JP2016011951A - Method and device of acquiring positional information of virtual marker, and motion measurement method - Google Patents

Method and device of acquiring positional information of virtual marker, and motion measurement method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of acquiring positional information of a virtual marker by setting the virtual marker in a simpler configuration by effectively using simultaneous measurement with an optical motion capture and a sensor module.SOLUTION: In motion measurement including an optical marker 1' for correction, and a sensor module having at least a triaxial gyro sensor 2, the sensor module is provided on a rigid body 5 to which a virtual marker Mis set, a positional relationship between the sensor module and a virtual point to which the virtual marker is set is stored, and a coordinate value of the virtual marker set to the virtual point is acquired by using the positional relationship, a coordinate value of the sensor module, and attitude information of the sensor module.

Description

本発明は、仮想マーカーの位置情報の取得方法及び装置に係り、詳しくは、光学式モーションキャプチャによる動作計測と慣性センサーモジュールによる動作計測とを同時に行うことで、センサーモジュールの位置情報を用いて仮想マーカーを設定し、動作計測時の仮想マーカーの位置情報を取得する技術に関するものである。このような慣性センサーモジュールとしては、9軸センサー、6軸センサーを例示することができる。 The present invention relates to a method and apparatus for acquiring position information of a virtual marker, and more specifically, by performing motion measurement using an optical motion capture and motion measurement using an inertial sensor module at the same time, using the position information of the sensor module The present invention relates to a technique for setting a marker and acquiring position information of a virtual marker at the time of motion measurement. As such an inertial sensor module, a 9-axis sensor and a 6-axis sensor can be exemplified.

三次元動作分析の計測方式としては、光学式モーションキャプチャ(典型的には、赤外線反射方式が採用される)による動作分析システムが良く知られている。光学式モーションキャプチャでは、複数の光学マーカー(赤外線反射マーカー)を被験者の所定部位に取り付け、複数のカメラで被験者の動作を撮影することで、光学マーカーの移動軌跡から被験者の動作を計測する。光学式モーションキャプチャシステムは、医療、スポーツ、ロボティックス、コンピュータグラフィックス等の分野で広く用いられている。 As a measurement method for three-dimensional motion analysis, a motion analysis system based on optical motion capture (typically an infrared reflection method is adopted) is well known. In optical motion capture, a plurality of optical markers (infrared reflective markers) are attached to a predetermined part of the subject, and the subject's motion is measured from the movement trajectory of the optical marker by photographing the subject's motion with a plurality of cameras. Optical motion capture systems are widely used in fields such as medicine, sports, robotics, and computer graphics.

しかしながら、三次元動作計測はそもそも移動する人や物体等を計測するものであるため、ある時刻においてカメラで撮影できたマーカーが、他のある時刻tで隠れてしまい、マーカーの位置情報を取得できない場合がある。カメラの台数を増やすことで、各時刻において各マーカーの位置情報を取得することも検討し得るが、カメラ台数を増やすことはシステム全体のコストアップを招いてしまうという不具合がある。また、マーカーの位置情報を取得できなかった時刻tの前後のフレームt−1、フレームt+1におけるマーカーの位置情報からフレームにおける隠れたマーカーの位置情報を推定して補間することも考えられるが、計算処理が複雑となり、また、複数のフレームに亘って継続して隠れているマーカーの位置情報を補間することは困難である。 However, since the three-dimensional motion measurement is originally to measure a moving person or object, a marker photographed with a camera at a certain time is hidden at another certain time t, and the position information of the marker cannot be acquired. There is a case. Although it may be considered to acquire the position information of each marker at each time by increasing the number of cameras, there is a problem that increasing the number of cameras increases the cost of the entire system. It is also conceivable to estimate and interpolate the hidden marker position information in the frame t from the marker position information in the frame t-1 and the frame t + 1 before and after the time t when the marker position information could not be acquired. Computation processing is complicated, and it is difficult to interpolate the position information of markers that are continuously hidden over a plurality of frames.

このような不具合を解決する手段として、仮想マーカーを用いる場合がある。仮想マーカーは、被験者等に実際に取り付けられたマーカー(実マーカー)ではなく、複数の実マーカーに対する相対的位置によって位置が特定される仮想的なマーカーである。より具体的には、「仮想マーカー」は、3点あるいはそれより多い個数の実マーカーから一定の距離にあり、マーカーが3つの場合には3つのマーカーが作る面の表と裏面のうち一方の点を設定し、実マーカーの座標値と前記設定から座標値が計算され、計算された座標値をマーカーとして扱ったものである。仮想マーカーを用いることで、マーカーが隠れてデータを取得できなくなる現象を回避することができる。また、設置されたカメラからでは見えない場所の座標値の時系列データを取得することも可能となる。仮想点の決定入力を行う。仮想点設定及び仮想点の決定入力の方法については、特許文献1に開示されており、その内容を参照することができる。 A virtual marker may be used as means for solving such a problem. The virtual marker is not a marker (actual marker) actually attached to a subject or the like, but a virtual marker whose position is specified by a relative position with respect to a plurality of actual markers. More specifically, the “virtual marker” is at a certain distance from three or more actual markers, and when there are three markers, one of the front and back surfaces of the surface created by the three markers. A point is set, a coordinate value is calculated from the coordinate value of the actual marker and the setting, and the calculated coordinate value is handled as a marker. By using the virtual marker, it is possible to avoid the phenomenon that the marker is hidden and data cannot be acquired. It is also possible to acquire time-series data of coordinate values of places that cannot be seen from the installed camera. Performs virtual point determination input. The method of virtual point setting and virtual point determination input is disclosed in Patent Document 1, and the contents thereof can be referred to.

ここで、従来、仮想的にマーカーを設定するためには、光学的マーカーが3個必要となっていた(図8参照)。このことは、体節の数が多くなると、マーカーの数が多くなることを意味し、マーカーの取り付けの手間や、マーカーの誤認識が生じ得るため、マーカーの数が少ないことが望ましい。 Here, conventionally, in order to virtually set a marker, three optical markers are required (see FIG. 8). This means that as the number of somites increases, the number of markers increases, and it is desirable that the number of markers be small because labor for attaching the markers and erroneous recognition of the markers may occur.

一方、三次元動作分析において、加速度センサーやジャイロスコープ等の慣性センサーを用いて動作計測を行うことも知られており、近年、6軸センサー(3軸加速度センサー、3軸ジャイロスコープを備えたセンサーモジュール)や9軸センサー(3軸加速度センサー、3軸ジャイロスコープ、3軸地磁気センサーを備えたセンサーモジュール)を用いた動作分析が行われ始めている。 On the other hand, in three-dimensional motion analysis, it is also known to measure motion using an inertial sensor such as an acceleration sensor or a gyroscope. Recently, a six-axis sensor (a sensor equipped with a three-axis acceleration sensor or a three-axis gyroscope) is known. Modules) and 9-axis sensors (3-axis acceleration sensors, 3-axis gyroscopes, sensor modules with 3-axis geomagnetic sensors) have begun to perform motion analysis.

ここで、光学式モーションキャプチャの動作分析と、慣性センサーを用いた動作分析を組み合わせることで、それぞれの長所を活かした相乗的な計測を行うことが期待される。しかしながら、単に被験者に光学式モーションキャプチャ用の光学マーカーと9軸センサー等のセンサーモジュールを取り付けただけでは、得られる計測データが増加するだけであり、両システムの欠点を解決することはできない。光学式モーションキャプチャと慣性センサーによる計測をいかに協働させて、有効な同時計測を行うかが重要である。 Here, by combining motion analysis of optical motion capture and motion analysis using inertial sensors, it is expected to perform synergistic measurement taking advantage of each advantage. However, simply attaching an optical marker for optical motion capture and a sensor module such as a 9-axis sensor to the subject only increases the measurement data obtained, and the drawbacks of both systems cannot be solved. It is important to collaborate with optical motion capture and inertial sensor for effective simultaneous measurement.

光学式モーションキャプチャと慣性センサーによる計測を同時に行うという視点は、特許文献2に記載されているが、その開示内容は、光学式モーションキャプチャ装置と慣性センサーの双方からの情報を同期させる手段を提供するものに留まる。
特開2013−164413 特開2013−192591
Although the viewpoint of simultaneously performing the optical motion capture and the measurement by the inertial sensor is described in Patent Document 2, the disclosed content provides means for synchronizing information from both the optical motion capture device and the inertial sensor. Stay on what you do.
JP2013-164413A JP2013-192591A

本発明は、光学式モーションキャプチャとセンサーモジュールによる同時計測を有効に用いることで、より簡易な構成で仮想マーカーを設定し、仮想マーカーの位置情報を取得することを目的とするものである。 An object of the present invention is to set a virtual marker with a simpler configuration and acquire position information of a virtual marker by effectively using simultaneous measurement by an optical motion capture and a sensor module.

本発明が採用した第1の技術手段は、
光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測において、
仮想マーカーが設定される剛体上にセンサーモジュールを設け、前記センサーモジュールと前記仮想マーカーが設定される仮想点の位置関係が記憶されており、
前記仮想点に設定された仮想マーカーの座標値を、前記位置関係と、前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールの姿勢情報と、を用いて取得する、
仮想マーカーの位置情報の取得方法、である。
1つの態様では、世界座標系における前記仮想マーカーの座標値を、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得する。
1つの態様では、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値は、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値と、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得される。
1つの態様では、前記剛体上には1つあるいは複数の光学式マーカーが設けてあり、前記仮想点は、前記1つあるいは複数の光学式マーカーの位置であり、前記仮想マーカーは、前記1つあるいは複数の光学式マーカーの位置に設定される。
こうすることで、仮想マーカーが設定された光学式マーカー(実マーカー)が空間的あるいは時間的に隠れた場合に、実マーカーの座標値として仮想マーカーの座標値を採用することができる。
The first technical means adopted by the present invention is:
With optical motion capture,
A sensor module having at least a three-axis gyro sensor;
In motion measurement with
A sensor module is provided on a rigid body where a virtual marker is set, and a positional relationship between the sensor module and a virtual point where the virtual marker is set is stored,
The coordinate value of the virtual marker set to the virtual point is acquired using the positional relationship, the coordinate value of the sensor module, and the posture information of the sensor module.
It is the acquisition method of the positional information on a virtual marker.
In one aspect, the coordinate value of the virtual marker in the world coordinate system is acquired by the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, and the gyro sensor of the sensor module. The conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using the rotation information obtained is used.
In one aspect, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system includes a virtual point coordinate value in the world coordinate system when a virtual marker is set, a coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, and a gyro sensor of the sensor module. Is obtained using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system, which is calculated using the rotation information obtained by the above.
In one embodiment, one or more optical markers are provided on the rigid body, the virtual point is a position of the one or more optical markers, and the virtual marker is the one Or it sets to the position of a plurality of optical markers.
By doing so, when the optical marker (real marker) on which the virtual marker is set is hidden spatially or temporally, the coordinate value of the virtual marker can be adopted as the coordinate value of the real marker.

1つの態様では、前記センサーモジュールは3軸加速度センサーを備え、
前記センサーモジュールの座標値は、前記センサーモジュールの加速度センサーの計測値から計算される。
1つの態様では、前記センサーモジュールに対して位置関係が特定された1つあるいは複数の光学式マーカーを前記剛体上に設け、
前記センサーモジュールの座標値は、前記光学式モーションキャプチャによって取得した前記1つあるいは複数の光学式マーカーの座標値と、前記位置関係と、を用いて取得される。
より具体的には、前記センサーモジュールの座標値は、センサーモジュール座標系における当該光学式マーカーの座標値と、前記光学式モーションキャプチャによって取得した世界座標系における前記光学式マーカーの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得される。
1つの態様では、1つの剛体上に、センサーモジュール、複数個の光学式マーカーが設けられ、各光学式マーカーとセンサーモジュールの位置関係が記憶されている。少なくとも1つの見えている光学式マーカーの座標値からセンサーモジュールの座標値を計算することができる。
複数の光学式マーカーを利用して、仮想マーカーの座標値を推定する場合の計算方法については当業者において適宜選択される。例えば、得られた複数個の仮想マーカーの推定座標値の平均を仮想マーカーの座標値とする。あるいは、得られた複数個のセンサーモジュールの座標値の平均をセンサーモジュールの座標値とし、その座標値を用いて仮想マーカーの座標値を推定してもよい。
In one aspect, the sensor module comprises a triaxial acceleration sensor,
The coordinate value of the sensor module is calculated from the measurement value of the acceleration sensor of the sensor module.
In one aspect, one or more optical markers whose positional relationship is specified with respect to the sensor module are provided on the rigid body,
The coordinate value of the sensor module is acquired using the coordinate value of the one or more optical markers acquired by the optical motion capture and the positional relationship.
More specifically, the coordinate value of the sensor module includes the coordinate value of the optical marker in the sensor module coordinate system, the coordinate value of the optical marker in the world coordinate system acquired by the optical motion capture, It is acquired using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module.
In one aspect, a sensor module and a plurality of optical markers are provided on one rigid body, and the positional relationship between each optical marker and the sensor module is stored. The coordinate value of the sensor module can be calculated from the coordinate value of the at least one visible optical marker.
A calculation method for estimating the coordinate value of the virtual marker by using a plurality of optical markers is appropriately selected by those skilled in the art. For example, the average of the estimated coordinate values of the obtained plurality of virtual markers is set as the coordinate value of the virtual marker. Alternatively, the average coordinate value of the obtained plurality of sensor modules may be used as the coordinate value of the sensor module, and the coordinate value of the virtual marker may be estimated using the coordinate value.

センサーモジュール座標系を世界座標系に一致させた時のセンサーモジュールの姿勢情報が得られており、前記変換情報は、前記姿勢情報と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報と、を用いて取得される。   The orientation information of the sensor module when the sensor module coordinate system is made to coincide with the world coordinate system is obtained, and the conversion information includes the orientation information and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module. Obtained using.

1つの態様では、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値は、仮想点を指し示す指示部、当該指示部の座標値を決定可能なマーカーを備えたデバイスを用い、光学式モーションキャプチャによって取得される。
1つの態様では、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値は、所定部位に装着した実マーカーを用い、光学式モーションキャプチャによって取得された実マーカーの座標値である。
In one aspect, the virtual point coordinate value in the world coordinate system at the time of setting the virtual marker is obtained by optical motion capture using a device including an instruction unit indicating the virtual point and a marker capable of determining the coordinate value of the instruction unit. To be acquired.
In one aspect, the virtual point coordinate value in the world coordinate system at the time of setting the virtual marker is a coordinate value of the real marker acquired by optical motion capture using a real marker attached to a predetermined part.

本発明が採用した第2の技術手段は、
光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測システムにおいて、
仮想マーカーが設定される剛体上に設けたセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールと前記仮想マーカーが設定される仮想点の位置関係を記憶する記憶手段と、
前記仮想点に設定された仮想マーカーの座標値を、前記位置関係と、前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールの姿勢情報と、を用いて取得する演算手段と、
を備えた、仮想マーカーの位置情報の取得装置、である。
The second technical means adopted by the present invention is:
With optical motion capture,
A sensor module having at least a three-axis gyro sensor;
In the motion measurement system with
A sensor module provided on a rigid body on which a virtual marker is set;
Storage means for storing a positional relationship between the sensor module and a virtual point where the virtual marker is set;
A calculation means for acquiring the coordinate value of the virtual marker set at the virtual point using the positional relationship, the coordinate value of the sensor module, and the posture information of the sensor module;
An apparatus for acquiring position information of a virtual marker, comprising:

本発明が採用した第3の技術手段は、
光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーと3軸加速度センサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測において、
仮想マーカーとしての仮想点が設定される剛体上に1つのセンサーモジュールを設け、
世界座標系におけるセンサーモジュールの座標値は、当該センサーモジュールの加速度センサーによって取得された加速度データを用いて計算され、
センサーモジュール座標系における仮想点座標値を、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値と、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
計測時の世界座標系における前記仮想点座標値を、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
仮想マーカーの設定及び動作計測時の仮想マーカーの位置の追跡を、1つのセンサーモジュールによって実行する、動作計測方法である。
第3の技術手段は、装置の発明(動作計測システム)としても規定することができる。
The third technical means adopted by the present invention is:
With optical motion capture,
A sensor module comprising at least a 3-axis gyro sensor and a 3-axis acceleration sensor;
In motion measurement with
One sensor module is provided on a rigid body where a virtual point as a virtual marker is set,
The coordinate value of the sensor module in the world coordinate system is calculated using acceleration data acquired by the acceleration sensor of the sensor module,
The virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, the virtual point coordinate value in the world coordinate system when setting the virtual marker, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
The virtual point coordinate value in the world coordinate system at the time of measurement, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
This is a motion measurement method in which the setting of a virtual marker and the tracking of the position of the virtual marker during motion measurement are executed by one sensor module.
The third technical means can also be defined as an apparatus invention (operation measurement system).

本発明が採用した第4の技術手段は、
光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測において、
仮想マーカーとしての仮想点が設定される剛体上に1つのセンサーモジュールを設け、
前記センサーモジュールと同一剛体上に設けられ、前記センサーモジュールに対して位置関係が特定された光学式マーカーを用意し、
世界座標系における前記センサーモジュールの座標値は、前記光学式モーションキャプチャによって取得した前記光学式マーカーの座標値と、前記位置関係と、を用いて取得され、
センサーモジュール座標系における仮想点座標値を、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値と、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
計測時の世界座標系における前記仮想点座標値を、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
仮想マーカーの設定及び動作計測時の仮想マーカーの位置の追跡を、1つのセンサーモジュールと1つの光学式マーカーによって実行する、動作計測方法である。
第43の技術手段は、装置の発明(動作計測システム)としても規定することができる。
The fourth technical means adopted by the present invention is:
With optical motion capture,
A sensor module having at least a three-axis gyro sensor;
In motion measurement with
One sensor module is provided on a rigid body where a virtual point as a virtual marker is set,
An optical marker provided on the same rigid body as the sensor module, the positional relationship of which is specified with respect to the sensor module is prepared,
The coordinate value of the sensor module in the world coordinate system is acquired using the coordinate value of the optical marker acquired by the optical motion capture and the positional relationship,
The virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, the virtual point coordinate value in the world coordinate system when setting the virtual marker, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
The virtual point coordinate value in the world coordinate system at the time of measurement, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
This is a motion measurement method in which the setting of the virtual marker and the tracking of the position of the virtual marker during motion measurement are executed by one sensor module and one optical marker.
The forty-third technical means can also be defined as an invention of the apparatus (motion measurement system).

本発明に係る動作計測システムの基本的なハードウェアは、光学式モーションキャプチャを構成するものとして光学式マーカー、複数のカメラ、コンピュータであり、センサーモジュールによる動作計測を構成するものとして、9軸センサー等のセンサーモジュール、コンピュータとなる。動作計測システムに用いられるコンピュータは1台でも複数台でもよい。各フレームで時系列に取得された計測データ(カメラ画像、加速度データ、角速度データ等)はコンピュータの記憶部に記憶され、コンピュータの演算部において計測データを用いて所定の演算が実行され、演算結果は記憶部に記憶される。記憶部にはまた、計測に先立って取得した情報が記憶されている。
光学式マーカーとしては、赤外線反射マーカーや赤外線LEDを例示することができる。
後述する実施形態では、計算に用いられる各種情報を主として行列で示しているが、行列表現は1つの態様に過ぎないものであり、各種情報を他の表現形式で規定することが可能であることが当業者に理解される。
The basic hardware of the motion measurement system according to the present invention is an optical marker, a plurality of cameras, and a computer that constitute an optical motion capture, and a 9-axis sensor that constitutes a motion measurement by a sensor module. It becomes a sensor module such as a computer. One or more computers may be used in the motion measurement system. Measurement data (camera image, acceleration data, angular velocity data, etc.) acquired in time series in each frame is stored in the storage unit of the computer, and a predetermined calculation is executed using the measurement data in the calculation unit of the computer. Is stored in the storage unit. The storage unit also stores information acquired prior to measurement.
Examples of the optical marker include an infrared reflective marker and an infrared LED.
In the embodiment to be described later, various information used for calculation is mainly shown as a matrix, but the matrix representation is only one aspect, and it is possible to define various information in other representation formats. Will be understood by those skilled in the art.

本発明は、仮想マーカーが設定される剛体上に9軸センサーを設け、仮想点決定時の仮想点の位置を9軸センサーを用いて規定することで、3個の光学式マーカーを必要としない仮想マーカーの設定手法を提供する。
従来手法では、仮想マーカーを決定・追跡するためには光学式マーカーが最低3個必要であったのに対して、本発明では、仮想マーカーの設定及び動作計測時の仮想マーカーの位置の追跡を、1つのセンサーモジュール(加速度センサーを備えた)によって、あるいは、1つのセンサーモジュールと1つの光学式マーカーによって実行することができる。
The present invention does not require three optical markers by providing a 9-axis sensor on a rigid body on which a virtual marker is set and defining the position of the virtual point when determining the virtual point using the 9-axis sensor. Provides a method for setting virtual markers.
In the conventional method, at least three optical markers are required to determine and track the virtual marker, but in the present invention, the setting of the virtual marker and the tracking of the position of the virtual marker at the time of motion measurement are performed. It can be performed by one sensor module (with acceleration sensor) or by one sensor module and one optical marker.

光学式モーションキャプチャによる動作計測とセンサーモジュールによる動作計測の同時計測を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the simultaneous measurement of the operation measurement by an optical motion capture, and the operation measurement by a sensor module. 仮想マーカーの設定の第1の実施形態の概念図である。It is a conceptual diagram of 1st Embodiment of the setting of a virtual marker. 仮想マーカーの設定の第2の実施形態の概念図である。It is a conceptual diagram of 2nd Embodiment of the setting of a virtual marker. センサーモジュール上に装着された光学式マーカー(補正用マーカー)を示す。An optical marker (correction marker) mounted on the sensor module is shown. 同一の剛体リンク上に装着された光学式マーカー(補正用マーカー)とセンサーモジュールを示す。An optical marker (correction marker) and a sensor module mounted on the same rigid link are shown. 9軸センサーのセンサー座標系と世界座標系との一致に用いられる治具を示す。A jig used for matching the sensor coordinate system of the 9-axis sensor with the world coordinate system is shown. 体節の座標系とセンサーの座標系を合わせる方法を示す図である。It is a figure which shows the method of matching the coordinate system of a body segment and the coordinate system of a sensor. 仮想マーカーの従来の設定を説明する図である。It is a figure explaining the conventional setting of a virtual marker. 同一の剛体リンク(体節)上に装着されたセンサーモジュールと2つのマーカーを示す。A sensor module and two markers mounted on the same rigid link (body segment) are shown. マーカー治具(3つのマーカーとセンサーモジュールを備える)を用いた仮想点の設定・推定について説明する図である。It is a figure explaining the setting / estimation of a virtual point using a marker jig (comprising three markers and a sensor module).

[A]光学式モーションキャプチャによる動作計測とセンサーモジュールによる動作計測
[A−1]光学式モーションキャプチャシステムによる動作計測
光学式モーションキャプチャシステムは、被験者の複数の所定部位(頭、首、肩、肘、手首等)や道具等に装着した複数の光学式マーカー1(例えば、赤外線反射マーカー)と、光学式マーカー1を装着した被験者の運動を複数角度から同時に撮影する複数台のカメラ3と、各カメラ3で取得したマーカーの画像情報中のマーカーの二次元位置を再構成して当該マーカーの三次元位置を計算し、光学式マーカーの三次元位置と身体の三次元モデルから身体の各部位の三次元位置(被験者の姿勢)を取得する処理部と、計測データや計測データに基づいて計算されたデータを記憶する記憶部と、処理部による処理結果(被験者の姿勢の時系列データとして取得される運動データ)等を表示する表示部と、からなる。
[A] Motion measurement by optical motion capture and motion measurement by sensor module [A-1] Motion measurement by optical motion capture system The optical motion capture system uses a plurality of predetermined parts (head, neck, shoulder, elbow) of a subject. A plurality of optical markers 1 (for example, infrared reflection markers) mounted on a tool or a tool, a plurality of cameras 3 that simultaneously photograph a subject wearing the optical marker 1 from a plurality of angles, The two-dimensional position of the marker in the image information of the marker acquired by the camera 3 is reconstructed and the three-dimensional position of the marker is calculated, and each part of the body is calculated from the three-dimensional position of the optical marker and the three-dimensional model of the body. A processing unit that acquires a three-dimensional position (subject's posture) and a storage unit that stores measurement data and data calculated based on the measurement data A display unit for displaying such processing by the processing unit results (movement data is acquired as time-series data of the subject's posture) it consists.

処理部、記憶部、表示部は、コンピュータ(例えば、入力部、出力部、演算部、記憶部、表示部等を備える汎用コンピュータ)4から構成され、具体的には、カメラ3によって取得された画像情報および画像処理部で計算された情報を記憶する記憶部、画像情報や測定結果、分析結果を表示する表示部、画像情報に対して画像処理を施すための画像処理部、光学式マーカー1の三次元位置の時系列データを計算する演算部を備えている。 The processing unit, the storage unit, and the display unit are configured by a computer 4 (for example, a general-purpose computer including an input unit, an output unit, a calculation unit, a storage unit, a display unit, and the like), and specifically acquired by the camera 3. Storage unit for storing image information and information calculated by image processing unit, display unit for displaying image information and measurement results and analysis results, image processing unit for performing image processing on image information, optical marker 1 Is provided with a calculation unit for calculating time-series data of the three-dimensional positions.

[A−2]センサーモジュールを用いた動作計測システム
センサーモジュールを用いた動作計測システムは、被験者の所定部位に装着した9軸センサー2と、9軸センサー2からの計測データを受信する受信機(図示せず)と、受信機で得られた各種データに基づく計算を実行するコンピュータ4と、から構成される。9軸センサー2は、3軸加速度センサー、3軸ジャイロスコープ、3軸地磁気センサー、制御部(MCU等)、バッテリ、無線通信機能(ブルートゥース等)を備えたセンサーモジュールである。センサーモジュールは、被験者の身体の所定部位(例えば、左上腕、右上腕、左前腕、右前腕、左手首、右手首、体幹等)や道具等に装着される。加速度データ、角速度データは、地磁気データは、各センサーモジュールが持つ通信機能を介してデータ蓄積・計算用コンピュータ4に送信され、計測データを解析し運動を再構成する。
[A-2] Motion Measurement System Using Sensor Module The motion measurement system using the sensor module is a 9-axis sensor 2 attached to a predetermined part of a subject and a receiver that receives measurement data from the 9-axis sensor 2 ( (Not shown) and a computer 4 that executes calculations based on various data obtained by the receiver. The 9-axis sensor 2 is a sensor module including a 3-axis acceleration sensor, a 3-axis gyroscope, a 3-axis geomagnetic sensor, a control unit (MCU, etc.), a battery, and a wireless communication function (Bluetooth, etc.). The sensor module is attached to a predetermined part (for example, the left upper arm, the upper right arm, the left forearm, the right forearm, the left wrist, the right wrist, or the trunk) of the subject's body, a tool, or the like. The acceleration data and the angular velocity data are transmitted to the data storage / calculation computer 4 via the communication function of each sensor module, and the measurement data is analyzed to reconstruct the motion.

コンピュータ4は、受信機より得たセンサーデータを保存し、被験者の姿勢を再構成して、動作分析を行う。コンピュータ4は、入力部、出力部、演算部、記憶部、表示部等を備える汎用コンピュータから構成することができる。入力部から入力されたセンサーデータ(加速度データ、角速度データ、地磁気データ)は記憶部に記憶され、演算部によって所定の計算が実行されて(例えば、加速度データの積分による位置情報、角速度データの積分による角度情報)、計算結果は記憶部に記憶されると共に、必要に応じて、出力部から出力、あるいは/および表示部で表示される。光学式モーションキャプチャによる計測と9軸センサー2による計測を同期して実行し、同期して計測データを取得することで、各時刻(フレーム)において、光学式マーカー1の位置情報と、9軸センサー2から取得される各データが対応して得られ、記憶部に記憶される。 The computer 4 stores sensor data obtained from the receiver, reconstructs the posture of the subject, and performs motion analysis. The computer 4 can be comprised from a general purpose computer provided with an input part, an output part, a calculating part, a memory | storage part, a display part, etc. Sensor data (acceleration data, angular velocity data, geomagnetic data) input from the input unit is stored in the storage unit, and a predetermined calculation is executed by the calculation unit (for example, position information by integration of acceleration data, integration of angular velocity data) And the calculation result are stored in the storage unit and output from the output unit or / and displayed on the display unit as necessary. The measurement by the optical motion capture and the measurement by the 9-axis sensor 2 are executed synchronously, and the measurement data is acquired synchronously, so that the position information of the optical marker 1 and the 9-axis sensor are obtained at each time (frame). Each data acquired from 2 is obtained correspondingly and stored in the storage unit.

[B]9軸センサーを用いた仮想マーカーの設定
[B−1]概要
光学式モーションキャプチャにおいて、カメラから隠れて見えないような位置に光学式マーカーを取り付ける方法として、実マーカーに代えて仮想的にマーカーを設定するという方法がある。図8に示すように、従来、このような仮想マーカーMを設定するためには、光学的マーカーm、m、mが3個以上必要となっていた。このことは、体節の数が多くなると、マーカーの数が多くなることを意味し、マーカーの取り付けの手間や、マーカーの誤認識が生じ得るため、マーカーの数が少ないことが望ましい。
[B] Setting of virtual marker using 9-axis sensor [B-1] Outline In optical motion capture, as a method of attaching an optical marker at a position where it cannot be seen from the camera, a virtual marker is used instead of a real marker. There is a method of setting a marker. As shown in FIG. 8, conventionally, in order to set such a virtual marker MH , three or more optical markers m 1 , m 2 , and m 3 are required. This means that as the number of somites increases, the number of markers increases, and it is desirable that the number of markers be small because labor for attaching the markers and erroneous recognition of the markers may occur.

本実施形態では、仮想マーカーが設定される剛体上に1つの9軸センサー2を設け、同一剛体上で、ある姿勢にある9軸センサー9から一定距離にある位置に仮想点を決定し、当該仮想点に仮想マーカーを設定することで、3個の光学式マーカーを必要としない仮想マーカーの設定手法を提供する。 In this embodiment, one 9-axis sensor 2 is provided on a rigid body on which a virtual marker is set, and a virtual point is determined at a certain distance from the 9-axis sensor 9 in a certain posture on the same rigid body. By setting a virtual marker at a virtual point, a method for setting a virtual marker that does not require three optical markers is provided.

図2に示す態様では、仮想マーカーMを設定する剛体(体節等)5と同じ剛体5上に1つの9軸センサー2を設け、仮想マーカーが設定される剛体上の仮想点(図示の態様では、ポインタPの先端座標)と9軸センサー2との位置関係を用いて、仮想マーカーMを設定すると共に、動作計測時には、前記位置関係を用いて、仮想マーカーMの位置を追跡する。すなわち、仮想マーカーの設定及び動作計測時の仮想マーカーの位置の追跡を、1つの9軸センサーによって実行する。 In the aspect shown in FIG. 2, one 9-axis sensor 2 is provided on the same rigid body 5 as the rigid body (such as a body segment) 5 for setting the virtual marker MH, and a virtual point (not shown) on the rigid body where the virtual marker is set is provided. In the aspect, the virtual marker MH is set using the positional relationship between the tip coordinate of the pointer P) and the 9-axis sensor 2, and the position of the virtual marker MH is tracked using the positional relationship when measuring the motion. To do. That is, the setting of the virtual marker and the tracking of the position of the virtual marker at the time of motion measurement are executed by one 9-axis sensor.

図3に示す態様では、仮想マーカーMを設定する剛体(体節等)5と同じ剛体5上に9軸センサー2及び9軸センサー2上に装着した補正用マーカー1´を設け、仮想マーカーが設定される剛体上の仮想点(図示の態様では、ポインタPの先端座標)と9軸センサー2との位置関係を用いて、仮想マーカーMを設定すると共に、動作計測時には、前記位置関係を用いて、仮想マーカーMの位置を追跡する。すなわち、仮想マーカーの設定及び動作計測時の仮想マーカーの位置の追跡を、1つの9軸センサーと1つの光学式マーカー(補正用マーカー1´)によって実行する。 In the aspect shown in FIG. 3, the 9-axis sensor 2 and the correction marker 1 ′ mounted on the 9-axis sensor 2 are provided on the same rigid body 5 as the rigid body (such as the body segment) 5 for setting the virtual marker MH , and the virtual marker The virtual marker MH is set using the positional relationship between the virtual point on the rigid body (in the illustrated embodiment, the tip coordinate of the pointer P) and the 9-axis sensor 2, and the positional relationship is measured during motion measurement. Is used to track the position of the virtual marker MH . In other words, the setting of the virtual marker and the tracking of the position of the virtual marker at the time of motion measurement are executed by one 9-axis sensor and one optical marker (correction marker 1 ′).

[B−2]9軸センサーの位置情報の取得
9軸センサーの位置情報に基づく仮想マーカーの設定には、9軸センサーの位置情報が必要となる。9軸センサーの位置情報の取得には、幾つかの手法を例示することができる。第1に、9軸センサーの加速度センサーによって計測される加速度データを積分することで当該9軸センサーの位置情報を取得することができる。第2に、図4、図5に示すように、9軸センサー2と同一剛体5上に設けられ、9軸センサー2に対して位置関係が特定された補正用マーカー1´を用意し、9軸センサー2の座標値を、光学式モーションキャプチャによって取得した補正用マーカー1´の座標値と、前記位置関係と、を用いて取得する。この第2の手法は、第1の手法に比べて高い精度で9軸センサー2の位置を推定することが期待される。補正用マーカーを用いた9軸センサーの位置の取得手法については、後に詳述する。
[B-2] Acquisition of 9-axis sensor position information Setting the virtual marker based on the 9-axis sensor position information requires the 9-axis sensor position information. Several methods can be exemplified for obtaining the position information of the 9-axis sensor. First, by integrating the acceleration data measured by the acceleration sensor of the 9-axis sensor, the position information of the 9-axis sensor can be acquired. Second, as shown in FIGS. 4 and 5, a correction marker 1 ′ provided on the same rigid body 5 as the 9-axis sensor 2 and whose positional relationship is specified with respect to the 9-axis sensor 2 is prepared. The coordinate value of the axis sensor 2 is acquired using the coordinate value of the correction marker 1 ′ acquired by optical motion capture and the positional relationship. This second method is expected to estimate the position of the 9-axis sensor 2 with higher accuracy than the first method. A method for acquiring the position of the 9-axis sensor using the correction marker will be described in detail later.

[B−3]仮想点の決定・入力
仮想マーカーMが設定される仮想点を剛体5上の所望部位に決定し、仮想マーカー設定時に決定された仮想点の座標値をコンピュータ4に入力し、記憶部に記憶する。三次元動作計測システムにおいて仮想マーカーMを設定する際は、ポインタPと呼ばれるデバイスで仮想点を設定することが行われる。1つの態様では、ポインタPは3つの光学式マーカーP1、P2、P3を備えており、3つのマーカーP1、P2、P3の位置によって先端の位置が特定できるようになっている。被験者自身、あるいは、他の者(医師等)がポインタPの先端で仮想マーカーとして使用する仮想点を指し示した状態で、複数のカメラによって撮影され、画像データがコンピュータに送信される。コンピュータでは、入力された画像データに基づいてポインタ上の3つのマーカーの座標を計算することでポインタ先端の座標を仮想点座標として取得し、コンピュータ4に入力する。仮想点設定及び仮想点の決定入力の方法については、特許文献1に開示されており、必要に応じて、その内容を参照することができる。仮想点座標の入力手段は、ポインタに限定されるものではない。例えば、最初に実マーカーを取り付けた状態で、1ショットのデータ取得を行い、その時の実マーカーの座標値をポインタで決定された座標値の代わりとして用い、その後に実マーカーを外してもよい。
[B-3] Determination / Input of Virtual Point The virtual point where the virtual marker MH is set is determined as a desired part on the rigid body 5, and the coordinate value of the virtual point determined when the virtual marker is set is input to the computer 4. And stored in the storage unit. When the virtual marker MH is set in the three-dimensional motion measurement system, a virtual point is set with a device called a pointer P. In one aspect, the pointer P includes three optical markers P1, P2, and P3, and the position of the tip can be specified by the positions of the three markers P1, P2, and P3. In a state where the subject himself or another person (such as a doctor) points to a virtual point used as a virtual marker at the tip of the pointer P, the image is taken by a plurality of cameras, and image data is transmitted to the computer. The computer calculates the coordinates of the three markers on the pointer based on the input image data, thereby acquiring the coordinates of the tip of the pointer as virtual point coordinates and inputs them to the computer 4. The method of setting virtual points and determining and inputting virtual points is disclosed in Patent Document 1, and the contents can be referred to as necessary. The input means of the virtual point coordinates is not limited to the pointer. For example, the data of one shot may be acquired with the actual marker first attached, the coordinate value of the actual marker at that time may be used instead of the coordinate value determined by the pointer, and then the actual marker may be removed.

[B−4]9軸センサーを用いた仮想マーカーの設定
仮想マーカー決定時(n=r)の世界座標系における仮想マーカーの座標値(ポインタの先端の座標など)を
とする。
仮想マーカー決定時(n=r)の仮想点の世界座標系における座標値(仮想点座標値)
は、仮想点を指し示す指示部、当該指示部の座標値を決定可能なマーカーを備えたデバイスを用い、光学式モーションキャプチャによって取得される。
あるいは、仮想マーカー決定時(n=r)の仮想点の世界座標系における座標値
は、所定部位に仮に装着した実マーカーを用い、光学式モーションキャプチャによって取得された実マーカーの座標値を用いてもよい。
[B-4] Setting of virtual marker using 9-axis sensor The coordinate value (such as the coordinates of the tip of the pointer) of the virtual marker in the world coordinate system when the virtual marker is determined (n = r).
And
Coordinate value (virtual point coordinate value) of the virtual point in the world coordinate system when the virtual marker is determined (n = r)
Is acquired by optical motion capture using a device including an instruction unit indicating a virtual point and a marker capable of determining the coordinate value of the instruction unit.
Alternatively, the coordinate value in the world coordinate system of the virtual point when the virtual marker is determined (n = r)
May use a real marker temporarily attached to a predetermined site and use the coordinate value of the real marker acquired by optical motion capture.

仮想マーカー決定時(n=r)の世界座標系における9軸センサーの座標値を
とする。9軸センサーの座標値の決定手法については、[B−2]の手法を採用することができる。図2に示す態様では、9軸センサー2の加速度センサーにより計測された加速度データに基づいて位置情報が取得される。図3に示す態様では、補正用マーカー1´の座標値に基づいて9軸センサー2の位置情報が取得される。
The coordinate value of the 9-axis sensor in the world coordinate system when the virtual marker is determined (n = r)
And As a method for determining the coordinate values of the 9-axis sensor, the method [B-2] can be employed. In the aspect illustrated in FIG. 2, the position information is acquired based on the acceleration data measured by the acceleration sensor of the 9-axis sensor 2. In the aspect shown in FIG. 3, the positional information of the 9-axis sensor 2 is acquired based on the coordinate value of the correction marker 1 ′.

仮想マーカー決定時(n=r)の9軸センサーの変換行列を
とする。較正時に、9軸センサーのセンサー座標系を世界座標系に一致させた時の9軸センサーの姿勢情報が得られており、前記姿勢情報と、仮想マーカー決定時(n=r)の9軸センサーのジャイロセンサーによって取得された回転行列と、を用いて世界座標系からセンサー座標系への変換行列が取得される。
9-axis sensor transformation matrix at the time of virtual marker determination (n = r)
And At the time of calibration, posture information of the 9-axis sensor when the sensor coordinate system of the 9-axis sensor is made to coincide with the world coordinate system is obtained, and the posture information and the 9-axis sensor at the time of virtual marker determination (n = r) A transformation matrix from the world coordinate system to the sensor coordinate system is obtained using the rotation matrix obtained by the gyro sensor.

仮想マーカーを9軸センサーのセンサー座標系に置いて、センサー位置を原点とした時の仮想的に設定したマーカーの座標値、すなわち、センサー座標系における仮想点の座標値を
とすると、センサー座標系における仮想点座標値
は次のようにして求めることができる。
When the virtual marker is placed in the sensor coordinate system of the 9-axis sensor and the sensor position is the origin, the coordinate value of the marker that is virtually set, that is, the coordinate value of the virtual point in the sensor coordinate system
Then, the virtual point coordinate value in the sensor coordinate system
Can be obtained as follows.

センサー座標系における仮想点座標値を用いて、第nフレームの仮想マーカーの世界座標系における座標値は、次のように求めることができる。
動作計測時の第nフレームの世界座標系における9軸センサーの座標値を
とし、
第nフレームの世界座標系から9軸センサーのセンサー座標系への変換行列を
とすると、
第nフレームの仮想マーカーの世界座標系における座標値
は、
から取得される。
9軸センサーの座標値の決定手法については、[B−2]の手法を採用することができる。
図2に示す態様では、9軸センサー2の加速度センサーにより計測された加速度データに基づいて位置情報が取得される。第nフレームにおける世界座標系における前記センサーモジュールの座標値(xs,ys,,zs)は、第nフレームにおける9軸センサーの加速度センサーの計測値から計算される。
図3に示す態様では、補正用マーカー1´の座標値に基づいて9軸センサー2の位置情報が取得される。第nフレームにおける世界座標系における前記センサーモジュールの座標値(xs,ys,,zs)は、第nフレームにおける前記補正用マーカーの世界座標系における座標値を前記光学式モーションキャプチャによって取得し、第nフレームにおける世界座標系からセンサーモジュール座標系への変換行列、補正用マーカー1´と9軸センサー2の位置関係を用いて計算される([C]参照)。
第nフレームの世界座標系から9軸センサーのセンサー座標系への変換行列MW→Sは、較正時に9軸センサーのセンサー座標系を世界座標系に一致させた時の9軸センサーの姿勢情報と、第nフレームの9軸センサーのジャイロセンサーによって取得された回転行列と、を用いて計算される([D]参照)。
Using the virtual point coordinate value in the sensor coordinate system, the coordinate value in the world coordinate system of the virtual marker of the nth frame can be obtained as follows.
The coordinate value of the 9-axis sensor in the world coordinate system of the nth frame at the time of motion measurement
age,
The transformation matrix from the world coordinate system of the nth frame to the sensor coordinate system of the 9-axis sensor
Then,
Coordinate value in the world coordinate system of the virtual marker of the nth frame
Is
Obtained from.
As a method for determining the coordinate values of the 9-axis sensor, the method [B-2] can be employed.
In the aspect illustrated in FIG. 2, the position information is acquired based on the acceleration data measured by the acceleration sensor of the 9-axis sensor 2. The coordinate values (x s , y s , z s ) of the sensor module in the world coordinate system in the nth frame are calculated from the measurement values of the acceleration sensor of the 9-axis sensor in the nth frame.
In the aspect shown in FIG. 3, the positional information of the 9-axis sensor 2 is acquired based on the coordinate value of the correction marker 1 ′. The coordinate values (x s , y s , z s ) of the sensor module in the world coordinate system in the nth frame are obtained by the optical motion capture in the world coordinate system of the correction marker in the nth frame. Then, the calculation is performed using the transformation matrix from the world coordinate system to the sensor module coordinate system in the nth frame and the positional relationship between the correction marker 1 ′ and the 9-axis sensor 2 (see [C]).
The transformation matrix M W → S from the world coordinate system of the nth frame to the sensor coordinate system of the 9-axis sensor is the attitude information of the 9-axis sensor when the sensor coordinate system of the 9-axis sensor is matched with the world coordinate system at the time of calibration. And a rotation matrix acquired by the gyro sensor of the 9-axis sensor of the nth frame (see [D]).

[C]光学式モーションキャプチャを用いた9軸センサーの位置情報の取得
[C−1]概要
9軸センサーはその加速度センサーにより計測された加速度データを用いて位置情報を取得することができるが、位置情報を取得するためには加速度データを2回積分した値を足し合わせていく必要があるため、誤差が累積されてしまい、位置の精度が光学式モーションキャプチャに比べて劣る傾向にある。そこで、光学式モーションキャプチャを利用して、隠れ光学式マーカー1の位置情報取得に用いられる9軸センサー2の位置精度を向上させ、得られた9軸センサー2の位置情報を用いて仮想マーカーを設定する。図4、図5に示すように、補正用の光学式マーカー1´を用意し、補正用マーカー1´と同一剛体(体節等)5上に9軸センサー2を設け、9軸センサー2に対する補正用マーカー1´の位置関係を記憶しておき、その位置関係を用いて、補正用マーカー1´の位置情報(光学式モーションキャプチャで取得する)から9軸センサー2の位置情報を取得する。図4に示す態様では、補正用マーカー1´は、所定の剛体(体節等)に設けた9軸センサー2上に装着されており、9軸センサー2を所定の剛体に取り付けることで、9軸センサー2と補正用マーカー1´は同一の剛体に設けられる。図5に示す態様では、補正用マーカー1´と9軸センサー2は、同一の剛体(体節等)5上に離間して装着されている。位置関係が一意に決定されていれば、補正用マーカー1´と9軸センサー2は、接触していても、離間していてもよい。
[C] Acquisition of position information of 9-axis sensor using optical motion capture [C-1] Outline Although 9-axis sensor can acquire position information using acceleration data measured by the acceleration sensor, In order to acquire the position information, it is necessary to add the values obtained by integrating the acceleration data twice. Therefore, errors are accumulated, and the position accuracy tends to be inferior to that of the optical motion capture. Therefore, using the optical motion capture, the positional accuracy of the 9-axis sensor 2 used for acquiring the position information of the hidden optical marker 1 is improved, and the virtual marker is used using the obtained position information of the 9-axis sensor 2. Set. As shown in FIGS. 4 and 5, a correction optical marker 1 ′ is prepared, and a 9-axis sensor 2 is provided on the same rigid body (such as a body segment) 5 as the correction marker 1 ′. The positional relationship of the correction marker 1 ′ is stored, and the positional information of the 9-axis sensor 2 is acquired from the positional information of the correction marker 1 ′ (obtained by optical motion capture) using the positional relationship. In the embodiment shown in FIG. 4, the correction marker 1 ′ is mounted on a 9-axis sensor 2 provided on a predetermined rigid body (such as a body segment). By attaching the 9-axis sensor 2 to the predetermined rigid body, The axis sensor 2 and the correction marker 1 ′ are provided on the same rigid body. In the embodiment shown in FIG. 5, the correction marker 1 ′ and the 9-axis sensor 2 are mounted on the same rigid body (such as a body segment) 5 apart. If the positional relationship is uniquely determined, the correction marker 1 ′ and the 9-axis sensor 2 may be in contact with each other or may be separated from each other.

[C−2]センサーの位置とマーカーの位置関係の決定
補正用マーカー1´を9軸センサー2と同一剛体(体節等)5に固定した状態で、9軸センサー2を回転させて9軸センサー2のジャイロセンサーを用いて回転行列を取得する。この回転情報を用いて、計測前に9軸センサー2の位置と補正用マーカー1の位置関係を決定し、記憶部に記憶しておく。以下に計算方法を示す。
[C-2] Determination of the positional relationship between the sensor position and the marker In the state where the correction marker 1 'is fixed to the same rigid body (such as a body segment) 5 as the 9-axis sensor 2, the 9-axis sensor 2 is rotated to 9 axes The rotation matrix is acquired using the gyro sensor of the sensor 2. Using this rotation information, the positional relationship between the position of the 9-axis sensor 2 and the correction marker 1 is determined before measurement and stored in the storage unit. The calculation method is shown below.

第nフレームでの、9軸センサーの世界座標系における座標値を
とする(この値は未知数である。)。ここでは、より精度の高い9軸センサーの位置情報を取得することを目的とし、9軸センサーの位置情報の取得に、当該9軸センサーの加速度センサーから得られる加速度データを用いない。
The coordinate value in the world coordinate system of the 9th axis sensor in the nth frame
(This value is unknown.) Here, for the purpose of acquiring more accurate position information of the 9-axis sensor, the acceleration data obtained from the acceleration sensor of the 9-axis sensor is not used for acquiring the position information of the 9-axis sensor.

第nフレームでの、絶対座標系から9軸センサー座標系への変換行列を
とする。この変換行列は、センサー座標系を世界座標系に一致させた時(較正時)の9軸センサーの姿勢情報を記憶しておき、この姿勢情報と、9軸センサーのジャイロセンサーによって時刻tで取得された回転行列と、を用いて計算することができる。
The transformation matrix from the absolute coordinate system to the 9-axis sensor coordinate system in the nth frame
And The transformation matrix is, when to match the sensor coordinate system to the world coordinate system stores the posture information of the nine-axis sensor (calibration time), and this position information, at time t n by 9 axis sensor of a gyro sensor And using the obtained rotation matrix.

第nフレームでの、補正用マーカーの世界座標における座標値を
とする。補正用マーカーの世界座標系における座標値は、光学式モーションキャプチャのカメラ画像から取得することができる。
The coordinate value in the world coordinate of the correction marker in the nth frame
And The coordinate value of the correction marker in the world coordinate system can be acquired from a camera image of optical motion capture.

世界座標系と9軸センサーの座標系を一致させ、9軸センサーの位置を原点に位置させた際の補正用マーカーの座標値を
とする。この値はセンサー座標系における補正用マーカーの位置と同義であり、この値も未知数である。
The coordinate values of the correction marker when the world coordinate system and the coordinate system of the 9-axis sensor are matched and the position of the 9-axis sensor is located at the origin
And This value is synonymous with the position of the correction marker in the sensor coordinate system, and this value is also an unknown number.

このとき次の関係が成り立っている。
となる。この時、右辺は補正用マーカーが原点に来るように移動したときの9軸センサーの位置になる。
At this time, the following relationship holds.
It becomes. At this time, the right side is the position of the 9-axis sensor when the correction marker is moved to the origin.

第iフレーム、第jフレーム、第kフレームにおいて、原点から補正用マーカーまでの距離は一定であることから次の関係が成り立つ。
この連立方程式を解くことで、センサー座標系における補正用マーカーの座標値
を求めることができる。
In the i-th frame, the j-th frame, and the k-th frame, since the distance from the origin to the correction marker is constant, the following relationship is established.
By solving these simultaneous equations, the coordinate value of the correction marker in the sensor coordinate system
Can be requested.

要約すると、センサーモジュール(9軸センサー)座標系における補正用マーカーの座標値は、
前記センサーモジュール(9軸センサー)の3つ以上の異なる姿勢において、各姿勢における変換情報(変換行列)を、前記センサーモジュール(9軸センサー)のジャイロセンサーによって取得された回転情報(回転行列)を用いて取得し、
各姿勢において、前記センサーモジュール(9軸センサー)から前記補正用マーカーへの距離が同一であることを利用して取得する。
計算は、コンピュータ4の演算部によって実行され、計算結果は、コンピュータ4の記憶部に記憶される。
In summary, the coordinate value of the correction marker in the sensor module (9-axis sensor) coordinate system is
In three or more different postures of the sensor module (9-axis sensor), conversion information (transformation matrix) in each posture is obtained, and rotation information (rotation matrix) obtained by the gyro sensor of the sensor module (9-axis sensor) is obtained. Get using
In each posture, the distance is acquired using the fact that the distance from the sensor module (9-axis sensor) to the correction marker is the same.
The calculation is executed by the calculation unit of the computer 4, and the calculation result is stored in the storage unit of the computer 4.

[C−3]補正用マーカー位置を用いた9軸センサーの位置の取得
計測中に9軸センサー2の位置精度向上用に取り付けた補正用マーカー1´がカメラで撮影される時に、次のような計算を行って、9軸センサー2の座標値を計算する。計測中の補正用マーカー1´の位置から9軸センサー2の座標値を計算するときの計算式は次のようになる。
[C-3] When the correction marker 1 ′ attached for improving the positional accuracy of the 9-axis sensor 2 is photographed by the camera during the acquisition measurement of the position of the 9-axis sensor using the correction marker position, as follows. Then, the coordinate value of the 9-axis sensor 2 is calculated. The calculation formula for calculating the coordinate value of the 9-axis sensor 2 from the position of the correction marker 1 'during measurement is as follows.

求める9軸センサーの絶対座標系での位置を
とする。
Find the position of the 9-axis sensor in the absolute coordinate system
And

センサー座標系における補正用マーカーの位置を
とする。この位置情報は、[C−2]で取得されている。
The position of the correction marker in the sensor coordinate system
And This position information is acquired in [C-2].

補正用マーカーの絶対座標系での位置を
とする。補正用マーカーの三次元座標値は、光学式モーションキャプチャによって取得される。
The position of the correction marker in the absolute coordinate system
And The three-dimensional coordinate value of the correction marker is acquired by optical motion capture.

絶対座標系から9軸センサーのセンサー座標系への変換行列を
とすると
より
となる。
計算は、コンピュータ4の演算部によって実行され、計算結果は、コンピュータ4の記憶部に記憶される。
Conversion matrix from absolute coordinate system to sensor coordinate system of 9-axis sensor
If
Than
It becomes.
The calculation is executed by the calculation unit of the computer 4, and the calculation result is stored in the storage unit of the computer 4.

[D]絶対座標系から9軸センサー座標系への変換行列をMw→sの決定
[D−1]概要
9軸センサーの座標系と世界座標系(三次元動作分析の座標系)は一致していないため、計測前に座標系を一致させるための較正作業が必要となる。計測前に図6に示すような治具6を使って、各9軸センサーの座標系と世界座標系(カメラ座標系)との間の関係を計算するための変換行列を作成する。治具6は、平面視長方形状を有し、上面60には、縦横方向に間隔を存して方形状の凹部61が形成されており、各凹部61に9軸センサー2を嵌め込むようになっている。この治具6には直角三角形の頂点を形成するように3つの光学式マーカー1A、1B、1Cが3つ設けてある。3つのマーカー1A、1B、1Cの作る直角三角形の直角の点につけられたマーカー1Aと長辺側につけられたマーカー1Bの方向を一つ目の軸とし、直角の点につけられたマーカー1Aと短辺側につけられたマーカー1Cの方向をもう一つの軸とする。この軸をそれぞれ、前後軸・左右軸とすると、9軸センサー2の前後軸・左右軸をこの治具6の前後軸・左右軸と一致するように置く。前後軸と左右軸が決まっているため、上下軸は計算により求めることができる。
[D] Determination of conversion matrix from absolute coordinate system to 9-axis sensor coordinate system Mw → s [D-1] Outline The coordinate system of 9-axis sensor and the world coordinate system (coordinate system of three-dimensional motion analysis) are one. Since this is not done, calibration work is required to match the coordinate system before measurement. Before the measurement, a transformation matrix for calculating the relationship between the coordinate system of each 9-axis sensor and the world coordinate system (camera coordinate system) is created using a jig 6 as shown in FIG. The jig 6 has a rectangular shape in plan view, and a rectangular recess 61 is formed on the upper surface 60 at intervals in the vertical and horizontal directions so that the 9-axis sensor 2 is fitted in each recess 61. It has become. The jig 6 is provided with three optical markers 1A, 1B, 1C so as to form a vertex of a right triangle. The direction of the marker 1A attached to the right-angled point of the right triangle formed by the three markers 1A, 1B, 1C and the marker 1B attached to the long side is the first axis, and the marker 1A attached to the right-angled point is short. The direction of the marker 1C attached to the side is taken as another axis. When these axes are the front and rear axes and the left and right axes, respectively, the front and rear axes and left and right axes of the 9-axis sensor 2 are placed so as to coincide with the front and rear axes and left and right axes of the jig 6. Since the front and rear axes and the left and right axes are determined, the upper and lower axes can be obtained by calculation.

[D−2]
あるタイミングで、光学式モーションンキャプチャによる動作計測と、9軸センサー2による動作計測を同時に行う。3つのマーカー1A、1B、1Cの座標値をそれぞれ
とし、
とするとき、
が3つのマーカー1A、1B、1Cの回転行列となる。この時に9軸センサー2から得られる回転行列をRsとする(Rsはセンサー内で直接計算されて出力される)。
[D-2]
At a certain timing, the operation measurement by the optical motion capture and the operation measurement by the 9-axis sensor 2 are simultaneously performed. The coordinate values of the three markers 1A, 1B, 1C
age,
And when
Becomes a rotation matrix of three markers 1A, 1B, and 1C. At this time, the rotation matrix obtained from the 9-axis sensor 2 is R s (R s is directly calculated and output in the sensor).

上記の作業によって、9軸センサー2の座標系からマーカー1A、1B、1Cの座標系に変換する行列

となる。ここで、rは図5の治具を用いて行列を作成するために用いるデータを取得する参照となるフレームを意味する添え字である。
上記の行列とフレーム番号nで取得されたセンサーの回転行列を
としたとき、
フレーム番号nにおける9軸センサーのセンサー座標系から世界座標系に変換する行列

となり、世界座標系から9軸センサーのセンサー座標系への変換行列は
となる。
Through the above operation, the matrix for converting the coordinate system of the 9-axis sensor 2 to the coordinate system of the markers 1A, 1B, 1C
Is
It becomes. Here, r is a subscript meaning a frame serving as a reference for acquiring data used for creating a matrix using the jig of FIG.
The rotation matrix of the sensor acquired with the above matrix and frame number n
When
Matrix that converts the sensor coordinate system of the 9-axis sensor in frame number n to the world coordinate system
Is
The transformation matrix from the world coordinate system to the sensor coordinate system of the 9-axis sensor is
It becomes.

このように、計測前の較正において、センサーモジュール(9軸センサー)座標系を世界座標系に一致させた時のセンサーモジュール(9軸センサー)の姿勢情報を求めておき、前記姿勢情報と、前記センサーモジュール(9軸センサー)のジャイロセンサーによって取得された回転情報(回転行列)と、を用いて、センサーモジュール(9軸センサー)座標系と世界座標系間の変換情報(変換行列)が取得される。 Thus, in the calibration before measurement, the posture information of the sensor module (9-axis sensor) when the sensor module (9-axis sensor) coordinate system is matched with the world coordinate system is obtained, and the posture information, Using the rotation information (rotation matrix) acquired by the gyro sensor of the sensor module (9-axis sensor), conversion information (conversion matrix) between the sensor module (9-axis sensor) coordinate system and the world coordinate system is acquired. The

9軸センサー座標系を世界座標系に一致させるための9軸センサーの軸の較正手法は、上記の治具6を用いる手法には限定されず、当業者において他の手法が適宜採用し得るものである。例えば、世界座標系の左右と前後に線を引いておき、図6の治具からマーカーを外したうえで、治具の長辺と世界座標系の前後軸、治具の短辺と世界座標系の左右軸を合わせたうえで、センサーのオフセット取得機能を使用して、センサーの座標系をマーカーの座標系を一致させることも可能である。 The method of calibrating the axis of the 9-axis sensor for matching the 9-axis sensor coordinate system with the world coordinate system is not limited to the method using the jig 6 described above, and other methods can be appropriately adopted by those skilled in the art. It is. For example, draw lines on the left and right and front and back of the world coordinate system, remove the marker from the jig in Fig. 6, and then move the long side of the jig and the front and rear axes of the world coordinate system, the short side of the jig and the world coordinates. It is also possible to match the coordinate system of the sensor with the coordinate system of the marker by using the offset acquisition function of the sensor after aligning the left and right axes of the system.

[E]体節の座標系とセンサーの座標系を合わせる方法
光学式モーションキャプチャとセンサーモジュールによる同時計測の他の態様について説明する。生体に9軸センサーを取り付ける場合には、9軸センサーのセンサー座標系と体節の座標系が異なってしまい、誤差の原因となる。図7に示すように、同じ剛体(体節)5上に3つの赤外線反射マーカー1と、1つの9軸センサー2を取り付け、それぞれの姿勢行列を計算しておくことによって、互いの座標系への変換ができるようにしておく。この変換によって、体節の座標系と一致するように9軸センサーを付けられないことによる誤差を小さくすることができる。なお、すべてのマーカーが見えていてもこの計算は可能であるが、9軸センサーの座標系とマーカーの座標系を合わせる必要はないため、この方法が使われる場面としては、マーカーが見えなくなってしまった場合や、仮想マーカーを利用した場合を例示することができる。以下に具体的な計算方法を述べる。
[E] Method for Matching Body Segment Coordinate System and Sensor Coordinate System Another mode of simultaneous measurement by optical motion capture and sensor module will be described. When a 9-axis sensor is attached to a living body, the sensor coordinate system of the 9-axis sensor is different from the coordinate system of the body segment, which causes an error. As shown in FIG. 7, three infrared reflection markers 1 and one 9-axis sensor 2 are attached on the same rigid body (body segment) 5, and each posture matrix is calculated, so that each coordinate system is obtained. It is possible to convert. By this conversion, an error caused by not being able to attach a 9-axis sensor so as to coincide with the body segment coordinate system can be reduced. This calculation is possible even if all the markers are visible, but it is not necessary to match the coordinate system of the 9-axis sensor with the coordinate system of the markers. A case where it is closed or a case where a virtual marker is used can be exemplified. A specific calculation method is described below.

参照となるフレームにおけるrにおいて、3つのマーカーの座標値をそれぞれ
とし、
とするとき、
が3つのマーカーの回転行列となり、これが体節の座標系を表現する行列となる。
In r in the reference frame, the coordinate values of the three markers are respectively
age,
And when
Becomes a rotation matrix of three markers, which is a matrix expressing the coordinate system of the body segment.

第nフレームにおいて、仮想マーカーを使用するなどしているために、マーカーの座標値が得られない場合に
を、
から計算することで、体節の座標系を求める。
ここで、
は、第nフレームにおける世界座標系からセンサー座標系への変換行列であり、
は、参照フレームrにおける世界座標系からセンサー座標系への変換行列、である。
When the coordinate value of the marker cannot be obtained because the virtual marker is used in the nth frame
The
Calculate the coordinate system of the body segment.
here,
Is a transformation matrix from the world coordinate system to the sensor coordinate system in the nth frame,
Is a transformation matrix from the world coordinate system to the sensor coordinate system in the reference frame r.

[E]9軸センサーを用いたカメラの計測精度向上
仮想マーカーは、1つあるいは複数の実マーカーの位置を仮想点として設定してもよい。具体的には、剛体上に、1つあるいは複数の計測用の光学式マーカー(光学式モーションキャプチャによって座標が取得される)を設け、仮想マーカーを、前記1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーの位置を仮想点として設定し、仮想点に位置する前記1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーが隠れている時に、当該隠れている計測用の光学式マーカーの座標値として前記仮想マーカーの座標値が用いられる。
[E] The camera measurement accuracy improvement virtual marker using the 9-axis sensor may set the position of one or a plurality of real markers as a virtual point. Specifically, one or a plurality of measurement optical markers (coordinates are acquired by optical motion capture) are provided on a rigid body, and the virtual marker is the one or more measurement optical markers. When the position of the marker is set as a virtual point, and the one or more optical markers for measurement located at the virtual point are hidden, the virtual marker is used as the coordinate value of the hidden optical marker for measurement. The coordinate value of is used.

光学式マーカーがカメラから隠れて見えない場合に、9軸センサーから得られる情報を用いて隠れた光学式マーカーの位置を推定することができる。より具体的には、光学式モーションキャプチャによる計測と9軸センサー2による計測を同期して実行し、同期して計測データを取得することで、各時刻(各フレーム)において、光学式マーカー1の位置情報と、9軸センサー2から取得される各データが対応して得られる。例えば、ある時刻において、光学式マーカーがカメラから隠れてしまった場合には、隠れた光学式マーカー(仮想マーカー)の座標を、その時刻において9軸センサーから取得された情報を用いて推定することができる。 When the optical marker is hidden from the camera and cannot be seen, the position of the hidden optical marker can be estimated using information obtained from the 9-axis sensor. More specifically, the measurement by the optical motion capture and the measurement by the 9-axis sensor 2 are executed in synchronization, and the measurement data is acquired in synchronization, so that at each time (each frame), the optical marker 1 The position information and each data acquired from the 9-axis sensor 2 are obtained correspondingly. For example, when the optical marker is hidden from the camera at a certain time, the coordinates of the hidden optical marker (virtual marker) are estimated using information acquired from the 9-axis sensor at that time. Can do.

上記推定方法では、カメラの計測周波数と9軸センサーの計測周波数は同一もしくは同程度であることを前提としていた。ここで、9軸センサーの計測周波数のほうが高い場合には、ある時刻において、9軸センサーで計測され、カメラでは計測されない点については隠れマーカーとして扱うことができる。この時に、カメラから空間的に隠れマーカーの座標値推定と同一の計算を行うことで、光学式マーカーが計測されていない点で、データ取得ができるようになり、光学式マーカーの位置をより正確に補間することができる。既述の「9軸センサーを利用した隠れマーカーの推定」が空間的に隠れている状態であるとすると、計測周波数の異なるデバイスを用いた補間は時間的な隠れマーカーの推定と考えることができる。センサーの計測周波数には、実際には、加速度センサーの計測周波数、3軸ジャイロセンサーの計測周波数があり、これらの両方がカメラの計測周波数よりも高い。1つの態様では、加速度センサーの計測周波数、3軸ジャイロセンサーの計測周波数は同程度であるが、かならずしも同じでなくてもよい。 The above estimation method is based on the premise that the measurement frequency of the camera and the measurement frequency of the 9-axis sensor are the same or similar. Here, when the measurement frequency of the 9-axis sensor is higher, a point measured by the 9-axis sensor at a certain time and not measured by the camera can be handled as a hidden marker. At this time, by performing the same calculation as the estimation of the coordinate value of the hidden marker spatially from the camera, it becomes possible to acquire data at the point where the optical marker is not measured, and the position of the optical marker is more accurate. Can be interpolated. If the previously described "estimation of hidden marker using 9-axis sensor" is a state of being spatially hidden, interpolation using devices with different measurement frequencies can be considered as estimation of temporal hidden marker. . The sensor measurement frequency actually includes an acceleration sensor measurement frequency and a three-axis gyro sensor measurement frequency, both of which are higher than the camera measurement frequency. In one aspect, the measurement frequency of the acceleration sensor is the same as that of the three-axis gyro sensor, but it is not necessarily the same.

すなわち、
9軸センサーのジャイロセンサーの単位時間当たりの計測回数及び加速度センサーの単位時間当たりの計測回数は、前記光学モーションキャプチャのカメラの単位時間当たりのデータ取得回数(フレームレート)よりも多く、
前記時間的に隠れた光学式マーカーの座標値を、前記センサーモジュールに対する前記光学式マーカーの位置関係と、前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールの姿勢情報と、を用いて推定する。
ここで、センサーモジュールの座標値は、加速度センサーによって取得され、センサーモジュールの姿勢情報は、ジャイロセンサーによって取得される。
That is,
The number of measurements per unit time of the gyro sensor of the 9-axis sensor and the number of measurements per unit time of the acceleration sensor are larger than the number of times of data acquisition (frame rate) per unit time of the optical motion capture camera,
The coordinate value of the optical marker hidden in time is estimated using the positional relationship of the optical marker with respect to the sensor module, the coordinate value of the sensor module, and the attitude information of the sensor module.
Here, the coordinate value of the sensor module is acquired by the acceleration sensor, and the attitude information of the sensor module is acquired by the gyro sensor.

このように、9軸センサーの計測データを用いて、光学式マーカーの補間を行うことによって、低速(低価格)のカメラでも、高速のカメラを使用して計測することと同様の効果が得られ高精度の計測を行うことができ、もって、低コストで高精度の計測が可能となる。なお、本実施形態では、実際のカメラ計測周波数は通常100Hz(50Hz、25Hzの設定も可能)のカメラを使用しており、9軸センサーの計測周波数はこれよりも高いものとする。 Thus, by interpolating the optical marker using the measurement data of the 9-axis sensor, the same effect as that obtained by using a high-speed camera can be obtained even with a low-speed (low-cost) camera. High-precision measurement can be performed, and therefore high-precision measurement can be performed at low cost. In this embodiment, a camera with an actual camera measurement frequency of 100 Hz (50 Hz and 25 Hz can be set) is normally used, and the measurement frequency of the 9-axis sensor is higher than this.

[F]計測用のマーカーを用いた隠れマーカー推定
光学式モーションキャプチャを利用して、隠れマーカーを推定するためには、常に3個以上の光学式マーカーが映っている必要がある。一つの体節に常に3個のマーカーが映るようにマーカーを貼り付けるとなると、カメラからの死角を少なくするためにカメラの台数を増やしたり、マーカー数を増やしたりすることで、3個以上のマーカーが常に映るようにしている。しかしながら、多数のマーカーを貼り付けて、多数のカメラを利用することはコストがかかる。
[F] Hidden marker estimation using a marker for measurement In order to estimate a hidden marker using optical motion capture, it is necessary to always show three or more optical markers. If a marker is pasted so that three markers are always reflected in one body segment, increase the number of cameras or increase the number of markers to reduce the blind spots from the camera. The marker is always shown. However, it is costly to use a large number of cameras by attaching a large number of markers.

これを防ぐための方法として、ポインタや3点のマーカーを付けた治具(3点マーカー)を用いるものが知られている。仮想的にマーカーを設定することで、マーカーが隠れることを抑えることができるが、3点マーカー自体が隠れてしまった場合には仮想的なマーカーの計算もできない。 As a method for preventing this, a method using a jig (three-point marker) with a pointer or three-point marker is known. By setting the marker virtually, it is possible to prevent the marker from being hidden, but when the three-point marker itself is hidden, the virtual marker cannot be calculated.

本明細書において、センサーマーカー(赤外線反射マーカー)の位置情報を用いて9軸センサーの位置を取得することについて述べたが、長時間、当該マーカーが消えて隠れているような場合には、当該マーカーの位置を精度良く求めることはできず、精度の高い9軸センサーの位置情報の取得ができない。 In this specification, it has been described that the position of the 9-axis sensor is obtained using the position information of the sensor marker (infrared reflective marker). However, if the marker disappears and is hidden for a long time, The position of the marker cannot be obtained with high accuracy, and the position information of the 9-axis sensor with high accuracy cannot be acquired.

このような問題を解決するための方法として、同じ体節上に9軸センサーと、複数の光学式マーカーを設定する。複数の光学式マーカーは、センサーマーカーにもなり得るし、推定対象のマーカーにもなり得る。例えば、図6に示すように、同一体節上に、9軸センサーと、マーカーA、マーカーBを取り付ける。9軸センサーとマーカーAの位置関係、9軸センサーとマーカーBの位置関係を記憶しておく。マーカーAの位置情報が取得できれば、マーカーAと9軸センサーの位置関係、9軸センサーの姿勢情報から9軸センサーの位置情報を取得することができ、また、取得した9軸センサーの位置情報、マーカーBと9軸センサーの位置関係、9軸センサーの姿勢情報からマーカーBの位置を推定することができる。すなわち、マーカーBが隠れてしまったような場面では、マーカーAをセンサーマーカーとして、マーカーBの位置の推定に利用することができ、また、マーカーAが隠れてしまったような場面では、マーカーBをセンサーマーカーとして、マーカーAの位置の推定に利用することができる。ここで、例えば、マーカーAあるいは/およびマーカーBの位置を仮想点として仮想マーカーを設定してもよい。 As a method for solving such a problem, a 9-axis sensor and a plurality of optical markers are set on the same body segment. The plurality of optical markers can be sensor markers or markers to be estimated. For example, as shown in FIG. 6, a 9-axis sensor, a marker A, and a marker B are attached on the same body segment. The positional relationship between the 9-axis sensor and the marker A and the positional relationship between the 9-axis sensor and the marker B are stored. If the position information of the marker A can be acquired, the position information of the 9-axis sensor can be acquired from the positional relationship between the marker A and the 9-axis sensor and the posture information of the 9-axis sensor. The position of the marker B can be estimated from the positional relationship between the marker B and the 9-axis sensor and the posture information of the 9-axis sensor. That is, in a scene where the marker B is hidden, the marker A can be used as a sensor marker to estimate the position of the marker B. In a scene where the marker A is hidden, the marker B Can be used for estimating the position of the marker A. Here, for example, the virtual marker may be set with the position of the marker A or / and the marker B as a virtual point.

こうすることで、同一体節上の任意の1つのマーカーの位置は、他の1つのマーカーの位置から推定可能であり、すなわち、同一体節上の1個のマーカーが見えていれば(そのマーカーの位置が取得できれば)、他の同一体節上のマーカー位置の推定が可能となる。これにより、カメラの死角に対するロバストネスを大幅に向上させることができ、もって、カメラの台数を減らすこと、計測に必要なマーカー個数を減らすことを可能とし、動作分析にかかる人的・金銭的コストの低減を図ることができる。 In this way, the position of any one marker on the same body segment can be estimated from the position of the other one marker, that is, if one marker on the same body segment is visible (that is, If the position of the marker can be obtained), the marker position on another same body segment can be estimated. As a result, the robustness against the blind spot of the camera can be greatly improved, so that it is possible to reduce the number of cameras and the number of markers required for measurement, and to reduce the human and monetary costs for motion analysis. Reduction can be achieved.

図9では、同一体節上に2個のマーカーを設けることを例示したが、3個以上のマーカー(9軸センサーとの位置関係が記憶されている)を設けてもよい。この場合、1つあるいは複数個のセンサーマーカーの位置情報に基づいて、他の1つあるいは複数個のマーカーの位置を推定することになる。例えば、複数のセンサーマーカーを利用して、隠れた光学式マーカーを推定する場合に、得られた複数個の隠れたマーカーの推定位置の平均を隠れたマーカーの推定位置としてもよい。 In FIG. 9, two markers are provided on the same body segment, but three or more markers (positional relationship with the 9-axis sensor may be stored) may be provided. In this case, the position of one or more other markers is estimated based on the position information of one or more sensor markers. For example, when a hidden optical marker is estimated using a plurality of sensor markers, an average of the estimated positions of the plurality of obtained hidden markers may be used as the estimated position of the hidden marker.

より具体的な態様について説明する。大腿部上に装着する光学式マーカーとして、大腿部外側上顆、大転子に光学式マーカーを取り付けて計測を行う場合があり、歩行計測では、大転子上の光学式マーカーが腕振り動作によって隠れてしまうことがしばしば生じる。そこで、大腿部(剛体)上に9軸センサー、大腿部外側上顆マーカー、大転子マーカー、を取り付け、9軸センサーと大腿部外側上顆マーカーの位置関係、9軸センサーと大転子マーカーの位置関係を記憶しておく。大腿部外側上顆マーカーを、9軸センサーの位置情報を取得するセンサーマーカーとして選択し、大転子マーカーを、その位置情報が推定される推定マーカーとして選択することで、大転子マーカーが隠れた際に、大転子マーカーの座標値を、大転子マーカーと9軸センサーの位置関係、大腿部外側上顆マーカーの座標値、9軸センサーと大腿部外側上顆マーカーの位置関係に基づいて取得された9軸センサーの座標値、9軸センサーの姿勢情報と、を用いて推定することができる。 A more specific aspect will be described. As an optical marker to be mounted on the thigh, the optical marker may be attached to the outer epicondyle of the thigh and the greater trochanter to perform measurement. In walking measurement, the optical marker on the greater trochanter is the arm. It often happens that it is hidden by a swing motion. Therefore, a 9-axis sensor, a thigh outer epicondyle marker, and a greater trochanter marker are attached on the thigh (rigid body), and the positional relationship between the 9-axis sensor and the thigh outer epicondyle marker is large. The positional relationship of the trochanter marker is stored. By selecting the thigh outer epicondyle marker as a sensor marker for acquiring position information of the 9-axis sensor, and selecting the greater trochanter marker as an estimated marker whose position information is estimated, the greater trochanter marker is When hidden, the coordinate value of the greater trochanter marker is the positional relationship between the greater trochanter marker and the 9-axis sensor, the coordinate value of the thigh outer epicondyle marker, and the position of the 9-axis sensor and the outer thigh condyle marker. It can be estimated using the coordinate values of the 9-axis sensor and the posture information of the 9-axis sensor acquired based on the relationship.

他の具体的な態様について説明する。前腕部(剛体)上に9軸センサー、尺骨突起マーカー、橈骨突起マーカー、を取り付け、9軸センサーと尺骨突起マーカーの位置関係、9軸センサーと橈骨突起マーカーの位置関係を記憶しておく。ある場面では、尺骨突起マーカーがセンサーマーカー、橈骨突起マーカーが推定マーカーとなり、また、ある場面では、尺骨突起マーカーが推定マーカー、橈骨突起マーカーがセンサーマーカーとなる。回内動作をすると、橈骨突起マーカーが隠れるが、橈骨突起マーカーの座標値を、橈骨突起マーカーと9軸センサーの位置関係、尺骨突起マーカーの座標値、9軸センサーと尺骨突起マーカーの位置関係に基づいて取得された9軸センサーの座標値、9軸センサーの姿勢情報と、を用いて推定することができる。逆に回外動作の際は、尺骨突起のマーカーが隠れるが、尺骨突起のマーカーの座標値を、尺骨突起のマーカーと9軸センサーの位置関係、橈骨突起マーカーの座標値、9軸センサーと橈骨突起マーカーの位置関係に基づいて取得された9軸センサーの座標値、9軸センサーの姿勢情報と、を用いて推定することができる。 Other specific embodiments will be described. A 9-axis sensor, an ulnar process marker, and a radial process marker are attached on the forearm (rigid body), and the positional relationship between the 9-axis sensor and the ulnar process marker and the positional relationship between the 9-axis sensor and the radial process marker are stored. In some scenes, the ulnar process marker is a sensor marker and the radial process marker is an estimated marker. In some scenes, the ulnar process marker is an estimated marker and the radial process marker is a sensor marker. When the pronation is performed, the radial process marker is hidden, but the coordinate value of the radial process marker is changed to the positional relationship between the radial process marker and the 9-axis sensor, the coordinate value of the ulnar process marker, and the positional relationship between the 9-axis sensor and the ulnar process marker. It can be estimated using the coordinate values of the 9-axis sensor and the attitude information of the 9-axis sensor acquired based on the information. On the other hand, the ulnar process marker is hidden during the supination operation, but the coordinate value of the ulnar process marker is the positional relationship between the ulnar process marker and the 9-axis sensor, the coordinate value of the radial process marker, the 9-axis sensor and the calcaneus. It can be estimated using the coordinate values of the 9-axis sensor and the posture information of the 9-axis sensor acquired based on the positional relationship of the protrusion markers.

このように、人間の体の部位で、ほとんどの動作において、体節の表面すべてが隠れることはないので、体節上に複数のマーカーを設け、体節上の見えているマーカーをセンサーマーカーとして、見えなくなったマーカーの位置を推定することは有効である。また、上記態様では、9軸センサー+2つのマーカーについて説明したが、3つ以上のマーカーを用いてもよい。例えば、骨盤において、左右上前腸骨棘、大転子の4点をそれぞれ、隠れマーカーの推定対象およびセンサーマーカーとしてもよい。 In this way, in most parts of the human body, the entire surface of the body segment is not hidden in most movements, so multiple markers are provided on the body segment and the visible markers on the body segment are used as sensor markers. It is effective to estimate the position of the marker that has disappeared. Moreover, in the said aspect, although 9 axis | shaft sensor + two markers were demonstrated, you may use three or more markers. For example, in the pelvis, the four points of the left and right upper anterior iliac spines and the greater trochanter may be used as the hidden marker estimation target and the sensor marker, respectively.

さらに他の具体的な態様として、仮想マーカーの設定および位置の推定について説明する。仮想点の設定時及び計測時に、3つの光学式マーカーを備えたマーカー治具上に9軸センサーを取り付ける。各光学式マーカーと9軸センサーとの位置関係を記憶しておく。センサーマーカーとして、マーカー治具上の3つのマーカーを利用する。こうすることで、マーカー治具上の少なくとも1個のマーカーが見えていれば、9軸センサーとの位置関係、9軸センサーの姿勢情報から、マーカー治具上の他のマーカー位置を推定することができ、設定した仮想点を決定することが可能となる。仮想点の設定時においても、体節上のマーカーが1つ見えていれば、他の体節マーカーを推定することができ、仮想点を設定することができる。 As yet another specific mode, setting of a virtual marker and position estimation will be described. A 9-axis sensor is mounted on a marker jig provided with three optical markers at the time of setting and measuring a virtual point. The positional relationship between each optical marker and the 9-axis sensor is stored. Three markers on the marker jig are used as sensor markers. By doing this, if at least one marker on the marker jig is visible, the position of the other marker on the marker jig is estimated from the positional relationship with the 9-axis sensor and the posture information of the 9-axis sensor. The set virtual point can be determined. Even when a virtual point is set, if one marker on the body segment is visible, other body segment markers can be estimated and a virtual point can be set.

図10を参照しつつ説明すると、仮想マーカー1の設定・推定の際に、従来は3つの体節マーカー1〜3が見えている必要があった。しかしながら、3つのマーカーのうち1つが見ていれば、他の2つの体節マーカーの推定ができる。例えば、体節マーカー1のみが見えていれば、体節マーカー2、3が隠れていても、体節マーカー2、3の位置を推定することができる。したがって、3つの体節マーカーの位置が計算できるので、仮想マーカー1を計算するためには、体節マーカー1〜3のうち1つが見えていればよいこととなる。同様に、仮想点決定時も3つの体節マーカー1〜3のうち1つが見えていればよい。 Referring to FIG. 10, when setting / estimating the virtual marker 1, conventionally, the three somite markers 1 to 3 had to be visible. However, if one of the three markers is seen, the other two somite markers can be estimated. For example, if only the body segment marker 1 is visible, the positions of the body segment markers 2 and 3 can be estimated even if the body segment markers 2 and 3 are hidden. Therefore, since the positions of the three body segment markers can be calculated, in order to calculate the virtual marker 1, one of the body segment markers 1 to 3 need only be visible. Similarly, it is only necessary that one of the three body segment markers 1 to 3 is visible when the virtual point is determined.

1 光学式マーカー
1´ 補正用の光学式マーカー
2 9軸センサー
3 カメラ
4 コンピュータ
5 剛体
仮想マーカー
P ポインタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical marker 1 'Optical marker 2 for correction | amendment 9 Axis sensor 3 Camera 4 Computer 5 Rigid body MH Virtual marker P Pointer

Claims (16)

光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測において、
仮想マーカーが設定される剛体上にセンサーモジュールを設け、前記センサーモジュールと前記仮想マーカーが設定される仮想点の位置関係が記憶されており、
前記仮想点に設定された仮想マーカーの座標値を、前記位置関係と、前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールの姿勢情報と、を用いて取得する、
仮想マーカーの位置情報の取得方法。
With optical motion capture,
A sensor module having at least a three-axis gyro sensor;
In motion measurement with
A sensor module is provided on a rigid body where a virtual marker is set, and a positional relationship between the sensor module and a virtual point where the virtual marker is set is stored,
The coordinate value of the virtual marker set to the virtual point is acquired using the positional relationship, the coordinate value of the sensor module, and the posture information of the sensor module.
How to get virtual marker position information.
世界座標系における前記仮想マーカーの座標値を、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得する、
請求項1に記載の仮想マーカーの位置情報の取得方法。
Using the coordinate value of the virtual marker in the world coordinate system, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated by
The method for acquiring position information of a virtual marker according to claim 1.
前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値は、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値と、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得される、
請求項2に記載の仮想マーカーの位置情報の取得方法。
The virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system includes the virtual point coordinate value in the world coordinate system when the virtual marker is set, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, and the rotation acquired by the gyro sensor of the sensor module. Obtained using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using the information,
The method for acquiring position information of a virtual marker according to claim 2.
センサーモジュール座標系を世界座標系に一致させた時のセンサーモジュールの姿勢情報が得られており、前記変換情報は、前記姿勢情報と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報と、を用いて取得される、
請求項2、3いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得方法。
The orientation information of the sensor module when the sensor module coordinate system is made to coincide with the world coordinate system is obtained, and the conversion information includes the orientation information and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module. Obtained using
The method for acquiring position information of a virtual marker according to claim 2.
前記センサーモジュールは3軸加速度センサーを備え、
前記センサーモジュールの座標値は、前記センサーモジュールの加速度センサーの計測値から計算される、
請求項1〜4いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得方法。
The sensor module includes a three-axis acceleration sensor,
The coordinate value of the sensor module is calculated from the measurement value of the acceleration sensor of the sensor module.
The acquisition method of the positional information on the virtual marker of any one of Claims 1-4.
前記センサーモジュールに対して位置関係が特定された1つあるいは複数の光学式マーカーを前記剛体上に設け、
前記センサーモジュールの座標値は、前記光学式モーションキャプチャによって取得した前記1つあるいは複数の光学式マーカーの座標値と、前記位置関係と、を用いて取得される、
請求項1〜4いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得方法。
One or more optical markers whose positional relationship is specified with respect to the sensor module are provided on the rigid body,
The coordinate value of the sensor module is acquired using the coordinate value of the one or more optical markers acquired by the optical motion capture and the positional relationship.
The acquisition method of the positional information on the virtual marker of any one of Claims 1-4.
光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測システムにおいて、
仮想マーカーが設定される剛体上に設けたセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールと前記仮想マーカーが設定される仮想点の位置関係を記憶する記憶手段と、
前記仮想点に設定された仮想マーカーの座標値を、前記位置関係と、前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールの姿勢情報と、を用いて取得する演算手段と、
を備えた、仮想マーカーの位置情報の取得装置。
With optical motion capture,
A sensor module having at least a three-axis gyro sensor;
In the motion measurement system with
A sensor module provided on a rigid body on which a virtual marker is set;
Storage means for storing a positional relationship between the sensor module and a virtual point where the virtual marker is set;
A calculation means for acquiring the coordinate value of the virtual marker set at the virtual point using the positional relationship, the coordinate value of the sensor module, and the posture information of the sensor module;
An apparatus for acquiring position information of a virtual marker.
前記演算手段は、世界座標系における前記仮想マーカーの座標値を、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得する、
請求項7に記載の仮想マーカーの位置情報の取得装置。
The calculation means is obtained by the coordinate value of the virtual marker in the world coordinate system, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, and the gyro sensor of the sensor module. Obtained by using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using the rotation information obtained,
The virtual marker position information acquisition apparatus according to claim 7.
前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値は、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値と、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得される、
請求項8に記載の仮想マーカーの位置情報の取得装置。
The virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system includes the virtual point coordinate value in the world coordinate system when the virtual marker is set, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, and the rotation acquired by the gyro sensor of the sensor module. Obtained using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using the information,
The virtual marker position information acquisition apparatus according to claim 8.
センサーモジュール座標系を世界座標系に一致させた時のセンサーモジュールの姿勢情報が得られており、前記変換情報は、前記姿勢情報と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報と、を用いて取得される、
請求項8、9いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得装置。
The orientation information of the sensor module when the sensor module coordinate system is made to coincide with the world coordinate system is obtained, and the conversion information includes the orientation information and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module. Obtained using
The virtual marker position information acquisition apparatus according to any one of claims 8 and 9.
前記センサーモジュールは3軸加速度センサーを備え、
前記センサーモジュールの座標値は、前記センサーモジュールの加速度センサーの計測値から計算される、
請求項7〜10いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得装置。
The sensor module includes a three-axis acceleration sensor,
The coordinate value of the sensor module is calculated from the measurement value of the acceleration sensor of the sensor module.
The acquisition apparatus of the positional information on the virtual marker of any one of Claims 7-10.
前記センサーモジュールに対して位置関係が特定された1つあるいは複数の光学式マーカーを前記剛体上に設け、
前記センサーモジュールの座標値は、前記光学式モーションキャプチャによって取得した前記1つあるいは複数の光学式マーカーの座標値と、前記位置関係と、を用いて取得される、
請求項7〜10いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得装置。
One or more optical markers whose positional relationship is specified with respect to the sensor module are provided on the rigid body,
The coordinate value of the sensor module is acquired using the coordinate value of the one or more optical markers acquired by the optical motion capture and the positional relationship.
The acquisition apparatus of the positional information on the virtual marker of any one of Claims 7-10.
光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーと3軸加速度センサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測において、
仮想マーカーとしての仮想点が設定される剛体上に1つのセンサーモジュールを設け、
世界座標系におけるセンサーモジュールの座標値は、当該センサーモジュールの加速度センサーによって取得された加速度データを用いて計算され、
センサーモジュール座標系における仮想点座標値を、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値と、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
計測時の世界座標系における前記仮想点座標値を、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
仮想マーカーの設定及び動作計測時の仮想マーカーの位置の追跡を、1つのセンサーモジュールによって実行する、
動作計測方法。
With optical motion capture,
A sensor module comprising at least a 3-axis gyro sensor and a 3-axis acceleration sensor;
In motion measurement with
One sensor module is provided on a rigid body where a virtual point as a virtual marker is set,
The coordinate value of the sensor module in the world coordinate system is calculated using acceleration data acquired by the acceleration sensor of the sensor module,
The virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, the virtual point coordinate value in the world coordinate system when setting the virtual marker, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
The virtual point coordinate value in the world coordinate system at the time of measurement, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
The setting of the virtual marker and the tracking of the position of the virtual marker when measuring the operation are executed by one sensor module.
Motion measurement method.
光学式モーションキャプチャと、
少なくとも3軸ジャイロセンサーを備えたセンサーモジュールと、
を備えた動作計測において、
仮想マーカーとしての仮想点が設定される剛体上に1つのセンサーモジュールを設け、
前記センサーモジュールと同一剛体上に設けられ、前記センサーモジュールに対して位置関係が特定された光学式マーカーを用意し、
世界座標系における前記センサーモジュールの座標値は、前記光学式モーションキャプチャによって取得した前記光学式マーカーの座標値と、前記位置関係と、を用いて取得され、
センサーモジュール座標系における仮想点座標値を、仮想マーカー設定時の世界座標系における仮想点座標値と、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
計測時の世界座標系における前記仮想点座標値を、世界座標系における前記センサーモジュールの座標値と、前記センサーモジュール座標系における仮想点座標値と、前記センサーモジュールのジャイロセンサーによって取得された回転情報を用いて計算されるセンサーモジュール座標系と世界座標系間の変換情報と、を用いて取得し、
仮想マーカーの設定及び動作計測時の仮想マーカーの位置の追跡を、1つのセンサーモジュールと1つの光学式マーカーによって実行する、
動作計測方法。
With optical motion capture,
A sensor module having at least a three-axis gyro sensor;
In motion measurement with
One sensor module is provided on a rigid body where a virtual point as a virtual marker is set,
An optical marker provided on the same rigid body as the sensor module, the positional relationship of which is specified with respect to the sensor module is prepared,
The coordinate value of the sensor module in the world coordinate system is acquired using the coordinate value of the optical marker acquired by the optical motion capture and the positional relationship,
The virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, the virtual point coordinate value in the world coordinate system when setting the virtual marker, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
The virtual point coordinate value in the world coordinate system at the time of measurement, the coordinate value of the sensor module in the world coordinate system, the virtual point coordinate value in the sensor module coordinate system, and the rotation information acquired by the gyro sensor of the sensor module Using the conversion information between the sensor module coordinate system and the world coordinate system calculated using
The setting of the virtual marker and the tracking of the position of the virtual marker at the time of motion measurement are executed by one sensor module and one optical marker.
Motion measurement method.
前記剛体上には、1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーが設けてあり、
前記仮想マーカーは、前記1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーの位置を仮想点として設定されており、
仮想点に位置する前記1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーが隠れている時に、当該隠れている計測用の光学式マーカーの座標値として前記仮想マーカーの座標値が用いられる、
請求項1〜6いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得方法。
On the rigid body, one or more optical markers for measurement are provided,
The virtual marker is set with the position of the one or more optical markers for measurement as a virtual point,
When the one or more optical markers for measurement located at a virtual point are hidden, the coordinate value of the virtual marker is used as the coordinate value of the hidden optical marker for measurement,
The acquisition method of the positional information on the virtual marker of any one of Claims 1-6.
前記剛体上には、1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーが設けてあり、
前記仮想マーカーは、前記1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーの位置を仮想点として設定されており、
仮想点に位置する前記1つあるいは複数の計測用の光学式マーカーが隠れている時に、当該隠れている計測用の光学式マーカーの座標値として前記仮想マーカーの座標値が用いられる、
請求項7〜12いずれか1項に記載の仮想マーカーの位置情報の取得装置。
On the rigid body, one or more optical markers for measurement are provided,
The virtual marker is set with the position of the one or more optical markers for measurement as a virtual point,
When the one or more optical markers for measurement located at a virtual point are hidden, the coordinate value of the virtual marker is used as the coordinate value of the hidden optical marker for measurement,
The acquisition apparatus of the positional information on the virtual marker of any one of Claims 7-12.
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