JP2021023492A - Concentration degree analysis device, concentration degree analysis method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周囲環境の状態と人の集中状態との関係を把握するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for grasping the relationship between the state of the surrounding environment and the state of concentration of people.
不快な環境や周囲が騒がしい環境のなかでは、集中力が低下し、仕事や勉強などの効率が低下することが経験的に知られている。そこで昨今は、会社や教育機関などにおいて、労働効率や学習効率を高めるための環境改善を試みているところもある。 It is empirically known that in an unpleasant environment or a noisy environment, concentration is reduced and efficiency of work and study is reduced. Therefore, in recent years, some companies and educational institutions are trying to improve the environment in order to improve labor efficiency and learning efficiency.
しかしながら、現状は、周囲環境の状態と人の集中状態との関係を客観的に評価できる仕組みがないために、環境改善の効果測定が難しい。また、人の集中に影響を与える可能性のある因子として、温度、湿度、照度、騒音などのさまざまなものが考えられ、しかもどの因子が最も影響を与えるかはケースバイケースで異なることが予想される。 However, at present, it is difficult to measure the effect of environmental improvement because there is no mechanism for objectively evaluating the relationship between the state of the surrounding environment and the state of concentration of people. In addition, various factors such as temperature, humidity, illuminance, and noise can be considered as factors that may affect people's concentration, and it is expected that which factor has the greatest effect will differ on a case-by-case basis. Will be done.
特許文献1には、カメラの画像解析により車の運転者や工場の作業者の集中度を推定する方法が提案されている。しかしながら、特許文献1には、周囲環境の状態と人の集中状態の関係を客観化する仕組みの開示はない。 Patent Document 1 proposes a method of estimating the concentration of a car driver or a factory worker by image analysis of a camera. However, Patent Document 1 does not disclose a mechanism for objectiveizing the relationship between the state of the surrounding environment and the state of concentration of people.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、周囲環境の状態と人の集中状態の関係の客観的な評価を可能とするための技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of objectively evaluating the relationship between the state of the surrounding environment and the state of concentration of people. is there.
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration.
本発明の第一側面は、対象者の状態をモニタリングするための第1のセンサから得られたデータに基づいて、前記対象者の集中の度合を表す指標である集中度を推定する集中度推定部と、前記対象者の周囲の状態をモニタリングするための第2のセンサから得られたデータに基づいて、集中しやすい環境である度合を表す指標である集中環境度を推定する集中環境度推定部と、前記集中度推定部で推定された集中度と、前記集中環境度推定部で推定された集中環境度とを、時間的に対応付けて、出力する出力部と、を有することを特徴とする集中度解析装置を提供する。 The first aspect of the present invention is concentration estimation, which is an index indicating the degree of concentration of the subject, based on the data obtained from the first sensor for monitoring the condition of the subject. Concentration ratio estimation that estimates the degree of concentration ratio, which is an index showing the degree of an environment in which it is easy to concentrate, based on the data obtained from the unit and the second sensor for monitoring the surrounding condition of the subject. It is characterized by having a unit, an output unit that outputs a concentration ratio estimated by the concentration degree estimation unit, and a concentration environment degree estimated by the concentration environment degree estimation unit in a timely manner. To provide a concentration ratio analyzer.
この構成によれば、「対象者の集中の度合」と「対象者の周囲の状態」とがそれぞれ「集中度」及び「集中環境度」として指標化(数値化)され、それらを時間的に対応付けて把握することができる。これにより、周囲環境の状態と対象者の集中状態の関係を客観的・定量的に把握し、評価することが可能となる。 According to this configuration, the "degree of concentration of the target person" and the "state around the target person" are indexed (quantified) as the "degree of concentration" and the "degree of concentration environment", respectively, and they are temporally measured. It can be grasped in association with each other. This makes it possible to objectively and quantitatively grasp and evaluate the relationship between the state of the surrounding environment and the state of concentration of the subject.
前記出力部は、前記集中度の時系列データと、前記集中環境度の時系列データとを、時間軸上に重ねたグラフを出力してもよい。ユーザは、このようなグラフを観察することによって、周囲環境の状態と集中の状態との関係を客観的に把握することができる。 The output unit may output a graph in which the time-series data of the concentration degree and the time-series data of the concentration environment degree are superimposed on the time axis. By observing such a graph, the user can objectively grasp the relationship between the state of the surrounding environment and the state of concentration.
前記第1のセンサは、前記対象者を撮影するカメラを含み、前記集中度推定部は、前記カメラで得られた画像から前記対象者の動きを解析することによって、前記対象者の集中度を推定してもよい。例えば、前記対象者の動きは、顔の位置の変化、顔の向きの変化、及び、目の開閉度、のうち少なくともいずれかを含んでもよい。カメラの画像を用いる方法によれば、非接触かつ非侵襲で対象者の状態をモニタリングすることができる。 The first sensor includes a camera for photographing the target person, and the concentration ratio estimation unit determines the concentration degree of the target person by analyzing the movement of the target person from an image obtained by the camera. You may estimate. For example, the movement of the subject may include at least one of a change in the position of the face, a change in the orientation of the face, and the degree of opening and closing of the eyes. According to the method using the image of the camera, the condition of the subject can be monitored in a non-contact and non-invasive manner.
前記第1のセンサは、バイタルセンサを含み、前記集中度推定部は、前記バイタルセンサで得られた前記対象者のバイタルデータの変化を解析することによって、前記対象者の集中度を推定してもよい。バイタルデータを用いることにより、対象者の集中状態をより高精度に推定できると期待できる。 The first sensor includes a vital sensor, and the concentration estimation unit estimates the concentration of the subject by analyzing changes in the vital data of the subject obtained by the vital sensor. May be good. By using vital data, it can be expected that the concentration state of the subject can be estimated with higher accuracy.
前記第2のセンサは、温度、湿度、照度、気圧、CO2濃度、揮発性有機化合物濃度、及び、騒音のうち少なくとも2項目以上のデータを出力可能な環境センサを含み、前記集中環境度推定部は、前記環境センサで得られた複数項目のデータを総合することによって、集中環境度を推定してもよい。複数項目の測定データを用いることにより、集中環境度の精度や信頼性を向上することができる。 The second sensor includes an environment sensor capable of outputting data of at least two items of temperature, humidity, illuminance, atmospheric pressure, CO2 concentration, volatile organic compound concentration, and noise, and the centralized environmental degree estimation unit. May estimate the degree of centralized environment by integrating the data of a plurality of items obtained by the environmental sensor. By using the measurement data of a plurality of items, the accuracy and reliability of the degree of centralized environment can be improved.
前記集中環境度の時系列データ及び/又は前記集中度の時系列データをデータ解析する解析部を有し、前記出力部は、データ解析により得られた情報を出力してもよい。集中環境度や集中度の瞬時値だけでなく、値の時間的な変化や傾向などをとらえることで、環境状態と集中状態の関係性をより詳しく把握することができると期待できる。 It has an analysis unit that analyzes the time-series data of the centralized environment degree and / or the time-series data of the centralized degree, and the output unit may output the information obtained by the data analysis. It can be expected that the relationship between the environmental state and the concentration state can be grasped in more detail by grasping not only the concentration environment degree and the instantaneous value of the concentration degree but also the temporal change and tendency of the value.
例えば、前記解析部は、前記集中環境度の時系列データと前記集中度の時系列データの相関に基づいて、前記集中度の低下又は上昇の原因事象としての前記集中環境度の変化を特定してもよい。さらに、前記集中環境度が、環境に関する複数項目のデータを総合することによって推定されている場合に、前記解析部は、前記環境に関する複数項目のうちのどの項目が、前記原因事象としての前記集中環境度の変化に対し、寄与しているかを特定してもよい。このような要因分析によって、集中度の低下又は上昇の要因特定が容易となる。そして集中度の低下又は上昇の要因がわかれば、その情報を環境の改善や環境の自動コントロールなどに役立てることも可能である。 For example, the analysis unit identifies a change in the concentration environment as a causative event of the decrease or increase in the concentration based on the correlation between the time-series data of the concentration environment and the time-series data of the concentration. You may. Further, when the concentration environment degree is estimated by aggregating the data of a plurality of items related to the environment, the analysis unit determines which item among the plurality of items related to the environment is the concentration as the cause event. It may be specified whether it contributes to the change in the degree of environment. By such factor analysis, it becomes easy to identify the cause of the decrease or increase in the degree of concentration. If the cause of the decrease or increase in the degree of concentration is known, the information can be used for improving the environment or automatically controlling the environment.
前記解析部は、前記対象者の前記集中度の時系列データに基づいて、当該対象者の集中度の高さと集中している時間の長さの両方を評価する指標である集中評価値を求めてもよい。このような集中評価値を用いることで、対象者の集中能力を客観的・定量的にとらえることができる。 Based on the time-series data of the concentration of the subject, the analysis unit obtains a concentration evaluation value which is an index for evaluating both the high concentration of the subject and the length of time when the subject is concentrated. You may. By using such a concentration evaluation value, it is possible to objectively and quantitatively grasp the concentration ability of the subject.
前記解析部は、複数の対象者の前記集中度の時系列データ及び/又は複数の環境での前記集中環境度の時系列データに基づいて、統計情報を求めてもよい。統計情報によりマクロな評価を行うことで、有用な情報を得ることができる。 The analysis unit may obtain statistical information based on the time-series data of the concentration degree of a plurality of subjects and / or the time-series data of the concentration environment degree in a plurality of environments. Useful information can be obtained by performing macro evaluation based on statistical information.
前記第1のセンサの異常を検知する異常検知部をさらに有してもよい。第1のセンサに異常があると、集中度の推定に失敗したり、推定結果の信頼性が低下するからである。 An abnormality detection unit that detects an abnormality of the first sensor may be further provided. This is because if there is an abnormality in the first sensor, the estimation of the concentration degree fails or the reliability of the estimation result is lowered.
本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する集中度解析装置として捉えてもよいし、集中度評価装置、集中度監視装置、集中環境評価装置などとして捉えてもよい。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む方法、または、かかる方法を実現するためのプログラムやそのプログラムを記録した記録媒体として捉えることもできる。なお、上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。 The present invention may be regarded as a concentration analysis device having at least a part of the above means, or may be regarded as a concentration evaluation device, a concentration monitoring device, a concentration environment evaluation device, or the like. Further, the present invention can be regarded as a method including at least a part of the above processing, a program for realizing such a method, or a recording medium on which the program is recorded. The present invention can be constructed by combining each of the above means and treatments with each other as much as possible.
本発明によれば、周囲環境の状態と人の集中状態の関係の客観的な評価を可能とすることができる。 According to the present invention, it is possible to objectively evaluate the relationship between the state of the surrounding environment and the state of concentration of people.
<適用例>
図1を参照して、本発明の適用例の一つについて説明する。図1は、学校や学習塾などの教育機関において、本発明の実施形態に係る集中度解析装置10を、授業中の生徒の集中度合の把握及び解析に適用した例を示している。
<Application example>
One of the application examples of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example in which an educational institution such as a school or a cram school applies the
図1の例では、対象者(生徒)11の机の上に集中度解析装置10が設置されており、集中度解析装置10が、授業中の対象者11の状態ならびに対象者11の周囲の状態を常にモニタリングしている。集中度解析装置10は、対象者11の状態から対象者11の集中度(集中の度合を表す指標)を推定するとともに、周囲の状態から集中環境度(集中しやすい環境である度合を表す指標)を推定する。そして、集中度解析装置10は、集中度と集中環境度を時間的に対応付けた情報を出力する。さらに、集中度解析装置10は、集中環境度及び/又は集中度の時系列データをデータ解析し、データ解析により得られる各種の情報を出力する。情報の出力先は、集中度解析装置10が有し又は集中度解析装置10に接続された表示装置でもよいし、外部装置12でもよい。外部装置12は、例えば、先生が使用する端末、管理用のサーバ、データストレージなどである。
In the example of FIG. 1, the
このような集中度解析装置10によれば、対象者11の周囲環境の状態と対象者11の集中状態とを時間的な対応をとりつつ比較し解析することができるため、周囲環境と集中度合の関係を客観的に評価することが可能となる。得られた評価結果や解析結果は、例えば、授業に集中しやすい環境を構築するための参考データとして活用したり、環境改善が学習効率に与えた影響の効果測定に利用したりすることができる。
According to such a
なお、ここでは学習機関における生徒の集中度合の把握・評価に本発明を適用したが、本発明の適用範囲はこれに限られない。例えば、オフィスや工場における従業者の集中度合の把握・評価、自動車・列車・飛行機・大型機械・プラントなどにおける運転者(操縦者)の集中度合の把握・評価など、物事への集中が要求されるさまざまなシーンに本発明を好ましく適用可能である。 Although the present invention has been applied here to grasp and evaluate the degree of concentration of students in a learning institution, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, it is required to concentrate on things such as grasping and evaluating the degree of concentration of employees in offices and factories, and grasping and evaluating the degree of concentration of drivers (pilots) in automobiles, trains, airplanes, large machines, plants, etc. The present invention can be preferably applied to various scenes.
<第1実施形態>
図2を参照して、本発明の実施形態に係る集中度解析装置10の具体的な構成例を説明する。
<First Embodiment>
A specific configuration example of the
集中度解析装置10は、概略、カメラ20と、環境センサ21と、情報処理装置22と、表示装置23とを有している。カメラ20、環境センサ21、情報処理装置22、表示装置23を一体で構成してもよいし、これらのうちの一部の構成を別体としてケーブルやバスで接続してもよい。また、集中度解析装置10は専用デバイスでもよいし、パーソナ
ルコンピュータやスマートフォンのような汎用コンピュータにカメラ20や環境センサ21を接続して集中度解析装置10を構成してもよい。なお、汎用コンピュータがカメラやセンサを内蔵している場合には、それらを利用してもよい。あるいは、対象者ごとにカメラや環境センサを設置する構成ではなく、壁や天井などに設置されたセンサから有線又は無線によりデータを取得する構成でもよい。
The
(カメラ20)
カメラ20は、対象者11の状態をモニタリングするための第1のセンサである。本実施形態では、カメラ20は、対象者11の顔を撮影するような位置に設置される。カメラ20としては、モノクロカメラとカラーカメラのいずれを用いてもよい。カメラ20は所定の時間間隔(例えば30fps)で画像を取り込む。カメラ20で得られた画像データは、情報処理装置22に入力される。
(Camera 20)
The
(環境センサ21)
環境センサ21は、対象者11の周囲の状態をモニタリングするための第2のセンサである。本実施形態の環境センサ21は、複数種類のセンサモジュールと通信モジュールを有しており、複数項目のセンシングが可能である。センシング項目は、例えば、温度(気温)、湿度、照度、気圧、CO2(二酸化炭素)濃度、VOC(揮発性有機化合物)濃度、騒音などを含む。環境センサ21はこれらの項目のうちの少なくとも2以上の項目に対応しているとよい。環境センサ21で得られた測定データは、情報処理装置22に入力される。
(Environment sensor 21)
The
(情報処理装置22)
情報処理装置22は、カメラ20から得られた対象者11の画像データと、環境センサ21で得られた測定データとに基づいて、集中度及び集中環境度を推定する処理ユニットである。図2に示すように、本実施形態の情報処理装置22は、主な構成として、画像取得部220、環境情報取得部221、集中度推定部222、集中環境度推定部223、解析部224、出力部225、記憶部226を有している。
(Information processing device 22)
The
画像取得部220は、カメラ20から画像データを取得する機能を有する。環境情報取得部221は、環境センサ21から測定データを取得する機能を有する。集中度推定部222は、カメラ20から得られた画像データに基づいて、対象者11の集中度を推定する機能を有する。集中環境度推定部223は、環境センサ21から得られた測定データに基づいて、集中環境度を推定する機能を有する。解析部224は、集中度の時系列データや集中環境度の時系列データを解析する機能を有する。出力部225は、集中度推定部222、集中環境度推定部223、解析部224などで得られた情報を、表示装置23や外部装置に出力する機能を有する。記憶部226は、画像データ、測定データ、集中度及び集中環境度のデータ、解析結果などを記憶する機能を有する。これら各部の詳細については後述する。
The
情報処理装置22は、例えば、CPU(プロセッサ)、メモリ、不揮発性の記憶装置を少なくとも具備する汎用的なコンピュータにより構成してもよい。その場合、上述した符号220〜226の構成は、記憶装置に格納されたプログラムをメモリに読み込み、CPUが実行することにより、ソフトウェア的に実現される。情報処理装置22の構成はこれに限られず、例えば、分散コンピューティングやクラウドコンピューティングの技術を利用し、複数の装置によって符号220〜226の構成が実現されてもよい。あるいは、符号220〜226の構成の一部又は全部をFPGAやASICのような回路によって実現してもよい。
The
(集中度の推定)
図3のフローチャートに沿って、集中度解析装置10による集中度の推定処理の流れを説明する。
(Estimation of concentration ratio)
The flow of the concentration estimation process by the
ステップS30において、画像取得部220がカメラ20から所定の判定フレーム数分の画像データを取り込む。「判定フレーム数」は、集中度の計算に用いるフレームの数を決めるパラメータであり、その値は予め設定されている。例えば、30fpsの画像データにおいて、判定フレーム数が150に設定されている場合、5秒間分の動画像における対象者11の動き(挙動)を解析することによって集中度が判定される。
In step S30, the
人が物事に集中している場合、顔及び視線の動きは小さくなり、目の開閉度は大きくなる傾向にある。一方、注意が散漫になっていたり、眠気が生じたりすると、顔及び視線の動きが多くなったり、目の開閉度が小さくなる傾向にある。これらの知見から、本実施形態では、「顔の位置の変化」、「顔の向きの変化」、「目の開閉度」の3つを評価し、それらの評価点を合計したスコアを「集中度」と定義する。 When a person is focused on things, the movement of the face and eyes tends to be small, and the degree of opening and closing of the eyes tends to be large. On the other hand, when attention is distracted or drowsiness occurs, the movement of the face and eyes tends to increase, and the degree of opening and closing of the eyes tends to decrease. Based on these findings, in this embodiment, three evaluations are made: "change in face position", "change in face orientation", and "eye opening / closing degree", and the total score of these evaluation points is "concentrated". Defined as "degree".
ステップS31において、集中度推定部222は、顔の位置の変化を評価する。具体的には、まず、集中度推定部222は、各フレームから顔を検出し、顔の中心座標を求める。例えば、検出された顔を取り囲むバウンディングボックスの中心を顔の中心とみなしてもよいし、顔の輪郭の重心を顔の中心とみなしてもよいし、鼻などの顔器官の位置を顔の中心とみなしてもよい。次に、集中度推定部222は、フレーム毎の顔の移動量を計算する。顔の移動量は、例えば、対象フレームと前フレームのあいだの顔の中心座標の差の絶対値である。次に、集中度推定部222は、判定フレーム数分の画像データにおける顔の移動量の統計値(Vc)を計算する。統計値は、例えば、平均値、中間値、最頻値、最大値、合計値などである。そして、集中度推定部222は、移動量の統計値Vcをしきい値THc1、THc2と比較することにより、以下のように顔の位置の変化の評価点Scを求める。
Vc<THc1 :Sc=2点
THc1≦Vc<THc2:Sc=1点
THc2≦Vc :Sc=0点
すなわち、顔の位置の変化が小さいほど高い評価点が与えられる。
In step S31, the concentration
Vc <THc1: Sc = 2 points THc1 ≦ Vc <THc2: Sc = 1 point THc2 ≦ Vc: Sc = 0 points That is, the smaller the change in the position of the face, the higher the evaluation point is given.
ステップS32において、集中度推定部222は、顔向きの変化を評価する。具体的には、まず、集中度推定部222は、各フレームから検出された顔の「向き」を求める。本実施形態では、上下方向の顔向きと左右方向の顔向きをそれぞれ計算する。顔向きは連続値でもよいし離散値でもよい。次に、集中度推定部222は、判定フレーム数分の画像データにおける顔向きの分散値を、上下方向と左右方向のそれぞれについて計算する。顔向きの分散s2は下記式により求まる。
ここで、nは判定フレーム数、xiは各フレームでの顔向き、xaは判定フレーム数分の画像データにおける顔向きの平均値である。次に、集中度推定部222は、上下方向の分散値と左右方向の分散値のうち大きい方を代表の分散値として採用し、代表の分散値s2から標準偏差sを計算する。そして、集中度推定部222は、代表の標準偏差をしきい値THd1、THd2と比較することにより、以下のように顔向きの変化の評価点Sdを求める。
s<THd1 :Sd=2点
THd1≦s<THd2:Sd=1点
THd2≦s :Sd=0点
すなわち、顔向きの変化が小さいほど高い評価点が与えられる。
In step S32, the concentration
Here, n is the number of determination frames, x i is the face orientation in each frame, and x a is the average value of the face orientation in the image data for the number of determination frames. Next, the
s <THd1: Sd = 2 points THd1 ≦ s <THd2: Sd = 1 point THd2 ≦ s: Sd = 0 points That is, the smaller the change in face orientation, the higher the evaluation point is given.
ステップS33において、集中度推定部222は、目の開閉度を評価する。具体的には、まず、集中度推定部222は、各フレームから検出された顔の「目の開閉度」を求める。例えば、集中度推定部222は、目の形状、上瞼と下瞼の距離、他の顔器官との相対関係などから、目の開閉度を求めるとよい。本実施形態では、目が完全に閉じた状態を0、目が最も開いた状態を10とし、10段階で目の開閉度を求める。次に、集中度推定部222は、判定フレーム数分の画像データにおける目の開閉度の統計値(Ve)を計算する。統計値は、例えば、平均値、中間値、最頻値、最大値、合計値などである。そして、集中度推定部222は、目の開閉度の統計値Veをしきい値THeと比較することにより、以下のように目の開閉度の評価点Seを求める。
Ve>THe :Se=1点
Ve≦THe :Se=0点
すなわち、目の開閉度が大きいほど高い評価点が与えられる。
In step S33, the concentration
Ve> The: Se = 1 point Ve ≦ The: Se = 0 point That is, the larger the degree of opening and closing of the eyes, the higher the evaluation point is given.
ステップS34において、集中度推定部222は、ステップS31〜S33で求めた評価点Sc、Sd、Seを合計し、集中度=Sc+Sd+Seを計算する。ただし、Sc、Sd、Seのうち1項目でも0点があれば、集中度=0とする。
In step S34, the
ステップS35において、集中度推定部222は、評価結果や推定結果などを記憶部226に保存する。ここで記録されるデータには、集中度の値と、推定に用いた画像データの撮影時刻とが少なくとも含まれるとよく、さらに、推定に用いた画像データ、ステップS31〜S33で計算された評価点Sc、Sd、Seなどが含まれてもよい。
In step S35, the concentration
(集中環境度の推定)
図4のフローチャートに沿って、集中度解析装置10による集中環境度の推定処理の流れを説明する。なお、図4の処理は所定の時間ごと(例えば5秒に1回)に実行される。
(Estimation of centralized environment)
The flow of the concentration environment degree estimation process by the concentration
ステップS40において、環境情報取得部221が環境センサ21から測定データを取り込む。本実施形態の測定データには、温度(気温)、湿度、照度、騒音、二酸化炭素濃度の5項目のデータが含まれている。本実施形態では、温度(気温)と湿度から求まる「不快指数」、「照度」、「騒音」、「二酸化炭素濃度」の4つを評価し、それらの評価点を合計したスコアを「集中環境度」と定義する。
In step S40, the environmental
ステップS41において、集中環境度推定部223は、不快指数DIを評価する。不快指数DIは、温度(気温)をT[℃]、湿度をH[%]とした場合、下記式により求まる。
DI=0.81T+0.01H×(0.99T−14.3)+46.3
そして、集中環境度推定部223は、以下のように不快指数DIの評価点Sdiを求める。
DI<55 :Sdi=−2点
55≦DI<60 :Sdi=−1点
60≦DI<65 :Sdi= 2点
65≦DI<70 :Sdi= 5点
70≦DI<75 :Sdi= 2点
75≦DI<80 :Sdi=−1点
80≦DI<85 :Sdi=−3点
85≦DI :Sdi=−5点
In step S41, the concentration environment
DI = 0.81T + 0.01H x (0.99T-14.3) + 46.3
Then, the concentration environment
DI <55: Sdi = -2 points 55 ≤ DI <60: Sdi = -1 point 60 ≤ DI <65: Sdi = 2 points 65 ≤ DI <70: Sdi = 5 points 70 ≤ DI <75: Sdi = 2 points 75 ≤ DI <80: Sdi = -1 point 80 ≤ DI <85: Sdi = -3 points 85 ≤ DI: Sdi = -5 points
ステップS42において、集中環境度推定部223は、以下のように照度AL[lx]の評価点Salを求める。
AL< 50 :Sal=−5点
50≦AL< 100 :Sal=−3点
100≦AL< 150 :Sal=−1点
150≦AL<1000 :Sal= 3点
1000≦AL<2000 :Sal= 1点
2000≦AL<3000 :Sal=−1点
3000≦AL :Sal=−3点
In step S42, the centralized environment
AL <50: Sal = -5 points 50 ≤ AL <100: Sal = -3 points 100 ≤ AL <150: Sal = -1 point 150 ≤ AL <1000: Sal = 3 points 1000 ≤ AL <2000: Sal = 1 Points 2000 ≤ AL <3000: Sal = -1 point 3000 ≤ AL: Sal = -3 points
ステップS43において、集中環境度推定部223は、以下のように騒音SN[dB]の評価点Ssnを求める。
SN< 40 :Ssn= 5点
40≦SN< 50 :Ssn= 4点
50≦SN< 60 :Ssn= 3点
60≦SN< 70 :Ssn= 1点
70≦SN< 80 :Ssn=−1点
80≦SN< 90 :Ssn=−2点
90≦SN<100 :Ssn=−3点
100≦SN :Ssn=−5点
In step S43, the centralized environment
SN <40: Ssn = 5 points 40 ≦ SN <50: Ssn = 4 points 50 ≦ SN <60: Ssn = 3 points 60 ≦ SN <70: Ssn = 1 point 70 ≦ SN <80: Ssn = -1 point 80 ≦ SN <90: Ssn = -2 points 90 ≦ SN <100: Ssn = -3 points 100 ≦ SN: Ssn = -5 points
ステップS44において、集中環境度推定部223は、以下のように二酸化炭素濃度CO2[ppm]の評価点Sco2を求める。
CO2< 500 :Sco2= 5点
500≦CO2< 700 :Sco2= 3点
700≦CO2< 1000 :Sco2= 1点
1000≦CO2<10000 :Sco2=−2点
10000≦CO2 :Sco2=−5点
In step S44, the centralized environmental
CO2 <500: Sco2 = 5 points 500 ≦ CO2 <700: Sco2 = 3 points 700 ≦ CO2 <1000: Sco2 = 1 point 1000 ≦ CO2 <10000: Sco2 = -2 points 10000 ≦ CO2: Sco2 = -5 points
ステップS45において、集中環境度推定部223は、ステップS41〜S44で求めた評価点Sdi、Sal、Ssn、Sco2を合計し、集中環境度=Sdi+Sal+Ssn+Sco2を計算する。
In step S45, the concentration environment
ステップS46において、集中環境度推定部223は、評価結果や推定結果などを記憶部226に保存する。ここで記録されるデータには、集中環境度の値、推定に用いた測定データの測定時刻が少なくとも含まれるとよく、さらに、推定に用いた測定データ、ステップS41〜S44で計算された評価点Sdi、Sal、Ssn、Sco2などが含まれてもよい。
In step S46, the centralized environment
図5は、出力部225による集中度及び集中環境度の推定結果の表示例である。この例では、集中度の時系列データと集中環境度の時系列データとを時間軸上に重ねたグラフが出力されている。横軸が時間、縦軸が集中度(実線)と集中環境度(点線)である。ユーザ(管理者)は、このようなグラフを観察することによって、周囲環境の状態と集中の状態との関係を客観的に把握することができる。
FIG. 5 is a display example of the estimation results of the concentration degree and the concentration environment degree by the
(データ解析)
解析部224は、記憶部226に記録・蓄積された、集中度の時系列データや集中環境度の時系列データのデータ解析を行う。解析部224により得られた情報は、集中度や集中環境度のデータと関連づけて記憶部226に記録されるとよい。解析部224によるデ
ータ解析の内容及び取得する情報の種類はどのようなものでもよく、本装置の用途あるいは適用場面や、データ解析の目的などに応じて適宜選択すればよい。以下、データ解析の一例を述べる。
(Data analysis)
The
解析部224は、集中環境度の時系列データと集中度の時系列データの相関分析を行ってもよい。例えば、教室内が蒸し暑くなるなど環境が悪化すると、その影響が直ちに集中度の低下となって表れる。すなわち、集中環境度と集中度はある程度の時間遅れをもちながら概ね同じように変化すると予想される。したがって、相関分析を行うことによって集中環境度の変化と集中度の変化の因果関係を把握することができ、集中度の低下又は上昇の原因事象としての集中環境度の変化を特定することが可能となる。例えば、図6に示すように、ある時刻t1に集中環境度の低下がみられ、その数分後の時刻t2に集中度の低下が表れた場合に、解析部224は、時刻t2の集中度の低下の原因が時刻t1の集中環境度の低下にあるとみなす。このときさらに、解析部224は、時刻t1の前後の環境センサ21の測定データの値やその評価値を分析し、複数項目(温度、湿度、照度、二酸化炭素濃度、騒音など)のうちのどの項目が、時刻t1の集中環境度の変化に対し寄与しているかを特定してもよい。このような要因分析によって、集中度低下の要因特定が容易となる。図6に示すように、出力部225は要因分析の結果を表示してもよい。さらに出力部225は、要因分析の結果を空調や照度などの制御装置に通知し、自動で環境をコントロールしてもよい。
The
解析部224は、対象者11の集中度の時系列データに基づいて、対象者11の集中評価値を計算してもよい。集中評価値は、対象者11の集中度の高さと集中している時間の長さの両方を評価する指標である。例えば、本実施形態では、図7のハッチングで示す部分の面積、すなわち、集中度の時間積分を集中評価値として求める。この集中評価値は、対象者11の集中能力を表している。
The
解析部224は、複数の対象者の集中度の時系列データに基づいて統計情報を求めてもよい。集中度の統計情報は、例えば、平均値、中間値、最頻値、最大値、最小値などを含んでよい。また、集中度が閾値以上の人数や割合を統計情報として求めてもよい。解析部224は、複数の環境での集中環境度の時系列データに基づいて統計情報を求めてもよい。ここで「複数の環境での集中環境度」は、異なる場所での集中環境度だけでなく、同じ場所での異なる日時における集中環境度を含んでもよい。集中環境度の統計情報は、例えば、平均値、中間値、最頻値、最大値、最小値などを含んでよい。また、集中環境度が閾値以上の数や割合を統計情報として求めてもよい。解析部224は、複数の対象者の集中度の時系列データと複数の環境の集中環境度の時系列データの両方に基づいて統計情報を求めてもよい。
The
<第2実施形態>
図8に本発明の第2実施形態に係る集中度解析装置10の構成を示す。第2実施形態に係る集中度解析装置10は異常検知部227を備えている。それ以外の構成は第1実施形態のものと同じであるため、以下では第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、第1実施形態と共通する構成については説明を省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 8 shows the configuration of the concentration
集中度解析装置10の動作中に、カメラ20に手や物が偶然触れるなどしてカメラ20の向きが変わってしまい、対象者11の顔がカメラ20の視界から外れてしまう可能性がある。また、なかには、常にモニタリングされていることに対してネガティブな感情を抱く者もおり、そのような者は、故意にカメラ20の視界を遮ったり、カメラ20の向きを変えたりするおそれもある。カメラ20で対象者11の顔を撮影できないと、集中度の推定に失敗したり、推定結果の信頼性が低下したりするため、好ましくない。
During the operation of the
そこで本実施形態では、異常検知部227によってカメラ20の異常を検知する。ここでいう「カメラの異常」は、カメラ20によって対象者11の顔が正常に撮影できないことを意味する。例えば、カメラ20の視界が遮られること、カメラ20の向きが対象者11の顔から外れること、カメラ20の故障などが、「カメラの異常」に該当する。
Therefore, in the present embodiment, the
異常検知部227は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ、振動センサなどを用いて、カメラ20の向きが変化したこと、カメラ20に異常な力又は振動が作用したことなどを検知するものであってもよい。あるいは、異常検知部227は、カメラ20から取り込まれた画像と過去に取り込まれた画像の差分をとることで、カメラ20の向きが変化したことを検知するものであってもよいし、カメラ20から取り込まれた画像に顔が含まれるか否かを確認することで、カメラ20の視界が遮られたことやカメラ20の向きが対象者11の顔からはずれたことを検知するものであってもよい。
The
異常検知部227によってカメラ20の異常が検知された場合には、出力部225から異常を検知した旨を出力するとよい。異常を通知することによって、対象者11に対し、集中度解析装置10の正しい使用を促すことができる。
When the
<変形例>
上記実施形態は、本発明の構成例を例示的に説明するものに過ぎない。本発明は上記の具体的な形態には限定されることはなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
<Modification example>
The above-described embodiment is merely an example of a configuration example of the present invention. The present invention is not limited to the above-mentioned specific form, and various modifications can be made within the scope of its technical idea.
例えば、上記実施形態では、第1のセンサとしてカメラ20のみ用いたが、カメラ20以外のセンサを用いてもよいし、カメラ20を含む複数のセンサを用いてもよい。例えば、第1のセンサとして、対象者11のバイタルデータを取得するバイタルセンサを用いてもよい。集中度推定部222は、バイタルデータ(例えば、心電図、脈波、呼吸、発汗など)の変化を解析することによって、対象者11の集中度を推定することができる。
For example, in the above embodiment, only the
上記実施形態では、第2のセンサとして環境センサ21のみ用いたが、環境センサ21以外のセンサを用いてもよいし、環境センサ21を含む複数のセンサを用いてもよい。また、第2のセンサが測定する項目は、温度、湿度、照度、二酸化炭素濃度、騒音以外の項目を含んでいてもよい。例えば、気圧、揮発性有機化合物濃度などを測定してもよい。
In the above embodiment, only the
<付記1>
(1) 対象者(11)の状態をモニタリングするための第1のセンサ(20)から得られたデータに基づいて、前記対象者(11)の集中の度合を表す指標である集中度を推定する集中度推定部(222)と、
前記対象者(11)の周囲の状態をモニタリングするための第2のセンサ(21)から得られたデータに基づいて、集中しやすい環境である度合を表す指標である集中環境度を推定する集中環境度推定部(223)と、
前記集中度推定部(222)で推定された集中度と、前記集中環境度推定部(223)で推定された集中環境度とを、時間的に対応付けて、出力する出力部(225)と、
を有することを特徴とする集中度解析装置(10)。
<Appendix 1>
(1) Based on the data obtained from the first sensor (20) for monitoring the state of the subject (11), the concentration ratio, which is an index showing the degree of concentration of the subject (11), is estimated. Concentration ratio estimation unit (222) and
Based on the data obtained from the second sensor (21) for monitoring the surrounding condition of the subject (11), the concentration that estimates the degree of concentration environment, which is an index indicating the degree of the environment in which it is easy to concentrate. Environmental degree estimation unit (223) and
The output unit (225) that outputs the concentration degree estimated by the concentration degree estimation unit (222) and the concentration environment degree estimated by the concentration environment degree estimation unit (223) in a time-related manner. ,
Concentration ratio analyzer (10).
10:集中度解析装置
11:対象者
12:外部装置
20:カメラ
21:環境センサ
22:情報処理装置
23:表示装置
10: Concentration analysis device 11: Target person 12: External device 20: Camera 21: Environment sensor 22: Information processing device 23: Display device
Claims (14)
前記対象者の周囲の状態をモニタリングするための第2のセンサから得られたデータに基づいて、集中しやすい環境である度合を表す指標である集中環境度を推定する集中環境度推定部と、
前記集中度推定部で推定された集中度と、前記集中環境度推定部で推定された集中環境度とを、時間的に対応付けて、出力する出力部と、
を有することを特徴とする集中度解析装置。 Based on the data obtained from the first sensor for monitoring the state of the subject, the concentration estimation unit that estimates the concentration, which is an index showing the degree of concentration of the subject, and the concentration estimation unit.
Based on the data obtained from the second sensor for monitoring the surrounding condition of the subject, the concentration environment degree estimation unit that estimates the concentration environment degree, which is an index indicating the degree of the environment in which it is easy to concentrate,
An output unit that outputs the concentration degree estimated by the concentration degree estimation unit and the concentration environment degree estimated by the concentration environment degree estimation unit in a timely manner.
Concentration ratio analyzer characterized by having.
ことを特徴とする請求項1に記載の集中度解析装置。 The concentration analysis device according to claim 1, wherein the output unit outputs a graph in which the time-series data of the concentration degree and the time-series data of the concentration environment degree are superimposed on the time axis. ..
前記集中度推定部は、前記カメラで得られた画像から前記対象者の動きを解析することによって、前記対象者の集中度を推定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の集中度解析装置。 The first sensor includes a camera that captures the subject.
The concentration ratio according to claim 1 or 2, wherein the concentration ratio estimation unit estimates the concentration ratio of the target person by analyzing the movement of the target person from an image obtained by the camera. Analyst.
ことを特徴とする請求項3に記載の集中度解析装置。 The concentration analysis device according to claim 3, wherein the movement of the subject includes at least one of a change in the position of the face, a change in the orientation of the face, and the degree of opening and closing of the eyes.
前記集中度推定部は、前記バイタルセンサで得られた前記対象者のバイタルデータの変化を解析することによって、前記対象者の集中度を推定する
ことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の集中度解析装置。 The first sensor includes a vital sensor.
Any of claims 1 to 4, wherein the concentration ratio estimating unit estimates the concentration of the target person by analyzing changes in the vital data of the target person obtained by the vital sensor. The concentration analyzer according to item 1.
前記集中環境度推定部は、前記環境センサで得られた複数項目のデータを総合することによって、集中環境度を推定する
ことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の集中度解析装置。 The second sensor includes an environment sensor capable of outputting data of at least two items of temperature, humidity, illuminance, atmospheric pressure, carbon dioxide concentration, volatile organic compound concentration, and noise.
The centralized environment degree estimation unit according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the centralized environmental degree estimation unit estimates the centralized environmental degree by integrating the data of a plurality of items obtained by the environmental sensor. Concentration analyzer.
前記出力部は、データ解析により得られた情報を出力する
ことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の集中度解析装置。 It has an analysis unit that analyzes the time-series data of the concentration environment and / or the time-series data of the concentration.
The concentration analysis device according to any one of claims 1 to 6, wherein the output unit outputs information obtained by data analysis.
前記解析部は、前記環境に関する複数項目のうちのどの項目が、前記原因事象としての前記集中環境度の変化に対し、寄与しているかを特定する
ことを特徴とする請求項8に記載の集中度解析装置。 When the degree of centralized environment is estimated by combining data of multiple items related to the environment,
The concentration according to claim 8, wherein the analysis unit identifies which of the plurality of items related to the environment contributes to the change in the concentration environment as the cause event. Degree analyzer.
ことを特徴とする請求項7〜9のうちいずれか1項に記載の集中度解析装置。 Based on the time-series data of the concentration of the subject, the analysis unit obtains a concentration evaluation value which is an index for evaluating both the high concentration of the subject and the length of time when the subject is concentrated. The concentration ratio analyzer according to any one of claims 7 to 9, wherein the concentration ratio analyzer is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項7〜10のうちいずれか1項に記載の集中度解析装置。 Claim 7 to claim 7, wherein the analysis unit obtains statistical information based on the time-series data of the concentration degree of a plurality of subjects and / or the time-series data of the concentration environment degree in a plurality of environments. The concentration analyzer according to any one of 10.
ことを特徴とする請求項1〜11のうちいずれか1項に記載の集中度解析装置。 The concentration analysis device according to any one of claims 1 to 11, further comprising an abnormality detecting unit for detecting an abnormality of the first sensor.
前記対象者の周囲の状態をモニタリングするための第2のセンサから得られたデータに基づいて、集中しやすい環境である度合を表す指標である集中環境度を推定するステップと、
前記推定された集中度と、前記推定された集中環境度とを、時間的に対応付けて、出力するステップと、
を有することを特徴とする集中度解析方法。 Based on the data obtained from the first sensor for monitoring the condition of the subject, the step of estimating the degree of concentration, which is an index showing the degree of concentration of the subject, and
Based on the data obtained from the second sensor for monitoring the surrounding condition of the subject, the step of estimating the degree of concentration environment, which is an index indicating the degree of the environment in which it is easy to concentrate, and
A step of temporally associating the estimated concentration degree with the estimated concentration environment degree and outputting the step.
Concentration ratio analysis method characterized by having.
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