクトルを前記被験者の前額面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記下部体幹と前記骨盤との間の傾斜角度として算出する傾斜角度算出部とを含む
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers are affixed to the lower edge of the lowest prosthetic cartilage on the right and left sides of the subject and the upper anterior iliac spine on the right and left sides,
The posture calculation unit
A lower trunk vector calculation unit for calculating a vector connecting the markers affixed to the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilages as a lower trunk vector that is a vector indicating the direction of the lower trunk;
A pelvic vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers attached to the right and left upper anterior iliac spines as a pelvic vector that is a vector indicating the orientation of the pelvis;
Inclination angle calculation for calculating the angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated lower trunk vector and the pelvic vector onto the frontal plane of the subject as the inclination angle between the lower trunk and the pelvis of the subject The posture detection device according to claim 1, further comprising: a unit.
前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の肩峰と、右側および左側の最下位助軟骨の下縁とに貼付され、
前記姿勢算出部は、
前記右側および左側の肩峰に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、上部体幹の向きを示すベクトルである上部体幹ベクトルとして算出する上部体幹ベクトル算出部と、
前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、
算出された前記上部体幹ベクトルおよび前記下部体幹ベクトルを前記被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記上部体幹と前記下部体幹との間の回旋角度として算出する回旋角度算出部とを含む
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers are affixed to the subject's right and left acicular ridges and the lower edge of the right and left lowest prosthetic cartilage,
The posture calculation unit
An upper trunk vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers attached to the right and left shoulder ridges as an upper trunk vector that is a vector indicating the direction of the upper trunk;
A lower trunk vector calculation unit for calculating a vector connecting the markers affixed to the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilages as a lower trunk vector that is a vector indicating the direction of the lower trunk;
An angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated upper trunk vector and lower trunk vector onto the horizontal plane of the subject is calculated as a rotation angle between the upper trunk and the lower trunk of the subject. The posture detection device according to claim 1, further comprising a rotation angle calculation unit.
前記複数のマーカーは、前記被験者の右側および左側の最下位助軟骨の下縁と、右側および左側の上前腸骨棘とに貼付され、
前記姿勢算出部は、
前記右側および左側の最下位助軟骨の下縁に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、下部体幹の向きを示すベクトルである下部体幹ベクトルとして算出する下部体幹ベクトル算出部と、
前記右側および左側の上前腸骨棘に貼付されたマーカーを結ぶベクトルを、骨盤の向きを示すベクトルである骨盤ベクトルとして算出する骨盤ベクトル算出部と、
算出された前記下部体幹ベクトルおよび前記骨盤ベクトルを前記被験者の水平面へ投影したベクトル同士がなす角度を、前記被験者の前記下部体幹と前記骨盤との間の回旋角度として算出する回旋角度算出部とを含む
請求項1記載の姿勢検出装置。
The plurality of markers are affixed to the lower edge of the lowest prosthetic cartilage on the right and left sides of the subject and the upper anterior iliac spine on the right and left sides,
The posture calculation unit
A lower trunk vector calculation unit for calculating a vector connecting the markers affixed to the lower edge of the right and left lowest auxiliary cartilages as a lower trunk vector that is a vector indicating the direction of the lower trunk;
A pelvic vector calculation unit that calculates a vector connecting the markers attached to the right and left upper anterior iliac spines as a pelvic vector that is a vector indicating the orientation of the pelvis;
A rotation angle calculation unit that calculates an angle formed by the vectors obtained by projecting the calculated lower trunk vector and the pelvis vector onto the horizontal plane of the subject as a rotation angle between the lower trunk and the pelvis of the subject. The posture detection device according to claim 1.
前記カメラは、前記被験者に光を照射し、照射した光の反射光を受光し、照射開始時刻と受光時刻との差から前記被験者までの距離を算出することにより、前記距離画像を生成し、
前記複数のマーカーの各々は、再帰性反射部材からなる
請求項1〜10のいずれか1項に記載の姿勢検出装置。
The camera irradiates the subject with light, receives reflected light of the irradiated light, generates the distance image by calculating the distance to the subject from the difference between the irradiation start time and the light reception time,
The posture detection device according to claim 1, wherein each of the plurality of markers includes a retroreflective member.
各画素における輝度値がカメラから被験者までの距離を示す距離画像を取得する距離画像取得ステップと、
前記距離画像取得ステップにおいて取得された前記距離画像に基づいて、前記被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する座標算出ステップと、
前記座標算出ステップにおいて算出された前記複数のマーカーの座標から、前記被験者の姿勢を示す値を算出する姿勢算出ステップと
を含む姿勢検出方法。
A distance image acquisition step for acquiring a distance image in which the luminance value in each pixel indicates the distance from the camera to the subject;
Based on the distance image acquired in the distance image acquisition step, a coordinate calculation step of calculating coordinates in a three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject;
A posture detection method comprising: a posture calculation step of calculating a value indicating the posture of the subject from the coordinates of the plurality of markers calculated in the coordinate calculation step.
各画素における輝度値がカメラから被験者までの距離を示す距離画像を取得する距離画像取得ステップと、
前記距離画像取得ステップにおいて取得された前記距離画像に基づいて、前記被験者に貼付された複数のマーカーの三次元空間中での座標を算出する座標算出ステップと、
前記座標算出ステップにおいて算出された前記複数のマーカーの座標から、前記被験者の姿勢を示す値を算出する姿勢算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A distance image acquisition step for acquiring a distance image in which the luminance value in each pixel indicates the distance from the camera to the subject;
Based on the distance image acquired in the distance image acquisition step, a coordinate calculation step of calculating coordinates in a three-dimensional space of a plurality of markers attached to the subject;
A program for causing a computer to execute a posture calculation step of calculating a value indicating the posture of the subject from the coordinates of the plurality of markers calculated in the coordinate calculation step.
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