JP2016112053A - Walking state determination method, program and device - Google Patents

Walking state determination method, program and device Download PDF

Info

Publication number
JP2016112053A
JP2016112053A JP2014251094A JP2014251094A JP2016112053A JP 2016112053 A JP2016112053 A JP 2016112053A JP 2014251094 A JP2014251094 A JP 2014251094A JP 2014251094 A JP2014251094 A JP 2014251094A JP 2016112053 A JP2016112053 A JP 2016112053A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
walking
walking state
information
cycle
state determination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014251094A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6479447B2 (en
Inventor
宏明 児島
Hiroaki Kojima
宏明 児島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2014251094A priority Critical patent/JP6479447B2/en
Publication of JP2016112053A publication Critical patent/JP2016112053A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6479447B2 publication Critical patent/JP6479447B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for accurately estimating a walking state such as a walking balance between right and left and a deviation from periodicity on the basis of not only information from a sensor commonly used for measuring walking such as an acceleration sensor but also information from an easy-to-install sensor such as an acoustic sensor.SOLUTION: A method for determining a walking state includes: inputting acoustic information such as a foot-step sound of a pedestrian generated at the time of walking, as an electric signal via a sensor such as a microphone; performing a feature extraction process of analyzing the electric signal to be converted into a temporal change amount of a feature amount related to walking; performing a walking cycle extraction process for analyzing the temporal change amount to estimate a walking cycle and its probability thereby to obtain estimation values of the walking cycle and probability; and performing a walking state analysis process for generating information on the walking state of the pedestrian based on the estimation values.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は歩行に関わる運動器官の活動状況及び健康状態等を推定するための特徴量の抽出方法及び歩行状態の判定方法に関する。   The present invention relates to a feature amount extraction method and a walking state determination method for estimating the activity state and health state of a moving organ related to walking.

歩行状態を自動的に計測してその状況を判定できれば、高齢者の見守りや、生活状況の把握や、運動器官の健康管理などに有用である。
歩行状態を計測するための既存技術としては、加速度センサやジャイロセンサを内蔵した小型装置を歩行者が携行するもの(例えば特許文献1)や、床に圧力センサを設置するもの(例えば特許文献2)が一般的である。
If the walking state can be automatically measured and the situation can be determined, it is useful for watching the elderly, grasping the living situation, and managing the health of the motor organs.
As existing techniques for measuring the walking state, a pedestrian carries a small device incorporating an acceleration sensor or a gyro sensor (for example, Patent Document 1), or a pressure sensor is installed on the floor (for example, Patent Document 2). ) Is common.

ビデオカメラを用いれば歩行状態を直接観測できるが、プライバシー上の問題が多く日常生活環境には不向きである。
マイクを用いて歩行音(足音)を計測する技術も既に報告されている。歩行状態を直接観測した情報ではなく、歩行に付随して生じる音響情報から間接的に推定する技術の開発が必要となるが、プライバシーや設置コストなどの面で利点が多い。
A video camera can be used to directly observe the walking state, but it has many privacy issues and is unsuitable for daily living environments.
Techniques for measuring walking sounds (footsteps) using a microphone have already been reported. Although it is necessary to develop a technique for indirectly estimating the acoustic information that accompanies walking instead of the information obtained by directly observing the walking state, there are many advantages in terms of privacy and installation costs.

特開2006−118909号公報「歩行計」JP 2006-118909 A “Pedometer” 特開2014−094070号公報「歩行年齢評価方法」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-094070 “Aging Age Evaluation Method” 特開2014−191616号公報「独居高齢者の見守り方法、装置およびサービス提供システム」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-191616 “Method, Device and Service Providing System for Elderly Living Alone” 特開2002−197437号公報「歩行検出システム、歩行検出装置、デバイス、歩行検出方法」Japanese Patent Laid-Open No. 2002-197437 “Walk Detection System, Walk Detection Device, Device, and Walk Detection Method” 特開2005−342254号公報「歩行周期検出装置」JP 2005-342254 A "Walking cycle detection device" 特開2012−058340号公報「物音検知装置、物音検知方法および物音検知システム」Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-058340 “Sound Detection Device, Sound Detection Method, and Sound Detection System” 特開2013−215220号公報「歩行状態検知装置」JP 2013-215220 A "Walking state detection device"

Alan de Cheveigne and Hideki Kawahara, “Yin, a fundamental frequency estimator for speech and music,” Journal of the Acoustical Society of America, vol.111, no.4, pp.1917-1930, 2002.Alan de Cheveigne and Hideki Kawahara, “Yin, a fundamental frequency estimator for speech and music,” Journal of the Acoustical Society of America, vol.111, no.4, pp.1917-1930, 2002. Sandra R. Hundzaand , William R. Hook, et al., “Accurate and reliable gait cycle detection in Parkinson’s disease,” IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol.22, no.1, pp.127-137, 2014.Sandra R. Hundzaand, William R. Hook, et al., “Accurate and reliable gait cycle detection in Parkinson's disease,” IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol.22, no.1, pp.127-137, 2014 .

歩行音(足音)から歩行状態を推定する既存技術としては、複数のマイクロフォンを組み合わせたマイクアレイを用いて歩行者の動線を推定するもの(例えば特許文献3)や歩行者の識別を行うものなどもあるが、本発明においては、足音から歩行周期を抽出し、それに基づいて歩行者の健康状態や活動状態などの歩行状態を判定する方法を提供することを課題とする。   As existing techniques for estimating a walking state from walking sounds (footsteps), a pedestrian flow line is estimated using a microphone array in which a plurality of microphones are combined (for example, Patent Document 3), or a pedestrian is identified. However, an object of the present invention is to provide a method for extracting a walking cycle from footsteps and determining a walking state such as a pedestrian's health state and activity state based on the extracted walking cycle.

歩行周期を推定する公知例として、加速度センサからの情報を用い、フーリエ変換によるスペクトルのピークを抽出する手法(例えば、特許文献1、5)などがあるが、音響センサからの情報にも適用可能な、精度の高い周期抽出方法を提案することを課題とする。
足音から歩行周期を抽出する公知例として、例えば特許文献6では、周期性を予め仮定した統計モデルを適用しているため、左右のバランスや周期性のずれを検出するには不向きと考えられるが、左右のバランスや周期性のずれも想定した周期抽出方法を提案することを課題とする。
As a known example for estimating the walking period, there is a method (for example, Patent Documents 1 and 5) that uses information from an acceleration sensor to extract a spectrum peak by Fourier transform, but it can also be applied to information from an acoustic sensor. Another object is to propose a highly accurate period extraction method.
As a known example of extracting a walking cycle from footsteps, for example, Patent Document 6 uses a statistical model in which periodicity is preliminarily assumed, so it is considered unsuitable for detecting a left / right balance or a shift in periodicity. An object of the present invention is to propose a period extraction method that assumes a left-right balance and a shift in periodicity.

歩行状態の推定においては、まずは歩行中か否かを判定することが課題となる。これにより、歩行運動の総量を推計可能になり、健康状態の指標になる。また、これによりそれ以降の歩行状態の判定のための分析対象を限定することができる。
さらに、歩行器官の関節の悪化等の健康管理や、歩行中の躓きなどの生活上の事故の防止などの観点からは、左右の歩行バランスのくずれを検出することが、それらの指標として重要である。
既存研究事例としては、例えば非特許文献2があるが、ジャイロセンサを用いて足の動きを着地のしかたなども含めて詳細に分析するものであり、実装の簡便さや実用性の面で課題がある。
In estimating the walking state, it is first determined whether or not the user is walking. This makes it possible to estimate the total amount of walking exercise, which is an index of health status. Moreover, the analysis object for determination of the walking state after that can be limited by this.
Furthermore, from the viewpoint of health management such as deterioration of the joints of walking organs and prevention of accidents in daily life such as whispering during walking, it is important to detect the left and right walking balance as an indicator. is there.
For example, Non-Patent Document 2 is an example of existing research. However, the gyro sensor is used to analyze the movement of the foot in detail, including how to land, and there are problems in terms of ease of mounting and practicality. is there.

足音から歩行状態を検出する公知例として、例えば特許文献4や特許文献7があるが、前者は100Hz以下の低い周波数帯域の情報を利用するため、後者は対象歩行者とマイクロフォンとの距離に伴う音量の変化に基づいているため、いずれも日常生活環境では、足音以外の振動や、家具等の日用品の衝突音や、人の声などの影響を受けやすくなると考えられる。このような足音以外の日常生活音の影響に対して頑健な分析方法を提案することを課題とする。
これらの課題は、足音のような音響情報から歩行状態を推定するために掲げた課題であるが、その解決のための手法は、加速度センサや距離センサなどから得られるような、音響以外の情報に対しても共通性があって、他のセンサへ適用範囲を広げられる方法となるならばさらによい。
Known examples of detecting a walking state from footsteps include, for example, Patent Document 4 and Patent Document 7, but the former uses information in a low frequency band of 100 Hz or less, and the latter is associated with the distance between the target pedestrian and the microphone. Since they are based on changes in volume, it is considered that they are easily affected by vibrations other than footsteps, impact sounds of daily necessities such as furniture, and human voices in daily living environments. It is an object to propose a robust analysis method against the influence of daily sound other than footsteps.
These issues are listed in order to estimate the walking state from acoustic information such as footsteps, but the method for solving the problem is information other than sound that can be obtained from acceleration sensors, distance sensors, etc. It is even better if there is a commonality with respect to the sensor and the method can be expanded to other sensors.

本発明においては、歩行状態に関連が深い特徴量として歩行周期に着目し、その推定方法及びそれに基づく歩行状態の判定方法を提供する。歩行状態の推定に用いる観測情報としては、好適にはマイクロフォンからの音響情報を想定するが、本発明で提案する方法は、加速度情報や関節位置情報など、音響情報以外にも同様に適用可能であり、観測情報の種類を限定するものではない。   In the present invention, attention is paid to a walking cycle as a feature quantity that is deeply related to a walking state, and an estimation method thereof and a walking state determination method based thereon are provided. As observation information used for estimating the walking state, acoustic information from a microphone is preferably assumed. However, the method proposed in the present invention can be similarly applied to information other than acoustic information such as acceleration information and joint position information. Yes, it does not limit the type of observation information.

(1)
歩行者の歩行時に生じる足音などの音響情報をマイクロフォンなどのセンサにより電気信号として入力し、
前記電気信号を解析して歩行に関連する特徴量の時間変化量に変換する特徴抽出処理と、
前記時間変化量を解析して該歩行周期(1歩分および2歩分)とその確からしさを推定する歩行周期抽出処理と、
を適用して得られた該歩行周期とその確からしさの推定値から、歩行者の歩行状態に関する情報を生成する歩行状態解析処理を適用することにより、
前記歩行者の歩行状態に関する情報を出力することを可能とする歩行状態判定方法を提供する。
(1)
Acoustic information such as footsteps that occur when a pedestrian walks is input as an electrical signal by a sensor such as a microphone.
A feature extraction process for analyzing the electrical signal and converting it into a temporal change amount of a feature amount related to walking;
A walking cycle extraction process for analyzing the time variation and estimating the walking cycle (for one step and two steps) and its probability;
By applying the walking state analysis process that generates information on the walking state of the pedestrian from the estimated value of the walking cycle and its certainty obtained by applying
Provided is a walking state determination method capable of outputting information on the walking state of the pedestrian.

(2)
前記特徴抽出処理は、前記電気信号の8kHz以上の周波数帯域の成分のパワー(平均エネルギー)の時間変化量に変換することにより、足音以外の生活音や人の音声などの影響を低減可能な、特徴抽出方法を提供する。
(2)
The feature extraction processing can reduce the influence of daily sounds other than footsteps and human voices by converting the time change amount of the power (average energy) of the frequency band component of the electrical signal of 8 kHz or higher, A feature extraction method is provided.

(3)
前記歩行周期抽出処理は、前記特徴抽出処理で得られる時間変化量を入力として、それを自己相関、ケプストラム、平均振幅誤差のいずれかの量に変換した上で、さらにそれを正規化する周期性抽出関数を適用することにより、歩行周期を推定しその確からしさを出力することを特徴とする、歩行周期推定方法を提供する。
(3)
The gait cycle extraction process takes the time variation obtained by the feature extraction process as an input, converts it into any of autocorrelation, cepstrum, and average amplitude error, and further normalizes it. Provided is a walking cycle estimation method characterized by applying an extraction function to estimate a walking cycle and outputting the probability.

(4)
前記歩行状態解析処理は、前記歩行周期抽出処理で得られる歩行周期と確からしさの値に基づいて、判定データベース(判定DB)において適切に設定された或る特定の基準値と比較することにより、入力された電気信号に該当する時間区間において歩行が為されているか否かを判定する歩行行為判定方法を提供する。
前記判定DBにおける基準値は、前記歩行周期抽出処理で得られる歩行周期と確からしさの値を蓄積し、それを予め若しくは逐次的に統計処理して得られる統計分布に基づいて適切に設定された関数値に対応して適切に設定された閾値として得られる。
(4)
The walking state analysis process is based on the walking cycle obtained by the walking cycle extraction process and the probability value, and is compared with a specific reference value appropriately set in the determination database (determination DB). Provided is a walking action determination method for determining whether or not walking is performed in a time section corresponding to an input electric signal.
The reference value in the determination DB is appropriately set based on the statistical distribution obtained by accumulating the walking period and the probability value obtained by the walking period extraction process and statistically processing the values in advance or sequentially. It is obtained as an appropriately set threshold value corresponding to the function value.

(5)
前記歩行状態解析処理は、前記歩行周期抽出処理で得られる歩行周期と確からしさの値に基づいて、1歩ごとの周期に対応した確からしさと、2歩(左右足の組)分の周期に対応した確からしさとを抽出した上で、両者を比較する相対値に変換することにより、歩行時の左右のバランスの良し悪しを表す推定値を出力する歩行状態推定方法を提供する。
(5)
The walking state analysis processing is based on the walking cycle obtained by the walking cycle extraction processing and the value of the probability, and the probability corresponding to the cycle for each step and the cycle for two steps (a pair of left and right feet). Provided is a walking state estimation method that outputs an estimated value that indicates whether the right and left balance is good or bad during walking by extracting a corresponding probability and converting it into a relative value for comparison.

(6)
前記歩行状態解析処理で得られる推定値を一定期間以上にわたって保存し、その統計量を判定データベースにある基準値と比較して異常値を検出することにより、歩行の異常を検出する歩行異常検出方法を提供する。
(6)
A walking abnormality detection method for detecting an abnormality in walking by storing an estimated value obtained by the walking state analysis process over a predetermined period and detecting an abnormal value by comparing the statistical value with a reference value in a determination database. I will provide a.

前記において、歩行状態の推定のために入力される情報としては、マイクロフォンからの音響情報を想定したが、提案方法は、加速度情報や関節位置情報など、音響情報以外にも同様に適用可能であり、観測情報の種類を限定するものではない。
(7)
例えば、距離センサを用いて歩行者の脚を観測した情報を電気信号に変換したものを入力信号とし、前記特徴抽出処理において、脚について得られた距離情報から歩行者の脚の関節の位置を推定し、推定された脚の関節の位置情報に基づいて脚の関節の運動距離の時間変化量に変換する、ことにより歩行状態を検出する方法を提供する。
In the above description, the information input for estimating the walking state is assumed to be acoustic information from a microphone. However, the proposed method can be similarly applied to information other than acoustic information such as acceleration information and joint position information. The type of observation information is not limited.
(7)
For example, an information obtained by converting information obtained by observing a pedestrian's leg using a distance sensor into an electric signal is used as an input signal, and the position of the joint of the pedestrian's leg is determined from the distance information obtained for the leg in the feature extraction process. Provided is a method of detecting a walking state by estimating and converting the movement distance of a leg joint into a temporal change amount based on the estimated position information of the leg joint.

(8)
さらに他の例として、入力される信号として、歩行者に装着した加速度センサを用いて歩行者の動きの情報を電気信号に変換し、前記特徴抽出処理としては、加速度を時間ごとに集計した総量の時間変化量に変換することにより、歩行状態を検出する方法を提供する。
(9)
(1)乃至(8)の歩行状態判定方法を実行することを特徴とする歩行状態判定プログラム、および該プログラムを記録した記憶媒体を提供する事ができる。
(10)
少なくともセンサ機器(マイクロフォン、距離センサ、加速度センサなど)、情報処理装置(表示装置を含む)を備え、(1)乃至(8)の歩行状態判定方法を実行することを特徴とする歩行状態判定装置として提供する事ができる。
(8)
As yet another example, as an input signal, an acceleration sensor attached to the pedestrian is used to convert pedestrian movement information into an electrical signal. A method for detecting a walking state is provided by converting into a time change amount.
(9)
It is possible to provide a walking state determination program characterized by executing the walking state determination method of (1) to (8) and a storage medium storing the program.
(10)
A walking state determination device comprising at least a sensor device (microphone, distance sensor, acceleration sensor, etc.), an information processing device (including a display device), and executing the walking state determination method of (1) to (8) Can be provided as

(1)において、音響情報から歩行状態に関する情報が得られることにより、センサなどの機材の携行や装着を必要とせず、部屋に設置したマイクなどを通じて、歩行者の状況や歩行に伴う異常を従来よりも正確で簡便に把握できるようになる効果がある。
また、(2)において、センサとしてマイクを利用する形態において、音響データのうちでも一部の子音を除き音声情報をほとんど含まない8kHz以上の高周波成分のみを用い、さらにそのうちでも音波波形を直接用いず、数ミリ秒程度ごとのパワー情報のみに変換したデータを用いるため、プライバシー上の問題がほぼ解消する効果がある。特許文献4において提案されている、100Hz以下の低周波成分を利用する方法と比べても、そこに含まれる音声情報は大幅に少なくなるとともに、床の振動や生活騒音の影響による精度の低下も少ない。
また、(3)において、歩行周期抽出に最適化された正規化手法を含む周期性抽出関数を適用することにより、実際の生活環境においても頑健で精度の高い歩行周期が推定可能になるとともに、推定の確からしさの情報も同時に得られる効果がある。
また、(4)において、歩行周期とその確からしさの値を指標として、観測しているデータの中から歩行している期間とそれ以外の期間とが高精度に判定でき、生活状況や運動量などの安全や健康に関する指標となる情報が得られる効果がある。
また、(5)及び(6)において、左右の歩行バランスの判定が得られ、高齢者の加齢に伴う足関節の衰えなどのような、歩行器官の悪化を検知可能となり、さらには、歩行中のつまずきなど、歩行の際の事故等の検知も可能となる効果がある。
また、(7)及び(8)において、音響データの代わりに、加速度情報や関節位置情報を利用する形態においても、ほぼ共通した方法が適用可能であるため、プライバシーや実用性を考慮して目的に適した実装方法を選択して、歩行状態判定方法を利用できる効果がある。
In (1), the information about the walking state can be obtained from the acoustic information, so it is not necessary to carry or wear equipment such as sensors. There is an effect that can be grasped more accurately and simply.
Further, in (2), in the form using a microphone as a sensor, only high frequency components of 8 kHz or higher that do not contain almost any audio information except for some consonants are used in the acoustic data, and among them, the sound waveform is directly used. First, since data converted only to power information every several milliseconds is used, there is an effect that the privacy problem is almost solved. Compared with the method using a low frequency component of 100 Hz or less, which is proposed in Patent Document 4, the audio information contained therein is greatly reduced, and the accuracy is also lowered due to the influence of floor vibration and daily noise. Few.
In addition, in (3), by applying a periodicity extraction function including a normalization method optimized for walking cycle extraction, a robust and highly accurate walking cycle can be estimated even in an actual living environment, There is an effect that information on the accuracy of estimation can be obtained at the same time.
In (4), the walking period and other periods can be determined with high accuracy from the observed data using the walking cycle and the probability value as an index. It is effective in obtaining information that can be used as an index for safety and health.
Also, in (5) and (6), the left and right walking balance can be determined, and it becomes possible to detect deterioration of the walking organs such as the deterioration of the ankle joint accompanying the aging of the elderly. This has the effect of making it possible to detect accidents during walking, such as tripping inside.
Also, in (7) and (8), almost the same method can be applied to the form using acceleration information and joint position information instead of acoustic data. There is an effect that a walking state determination method can be used by selecting a mounting method suitable for the user.

処理過程の全体図Overall view of the process 実施例1の全体構成Overall configuration of Example 1 音響信号からの歩行周期抽出例Example of walking cycle extraction from acoustic signal 歩行周期抽出精度の評価実験結果Results of evaluation experiment of walking cycle extraction accuracy 歩行バランスのくずれの検出例(音響センサによる)Detection example of gait balance breakdown (by acoustic sensor) 歩行バランスのくずれの検出例(距離センサからの関節位置情報による)Detection example of gait balance breakdown (based on joint position information from distance sensor)

図1を用いて本方法における処理の流れの全体を説明する。
処理の概略は次のようになる。入力された信号が特徴抽出部において特徴量に変換され、そこから歩行周期を抽出した後、その結果を利用して歩行状態を解析する。
これらの処理は、個々の処理を個々の装置で順次実行してもよいし、少なくとも入力装置(電気信号変換装置を含む)、処理装置あるいは演算処理装置、出力装置あるいは表示装置と記憶装置を備えた情報処理装置においてプログラム的に実行してもよいし、組み込みシステムに組み込んでもよい。
The entire processing flow in this method will be described with reference to FIG.
The outline of the processing is as follows. The input signal is converted into a feature value in the feature extraction unit, and after the walking cycle is extracted therefrom, the walking state is analyzed using the result.
In these processes, each process may be executed sequentially by each apparatus, and at least an input device (including an electric signal converter), a processing device or an arithmetic processing device, an output device or a display device, and a storage device are provided. The program may be executed programmatically in the information processing apparatus, or may be incorporated in an embedded system.

解析して得られた情報を予め用意した情報と統合して判定用DBを構築するとともに、判定用DBの情報に基づいて、解析結果から得られた判定結果を出力する。   Information obtained by analysis is integrated with information prepared in advance to construct a determination DB, and based on the information in the determination DB, a determination result obtained from the analysis result is output.

この方法を用いて、例えば高齢者の見守り装置として実装することにより、歩行周期や歩行の総数や歩行状態の異常を判定することにより、運動量の低下や、生活様式の変化や、歩行器官の異常や、つまずきなどの事故を検知するような応用が考えられる。
そのような実施形態の例として、以下に2種類を取上げその詳細を説明する。
By using this method, for example, as a monitoring device for elderly people, by determining abnormalities in the walking cycle, total number of walking, and walking state, it is possible to reduce momentum, change lifestyle, abnormalities in walking organs, etc. Applications that detect accidents such as stumbling are also conceivable.
As an example of such an embodiment, the following two types are taken up and described in detail.

第1の実施例として、音響情報を利用した歩行状態判定装置について述べる。
図2を用いてその全体構成を説明する。
部屋に設置したマイクロフォンにより音響情報を電気信号に変換する。
その信号は、歩行状態分析処理装置に送られ処理される。
その出力信号を有線または無線で接続された表示装置等に送り、判定結果を知らせる。
As a first embodiment, a walking state determination apparatus using acoustic information will be described.
The overall configuration will be described with reference to FIG.
Sound information is converted into electrical signals by a microphone installed in the room.
The signal is sent to the walking state analysis processing device for processing.
The output signal is sent to a display device or the like connected by wire or wireless to notify the determination result.

以下で歩行状態分析処理装置の内部における処理過程の詳細を述べる。   The details of the processing process inside the walking state analysis processing device will be described below.

各処理過程において得られる信号の例を図3に示す。
この信号は、実際の高齢者が住宅内で歩行した際に収録したもので、足音だけでなく家具の衝突音や人の音声も含んでいる。
信号は、標本化周波数48kHzで24bitに量子化して収録した。
その波形を図3(a)に示す。
An example of signals obtained in each processing step is shown in FIG.
This signal is recorded when an actual elderly person walks in a house, and includes not only footsteps but also furniture collision sounds and human sounds.
The signal was recorded after being quantized to 24 bits at a sampling frequency of 48 kHz.
The waveform is shown in FIG.

次に、特徴抽出部においてこの信号を分析に適した特徴量に変換する。
ここでは、特徴量として,次の式(1)のように高周波数帯域の対数パワーに変換した。
Next, the feature extraction unit converts this signal into a feature quantity suitable for analysis.
Here, the characteristic amount is converted into log power in a high frequency band as in the following equation (1).

Figure 2016112053
Figure 2016112053

式(1)において、Si(f)はハミング窓等の窓関数で抽出したi番目のフレーム(短時間の区間)の時系列信号をフーリエ変換した周波数スペクトルを、Fh,Flは抽出する帯域範囲の上限を表す。 In Equation (1), S i (f) is a frequency spectrum obtained by Fourier-transforming the time series signal of the i-th frame (short period) extracted by a window function such as a Hamming window, and F h and F l are extracted. Represents the upper limit of the bandwidth range to be used.

周波数分析の例として、上記の信号を窓長10.7ミリ秒, 周期5ミリ秒のハミング窓により512点のFFTでフーリエ変換したパワースペクトルを図3(b)に示す。
分析結果として得られる周波数の範囲はナイキスト周波数である24kHzまでであり、それが図3(b)の縦軸に表示された範囲となるが、人間の音声の周波数成分は一部の子音を除きほとんどが4kHz程度までであり、高くても8kHz以上の帯域にはほとんど含まれないのに対して、足音の周波数成分が、図3(b)の上半分以上の高い周波数の範囲にまで広く分布していることがわかる。
そこで、ここではFlとして12kHzを採用し、Fhとしては24kHzを採用した。
この周波数範囲には人間の音声帯域がほとんど含まれないため、プライバシー上の問題が低減される。
さらに、それを式(1)のように積分した量に変換することにより、そこからの音声情報の抽出はほぼ不可能となる。
As an example of frequency analysis, FIG. 3B shows a power spectrum obtained by Fourier-transforming the above signal with a 512-point FFT using a Hamming window having a window length of 10.7 milliseconds and a period of 5 milliseconds.
The range of the frequency obtained as an analysis result is up to 24 kHz which is the Nyquist frequency, and is the range displayed on the vertical axis of FIG. 3B, but the frequency component of human speech excludes some consonants. Most of them are up to about 4 kHz, and even if they are high, they are hardly included in the band above 8 kHz. On the other hand, the frequency components of footsteps are widely distributed in the high frequency range above the upper half of FIG. You can see that
Therefore, here it adopted 12kHz as F l, as the F h was adopted 24 kHz.
Since this frequency range includes almost no human voice band, privacy problems are reduced.
Further, by converting it into an integrated amount as shown in equation (1), it becomes almost impossible to extract voice information therefrom.

この処理により、図3の信号例を変換したPiの値を図3(c)に示す。
特徴量に用いる周波数の範囲は、この例のように歩行者がスリッパを履いている場合では比較的高い帯域に分布するが、履物や床の状態などが異なる場合は、対象となる足音に応じて適した範囲を選択することにより精度が改善できる。
FIG. 3C shows the value of P i obtained by converting the signal example of FIG. 3 by this processing.
The frequency range used for the feature value is distributed in a relatively high band when the pedestrian is wearing slippers as in this example, but if the footwear or floor condition is different, it depends on the target footstep. The accuracy can be improved by selecting a suitable range.

次に、歩行周期抽出部において、特徴抽出部で得られた特徴量から周期を抽出する。
周期の抽出方法としては、自己相関関数を用いる手法が一般的であり、式(2)のように時系列信号の自己相関関数を算出し、その極大値を抽出することにより、周期が推定される。
Next, the walking cycle extraction unit extracts a cycle from the feature amount obtained by the feature extraction unit.
As a method for extracting the period, a method using an autocorrelation function is generally used, and the period is estimated by calculating the autocorrelation function of the time series signal and extracting the local maximum value as shown in Equation (2). The

Figure 2016112053
Figure 2016112053

他にも、式(3)に示すようなケプストラム係数を用いて、高域の極大値を抽出することにより周期を推定する手法も広く知られている。
式(3)においてFはフーリエ変換を表す。
In addition, a method for estimating the period by extracting a local maximum value using a cepstrum coefficient as shown in Expression (3) is also widely known.
In Formula (3), F represents a Fourier transform.

Figure 2016112053
Figure 2016112053

ここでは、自己相関関数の代わりに式(4)のような平均振幅差関数(AMDF)を用いた。
式(4)において、Mは算出する時間差の上限を、Lは時系列の長さを表している。
AMDFで得られる結果は自己相関関数と実質的に同じであるが、周期の位置がその極小値として得られる点と、計算効率とが異なる。
式(4)で絶対値をとる代わりに二乗値を用いる場合も実質は変わらない。
Here, instead of the autocorrelation function, an average amplitude difference function (AMDF) as shown in Equation (4) is used.
In Expression (4), M represents the upper limit of the time difference to be calculated, and L represents the length of the time series.
The result obtained by the AMDF is substantially the same as the autocorrelation function, but the calculation efficiency is different from the point that the position of the period is obtained as its minimum value.
The fact that square values are used instead of taking absolute values in equation (4) does not change substantially.

Figure 2016112053
Figure 2016112053

図3の信号例におけるAMDF値Ajを図3(d)に示す。
jが極小値をとる位置が周期として推定され、そのjの値をフレーム周期と乗算して時間量に変換することにより、推定周期が得られる。
時間軸方向、即ちjを0から増やす方向にたどって最初の極小値が片足1歩分に相当する周期(片足周期)として、2番目の極小値が左右2歩分に相当する周期(両足周期)として推定される。
The AMDF value A j in the signal example of FIG. 3 is shown in FIG.
A position where A j takes a minimum value is estimated as a period, and the estimated period is obtained by multiplying the value of j by a frame period and converting it into a time amount.
Tracing the time axis direction, i.e., increasing j from 0, the first minimum value corresponds to one step of one foot (one foot cycle), the second minimum value corresponds to two steps on the left and right (cycle period of both feet) ).

ここではMの値として、両足周期の上限と考えられる2秒に相当する400を用いた。
さらに、極小値を強調して抽出精度を向上するための周期性抽出関数として、次の式(5)のように最大値に基づいて極小値を正規化する処理を適用した。
この正規化処理は、人間の音声の基本周波数(周期)を抽出する手法(非特許文献1)を基に歩行周期に対応させた。
jの極大値の位置が推定周期となる。図3の信号例における正規化極小値Bjを図3(e)に示す。
Here, as the value of M, 400 corresponding to 2 seconds considered to be the upper limit of the period of both feet was used.
Furthermore, as a periodicity extraction function for enhancing the extraction accuracy by emphasizing the minimum value, a process of normalizing the minimum value based on the maximum value as in the following equation (5) was applied.
This normalization processing is made to correspond to the walking cycle based on a method (Non-patent Document 1) for extracting the fundamental frequency (cycle) of human speech.
The position of the maximum value of B j is the estimation period. The normalized minimum value B j in the signal example of FIG. 3 is shown in FIG.

Figure 2016112053
Figure 2016112053

概略的には図3(e)において左から1番目の山が片足周期に相当し、2番目の山が両足周期に相当する。
それらを抽出する具体的な手順の例を述べる。
まず次式(6)に従ってBjの最大値Uを得る。
Schematically, in FIG. 3 (e), the first peak from the left corresponds to the one leg period, and the second peak corresponds to the both leg period.
An example of a specific procedure for extracting them will be described.
First, the maximum value U of B j is obtained according to the following equation (6).

Figure 2016112053
Figure 2016112053

次に、閾値としてUに比例定数Kh及びKlを乗じたTh=Kh U及びTl=Kl Uを用い、BjがTlより大きい値をとる連続した区間に探索範囲を絞る。
そのような領域の各々において最大値を求め、それに対応するjの値を周期候補とする。
その際に最大値がThより小さい場合は候補から除く。得られた周期候補の値を時間量に変換したものが、値の小さい順に片足周期M1及び両足周期M2として得られる。
同時に、その各々の最大値の値が各々の推定周期の確からしさの値L1及びL2として得られる。
Next, using T h = K h U and T l = K l U obtained by multiplying U by proportional constants K h and K l as threshold values, a search range is set in a continuous interval where B j takes a value larger than T l. squeeze.
The maximum value is obtained in each of such areas, and the value of j corresponding to the maximum value is set as a period candidate.
If the maximum value T h is smaller than at that time is excluded from the candidate. The obtained period candidate values converted into time quantities are obtained as the one leg period M 1 and the both leg period M 2 in ascending order.
At the same time, the respective maximum values are obtained as the probability values L 1 and L 2 of the respective estimation periods.

周期の推定精度を確認するための実験結果の例を図4に示す。
ここでは、Kh及びKlの値として0.5及び0.25を用いた。
An example of an experimental result for confirming the estimation accuracy of the period is shown in FIG.
Here, 0.5 and 0.25 were used as the values of K h and K l .

実験用試料として、男女各4名の高齢者の住宅内での生活行動の音をマイクロフォンで収録したデータの中から、歩行音が含まれる区間を切り出し、221のサンプルデータを得た。歩行周期の正解を与えるため、サンプルデータを人が聴取して、{速い、やや速い、普通、やや遅い、遅い}の5段階のカテゴリに分類した。
このカテゴリは、片足周期として各々{400ミリ秒、450ミリ秒、500ミリ秒、550ミリ秒、600ミリ秒}に対応させており、人手で分類する際には、それぞれの周期で合成した合成足音を用意して、それを基準として比較聴取しながら行った。
As an experimental sample, 221 sample data were obtained by cutting out sections containing walking sounds from data recorded with microphones of sounds of living activities of four elderly men and women in a house. In order to give a correct answer to the walking cycle, the sample data was listened to by humans and classified into five categories: {fast, somewhat fast, normal, slightly slow, slow}.
This category corresponds to {400 ms, 450 ms, 500 ms, 550 ms, 600 ms} as a one leg period, respectively. We prepared footsteps and performed comparative listening based on the footsteps.

図4では、サンプルデータから提案手法で片足周期を抽出し、このカテゴリごとに上から順にヒストグラムとして表示している。概ね正しい周期を中心とした分布となっており、周期が概ね正しく抽出されていることがわかる。
誤差100ミリ秒以内での正解率は85.5%、平均誤差は59.7ミリ秒であった。
In FIG. 4, the one-leg period is extracted from the sample data by the proposed method and displayed as a histogram in order from the top for each category. It can be seen that the distribution is generally centered on the correct period, and the period is extracted approximately correctly.
The accuracy rate within an error of 100 milliseconds was 85.5%, and the average error was 59.7 milliseconds.

次に歩行状態判定部の処理ついて述べる。
解析結果のひとつとして、対象としているデータが歩行中の際のものか否かの判定ができる。
そのための閾値決定処理として、例えば上記により得られた、片足周期、両足周期並びに各々の確からしさに相当する(M1, M2, L1, L2)の計4個の値を歩行周期パラメータとして、足音とその他の音を含む多数のサンプルに適用したパラメータを判定用DBに蓄積した上で、これらのデータに対して判別分析等の多変量統計解析手法を適用することにより、得られた判別関数の係数等を判定用DB内に保存する。この関数を足音とその他の音の各サンプルに適用して得られる各々の関数値に関して、両者を最適に分離できるように閾値を設定し判定用DBに保存する。判定する際には、入力データをこの判別関数に適用した関数値を、この閾値と比較することにより、歩行時か否かの判定結果が得られる。
Next, processing of the walking state determination unit will be described.
As one of the analysis results, it can be determined whether or not the target data is the one during walking.
As a threshold determination process for that purpose, for example, a total of four values (M 1 , M 2 , L 1 , L 2 ) corresponding to one leg period, both leg periods, and the respective probabilities obtained as described above are used as walking period parameters Obtained by accumulating parameters applied to a large number of samples including footsteps and other sounds in the determination DB, and applying a multivariate statistical analysis method such as discriminant analysis to these data. The coefficient of the discriminant function is stored in the determination DB. With respect to each function value obtained by applying this function to each sample of footsteps and other sounds, a threshold value is set so that the two can be optimally separated and stored in the determination DB. At the time of determination, by comparing a function value obtained by applying input data to the discriminant function with this threshold value, a determination result as to whether or not walking is obtained.

解析結果として得られるもうひとつの出力として、左右の歩行バランスのくずれの判定が得られる。
これにより、加齢に伴う膝関節や股関節の障害などの健康上の問題の検知などが可能になる。
図5を用いてその実験事例を説明する。
実験では、健常者で歩行器官の異常を模擬するために、おもりの入ったベルトを片足の足首に巻き、2名の被験者が約10平米の範囲で左回り、右回り、往復の3通りの歩行パターンで各30秒程度歩行して、その際の歩行音を収録し、上記の方法で分析した。
Another output obtained as an analysis result is the determination of the left and right walking balance collapse.
This makes it possible to detect health problems such as a knee joint and hip joint failure associated with aging.
The experimental example will be described with reference to FIG.
In the experiment, in order to simulate abnormalities in the walking organs of healthy subjects, a belt with a weight is wrapped around the ankle of one foot, and two subjects rotate in the range of about 10 square meters counterclockwise, clockwise, and round trip. Walking with a walking pattern for about 30 seconds each, the walking sound at that time was recorded and analyzed by the above method.

図5では、そのうちの例として、左回りで周回した際の足音のサンプルにおいて、(a)おもりを付けない場合、(b)1kgのおもりを付けた場合、(c)2kgのおもりを付けた場合、の分析結果を示す。各々の結果において、片足周期の確からしさL1と両足周期の確からしさL2とを比較すると、おもりを付けない場合(a)ではL2に比べてL1が大きい値をとるのに対し、(b)や(c)のようにおもりを付けた場合では、L2に比べてL1が小さい値となっていることがわかる。 In FIG. 5, as an example, in a sample of footsteps when circling counterclockwise, (a) when a weight is not attached, (b) when a weight of 1 kg is attached, and (c) a weight of 2 kg is attached. Show the analysis results. In each result, comparing the probability L 1 of the one leg period and the probability L 2 of the period of both legs, L 1 is larger than L 2 in the case (a) where no weight is attached, When weights are attached as in (b) and (c), it can be seen that L 1 is smaller than L 2 .

即ち、左右のバランスに問題がない場合は、左右の足の周期がほぼ同じとなるため、片足単位で良好な周期性が得られるのに対し、左右の足の周期が異なる場合は、片足単位での周期性は崩れ、左右の2歩分を一組とした両足での周期性に比べて低くなるためと考えられる。   In other words, when there is no problem in the left and right balance, the cycle of the left and right feet is almost the same, so good periodicity is obtained in one foot unit, whereas when the left and right foot cycles are different, one foot unit This is thought to be due to the fact that the periodicity at the center is broken, and is lower than the periodicity on both feet, with the two left and right steps as a set.

従って、L1とL2とを比較する量として、例えばL1とL2の比によりE=L1/L2のように定義した量を用いることにより、左右のバランスの判定が可能となる。
歩行器官に異常のある足音と、異常のない足音のサンプルを集めてこのEの値を算出し、判別分析等で統計的に学習した結果を歩行異常判定閾値として判定用DBに組み込むことにより、歩行器官の異常の判定結果を出力することが可能になる。
Therefore, as the amount of comparing the L 1 and L 2, for example, by using a quantity defined as E = L 1 / L 2 by the ratio of L 1 and L 2, it is possible to determine the left and right balance .
By collecting samples of footsteps with abnormal gait organs and footsteps without abnormalities, calculating the value of this E, and incorporating the results statistically learned by discriminant analysis etc. into the determination DB as a gait abnormality determination threshold, It is possible to output a determination result of an abnormality of the walking organ.

また、正常時の歩行音を長期的に入力して、長期間にわたる大量のEの正常値の統計をとり、平均値や分散などの統計分布情報を逐次的に算出した上で、それに基づいて決定した閾値を判定用DBに設定することにより、その分布から外れた異常値が観測された際に、歩行器官の異常やつまずき等の事故などの可能性があると検知し、出力することが可能となる。   In addition, normal walking sound is input for a long period of time, a large amount of normal values of E are taken over a long period of time, and statistical distribution information such as average values and variances are sequentially calculated, based on this By setting the determined threshold value in the determination DB, when an abnormal value deviating from the distribution is observed, it is detected that there is a possibility of an accident such as a gait organ abnormality or a stumbling, and output it. It becomes possible.

第2の実施例として、距離センサから得られる関節位置情報を利用した歩行状態判定方法について述べる。   As a second embodiment, a walking state determination method using joint position information obtained from a distance sensor will be described.

距離センサとして、ここではマイクロソフト(登録商標)社のキネクト(登録商標)センサを用いた。キネクトセンサからは観測対象の距離(深度)情報が2次元平面に配置された距離画像データとして得られ、それを時間的に連続して観測することにより、観測対象の立体形状が、ビデオカメラで撮影したのと同じような毎秒数十フレームの動画像データとして得られる。
さらに、この距離画像データから人間の主な関節の位置が推定され、3次元の座標値として得られる。
Here, a Kinect (registered trademark) sensor manufactured by Microsoft (registered trademark) was used as the distance sensor. The distance (depth) information of the observation target is obtained from the kinect sensor as distance image data arranged on a two-dimensional plane, and by observing it continuously in time, the three-dimensional shape of the observation target can be obtained with a video camera. It is obtained as moving image data of several tens of frames per second, similar to the one taken.
Further, the positions of the main joints of the human being are estimated from the distance image data and obtained as three-dimensional coordinate values.

ここでは、関節位置情報のうち、左右の足首の座標値(xl, yl, zl)及び(xr, yr, zr)を用い、次式(7)のように両者の間のユークリッド距離を算出して、これを入力信号とした。 Here, of the joint position information, the coordinate values of the right and left ankles (x l, y l, z l) and (x r, y r, z r) with, between them as in the following equation (7) The Euclidean distance was calculated and used as an input signal.

Figure 2016112053
Figure 2016112053

この値を、実施例1の式(1)におけるPiと置き換え、それ以降は実施例1と同様の処理を適用することにより、歩行周期の推定や左右のバランス判定などが可能となる。
図6を用いてその例を説明する。実施例1と同様に、片足周期と両足周期の確からしさを比較することにより、左右バランスが判定可能であることがわかる。
By replacing this value with P i in the expression (1) of the first embodiment and applying the same processing as that of the first embodiment after that, it is possible to estimate the walking cycle and determine the left / right balance.
An example will be described with reference to FIG. As in Example 1, it can be seen that the right / left balance can be determined by comparing the probability of the one leg period and the both leg period.

本実施例では、左右の足首の位置を推定しその座標値を用いたが、代わりに左右の膝の位置を推定しその座標値を用いて実施してもよい。またこれらの座標値は歩行に際して足首や膝の脚部位と連動・連携して動くその近傍の脚部位(たとえば左右の大腿部や足の甲)を推定した座標値であってもよい。
また、この実施例における距離センサの代わりに、加速度センサ等他のセンサを用いる場合でも、例えば3次元の加速度ベクトルの大きさをPiとして用いることにより、同様の処理方法が適用可能である。
In the present embodiment, the positions of the left and right ankles are estimated and the coordinate values thereof are used, but instead, the positions of the left and right knees may be estimated and the coordinate values may be used. Further, these coordinate values may be coordinate values obtained by estimating a leg part in the vicinity (for example, the left and right thighs and the instep of the foot) that moves in conjunction with or in cooperation with the leg part of the ankle or knee during walking.
Further, instead of the distance sensor in this embodiment, even in the case of using other sensors such as an acceleration sensor, for example by using a magnitude of a three-dimensional acceleration vector as P i, it is similar to the processing methods can be applied.

生活状況の異常や事故の検知などを検知する高齢者の見守りシステム、ロコモティブシンドロームと呼ばれるような高齢者の歩行機能の異常や衰えの早期発見、普段の生活における健康維持のための活動量の把握、運動器官の障害におけるリハビリテーションの支援システムなど、医療、介護、福祉機器、住宅機器、警備などに関連する産業分野で利用可能である。   Elderly monitoring system that detects abnormalities in living conditions and accidents, early detection of abnormalities and deterioration of the elderly's gait function called locomotive syndrome, grasping the amount of activity for maintaining health in everyday life It can be used in industrial fields related to medical care, nursing care, welfare equipment, housing equipment, security, etc., such as rehabilitation support systems for motor organ disorders.

1 周期性抽出の指標となる最大値からの減少量
2 1歩分の周期に対応する確からしさの極大値とその位置
3 2歩分の周期に対応する確からしさの極大値とその位置
1 Decrease from maximum value as index of periodicity extraction 2 Maximum value of probability corresponding to cycle for 1 step and its position 3 Maximum value of probability corresponding to cycle for 2 steps and its position

Claims (10)

歩行者の歩行時に生じる足音などの音響情報をマイクロフォンなどのセンサにより電気信号として入力し、
前記電気信号を解析して歩行に関連する特徴量の時間変化量に変換する特徴抽出処理と、
前記時間変化量を解析して該歩行周期(1歩分および2歩分)とその確からしさを推定する歩行周期抽出処理と、
を適用して得られた該歩行周期とその確からしさの推定値から、歩行者の歩行状態に関する情報を生成する歩行状態解析処理を適用することにより、
前記歩行者の歩行状態に関する情報を出力し得ることを特徴とする歩行状態判定方法。
Acoustic information such as footsteps that occur when a pedestrian walks is input as an electrical signal by a sensor such as a microphone.
A feature extraction process for analyzing the electrical signal and converting it into a temporal change amount of a feature amount related to walking;
A walking cycle extraction process for analyzing the time variation and estimating the walking cycle (for one step and two steps) and its probability;
By applying the walking state analysis process that generates information on the walking state of the pedestrian from the estimated value of the walking cycle and its certainty obtained by applying
A walking state determination method, characterized in that information on the walking state of the pedestrian can be output.
前記特徴抽出処理において、前記電気信号の8kHz以上の周波数帯域の成分のパワー(平均エネルギー)の時間変化量に変換することにより、足音以外の生活音や人の音声などの影響を低減し得ることを特徴とする請求項1に記載する歩行状態判定方法。   In the feature extraction process, the influence of daily sounds other than footsteps and human voices can be reduced by converting the power (average energy) of the electrical signal in the frequency band of 8 kHz or higher into the time change amount. The walking state determination method according to claim 1, wherein: 前記音響情報に代わり、距離センサを用いて歩行者の脚を観測した情報を電気信号に変換して入力し、前記特徴抽出処理において、脚について得られた距離情報から該歩行者の脚の関節の位置を推定し、推定された脚の関節の位置情報に基づいた該脚の関節の運動距離の時間変化量に変換することを特徴とする請求項2に記載する歩行状態判定方法。   Instead of the acoustic information, information obtained by observing a pedestrian's leg using a distance sensor is converted into an electric signal and input, and in the feature extraction process, the pedestrian's leg joint is obtained from the distance information obtained for the leg. 3. The walking state determination method according to claim 2, wherein the position is converted into a time change amount of the movement distance of the joint of the leg based on the estimated position information of the joint of the leg. 前記音響情報に代わり、歩行者に装着した加速度センサを用いて歩行者の動きの情報を電気信号に変換し、前記特徴抽出処理において、加速度を時間ごとに集計した総量の時間変化量に変換することを特徴とする請求項2に記載する歩行状態判定方法。   Instead of the acoustic information, pedestrian movement information is converted into an electrical signal using an acceleration sensor worn by the pedestrian, and in the feature extraction process, acceleration is converted into a total amount of change over time. The walking state determination method according to claim 2, wherein: 前記歩行周期抽出処理において、前記特徴抽出処理で得られる時間変化量を入力として、それを自己相関、ケプストラム、平均振幅誤差のいずれかの量に変換した上で、さらにそれを正規化する周期性抽出関数を適用することにより、歩行周期を推定しその確からしさを出力することを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載する歩行状態判定方法。   In the gait cycle extraction process, the time variation obtained by the feature extraction process is input, converted into any of autocorrelation, cepstrum, and average amplitude error, and further normalized. The walking state determination method according to any one of claims 2 to 4, wherein the extraction function is applied to estimate a walking cycle and output the probability. 前記歩行状態解析処理において、前記歩行周期抽出処理で得られる歩行周期と確からしさの値に基づいて、判定データベース(判定DB)において適切に設定された或る特定の基準値と比較することにより、入力された電気信号に該当する時間区間において歩行が為されているか否かを判定することを特徴とする請求項5に記載する歩行状態判定方法。   In the walking state analysis process, based on the walking cycle and the probability value obtained in the walking cycle extraction process, by comparing with a certain reference value appropriately set in the determination database (determination DB), 6. The walking state determination method according to claim 5, wherein it is determined whether or not walking is performed in a time section corresponding to the input electric signal. 前記歩行状態解析処理において、前記歩行周期抽出処理で得られる歩行周期と確からしさの値に基づいて、1歩ごとの周期に対応した確からしさと、2歩(左右足の組)分の周期に対応した確からしさとを抽出した上で、両者を比較する相対値に変換することにより、歩行時の左右のバランスの良し悪しを表す推定値を出力することを特徴とする請求項6に記載する歩行状態判定方法。   In the walking state analysis processing, based on the walking cycle and the value of the probability obtained by the walking cycle extraction processing, the probability corresponding to the cycle for each step and the cycle for two steps (a pair of left and right feet) 7. The method according to claim 6, wherein after extracting a corresponding probability, an estimated value representing whether the right and left balance is good or bad during walking is output by converting the two into a relative value for comparison. Walking state determination method. 前記歩行状態解析処理で得られる推定値を一定期間以上にわたって保存し、その統計量を判定データベースにある基準値と比較して異常値を検出することにより、歩行の異常を検出することを特徴とする請求項7に記載する歩行状態判定方法。   The estimated value obtained by the walking state analysis process is stored for a certain period or longer, and the abnormal value is detected by comparing the statistical value with a reference value in a determination database, thereby detecting an abnormal walking. The walking state determination method according to claim 7. 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の歩行状態判定方法を実行することを特徴とする歩行状態判定プログラム、および該プログラムを記録した記憶媒体。   A walking state determination program that executes the walking state determination method according to any one of claims 1 to 8, and a storage medium storing the program. 少なくともセンサ機器(マイクロフォン、距離センサ、加速度センサなど)、情報処理装置を備え、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の歩行状態判定方法を実行することを特徴とする歩行状態判定装置。
A walking state determination characterized by comprising at least a sensor device (microphone, distance sensor, acceleration sensor, etc.) and an information processing device, and executing the walking state determination method according to any one of claims 1 to 8. apparatus.
JP2014251094A 2014-12-11 2014-12-11 Walking state determination method, walking state determination device, program, and storage medium Active JP6479447B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014251094A JP6479447B2 (en) 2014-12-11 2014-12-11 Walking state determination method, walking state determination device, program, and storage medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014251094A JP6479447B2 (en) 2014-12-11 2014-12-11 Walking state determination method, walking state determination device, program, and storage medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016112053A true JP2016112053A (en) 2016-06-23
JP6479447B2 JP6479447B2 (en) 2019-03-06

Family

ID=56140228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014251094A Active JP6479447B2 (en) 2014-12-11 2014-12-11 Walking state determination method, walking state determination device, program, and storage medium

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6479447B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111374672A (en) * 2018-12-29 2020-07-07 西安思博探声生物科技有限公司 Intelligent knee pad and knee joint injury early warning method
US10872234B2 (en) 2017-07-05 2020-12-22 Fujitsu Limited Information processing apparatus, information processing method, and information processing system
JP2021094373A (en) * 2019-12-16 2021-06-24 株式会社アニモ Shoe and information processing system cooperating with the shoe
GB2607561A (en) * 2021-04-08 2022-12-14 Miicare Ltd Mobility analysis
EP4194065A4 (en) * 2020-10-20 2023-10-04 ASICS Corporation Exercise analysis device, exercise analysis method, and exercise analysis program

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60165700A (en) * 1984-02-08 1985-08-28 松下電器産業株式会社 Voice pitch extractor
JPH07121196A (en) * 1993-10-23 1995-05-12 Supekutora:Kk Device for analyzing sound
JP2002063579A (en) * 2000-08-17 2002-02-28 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd Device and method for analyzing image
JP2002197437A (en) * 2000-12-27 2002-07-12 Sony Corp Walking detection system, walking detector, device and walking detecting method
JP2006262973A (en) * 2005-03-22 2006-10-05 Sony Corp Body motion detector, content reproducing device, method for detecting body motion, and method for reproducing content
JP2010005033A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Walking motion analyzer
JP2012019927A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Cycle estimating device, cycle estimating method, and program
WO2012036135A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 三菱化学株式会社 Information-processing method, information-processing device, output device, information-processing system, information-processing program and computer-readable recording medium on which same program is recorded
JP2012168647A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Device and method for analysis of walking sound, and program
JP2013022188A (en) * 2011-07-20 2013-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Gait analyzing method, gait analyzer, and program of the same
JP2013215220A (en) * 2012-04-04 2013-10-24 Asahi Kasei Corp Walking condition detecting device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60165700A (en) * 1984-02-08 1985-08-28 松下電器産業株式会社 Voice pitch extractor
JPH07121196A (en) * 1993-10-23 1995-05-12 Supekutora:Kk Device for analyzing sound
JP2002063579A (en) * 2000-08-17 2002-02-28 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd Device and method for analyzing image
JP2002197437A (en) * 2000-12-27 2002-07-12 Sony Corp Walking detection system, walking detector, device and walking detecting method
JP2006262973A (en) * 2005-03-22 2006-10-05 Sony Corp Body motion detector, content reproducing device, method for detecting body motion, and method for reproducing content
JP2010005033A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Walking motion analyzer
JP2012019927A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Cycle estimating device, cycle estimating method, and program
WO2012036135A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 三菱化学株式会社 Information-processing method, information-processing device, output device, information-processing system, information-processing program and computer-readable recording medium on which same program is recorded
JP2012168647A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Device and method for analysis of walking sound, and program
JP2013022188A (en) * 2011-07-20 2013-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Gait analyzing method, gait analyzer, and program of the same
JP2013215220A (en) * 2012-04-04 2013-10-24 Asahi Kasei Corp Walking condition detecting device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10872234B2 (en) 2017-07-05 2020-12-22 Fujitsu Limited Information processing apparatus, information processing method, and information processing system
CN111374672A (en) * 2018-12-29 2020-07-07 西安思博探声生物科技有限公司 Intelligent knee pad and knee joint injury early warning method
CN111374672B (en) * 2018-12-29 2024-01-19 西安思博探声生物科技有限公司 Intelligent knee pad and knee joint injury early warning method
JP2021094373A (en) * 2019-12-16 2021-06-24 株式会社アニモ Shoe and information processing system cooperating with the shoe
JP7008365B2 (en) 2019-12-16 2022-01-25 株式会社アニモ Information processing system that works with shoes and the shoes
EP4194065A4 (en) * 2020-10-20 2023-10-04 ASICS Corporation Exercise analysis device, exercise analysis method, and exercise analysis program
GB2607561A (en) * 2021-04-08 2022-12-14 Miicare Ltd Mobility analysis
GB2607561B (en) * 2021-04-08 2023-07-19 Miicare Ltd Mobility analysis

Also Published As

Publication number Publication date
JP6479447B2 (en) 2019-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6479447B2 (en) Walking state determination method, walking state determination device, program, and storage medium
Dey et al. InstaBP: cuff-less blood pressure monitoring on smartphone using single PPG sensor
Litvak et al. Fall detection of elderly through floor vibrations and sound
WO2017055551A1 (en) Ultrasound apparatus and method for determining a medical condition of a subject
US8179268B2 (en) System for automatic fall detection for elderly people
Altaf et al. Acoustic gaits: Gait analysis with footstep sounds
CN106132287B (en) Heart rate monitor system
CN103829958A (en) Method and device for monitoring moods of people
US11246530B2 (en) Respiratory biological sensing
KR20150113700A (en) System and method for diagnosis
JP5418666B2 (en) Bruxism detection apparatus and computer program for bruxism detection
Majumder et al. A multi-sensor approach for fall risk prediction and prevention in elderly
US20230085511A1 (en) Method and system for heterogeneous event detection
JP2014042757A (en) Electronic equipment, method for determining swimming form, and swimming form determination program
Castellana et al. Cepstral Peak Prominence Smoothed distribution as discriminator of vocal health in sustained vowel
Hemmatpour et al. Nonlinear Predictive Threshold Model for Real‐Time Abnormal Gait Detection
Wu et al. A multi-sensor fall detection system based on multivariate statistical process analysis
CN107170466B (en) Mopping sound detection method based on audio
JP2013215220A (en) Walking condition detecting device
JP2008073088A (en) Vascular sclerosis measuring system
Okumura et al. Fall detection and walking estimation using floor vibration for solitary elderly people
JP5485924B2 (en) Walking sound analyzer, method, and program
JP5099152B2 (en) Behavioral state estimation device, behavioral state learning device, behavioral state estimation method, behavioral state learning method, and program
Majumder et al. A novel wireless system to monitor gait using smartshoe-worn sensors
Hussein et al. Robust recognition of human activities using smartphone sensor data

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180806

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180814

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20181003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6479447

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250