JP4971811B2 - Function database generation method and function database generation device - Google Patents
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Description
本発明は、クラスタ解析に用いる関数データベース生成方法及び関数データベース生成装置に関するものである。 The present invention relates to a function database generation method and a function database generation apparatus used for cluster analysis.
従来、関数曲線を、曲線の凹凸形状や、増加、減少傾向等を元に、分類する手法として、関数クラスタ解析がある。この関数クラスタ解析ではクラスタ数の少ない大まかな分類からクラスタ数の多い細かい分類まで、任意のクラスタ数の分類パターンが導出が可能である。 Conventionally, there is a function cluster analysis as a method for classifying function curves based on the uneven shape of the curve, an increase or decrease tendency, and the like. In this function cluster analysis, a classification pattern of an arbitrary number of clusters can be derived from a rough classification with a small number of clusters to a fine classification with a large number of clusters.
この方法は以下のような手順により関数曲線を分類する。
1).関数曲線を拡大,縮小,平行移動し、基準範囲や位置に存在する関数曲線になるよう関数式を変換する
2).2種の関数間の距離を
・関数間の積分値
・関数式の回帰係数間のユークリッド距離
等を元に定義し、分類する関数同士の全組み合わせで距離を算出、行列化し、距離行列を算出する。
3).クラスタ解析を用いて、距離行列を解析し、任意のクラスタ数に分類する。
In this method, function curves are classified according to the following procedure.
1). Enlarge, reduce, or translate the function curve to convert the function expression to a function curve that exists in the reference range or position 2). The distance between two types of functions ・ Integral value between functions ・ Defined based on Euclidean distance between the regression coefficients of the function expression, etc., and calculates the distance and matrix by all combinations of the functions to be classified, and calculates the distance matrix To do.
3). Using cluster analysis, the distance matrix is analyzed and classified into an arbitrary number of clusters.
尚パターン集合を分類するのにクラスタ解析を用いた分類方法(例えば特許文献1)が提供されている。
ところで、上述の関数クラスタ解析では、曲線分類を実施後、検討者が各分類パターンを比較し、大まかすぎず、細かすぎない分類であるか、各クラスタに特徴ある類似した形状の曲線が存在するか否かを主観的(視覚的)に判断しなければならず、クラスタ数の決定が曖昧になったり、異なる検討者では選択されるクラスタ数が異なる等の問題があった。尚特許文献1に開示されている方法は、曲線の関数化を行わないものである。
By the way, in the above-described function cluster analysis, after performing the curve classification, the examiner compares the classification patterns, and the classification is not too rough and not too fine, or there is a curve having a similar shape that is characteristic of each cluster. Whether or not the determination of the number of clusters becomes ambiguous, and different examiners have different numbers of clusters to be selected. The method disclosed in
本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは関数曲線を各種クラスタに分類した際に、最適分類数を数値指標を用いて定量的に決定した関数データベースを生成できる関数データベース生成方法及び関数データベース生成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points. The purpose of the present invention is to provide a function database in which the optimal classification number is quantitatively determined using a numerical index when a function curve is classified into various clusters. It is an object of the present invention to provide a function database generation method and a function database generation apparatus that can be generated.
上述の目的を達成するために、請求項1の関数データベース生成方法に係る発明は、複数の関数曲線の関数クラスタ解析結果から、該関数クラスタ解析結果のクラスタ毎にまとまり度合いを示す指標としてクラスタ内距離総和を算出し、クラスタ数が1増えた場合の前記クラスタ内距離総和の収束率が所定値を越えたときのクラスタ数を分類数として決定し、この決定した当該分類数で前記関数曲線をデータベース化することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the invention according to the function database generation method of
請求項1の関数データベース生成方法に係る発明によれば、関数曲線を各種クラスタに分類した際に、分類数を数値指標を用いて定量的に決定することができる最適な分類数として関数データベースを生成することができる。また、指標としてはクラスタ内距離総和を利用するので、簡単な計算でまとまり度合いの評価を行うことができる。
According to the invention of the function database generating method according to
請求項2の関数データベース生成装置に係る発明では、複数の関数曲線の関数クラスタ解析結果を取得する関数クラスタ結果取得部と、該関数クラスタ解析結果のクラスタ毎にまとまり度合いを示す指標としてクラスタ内距離総和を算出し、クラスタ数が1増えた場合の前記クラスタ内距離総和の収束率が所定値を越えたときのクラスタ数を分類数として決定する分類数決定部と、決定された当該分類数で前記関数曲線をデータベース化して出力するデータベース出力部とを備えていることを特徴とする。
In the invention according to the function database generation device of
請求項2の関数データベース生成装置に係る発明によれば、関数曲線を各種クラスタに分類した際に、分類数を数値指標を用いて定量的に決定することができる最適な分類数として関数データベースを自動的に生成することができる。
According to the invention of the function database generation apparatus according to
また、指標としてはクラスタ内距離総和を利用するので、簡単な計算でまとまり度合いの評価を行うことができる。 In addition, since the intra-cluster distance sum is used as an index, the degree of unity can be evaluated with a simple calculation.
請求項3の関数データベース生成装置に係る発明では、請求項2の発明において、人体の背面形状を関数で表現した関数曲線を複数入力する背面形状入力部と、前記複数の関数曲線について関数クラスタ解析を行う関数クラスタ解析部とを更に備えていることを特徴とする。
In the invention according to the function database generation apparatus according to
請求項3の関数データベース生成装置に係る発明によれば、複数の背面形状のデータを入力するだけで、背面形状分類をするための関数データベースを生成することができる。 According to the function database generating apparatus of the third aspect , it is possible to generate a function database for classifying the back surface shape by simply inputting a plurality of back surface data.
関数データベース生成方法に係る発明は、関数曲線を各種クラスタに分類した際に、分類数を数値指標を用いて定量的に決定することができる最適な分類数として関数データベースを生成することができ、関数データベース生成装置に係る発明は、前記関数データベースを自動的に生成できるという効果がある。 According to the function database generating method invention, when the classifying function curve to various clusters, it is possible to generate a function database as the best classification number can be determined quantitatively using numerical indicators classification number The invention relating to the function database generation device has an effect that the function database can be automatically generated.
以下本発明を関数データベース生成装置の実施形態により説明する。
(実施形態1)
本実施形態の関数データベース生成装置Aは、例えば人体の背面形状の分類に用いるためのもので、図1に示すように、背面形状曲線入力部1と、関数曲線入力部2と、演算処理部3と、結果表示部4とで構成される。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to an embodiment of a function database generation device.
(Embodiment 1)
The function database generation device A of the present embodiment is for use in, for example, classification of the back shape of the human body. As shown in FIG. 1, the back surface shape
背面形状曲線入力部1は、図2(a)(b)に示すように被測定者Mの背面の形状を背面に押し当てた各プローブ101の変位量で計測する背面形状計測装置100或いは背面形状データベース(図示せず)からなる背面形状データ源10と、該背面形状データ源10から取得する複数の背面形状データを曲線近似し、複数の背面形状の関数曲線データD1を作成する複数の背面形状曲線作成部11とで構成される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the back surface shape
関数曲線入力部2は、複数の関数曲線データD2を入力するためのものである。
Function
演算処理部3は、関数クラスタ解析部30、関数クラスタ結果取得部31、分類数決定部32、出力用グラフ作成部33、データベース作成部34とから構成される。
The
関数クラスタ解析部30は、背面形状曲線入力部1からの背面形状の関数曲線データD1或いは関数曲線入力部2からの関数曲線データD2を関数クラスタ解析で各種クラスタ数に分類する。
The function
関数クラスタ結果取得部31は、関数クラスタ解析部30で分類された各クラスタ数の結果及び検討する関数の関数式(例えば回帰係数など)、検討区間(a1≦x≦a2)等の基本情報を取得する。
The function cluster
分類数決定部32は、各クラスタ数に分類したときのまとまり度合いの指標を算出し、、クラスタ数に対するこの指標の変化から最適分類数を決定する。
The classification
出力用グラフ作成部33は、分類数決定部32で算出した各クラスタ数と、まとまり度合いの指標の変化を示すグラフや表を作成する。
The output
データベース作成部34は、分類数決定部32で得られた最適分類数で検討した関数曲線をデータベース化して関数データベースとして生成する。
The
結果表示部4は、演算処理部3の分類数決定部32で得られた最適分類数や出力用グラフ作成部33で作成したグラフや後述する表1を表示・出力する。
The
次に本実施形態の関数データベース生成装置Aにおいて、複数の背面形状の関数曲線データのクラスタ解析の結果を取得してから、最適分類数などの結果を表示するまでの処理について図3のフローチャートに基づいて説明する。 Next, in the function database generation apparatus A of the present embodiment, the processing from obtaining the result of cluster analysis of a plurality of back surface shape function curve data to displaying the result such as the optimum classification number is shown in the flowchart of FIG. This will be explained based on.
まず、複数の関数曲線データと関数クラスタ解析結果入力のステップS1で、分類数決定部32は、検討する関数の関数式(回帰係数など)、検討区間a1≦x≦a2等の情報及び関数クラスタ解析の各クラスタ数の結果を取得する。
First, in step S1 of inputting a plurality of function curve data and function cluster analysis results, the classification
次の、各クラスタ数でまとまり度合い指標算出のステップS2、最適クラスタ数の決定のステップS3において、分類数決定部32は、クラスタ数の変化に対するこの指標の変化が決定基準値以下になるクラスタ数を最適分類数として決定する。これにより自動的に最適分類数を決定することができることになる。決定基準は予め演算処理部1に設定されているものとする。
In the next step S2 for calculating the grouping degree index for each number of clusters and the step S3 for determining the optimal number of clusters, the classification
ここで、まとまり度合いの指標としては、図4に示すようにクラスタ内距離総和を利用することができる。クラスタ内距離総和は同一クラスタ内に属する2つの関数の全ての組み合わせでの距離合計を全クラスタで総和したものである。このクラスタ内距離総和を利用することで、簡単な計算で関数のまとまり度合いを評価することができることになる。尚図4中の円内の数字はクラスタNoを示し、図示例では、4つのクラスタを示す。 Here, as an index of the unity degree, the intra-cluster distance sum can be used as shown in FIG. The intra-cluster distance sum is a sum of distance sums of all combinations of two functions belonging to the same cluster in all clusters. By using this intra-cluster distance summation, it is possible to evaluate the degree of grouping of functions with a simple calculation. The numbers in the circles in FIG. 4 indicate cluster numbers, and in the illustrated example, four clusters are indicated.
さて、まとまり度合いの指標の非適合度統計量、或いはまとまり度合いの指標の1つの例であるクラスタ内距離総和の非適合度統計量を利用して、まとまり度合いを評価することができる。ここで非適合度統計量とは、図5(a)に示すように最適分類数を検討する関数群データと、最適分類数を検討する実際の関数碍群データと同じ空間に偏り無く一様に分布している関数の距離データをシミュレーションで作成する図5(b)に示すデータとがある。図中の円は各クラスタを示す。 Now, the degree of unity can be evaluated using the non-conformance statistic of the index of unity degree or the non-conformity statistic of the sum of distances within the cluster, which is one example of the index of unity degree. Here, the non-conformity statistic is uniform in the same space as the function group data for examining the optimum classification number and the actual function group data for examining the optimum classification number as shown in FIG. There is data shown in FIG. 5B in which the distance data of the function distributed in is created by simulation. Circles in the figure indicate each cluster.
それぞれについて、各クラスタ数で関数曲線のまとまり度合いを表す値をそれぞれ算出する。各クラスタ数において、図5(a),(b)の非適合度統計量から算出したまとまり度合いを表す値の差を比較する。これによりクラスタ間の分類度合いを高めて、精度よく、明確に分類分けできるデータベースを生成することができる。 For each, a value representing the degree of grouping of the function curve is calculated for each number of clusters. For each number of clusters, the difference in values representing the unity degree calculated from the non-conformity statistics in FIGS. 5 (a) and 5 (b) is compared. As a result, the degree of classification between clusters can be increased, and a database that can be classified clearly and accurately can be generated.
図5(b)に示す非適合度統計量のシミュレーションを複数回繰り返し、各回の非適合度統計量の平均値や中央値などを比較することにより、さらに非適合度統計量の精度が上がり、より最適なクラスタ数を決定することが可能となる。 By repeating the simulation of non-conformance statistics shown in FIG. 5 (b) multiple times and comparing the average value and median of the non-conformance statistics at each time, the accuracy of the non-conformance statistics further increases. A more optimal number of clusters can be determined.
クラスタ内距離総和を算出する距離として、関数曲線の回帰係数を用いて、ユークリッド距離(差の2乗の平方根、いわゆるn次元の直線距離)、ユークリッド距離2乗(差の2乗和)、市街地距離(差の絶対値の和)などのそれぞれの距離の総和を利用することができる。 Using the regression coefficient of the function curve as the distance to calculate the cluster distance sum, Euclidean distance (square root of difference, so-called n-dimensional linear distance), Euclidean distance square (sum of squared difference), urban area The sum of distances such as distance (sum of absolute values of differences) can be used.
クラスタ内距離総和を算出する距離として、距離を算出する2つの関数曲線の差の積分値を用いて算出することもできる。またクラスタ内距離総和を算出する距離として、距離を算出する2つの関数 y=fi(x)、y=fj(x)(a≦x≦b)で、関数クラスタ解析を実施した区間[a、b]内のx0<x1<x2<…<xnおける値{fi(x1)、fi(x2)、…、fi(xn)}と、{fj(x1)、fj(x2)、…、fj(xn)}の距離(ユークリッド距離、ユークリッド距離2乗.市街地距離など)を積分値として用いることもできる(図6はその例を示す)。 The distance for calculating the total distance within the cluster can also be calculated by using an integrated value of the difference between two function curves for calculating the distance. In addition, as a distance for calculating the intra-cluster distance total, a section in which the function cluster analysis is performed with two functions y = f i (x) and y = f j (x) (a ≦ x ≦ b) for calculating the distance [ a, b] in x 0 <x 1 <x 2 <... <x n {f i (x 1 ), f i (x 2 ),..., f i (x n )} and {f j (X 1 ), f j (x 2 ),..., F j (x n )} distance (Euclidean distance, Euclidean distance square, city distance, etc.) can also be used as an integrated value (FIG. 6 shows an example thereof) Showing).
このように算出したクラスタ内距離総和をクラスタ数ごとに比較し、値の変化、例えばクラスタ数が1増えた場合のユークリッド距離総和の収束率が80%を越えたところを最適分類数とすることもできる。 The intra-cluster distance sum calculated in this way is compared for each number of clusters, and a change in value, for example, where the convergence rate of the Euclidean distance sum when the number of clusters increases by 1 exceeds 80% is determined as the optimal classification number. You can also.
さて、上述のステップS3での最適分類数を決定後、次のステップS4では、出力用グ
ラフ作成部33が、ステップS2において、分類数決定部32で算出した各クラスタ数と、まとまり度合いの指標から指標の変化を示すグラフ(図7(a),(b))や、表1に示すような表を作成する。
Now, after determining the optimum number of classifications in
グラフ作成のステップS4が終了すると、データベース作成部34は、分類数決定部32で得られた最適分類数で検討した関数曲線をデータベース化して関数データベースとして生成する(S5)。
When the graph creation step S4 is completed, the
このデータベース化のステップS5が終了すると、結果表示部4は、分類数決定部32で得られた最適分類数や出力用グラフ作成部33で作成したグラフ、表を表示、出力する(S6)。
When this database creation step S5 is completed, the
このようにして本実施形態の関数データベース生成装置Aは、関数曲線を各種クラスタに分類した際に、最適分類数を数値指標を用いて定量的に決定した関数データベースを生成することができるのである。 As described above, the function database generation apparatus A according to the present embodiment can generate a function database in which the optimal classification number is quantitatively determined using a numerical index when the function curve is classified into various clusters. .
ところで、上述の関数データベース生成装置Aで生成された関数データベースは、例えば図8に示す背面形状分類判定装置5に用いられる。次にこの背面形状分類判定装置5について説明する。
By the way, the function database generated by the above-described function database generation apparatus A is used for the back surface shape
図示するように背面形状分類判定装置5は、マイクロコンピュータ等から構成され、演算処理とハードウェアの制御とを行う演算処理部50と、読み書き自在の記憶部51と、グラフィック表示が可能な表示部52と、インターネット等のネットワーク6上に存在する背面形状計測装置100で計測した判定対象の背面形状データや、データベース7に格納されている判定対象の背面形状のデータを外部から取得するための通信部53とを備えている。通信部53はネットワーク6からデータ取得を行わない場合は設けなくても良い。尚図1では演算処理部50と、記憶部51,表示部52,通信部53との間のインターフェースについては図示を省略している。
As shown in the figure, the back surface shape
さて、記憶部51は、判定処理を行うのに必要な人体背面の凹凸を関数化した背面形状データを複数のクラスタに分けて基本データ51aとして格納しており、この基本データ51aは、本発明の関数データベース生成装置Aによって生成される関数データベース(背面形状データベース)により構成される。また他に、背面形状の分類の判断基準となる数値や後述する点数換算用のマトリクス表(表4参照)なども基本データ51aとして記憶する。
The
更に記憶部51は、通信部53を介してネットワーク2上の背面形状計測装置3やデータベース4から対象となる背面形状の計測データを取得して記憶したり、或いは当該背面形状分類判定装置1に備えている入力手段(図示せず)を用いて入力された判定対象の背面形状の計測データや、解析対象とする範囲を定める始点(頭頂部)/終点(臀部下端)などのデータを計測データ11bとして記憶する。
Furthermore, the
演算処理部50は、分類判定の演算処理のための機能として、判定対象の計測データと、複数のクラスタに分けた判断基準となる背面形状データとの距離を算出する距離演算機能50aと、距離演算機能50aで算出された距離データを基に、判定対象の背面形状データがどのクラスタに属するかを判定する判定処理機能50bと、両処理機能50a,50bの処理結果を受けて、2次元座標マップの座標の計算や姿勢点数の変換などの処理を行う出力用演算機能50cとを備えている。
The
表示部52は、判定処理機能50bにより判定された結果や、出力用演算機能50cで算出された算出結果に基づいたレポートを後述するように表示する。
The
次に背面形状分類判定装置5の分類判定の動作を図9に示すフローチャートに沿って説明する。
Next, the classification determination operation of the back surface shape
まず、演算処理部50は、通信部53を通じてネットワーク6上の背面形状計測装置100やデータベース7から判定対象とする背面形状の計測データを取得するか、或いは記憶部51の計測データ51bから判定対象とする背面形状の計測データを取得する(S1)。
First, the
ここで被測定者の身長や計測に用いる背面形状計測装置100に対する被測定者の立ち位置の違いなどを補正するために、事前処理S2を行う。
Here, a pre-process S2 is performed in order to correct the height of the person to be measured and the difference in the standing position of the person to be measured with respect to the back
この事前処理S2では、計測データとともに取得した解析対象とする範囲を定める始点(頭頂)/終点(臀部下端)のデータに基づいて計測データから始点から臀部下端の範囲の計測データのみを切り出す。 In this pre-processing S2, only measurement data in the range from the start point to the lower end of the buttock is cut out from the measurement data based on the start point (top) / end point (lower end of the buttock) that defines the range to be analyzed acquired together with the measurement data.
この切り出し後、この切り出したデータを規定の長さ(y軸)に拡大又は縮小し、また横方向(突出量)についても拡大又は縮小することで、身長補正を行う。例えば100の長さで身長補正を行う場合には、y軸=(プローブNo−始点)/(100/(終点−始点))、突出量/(100/(終点−始点))と補正する。 After the cutout, the cutout data is enlarged or reduced to a specified length (y-axis), and the horizontal direction (projection amount) is also enlarged or reduced to correct the height. For example, when height correction is performed with a length of 100, correction is made as y-axis = (probe number−start point) / (100 / (end point−start point)), protrusion amount / (100 / (end point−start point)).
この身長補正後、立ち位置の前後の誤差を補正するために身長補正したデータの中央値を0に持ってくるようにx軸処理を行う。この場合x軸=突出量−突出量の中央値という形で補正を行う。 After this height correction, in order to correct the error before and after the standing position, the x-axis processing is performed so that the median value of the height-corrected data is brought to zero. In this case, correction is performed in the form of x axis = protrusion amount−median value of the protrusion amount.
さて、事前処理S2を終えたデータを用いて滑らかな曲線を得るための近似曲線を求める処理を行う(S3)。この処理S3では例えば9次関数近似を用いて近似式を求め、この近似式から予測値を求める。この予測値を以後の処理において判定対象の背面計測データとして用いる。尚被測定者毎に何次関数近似が最適かを、生の計測データ、又はスプライン近似曲線等との差を見て自動判断を行っても良い。 Now, processing for obtaining an approximate curve for obtaining a smooth curve is performed using the data that has undergone the pre-processing S2 (S3). In this process S3, an approximate expression is obtained using, for example, ninth-order function approximation, and a predicted value is obtained from this approximate expression. This predicted value is used as back surface measurement data to be determined in subsequent processing. It should be noted that automatic determination may be made by referring to the difference between the raw measurement data, the spline approximation curve, or the like as to what order function approximation is optimal for each person to be measured.
ここまでが演算処理装置1の背面形状データ取得手段としての演算処理部50の機能の働きとなる。
Up to this point, the function of the
この処理S3を終了した後、演算処理部50は距離演算機能50aによって、記憶部51から基本データ51aを読み出し、各クラスタの背面形状データと判定対象の背面形状データとの距離を演算し、この演算結果を用いて判定処理機能50bにより判定対象の背面形状データがどの分類(クラスタ)に所属するかを判定する(S4)。
After completing this processing S3, the
この場合、例えば記憶部51の基本データ51aから各クラスタに所属するn名の背面形状データにおけるx軸方向の平均値、又は中央値からなる各クラスタの代表値と、判定対象の背面形状データとの距離(ユークリッド距離、ユークリッド平方距離、市街地距離等)を算出し、距離が最も小さい分類(クラスタ)を選択する。
In this case, for example, the average value in the x-axis direction in the n back surface shape data belonging to each cluster from the
このクラスタの選択後、距離演算機能50aにより、当該判定対象の背面形状と理想の背面形状との離れ値を算出する処理を行う(S5)。
After the selection of the cluster, the
この処理では、基本データ51aとして登録されている理想の背面形状データ[最良のクラスタ(例えば近似直線の傾きが垂直に近く、凹凸の少ない形状)の代表値(当該クラスタに所属する所属するn名の背面形状データにおけるx軸方向の平均値、又は中央値)又は姿勢に関する研究者等の専門家から理想形状と認定された一個人の背面形状データ]と、判定対象の背面形状データとの距離(ユークリッド距離、ユークリッド平方距離、市街地距離等)を理想形状との差(離れ値)として算出する。この算出によって理想の背面形状に対する当該判定対象の背面形状の乖離状態を評価するのである。
In this process, the ideal back surface shape data registered as the
この算出後、演算処理部50は出力用演算機能50aによって背面形状データを2次元データに落とし、座標を算出するとともに、x軸に特徴となる指標との相関を持たせるために回転をかける処理を行って、マップ座標算出の処理を行う(S6)。
After this calculation, the
この場合各クラスタの代表値(各クラスタに所属する所属するn名の背面形状データにおけるx軸方向の平均値、又は中央値)間の距離(ユークリッド距離、ユークリッド平方距離、市街地距離等)から座標を算出する。 In this case, the coordinates are based on the distance (Euclidean distance, Euclidean square distance, city area distance, etc.) between the representative values of each cluster (average value or median value in the x-axis direction in the n back surface shape data belonging to each cluster). Is calculated.
表2は、7分類(クラスタ)の中央値間のユークリッド平方距離を示しており、この表1に基づいて上述の座標の算出を詳説する。尚表の””内の数字はクラスタNoを示す。 Table 2 shows the Euclidean square distance between the medians of the seven classifications (clusters), and the calculation of the above-described coordinates will be described in detail based on Table 1. The numbers in “” in the table indicate the cluster numbers.
ここで、各クラスタ”1”〜”7”の位置Piを次のようにおく。 Here, the positions Pi of the clusters “1” to “7” are set as follows.
P1:(x1,y1)
P2:(x2,y2)
P3:(x3,y3)
P4:(x4,y4)
P5:(x5,y5)
P6:(x6,y6)
P7:(x7,y7)
また、理想背面形状のクラスタであるクラスタ”2”の座標を(0,0)と定め、もう一点をクラスタ”1”とし、y座標を0に固定すると、三平方の定理より、以下の連立方程式が成り立つ。
P1: (x1, y1)
P2: (x2, y2)
P3: (x3, y3)
P4: (x4, y4)
P5: (x5, y5)
P6: (x6, y6)
P7: (x7, y7)
If the coordinates of cluster “2”, which is an ideal back surface cluster, is defined as (0, 0), the other point is cluster “1”, and the y coordinate is fixed to 0, the following simultaneous equations are obtained from the three-square theorem. The equation holds.
x32+y32=d23 …(1)
x42+y42=d24 …(2)
x52+y52=d25 …(3)
x62+y52=d26 …(4)
x72+y72=d23 …(5)
(x3−√d12)2+y32=d13 …(6)
(x4−√d12)2+y42=d14 …(7)
(x5−√d12)2+y52=d15 …(8)
(x6−√d12)2+y62=d16 …(9)
(x7−√d12)2+y72=d17 …(10)
尚x、yの後ろの数字はクラスタNoを、またdは2点間の距離を示し、後ろの2つの数字は対応する2点のクラスタNoを夫々示す。
x3 2 + y3 2 = d23 (1)
x4 2 + y4 2 = d24 (2)
x5 2 + y5 2 = d25 (3)
x6 2 + y5 2 = d26 (4)
x7 2 + y7 2 = d23 (5)
(X3-√d12) 2 + y3 2 = d13 (6)
(X4-√d12) 2 + y4 2 = d14 (7)
(X5-√d12) 2 + y5 2 = d15 (8)
(X6-√d12) 2 + y6 2 = d16 (9)
(X7−√d12) 2 + y7 2 = d17 (10)
The numbers after x and y indicate the cluster number, d indicates the distance between the two points, and the two numbers after the two indicate the corresponding cluster numbers of the two points.
さて、各クラスタ同士の距離dは、表2より明らかであるため、(1)〜(10)の連立方程式を解くと、全てのxとyが求まり、上記例では次のような座標が求められた。 Since the distance d between the clusters is clear from Table 2, all the x and y are obtained by solving the simultaneous equations (1) to (10). In the above example, the following coordinates are obtained. It was.
P1:(−1.1964,0)
P2:(0,0)
P3:(1.2862,0.76141)
P4:(2.1208,2.6698)
P5:(−0.67218,1.5764)
P6:(1.0087,1.9164)
P7:(0.24599,0.94683)
次に各クラスタの中央値の背面形状データにおける近似曲線の係数を求める。表3は求めた結果を示しており、この表3に示す係数は姿勢が後傾であればマイナス、前傾であればプラス、真っ直ぐに近ければ0に近い値となる。これによりx軸が傾きを表すとした場合は、クラスタ”2”とクラスタ”5”がy軸上にほぼ並ぶように位置すると言えることになる。
P1: (−1.1964, 0)
P2: (0, 0)
P3: (1.2862, 0.76141)
P4: (2.1208, 2.6698)
P5: (−0.67218, 1.5764)
P6: (1.00087, 1.9164)
P7: (0.24599, 0.94683)
Next, the coefficient of the approximate curve in the back shape data of the median value of each cluster is obtained. Table 3 shows the obtained results. The coefficients shown in Table 3 are negative if the posture is backward tilted, positive if the posture is forward tilted, and close to 0 if the posture is close to straight. As a result, when the x-axis represents an inclination, it can be said that the clusters “2” and “5” are positioned so as to be substantially aligned on the y-axis.
図8は、クラスタ”1”〜”7”の2次元座標のプロットを示し、各黒点は求められた座標であって、夫々に付した数字はクラスタNoを示す。尚図中の実線の曲線は各クラスタの背面形状の曲線、破線は理想の背面形状の曲線を示す。 FIG. 8 shows a plot of the two-dimensional coordinates of the clusters “1” to “7”, where each black dot is the obtained coordinate, and the number given to each indicates a cluster number. In the figure, the solid curve represents the back surface of each cluster, and the broken line represents the ideal back surface curve.
ここで、例えば図9に示すようにクラスタ”5”の座標P5:(x5,y5)をx=0のy軸上に持ってくるには、座標P2を中心として時計方向に回転させれば良く、この回転角θは、θ=cos−1 (y5/√d25)と表すことができ、これを解くとθ=23.1°が求まる。 Here, for example, as shown in FIG. 9, in order to bring the coordinates P5: (x5, y5) of the cluster “5” on the y axis where x = 0, the coordinates P2 should be rotated clockwise. The rotation angle θ can be expressed as θ = cos −1 (y5 / √d25), and by solving this, θ = 23.1 ° is obtained.
そして回転後の座標P5’:(x5’,y5’)は、
x5’=x5cosθ−y5sinθ
y5’=x5sinθ−y5cosθ
となる。
And the coordinates P5 ′ after rotation: (x5 ′, y5 ′) are
x5 ′ = x5 cos θ−y5 sin θ
y5 ′ = x5sin θ−y5 cos θ
It becomes.
そして座標P2を中心としてその他の全ての座標P1〜P7を上述のように時計方向に23.1°回転させたときの、新しい座標P1’〜P7’は次のようになる。 Then, new coordinates P1 'to P7' when the other coordinates P1 to P7 are rotated clockwise by 23.1 ° as described above with the coordinate P2 as the center are as follows.
P1’:(−1.1005,0.46926)
P2’:(0,0)
P3’:(1.4818,0.19593)
P4’:(2.998,1.6242)
P5’:(0,1.7138)
P6’:(1.6795,1.3672)
P7’:(0.59764,0.77448)
同様にしてクラスタ”1”と、クラスタ”2”からの判定対象のデータに対する距離を用いて座標を求めることが可能である。
P1 ′: (−1.1005, 0.46926)
P2 ': (0, 0)
P3 ′: (1.4818, 0.19593)
P4 ′: (2.998, 1.6242)
P5 ′: (0, 1.7138)
P6 ′: (1.6795, 1.3672)
P7 ′: (0.59764, 0.77448)
Similarly, the coordinates can be obtained by using the distance from the cluster “1” and the data to be determined from the cluster “2”.
上述のようにしてマップ座標の算出処理(S6)が終了したのち、演算処理部50は出力用演算機能50cにより、姿勢点数の算出処理を行う(S7)。
After the map coordinate calculation process (S6) is completed as described above, the
この算出処理は、まず判定対象の背面形状データの近似曲線の傾きをx軸、S5で求めた理想からの離れ値(距離)をy軸とし、離れ値から、記憶部51に基本データ51aとして記憶している距離と姿勢点数の関係を示すマトリクス表(表4)を用いて姿勢点数を算出する。
In this calculation process, first, the slope of the approximate curve of the back surface shape data to be determined is the x-axis, the departure value (distance) from the ideal obtained in S5 is the y-axis, and from the separation value, the
尚頭や腰、臀部などの部位別の項目毎に重み付けして点数を付けるようにしても良い。 It should be noted that points may be assigned by weighting each item such as the head, waist and buttocks.
而して、演算処理部50は、判定処理機能50bでの分類(クラスタ)判定の結果や、出力用演算機能50cでの2次元座標や姿勢点数の算出結果に基づいて表示部12を通じてユーザーに提示するレポート排出の処理を行う(S8)。
Thus, the
このレポートを見た被測定者は自己の姿勢と理想の姿勢との離れ具合などが直感的に分かることになる。 The measured person who sees this report can intuitively understand the degree of separation between his / her ideal posture and the ideal posture.
A 関数データベース生成装置
1 背面形状曲線入力部
10 背面形状データ源
11 背面形状曲線作成部
2 関数曲線入力部
3 演算処理部
30 関数クラスタ解析部
31 関数クラスタ結果取得部
32 分類数決定部
33 出力用グラフ作成部
34 データベース作成部
4 結果表示部
A
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