JP5594724B2 - Fall detection system, fall detection device, fall detection method and program - Google Patents

Fall detection system, fall detection device, fall detection method and program Download PDF

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Description

本発明は、検出対象の転倒を検出するためのシステム、装置、方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a system, apparatus, method, and program for detecting a fall of a detection target.

検出対象の転倒を検出する技術は、近年、在宅介護、介護援助用車両などの他、車両用の搭乗者サポート装置において、要介護者の転倒や、車両の転倒・衝突などを検出し、迅速な介護要請を発行したり、エアバッグの起動を行うなどの観点から注目されている。転倒対象が人間である場合、転倒の原因、状態、場所などに対応して複数の転倒態様が想定される。また、検出対象が人間の場合、転倒に際して多くの関節が転倒時に連携して衝撃に備えるための防御行動を行う。検出対象の転倒は、各種センサを使用して、センサ検出値に基づいて転倒の判定を行うことになるが、上述したように、転倒の態様は多種多様なので、いかにして検出対象が転倒したかを判定するかが問題となる。   In recent years, the technology to detect the fall of the detection target has quickly detected the fall of a care recipient and the fall / collision of a vehicle, etc., in a passenger support device for a vehicle, in addition to home care, a care assist vehicle, etc. It is attracting attention from the standpoint of issuing requests for nursing care and activating airbags. When the fall target is a human, a plurality of fall modes are assumed corresponding to the cause, state, place, etc. of the fall. In addition, when the detection target is a human, many joints perform a defensive action in preparation for an impact in cooperation with a fall. The fall of the detection target uses various sensors to determine the fall based on the sensor detection value, but as described above, there are various modes of the fall, so how the detection target falls. It is a problem to determine whether or not.

従来から、検出対象の転倒を検出するためのシステムが各種提案されている。例えば、特開2005−237576号公報(特許文献1)では、転倒判定装置が記載されており、開示された装置は、被験者の体幹に取り付けた3軸方向の加速度および角速度を使用し、体幹の鉛直方向の変位量を計算して転倒を判断することにより転倒後判定を減少させている。また、特開2007−151948号公報(特許文献2)では、転倒判定方法および装置が記載されており、被験者の体幹に取り付けた互いに直交する3軸の加速度および角速度を検出し、各軸方向の躍度を計算し、躍度の値から転倒が判断されている。   Conventionally, various systems for detecting a fall of a detection target have been proposed. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-237576 (Patent Document 1) describes a fall determination device, and the disclosed device uses acceleration and angular velocity in three axial directions attached to the trunk of a subject, The post-fall judgment is reduced by calculating the amount of vertical displacement of the trunk and judging the fall. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-151948 (Patent Document 2) describes a fall determination method and apparatus, which detects three-axis accelerations and angular velocities that are attached to the trunk of a subject and are orthogonal to each other. The degree of fall is calculated, and the fall is judged from the value of the degree of jerk.

また、特開2009−163538号公報(特許文献3)では、転倒動作パターンが様々な動きを含む場合にも高い精度で転倒を判断するシステムが記載されている。特許文献3に記載されたシステムは、体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサと転倒と疑われる事象が発生したか否かを判断し、当該判断により転倒と疑われる事象の発生と判断した時点からの体幹の鉛直方向における変位量を計算し、変位総量から転倒を判断する。さらに、特開2007−260389号公報(特許文献4)では、短時間で転倒を推知でき誤検知が少ない転倒検知装置が記載されている。特許文献4に記載された装置は、体幹の前後方向の軸回りの角速度と傾斜角度とを検出し、転倒の判断を行っている。   Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-163538 (Patent Document 3) describes a system for determining a fall with high accuracy even when the fall operation pattern includes various movements. The system described in Patent Document 3 determines whether a sensor that outputs a value corresponding to the amount of vertical displacement of the trunk and an event that is suspected of falling has occurred, and an event that is suspected of falling by the judgment The amount of displacement in the vertical direction of the trunk from the time point when it is determined that the occurrence of the above is calculated, and the fall is determined from the total amount of displacement. Furthermore, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-260389 (Patent Document 4) describes a fall detection device that can detect a fall in a short time and has few false detections. The device described in Patent Document 4 detects an angular velocity and an inclination angle around the axis of the trunk in the front-rear direction, and determines whether to fall.

さらに、ウェアラブルセンサを利用した転倒検出については、M. Kangas et al., “Sensorband fall detector prototype: validation through data collection and analysis revised version”, ISMICT2007, ID1217, December 2007(非特許文献1)において報告されている。また、本発明者らも、Y.Enomoto et al., “Data Processing for Fall Detection using an Acceleration Sensor”, ICCCS2009, A4-02, 2009(非特許文献2)において加速度センサを使用した転倒検出を報告している。   Furthermore, fall detection using wearable sensors was reported in M. Kangas et al., “Sensorband fall detector prototype: validation through data collection and analysis revised version”, ISMICT2007, ID1217, December 2007 (Non-patent Document 1). ing. The present inventors also reported fall detection using an acceleration sensor in Y. Enomoto et al., “Data Processing for Fall Detection using an Acceleration Sensor”, ICCCS2009, A4-02, 2009 (Non-patent Document 2). doing.

特開2005−237576号公報JP 2005-237576 A 特開2007−151948号公報JP 2007-151948 A 特開2009−163538号公報JP 2009-163538 A 特開2007−260389号公報JP 2007-260389 A

M. Kangas et al., “Sensorband fall detector prototype: validation through data collection and analysis revised version”, ISMICT2007, ID1217, December 2007M. Kangas et al., “Sensorband fall detector prototype: validation through data collection and analysis revised version”, ISMICT2007, ID1217, December 2007 Y.Enomoto et al., “Data Processing for Fall Detection using an Acceleration Sensor”, ICCCS2009, A4-02, 2009Y. Enomoto et al., “Data Processing for Fall Detection using an Acceleration Sensor”, ICCCS2009, A4-02, 2009

上述したように、種々の転倒検出のための装置および方法が提案されているものの、多種多様な転倒態様について、転倒検出の確実性を高めることが引き続き必要とされていた。さらに、転倒検出を高精度かつ高速に行うとともに、効率的な転倒予測を可能とすることが必要とされていた。また、介護用車両などに搭載でき、小型で低消費電力の転倒検出装置が必要とされていた。   As described above, although various apparatuses and methods for detecting a fall have been proposed, there has been a continuing need to increase the certainty of the fall detection for various fall modes. Furthermore, it has been necessary to perform the fall detection with high accuracy and high speed and to enable efficient fall prediction. Further, there has been a need for a small-sized and low power consumption fall detection device that can be mounted on a nursing care vehicle or the like.

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、本発明では、3軸加速度と、3軸角速度とを同時計測可能なセンサを使用し、検出対象の転倒に関連するパラメータを取得する。本発明では、3軸加速度および3軸角速度についてそれぞれの絶対最大値を時間的に追跡し、3軸加速度および3軸角速度の時間シーケンスにおけるそれぞれの最大値をサンプリングする。   The present invention has been made in view of the above prior art, and in the present invention, a sensor capable of simultaneously measuring triaxial acceleration and triaxial angular velocity is used, and parameters related to the fall of the detection target are acquired. . In the present invention, the absolute maximum values for the triaxial acceleration and the triaxial angular velocity are tracked in time, and the maximum values in the time sequence of the triaxial acceleration and the triaxial angular velocity are sampled.

転倒の判断は、時間シーケンス上での最大加速度値を使用して判別値を計算して、判別値が設定された加速度しきい値を超え、かつ角速度の最大値が設定した各角速度しきい値を超えたことに応答して判定される。また、他の実施形態では、転倒と判断された時刻の前後で角速度を数値積分して角度変化を計算し、さらに角度変化について設定された角度変化しきい値を超えたことに応答して転倒を判断する。なお、本発明では、鉛直方向の加速度を判定に使用することなく、転倒検出を高精度に行うことができる。   To determine whether to fall, calculate the discriminant value using the maximum acceleration value on the time sequence, and exceed the acceleration threshold value where the discriminant value is set, and each angular velocity threshold value where the maximum angular velocity value is set It is determined in response to exceeding. Further, in another embodiment, the angular velocity is calculated by numerically integrating the angular velocity before and after the time when it is determined that the vehicle has fallen, and the vehicle falls in response to exceeding the angle change threshold set for the angle change. Judging. In the present invention, the fall detection can be performed with high accuracy without using the acceleration in the vertical direction for the determination.

さらに本発明の他の実施形態では、加速度データに基づく転倒判断成立から、角速度の最大値が設定されたしきい値を超えるまでの時間的順序および時間間隔を利用して転倒予測および転倒判断を行うことができる。   Furthermore, in another embodiment of the present invention, the fall prediction and the fall judgment are performed using the temporal order and the time interval from the establishment of the fall judgment based on the acceleration data until the maximum value of the angular velocity exceeds the set threshold value. It can be carried out.

本発明によれば、転倒検出を高精度かつ高速に行うとともに、効率的な転倒予測を可能とし、介護用車両などに搭載でき、車載型として実装した場合に小型で低消費電力化が可能な転倒検出システム、転倒検出装置、転倒検出方法およびプログラムが提供できる。   According to the present invention, the fall detection is performed with high accuracy and high speed, the fall prediction can be performed efficiently, and can be mounted on a nursing vehicle or the like, and can be reduced in size and power consumption when mounted on a vehicle. A fall detection system, a fall detection device, a fall detection method, and a program can be provided.

本実施形態の転倒検出システム100の第1の実施形態を示した図。The figure which showed 1st Embodiment of the fall detection system 100 of this embodiment. 本実施形態の転倒検出システム200の第2および第3の実施形態を示した図。The figure which showed 2nd and 3rd embodiment of the fall detection system 200 of this embodiment. 本実施形態の情報処理装置110の機能ブロック300を示した図。The figure which showed the functional block 300 of the information processing apparatus 110 of this embodiment. 情報処理装置110が実行する第1の実施形態の転倒検出方法のフローチャート。The flowchart of the fall detection method of 1st Embodiment which the information processing apparatus 110 performs. 情報処理装置110が実行する第2の実施形態の転倒検出方法のフローチャート。The flowchart of the fall detection method of 2nd Embodiment which the information processing apparatus 110 performs. 転倒検出方法の第3の実施形態のフローチャート。The flowchart of 3rd Embodiment of the fall detection method. 本実施形態の他の実施形態における転倒検出システム700の実施形態を示した図。The figure which showed embodiment of the fall detection system 700 in other embodiment of this embodiment. 本実施形態により取得された加速度データおよび角速度データの時間シーケンスの実施形態を、進行方向に転倒する転倒事象(a)、進行方向に対して横に転倒する転倒現象(b)、および進行方向に対して後ろ向きに倒れる転倒事象(c)として示した図。The embodiment of the time sequence of the acceleration data and the angular velocity data acquired according to the present embodiment is divided into a fall event (a) that falls in the traveling direction, a fall phenomenon (b) that falls laterally with respect to the traveling direction, and a traveling direction. The figure shown as a fall event (c) which falls backwards with respect. 転倒事象の判断を行った実施例の結果を示した表。The table | surface which showed the result of the Example which performed the judgment of the fall event. 転倒事象の判断を行った比較例の結果を示した表。The table | surface which showed the result of the comparative example which performed the judgment of the fall event.

以下、本発明を実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。図1は、本実施形態の転倒検出システム100の第1の実施形態を示す。図1に示した転倒検出システム100は、検出対象102に装着または取り付けられたセンサ104を含んでいる。センサ104は、3軸回りの角速度の他、3軸回りの軸方向に沿った加速度を測定することが可能であり、センサ104が取得した加速度データおよび角速度データは、IEEE802.xやBlueTooth(登録商標)といったワイヤレスネットワークおよびインターネットなどのネットワーク106を介して転倒検出装置108に送付することができる。   Hereinafter, although this invention is demonstrated with embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned later. FIG. 1 shows a first embodiment of a fall detection system 100 according to this embodiment. A fall detection system 100 shown in FIG. 1 includes a sensor 104 attached to or attached to a detection target 102. The sensor 104 can measure the acceleration along the axial direction around the three axes in addition to the angular velocity around the three axes, and the acceleration data and the angular velocity data acquired by the sensor 104 are IEEE802.x or BlueTooth (registered). Can be sent to the fall detection device 108 via a wireless network such as a trademark and a network 106 such as the Internet.

転倒検出装置108は、図1に示した実施形態では、パーソナルコンピュータ、ワークステーションまたはサーバなどの情報処理装置110として実装されている。情報処理装置110には、ディスプレイ装置、キーボード、およびマウスといった入出力装置が接続されていて、情報処理装置110に対して各種の処理を指令し、また情報処理装置の処理結果を外部出力可能としている。   In the embodiment shown in FIG. 1, the fall detection device 108 is implemented as an information processing device 110 such as a personal computer, a workstation, or a server. An input / output device such as a display device, a keyboard, and a mouse is connected to the information processing device 110, and various types of processing are instructed to the information processing device 110, and processing results of the information processing device can be output externally. Yes.

情報処理装置110は、PENTIUM(登録商標)、Celeron(登録商標)、Xeon(登録商標)、CORE 2 DUO(登録商標)、PENTIUM(登録商標)互換チップなど、CISCアーキテクチャのマイクロプロセッサ、または、POWERPC(登録商標)などのRISCアーキテクチャのマイクロプロセッサを、シングルコアまたはマルチコアの形態で実装することができる。また、情報処理装置110は、WINDOWS(登録商標)2000、WINDOWS(登録商標)XP、WINDOWS 7(登録商標)、UNIX(登録商標)、LINUX(登録商標)などのオペレーティングシステムにより制御されていて、C、C++、JAVA(登録商標)、JAVASCRIPT(登録商標)、PERL、RUBYなどのプログラミング言語を使用して実装されるプログラムを実行し、転倒検出のための処理を実行する。   The information processing apparatus 110 is a microprocessor of CISC architecture such as PENTIUM (registered trademark), Celeron (registered trademark), Xeon (registered trademark), CORE 2 DUO (registered trademark), PENTIUM (registered trademark) compatible chip, or POWERPC. A RISC architecture microprocessor such as (registered trademark) can be implemented in a single-core or multi-core form. The information processing apparatus 110 is controlled by an operating system such as WINDOWS (registered trademark) 2000, WINDOWS (registered trademark) XP, WINDOWS 7 (registered trademark), UNIX (registered trademark), or LINUX (registered trademark). A program implemented using a programming language such as C, C ++, JAVA (registered trademark), JAVASCRIPT (registered trademark), PERL, and RUBY is executed, and processing for detecting a fall is executed.

図2は、本実施形態の転倒検出システム200の第2および第3の実施形態を示す。第2の実施形態および第3の実施形態は、車載センサとして実装される形態であり、図2(a)は、転倒検出装置206をASICとし、センサ104を含む一体型のモジュールとして車椅子202に搭載した実施形態であり、図2(b)は、転倒検出装置216をセンサ104を含むモジュールとして電動カート210に搭載した実施形態である。   FIG. 2 shows the second and third embodiments of the fall detection system 200 of the present embodiment. 2nd Embodiment and 3rd Embodiment are the forms mounted as a vehicle-mounted sensor, and Fig.2 (a) makes the fall detection apparatus 206 into ASIC, and is integrated in the wheelchair 202 as an integrated module containing the sensor 104. FIG. FIG. 2B shows an embodiment in which the fall detection device 216 is mounted on the electric cart 210 as a module including the sensor 104.

図2(a)に示す実施形態では、車椅子202には、介護が必要な被介護者204が座っており、車椅子202の転倒検出装置206は、センサ104からの加速度データおよび角速度データを取得して転倒検出処理を実行する。転倒検出装置206は、検出対象である車椅子202の加速度および角速度を使用して転倒を検出すると、転倒を通知するための転倒通知信号を、ネットワーク106を介して遠隔的に設置されたデータ処理センタなどに送付する。その他、転倒検出装置206は、シートベルト、エアバッグといったサポート要素を起動することができる。   In the embodiment shown in FIG. 2A, a cared person 204 who needs care is sitting on the wheelchair 202, and the fall detection device 206 of the wheelchair 202 acquires acceleration data and angular velocity data from the sensor 104. Execute the fall detection process. When the fall detection device 206 detects a fall using the acceleration and angular velocity of the wheelchair 202 to be detected, the fall detection device 206 sends a fall notification signal for notifying the fall remotely via the network 106. Send to etc. In addition, the fall detection device 206 can activate support elements such as a seat belt and an airbag.

図2(b)に示した実施形態では、電動カート210は、運転者212により運転されていて、電池/モータなどの動力系を利用して歩道などを移動している。転倒検出装置216は、図2(a)で説明した実施形態と同様に、センサ104からの加速度データおよび角速度データを受領して転倒検出処理を実行し、ネットワーク106を介して遠隔的に設置されたデータ処理センタに転倒を通知する。また、電動カート210が転倒した場合、転倒検出装置216は、エアバッグ218やシートベルト214などのサポート要素を起動して、運転者を保護することができる。この他、乗用車などの車両用の車載センサとして実装することができる。   In the embodiment shown in FIG. 2B, the electric cart 210 is driven by a driver 212 and moves on a sidewalk using a power system such as a battery / motor. The fall detection device 216 receives the acceleration data and the angular velocity data from the sensor 104 and executes the fall detection process similarly to the embodiment described with reference to FIG. 2A, and is installed remotely via the network 106. The data processing center is notified of the fall. When the electric cart 210 falls, the fall detection device 216 can activate support elements such as the airbag 218 and the seat belt 214 to protect the driver. In addition, it can be mounted as a vehicle-mounted sensor for a vehicle such as a passenger car.

図3は、本実施形態の情報処理装置110の機能ブロック300を示す。なお、図3に示した機能部は、情報処理装置がCPUを動作させてプログラムを実行することにより、情報処理装置を機能ブロック300に示す機能手段として動作させることにより実現されている。図3に示した機能ブロックは、情報処理装置110を図1の実施形態で情報処理装置を使用して実装する場合の実施形態である。情報処理装置110は、ネットワークインタフェース302と、データバッファ304とを含む。ネットワークインタフェース302は、ネットワーク106から送付される加速度データおよび角速度データを受領し、データバッファ304に加速度データおよび角速度データを送付する。データバッファ304には、加速度データ306、角速度データ308が、それぞれのサンプリング時刻に対応付けて格納され、以後の転倒検出処理のために利用される。   FIG. 3 shows a functional block 300 of the information processing apparatus 110 of this embodiment. 3 is realized by causing the information processing apparatus to operate the CPU as a functional unit indicated by the functional block 300 by executing the program by operating the CPU. The functional block shown in FIG. 3 is an embodiment when the information processing apparatus 110 is mounted using the information processing apparatus in the embodiment of FIG. The information processing apparatus 110 includes a network interface 302 and a data buffer 304. The network interface 302 receives acceleration data and angular velocity data sent from the network 106 and sends the acceleration data and angular velocity data to the data buffer 304. In the data buffer 304, acceleration data 306 and angular velocity data 308 are stored in association with each sampling time, and are used for the subsequent fall detection processing.

情報処理装置110は、さらに加速度最大値抽出部310を含んでいる。加速度最大値抽出部310は、データバッファ304に格納された加速度データ306を読み出して、roll軸、pitch軸それぞれの方向に沿った軸方向の並進加速度のうち、絶対値における最大値を抽出する。最大値の抽出は種々のアルゴリズムを使用して行うことができるが、特定のサンプリング時刻に対応するroll軸、pitch軸方向の加速度の最大値(絶対値)をバッファメモリに登録しておき、以後のサンプリング時刻の3軸加速度の値の最大値(絶対値)が先に登録した値よりも大きければバッファメモリ内に登録された値を更新する処理を使用することができる。なお、図3には、本実施形態における座標軸系の定義を示す。   The information processing apparatus 110 further includes an acceleration maximum value extraction unit 310. The acceleration maximum value extraction unit 310 reads the acceleration data 306 stored in the data buffer 304, and extracts the maximum value in absolute value from the axial translational acceleration along the directions of the roll axis and the pitch axis. The maximum value can be extracted using various algorithms, but the maximum value (absolute value) of acceleration in the roll axis and pitch axis directions corresponding to a specific sampling time is registered in the buffer memory. If the maximum value (absolute value) of the three-axis acceleration values at the sampling time is larger than the previously registered value, a process of updating the value registered in the buffer memory can be used. FIG. 3 shows the definition of the coordinate axis system in the present embodiment.

また、加速度最大値抽出部310は、説明する実施形態では、roll方向またはpitch方向のいずれかについてバッファメモリ内の値が更新される毎に、進行方向および進行方向に直交する軸、説明している軸ではroll軸およびpitch軸のバッファリングされている加速度を転倒判断部318に送付する。また、現在の最大値を格納するバッファメモリは、定期的に、転倒事象の検出後、またはノイズなどの影響による突発的なスパイク信号を検出した後、リセットされ、常時、適切に転倒を検出できるように維持されている。   Further, in the embodiment to be described, the acceleration maximum value extraction unit 310 is described as an axis that is orthogonal to the traveling direction and the traveling direction each time the value in the buffer memory is updated in either the roll direction or the pitch direction. On the other hand, the buffered acceleration of the roll axis and the pitch axis is sent to the fall determination unit 318. In addition, the buffer memory that stores the current maximum value is reset periodically after detecting a fall event or a sudden spike signal due to the influence of noise or the like, and can always properly detect a fall. To be maintained.

転倒判断部318では、受け取った鉛直方向に沿った方向(yaw軸)の加速度を除く、2軸方向の絶対値を多変量回帰分析により係数を決定した判別式に代入する。判別式の一般形式を、下記式(1)に示す。   The fall determination unit 318 substitutes the absolute value in the biaxial direction excluding the received acceleration in the direction along the vertical direction (yaw axis) into the discriminant in which the coefficient is determined by multivariate regression analysis. The general form of the discriminant is shown in the following formula (1).

上記式中、a、b、cは、回帰係数であり、xは、進行方向(yaw軸)に沿った加速度の絶対値であり、xは、pitch軸に沿った加速度の絶対値であり、yは、転倒の期待値を示す判別値であって、0(非転倒)〜1(転倒)までの値を取る。回帰は、最小残差を与える周知の手法を使用して行うことができるが、これ以外にもいかなる方法でも用いることができる。なお、yaw軸は、検出対象の通常の進行方向に一致するようにセンサ104を装着することで、一義的に決定することができる。転倒判断部318は、判別式により計算された判別値が、0.5以上の値を有する場合に加速度尺度における転倒と判断する。 In the above formula, a, b, and c are regression coefficients, x 1 is an absolute value of acceleration along the traveling direction (yaw axis), and x 2 is an absolute value of acceleration along the pitch axis. Yes, y is a discriminating value indicating an expected fall value, and takes a value from 0 (no fall) to 1 (fall). The regression can be performed using a well-known technique that gives a minimum residual, but any other method can be used. The yaw axis can be uniquely determined by mounting the sensor 104 so as to coincide with the normal traveling direction of the detection target. The fall determination unit 318 determines that the fall is in the acceleration scale when the discriminant value calculated by the discriminant has a value of 0.5 or more.

さらに、情報処理装置110は、角速度最大値抽出部314を含んでおり、角速度最大値抽出部314は、データバッファ304に記録された、特定のサンプリング時刻における3軸回りの角速度セットの値のうち、角速度データ308から絶対値の最大値を抽出し、バッファメモリに格納する。その後、角速度最大値抽出部314は、以後のサンプリング時刻の角速度データセットにおける絶対値の最大値とバッファメモリに登録された値とを比較し、以後の時刻の角速度セットの絶対値の最大値が大きい場合、バッファメモリの値を新たな最大値で更新する。値が更新された場合、更新値を転倒判断部318に送付し、転倒判断部318は、角速度が多変量解析によって決定された角速度しきい値を超えたか否かの判断を行う。   Furthermore, the information processing apparatus 110 includes an angular velocity maximum value extraction unit 314. The angular velocity maximum value extraction unit 314 includes the values of the angular velocity set around three axes at a specific sampling time recorded in the data buffer 304. The maximum absolute value is extracted from the angular velocity data 308 and stored in the buffer memory. Thereafter, the maximum angular velocity value extraction unit 314 compares the maximum absolute value in the angular velocity data set at the subsequent sampling time with the value registered in the buffer memory, and the maximum absolute value of the angular velocity set at the subsequent time is determined. If so, the buffer memory value is updated with the new maximum value. When the value is updated, the updated value is sent to the fall determining unit 318, and the fall determining unit 318 determines whether or not the angular velocity exceeds the angular velocity threshold determined by the multivariate analysis.

また、転倒判断部318は、角度変化積分部312を含んでおり、角度変化積分部312は、転倒判断部318が加速度を尺度として転倒と判断した場合、そのときに処理しているデータの最も大きな角速度を有する軸に関し、サンプリング時刻Tを中心として前後Δtの範囲で角速度を数値積分し、Δtの間の角度変化を計算する。転倒判断部318は、計算された角度変化を、多変量回帰分析により得られたしきい値と比較し、Δt間の角度変化がしきい値以上の場合、角度変化を尺度として転倒を判断する。   In addition, the fall determination unit 318 includes an angle change integration unit 312. When the fall change integration unit 318 determines that the fall has occurred using the acceleration as a scale, the most of data processed at that time is the most. For an axis having a large angular velocity, the angular velocity is numerically integrated in the range of front and rear Δt around the sampling time T, and the change in angle between Δt is calculated. The fall determination unit 318 compares the calculated angle change with a threshold value obtained by multivariate regression analysis, and if the angle change between Δt is equal to or greater than the threshold value, the fall determination unit 318 determines the fall using the angle change as a scale. .

上述したように、本実施形態では、鉛直方向の加速度変化を使用することなく、鉛直方向の加速度データに代え、鉛直方向に直交する体幹の回転運動を転倒判断の尺度として採用することを可能とする。このため、検出対象が人間のような場合、しゃがんだり、椅子に座るなどの通常行動における鉛直方向の運動などを転倒と誤判断する可能性を最小限とすることができ、測定精度を著しく向上させることができる。   As described above, in this embodiment, it is possible to adopt the rotational motion of the trunk perpendicular to the vertical direction as a measure of the fall determination instead of using the vertical acceleration data without using the vertical acceleration change. And For this reason, when the detection target is a human, the possibility of misjudging a vertical movement in a normal action such as squatting or sitting in a chair as a fall is minimized, and measurement accuracy is significantly improved. Can be made.

なお、情報処理装置110は、角速度データ、加速度データおよび判断値、角速度、角度変化など、転倒を判断するために利用したデータをHDD装置316といった持続性記憶装置に登録しておき、以後の行動ログ解析などに提供することができる。   The information processing device 110 registers data used for determining the fall, such as angular velocity data, acceleration data and determination values, angular velocity, and angle change, in a persistent storage device such as the HDD device 316, and performs subsequent actions. It can be provided for log analysis.

図4は、情報処理装置110が実行する第1の実施形態の転倒検出方法のフローチャートである。図4の処理は、ステップS400から開始し、ステップS401で、加速度データおよび角速度データを取得し、ステップS402で、時間シーケンスでの3軸加速度データにおける絶対最大値を順次抽出し、最大値の更新される毎に転倒判断部318に加速度の絶対最大値を送付する。   FIG. 4 is a flowchart of the fall detection method according to the first embodiment executed by the information processing apparatus 110. The process of FIG. 4 starts from step S400, and in step S401, acceleration data and angular velocity data are acquired. In step S402, the absolute maximum value in the triaxial acceleration data in the time sequence is sequentially extracted, and the maximum value is updated. Every time it is done, the absolute maximum value of acceleration is sent to the fall determination unit 318.

ステップS403では、時間シーケンスにおいてバッファメモリの値が更新された時点で、判別式に鉛直方向を除く、roll軸、pitch軸に沿った加速度データを取得し、上記式(1)で示した判別式に代入し、判別値を計算する。ステップS404では、判別値を、しきい値(0.5)と比較し、判別値がしきい値を以上の場合(yes)、転倒と判断して処理をステップS405に渡す。一方、ステップS404で、判別値がしきい値以下と判断された場合には、非転倒(no)として処理をステップS401に戻し、時間シーケンス上の後続する加速度データを取得してステップS404までの処理を反復する。   In step S403, when the value of the buffer memory is updated in the time sequence, acceleration data along the roll axis and the pitch axis excluding the vertical direction is acquired as a discriminant, and the discriminant expressed by the above formula (1) is obtained. Substituting into, calculate the discriminant value. In step S404, the discriminant value is compared with a threshold value (0.5). If the discriminant value is equal to or greater than the threshold value (yes), it is determined that the vehicle falls and the process is passed to step S405. On the other hand, if it is determined in step S404 that the discriminant value is equal to or less than the threshold value, the process returns to step S401 as non-falling (no), and subsequent acceleration data on the time sequence is acquired and the process up to step S404 is performed. Repeat the process.

ステップS405では、引続き、角速度尺度における転倒判断を行い、データバッファ304から、3軸角速度データを取得し、バッファメモリに格納された過去の最大角速度と比較して、現在判断しているサンプリング時刻での角速度絶対値がバッファリングされた値よりも大きい場合、バッファメモリの値を更新する。ステップS406では、更新された角速度の最大値がしきい値を超えたか否かを判断し、超えた場合(yes)、処理をステップS407に渡す。一方、更新された角速度の最大値を超えないと判断した場合(no)、処理をステップS401に戻し、以後のデータの処理を反復する。   In step S405, the fall determination on the angular velocity scale is continuously performed, the triaxial angular velocity data is obtained from the data buffer 304, and compared with the past maximum angular velocity stored in the buffer memory, at the currently determined sampling time. If the absolute value of the angular velocity is larger than the buffered value, the value of the buffer memory is updated. In step S406, it is determined whether or not the updated maximum value of the angular velocity exceeds a threshold value. If the maximum value is exceeded (yes), the process is passed to step S407. On the other hand, if it is determined that the maximum value of the updated angular velocity is not exceeded (no), the process returns to step S401, and the subsequent data processing is repeated.

ステップS407では、ステップS404およびステップS406の判断がいずれも転倒を示しているので、検出対象の転倒事象を通知する信号を外部に出力し、ステップS408で、判断を終了するべきか否かを判断する。ステップS408で、転倒検出処理の停止指令がなされている場合(yes)、ステップS409で処理を停止し、それ以外の場合(no)、処理をステップS401に戻して測定および処理が終了するまでステップS401〜ステップS408の処理シーケンスを反復する。   In step S407, since the judgments in steps S404 and S406 both indicate a fall, a signal notifying the detection target fall event is output to the outside. In step S408, it is determined whether or not the judgment should be terminated. To do. In step S408, if a stop command for the overturn detection process is issued (yes), the process is stopped in step S409, and otherwise (no), the process returns to step S401 until the measurement and the process are completed. The processing sequence from S401 to step S408 is repeated.

図5は、情報処理装置110が実行する第2の実施形態の転倒検出方法のフローチャートである。第2の実施形態は、加速度尺度、角速度尺度および角度変化尺度の3基準を使用する転倒検出処理である。図5に示した処理は、ステップS501〜ステップS506までは、図4に示した第1の実施形態と同様のシーケンスを利用するため、ステップS506までについては詳細な説明を省略する。   FIG. 5 is a flowchart of the fall detection method according to the second embodiment executed by the information processing apparatus 110. The second embodiment is a fall detection process using three criteria of an acceleration scale, an angular velocity scale, and an angle change scale. The processing shown in FIG. 5 uses the same sequence as that of the first embodiment shown in FIG. 4 from step S501 to step S506, and thus detailed description up to step S506 is omitted.

ステップS506で抽出した角速度の最大値がしきい値を超えたと判断された場合(yes)、ステップS507に制御が渡され、加速度の最大値が更新されたサンプリング時刻Tを取得し、サンプリング時刻Tの前後Δtにわたり、角速度最大の座標軸回りに変化した角度を、数値積分してΔtの範囲での最大の角度変化を計算する、ステップS508では、計算した角度変化が多変量回帰分析で得られたしきい値を超えたか否かを判断し、角度変化がしきい値を超えた場合(yes)制御をステップS509に渡す。一方、ステップS508の判断で角度変化がしきい値を超えないと判断された場合(no)、処理をステップS501に戻して処理を反復させる。   If it is determined that the maximum value of the angular velocity extracted in step S506 exceeds the threshold value (yes), control is passed to step S507, and the sampling time T at which the maximum value of acceleration is updated is acquired. In step S508, the calculated angular change is obtained by multivariate regression analysis by numerically integrating the angle changed around the coordinate axis with the maximum angular velocity over Δt before and after the calculation, and calculating the maximum angular change in the range of Δt. It is determined whether or not the threshold value is exceeded, and if the angle change exceeds the threshold value (yes), control is passed to step S509. On the other hand, if it is determined in step S508 that the angle change does not exceed the threshold value (no), the process returns to step S501 to repeat the process.

ステップS509では、転倒事象発生を通知する信号を外部出力し、ステップS510で、判断を終了するべきか否かを判断する。ステップS510で、転倒検出処理の停止指令がなされている場合(yes)、ステップS511で処理を停止し、それ以外の場合(no)、処理をステップS501に戻して測定および処理が終了するまでステップS501〜ステップS510の処理シーケンスを反復する。   In step S509, a signal notifying that a fall event has occurred is output to the outside, and in step S510, it is determined whether or not the determination should be terminated. In step S510, if a stop command for the overturn detection process has been issued (yes), the process is stopped in step S511, and otherwise (no), the process returns to step S501 until the measurement and the process are completed. The processing sequence from S501 to step S510 is repeated.

図5に示した第2の実施形態では、Δtにわたる最大の角度変化を転倒判断に追加することにより、検出対象の体幹の角度変化を判断基準に追加することが可能となり、より検出精度を向上させることができる。なお、図4に示した第1の実施形態および図5に示した第2の実施形態のいずれも、鉛直方向での加速度を利用しないため、しゃがむ、座る、など垂直方向の通常動作を誤検出することを最小化し、転倒検出を効率化することができる。さらに、第2の実施形態では、体幹の角度変化を判断基準として追加することができるので、検出対象が単に素早い行動を行ったり、スピン動作を行ったりした場合でも転倒と誤判断する可能性を最小限とし、さらに高精度の転倒検出を行うことが可能となる。   In the second embodiment shown in FIG. 5, by adding the maximum angle change over Δt to the fall determination, it becomes possible to add the angle change of the trunk of the detection target to the determination criterion, and the detection accuracy is further improved. Can be improved. Note that neither the first embodiment shown in FIG. 4 nor the second embodiment shown in FIG. 5 uses vertical acceleration, so that normal operations such as squatting and sitting are erroneously detected. It is possible to minimize the detection and to make the fall detection more efficient. Furthermore, in the second embodiment, the change in the angle of the trunk can be added as a determination criterion, so that even if the detection target simply performs a quick action or performs a spin motion, it may be erroneously determined to fall. As a result, it is possible to perform the fall detection with higher accuracy.

図6は、転倒検出方法の第3の実施形態を示す。第3の実施形態では、加速度尺度での転倒判断および角速度での転倒判断の両方を使用する点では第1の実施形態と同様であるが、角速度尺度での判断を先行して行い、その後加速度尺度での判断を行い、角速度および加速度尺度での判断がなされるまでの時間間隔を使用して転倒判断を行う。第3の実施形態は、本発明者らによる転倒事象の測定実験において、角速度の最大値の時間シーケンスの転倒事象を示すプロファイルが、加速度の最大値の時間シーケンスのプロファイルに遅れないことを見出すことによりなされたものである。   FIG. 6 shows a third embodiment of the fall detection method. The third embodiment is the same as the first embodiment in that both the fall determination on the acceleration scale and the fall determination on the angular velocity are used, but the determination on the angular velocity scale is performed in advance, and then the acceleration is performed. Judgment is made on a scale, and falls are judged using a time interval until judgment on an angular velocity and acceleration scale is made. According to the third embodiment, in the measurement experiment of the fall event by the present inventors, it is found that the profile indicating the fall event of the time sequence of the maximum value of the angular velocity is not delayed from the profile of the time sequence of the maximum value of the acceleration. It was made by.

一方、同一の転倒事象については、加速度および角速度のピークは時間的に近接して発生する。このため、加速度尺度での転倒事象発生の判断時と、角速度尺度での転倒事象発生の判断時との時間差を使用することでも角速度および加速度の相関性を与え、角速度および加速度を併用する転倒検出の精度を高めることができる。   On the other hand, for the same fall event, acceleration and angular velocity peaks occur close in time. Therefore, by using the time difference between the time when the fall event occurred on the acceleration scale and the time when the fall event occurred on the angular velocity scale, the correlation between angular velocity and acceleration is given, and fall detection using both angular velocity and acceleration is used. Can improve the accuracy.

この理由は、種々考えられるが転倒開始した段階では、転倒方向(体幹が移動する方向)に直交する座標軸については、当該座標軸回りの角速度が増加するが、加速度的に見れば転倒方向に沿った加速度の方が大きく変化する。種々の態様で転倒現象が進行すると、転倒方向に向いた加速度が他の軸の加速度よりも大きくなり、この結果、本実施形態では、角速度の時間シーケンスが転倒方向に向いた加速度よりも時間的に先行してピークを形成し、その後に僅かに遅れて転倒方向に関連する加速度が最大値を与えることになるためであると考えることができる。   There are various reasons for this, but at the stage of falling, the coordinate velocity orthogonal to the direction of falling (the direction in which the trunk moves) increases the angular velocity around the coordinate axis. Acceleration changes greatly. When the falling phenomenon proceeds in various manners, the acceleration directed in the falling direction becomes larger than the acceleration of the other axes, and as a result, in this embodiment, the time sequence of the angular velocity is more temporal than the acceleration directed in the falling direction. It can be considered that this is because a peak is formed prior to, and the acceleration related to the falling direction gives a maximum value after a slight delay.

図6の処理は、ステップS600〜ステップS604において、2軸の加速度を使用して転倒判断を行う点で、第1の実施例および第2の実施例と同様なので詳細な説明は省略する。ステップS604で、転倒事象が発生したと判断された場合(yes)、ステップS605で時間シーケンスでの3軸加速度の最大値はしきい値を超えたか否かを判断する。加速度の最大値がしきい値を超えた場合(yes)転倒事象発生として、ステップS607で判別値がしきい値を超えた時刻と角速度がしきい値を超えた時刻の時間差ΔTを計算する。   The process of FIG. 6 is the same as the first and second embodiments in that the fall determination is performed using the biaxial acceleration in steps S600 to S604, and thus detailed description thereof is omitted. If it is determined in step S604 that a fall event has occurred (yes), it is determined in step S605 whether the maximum value of the three-axis acceleration in the time sequence exceeds a threshold value. When the maximum value of acceleration exceeds the threshold value (yes), as a fall event occurs, a time difference ΔT between the time when the discriminant value exceeds the threshold value and the time when the angular velocity exceeds the threshold value is calculated in step S607.

ステップS608で、角速度が同時または早いタイミングで角速度しきい値を超え、かつΔTが時間しきい値以下であるか否かを判定する。ΔTが時間しきい値以下である場合(yes)、ステップS609で転倒事象発生を通知する信号を出力し、ステップS610で、判断を終了するべきか否かを判断する。ステップS610で、転倒検出処理の停止指令がなされている場合(yes)、ステップS611で処理を停止し、それ以外の場合(no)、処理をステップS601に戻して測定および処理が終了するまでステップS601〜ステップS611の処理シーケンスを反復する。なお、人間の歩行を含めさらに広範な転倒事象を対象とするさらに他の実施形態では、単に時間差ΔTが時間しきい値以下であるという判断基準を使用して、転倒判断を行うこともできる。   In step S608, it is determined whether the angular velocity exceeds the angular velocity threshold at the same time or at an early timing, and ΔT is equal to or smaller than the time threshold. If ΔT is equal to or smaller than the time threshold value (yes), a signal notifying the occurrence of a fall event is output in step S609, and it is determined in step S610 whether or not the determination should be terminated. In step S610, if a stop command for the overturn detection process has been issued (yes), the process is stopped in step S611, and otherwise (no), the process returns to step S601 until the measurement and the process are completed. The processing sequence from S601 to step S611 is repeated. It should be noted that in yet another embodiment targeting a wider range of falling events including human walking, it is possible to make a fall determination simply by using the criterion that the time difference ΔT is equal to or less than the time threshold.

図6で説明した第3の実施形態は、第2の実施形態で角度変化の代わりに角速度と加速度の時間シーケンス上のタイミングを判断尺度として利用するものであり、精度を改善でき、判断のリアルタイム性を改善でき、さらにノイズなどの影響の排除による誤判断を防止できる効果を与える。   The third embodiment described with reference to FIG. 6 uses the timing in the time sequence of the angular velocity and acceleration as a determination measure instead of the angle change in the second embodiment, can improve the accuracy, and can determine the real time of the determination. It is possible to improve the performance, and further, it is possible to prevent misjudgment due to elimination of influences such as noise.

図7は、他の実施形態における転倒検出システム700の実施形態を示す。図7に示した転倒検出システム700は、センサ710と、A/Dコンバータ720と、転倒検出装置730とを含んで構成されている。なお、転倒検出システム700は、一体として構成されたセンサボードとして実装してもよい。センサ710は、座標軸に沿った方向の加速度および座標軸回りの角速度をサンプリング周波数100Hzでサンプリングし、A/Dコンバータ720に送付する。A/Dコンバータ720は、受領した信号をデジタル変換し、加速度データおよび角速度データを、転倒検出装置730に送付する。転倒検出装置730は、ASICなどの半導体装置として構成されており、アセンブラ言語といったプログラム言語の実行により、半導体装置を図7に示した機能手段として実現している。転倒検出装置デジタル変換されたデータをサンプリング時刻に対応付けて受領し、データバッファ731に格納する。   FIG. 7 shows an embodiment of a fall detection system 700 in another embodiment. The fall detection system 700 shown in FIG. 7 includes a sensor 710, an A / D converter 720, and a fall detection device 730. Note that the fall detection system 700 may be implemented as a sensor board configured as an integral unit. The sensor 710 samples the acceleration in the direction along the coordinate axis and the angular velocity around the coordinate axis at a sampling frequency of 100 Hz, and sends it to the A / D converter 720. The A / D converter 720 digitally converts the received signal and sends the acceleration data and angular velocity data to the fall detection device 730. The fall detection device 730 is configured as a semiconductor device such as an ASIC, and the semiconductor device is realized as a functional unit illustrated in FIG. 7 by executing a program language such as an assembler language. The fall detection device receives the digitally converted data in association with the sampling time, and stores it in the data buffer 731.

データバッファ731は、加速度データおよび角速度データをサンプリング時刻とともに格納し、加速度最大値抽出部734および角速度最大値抽出部736へと角速度データおよび加速度データを送付する。加速度最大値抽出部734および角速度最大値抽出部736は、図3で説明した処理をハードウェア的に実行することを除き、同様の処理を実行するため、詳細な説明は省略する。また、角度変化積分部735は、加速度尺度での転倒事象発生と判断したサンプリング時刻Tの前後Δtの時間にわたり角速度を積分し、転倒事象発生の前後での角度変化を計算して、転倒判断部737に送付する。転倒判断部737は、図3で説明した処理を、ソフトウェア的にではなくハードウェア的に実装することを除き、図3で説明したと同一の処理を実行し、転倒事象を通知する信号を外部装置にバスラインまたはTCPパケットなどとして送付する。   The data buffer 731 stores the acceleration data and the angular velocity data together with the sampling time, and sends the angular velocity data and the acceleration data to the acceleration maximum value extraction unit 734 and the angular velocity maximum value extraction unit 736. The acceleration maximum value extraction unit 734 and the angular velocity maximum value extraction unit 736 perform the same processing except that the processing described with reference to FIG. Further, the angle change integration unit 735 integrates the angular velocity over the time Δt before and after the sampling time T determined to be the fall event occurrence on the acceleration scale, calculates the angle change before and after the fall event occurs, and falls Send to 737. The fall determination unit 737 executes the same process as described with reference to FIG. 3 except that the process described with reference to FIG. It is sent to the device as a bus line or TCP packet.

図7に示した実施形態の転倒検出システム700は、図2に示した実施形態において好ましく用いることができ、転倒検出装置730が転倒事象発生を通知する信号を受領して、エアバッグやシートベルトとなどのサポート部材を起動するために好適に利用することができる。   The fall detection system 700 of the embodiment shown in FIG. 7 can be preferably used in the embodiment shown in FIG. 2, and the fall detection device 730 receives a signal notifying the occurrence of the fall event, and the airbag or seat belt. It can utilize suitably in order to start support members, such as.

これまで本発明を実施形態をもって説明してきたが、以下実施例をもってより具体的に本発明を説明する。   The present invention has been described with the embodiments, but the present invention will be described more specifically with the following examples.

A.回帰分析−ボランティアの被験者(性別:男性、年齢21−27歳、身長:163cm−183cm、体重:58−80kg)を11人募集し、3軸加速度と3軸角速度を測定可能なウェアラブルセンサ(日立金属(株)製、wireless-T、サンプリング周波数100Hz)を装着した。転倒動作は、4種類(前、横、後ろ方向に静止から倒れる動作、および前方向に躓き倒れる動作)を採用し、非転倒動作として屋内でのADL(:Activities of Daily Living)にて想定される6種類(平地歩行、階段昇降、椅子に座る、布団に横になる、荷物を持ち運ぶ、転倒をこらえる動作)を1被験者あたり、最低5回ずつ測定し、回帰分析用のデータとした。   A. Regression analysis-Volunteer subjects (gender: male, age 21-27 years old, height: 163 cm-183 cm, weight: 58-80 kg) recruited 11 wearable sensors that can measure triaxial acceleration and triaxial angular velocity (Hitachi Metal Co., Ltd., wireless-T, sampling frequency 100 Hz) was attached. There are four types of tipping movements (front, side, and rearward tilting movements, and forward tilting movements), and non-falling movements are assumed in ADL (Activities of Daily Living) indoors. 6 types of walking (flat-walking, stair-climbing, sitting on a chair, lying on a futon, carrying a baggage, holding off a fall) were measured at least 5 times per subject and used as data for regression analysis.

回帰分析によって得られた判別式および各しきい値を下記に示す。   The discriminant and the threshold values obtained by the regression analysis are shown below.

B.転倒検出−ウェアラブルセンサから得られるデータを使用して、ウェアラブルセンサからBluetoothプロトコルで送付されるデータを取得し、パーソナルコンピュータに実装した転倒検出用のプログラムによりデータ解析を行い、回帰分析によって得られたしきい値との比較に基づいて転倒判断を行った。なお、回帰分析の方法については、非特許文献2に詳細を参照されたい。転倒事象判断の実施例として、加速度尺度、角速度尺度、角度変化尺度を併用する方法を用い、角度変化は、加速度尺度で転倒事象と判断されたサンプリング時刻Tを規準とし、サンプリング時刻Tの前後1秒の範囲角速度を積分し、角度変化を計算し回帰分析を行い、転倒判断の正答率をもって実施例とした。   B. Fall detection-Using data obtained from wearable sensors, data sent from wearable sensors via Bluetooth protocol was obtained, data analysis was performed using a fall detection program installed on a personal computer, and obtained by regression analysis A fall decision was made based on the comparison with the threshold. For the regression analysis method, refer to Non-Patent Document 2 for details. As an example of determining a fall event, a method using an acceleration scale, an angular velocity scale, and an angle change scale is used. The angle change is based on a sampling time T determined as a fall event on the acceleration scale, and before and after the sampling time T 1 The angular velocity of the second range was integrated, the change in angle was calculated, regression analysis was performed, and the correct answer rate of falling judgment was taken as an example.

C.比較例−比較例として3軸方向の加速度を使用して転倒判断を行う非特許文献2に記載した方法によって転倒判断したことを除き、同一のデータセットについての転倒判断の正答率をもって比較例とした。回帰分析によって得られた判別式および各しきい値を下記に示す。   C. Comparative Example-As a comparative example, with the correct answer rate of the fall determination for the same data set, except that the fall decision was made by the method described in Non-Patent Document 2 where the fall decision was made using the acceleration in the triaxial direction. did. The discriminant and the threshold values obtained by the regression analysis are shown below.

図8は、本実施形態により取得された加速度データおよび角速度データの時間シーケンスの実施形態を、進行方向に転倒する転倒事象(a)、進行方向に対して横に転倒する転倒現象(b)、および進行方向に対して後ろ向きに倒れる転倒事象(c)として示す。なお、図8では、横軸、縦軸の単位は、図8(a)を代表して示している。図8に示されるように、いずれの場合も非転倒動作の場合に比較して加速度および角速度がピークを形成する時間的領域付近が転倒事象に対応する。図8に示されるように、いずれの転倒事象でも、角速度が比較的早い段階で増大し始め、次いで加速度が増大し始める傾向にあり、その時間差ΔTは、ほぼ同時か約0.5秒以下となっていることが示されている。なお、図8中、転倒事象以外のデータは、歩行中のデータに対応するものである。   FIG. 8 shows an embodiment of a time sequence of acceleration data and angular velocity data acquired according to the present embodiment, a fall event (a) that falls in the traveling direction, a fall phenomenon (b) that falls laterally with respect to the traveling direction, And it shows as a fall event (c) which falls backward with respect to the advancing direction. In FIG. 8, the units of the horizontal axis and the vertical axis are representative of FIG. As shown in FIG. 8, in any case, the vicinity of the time region where the acceleration and the angular velocity form a peak corresponds to the falling event as compared with the case of the non-falling motion. As shown in FIG. 8, in any falling event, the angular velocity tends to increase at a relatively early stage and then the acceleration starts to increase, and the time difference ΔT is approximately the same or less than about 0.5 seconds. It is shown that In FIG. 8, data other than the fall event corresponds to data during walking.

これらのデータを使用して、転倒事象の判断を行った結果を、図9の表、比較例を図10の表として示す。図10中、通常動作とは、歩行など、非転倒現象についての正答率を意味する。なお、図9および図10に示した結果は、共に被験者11人毎の個性を回帰する目的で、被験者の組み合わせを11通り作成し、11通りの平均値として回帰係数を算出しており、その組み合わせを、「Number of subjects」とし、それぞれ3方向の転倒事象についての正答率および平均値を示す。   The results of determining the fall event using these data are shown in the table of FIG. 9 and the comparative example as a table of FIG. In FIG. 10, the normal operation means a correct answer rate for a non-falling phenomenon such as walking. The results shown in FIG. 9 and FIG. 10 are for the purpose of regressing the individuality of every 11 subjects, and 11 combinations of subjects were created, and the regression coefficient was calculated as the 11 average values. The combination is “Number of subjects”, and the correct answer rate and average value for the fall events in three directions are shown.

図9に示されるように、本実施形態では、いずれの場合でも正答率が100%となることが示された。また、図10に示す比較例の結果については、約97%の正答率を与えており、また、転倒事象の方向に依存性があることが示された。この結果、本実施形態では、比較例に比較して、いずれの方向についても正答率が変わらず、高い精度で転倒事象を検出できることが示された。   As shown in FIG. 9, in this embodiment, it was shown that the correct answer rate was 100% in any case. Moreover, about the result of the comparative example shown in FIG. 10, the correct answer rate of about 97% was given, and it was shown that there is dependence on the direction of the fall event. As a result, in this embodiment, it was shown that the correct answer rate did not change in any direction compared to the comparative example, and the fall event could be detected with high accuracy.

以上、本発明を発明の理解を容易にするために実施形態および実施例を持って説明してきたが、本発明は、説明した実施形態および実施例に限定されることなく、本発明の作用効果を奏する限り、当業者が想到することができる他の実施形態、修正、変更は、本発明の範囲に含まれる。   As described above, the present invention has been described with embodiments and examples in order to facilitate understanding of the present invention. However, the present invention is not limited to the described embodiments and examples, and the operational effects of the present invention. Other embodiments, modifications, and changes that can be conceived by those skilled in the art are included in the scope of the present invention as long as the above is achieved.

本発明の上記機能は、C、C++、Java(登録商標)、JavaScript(登録商標)、Perl、Rubyなどのオブジェクト指向プログラミング言語や、アセンブラ言語により実装することができ、装置可読な記録媒体に格納して頒布または伝送して頒布することができる。   The above functions of the present invention can be implemented in an object-oriented programming language such as C, C ++, Java (registered trademark), JavaScript (registered trademark), Perl, Ruby, or an assembler language, and is a device-readable recording medium. It can be stored and distributed or transmitted and transmitted.

100…転倒検出システム
102…検出対象
104…センサ
106…ネットワーク
108…転倒検出装置
110…情報処理装置
200…転倒検出システム
202…車椅子
204…被介護者
206…転倒検出装置
210…電動カート
212…運転者
214…シートベルト
216…転倒検出装置
218…エアバッグ
300…機能ブロック
302…ネットワークインタフェース
304…データバッファ
306…加速度データ
308…角速度データ
310…加速度最大値抽出部
312…角度変化積分部
314…角速度最大値抽出部
316…HDD装置
318…転倒判断部
700…転倒検出システム
710…センサ
720…A/Dコンバータ
730…転倒検出装置
731…データバッファ
732…加速度データ
733…角速度データ
734…加速度最大値抽出部
735…角度変化積分部
736…角速度最大値抽出部
737…転倒判断部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fall detection system 102 ... Detection target 104 ... Sensor 106 ... Network 108 ... Fall detection device 110 ... Information processing device 200 ... Fall detection system 202 ... Wheelchair 204 ... Care receiver 206 ... Fall detection device 210 ... Electric cart 212 ... Driving Person 214 ... Seat belt 216 ... Fall detection device 218 ... Air bag 300 ... Functional block 302 ... Network interface 304 ... Data buffer 306 ... Acceleration data 308 ... Angular velocity data 310 ... Acceleration maximum value extraction unit 312 ... Angular change integration unit 314 ... Angular velocity Maximum value extraction unit 316 HDD device 318 Fall determination unit 700 Fall detection system 710 Sensor 720 A / D converter 730 Fall detection device 731 Data buffer 732 Acceleration data 733 Angular velocity data 734 ... Maximum acceleration value extraction unit 735 ... Angular change integration unit 736 ... Angular velocity maximum value extraction unit 737 ... Fall determination unit

Claims (12)

検出対象の転倒を検出する転倒検出システムであって、前記転倒検出システムは、
前記検出対象に装着され、前記検出対象の姿勢に関して3軸方向の並進加速度および3軸回りの角速度を検出するセンサと、
前記センサからの並進加速度データおよび角速度データを受取る転倒検出装置とを含み、
前記転倒検出装置は、
前記並進加速度データおよび前記角速度データを受け取ってサンプリング時刻における2軸についての前記並進加速度データの絶対値が最大の並進加速度データを抽出して並進加速度最大値を更新する加速度最大値抽出手段と、
前記角速度データからサンプリング時刻における角速度の絶対値が最大の角速度データを抽出して角速度の最大値を更新する角速度最大値抽出手段と、
前記抽出した2軸についての並進加速度データを使用して転倒の期待値を計算し、前記期待値が設定したしきい値を超えた場合に、前記検出対象が転倒したことを判断する転倒判断手段と
を含む転倒検出システム。
A fall detection system for detecting a fall of a detection target, the fall detection system,
A sensor that is mounted on the detection target and detects a translational acceleration in three axial directions and an angular velocity around the three axes with respect to the posture of the detection target;
A fall detection device that receives translational acceleration data and angular velocity data from the sensor,
The fall detection device
An acceleration maximum value extracting means for receiving the translation acceleration data and the angular velocity data, extracting translation acceleration data having the maximum absolute value of the translation acceleration data for the two axes at the sampling time, and updating the maximum value of the translation acceleration;
Angular velocity maximum value extraction means for extracting angular velocity data having the maximum absolute value of angular velocity at the sampling time from the angular velocity data and updating the maximum value of angular velocity;
A fall determination means for calculating an expected fall value using the extracted translational acceleration data for the two axes , and determining that the detection target has fallen when the expected value exceeds a set threshold value. Fall detection system including and.
さらに、前記転倒判断手段は、前記並進加速度データが前記最大値を超えた時刻を基準とした前後にわたり角速度データを時間積分することにより、運動速度が最大の軸回りにおける角度変化を計算し、前記角度変化角度変化しきい値を超えたことにより前記検出対象の転倒を判断する、請求項1に記載の転倒検出システム。 Further, the fall determination means calculates an angular change around the axis having the maximum motion speed by time-integrating the angular speed data over and around the time when the translation acceleration data exceeds the maximum value. determining a fall of the detection target by angle change exceeds the angle change threshold, fall detection system according to claim 1. さらに、前記転倒判断手段は、前記並進加速度データおよび前記角速度データが各前記最大値を超え、かつ前記並進加速度データが最大値を超えた時刻と前記角速度データの最大値を超えた時刻との時間差を計算し、少なくとも当該時間差が設定した時間しきい値以下である場合に、前記検出対象の転倒を判断する、請求項1に記載の転倒検出システム。 Further, the overturn determination means is configured such that the time difference between the time when the translational acceleration data and the angular velocity data exceed the maximum values and the translational acceleration data exceeds the maximum value and the time when the angular velocity data exceeds the maximum value. The fall detection system according to claim 1, wherein the fall of the detection target is determined when at least the time difference is equal to or less than a set time threshold value. 前記センサは、ウェアラブルセンサまたは車載センサである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の転倒検出システム。   The fall detection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor is a wearable sensor or an in-vehicle sensor. 検出対象の転倒を検出する転倒検出装置であって、
前記並進加速度データおよび前記角速度データを受け取ってサンプリング時刻における2軸についての前記並進加速度データの絶対値が最大の並進加速度データを抽出して並進加速度最大値を更新する加速度最大値抽出手段と、
前記角速度データからサンプリング時刻における角速度の絶対値が最大の角速度データを抽出して角速度の最大値を更新する角速度最大値抽出手段と、
前記抽出した2軸についての並進加速度データを使用して転倒の期待値を計算し、前記期待値が設定したしきい値を超えた場合に、前記検出対象が転倒したことを判断する転倒判断手段と
を含む転倒検出装置。
A fall detection device for detecting a fall of a detection target,
An acceleration maximum value extracting means for receiving the translation acceleration data and the angular velocity data, extracting translation acceleration data having the maximum absolute value of the translation acceleration data for the two axes at the sampling time, and updating the maximum value of the translation acceleration;
Angular velocity maximum value extraction means for extracting angular velocity data having the maximum absolute value of angular velocity at the sampling time from the angular velocity data and updating the maximum value of angular velocity;
A fall determination means for calculating an expected fall value using the extracted translational acceleration data for the two axes , and determining that the detection target has fallen when the expected value exceeds a set threshold value. Fall detection device including and.
さらに、前記転倒判断手段は、前記並進加速度データが前記最大値を超えた時刻を基準とした前後にわたり角速度データを時間積分することにより、運動速度が最大の軸回りにおける角度変化を計算し、前記角度変化が前記角度変化について設定された角度変化しきい値を超えたことにより前記検出対象の転倒を判断する、請求項5に記載の転倒検出装置。 Further, the fall determination means calculates an angular change around the axis having the maximum motion speed by time-integrating the angular speed data over and around the time when the translation acceleration data exceeds the maximum value. The fall detection device according to claim 5, wherein a fall of the detection target is determined when an angle change exceeds an angle change threshold set for the angle change. さらに、前記転倒判断手段は、前記並進加速度データおよび前記角速度データが各前記最大値を超え、かつ前記並進加速度データが最大値を超えた時刻と前記角速度データが最大値を超えた時刻との時間差を計算し、少なくとも当該時間差が設定した時間しきい値以下である場合に、前記検出対象の転倒を判断する、請求項5に記載の転倒検出装置。 Further, the overturn judging means is configured such that the time difference between the time when the translational acceleration data and the angular velocity data exceed the maximum values and the translational acceleration data exceeds the maximum value and the time when the angular velocity data exceeds the maximum value. The fall detection device according to claim 5, wherein the fall of the detection target is determined when at least the time difference is equal to or less than a set time threshold value. 前記センサは、ウェアラブルセンサまたは車載センサであり、前記転倒検出装置は、前記センサからのデータをワイヤレス通信により受信する情報処理装置または前記センサと共に前記検出対象に装着されるモジュールである、請求項5〜7のいずれか1項に記載の転倒検出装置。   The sensor is a wearable sensor or an in-vehicle sensor, and the fall detection device is an information processing device that receives data from the sensor by wireless communication or a module that is attached to the detection target together with the sensor. The fall detection device according to any one of? 7. 検出対象の転倒を検出する転倒検出方法であって、前記転倒検出方法は、
センサにより前記検出対象に装着され、前記検出対象の姿勢に関して3軸方向の並進加速度および3軸回りの角速度を検出するステップと、
転倒検出装置が前記センサからの並進加速度データおよび角速度データを受取るステップと、
前記並進加速度データおよび前記角速度データを受け取ってサンプリング時刻における2軸についての前記並進加速度データの絶対値が最大の並進加速度データを抽出して並進加速度最大値を更新するステップと、
前前記角速度データからサンプリング時刻における角速度の絶対値が最大の角速度データを抽出して角速度の最大値を更新するステップと、
前記抽出した2軸についての並進加速度データを使用して転倒の期待値を計算し、前記期待値が設定したしきい値を超えた場合に、前記検出対象が転倒したことを判断するステップと
を含む転倒検出方法。
A fall detection method for detecting a fall of a detection target, the fall detection method,
Detecting a translational acceleration in three axial directions and an angular velocity about three axes with respect to the posture of the detection target, attached to the detection target by a sensor;
A fall detection device receiving translational acceleration data and angular velocity data from the sensor;
Receiving the translation acceleration data and the angular velocity data, extracting the translation acceleration data having the maximum absolute value of the translation acceleration data for the two axes at the sampling time, and updating the maximum value of the translation acceleration;
Extracting the angular velocity data having the maximum absolute value of the angular velocity at the sampling time from the previous angular velocity data and updating the maximum value of the angular velocity ;
Calculating an expected fall value using the extracted translational acceleration data for the two axes , and determining that the detection target has fallen when the expected value exceeds a set threshold value ; Including fall detection methods.
さらに、
前記並進加速度データが前記最大値を超えた時刻を基準とした前後にわたり角速度データを時間積分することにより、運動速度が最大の軸回りにおける角度変化を計算するステップと、
前記角度変化が前記角度変化について設定された角度変化しきい値を超えたことにより前記検出対象の転倒を判断するステップと、
を含む、請求項9に記載の転倒検出方法。
further,
Calculating the change in angle around the axis with the maximum motion speed by time-integrating the angular speed data over and before and after the time when the translational acceleration data exceeds the maximum value ;
Determining the fall of the detection target when the angle change exceeds an angle change threshold set for the angle change;
The fall detection method of Claim 9 containing these.
さらに、
前記並進加速度データおよび前記角速度データが各前記最大値を超え、かつ前記並進加速度データが最大値を超えた時刻と前記角速度データが最大値を超えた時刻との時間差を計算するステップと、
少なくとも当該時間差が設定した時間しきい値以下である場合に、前記検出対象の転倒を判断するステップと
を含む請求項9に記載の転倒検出方法。
further,
Calculating the time difference between the time when the translational acceleration data and the angular velocity data exceed each of the maximum values and the translational acceleration data exceeds the maximum value and the time when the angular velocity data exceeds the maximum value ;
The fall detection method according to claim 9, further comprising: determining whether the detection target falls when at least the time difference is equal to or less than a set time threshold value.
請求項9〜請求項11のいずれか1項に記載の転倒検出方法を装置が実行するためのコンピュータ実行可能なプログラム。
The computer-executable program for an apparatus to perform the fall detection method of any one of Claims 9-11.
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