JP5437549B2

JP5437549B2 - 活動パターンの監視方法及びその装置

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Publication number: JP5437549B2
Application number: JP2006005572A
Authority: JP
Inventors: 志賢崔; 健洙申; 軫相黄; 現泰黄; 玩澤韓
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2026-01-13
Also published as: US20060161079A1; KR100601981B1; JP2006192276A; US7450002B2

Description

本発明は、ユーザーの活動の活動監視方法及びその装置に関する。

個人の健康な生活のために、日常生活に制約を与えずに、連続的に一日の活動及びカロリー消費量などを定量的に測定する必要がある。
このような日常生活の活動量を監視する技術としては、特許文献１及び特許文献２がある。これらの従来技術には、各種センサーを利用して人間の行動パターンを取得し、運動量を把握する技術が開示されている。

ＷＯ９６−３００８０号公報ＵＳ６１６５１４３号明細書

しかし、これらの従来技術では、人間の行動パターンを取得するためには、センサーの方向及び位置が一定に固定されねばならないという制約がある。例えば、特許文献１では、センサーを心臓に移植して、方向及び位置を固定させねばならず、特許文献２では、センサーを腰、太股、両膝の真中に付着させねばならないという制約がある。そのため、人間の行動パターンを簡易に取得することができない。

そこで、本発明は、動作パターンを簡易に取得することができる活動パターンの監視方法及びその装置を提供することを目的とする。

前記技術的課題を達成するための本願第１発明の活動パターンの監視方法は、ユーザーに着用されたセンサー部を利用して、ユーザーの動きによる慣性運動信号を感知するステップと、前記慣性運動信号から前記センサー部の方向を検出し、前記慣性運動信号及び方向を利用して前記センサー部の着用位置を検出するステップと、前記着用位置に基づいて、前記慣性運動信号からユーザーの活動パターンを判断するステップと、を含み、前記センサー部の着用位置を検出するステップは、前記姿勢を利用して、前記センサー部から出力される慣性運動信号を、水平面を基準とした座標系での慣性運動信号に変換するステップと、変換された慣性運動信号の前記センサー部の位置による信号パターンが、単一振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴、もしくは、二重振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴のうち、どちらの特徴を有するかを判断することによって、前記センサー部の着用位置を求めるステップと、を含むことを特徴とする。

センサー部の着用位置を検出することで、センサー部を固定して装着することなく、任意の位置に着用可能である。例えば、センサー部の着用位置毎に、センサー部の動きをモデリングしておき、現在のセンサー部の動きを照合することでセンサー部の着用位置を取得できる。また、慣性運動信号からユーザーの活動パターンを、センサー部の着用位置に基づいて判断することで、より正確に活動パターンを把握可能である。以上のような構成により、簡易かつ正確にユーザの動作パターンを取得することができる。

第２発明は、第１発明において、前記姿勢は、前記慣性運動信号のＤＣ成分から前記センサー部の水平面に対して、前記センサー部が向うロール角及びピッチ角を求めて検出されることを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。
第３発明は、第２発明において、前記慣性運動信号は、ＡＣ成分に前記ピッチ角及びロール角として定義される回転変換行列を乗算して、前記姿勢に対して補償されることを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。

第４発明は、第２発明において、前記ロール角及びピッチ角は、前記センサー部に傾斜センサーをさらに備えて、前記傾斜センサーから検出されることを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。
第５発明は、第２発明において、前記センサー部は、地磁気センサーをさらに備えて、前記地磁気センサーを介して前記地磁気センサーの水平面上で前記地磁気センサーが移動するヨー角をさらに求めて、ユーザーが移動する方向を検出することを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。

ヨー角を含めることで、ユーザーの移動方向をさらに正確に検出することができる。
第６発明は、第２発明において、前記センサー部は、ジャイロスコープをさらに備え、前記姿勢は、前記水平面で角速度の積分により検出されることを特徴とする請求項２に記載の活動パターンの監視方法を提供する。

第７発明は、第１発明において、前記活動パターンを判断するステップは、前記センサー部の位置で前記慣性運動信号から得られる特徴量を抽出するステップと、前記活動パターンを、抽出された動力学パラメータの特徴量の分布から求めるステップと、を含むことを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。
第８発明は、第１発明において、判断された活動パターンによって前記活動パターンを分析するステップをさらに含むことを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。

第９発明は、第８発明において、前記活動パターンが歩行または走行であると判断されれば、前記センサー部の着用位置を再び検出するステップと、再び検出された着用位置が以前の着用位置と異なる場合、再び検出された着用位置で活動パターンを再び分析するステップと、をさらに含むことを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。
第１０発明は、第９発明において、前記活動パターンの分析は、前記慣性運動信号を利用して活動中に消費されるカロリー、歩数及び移動距離のうち、少なくとも何れか一つを測定することを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。カロリー、歩数及び移動距離に基づいて、活動パターンを分析することが可能である。

第１１発明は、第１０発明において、前記カロリーの測定は、前記慣性運動信号を積分し、前記積分された慣性運動信号のベクトルサイズ及びユーザーの身長、性別、年齢及び体重のうち、少なくとも一つを含む身上情報を変数とする多重回帰分析により測定されることを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。
このように個人情報に基づいて算出することで、各ユーザの活動パターンを正確に取得することができる。

第１２発明は、第１０発明において、前記歩数の測定は、前記慣性運動信号の重力方向成分が所定閾値以上である時、前記歩数でカウントし、前記閾値は、前記重力方向成分の変化の範囲によって、それに比例して調節されることを特徴とする活動パターンの監視方法を提供する。
前記技術的課題を達成するための本願第１３発明の活動パターンの監視装置は、ユーザーに着用されてユーザーの動きによる慣性運動信号を感知するセンサー部と、前記慣性運動信号を利用して前記センサー部の姿勢を検出し、前記姿勢及び慣性運動信号を利用して前記センサー部の位置を検出し、検出された位置を参照して前記慣性運動信号からユーザーの活動パターンを判断するデータ処理部と、を備え、前記データ処理部は、前記姿勢を利用して、前記センサー部から出力される慣性運動信号を、水平面を基準とした座標系での慣性運動信号に変換し、変換された慣性運動信号の前記センサー部の位置による信号パターンが、単一振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴、もしくは、二重振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴のうち、どちらの特徴を有するかを判断することによって、前記センサー部の着用位置を求めることを特徴とする。第１発明と同様の作用効果を奏する。

第１４発明は、第１３発明において、前記センサー部は、水平面上で前記センサー部が対向する方向を検出する少なくとも一つの地磁気センサー及びジャイロスコープのうち、少なくとも一つをさらに備え、前記データ処理部は、前記地磁気センサーまたはジャイロスコープにより検出された方向から求まる前記姿勢及び前記慣性運動信号を利用して前記センサー部の位置を検出することを特徴とする活動パターンの監視装置を提供する。

第１５発明は、第１３発明において、前記データ処理部は、判断された活動パターンによって消費されるカロリー、歩数及び移動距離のうち、少なくとも一つを測定することを特徴とする活動パターンの監視装置を提供する。
第１６発明は、第１３発明において、ユーザーに携帯されて、前記データ処理部から出力される判断結果をディスプレイする携帯用端末機をさらに備え、前記センサー部及びデータ処理部は、前記携帯用端末機に内蔵されることを特徴とする活動パターンの監視装置を提供する。例えば、日常活動時に発生するカロリー消費量などを監視して、ユーザーに活動量についての情報を提供することが可能である。また、例えば、ユーザーが倒れる場合を検出し、ユーザーの個人情報を参照して、必要に応じて携帯用端末機を介してそれを応急センターに知らせることも可能である。

前記活動パターンの監視方法は、好ましくは、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体で具現されうる。

本発明によれば、簡易かつ正確にユーザの動作パターンを取得することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の活動パターンの監視装置についてのブロック図である。図示された活動パターンの監視装置は、センサー部１０及びデータ処理部１１を備える。また、活動パターンの監視装置は、データ処理部１１で処理された結果をユーザーに提供するか、またはユーザーから必要な入力を受け入れるインターフェース部１２をさらに備える。また、インターフェース部１２と同じく動作するが、無線で連結される携帯用端末機１３をさらに備えても良い。また、活動パターンの監視装置は、別途の装置で具現されてもよいが、携帯用端末機１３に内蔵されてもよい。監視装置が携帯用端末機１３に内蔵される場合、インターフェース部１２は、携帯用端末機１３に備えられたディスプレイパネルまたはキーボードなどで構成されうる。

ここで、携帯用端末機１３は、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯用コンピュータ、携帯電話機のように、無線で通信可能な端末機であることが好ましく、ブルートゥースのように、近距離無線通信方式により通信するか、またはＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）またはＲＳ２３２Ｃのように、ケーブルを介して通信することも可能である。

センサー部１０は、ｘ、ｙ、ｚ方向の慣性運動、具体的には、加速度を測定する３軸加速度センサー１０１を備え、ここに、センサー部１０の水平面上でセンサー部１０が対向する方向を測定する地磁気センサー１０２またはジャイロスコープをさらに備え得る。また、センサー部１０の水平面に対する方向感知のために基準垂直軸からの傾斜を測定する傾斜センサーをさらに備えても良い。

データ処理部１１は、加速度センサー１０１から出力される加速度信号を処理して、３軸方向の動きに対する加速度値、または重力のような外部加速度値を測定して、地磁気センサー１０２から出力される方向信号を処理する。データ処理部１１が処理する信号は、説明の便宜のために、加速度信号に限定して記述するが、必ずしもこれに限定されるものではなく、さらに広くは慣性運動信号であることが好ましい。

また、データ処理部１１は、測定された加速度値及び方向信号をセンサー部１０のボディフレームで水平面を基準とした座標系に変換する。
図２は、本発明に係る活動パターンの感知方法についてのフローチャートである。まず、データ処理部１１は、加速度センサー１０１のＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）成分からセンサー部１０の方向を検出し、加速度センサー１０１から出力されたＡＣ（ＡｌｔｅｒｎａｔｅＣｕｒｒｅｎｔ）成分の加速度に対してセンサー部１０の方向を補償して出力する（ステップ２０）。

図３は、方向検出過程についての細部フローチャートである。まず、地磁気センサー１０２を利用してヨー角ψを検出する（ステップ３０）。ヨー角は、センサー部１０の方向検出に必ずしも必要なものではないが、有効な成分である。図４Ａは、地磁気センサー１０２を利用してヨー角ψの測定原理を示す図面である。ここで、Ｅ方向及びＮ方向は、一例としてそれぞれ東側方向、北側方向を示す。ただし、直角座標を示すための記号であり、必ずしもそれらの方向を指すとは限らない。

図４Ａに示すように、地磁気センサー１０２が水平面４０に対して所定角度で傾いている時、ヨー角ψは、Ｅ方向の基準線４１に対して水平面からどれほどの角度で回転したかを表し、下記の関係式を求めることができる。

ピッチ角θ及びロール角φは、加速度センサー１０１から出力される加速度信号のＤＣ成分または傾斜センサーから得られる（ステップ３１）。図４Ｂは、加速度のＤＣ成分を利用してピッチ角及びロール角を得る原理を説明する図面である。

図４Ｂに示すように、ピッチ角θは、Ｎ方向の基準線４２から加速度センサー１０１のＹ軸までの角度を言い、ロール角φは、Ｅ方向の基準線４１から加速度センサー１０１のＸ軸までの角度を言う。ピッチ角、ロール角は、それぞれ次の式のように求め得る。

図４Ａ及び図４Ｂに示すものによって、ヨー角、ピッチ角及びロール角が求められれば、ヨー角、ピッチ角及びロール角に対する回転変換行列を求める（ステップ３２）。回転変換行列は、ピッチ角及びロール角に対してのみ求めても良いし、ヨー角、ピッチ角及びロール角を何れも含んで求めても良い。回転変換行列は、加速度センサー１０１から出力されるＡＣ成分の加速度値に乗算されて、加速度センサー１０１のボディフレームに対するｘ、ｙ、ｚ方向の加速度成分を、水平面を基準とした座標系での加速度値に変換する（ステップ３３）。結果的に、データ処理部１１から出力される加速度値は、センサー部１０が移動する方向が補償されて出力される。この時、ヨー角、ピッチ角及びロール角すべてを含む回転変換行列を利用して加速度を補償すれば、ピッチ角及びロール角のみを含む回転変換行列を利用する場合より正確な補償が行われうる。

このように３軸加速度センサー及び地磁気センサー等を使用して、ユーザーによる重力方向の運動と水平方向の運動とを分離して演算を行うことで、センサーの位置による信号特性を利用してセンサーの方向に関係なくセンサーの着用位置を認識することができる。
なお、センサー部１０がジャイロスコープをさらに備える場合は、前記センサー部の方向は、水平面４０での角速度の積分により検出することができる。

水平面を基準とした座標系での加速度値を利用してセンサー部１０の着用位置を検出する（ステップ２１）。着用位置は、人間の歩きぶりに対する運動学的な近似及び振り子モデリングにより検出されうる。
運動学的な近似とは、人間が動く時にセンサーの着用位置によって表れる信号の軌跡が着用位置毎に異なるという点に着眼することを言う。振り子モデリングとは、図５に示すように、体に付着されたセンサーを振り子と見なして、その運動軌跡をモデリングすることであって、着用位置によって異なって表れる信号の特徴を探すための方法である。すなわち、腰や胴を固定点とし、腕、手、脚、ポケットあるいはハンドバッグにセンサー部１０が位置する時、センサー部１０の動きを単一あるいは二重振り子運動としてモデリングする。

例えば、図５において、参照番号５０は、固定点である胴を表し、参照番号５１は、センサー部１０が手に握られたりポケットに入れられている場合を示している。この場合、センサー部１０である参照番号５１は、固定点である参照番号５０に対して、単一振り子としてモデリングされる。また、参照番号５２は、センサー部１０がハンドバッグに入れられている場合を示しており、この場合は参照番号５１は腕を表す。このとき、参照番号５１である腕を第１振り子としてモデリングし、センサー部１０を腕に連結される第２振り子としてモデリングすることにより、二重振り子としてモデリングされる。

二重振り子をより具体的に説明すると、固定点である参照番号５０を原点（０、０）として、第１振り子５１の位置を（ｘ₁，ｙ₁）、第２振り子５２の位置を（ｘ₂，ｙ₂）で表せば、ユーザーが動く場合、固定点５０がｖの速度で水平運動することと見なし得る。この時、各第１振り子５１、第２振り子５２の位置を次の式のように求め得る。

ここで、ｖは固定点５０の速度、ｔは時間、ｌ₁は、固定点５０と第１振り子５１との間の距離であり、ｌ₂は、第１振り子５１と第２振り子５２との間の距離である。また、θ１は、固定点である参照番号５０を原点（０、０）と第１振り子５１の位置（ｘ₁，ｙ₁）とのなす角、θ２は、固定点である参照番号５０を原点（０、０）と第２振り子５２の位置（ｘ₂，ｙ₂）とのなす角である。

単一振り子としてモデリングする場合、重力方向及び水平方向の加速度信号は、図６Ａに示すように、円状の状態ダイアグラム（phase diagram）を示す。図６Ａにおいて、a_x,a_yはそれぞれ加速度のｘ、ｙ軸成分を示す。この時、円の半径であるｌω²によって、センサー部１０が腕、脚、手あるいはポケットにあるかを感知する。すなわち、固定点５０から第１振り子５１までの距離を胴の基準点からセンサー部１０の着用位置までの長さと見なして、円の半径ｌω²のサイズからセンサー部１０の位置を判断できる。

この時、基準点からの腕、脚、ポケット、手など、センサー部１０が位置できるあらゆる着用位置までの長さは、データ処理部１１がインターフェース部１２を介してユーザーからあらかじめ受け付けて保存することが可能である。
二重振り子としてモデリングする場合、重力方向及び水平方向の加速度信号は、図６Ｂに示すように、水平方向の加速度に対して左右対称とならない状態ダイアグラム（phase diagram）を示す。

したがって、重力方向加速度及び水平方向加速度の位相度から単一振り子としてモデリングされたものであるか、二重振り子としてモデリングされたものであるかを判断でき、センサー部１０の着用位置も判断できる。すなわち、手または脚のように、体の何れかの部分に付着されたものであるか、ハンドバッグのように体から分離されて携帯されたものであるかが分かる。このようにセンサー部の着用位置を検出することで、センサー部を固定して装着することなく、任意の位置に着用可能である。

センサー部１０の着用位置が検出されれば、該当位置で水平面を基準とした座標系での加速度値を利用して着用モードを判断する（ステップ２２）。ここで、着用モードとは、歩行、走行またはサイクルのような活動パターンをいう。判断は、センサー部１０の着用位置と、その着用位置での加速度信号の周波数及び強度と、を参照して行われる。その理由は、活動パターンが同じでも、センサー部１０の着用位置によって検出される加速度信号が変わりうるためである。すなわち、センサー部１０を手に握っている場合とポケットに入れた場合とでは、それぞれセンサー部１０から検出される加速度信号が変わりうるためである。また、データ処理部１１は、着用モードの判断のために、活動パターン別の着用位置による加速度範囲を記憶していることが好ましい。このように、ユーザーの活動パターンをセンサー部１０の着用位置に基づいて判断することで、より正確に活動パターンを把握可能である。

活動パターンについての判断は、加速度信号の周期性パターンを判断することにより行われる。周期性を判断する理由は、歩行、走行またはサイクル等それぞれごとに、センサー部１０の着用位置に対応して重力方向または水平方向に周期性があり、それが信号となって表れるためである。
具体的に、活動パターンについての判断は、加速度信号の重力方向成分及び水平方向成分の動力学的なパラメータを分析して行われる。図７Ａ及び図７Ｂは、運動パターンによって加速度信号の重力方向成分及び水平方向成分を、加速度信号の強度に対する周波数分布でそれぞれ示すグラフである。このうちサイクルは、ユーザの太股にセンサー部１０を装着して、脚の動き速度を測定した場合である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、運動の種類によって重力及び水平方向に固有の周波数及び強度領域がそれぞれ表れることが分かる。

図面で軸の値の表し方は図７Ａ及び図７Ｂに限定されず、他の動力学的なパラメータ、例えば、各方向での加速度の平均、メディアン（中央値：median）、ピーク、標準偏差、傾斜度、尖度及び物理的な活動をさらに細密に分類できる加速度対間の相関係数に代替して、類似した分布図または位相図を描いても良い。
なお、与えられた動力学パラメータに対して二つ以上の活動が重なる場合、活動が行われた時に発生する動力学パラメータの条件付き確率の和Σｉから最大Σｉを求めて活動を分類する。

図１０は、活動パターンの条件付き確率の例を示すグラフである。図１０において、横軸は、ξの標準偏差を表す。図１０に示すように、活動パターンがそれぞれに区分されることが分かる。

活動パターンが判断されれば、判断された活動パターン及び該当活動パターンが行われた時間などを、携帯用端末機１３によってユーザーに知らせうる。これにより、ユーザーは、どの時間帯に何種類の活動パターンで動いたかが分かる。
例えば、活動パターンが歩行または走行であれば、データ処理部１１は、現在のセンサー部１０の着用位置を再び検出する。これは、活動途中にセンサー部１０の着用位置が変わったかを判断するためである。例えば、ユーザーがセンサー部１０を手で握り途中でポケットに入れた場合のように、センサー部１０の位置が変われば、それによってセンサー部１０で検出される加速度及び方向が変わるため、再びステップ２１を行って着用位置を検出する。ここで、活動パターンが歩行または走行の場合にセンサー部１０の着用位置を再び検出するとしたが、定期的にセンサー部の着用位置を検出するようにしても良い。このように随時、着用位置を検出することで、センサー部の位置を正確に把握することができ、また正確な着用位置に基づいて活動パターンを正確に分析することができる。

活動パターンが判断されれば、判断された活動パターンに対する分析が行われうる（ステップ２３）。活動パターンの分析は、活動パターンによって消費されるカロリー、歩数、移動距離等について計算を行うことで行われる。その他にも、加速度値のうち、重力方向成分が急激に変化し、水平方向成分の変化が重力方向に比べて無視する程に少ない場合であれば、ユーザーが倒れたと判断し、それを携帯用端末機１３によって警報することができる。ユーザーの身上情報により、ユーザーが高齢であれば、倒れた場合に携帯用端末機１３を利用して応急センターに知らせることも可能である。

活動パターンの分析例として、消費カロリーを測定する過程をさらに詳細に説明すれば、次の通りである。図８Ａは、経時的に速度を上げた時、加速度センサー１０１から出力される値を示すグラフである。参照番号８０は、経時的に次第に変化する速度を表し、参照番号８１及び８２は、相異なる加速度センサーによって加速度をセンシングした結果を表す。図８Ａに示すように、０.７ｋｍ／ｈの速度から走行の速度と見なすとすると、加速度センサーから出力される値である参照番号８１及び８２は、０.６ｋｍ／ｈまでは緩やかに変化しているが、０.６ｋｍ／ｈの速度を超えると急激に変化することが分かる。このような急激な変化に基づいて活動パターンを検出することもできる。

図８Ｂは、２４人のユーザーを対象として運動量に対してカロリー消費量を測定して示すグラフである。図８Ｂに示すように、歩行と走行との場合が明確に区別されることが分かる。また、歩行または走行に区分された領域内でも測定値が広く分布することが分かる。このような分布は、ユーザーの身体上の条件がそれぞれ異なることに原因がある。したがって、本実施形態では、ユーザーの身上情報を参照して消費カロリーを測定する。個人の身上情報とは、例えば、性別、年齢、身長及び体重などを少なくとも一つ含む。消費カロリーは、加速度センサー１０１で測定した運動量と次の式のような線形的な関係を示す。このように個人毎に身上情報を入力することで、より正確に各ユーザの活動パターンを検出することができる。

ここで、ｂ、ｃは、定数、ａ_iは、加速度信号である。
数式（５）で定数ｂ、ｃは、個人の身上情報によって決定される値であって、本発明では公知の多重回帰分析方法を適用して求める。このように個人情報に基づいて算出することで、各ユーザの活動パターンを正確に取得することができる。

活動モードの分析の他の例として歩数の測定は、次の通りに行われる。一般的に、歩数の測定は、重力方向の加速度成分が所定値を超える時に測定する。しかし、ゆっくり歩く場合には、歩数を実際より少なくカウントし、速く歩く場合には、歩数を実際より多くカウントする傾向がある。また、無作為的な衝撃などによる衝撃ノイズを歩数として間違って測定する場合もある。

したがって、本実施形態では、加速度の重力方向成分の変化する範囲によって測定時間及び閾値を調節し、歩みを測定した後、所定時間のロッキング区間（locking period）のあいだ加速度の測定を行わないようにすることによって衝撃ノイズを測定しないことにする。
図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ３.０ｋｍ／ｈと８.５ｋｍ／ｈの速度で動く時、加速度の重力方向成分を示すグラフである。参照番号９０及び９２は、それぞれ歩数をカウントする時点を表し、９１及び９３は、歩みとしてカウントされる臨界速度レベルを表す。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、運動強度が大きくなるほどカウント時点を短くし、閾値を大きくすることが歩数の測定に好ましいということが分かる。歩数を測定すれば、移動距離も分かる。スポーツ医学によれば、一般人の歩幅は、身長−１００ｃｍであるため、歩幅に歩数を乗算すれば、移動距離を計算できる。
活動パターンについての分析が行われれば、分析結果を携帯用端末機１３を介してユーザーに通報できる（ステップ２４）。通報内容は、現在消費されるカロリー、歩数または移動距離などである。通報を見たユーザは、通報に応じて運動量等を把握したりすることができる。

また本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、コンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られ得るデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ保存装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードが保存されて実行されうる。そして、本発明を具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、当業界のプログラマーにより容易に推論されうる。

以上のように、本発明のようにセンサー部の着用位置を検出することで、センサー部を固定して装着することなく、任意の位置に着用可能である。また、慣性運動信号からユーザーの活動パターンを、センサー部の着用位置に基づいて判断することで、より正確に活動パターンを把握可能である。よって、本発明によれば、検出されたセンサー位置を参照してユーザーの活動パターンを監視することにより、センサーの着用位置を特定位置に限定することなくユーザーの活動パターンを監視できる。そのため、簡易かつ正確にユーザの動作パターンを取得することができる。

本発明について前記実施形態を参考に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まらねばならない。

本発明は、活動パターンの監視装置を保持するユーザの活動パターンを把握することができるため、ユーザ自身が自分の運動量を監視したりすることができる。また、ユーザ自身だけでなく、ユーザを監視する立場にある人に、監視装置のユーザの活動パターンを提供することで、ユーザを保護することが可能である。

本発明の活動パターンの監視装置についてのブロック図である。本発明に係る活動パターンの感知方法についてのフローチャートである。方向検出過程についての細部フローチャートを示す図面である。地磁気センサーを利用してヨー角の測定原理を示す図面である。加速度のＤＣ成分を利用してピッチ角及びロール角を得る原理を説明する図面である。体に付着されたセンサーを振り子としてモデリングする過程を示す図面である。左右対称となる加速度の重力方向及び水平方向の成分についての位相度を示す図面である。左右対称とならない加速度の重力方向及び水平方向の成分についての位相度を示す図面である。運動パターンによって加速度信号の重力方向成分及び水平方向成分を強度に対する周波数分布でそれぞれ示すグラフである。運動パターンによって加速度信号の重力方向成分及び水平方向成分を強度に対する周波数分布でそれぞれ示すグラフである。経時的に速度を上げた時、加速度センサーから出力される値を示すグラフである。２４名のユーザーを対象として運動量に対してカロリー消費量を測定して示すグラフである。３.０ｋｍ／ｈの速度で動く時の重力方向の加速度成分を示すグラフである。８.５ｋｍ／ｈの速度で動く時の重力方向の加速度成分を示すグラフである。活動パターンの条件付き確率の例を示すグラフである。

符号の説明

１０センサー部
１１データ処理部
１２インターフェース部
１３携帯用端末機
１０１軸加速度センサー
１０２地磁気センサー

Claims

ユーザーに着用されたセンサー部を利用して、ユーザーの動きによる慣性運動信号を感知するステップと、
前記慣性運動信号から前記センサー部の姿勢を検出し、前記慣性運動信号及び姿勢を利用して前記センサー部の着用位置を検出するステップと、
前記着用位置に基づいて、前記慣性運動信号からユーザーの活動パターンを判断するステップと、を含み、
前記センサー部の着用位置を検出するステップは、
前記姿勢を利用して、前記センサー部から出力される慣性運動信号を、水平面を基準とした座標系での慣性運動信号に変換するステップと、
変換された慣性運動信号の前記センサー部の位置による信号パターンが、単一振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴、もしくは、二重振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴のうち、どちらの特徴を有するかを判断することによって、前記センサー部の着用位置を求めるステップと、
を含むことを特徴とする活動パターンの監視方法。
前記姿勢は、
前記慣性運動信号のＤＣ成分から前記センサー部の水平面に対して、前記センサー部が向うロール角及びピッチ角を求めて検出されることを特徴とする請求項１に記載の活動パターンの監視方法。
前記慣性運動信号は、
ＡＣ成分に前記ピッチ角及びロール角として定義される回転変換行列を乗算して、前記姿勢に対して補償されることを特徴とする請求項２に記載の活動パターンの監視方法。
前記ロール角及びピッチ角は、
前記センサー部に傾斜センサーをさらに備えて、前記傾斜センサーから検出されることを特徴とする請求項２に記載の活動パターンの監視方法。
前記センサー部は、地磁気センサーをさらに備えて、前記地磁気センサーを介して前記地磁気センサーの水平面上で前記地磁気センサーが向うヨー角をさらに求めて、ユーザーが向う方向を検出することを特徴とする請求項２に記載の活動パターンの監視方法。
前記センサー部は、ジャイロスコープをさらに備え、前記姿勢は、前記水平面で角速度の積分により検出されることを特徴とする請求項２に記載の活動パターンの監視方法。
前記活動パターンを判断するステップは、
前記センサー部の位置で前記慣性運動信号から得られる特徴量を抽出するステップと、
前記活動パターンを、抽出された前記特徴量の分布から求めるステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の活動パターンの監視方法。
判断された活動パターンによって前記活動パターンを分析するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の活動パターンの監視方法。
前記活動パターンが歩行または走行であると判断されれば、前記センサー部の着用位置を再び検出するステップと、
再び検出された着用位置が以前の着用位置と異なる場合、再び検出された着用位置で活動パターンを再び分析するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の活動パターンの監視方法。
前記活動パターンの分析は、
前記慣性運動信号を利用して活動中に消費されるカロリー、歩数及び移動距離のうち、少なくとも何れか一つを測定することを特徴とする請求項９に記載の活動パターンの監視方法。
前記カロリーの測定は、
前記慣性運動信号を積分し、前記積分された慣性運動信号のベクトルサイズ及びユーザーの身長、性別、年齢及び体重のうち、少なくとも一つを含む身上情報を変数とする多重回帰分析により測定されることを特徴とする請求項１０に記載の活動パターンの監視方法。
前記歩数の測定は、
前記慣性運動信号の重力方向成分が所定閾値以上である時、前記歩数でカウントし、前記閾値は、前記重力方向成分の変化範囲によって、それに比例して調節されることを特徴とする請求項１０に記載の活動パターンの監視方法。
ユーザーに着用されて、ユーザーの動きによる慣性運動を感知するセンサー部と、
前記慣性運動信号を利用して前記センサー部の姿勢を検出し、前記姿勢及び慣性運動信号を利用して前記センサー部の位置を検出し、検出された位置を参照して前記慣性運動信号からユーザーの活動パターンを判断するデータ処理部と、を備え、
前記データ処理部は、
前記姿勢を利用して、前記センサー部から出力される慣性運動信号を、水平面を基準とした座標系での慣性運動信号に変換し、
変換された慣性運動信号の前記センサー部の位置による信号パターンが、単一振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴、もしくは、二重振り子としてモデリングされた信号パターンの特徴のうち、どちらの特徴を有するかを判断することによって、前記センサー部の着用位置を求めることを特徴とする活動パターンの監視装置。
前記センサー部は、
水平面上で前記センサー部が対向する方向を検出する少なくとも一つの地磁気センサー及びジャイロスコープのうち、少なくとも一つをさらに備え、前記データ処理部は、前記地磁気センサーまたはジャイロスコープにより検出された方向から求まる前記姿勢及び前記慣性運動信号を利用して前記センサー部の位置を検出することを特徴とする請求項１３に記載の活動パターンの監視装置。
前記データ処理部は、
判断された活動パターンによって消費されるカロリー、歩数及び移動距離のうち、少なくとも一つを測定することを特徴とする請求項１３に記載の活動パターンの監視装置。
ユーザーに携帯されて、前記データ処理部から出力される判断結果をディスプレイする携帯用端末機をさらに備え、前記センサー部及びデータ処理部は、前記携帯用端末機に内蔵されることを特徴とする請求項１３に記載の活動パターンの監視装置。