JP3560458B2

JP3560458B2 - 姿勢計測方法及び装置

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Publication number: JP3560458B2
Application number: JP04052398A
Authority: JP
Inventors: 聡嶌田; 敦佐藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2018-02-23
Also published as: JPH11235328A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポーツやリハビリテーションなどで運動解析を行うための姿勢計測方法及びその実施に直接使用する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
動物体の運動解析を行うための姿勢計測方法には以下のものがある。
（ａ）動物体にマーカーを付ける方法
赤外光を反射するマーカーや色マーカーをつけた動物体をカメラで撮影する。得られるカメラ画像からマーカーの領域を検出し、マーカーの動きから姿勢を計測する方法である。複数のカメラで同時に投影し、ステレオ計測によりマーカーの３次元位置を求めることで３次元的な姿勢計測を行う方法である。
【０００３】
（ｂ）小型のセンサを動物体に装着する方法
ジャイロや加速度計のような、位置や動きを計測するセンサーを動物体に装着することにより姿勢を計測する方法である。
【０００４】
（ｃ）画像処理による方法
クロマキーで使用されるような特殊な背景を設定したり、赤外線カメラを用いるなどして動物体のシルエットを抽出し、シルエットから姿勢を計測する方法である。シルエットからの姿勢の計測方法は、シルエットの中心線（スケルトン）や輪郭から関節角度を計測する方法、動物体の形状モデルからシルエットを作成し、実測したシルエットと一致するように形状モデルを変形させることで姿勢を求める方法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来法の前記（ａ）と（ｂ）では、動物体にマーカーやセンサを装着させる必要があり簡便に計測することができない。リハビリテーションやスポーツの動作解析を行う場合には、物を身体に装着することで心理的負担をかけたり、動作にも影響が出たりして計測データに問題が生じる場合もある。また、マーカーが隠れた場合には計測不可能である。
従来法の（ｃ）では、特殊な背景やカメラを用意する必要があるため、医療やスポーツの現場への適用が困難である。
【０００６】
ここにおいて、本発明の解決すべき主要な目的は、次の如くである。
本発明の第１の目的は、動物体自体にマーカーやセンサを装着させる必要のない簡便計測可能な姿勢計測方法及び装置を提供せんとするものである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、特殊な背景や特殊な環境条件や特殊なカメラを必要とせず、医療やスポーツ等の現場への適用が容易である姿勢計測方法及び装置を提供せんとするものである。
【０００８】
本発明の第３の目的は、一定行動に対する動物体の肉体的条件下における経験的又は統計的な平均既知習性を接地動圧との関係に基づいて接地位置と姿勢を推定する姿勢計測方法及び装置を提供せんとするものである。
【０００９】
本発明のその他の目的は、明細書、図面、特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明かとなろう。
【００１０】
【課題を解決するための手投】
本発明は、前記課題の解決に当り、動物体が接地した時の接地動圧を予め設定された時間毎に計測することにより当該接地動圧の時系列データを出力する圧力センサ部と、運動する当該動物体のカメラ画像を動画像として当該計測と同期をとって取り込む映像入力部と、時系列データから、時間毎の当該動物体の接地位置を検出するとともに、予め接地動圧に対応して定義された動物体のN個の各運動状態を保持して、当該運動状態に基づき対応する当該時間毎の運動状態を出力する状態識別部と、運動状態を入力して所定運動における動物体の姿勢を推定する姿勢推定部と、各時間毎の接地位置と姿勢とに基づき、同時並行入力した当該各時間と同期させた前記カメラ画像から当該動物体の姿勢を抽出する姿勢計測部とを備えた装置を用いて、前記圧力センサ部と前記映像入力部により、運動する動物体の接地圧分布と前記カメラ画像を同期させて取り込み、当該接地圧分布から各時刻での動物体の各運動状態を前記状態識別部で識別し、その運動状態での姿勢を前記姿勢推定部で推定し、その姿勢推定結果と、前記状態識別部で検出した接地位置を用いて、前記映像入力部で取り込んだ前記カメラ画像における動物体の姿勢を求める方法を実現する。
【００１１】
更に具体的詳細に述べれば、当該課題の解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概念に亙る新規な特徴的解決手法及び手段を採用することにより、前記目的を達成する。
【００１２】
即ち、本発明方法の第１の特徴は、所定運動時の動物体の接地動圧を予め設定された時間毎に測定することにより当該接地動圧の時系列データを出力し、前記時系列データから、前記時間毎の当該動物体の接地位置を検出するとともに、予め前記接地動圧に対応して定義された前記動物体のN個の各運動状態に基づき、当該時間毎の当該動物体の姿勢を推定し、前記時間毎の前記接地位置と前記姿勢とに基づき、前記時系列データと相互に同期をとって同時並行入力した前記動物体の前記所定運動時のカメラ画像から当該動物体の姿勢を抽出してなる姿勢計測方法の構成採用にある。
【００１３】
本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方法の第１の特徴における前記接地動圧が、前記所定運動時における足底等の接地底領域全体の又は接地底領域を複数に分割した各ブロック毎の足圧等接地圧分布の総和である姿勢計測方法の構成採用にある。
【００１４】
本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方法の第１又は第２の特徴における予め前記接地動圧に対応して定義された前記動物体のN個の各運動状態が、前記所定運動時における事前に計測された前記接地動圧の前記時系列データが示す当該接地動圧の時系列相関曲線上の任意に設定されたN個の特異点における状態である姿勢計測方法の構成採用にある。
【００１５】
本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方法の第２又は第３における前記接地位置が、前記足底等の各接地底領域自体の中心位置又は対となる複数の前記接地底領域間の中心位置あるいは前記各接地底領域の分割された各ブロック中心位置である姿勢計測方法の構成採用にある。
【００１６】
本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方法の第１、第２、第３又は第４の特徴における前記姿勢の推定が、前記各運動状態での関節角度に基づき推定してなる姿勢計測方法の構成採用にある。
【００１７】
本発明装置の第１の特徴は、動物体が接地した時の接地動圧を予め設定された時間毎に計測することにより当該接地動圧の時系列データを出力する圧力センサ部と、運動する当該動物体のカメラ画像を動画像として当該計測と同期をとって取り込む映像入力部と、前記時系列データから、前記時間毎の当該動物体の接地位置を検出するとともに、予め前記接地動圧に対応して定義された前記動物体のN個の各運動状態を保持して、当該各運動状態に基づき対応する当該時間毎の前記運動状態を出力する状態識別部と、前記運動状態を入力して所定運動における前記動物体の姿勢を推定する姿勢推定部と、前記各時間毎の前記接地位置と前記姿勢とに基づき、同時並行入力した当該各時間と同期させた前記カメラ画像から当該動物体の姿勢を抽出する姿勢計測部とを備えてなる姿勢計測装置の構成採用にある。
【００１８】
本発明装置の第２の特徴は、前記本発明装置の第１の特徴における前記状態識別部が、前記N個の前記各運動状態として、前記所定運動時における事前に計測された前記接地動圧の前記時系列データが示す当該接地動圧の時系列相関曲線上の任意に設定されたN個の特異点が為すそれぞれの状態を保持してなる姿勢計測装置の構成採用にある。
【００１９】
本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装置の第１又は第２の特徴における前記状態識別部が、前記動物体が接地する単位である各接地底領域を切り出す接地領域切出し処理部と、当該各接地領域を複数に分割するブロック処理部と、当該各ブロック内毎の前記接地動圧の総和から前記運動状態を識別するとともに、前記動物体の前記接地位置を検出する状態識別処理部と、からなる姿勢計測装置の構成採用にある。
【００２０】
本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装置の第１、第２又は第３の特徴における前記姿勢推定部が、前記所定運動における前記各運動状態にそれぞれ対応する各部関節角度を予め登録した姿勢対照テーブルを有してなる姿勢計測装置の構成採用にある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態につきその装置例及び方法例を説明する。
（装置例１）
図１は本装置例全体の構成ブロック図を示す。
同図において、αは本装置例の姿勢計測装置、１０１は圧力センサ部、１０２は映像入力部、１０３は状態識別部、１０４は姿勢推定部、１０５は姿勢計測部である。
【００２２】
圧力センサ部１０１は、動物体が接地したときの圧力分布を計測し、得られた接地圧分布ａを状態識別部１０３に出力する。圧力の測定は予め設定された毎秒１０〜１００回程度の速度で行うので時系列データとして出力する。
また、データ取り込みのタイミングをとるための同期信号ｂを映像入力部１０２に出力する。
【００２３】
映像入力部１０２は、圧力センサ部１０１より受けた同期信号ｂに合わせて動物体のカメラ画像ｃを動画像として取り込み、取り込んだ画像ｃを姿勢計測部１０５に出力する。
【００２４】
状態識別部１０３は、圧力センサ部１０１より時系列データとして接地圧分布ａを受けると、保持する予め接地圧分布ａに対応して定義された動物体のN個の各運動状態に基づき対応させて、時系列データの示す各時刻における動物体の運動状態ｄを識別し、識別結果を姿勢推定部１０４に出力する。また、動物体の接地位置ｅを検出し、その結果を姿勢計測部１０５に出力する。
【００２５】
姿勢推定部１０４は、状態識別部１０３から運動状態ｄを受けると、所定運動におけるその運動状態ｄでの姿勢を推定し、推定結果を姿勢計測部１０５に出力する。
姿勢計測部１０５は、各時間毎の状態識別部１０３より受けた接地位置ｅと、姿勢推定部１０４より受けた姿勢推定結果ｆとを用いて、映像入力部１０２より受けた当該時間と同期させたカメラ画像ｃにおける動物体の姿勢計測結果ｇを求める。
【００２６】
さらに、図２は、図１に示した状態識別部を接地領域切出し処理部と状態判定処理部とで構成した場合の本装置例全体の構成ブロック図を示す。
本装置例の姿勢計測装置αは、例えば、接地領域切出し処理部２０１と状態判定処理部２０２とで状態識別部１０３を構成した姿勢計測装置α´とすることも出来る。
【００２７】
このとき、接地領域切出し処理部２０１は、動物体が接地する単位である接地底領域を切り出し、接地底毎の足圧分布ａ′を状態判定処理部２０２に出力する。
状態判定処理部２０２は、接地領域切出し処理部２０１より受けた各接地底毎の接地圧分布ａ′から運動状態ｄを識別し、識別結果を姿勢推定部１０４に出力する。また、動物体の接地位置ｅを検出して、接地位置ｅを姿勢計測部１０５に出力することも出来る。
【００２８】
（方法例１）
当該装置例１に適用する本発明の実施形態を示す方法例につき図面を参照して説明する。
本方法例は、人物がジャンプするときの動作解析を行う場合を例に、各部の実行例と全体の動作について説明する。人物の動作を圧力センサ部１０１と映像入力部１０２のカメラで計測する様子を図３に示す。
【００２９】
まず、圧力センサ部１０１は足圧を予め設定された時間毎に計測し、得られた足圧分布ａの時系列データを状態識別部１０３に出力する。また、足圧データ取り込みのタイミングを示す同期信号ｂを映像入力部１０２に出力する。
【００３０】
映像入力部１０２は圧力センサ部１０１の同期信号ｂに合わせてカメラ画像ｃを取り込み、得られた画像ｃを姿勢計測部１０５に出力する。足圧とカメラ画像ｃを毎秒３０回の速度で３秒間にわたり取り込んだ場合には、圧力センサ部１０１は９０個の足圧分布ａの時系列データを状態識別部１０３に、映像入力部１０２は９０枚のカメラ画像ｃを姿勢計測部１０５にそれぞれ出力する。
【００３１】
次いで、状態識別部１０３は、圧力センサ部１０１より足圧分布ａの時系列データを受けると、９０個の各足圧分布ａを計測したときの運動状態ｄを識別し、識別結果を姿勢推定部１０４に出力する。本方法例では図４に示すように、ジャンプ時の予め足圧分布ａに対応して定義された運動状態ｄとして次の５つの運動状態１〜５を定義した場合を考える。
【００３２】
状態１：構えの状態
状態２：反動をつけるために、最も沈み込んだ状態
状態３：状態２から飛び上がる運動を始め、構えの状態まで戻ったとき
状態４：足裏に最も力が入った状態
状態５：離地する瞬間の状態
【００３３】
各足圧分布ａ計測時の運動状態ｄが、これらの運動状態１〜５のいずれであるかの識別方法を説明する。圧力センサ部１０１より受けた各時刻の足圧の総和を床反力として求めたときの、床反力の時間変化の時系列相関曲線として運動状態を図５に示す。床反力の特異点としてＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を検出することにより、前記運動状態１から状態５が検出できる。
【００３４】
当該状態１〜５相互間遷移途上の場合には、どの運動状態からどの運動状態へどれくらい遷移したかを求める。例えば、図５の時刻Ｔでは、状態３と状態４の時刻と時刻Ｔとの比から、状態３から状態４へ２０％遷移（時間経過）中であると識別する。
【００３５】
詳述すれば、ジャンプする動作の床反力（足圧の総和）の時系列相関曲線と運動状態の時系列相関曲線における対応位置の情報（過去に測定したジャンプ動作の平均的動作から時系列相関曲線及び運動状態の位置を作成）が与えられており、圧力センサ部１０１からの足圧の総和を床反力として求めた時、予め与えられた時系列相関曲線の情報と比較することにより極短期間におけるその床反力の状態がどの位置にあるか、即ち運動状態にあるかを識別する。
【００３６】
換言すれば、図５は予め与えられた時系列相関曲線及び運動状態１〜５の時系列相関曲線上における特異点Ｐ１〜Ｐ５を示し、圧力センサ部１０１からの足圧の総和を床反力として求めた時の短期間の状態（床反力の絶対値はジャンプする人によって異なるので絶対値の比較でなく状態で比較する必要がある）が比較対照してどの点に当るかにより識別する。
【００３７】
また、状態識別部１０３は人物の接地位置ｅを検出して姿勢計測部１０５に出力する。状態１での足圧分布ａを図６に示す。足圧分布ａの中心を足の接地位置ｅとして検出すればよい。
姿勢推定部１０４は、状態識別部１０３から運動状態ｄが入力されると、時系列相関曲線に基いてその状態ｄでの姿勢を推定し、姿勢推定結果ｆを姿勢計測部１０５に出力する。
【００３８】
図７に示すように、特異点における各運動状態１〜５での関節角度ｒ１〜ｒ３を登録しておくことで姿勢の推定を行える。状態遷移途上の場合には、各関節角度ｒ１〜ｒ３を線形補間して推定すればよい。
姿勢計測部１０５は、状態識別部１０３より受けた接地位置ｅと、姿勢推定部１０４から受けた姿勢推定結果ｆとを用いて映像入力部１０２より受けた時系列データと相互に同期をとって同時並行入力したカメラ画像ｃにおける姿勢計測結果ｇを求める。
【００３９】
姿勢の計測方法を以下に説明する。圧力センサ部１０１上での接地位置ｅが分かっているので、カメラ画像ｃにおける圧力センサ部１０１の領域を検出すれば、カメラ画像ｃにおける足の位置ｅが決定できる。圧力センサ部１０１の検出色や形状は既知なので、それらの知識を用いることで画像ｃでの圧力センサ部１０１の検知領域抽出は容易に行える。足の位置ｅから姿勢推定結果ｆの足首角度ｒ１の方向に近い画像ｃのエッジを脚の輪郭として抽出する。
【００４０】
次に、脚として抽出した輪郭の終端から推定した膝の角度ｒ２の方向に近いエッジを大腿部の輪郭として抽出する。同様に、腰の角度ｒ３の姿勢推定結果ｆに近いエッジを胴体として抽出する。このような処理を行うことで人物の姿勢を精度よく求めることができる。
以上説明したように、本方法例によれば、圧力センサ部１０１と映像入力部１０２のカメラで人物を計測することにより、運動中の各時刻での姿勢を計測することができる。
【００４１】
さらに、状態識別部１０３を接地領域切出し処理部２０１と状態判定処理部２０２とで構成した場合は、姿勢計測装置α´において、接地領域切出し処理部２０１は、複数歩にわたって計測した歩行時の足圧分布ａから各足領域を切り出し、足毎の足圧分布ａ′を求め、状態判定処理部２０２に出力する。足領域の切り出しは、足圧の生じた計測点のなかで距離の近いものをグルーピングすることで実現できる。
状態判定処理部２０２は、接地領域切出し処理部２０１から受ける足圧分布ａ′より運動状態ｄを識別する。
【００４２】
姿勢計測装置α´に適用する方法例では、例えば、図８に示すように、歩行時の運動状態ｄとして次の５つの運動状態１〜５を定義する。
状態１：前脚の支持脚の踵を接地した状態（両足とも接地）
状態２：支持脚に荷重が最もかかった状態
状態３：支持脚が床に垂直となる状態
状態４：支持脚が後ろ脚となり、爪先で蹴りあげる状態
状態５：後ろ脚の支持脚の爪先が離れる瞬間（両足とも接地）
【００４３】
これらの運動状態の識別方法を説明する。
接地領域切出し処理部２０１より受けた足毎の足圧分布ａ′の総和を床反力として求めると、図９に示すように、足毎の床反力が得られる。同図において、２歩目の右足が接地している期間での状態識別は、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を特異点として検出することにより、運動状態１から状態５が識別できる。運動状態１〜５間遷移途上の場合も、図５の姿勢計測装置αに適用する前記本方法例１の実行例と同様に補間することとする。
【００４４】
また、状態判定処理部２０２での接地位置ｅの検出は、各足領域の中央を接地位置ｅとして求めればよい。
以上の処理で求めた、運動状態ｄを姿勢推定部１０４に、接地位置ｅを姿勢計測部１０５にそれぞれ出力する。姿勢推定部１０４は、状態判定処理２０２から受けた運動状態ｄから姿勢を推定する。
【００４５】
姿勢の推定は、特異点における各運動状態１〜５での支持脚、遊脚の関節角度ｒ１，ｒ２，ｒ４を登録しておくことにより実現できる。例として、特異点における各運動状態１〜５での姿勢を図１０に示す。関節角度ｒ１，ｒ２，ｒ４の定義は図１１の通りである。図１０において、各関節角度ｒ１，ｒ２，ｒ４のＸはＸ軸まわりの角度、ＹはＹ軸まわりの角度を示す。このような姿勢対照テーブルを参照することで姿勢を推定することができる。
【００４６】
（装置例２）
図１２に本装置例全体の構成ブロック図を示す。
同図において、圧力センサ部１０１、映像入力部１０２、姿勢推定部１０４、姿勢計測部１０５、接地領域切出し部２０１は前記装置例１と同じである。
【００４７】
本装置例の姿勢計測装置βは、接地領域切出し処理部２０１とブロック処理部３０１と状態識別処理部３０２で状態識別部１０３を構成する。
ブロック処理部３０１で、接地底領域を複数のブロックＡ，Ｂに分割し、接地領域切出し処理部２０１より接地底毎の足圧分布ａ′を受けると、各ブロックＡ，Ｂ毎の足圧分布ａ″を求め、状態識別処理部３０２に出力する。
【００４８】
状態識別処理部３０２で、ブロック処理部３０１より受けた各ブロックＡ，Ｂ内の接地動圧から運動状態ｄを識別し、識別した運動状態ｄを姿勢推定部１０４に出力する。また、動物体の接地位置ｅを検出し、接地位置ｅを姿勢計測部１０５に出力する。
【００４９】
（方法例２）
当該装置例２に適用する本発明の実施形態を示す方法例２を実行処理手順を図面について説明する。
人物の歩行動作の解析を行う場合を例に、各部の実行例と全体の動作について説明する。
【００５０】
ここでは、ブロック処理部３０１、状態識別処理部３０２の実施例と動作を説明する。他の各部１０１，１０２，１０４，１０５は、前記方法例１の実行処理手順と同じである。
ブロック処理部３０１は、接地領域切出し処理部２０１より受けた足毎の足圧分布ａ′を複数のブロックＡ，Ｂに分割する。
【００５１】
本方法例では、図１３に示すように、足領域を囲む矩形領域を踵部分（ブロックＡ）と爪先部分（ブロックＢ）に２等分する場合について説明する。２つのブロック毎の足圧分布ａ″を状態識別処理部３０２に出力する。
状態識別処理部３０２は、ブロック処理部３０１から受けるブロックＡ，Ｂ毎の足圧分布ａ″より運動状態ｄを識別する。
【００５２】
本方法例では、歩行時の運動状態ｄとして次の７つの運動状態１〜７を定義する。
状態１：前脚の支持脚の踵を接地した状態（両足とも接地）
状態２：前脚の支持脚の爪先部分が接地した状態
状態３：支持脚に荷重が最もかかった状態
状態４：支持脚が床に垂直となる状態
状態５：支持脚が後ろ脚となり、踵部分が離地し、爪先部分のみで接地している状態
状態６：支持脚が後ろ脚となり、爪先で最も強く蹴りあげる状態
状態７：後ろ脚の支持脚の爪先が離れる瞬間（両足とも接地）
【００５３】
これらの運動状態１〜７の識別方法を説明する。
ブロック処理部３０１より受けた踵部分Ａの足圧の総和と爪先部分Ｂの足圧の総和を床反力として求めた例を図１４に示す。同図において、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７を特異点として検出することにより、運動状態１から状態７までの識別が行える。特異点における運動状態Ｐ１〜Ｐ７各間遷移途上の場合も、図４の前記方法例１の実行例と同様に補間することとする。
【００５４】
また、状態識別処理部３０２での接地位置ｅの検出は、踵部分Ａのブロックの中央を接地位置ｅとして求めればよい。
以上の処理で求めた、運動状態ｄを姿勢推定部１０４に、接地位置ｅを姿勢計測部１０５にそれぞれ出力する。
【００５５】
姿勢推定部１０４は、状態識別処理部３０２から受けた運動状態ｄから姿勢を推定する。姿勢の推定は、図１０のように各状態での支持脚、遊脚の関節角度ｒ１，ｒ２，ｒ４を登録しておくことにより実現できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、動物体の接地圧から動物体の接地位置と姿勢を推定し、それらの情報とカメラ画像との照合をとることで姿勢を計測できるので、床に接地した圧力センサとカメラによる計測だけで、計測対象にマーカーやセンサをつけたり、特別の背景を用意したり、特殊なカメラを用意したりすることなく運動物体の姿勢を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す装置例１（α）全体の構成ブロック図である。
【図２】同上において、状態識別部を接地領域切出し処理部と状態判定処理部とで構成した場合の装置例１（α´）全体の構成ブロック図である。
【図３】人物の動作を圧力センサとカメラで測定するときの様子を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す方法例１としてジャンプ動作における５つの運動状態を説明する図である。
【図５】同上において、床反力から運動状態を識別する方法を説明する時系列相関曲線図である。
【図６】同上において、運動中のある状態での足圧分布ａを示す図である。
【図７】同上において、特異点における運動状態の定義に基づく姿勢の推定方法を説明する姿勢対照テーブルである。
【図８】本発明の実施の形態を示す方法例１として歩行動作における５つの運動状態を説明する図である。
【図９】同上において、床反力から運動状態を識別する方法を説明する時系列相関曲線図である。
【図１０】同上において、特異点における運動状態の定義に基づく姿勢の推定方法を説明する姿勢対照テーブルである。
【図１１】同上において、関節角度の座標系を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態を示す装置例２全体の構成ブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態を示す方法例２において、分割された足圧分布のブロック処理を説明する図である。
【図１４】同上において、床反力から運動状態を識別する方法を説明する時系列相関曲線図である。
【符号の説明】
α，α´，β…姿勢計測装置
１０１…圧力センサ部
１０２…映像入力部
１０３…状態識別部
１０４…姿勢推定部
１０５…姿勢計測部
２０１…接地領域切出し処理部
２０２…状態判定処理部
３０１…ブロック処理部
３０２…状態識別処理部
ａ，ａ′，ａ″…接地圧分布，足圧分布
ｂ…同期信号
ｃ…カメラ画像
ｄ…運動状態
ｅ…接地位置
ｆ…姿勢推定結果
ｇ…姿勢計測結果

Claims

所定運動時の動物体の接地動圧を予め設定された時間毎に測定することにより当該接地動圧の時系列データを出力し、
前記時系列データから、前記時間毎の当該動物体の接地位置を検出するとともに、予め前記接地動圧に対応して定義された前記動物体のN個の各運動状態に基づき、当該時間毎の当該動物体の姿勢を推定し、
前記時間毎の前記接地位置と前記姿勢とに基づき、前記時系列データと相互に同期をとって同時並行入力した前記動物体の前記所定運動時のカメラ画像から当該動物体の姿勢を抽出する、
ことを特徴とする姿勢計測方法。
前記接地動圧は、
前記所定運動時における足底等の接地底領域全体の又は接地底領域を複数に分割した各ブロック毎の足圧等接地圧分布の総和である、
ことを特徴とする請求項１に記載の姿勢計測方法。
予め前記接地動圧に対応して定義された前記動物体のN個の各運動状態は、
前記所定運動時における事前に計測された前記接地動圧の前記時系列データが示す当該接地動圧の時系列相関曲線上の任意に設定されたN個の特異点における状態である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の姿勢計測方法。
前記接地位置は、
前記足底等の各接地底領域自体の中心位置又は対となる複数の前記接地底領域間の中心位置あるいは前記各接地底領域の分割された各ブロック中心位置である、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の姿勢計測方法。
前記姿勢の推定は、
前記各運動状態での関節角度に基づき推定する、
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の姿勢計測方法。
動物体が接地した時の接地動圧を予め設定された時間毎に計測することにより当該接地動圧の時系列データを出力する圧力センサ部と、
運動する当該動物体のカメラ画像を動画像として当該計測と同期をとって取り込む映像入力部と、
前記時系列データから、前記時間毎の当該動物体の接地位置を検出するとともに、予め前記接地動圧に対応して定義された前記動物体のN個の各運動状態を保持して、当該各運動状態に基づき対応する当該時間毎の前記運動状態を出力する状態識別部と、
前記運動状態を入力して所定運動における前記動物体の姿勢を推定する姿勢推定部と、
前記各時間毎の前記接地位置と前記姿勢とに基づき、同時並行入力した当該各時間と同期させた前記カメラ画像から当該動物体の姿勢を抽出する姿勢計測部とを備える、
ことを特徴とする姿勢計測装置。
前記状態識別部は、
前記N個の前記各運動状態として、前記所定運動時における事前に計測された前記接地動圧の前記時系列データが示す当該接地動圧の時系列相関曲線上の任意に設定されたN個の特異点が為すそれぞれの状態を保持する、
ことを特徴とする請求項６に記載の姿勢計測装置。
前記状態識別部は、
前記動物体が接地する単位である各接地底領域を切り出す接地領域切出し処理部と、
当該各接地領域を複数に分割するブロック処理部と、
当該各ブロック内毎の前記接地動圧の総和から前記運動状態を識別するとともに、前記動物体の前記接地位置を検出する状態識別処理部と、からなる、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の姿勢計測装置。
前記姿勢推定部は、
前記所定運動における前記各運動状態にそれぞれ対応する各部関節角度を予め登録した姿勢対照テーブルを有する、
ことを特徴とする請求項６、７又は８に記載の姿勢計測装置。