JP5699717B2 - Step detection device, electronic device and program - Google Patents
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Description
本発明は、歩数検出装置、電子機器及びプログラム等に関する。 The present invention relates to a step detection device, an electronic device, a program, and the like.
加速度センサーを用いた歩数計が広く用いられている。歩数計はユーザーの歩行に伴う歩数を計測することを目的とするが、加速度センサーを用いる以上、歩行以外の要因によって生じる加速度の変動も歩数として検出してしまう可能性がある。例えば、歩数計を装着したまま車等の乗物で移動をした場合にも、加速、減速及びその他の要因により加速度センサーは加速度情報の変動を検出し、歩数としてカウントしてしまう。 Pedometers using acceleration sensors are widely used. The pedometer is intended to measure the number of steps accompanying the user's walking, but as long as the acceleration sensor is used, a change in acceleration caused by factors other than walking may be detected as the number of steps. For example, even when moving with a vehicle such as a car while wearing a pedometer, the acceleration sensor detects a change in acceleration information due to acceleration, deceleration, and other factors, and counts it as the number of steps.
特許文献1には、バイブレータ等の振動による誤カウントを抑える技術が開示されている。特許文献1ではフーリエ変換を行い、周波数の分析を行うことで誤カウントを抑止している。特許文献2では、検出した信号値と過去の検出ピークレベルとの相違に基づいて、歩行によるカウントか、それ以外の要因によるカウントかを区別する技術が開示されている。また特許文献3では、加速度を積分することでエネルギーに関する情報を求め、エネルギー情報を所定の閾値と比較することで歩数検出を判定する技術が開示されている。
特許文献1の手法では、フーリエ変換を行う必要があるため、処理負荷が重いという問題がある。特許文献2の手法では、歩数計をズボンのポケットに入れた場合等の検出が困難である。なぜなら、歩数計をズボンのポケットに入れた場合には、検出ピークのばらつきが大きくなる。逆に自動車等での移動時の方が検出ピークのばらつきが小さくなることも考えられ、その場合には歩行と乗物移動とを適切に切り分ける閾値を設定することが困難である。また特許文献3の手法では、特許文献2と同様にズボンのポケットに歩数計を入れた場合に判定が困難である。ズボンのポケットに装着した場合などではエネルギーのばらつきが大きくなるため、歩行による検出か乗物移動による検出かの区別が難しいためである。
In the method of
本発明の幾つかの態様によれば、乗物移動か否かを判定する特徴量に基づいて判定を行い、判定結果に基づいてカウントの留保等を行うことで、乗物移動時の誤カウントを抑止する歩数検出装置、電子機器及びプログラム等を提供することができる。 According to some aspects of the present invention, the determination based on the feature amount for determining whether or not the vehicle is moving is performed, and the count is reserved based on the determination result, thereby preventing erroneous counting during vehicle movement. A step detection device, an electronic device, a program, and the like can be provided.
本発明の一態様は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部と、歩行開始からの継続歩行時間を計測する歩行時間計測部と、前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部と、乗物移動をしているか否かを判別するための特徴量を、前記センサー信号に基づいて抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量抽出部で抽出された前記特徴量に基づいて、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行う判定部と、を含み、前記歩数カウント部は、前記継続歩行時間が所与の有効歩数判定期間より短かった場合に、前記継続歩行時間において検出された歩数のカウントをリセットし、前記歩数カウント部は、前記判定部での判定結果に基づいて、ユーザーが乗物移動していると判定された場合に、前記有効歩数判定期間を延長する歩数検出装置に関係する。 One aspect of the present invention is a step number detection unit that detects the number of steps based on a sensor signal from an acceleration sensor, a walking time measurement unit that measures a continuous walking time from the start of walking, and the step number detection in the step number detection unit. A step counting unit that counts the number of steps based on the result of the step, a feature amount extracting unit that extracts a feature amount for determining whether or not the vehicle is moving based on the sensor signal, and the feature amount A determination unit that determines whether the user is moving based on the feature amount extracted by the extraction unit, and the step count unit includes a continuous walk time from a given effective step determination period. When it is short, the count of the number of steps detected in the continuous walking time is reset, and the step count counting unit is based on the determination result in the determination unit and the user is moving the vehicle If it is a constant related to the step detection apparatus for extending the effective number of steps determination period.
本発明の一態様では、特徴量を用いた判定により乗物移動をしていると判定された場合には、有効歩数判定期間を延長する処理を行う。よって、有効歩数判定期間がカウンターの確定及びリセットに関係することに鑑みれば、有効歩数判定期間の延長により乗物移動による誤カウントを抑止すること等が可能になる。 In one aspect of the present invention, when it is determined that the vehicle is moving based on the determination using the feature amount, the effective step determination period is extended. Therefore, in view of the fact that the effective step count determination period is related to the determination and resetting of the counter, it is possible to suppress erroneous counting due to vehicle movement by extending the effective step count determination period.
また、本発明の一態様では、前記歩数検出部は、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて前記歩行の被評価値を求め、前記判定部は、評価期間における前記被評価値のうちの歩行と判定された被評価値が、所与の閾値よりも大きい場合には、ユーザーが乗物移動していないと判定してもよい。 In one aspect of the present invention, the step count detection unit obtains an evaluation value of the walking based on the sensor signal at a timing specified by a timing at which a peak value is detected, and the determination unit evaluates If the evaluated value determined as walking among the evaluated values in the period is larger than a given threshold, it may be determined that the user has not moved the vehicle.
これにより、被評価値が大きい場合には例えば他の特徴量による処理を行わずに、歩行であると判定することが可能になる。 Thereby, when the value to be evaluated is large, for example, it is possible to determine that the walking is performed without performing processing using another feature amount.
また、本発明の一態様では、前記特徴量抽出部は、加速度パワーベクトルの2回積分信号値のゼロクロス回数を前記特徴量として抽出し、前記判定部は、前記評価期間における前記被評価値のうちの歩行と判定された被評価値が、所与の閾値よりも小さいと判定された場合には、前記歩数検出部で検出された歩数と、前記ゼロクロス回数とを比較して、比較結果に基づいてユーザーが乗物移動しているかの判定を行ってもよい。 In the aspect of the invention, the feature amount extraction unit extracts the number of zero crosses of the twice-integrated signal value of the acceleration power vector as the feature amount, and the determination unit includes the evaluation value of the evaluation value in the evaluation period. If it is determined that the evaluation value determined as walking is smaller than a given threshold, the number of steps detected by the step detection unit is compared with the number of zero crossings, and the comparison result is obtained. Based on this, it may be determined whether the user is moving the vehicle.
これにより、被評価値が小さい場合には、ゼロクロス回数と検出歩数とを比較することで、歩行と乗物移動とを区別することが可能になる。 Thereby, when the value to be evaluated is small, it is possible to distinguish between walking and vehicle movement by comparing the number of zero crossings and the number of detected steps.
また、本発明の一態様では、前記特徴量抽出部は、加速度パワーベクトルの2回積分信号値のゼロクロス回数を前記特徴量として抽出し、前記判定部は、前記歩数検出部で検出された歩数と、前記ゼロクロス回数とを比較して、比較結果に基づいてユーザーが乗物移動しているかの判定を行ってもよい。 In the aspect of the invention, the feature amount extraction unit extracts the number of zero crosses of the twice integrated signal value of the acceleration power vector as the feature amount, and the determination unit detects the number of steps detected by the step number detection unit. And the number of times of zero crossing may be compared to determine whether the user is moving based on the comparison result.
これにより、ゼロクロス回数と検出歩数とを比較することで、歩行と乗物移動とを区別することが可能になる。 This makes it possible to distinguish walking and vehicle movement by comparing the number of zero crossings and the number of detected steps.
また、本発明の一態様では、前記歩数検出部は、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて前記歩行の被評価値を求め、前記判定部は、前記被評価値のうちの歩行と判定された被評価値と、歩行ではないと判定された被評価値との関係に基づいて、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the step count detection unit obtains an evaluation value of the walking based on the sensor signal at a timing specified by a timing at which a peak value is detected, and the determination unit Based on the relationship between the evaluated value determined as walking among the evaluated values and the evaluated value determined as not walking, it may be determined whether the user is moving the vehicle.
これにより、歩行と判定された被評価値と、歩行ではないと判定された被評価値とに基づいて、乗物移動か否かの判定を行うことが可能になる。 Accordingly, it is possible to determine whether or not the vehicle is moving based on the evaluated value determined as walking and the evaluated value determined as not walking.
また、本発明の一態様では、前記判定部は、評価期間における前記被評価値のうちの、歩行と判定された被評価値の和に基づいて求められる値と、歩行ではないと判定された被評価値の和に基づいて求められる値との比を求め、求められた前記比と所与の閾値の比較を行うことで、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行ってもよい。 Moreover, in one aspect of the present invention, the determination unit determines that a value obtained based on a sum of evaluated values determined to be walking among the evaluated values in an evaluation period is not walking. It may be determined whether the user is moving the vehicle by obtaining a ratio with a value obtained based on the sum of the evaluated values and comparing the obtained ratio with a given threshold value.
これにより、歩行と判定された被評価値と、歩行ではないと判定された被評価値との関係の一例として、2つの値の比を用いること等が可能になる。 As a result, it is possible to use a ratio of two values as an example of the relationship between the evaluated value determined as walking and the evaluated value determined as not walking.
また、本発明の一態様では、前記歩数カウント部は、テンポラリカウンターと、最終出力カウンターとを有し、前記歩数カウント部は、前記継続歩行時間が前記有効歩数判定期間よりも短い場合に、前記テンポラリカウンターにおいて前記歩数のカウント処理を行い、前記継続歩行時間が前記有効歩数判定期間を超えた場合に、前記テンポラリカウンターの値を最終出力カウンターの値に加算する処理を行ってもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the step count unit includes a temporary counter and a final output counter, and the step count unit, when the continuous walking time is shorter than the effective step number determination period, The number of steps may be counted in a temporary counter, and when the continuous walking time exceeds the effective number of steps determination period, the value of the temporary counter may be added to the value of the final output counter.
これにより、有効歩数判定期間によりカウンターの確定、リセット処理をテンポラリカウンターと最終出力カウンターを用いて実現すること等が可能になる。 As a result, the counter can be determined and the reset process can be realized by using the temporary counter and the final output counter according to the effective step count determination period.
また、本発明の一態様では、前記歩数検出部は、歩数の予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて求められた被評価値が、前記閾値よりも大きい場合に前記歩数検出を行ってもよい。 In one embodiment of the present invention, the step detection unit sets a threshold based on a step detection prediction period and an elapsed time since the previous step detection, and is specified by a timing at which a peak value is detected. The number of steps may be detected when an evaluated value obtained based on the sensor signal at the timing is larger than the threshold value.
これにより、予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間に基づいて閾値を設定すること等が可能になる。 This makes it possible to set a threshold based on the prediction detection cycle and the elapsed time since the previous step detection.
また、本発明の他の態様は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部と、前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部と、を含み、前記歩数検出部は、歩数の予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて求められた被評価値が、前記閾値よりも大きい場合に前記歩数検出を行う歩数検出装置に関係する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a step count detecting unit that detects a step count based on a sensor signal from an acceleration sensor, and a step count that performs a step count process based on a result of the step count detection by the step count detecting unit. The step detection unit sets a threshold based on the step detection detection cycle and the elapsed time since the previous step detection, and at a timing specified by the timing at which the peak value is detected. The present invention relates to a step detection device that detects the number of steps when an evaluated value obtained based on the sensor signal is larger than the threshold value.
また、本発明の一態様では、前記歩数検出部は、前記予測検出周期と、前回の歩数検出からの前記経過時間とより出力値が決定されるルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルの前記出力値を前記閾値として設定してもよい。 In the aspect of the invention, the step count detection unit may include a lookup table in which an output value is determined based on the prediction detection cycle and the elapsed time from the previous step count detection. The output value may be set as the threshold value.
これにより、閾値の設定はルックアップテーブルを用いて行うことが可能になる。 Thereby, the threshold value can be set using the lookup table.
また、本発明の一態様では、前記歩数検出部は、第1〜第Nの歩数検出時刻t1〜tNを検出した場合に、第N+1の歩数検出処理に用いられる第Nの予測検出周期TNをTN=tN−1−tN−2として求めてもよい。 In one aspect of the present invention, the step detection unit detects the first to N-th step detection times t 1 to t N and uses the N-th prediction detection cycle used for the (N + 1) -th step detection process. You may obtain | require TN as TN = tN -1- tN -2 .
これにより、歩数検出装置がズボンのポケットに装着されているようなケースでも、適切に予測検出周期を設定することが可能になる。 This makes it possible to appropriately set the prediction detection cycle even in the case where the step count detection device is mounted in the pocket of the pants.
また、本発明の他の態様は、請求項1乃至11のいずれかに記載の歩数検出装置を含む電子機器に関係する。
Another aspect of the invention relates to an electronic apparatus including the step count detection device according to any one of
また、本発明の他の態様は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部と、歩行開始からの継続歩行時間を計測する歩行時間計測部と、前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部と、乗物移動をしているか否かを判別するための特徴量を、前記センサー信号に基づいて抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量抽出部で抽出された前記特徴量に基づいて、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行う判定部として、コンピューターを機能させ、前記歩数カウント部は、前記継続歩行時間が所与の有効歩数判定期間より短かった場合に、前記継続歩行時間において検出された歩数のカウントをリセットし、前記歩数カウント部は、前記判定部での判定結果に基づいて、ユーザーが乗物移動していると判定された場合に、前記有効歩数判定期間を延長するプログラムに関係する。 According to another aspect of the present invention, a step number detection unit that detects the number of steps based on a sensor signal from the acceleration sensor, a walking time measurement unit that measures a continuous walking time from the start of walking, and the step number detection unit A step counting unit that performs a step counting process based on the result of the step detection, a feature amount extracting unit that extracts a feature amount for determining whether or not the vehicle is moving, based on the sensor signal; Based on the feature amount extracted by the feature amount extraction unit, the computer functions as a determination unit that determines whether the user is moving the vehicle, and the step count counting unit is provided with the continuous walking time given When it is shorter than the effective step count determination period, the count of the number of steps detected in the continuous walking time is reset, and the step count counting unit is based on the determination result in the determination unit If the user is determined to be moving vehicle, there is provided a program to extend the effective number of steps determination period.
また、本発明の他の態様は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部と、前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部として、コンピューターを機能させ、前記歩数検出部は、歩数の予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて求められた被評価値が、前記閾値よりも大きい場合に前記歩数検出を行うプログラムに関係する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a step count detecting unit that detects a step count based on a sensor signal from an acceleration sensor, and a step count that performs a step count process based on a result of the step count detection by the step count detecting unit. The computer functions as a unit, and the step detection unit sets a threshold based on the predicted detection cycle of the step count and the elapsed time since the previous step detection, and is identified by the timing at which the peak value is detected This relates to a program for detecting the number of steps when the value to be evaluated obtained based on the sensor signal is larger than the threshold value.
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, this embodiment will be described. In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. In addition, all the configurations described in the present embodiment are not necessarily essential configuration requirements of the present invention.
1.本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。加速度センサーを用いた歩数検出装置(歩数計)が広く用いられているが、これらの歩数検出装置は加速度の変動に基づいて歩数を検出するため、歩行以外の要因(乗物移動等)による加速度の変動も、歩行による歩数としてカウントしてしまう可能性がある。そのため、上述した特許文献1〜3のように、歩行とそれ以外の要因との区別を行う種々の手法が提案されている。
1. First, the method of this embodiment will be described. Step detection devices (pedometers) using acceleration sensors are widely used, but since these step detection devices detect the number of steps based on acceleration fluctuations, the acceleration caused by factors other than walking (vehicle movement, etc.) Variations may also be counted as steps taken by walking. Therefore, various methods for distinguishing between walking and other factors have been proposed, as described in
しかし、フーリエ変換を行う手法では当該フーリエ変換処理の処理負荷が重いという問題がある。また、検出ピークレベルと信号レベルの比較や、エネルギーによる比較を行う手法も、ズボンのポケットに歩数検出装置を装着した場合等に問題が生じる。ズボンのポケットに歩数検出装置を装着した場合には、右足による踏みだしと左足による踏みだしとで歩数検出装置の運動状態が大きく異なるため、検出ピークやエネルギーのばらつきが大きくなってしまうためである。 However, the method of performing Fourier transform has a problem that the processing load of the Fourier transform processing is heavy. Also, the method of comparing the detected peak level with the signal level or comparing with energy causes a problem when a step count detecting device is attached to the pants pocket. This is because when the step count detection device is attached to the pants pocket, the motion state of the step count detection device is greatly different between the stepping with the right foot and the stepping with the left foot, so that the detection peak and the variation in energy become large.
そこで本出願人は、乗物移動を行っているか否かを判定する特徴量を求め、当該特徴量に基づいて判定を行うことにより、歩行と乗物移動を区別する手法を提案する。本実施形態では、加速度センサーからの加速度情報(例えば後述するパワーベクトル等)から、被評価値(評価値)を算出し、被評価値に基づいて歩数検出を行う。それとともに、加速度情報或いは被評価値等から特徴量を求め、当該歩数検出が、歩行によるものか乗物移動によるものかの判定を行う。そして、歩数検出が乗物移動によるものであると判定された場合には、歩数のカウントを行う際に、カウントの留保或いはキャンセル等の処理を行う。このようにすることで、乗物移動時の誤カウントを抑止することが可能になる。なお、カウントの留保等の処理は有効歩数判定期間の延長等により行われるが、有効歩数判定期間の詳細については後述する。 In view of this, the present applicant proposes a method for distinguishing between walking and vehicle movement by obtaining a feature amount for determining whether or not the vehicle is moving, and making a determination based on the feature amount. In the present embodiment, an evaluation value (evaluation value) is calculated from acceleration information (for example, a power vector described later) from the acceleration sensor, and the number of steps is detected based on the evaluation value. At the same time, a feature amount is obtained from acceleration information or an evaluated value, and it is determined whether the number of steps is due to walking or vehicle movement. When it is determined that the number of steps is detected by moving the vehicle, processing such as reservation or cancellation of the count is performed when the number of steps is counted. By doing in this way, it becomes possible to suppress the erroneous count at the time of vehicle movement. The processing such as the reservation of the count is performed by extending the effective step number determination period, etc., and details of the effective step number determination period will be described later.
以下、本実施形態のシステム構成例について説明した後、本実施形態における歩数カウント処理について説明する。歩数カウント処理は具体的には、前処理、歩数検出処理、特徴量の算出及び判定処理、及びカウント処理に分けて説明する。最後に本実施形態の作用、効果について述べる。 Hereinafter, after describing the system configuration example of the present embodiment, the step count processing in the present embodiment will be described. Specifically, the step count processing will be described by dividing it into pre-processing, step count detection processing, feature amount calculation and determination processing, and count processing. Finally, the operation and effect of this embodiment will be described.
2.本実施形態のシステム構成例
本実施形態に係る歩数検出装置100を含む歩数計(歩数計測システム)の構成例を、図1を用いて説明する。歩数計は、センサー部10と、前処理部110と、歩数検出装置100と、歩数表示部20とを含む。そして、歩数検出装置100は、歩数検出部120と、特徴量抽出部130と、判定部140と、歩行時間計測部150と、歩数カウント部160と、を含む。ただし、歩数検出装置100や歩数計は図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
2. System Configuration Example of this Embodiment A configuration example of a pedometer (step count measurement system) including the step
センサー部10は歩行カウント処理に用いられるセンサーを有する。ここではセンサー部10は加速度センサーを含む。また、加速度センサー以外のセンサーを含んでもよい。
The
前処理部110は、センサー部10からのセンサー情報を取得し、前処理を行う。具体的には、3軸の加速度情報からパワーベクトルを求める処理や、バンドパスフィルター(以下、適宜BPFと記載する)によるフィルター処理を行う。
The
歩数検出部120は、歩数検出処理を行う。ここで歩数検出処理とは例えば、前処理後の信号値に基づいて歩行が行われたと考えられるタイミングを検出する処理のことである。よって一例としては、歩数検出部120から歩行時間計測部150や歩数カウント部160への出力は、歩数検出パルスの形で行われる。
The step count detection unit 120 performs step count detection processing. Here, the number of steps detection process is, for example, a process for detecting a timing at which walking is considered based on a signal value after preprocessing. Therefore, as an example, the output from the step count detection unit 120 to the walking
歩数検出部120は、ピーク検出部121と、被評価値算出部123と、閾値判定部125とを含む。ピーク検出部121は、前処理後の信号値の中からピーク値を検出する。被評価値算出部123は、ピーク値が検出されたタイミングの信号値から、歩数検出に用いられる被評価値を算出する。閾値判定部125は、適応的に閾値を設定し、設定した閾値と被評価値とを比較することで歩数検出を行う。ピーク検出部121、被評価値算出部123及び閾値判定部125の具体的な処理は後述する。
The step detection unit 120 includes a
特徴量抽出部130は、乗物移動か否かを判定する特徴量を算出する。特徴量の詳細及び算出手法については後述するが、例えば前処理部110からの前処理後の信号値、被評価値算出部123からの被評価値、或いは、閾値判定部125からの歩数検出パルス等に基づいて算出することが考えられる。
The feature amount extraction unit 130 calculates a feature amount for determining whether or not the vehicle is moving. Details of the feature amount and the calculation method will be described later. For example, the signal value after the preprocessing from the
判定部140は、特徴量抽出部130で算出された特徴量に基づいて、評価期間に検出された歩数が、乗物移動によるものか否かの判定を行う。評価期間の詳細及び具体的な判定手法については後述する。 The determination unit 140 determines whether or not the number of steps detected during the evaluation period is due to vehicle movement based on the feature amount calculated by the feature amount extraction unit 130. Details of the evaluation period and a specific determination method will be described later.
歩行時間計測部150は、継続歩行時間を計測する。ここで継続歩行時間とは、連続して歩行が検出されている時間のことを表す。
The walking
歩数カウント部160は、歩数のカウントを行う。歩数検出部120における歩数検出処理においては乗物移動であるかの判定は特に行われていない。歩数検出の結果を、歩数表示部20に表示される歩数に反映させるか否かは、判定部140での判定結果を考慮して歩数カウント部160により決定されることになる。
The
歩数カウント部160は、テンポラリカウンター161と、最終出力カウンター163を含む。静止状態から最初の歩行が検出されたら、まずテンポラリカウンター161においてカウントが行われる。テンポラリカウンター161によるカウントは、継続歩行時間が有効歩数判定期間を超えるまで行われ、有効歩数判定期間を超えたら、テンポラリカウンター161のカウント値が最終出力カウンター163に加算される。最終出力カウンター163のカウント値が、歩数表示部20に送信され、ユーザーに対して提示される。
The step
つまり、継続歩行時間が有効歩数判定期間を超えるまでは、歩数を検出しても、あくまで暫定的なカウントであり、有効歩数判定期間を超えて初めてユーザーに対して提示されるカウンターに確定されることになる。本実施形態においては有効歩数判定期間を延長することにより乗物移動による誤カウントを抑止するが、有効歩数判定期間の延長は歩数検出をカウントとして確定するまでの時間の延長につながる。確定までの時間が延長されれば、その間に当該暫定カウントが乗物移動によるものであるか否かの情報を取得する猶予が生まれ、結果としてテンポラリカウンター161をリセットする等のカウント抑圧処理を行う可能性が高まることになる。例えば、有効歩数判定期間が許容値以上になった場合(或いはテンポラリカウンター161の値が許容値以上になった場合)にテンポラリカウンター161をリセットするように動作させれば、乗物移動の疑いがある程度継続する場合に、暫定的なカウントがリセットされ、歩数としては最終的にカウントされないことになる。なお、歩数カウント部160の詳細な処理については後述する。
In other words, until the continuous walking time exceeds the effective number of steps determination period, even if the number of steps is detected, it is a tentative count, and is determined as a counter presented to the user for the first time after the effective number of steps determination period is exceeded. It will be. In the present embodiment, an erroneous count due to vehicle movement is suppressed by extending the effective number of steps determination period. However, extending the effective number of steps determination period leads to an increase in time until the detection of the number of steps is determined as a count. If the time until confirmation is extended, there is a grace period for acquiring information on whether or not the provisional count is due to vehicle movement, and as a result, count suppression processing such as resetting the temporary counter 161 can be performed. The nature will increase. For example, when the effective step count determination period exceeds the allowable value (or when the value of the temporary counter 161 exceeds the allowable value), if the temporary counter 161 is operated to be reset, there is some suspicion of vehicle movement. When continuing, the provisional count is reset and the number of steps is not finally counted. Detailed processing of the step
歩数表示部20は、歩数の表示を行う。例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等により実現できる。
The step
3.本実施形態における歩数カウント処理
本実施形態における歩数カウント処理について説明する。具体的には、前処理、歩数検出処理、特徴量の算出及び判定処理、及びカウント処理に分けて説明する。
3. Step count processing in this embodiment The step count processing in this embodiment is demonstrated. Specifically, the description will be divided into pre-processing, step count detection processing, feature amount calculation and determination processing, and count processing.
3.1 前処理
前処理は、前処理部110において行われ、3軸加速度のベクトル合成処理及びBPFによるノイズ成分とDC成分の除去処理の2ステップにより行われる。
3.1 Pre-processing Pre-processing is performed in the
まず、3軸加速度のベクトル合成処理について説明する。センサー部10から入力されたセンサー信号としては例えば加速度センサーによる3軸加速度情報が考えられる。ここでは3つの加速度情報をそのまま用いるのではなく、各軸の二乗和を計算してパワーベクトルに変換する。以後の歩数検出等の処理は、このパワーベクトルに基づいて行われる。パワーベクトルの算出手法としては下式(1)及び下式(2)等が考えられる。
First, vector synthesis processing of triaxial acceleration will be described. As a sensor signal input from the
上式(1)では、歩行の上下運動による加速度変化が±1gを超えるようなケースで、合成後の波形が歪む可能性がある。例えば、重力加速度の大半の成分がx軸に集中していて、かつ、その値が正の場合を考える。このとき、激しい上下運動による変動の下ピークが、マイナス側に突き抜けた場合、その成分は二乗によって正に折り返されるため、結果として波形が変形する。 In the above equation (1), the combined waveform may be distorted in a case where the acceleration change due to the vertical movement of walking exceeds ± 1 g. For example, consider a case where most of the components of gravitational acceleration are concentrated on the x-axis and the value is positive. At this time, when the lower peak of fluctuation due to intense vertical motion penetrates to the negative side, the component is folded back positively by the square, and as a result, the waveform is deformed.
上式(2)では、ローパスフィルター(LPF)で抽出した各軸の重力加速度成分の二乗を重み付け係数とした合成で、上下運動成分をより正確にパワーベクトルに反映でき、波形歪も生じない。なお、上式(2)におけるLPF(A)とは信号Aに対してローパスフィルター処理を行った値を表すものとする。ただし、極端にゆっくり歩行した場合やズボンの前ポケットに装着した場合などでは、上下運動だけではなく、前後左右の加速度変化(姿勢変化)も歩数検出に寄与してしまう。 In the above equation (2), the vertical motion component can be more accurately reflected in the power vector by combining the square of the gravitational acceleration component of each axis extracted by the low pass filter (LPF) with a weighting coefficient, and waveform distortion does not occur. Note that LPF (A) in the above equation (2) represents a value obtained by performing low-pass filter processing on the signal A. However, when walking extremely slowly or wearing it in the front pocket of trousers, not only the vertical movement but also the acceleration change (posture change) in the front and rear and right and left contributes to the detection of the number of steps.
本実施形態においては(1)式によるベクトル合成手法を用いるものとするが、上式(1)、上式(2)のどちらを採用してもよい。また、パワーベクトルの算出に別の手法を用いてもよい。 In this embodiment, the vector synthesis method based on the equation (1) is used, but either the above equation (1) or the above equation (2) may be adopted. Another method may be used for calculating the power vector.
次に、BPFによるノイズ成分とDC成分の除去処理について説明する。3軸加速度の合成パワーベクトルをそのまま用いた場合には、図2にPowerとして示した波形のように、高域のノイズ成分やDC成分が含まれており、この後の歩数検出処理を適切に行うことができない。そこでパワーベクトルに対して、BPFによりフィルター処理を行うことで、歩行動作に無関係な高域のノイズ成分及びDC成分を除去する。フィルター処理後の信号値は図2のBPF(Power)に示したように、高域のノイズ及びDC成分が除去され、正弦波に近い波形を得ることができる。 Next, noise component and DC component removal processing by BPF will be described. When the combined power vector of triaxial acceleration is used as it is, it contains high-frequency noise components and DC components as shown in the waveform shown in FIG. 2, and the subsequent step detection processing is appropriately performed. I can't do it. Therefore, the power vector is filtered by BPF to remove high-frequency noise components and DC components that are unrelated to the walking motion. As shown in the BPF (Power) of FIG. 2, the high-frequency noise and the DC component are removed from the signal value after filtering, and a waveform close to a sine wave can be obtained.
3.2 歩数検出処理
次に歩数検出処理について説明する。歩数検出処理は歩数検出部120において行われ、具体的にはピーク検出部121による下ピーク検出処理、被評価値算出部123による被評価値の算出処理、閾値判定部125による閾値判定処理が実行される。
3.2 Step Count Detection Process Next, the step count detection process will be described. The step detection process is performed in the step detection unit 120. Specifically, the lower peak detection process by the
3.2.1 下ピーク検出処理
一単位周期の歩行動作においては、鉛直方向の加速度成分は、上ピークが先に現れ、下ピークがそれに続くというペアを成す。大まかに言えば、足を上げたときが上ピークで、接地したときに下ピークとなる。よって、上ピーク或いは下ピークを検出することで歩数検出を行うことができる。
3.2.1 Lower Peak Detection Processing In a unit cycle of walking motion, vertical acceleration components form a pair in which an upper peak appears first and a lower peak follows. Roughly speaking, the upper peak is when you raise your foot, and the lower peak when you touch the ground. Therefore, the number of steps can be detected by detecting the upper peak or the lower peak.
本実施形態では、下ピークで歩数検出を行う。下ピークは例えば図3におけるPiに対応するものであり、具体的な判定は、下記の(1)、(2)の手法を、過去の歩行ピッチから求めた次の歩数検出までの予測検出周期Tに応じて適応的に切り換えて用いる。
(1)Pi<Pi-2、Pi<Pi-1、Pi<=Pi+1、Pi<Pi+2のとき、Piを下ピークと判定
(2)Pi<Pi-3、Pi<Pi-2、Pi<Pi-1、Pi<=Pi+1、Pi<=Pi+2、Pi<=Pi+3のとき、Piを下ピークと判定
具体的には予測周期Tが短い(概ね7以下)のとき(1)の条件で判定し、長い(7を超える)とき(2)の条件で判定する。
In this embodiment, the number of steps is detected at the lower peak. Lower peaks are those corresponding to P i in FIG. 3, for example, specific determination is the following (1), the method (2), prediction and detection to the next step detection obtained from the past walking pitch It is used by adaptively switching according to the period T.
(1) P i <P i -2, when P i <P i-1, P i <= P i + 1, P i < the P i + 2, determined under peak P i (2) P i <P i-3 , P i <P i-2 , P i <P i-1 , P i <= P i + 1 , P i <= P i + 2 , P i <= P i + 3 It determines P i under peak judged specifically determined by conditions in (1) of the estimated cycle T is short (approximately 7 or less), (greater than 7) long at conditions in (2).
3.2.2 歩数検出の被評価値の算出処理
判定された下ピークを歩数検出候補として評価し歩数を検出する。歩数検出は、後述する閾値判定により行うが、ここでは、閾値判定のための被評価値の算出方法について説明する。本実施形態では、まず、以下の2種類の手法で被評価値R1,R2を求める。なお、被評価値は1歩の動作に対応する信号値に基づく値である。パワーベクトルは、上述した図2のBPF(Power)に示した波形となるため、1歩の動作は正弦波の1周期に相当する波形の信号となる。被評価値としては、この正弦波の1周期に相当する波形の特徴が得られる値を採用すればよく、例えば、振幅値や面積(積分値)等が考えられる。ここでは、振幅値に対応する値を用いることにするが、これに限定されるものではない。
3.2.2 Process for calculating the value to be evaluated for step count detection The determined lower peak is evaluated as a step count detection candidate to detect the number of steps. The number of steps is detected by threshold determination described later. Here, a method for calculating an evaluated value for threshold determination will be described. In this embodiment, first, the evaluated values R1 and R2 are obtained by the following two methods. The value to be evaluated is a value based on the signal value corresponding to the operation of one step. Since the power vector has the waveform shown in BPF (Power) in FIG. 2 described above, one step of operation is a signal having a waveform corresponding to one cycle of a sine wave. As the value to be evaluated, a value capable of obtaining a waveform characteristic corresponding to one cycle of the sine wave may be employed. For example, an amplitude value, an area (integrated value), or the like may be considered. Here, a value corresponding to the amplitude value is used, but the present invention is not limited to this.
第1の手法では、下ピークを符号反転した値を用いる。BPFによるフィルター処理後は、DC成分が除去されているので、加速度パワーベクトルは基本的に0を中心に上下に振れることになる。したがって、下ピーク値を符号反転した値(-Pi)の2倍を被評価値とする。
R1=-2Pi ・・・・・(3)
In the first method, a value obtained by inverting the sign of the lower peak is used. Since the DC component is removed after the filter processing by the BPF, the acceleration power vector basically swings up and down around 0. Accordingly, the value to be evaluated is twice the value (-P i ) obtained by inverting the sign of the lower peak value.
R1 = -2P i (3)
第2の手法では、下ピーク以前の過去3サンプルの最大値との差分を用いる。下ピーク以前の3サンプル(Pi-2、Pi-3、Pi-4)の最大値を求め、その値から下ピークのサンプル値を引いた値を被評価値とする。なお、直前の3サンプル(Pi-1、Pi-2、Pi-3)を用いないのは、以下の理由による。上述したように、ここではR2として振幅値に相当する値を取得しようとしている。よって、過去3サンプルの最大値は上ピーク値に相当するものを選択しようという意図がある。しかし、連続するタイミングで上ピークと下ピークが現れることは、人の歩行スピード(歩行ピッチ)からは想定しにくい。よって、直前のタイミングPi-1を除いて、より上ピーク値に相当する可能性が高い、その前の3サンプルから被評価値R2を求めている。
R2=max(Pi-2,Pi-3,Pi-4)-Pi ・・・・・(4)
In the second method, a difference from the maximum value of the past three samples before the lower peak is used. The maximum value of three samples (P i-2 , P i-3 , P i-4 ) before the lower peak is obtained, and a value obtained by subtracting the sample value of the lower peak from the value is set as the evaluated value. The reason why the immediately preceding three samples (P i-1 , P i-2 , P i-3 ) are not used is as follows. As described above, here, the value corresponding to the amplitude value is to be acquired as R2. Therefore, there is an intention to select the maximum value of the past three samples corresponding to the upper peak value. However, it is difficult to assume that the upper peak and the lower peak appear at successive timings from the walking speed (walking pitch) of a person. Therefore, the evaluated value R2 is obtained from the previous three samples that are more likely to correspond to the upper peak value except for the immediately preceding timing Pi-1 .
R2 = max (P i-2 , P i-3 , P i-4 ) -P i (4)
基本的に、歩行動作による上下運動が良好に加速度パワーベクトルに反映されている場合は、上式(3)による手法で十分な被評価値が得られる。しかし、歩行ピッチが速い場合や、ズボンの前ポケットに装着したときなど、姿勢変化が激しい場合では、加速度パワーベクトルが歩行動作に同期してゼロクロスしない場合があり、上式(3)の被評価値だけでは歩数検出が不安定になる。例えば図4の波形の丸で示した部分のように、被評価値の値が振幅値に相当する値に比べて極端に小さくなってしまう(ゼロクロスしない場合には被評価値がマイナスになる)。 Basically, when the vertical motion by the walking motion is favorably reflected in the acceleration power vector, a sufficient value to be evaluated can be obtained by the method of the above equation (3). However, when the walking pitch is fast, or when the posture changes severely, such as when worn in the front pocket of trousers, the acceleration power vector may not be zero-crossed in synchronization with the walking motion. The number of steps detection becomes unstable with only the value. For example, as shown by the circled portion of the waveform in FIG. 4, the value to be evaluated becomes extremely smaller than the value corresponding to the amplitude value (the value to be evaluated becomes negative when zero crossing is not performed). .
一方、上式(4)の手法による被評価値では、波形が正弦波に近く振幅が小さい場合(例えば、端末を手に持ってゆっくり歩行した場合など)、被評価値が小さくなり歩数検出が不安定になる。そこで、R1とR2を両方求め、下式(5)に示したとおり大きい方を最終的な被評価値Rとする。
R=max(R1,R2) ・・・・・(5)
On the other hand, in the value to be evaluated by the method of the above equation (4), when the waveform is close to a sine wave and the amplitude is small (for example, when walking slowly holding the terminal in hand), the value to be evaluated becomes small and the number of steps is detected. It becomes unstable. Therefore, both R1 and R2 are obtained, and the larger one as shown in the following formula (5) is set as the final evaluated value R.
R = max (R1, R2) (5)
3.2.3 閾値判定
上式(5)で求めた被評価値Rが所定の閾値を越えている場合、歩数として判定する。歩行動作による歩数検出は、通常ある一定の周期で生じるはずである。したがって、乗物乗車時の振動等と極力区別するためにも、判定閾値は固定ではなく、次の歩数検出時刻を予測し、検出する可能性が高い時刻付近で閾値を下げ、それ以外は閾値を高めにする方が望ましい。そこで、過去の歩行ピッチから求めた次の歩数検出までの予測検出周期Tと、前回の歩数検出からの経過時間tをパラメーターとして、判定閾値を変化させる。具体的には、下式(6)に示すような2次元配列によるテーブル・ルックアップで判定閾値Thを求める。BaseThは判定閾値全体をかさ上げする変数で、歩数検出感度を調整するためのパラメーターである。
Th = ThLut[T][t] + BaseTh ・・・・・(6)
3.2.3 Determination of threshold value When the value R to be evaluated obtained by the above equation (5) exceeds a predetermined threshold value, it is determined as the number of steps. Detection of the number of steps by walking motion should normally occur at a certain period. Therefore, in order to distinguish as much as possible from vibrations when riding a vehicle, the determination threshold is not fixed, the next step detection time is predicted, the threshold is lowered near the time when there is a high possibility of detection, and the threshold is set otherwise. Higher is desirable. Therefore, the determination threshold is changed using the prediction detection period T from the previous walking pitch until the next step count detection and the elapsed time t from the previous step count detection as parameters. Specifically, the determination threshold Th is obtained by table lookup using a two-dimensional array as shown in the following formula (6). BaseTh is a variable for raising the entire determination threshold, and is a parameter for adjusting the step count detection sensitivity.
Th = ThLut [T] [t] + BaseTh (6)
ThLutは、上述したとおり予測検出周期Tと、経過時間tが近い箇所で閾値が小さく、Tとtの差が大きくなると閾値が大きくなるという特性を持てばよい。ThLutの設定手法は任意であり、例えば、仮設定した判定閾値で適当な数の歩行加速度データを用いて歩数検出を行い、被評価値の最小値の分布に基づいて設定する手法等が考えられる。判定閾値テーブルThLutの例を図5に示す。ここで、図5の例においては上式(6)のBaseThは0.2程度の値に設定されるが、ユーザーにより調整されてもよい。 As described above, ThLut only needs to have a characteristic that the threshold value is small at a location where the predicted detection period T and the elapsed time t are close, and the threshold value increases as the difference between T and t increases. The method of setting ThLut is arbitrary. For example, a method of detecting the number of steps using an appropriate number of walking acceleration data with a temporarily set determination threshold and setting based on the distribution of the minimum value of the evaluated values is conceivable. . An example of the determination threshold value table ThLut is shown in FIG. Here, in the example of FIG. 5, BaseTh in the above equation (6) is set to a value of about 0.2, but may be adjusted by the user.
なお例外処理として停止状態(過去1秒を超えて歩数を検出していない状態)からの最初の1歩目及び2歩目について考える必要がある。停止状態から最初の1歩を検出する際は、連続して歩行が行われる場合に比べて経過時間tが非常に大きな値となってしまい、ルックアップテーブルを有効に用いることが難しいため、BaseThを用いて判定する。また、続く2歩目の検出は、予測検出周期Tの情報がないので、図6に示す専用の判定閾値テーブルを用いる。 Note that it is necessary to consider the first step and the second step from the stop state (a state in which the number of steps is not detected exceeding the past one second) as exception processing. When detecting the first step from the stop state, the elapsed time t becomes a very large value as compared with the case where walking is performed continuously, and it is difficult to use the lookup table effectively. Determine using. In addition, since there is no information on the prediction detection cycle T in the subsequent detection of the second step, a dedicated determination threshold table shown in FIG. 6 is used.
ここで、予測検出周期Tを求める手法について説明する。一般的に予測は時間的に最も近い情報に基づいて行った方が良い。したがって、i番目の歩数検出時刻をtiとすると、予測検出周期Tiは下式(7)により求めることができる。 Here, a method for obtaining the prediction detection period T will be described. In general, it is better to make prediction based on the closest information in time. Therefore, assuming that the i-th step detection time is t i , the prediction detection period T i can be obtained by the following equation (7).
しかし、ズボンの前ポケットに装着したときなど、右足ステップと左足ステップでの加速度変化が異なる場合があり、上式(7)による予測では、予測誤差が大きくなる場合がある。図7に胸ポケットに歩数検出装置100を装着して普通に歩いた場合の加速度パワーベクトルと歩数検出の一例を示す。胸ポケット装着では、主にボディーの加速度変化を観測できるため、左右ステップでの加速度波形の相違はほとんどなく、検出された歩数周期もほぼ等間隔であることがわかる。
However, there is a case where the acceleration changes in the right foot step and the left foot step are different when worn in the front pocket of trousers, and the prediction error may increase in the prediction by the above equation (7). FIG. 7 shows an example of the acceleration power vector and the number of steps detected when the step
一方、図8は、ズボンの前ポケット装着の例である。ズボンの前ポケットに装着したときは、装着側の足の動きの影響を受け、検出される歩数周期が、右足→左足と左足→右足で大きく異なることがわかる。そこで、予測周期Tiは、1歩前の歩数検出時刻ti−1から2歩前の歩数検出時刻であるti−2を引いた値とする(下式(8))。 On the other hand, FIG. 8 is an example of wearing a front pocket of pants. When worn in the front pocket of trousers, it can be seen that the step cycle detected is greatly different between right foot → left foot and left foot → right foot due to the influence of foot movement on the wearing side. Therefore, the prediction cycle T i is a value obtained by subtracting t i−2 which is the step detection time two steps before the step detection time t i−1 one step before (the following equation (8)).
3.3 特徴量の算出及び判定処理
歩数計測情報は、移動距離や消費カロリー、脂肪燃焼量を求めるだけでなく、ユーザーの状態判別を行うための有力な情報源であり、歩行動作以外の振動による歩数カウントは、極力抑圧しなければならない。ここでは、乗物移動時の振動による誤カウントを抑圧する手法について説明する。なお特徴量は特徴量抽出部130において抽出される。
3.3 Feature Quantity Calculation and Judgment Process Step count information is a powerful information source not only for determining distance traveled, calories burned, and amount of fat burn, but also for determining the user's state. The step count due to must be suppressed as much as possible. Here, a method for suppressing erroneous counting due to vibration during vehicle movement will be described. The feature quantity is extracted by the feature quantity extraction unit 130.
3.3.1 特徴量
本実施形態では、以下の3つの特徴量を求めた上で複合的な評価を行い、乗物移動を判定する。
3.3.1 Feature Quantity In the present embodiment, the following three feature quantities are obtained and a composite evaluation is performed to determine vehicle movement.
第1の特徴量として、加速度パワーベクトルの2回積分信号(特に2回積分信号のゼロクロスに関する情報)を用いる。一般的な歩行動作時の波形を図9に示す。図9の波形からわかるように、歩行動作時の加速度信号とその2回積分信号は、同じ周期でほぼ逆相の関係になる。 As the first feature amount, an acceleration power vector twice-integrated signal (particularly, information on the zero-cross of the twice-integrated signal) is used. A waveform during a general walking motion is shown in FIG. As can be seen from the waveform in FIG. 9, the acceleration signal during the walking motion and the twice-integrated signal have a substantially opposite phase relationship with the same period.
続いて、自動車移動時の振動による波形を図10に示す。図10に示すように、自動車移動時では、加速度信号とその2回積分信号の同期は不安定になる。特に、ゼロレベルをクロスする周期に着目すると大きく異なっている。つまり、ゼロクロス周期に基づく比較処理(例えば所定時間内におけるゼロクロス回数等の比較処理等)により、通常歩行時と乗物移動時を識別することができる。 Next, FIG. 10 shows a waveform due to vibration when the automobile moves. As shown in FIG. 10, the synchronization of the acceleration signal and its twice integrated signal becomes unstable when the vehicle is moving. In particular, when paying attention to the cycle of crossing the zero level, it is greatly different. That is, it is possible to distinguish between normal walking and vehicle movement by comparison processing based on the zero-cross cycle (for example, comparison processing of the number of zero-crosses within a predetermined time).
しかし、歩行動作であっても歩行ピッチが速いジョギングやランの場合、或いはズボンの前ポケットに装着した場合などでは、自動車移動時のように加速度信号とその2回積分信号のゼロクロス周期が同期しないことがわかっている。図11にズボンのポケットに歩数検出装置100を装着した場合の加速度パワーベクトル及び2階席分信号の波形を示す。しかし、図10及び図11の縦軸のスケールからわかるように、これらの歩行動作では自動車移動時に比べて加速度パワーベクトルの振幅が大きく、上式(5)の被評価値Rの大きさによる判定で、ある程度区別が可能である。
However, even when walking, jogging or running with a fast walking pitch, or when worn in the front pocket of trousers, the zero-cross cycle of the acceleration signal and its two-time integration signal do not synchronize like when moving a car. I know that. FIG. 11 shows waveforms of the acceleration power vector and the second-floor seat signal when the number-of-
以上をまとめると、まずRの大きさが所与の閾値よりも大きいものは乗物移動ではないという判定を行う。Rが所与の閾値よりも小さい場合には、2回積分信号のゼロクロス周期に基づく判定を行い歩行か乗物移動かを区別することになる。 In summary, first, it is determined that a vehicle whose R is larger than a given threshold value is not a vehicle movement. When R is smaller than a given threshold value, a determination is made based on the zero-cross period of the integral signal twice to distinguish between walking and vehicle movement.
第2の特徴量として、歩幅周期のばらつき(分散値)を用いる。歩行動作は周期運動であるので、通常は検出した歩数の周期はほぼ一定になる。一方、乗物移動時の振動は、ランダムな成分が多く周波数の変動が大きい。よって歩行周期の分散を求め、分散が大きい場合には乗物移動、小さい場合には歩行であると判定することができる。ただし、歩行動作でも歩行開始直後などでばらつきが大きくなる場合があり、評価は注意を要する。 As the second feature amount, a step period variation (dispersion value) is used. Since the walking motion is a periodic motion, the cycle of the detected number of steps is usually almost constant. On the other hand, vibration during vehicle movement has many random components and large frequency fluctuations. Therefore, the variance of the walking cycle can be obtained, and it can be determined that the vehicle is moving when the variance is large, and is walking when the variance is small. However, even when walking, there may be a large variation immediately after the start of walking, etc., and the evaluation requires caution.
第3の特徴量として、ノイズレベルを用いる。図12に、自動車移動時の振動による歩数の誤検出の状態を示した。被評価値Rで示したパルスは、加速度パワーベクトルの下ピーク検出位置を示しており、パルスの高さはその際の被評価値である。また、歩数検出で示したパルスは、被評価値を閾値判定した結果、歩数として検出した位置を示している。図12の波形が示すように、下ピークとしては検出されたが、最終的に閾値判定で歩数検出から除外された下ピークがいくつか存在する(丸で示したパルス)。この除外された下ピークの割合を、ノイズレベルを図る尺度に利用する。 A noise level is used as the third feature amount. FIG. 12 shows a state of erroneous detection of the number of steps due to vibrations when the automobile is moving. The pulse indicated by the evaluated value R indicates the lower peak detection position of the acceleration power vector, and the height of the pulse is the evaluated value at that time. The pulse indicated by the step count detection indicates the position detected as the step count as a result of the threshold value determination of the evaluated value. As shown in the waveform of FIG. 12, there are some lower peaks that are detected as lower peaks but are finally excluded from the step count detection by the threshold determination (pulses indicated by circles). The ratio of the excluded lower peak is used as a measure for the noise level.
閾値判定により歩数検出から除外された以上、そのタイミングでは歩行は行われなかったということである。にもかかわらずピーク値が検出されるということはノイズの影響が疑われると言うことであり、ここでは、除外されたピークのタイミングにおける被評価値をノイズの尺度に用いる。具体的には例えば、除外されたピークのタイミングにおける被評価値が大きいほどノイズの影響が大きい(乗物移動である可能性が疑われる)ということになる。しかし、信号値の大きさは運動状態により異なるものであり、除外されたピークのタイミングにおける被評価値をそのまま用いることは好ましくない。よって、歩数検出された被評価値と、除外されたピークのタイミングにおける被評価値の比に基づく値を特徴量として用いる等の手法が好ましい。 As long as it is excluded from the detection of the number of steps by the threshold determination, it means that no walking has been performed at that timing. Nevertheless, the detection of the peak value means that the influence of noise is suspected, and here, the evaluated value at the timing of the excluded peak is used as a measure of noise. Specifically, for example, the greater the value to be evaluated at the excluded peak timing, the greater the influence of noise (the possibility of vehicle movement is suspected). However, the magnitude of the signal value varies depending on the exercise state, and it is not preferable to use the value to be evaluated at the excluded peak timing as it is. Therefore, a method such as using a value based on the ratio between the value to be evaluated with the number of steps detected and the value to be evaluated at the excluded peak timing as a feature amount is preferable.
3.3.2 特徴量の具体的な抽出方法
以上述べた3つの特徴量を抽出するために、評価期間の定義が必要である。評価期間における特徴量の値を用いることで、当該評価期間における歩数検出が乗物移動であるか否かの判定を行うことになる。評価期間が長い方が情報の確度は上がる。ただし、現実問題として、有効歩数判定期間(ここでは6秒とする)を超えるような評価サイクルでは、特徴量の評価を行う前に継続歩行時間が有効歩数判定期間を超えてしまい、誤検出の抑圧ができない(暫定的なカウントが判定前に確定してしまうことになる)。したがって、概ね6秒以内で結果を出力しなければならない。一方、評価期間は、時間で定める方法もあるが、本実施形態では、歩数周期の分散を求める際の除算を省ける等の理由から、評価期間を歩数で定めることとする。以上の理由により、本実施形態では評価期間を6歩とする。なお、評価期間が6歩を検出するまでの期間に限定されないことは言うまでもない。
3.3.2 Specific Extraction Method of Feature Quantity In order to extract the three feature quantities described above, it is necessary to define an evaluation period. By using the feature value during the evaluation period, it is determined whether or not the number of steps detected during the evaluation period is vehicle movement. The longer the evaluation period, the more accurate the information. However, as an actual problem, in an evaluation cycle that exceeds the effective number of steps determination period (here 6 seconds), the continuous walking time exceeds the effective number of steps determination period before the feature amount is evaluated, and erroneous detection Cannot be suppressed (a temporary count will be determined before judgment). Therefore, the result must be output within approximately 6 seconds. On the other hand, although there is a method of determining the evaluation period by time, in this embodiment, the evaluation period is determined by the number of steps for the reason that the division when obtaining the variance of the number of steps is omitted. For the above reasons, the evaluation period is 6 steps in this embodiment. Needless to say, the evaluation period is not limited to the period until six steps are detected.
第1の特徴量である、加速度パワーベクトルの2回積分信号について説明する。ここでは、6歩の歩数を検出する間の加速度パワーベクトルの2回積分信号の上りのゼロクロス回数Cをカウントする。安定した歩行運動であれば、ゼロクロスも6回となる。 A description will be given of the twice integrated signal of the acceleration power vector, which is the first feature amount. Here, the number of times of zero crossing of the up-convert signal of the acceleration power vector twice during the detection of the number of steps of 6 steps is counted. If the walking motion is stable, the zero crossing is also 6 times.
第2の特徴量である、歩数周期の分散について説明する。ここでは、6歩の歩数間隔の分散を求める。ただ、数学の定義で言う標本分散を正確に求める必要はない。標本数が固定なので除算は省いた疑似分散を求める。また、予測検出周期Tの説明の箇所で述べたように、右足と左足で歩数を検出する間隔が均等にならない場合がある。そこで、分散も左右の歩数検出で別々に求め、最後に合計する。具体的には、6歩の歩数間隔をT0〜T5としたとき、下式(9)で分散値Sを計算する。 The variance of the step count cycle, which is the second feature amount, will be described. Here, the variance of the step number interval of 6 steps is obtained. However, it is not necessary to accurately calculate the sample variance in the mathematical definition. Since the number of samples is fixed, the pseudo variance without division is obtained. Further, as described in the description of the prediction detection cycle T, the intervals for detecting the number of steps between the right foot and the left foot may not be uniform. Therefore, the variance is also obtained separately by detecting the number of steps on the left and right sides, and finally summed up. Specifically, when the step number interval of 6 steps is T0 to T5, the variance value S is calculated by the following equation (9).
第3の特徴量である、ノイズレベルについて説明する。歩数検出した6歩の被評価値の合計SRと6歩を検出する間に検出した下ピークのすべての被評価値の合計Srを求める。6歩の被評価値をR0〜R5、閾値判定で除外された被評価値をr0〜とすると、ノイズレベルは下式(10)、(11)からSrとして求められる。ただし、実際には上述したようにSRとSrの比等の値が用いられることになる。 The noise level that is the third feature amount will be described. The total SR of the evaluated values of the six steps detected by the number of steps and the total Sr of all the evaluated values of the lower peak detected while detecting the six steps are obtained. Assuming that the evaluated values for six steps are R 0 to R 5 and the evaluated values excluded in the threshold determination are r 0 to, the noise level is obtained as Sr from the following equations (10) and (11). However, in practice, values such as the ratio of SR and Sr are used as described above.
3.3.3 歩数カウントの抑圧判定
6歩検出する毎に上述した3つの特徴量を評価し、乗物移動と判定した場合は、有効歩数判定期間を延長する。但し、無制限に有効歩数判定期間を延長することはできないので、乗物移動と判定した時点で、検出歩数が例えば18歩を超えている場合は、それまでの歩数、歩行時間、歩行距離をゼロクリアする。
3.3.3 Suppression Determination of Step Count Count Each time six steps are detected, the above-described three feature amounts are evaluated, and if it is determined that the vehicle is moving, the effective step count determination period is extended. However, since the effective number of steps determination period cannot be extended indefinitely, when the number of detected steps exceeds 18 steps, for example, when it is determined that the vehicle has moved, the number of steps, walking time, and walking distance up to that point are cleared to zero. .
ここでは、有効歩数判定期間を延長するために、有効歩数判定期間の超過を判定するための計時カウンターを初期化する。例えば有効歩数判定期間の開始から5秒経過後に計時カウンターが初期化されれば、そこからさらに6秒だけ有効歩数判定期間が継続する。つまり有効歩数判定期間は計11秒に延長されることになる。この手法では、1回有効歩数判定期間が延長されたとしても、次の有効歩数判定期間が開始されるときには、その長さは再び設定値(6秒)に戻ることになる。 Here, in order to extend the effective step number determination period, a time counter for determining whether the effective step number determination period is exceeded is initialized. For example, if the time counter is initialized after 5 seconds from the start of the effective step determination period, the effective step determination period continues for another 6 seconds. That is, the effective step count determination period is extended to a total of 11 seconds. In this method, even if the effective number of steps determination period is extended once, when the next effective number of steps determination period is started, the length returns to the set value (6 seconds) again.
図13に歩数カウントの抑圧判定を行うフローチャートを示した。まず、S11でノイズレベルを確認する。SrがSRに対してTh1倍を超える場合は有効歩数判定期間の計時カウンターを初期化する(S15)。S11の判定は、バイブレータ等の振動振幅が小さく周波数が高い振動に対しての抑圧効果も期待できる。 FIG. 13 shows a flowchart for determining the suppression of the step count. First, the noise level is confirmed in S11. When Sr exceeds Th1 times as much as SR, the clock counter for the effective step count determination period is initialized (S15). The determination of S11 can also be expected to have a suppression effect on vibrations such as vibrators with low vibration amplitude and high frequency.
S11でNoと判定された場合には、S12で、SRがTh2より大きいか確認し、以後の抑圧処理はTh2以下の場合のみ行う。乗物移動ではTh2を越えるケースが少なくなるようにTh2を設定する。また、SRの値が大きくなるような歩行運動では、分散値Sや2回積分信号のゼロクロス回数Cも不安定になり、抑圧処理により本来の歩行運動による歩数カウントに影響を与える可能性が高くなる。よってそのような場合も抑圧処理は行わない方がよいことから、SやCが不安定になるか否かという観点からTh2を設定してもよい。 If it is determined No in S11, it is confirmed in S12 whether SR is greater than Th2, and the subsequent suppression process is performed only when Th2 or less. Th2 is set so that the number of cases that exceed Th2 is reduced in vehicle movement. Further, in a walking motion in which the value of SR becomes large, the variance value S and the number of zero crossings C of the two-time integration signal also become unstable, and it is highly likely that the number of steps counted by the original walking motion will be affected by the suppression process. Become. Therefore, since it is better not to perform the suppression process in such a case, Th2 may be set from the viewpoint of whether S or C becomes unstable.
S12でNoと判定された場合、まずS13では、ゼロクロス回数Cが6であるかの判定を行う。ここでは評価期間を、6歩を検出した時間に設定していることから、通常Cは6となるはずである。よって、6以外の値になった場合は計時カウンターを初期化する。 When it is determined No in S12, first, in S13, it is determined whether the number of zero crossings C is six. Here, since the evaluation period is set to the time when 6 steps are detected, C should normally be 6. Therefore, when the value becomes other than 6, the time counter is initialized.
S13でYesと判定された場合、S14で分散値Sの判定を行う。SがTh3を超えた場合には計時カウンターの初期化を行う。 When it is determined Yes in S13, the dispersion value S is determined in S14. When S exceeds Th3, the time counter is initialized.
なお、図13のフローチャートにおける各閾値は、既存の自動車、電車移動時の振動加速度データおよび振動試験機で生成した歩行加速度データ等による評価で決定してもよいし、他の手法により決定してもよい。 In addition, each threshold value in the flowchart of FIG. 13 may be determined by evaluation based on vibration acceleration data at the time of moving an existing car, train, and walking acceleration data generated by a vibration tester, or may be determined by other methods. Also good.
3.4 カウント処理
次に、歩数カウント部160における歩数カウント処理について説明する。歩数カウント処理の詳細を図14のフローチャートに示す。図14の処理が開始されると、まずS21で歩数検出パルスが入力されたかどうかの判定を行う。入力されていない場合は処理を終了し、入力された場合はS22へ進む。S22では、継続歩行時間が0であるか、つまり静止状態からの最初の一歩であるかの判定が行われ、継続歩行時間が0の場合S24に進む。
3.4 Counting Process Next, the step counting process in the
S22において継続歩行時間が0でない場合には、S23で有効歩数判定期間と継続歩行時間の比較を行い、継続歩行時間が有効歩数判定期間を超えている場合にはS27へ進み、そうでない場合にはS25に進む。 If the continuous walking time is not 0 in S22, the effective walking number determination period and the continuous walking time are compared in S23. If the continuous walking time exceeds the effective walking number determination period, the process proceeds to S27. Advances to S25.
S25では有効歩数判定期間が有効歩数判定期間の最大許容値以上であり、かつ、テンポラリカウンター161のカウント値が最大許容値以上であるかの判定が行われる。Yesの場合にはS27へ進み、Noの場合にはS26へ進む。 In S25, it is determined whether the effective step number determination period is equal to or greater than the maximum allowable value of the effective step number determination period and the count value of the temporary counter 161 is equal to or greater than the maximum allowable value. If Yes, the process proceeds to S27, and if No, the process proceeds to S26.
S26,S27,S24がテンポラリカウンター161及び最終出力カウンター163の一方或いは両方を変更するカウント処理になる。具体的にはS26では、テンポラリカウンター161のカウント値がインクリメントされる。これは、歩行の開始時ではなく、また有効歩数判定期間もテンポラリカウンター161のカウンター値も最大許容値以下に収まっている場合である。つまり、暫定的なカウント処理の継続に相当する。 S26, S27, and S24 are count processes for changing one or both of the temporary counter 161 and the final output counter 163. Specifically, in S26, the count value of the temporary counter 161 is incremented. This is not the case at the start of walking, and the case where the effective step count determination period and the counter value of the temporary counter 161 are within the maximum allowable value. That is, it corresponds to the continuation of provisional count processing.
S27では、最終出力カウンター163のカウント値に対して、テンポラリカウンター161のカウント値が加算される。これは、それまでテンポラリカウンター161を用いて暫定的にカウントしていた歩数を、歩行によるものであると判断し確定させる処理に相当する。そして、S21で入力された歩数検出パルスに相当する歩数に対応させて最終出力カウンター163をインクリメントし、さらにテンポラリカウンター161をリセットする。 In S27, the count value of the temporary counter 161 is added to the count value of the final output counter 163. This corresponds to processing for determining and confirming that the number of steps tentatively counted by using the temporary counter 161 is due to walking. Then, the final output counter 163 is incremented in correspondence with the number of steps corresponding to the number of steps detection pulse input in S21, and the temporary counter 161 is reset.
S24では、有効歩数判定期間を初期値に設定し、テンポラリカウンター161に1をセットする。これは、歩行が開始された場合に相当し、テンポラリカウンター161を用いた暫定的なカウントを開始させる処理となる。 In S24, the effective number of steps determination period is set to an initial value, and 1 is set in the temporary counter 161. This corresponds to a case where walking is started, and is a process of starting a temporary count using the temporary counter 161.
S24,S26,S27による処理のいずれかが終了場合には、S28で有効歩数判定期間が最大許容値よりも小さく、かつ、有効歩数判定期間の計時カウンターリセット指令が入力されているかの判定を行う。ここで計時カウンターリセット指令は、上述したように、判定部140による判定の結果、歩数カウント部160に入力されるものである。Yesの場合には、S29で計時カウンターのリセットが行われる。S28でNoと判定された場合、或いはS29の処理が終了した場合には、この処理が終了する。
If any of the processes in S24, S26, and S27 ends, it is determined in S28 whether the effective step count determination period is smaller than the maximum allowable value and whether a time counter reset command for the effective step count determination period is input. . Here, as described above, the time counter reset command is input to the
以上の本実施形態では、図1に示したように歩数検出装置100は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部120と、歩行開始からの継続歩行時間を計測する歩行時間計測部150と、歩数検出部120での歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部160と、乗物移動をしているか否かの判定を行うための特徴量を、センサー信号に基づいて抽出する特徴量抽出部130と、抽出された特徴量に基づいてユーザーが乗物移動しているかの判定を行う判定部140と、を含む。そして歩数カウント部160は、継続歩行時間が所与の有効歩数判定期間より短かった場合に、継続歩行時間に置いて検出された歩数のカウントをリセットする。それとともに歩数カウント部160は、判定部140での判定結果に基づいて、ユーザーが乗物移動していると判定された場合に、有効歩数判定期間を延長する処理を行う。
In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the
ここで、継続歩行時間とは連続して歩行が行われている時間のことである。連続して歩行とは前回の歩数検出から所与の時間の間に次に歩数検出が行われる状態を表すものとする。また、有効歩数判定期間とは、システム構成の箇所で説明したとおり、テンポラリカウンター161にカウントされた値を最終出力カウンター163に加算するのか、破棄するのかを判定するための期間のことであり、延長することでカウントの留保が行われる。 Here, the continuous walking time is a time during which walking is continuously performed. The continuous walking represents a state in which the number of steps is detected next during a given time from the previous number of steps detection. Further, the effective step count determination period is a period for determining whether the value counted by the temporary counter 161 is added to the final output counter 163 or discarded as described in the system configuration section. The count is reserved by extending.
なお、加速度センサーを有するセンサー部10と、歩数検出部120、特徴量抽出部130との関係は、例えば図1のようになる。センサー部10は前処理部110に接続され、前処理を行うことでDC成分等の除去が行われる。なお、図1ではセンサー部10と前処理部110が別であるものとして記載したが、前処理部110がセンサー部10に含まれてもよい。この場合、センサー部10においてセンサー信号に対する処理が行われることになるため、センサー部10からの出力はセンサー信号そのものではなく、処理後の信号となる。前処理部110は、歩数検出部120と特徴量抽出部130に接続される。特徴量抽出部130での特徴量の抽出は、前処理部110からの信号(加速度パワーベクトル)から行われる他、被評価値算出部123で算出された被評価値や、閾値判定部125での閾値判定の結果取得される歩数検出パルス等も用いられる。図1では歩数検出部120と特徴量抽出部130の接続は、簡単のため1本の矢印で記載したが、上述のように複数の種類の信号が出力されている。
The relationship between the
これにより、ユーザーが乗物移動していると判定された場合には、有効歩数判定期間が延長されることになるため、乗物移動と判定された際に検出された歩数のカウント留保或いは破棄が行われることになり、乗物移動による誤カウントを抑止することが可能になる。有効歩数判定期間の延長により誤カウントを抑止できる理由については、上述してきたとおりである。 As a result, when it is determined that the user is moving the vehicle, the effective number of steps determination period is extended. Therefore, the number of steps detected when the vehicle is determined to be moved is retained or discarded. Thus, erroneous counting due to vehicle movement can be suppressed. The reason why the erroneous count can be suppressed by extending the effective step count determination period is as described above.
また、歩数検出部120は、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでのセンサー信号に基づいて、歩行の被評価値を求める。そして判定部140は、評価期間における被評価値のうちの歩行と判定されたタイミングでの被評価値が、所与の閾値よりも大きい場合には、ユーザーが乗物移動していないと判定する。 In addition, the number-of-steps detection unit 120 obtains an evaluation value for walking based on a sensor signal at a timing specified by a timing at which a peak value is detected. Then, the determination unit 140 determines that the user is not moving the vehicle when the evaluated value at the timing determined as walking among the evaluated values in the evaluation period is larger than a given threshold.
ここで、ピーク値の検出は歩数検出部120のピーク検出部121により行われ、実際の処理は、上述した式(3)〜(5)を求めることになる。本実施形態においては、ピークが検出されたタイミングで被評価値を計算するが、その他のタイミングにおいて被評価値を算出してもかまわない。被評価値の算出後、閾値判定部125により閾値判定が行われ、その結果歩行ではないとして除かれる被評価値が存在しうる。よって、被評価値には歩行と判定された被評価値と、歩行と判定されなかった被評価値とがある。また、評価期間とは特徴量に基づいて、検出された歩数が乗物移動によるものか否かを判定する期間のことである。上述したように継続歩行時間が有効歩数判定期間を超える前に判定を行う必要があることから、評価期間は有効歩数判定期間よりも短い時間が設定され、本実施形態では例えば6回歩数を検出する期間とする。よって評価期間における歩行と判定された被評価値は通常6タイミング分(6個)だけ存在する。これと閾値との比較を行う場合には、例えば6個の被評価値の和を用いてもよいし、平均を用いてもよい。
Here, the peak value is detected by the
これにより、歩行と判定された被評価値に基づいて、その値が所与の閾値よりも大きい場合には、歩行であると考えることが可能になる。よって、その他の特徴量を用いた判定は行わなくてもよく、簡単に乗物移動か否かの判定を行うことができる。これは図10及び図11に示したように、ある程度以上の信号値の大きさの運動は乗物移動とは考えにくいためである。もちろん信号値の小さい歩行運動もあり得るが、その場合にはその他の特徴量を用いて判定を行えばよい。 Thereby, based on the evaluated value determined to be walking, when the value is larger than a given threshold, it can be considered to be walking. Therefore, it is not necessary to make a determination using other feature amounts, and it is possible to easily determine whether or not the vehicle is moving. This is because, as shown in FIGS. 10 and 11, it is difficult to consider a movement with a signal value larger than a certain level as a vehicle movement. Of course, there may be a walking motion with a small signal value, but in this case, the determination may be made using other feature amounts.
また、特徴量抽出部130は、加速度パワーベクトルの2回積分信号値のゼロクロス回数を特徴量として抽出してもよい。そして判定部140は、評価期間における歩行と判定された被評価値が、所与の閾値よりも小さいと判定された場合には、歩数検出部120で検出された歩数と、ゼロクロス回数とを比較して乗物移動か否かの判定を行う。 The feature amount extraction unit 130 may extract the number of zero crosses of the twice integrated signal value of the acceleration power vector as the feature amount. The determining unit 140 compares the number of steps detected by the number of steps detecting unit 120 with the number of zero crosses when it is determined that the value to be evaluated determined to be walking in the evaluation period is smaller than a given threshold value. Then, it is determined whether or not the vehicle is moving.
ここでゼロクロス回数とは、所与の期間に信号値がゼロになる回数を指す。 Here, the number of zero crossings refers to the number of times that the signal value becomes zero in a given period.
これにより、被評価値の大きさだけでは歩行と判定できない場合にも、歩行と乗物移動とを区別することが可能になる。これは図9に示したように、歩行の場合には加速度パワーベクトルと、その2回積分信号値は逆相で同じ周期になるのに対し、乗物移動ではそのような特性が表れないことによる。具体的には評価期間を6歩を検出する時間としていれば、歩数検出部120で検出される歩数は6となるため、ゼロクロス回数が6になるかどうかの判定を行うことになる。 This makes it possible to distinguish between walking and vehicle movement even when it is not possible to determine walking by the magnitude of the value to be evaluated. This is because, as shown in FIG. 9, in the case of walking, the acceleration power vector and its twice integrated signal value have the same cycle in opposite phases, but such characteristics do not appear in vehicle movement. . Specifically, if the evaluation period is a time for detecting 6 steps, the number of steps detected by the number-of-steps detection unit 120 is 6. Therefore, it is determined whether the number of zero crossings is 6.
また、特徴量抽出部130は、加速度パワーベクトルの2回積分信号値のゼロクロス回数を特徴量として抽出してもよい。そして判定部140は、歩数検出部120で検出された歩数と、ゼロクロス回数とを比較して乗物移動か否かの判定を行う。 The feature amount extraction unit 130 may extract the number of zero crosses of the twice integrated signal value of the acceleration power vector as the feature amount. The determining unit 140 compares the number of steps detected by the number of steps detecting unit 120 with the number of zero crossings to determine whether the vehicle is moving.
これにより、図9に示した通常の歩行と、図10の乗物移動とを区別することが可能になる。ただし他の特徴量を用いて歩数検出装置100をズボンのポケットに装着した場合等(図11)を乗物移動と区別する必要がある点には注意が必要である。
This makes it possible to distinguish between the normal walking shown in FIG. 9 and the vehicle movement shown in FIG. However, it should be noted that it is necessary to distinguish the case where the number-of-
また、歩数検出部120は、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでのセンサー信号に基づいて歩行の被評価値を求めてもよい。そして判定部140は、歩行と判定された被評価値と、歩行ではないと判定された被評価値との関係に基づいて、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行ってもよい。具体的には、歩行と判定された被評価値の和に基づいて求められる値と、歩行ではないと判定された被評価値の和に基づいて求められる値の比を算出してもよい。そして算出した比と所与の閾値との比較を行う。 In addition, the number-of-steps detection unit 120 may obtain an evaluation value of walking based on a sensor signal at a timing specified by a timing at which a peak value is detected. Then, the determination unit 140 may determine whether the user is moving based on the relationship between the evaluated value determined to be walking and the evaluated value determined not to be walking. Specifically, a ratio between a value obtained based on the sum of evaluated values determined to be walking and a value obtained based on the sum of evaluated values determined not to walk may be calculated. Then, the calculated ratio is compared with a given threshold value.
これにより、ノイズレベルの判定を行って乗物移動か否かを判定することが可能となる。図12に示したように、被評価値には歩行と判定された被評価値と、歩行ではないと判定された被評価値とが存在しうる。本来ならばピーク値の検出は歩行の時だけ行われ、歩行以外の所では検出されないはずである。それにもかかわらず、ピーク値が検出されてしまったのはノイズ等、他の要因を疑う必要がある。ここでは、歩行ではないと判定された被評価値の値が大きい場合(値そのままではなく比を用いることが望ましいのは上述したとおりである)に、ノイズの影響が大きいと考える。ノイズの影響が大きい場合には、カウントの留保処理を行うことになる。 This makes it possible to determine whether the vehicle is moving by determining the noise level. As shown in FIG. 12, the evaluated value may include an evaluated value determined as walking and an evaluated value determined as not walking. Normally, the peak value is detected only during walking, and should not be detected anywhere other than walking. Nevertheless, it is necessary to doubt other factors such as noise that the peak value has been detected. Here, when the value of the value to be evaluated determined not to be walking is large (as described above, it is desirable to use the ratio instead of the value as it is), it is considered that the influence of noise is large. When the influence of noise is large, a count reservation process is performed.
また、歩数カウント部160は、テンポラリカウンター161と、最終出力カウンター163とを有する。そして、継続歩行時間が有効歩数判定期間を超えるまでは、テンポラリカウンター161をインクリメントすることで歩数のカウント処理を行い、継続歩行時間が有効歩数判定期間を超えた場合に、テンポラリカウンター161の値を最終出力カウンター163に加算する。
Further, the step
ここで、ユーザーに対して提示される歩数は最終出力カウンター163のカウント値であり、テンポラリカウンター161の値はユーザーに対して提示されないものとする。ただし、特定の操作によりユーザーがテンポラリカウンターを参照することを妨げるものではない。 Here, the number of steps presented to the user is the count value of the final output counter 163, and the value of the temporary counter 161 is not presented to the user. However, it does not prevent the user from referring to the temporary counter by a specific operation.
これにより、テンポラリカウンター161と最終出力カウンター163の2つのカウンターを用いたカウント処理を行うことが可能になる。上述した、継続歩行時間が有効歩数判定期間よりも短かった場合のリセット処理は、テンポラリカウンター161の値を最終出力カウンター163に加算することなくリセットする処理に対応する。 This makes it possible to perform a counting process using two counters, the temporary counter 161 and the final output counter 163. The reset process when the continuous walking time is shorter than the effective number of steps determination period described above corresponds to the process of resetting the value of the temporary counter 161 without adding it to the final output counter 163.
また、歩数検出部120は、予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、被評価値が閾値よりも大きい場合に歩数検出処理を行ってもよい。具体的には、予測検出周期と前回の歩数検出からの経過時間により出力値が決定されるルックアップテーブルを有し、ルックアップテーブルの出力値を閾値として設定してもよい。 The step count detection unit 120 may set a threshold based on the prediction detection cycle and the elapsed time since the previous step count detection, and may perform the step count detection process when the evaluated value is larger than the threshold. Specifically, a lookup table in which an output value is determined based on the prediction detection cycle and the elapsed time from the previous step count detection may be provided, and the output value of the lookup table may be set as a threshold value.
これにより、予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間に応じて適応的に閾値を設定することが可能になる。具体的には図5に示したルックアップテーブルを用いる手法等が考えられる。人が歩行する際には、歩行周期はほぼ一定であるか、緩やかに変化することが通常であるため、予測検出周期が設定できたら、次の歩数は前回の歩数検出から予測検出周期だけ時間がたったときに検出される可能性が高い。よって、そのようなタイミング(ルックアップテーブルの対角成分)では閾値を低く設定し、急激に周期が変化するようなタイミングでは閾値を高く設定する。 As a result, it is possible to adaptively set the threshold according to the prediction detection cycle and the elapsed time since the previous step detection. Specifically, a method using the lookup table shown in FIG. When a person walks, the walking cycle is usually almost constant or changes slowly, so once the predicted detection cycle is set, the next step counts for the predicted detection cycle from the previous step count detection. Is likely to be detected when Therefore, the threshold value is set low at such timing (diagonal component of the look-up table), and the threshold value is set high at timing when the cycle changes suddenly.
また、以上の本実施形態は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部120と、歩数検出部120での歩数検出の結果に基づいて歩数カウント処理を行う歩数カウント部160とを含む歩数検出装置100に関係する。歩数検出部120は、予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、被評価値が閾値よりも大きい場合に歩数検出処理を行う。また、この歩数検出装置100においても、予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間に基づいて出力値が決まるルックアップテーブルを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the step detection unit 120 that detects the number of steps based on the sensor signal from the acceleration sensor, and the
これにより、閾値を適応的に設定する歩数検出装置を実現することが可能になる。 This makes it possible to realize a step count detection apparatus that adaptively sets the threshold value.
また、歩数検出部120は、第1〜第Nの歩数検出時刻t1〜tNを検出した場合に、第N+1の歩数検出処理に用いられる第Nの予測検出周期TNをTN=tN−1−tN−2として求めてもよい。
Further, the step detection unit 120, when detecting the
これにより、歩数検出装置100をズボンのポケットに装着した場合等にも、適切な予測検出周期を設定することが可能になる。ズボンのポケットに装着した場合には、図8に示したように右足を出すタイミングと左足を出すタイミングとで、長い周期と短い周期が交互に現れる。よって、式(7)に示したように直前2つの歩数検出時刻を用いるのではなく、式(8)に示したようにその1つ前のタイミングを用いるとよい。
This makes it possible to set an appropriate prediction detection cycle even when the
また、以上の本実施形態は、上述してきた歩数検出装置100を含む電子機器に関係する。
Further, the present embodiment described above relates to an electronic device including the step
これにより、歩数検出装置100を内蔵する電子機器を実現することが可能になる。具体的には図15に示したように、携帯電話等の携帯電子機器に内蔵することが想定される。携帯電子機器は、センサー部10と、歩数検出装置100と、通信部210と、処理部220と、表示部230と、I/F部240と、情報記憶媒体250を含む。ただし、携帯電子機器は図15の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば、携帯電子機器が表示部230を持つため、図1の歩数計に示した歩数表示部20を持たなくてもよい。また、歩数検出装置100と処理部220を別のものとしたが、歩数検出部120、歩数カウント部160等で行われる処理を、携帯電子機器の処理部220で行ってもよい。例えば歩数検出装置100がソフトウェア的に実現される場合には、図1の歩数検出装置100の各部の処理を実行するプログラムとして電子機器に実装されることが考えられる。具体的には図15に示した情報記憶媒体250に当該プログラムを記憶させ、I/F部240を介して電子機器に接続する。そして処理部220は、情報記憶媒体250からプログラムを読み出して、当該プログラムに記述された処理を実行することで歩数検出処理を行う。その場合、図15に示した歩数検出装置100のブロックでは歩数検出処理を行う必要はないため、当該ブロックはなくてもよい。
Thereby, it is possible to realize an electronic device in which the
また、以上の本実施形態は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部120と、歩行開始からの継続歩行時間を計測する歩行時間計測部150と、歩数検出部120での歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部160と、乗物移動をしているか否かの判定を行うための特徴量を、センサー信号に基づいて抽出する特徴量抽出部130と、抽出された特徴量に基づいてユーザーが乗物移動しているかの判定を行う判定部140として、コンピューターを機能させるプログラムに関係する。そして歩数カウント部160は、継続歩行時間が所与の有効歩数判定期間より短かった場合に、継続歩行時間に置いて検出された歩数のカウントをリセットする。それとともに歩数カウント部160は、判定部140での判定結果に基づいて、ユーザーが乗物移動していると判定された場合に、有効歩数判定期間を延長する処理を行う。
Further, in the present embodiment described above, the number of steps detecting unit 120 that detects the number of steps based on the sensor signal from the acceleration sensor, the walking
また、以上の本実施形態は、加速度センサーからのセンサー信号に基づいて歩数検出を行う歩数検出部120と、歩数検出部120での歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部160として、コンピューターを機能させ屡プログラムに関係する。そして歩数検出部120は、歩数の予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでのセンサー信号に基づいて求められた被評価値が、閾値よりも大きい場合に歩数検出を行う。 Further, in the present embodiment, the number of steps detecting unit 120 that detects the number of steps based on the sensor signal from the acceleration sensor, and the number of steps counting unit that performs the step counting process based on the result of the number of steps detection by the number of steps detecting unit 120. As 160, the computer functions and is related to the cocoon program. The step detection unit 120 sets a threshold based on the step detection detection cycle and the elapsed time since the previous step detection, and based on the sensor signal at the timing specified by the timing at which the peak value is detected. The number of steps is detected when the obtained evaluated value is larger than the threshold value.
これにより、ハードウェア的にではなく、ソフトウェア的に歩数をカウントする処理を行うプログラムを実現することが可能になる。そして、上記プログラムは、情報記憶媒体に記録される。ここで、情報記録媒体としては、DVDやCD等の光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスク(HDD)、不揮発性メモリーやRAM等のメモリーなど、歩数検出装置100及び電子機器等によって読み取り可能な種々の記録媒体を想定できる。例えば、図15を用いて上述したように携帯電子機器の情報記憶媒体250にプログラムが記憶され、処理部220において実行されるケースが考えられる。さらに具体的には、携帯電話のアプリケーションとして実現されることが想定される。近年の携帯電話は、自身の姿勢検出等を行うために3軸の加速度センサーを搭載しているものが存在する。よって、ネットワークから通信部210を介して歩数計アプリケーションのダウンロード等を行ってプログラムを取得し、取得したプログラムをインストールすることにより、携帯電話に歩数検出処理を行わせることが可能になる。その場合、処理部220とは具体的には携帯電話のCPUを指す。また情報記憶媒体250は、携帯電話の内部に搭載されたチップ上のメモリーであってもよいし、携帯電話に設けられたスロットに挿入して用いるカード型のメモリーであってもよい。
As a result, it is possible to realize a program that performs processing for counting the number of steps in software, not in hardware. The program is recorded on an information storage medium. Here, as the information recording medium, various recordings that can be read by the step
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また歩数検出装置、電子機器等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the step detection device, the electronic device, and the like are not limited to those described in this embodiment, and various modifications can be made.
10 センサー部、20 歩数表示部、110 前処理部、120 歩数検出部、
121 ピーク検出部、123 被評価値算出部、125 閾値判定部、
130 特徴量抽出部、140 判定部、150 歩行時間計測部、
160 歩数カウント部、161 テンポラリカウンター、
163 最終出力カウンター、210 通信部、220 処理部、230 表示部
10 sensor units, 20 step number display units, 110 preprocessing units, 120 step number detection units,
121 peak detection unit, 123 evaluation value calculation unit, 125 threshold determination unit,
130 feature amount extraction unit, 140 determination unit, 150 walking time measurement unit,
160 step count section, 161 temporary counter,
163 Final output counter, 210 communication unit, 220 processing unit, 230 display unit
Claims (14)
歩行開始からの継続歩行時間を計測する歩行時間計測部と、
前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部と、
乗物移動をしているか否かを判別するための特徴量を、前記センサー信号に基づいて抽出する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部で抽出された前記特徴量に基づいて、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行う判定部と、
を含み、
前記歩数カウント部は、
前記継続歩行時間が所与の有効歩数判定期間より短かった場合に、前記継続歩行時間において検出された歩数のカウントをリセットし、
前記歩数カウント部は、
前記判定部での判定結果に基づいて、ユーザーが乗物移動していると判定された場合に、前記有効歩数判定期間を延長することを特徴とする歩数検出装置。 A step detection unit that detects the number of steps based on a sensor signal from the acceleration sensor;
A walking time measurement unit that measures the continuous walking time from the start of walking; and
A step counting unit that performs a step counting process based on a result of the step detection in the step detecting unit;
A feature amount extraction unit for extracting a feature amount for determining whether or not the vehicle is moving based on the sensor signal;
A determination unit that determines whether the user is moving a vehicle based on the feature amount extracted by the feature amount extraction unit;
Including
The step count unit
If the continuous walking time is shorter than a given effective number of steps determination period, reset the count of steps detected in the continuous walking time,
The step count unit
A step detection device that extends the effective step determination period when it is determined that a user is moving based on a determination result in the determination unit.
前記歩数検出部は、
ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて前記歩行の被評価値を求め、
前記判定部は、
評価期間における前記被評価値のうちの歩行と判定された被評価値が、所与の閾値よりも大きい場合には、ユーザーが乗物移動していないと判定することを特徴とする歩数検出装置。 In claim 1,
The step detection unit
Obtaining an evaluation value of the walking based on the sensor signal at a timing specified by a timing at which a peak value is detected;
The determination unit
An apparatus for detecting the number of steps, wherein, when an evaluated value determined to be walking among the evaluated values in an evaluation period is larger than a given threshold value, it is determined that the user has not moved the vehicle.
前記特徴量抽出部は、
加速度パワーベクトルの2回積分信号値のゼロクロス回数を前記特徴量として抽出し、
前記判定部は、
前記評価期間における前記被評価値のうちの歩行と判定された被評価値が、所与の閾値よりも小さいと判定された場合には、前記歩数検出部で検出された歩数と、前記ゼロクロス回数とを比較して、比較結果に基づいてユーザーが乗物移動しているかの判定を行うことを特徴とする歩数検出装置。 In claim 2,
The feature amount extraction unit includes:
The number of zero crossings of the twice integrated signal value of the acceleration power vector is extracted as the feature amount,
The determination unit
When it is determined that the evaluated value determined as walking among the evaluated values in the evaluation period is smaller than a given threshold, the number of steps detected by the number of steps detection unit and the number of zero crosses And determining whether or not the user is moving the vehicle based on the comparison result.
前記特徴量抽出部は、
加速度パワーベクトルの2回積分信号値のゼロクロス回数を前記特徴量として抽出し、
前記判定部は、
前記歩数検出部で検出された歩数と、前記ゼロクロス回数とを比較して、比較結果に基づいてユーザーが乗物移動しているかの判定を行うことを特徴とする歩数検出装置。 In claim 1,
The feature amount extraction unit includes:
The number of zero crossings of the twice integrated signal value of the acceleration power vector is extracted as the feature amount,
The determination unit
A step count detection apparatus that compares the number of steps detected by the step count detection unit with the number of zero crossings and determines whether the user is moving on the basis of the comparison result.
前記歩数検出部は、
ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて前記歩行の被評価値を求め、
前記判定部は、
前記被評価値のうちの歩行と判定された被評価値と、歩行ではないと判定された被評価値との関係に基づいて、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行うことを特徴とする歩数検出装置。 In claim 1,
The step detection unit
Obtaining an evaluation value of the walking based on the sensor signal at a timing specified by a timing at which a peak value is detected;
The determination unit
A determination is made as to whether the user is moving on the basis of the relationship between the evaluated value determined as walking among the evaluated values and the evaluated value determined as not walking. Step detection device.
前記判定部は、
評価期間における前記被評価値のうちの、歩行と判定された被評価値の和に基づいて求められる値と、歩行ではないと判定された被評価値の和に基づいて求められる値との比を求め、求められた前記比と所与の閾値の比較を行うことで、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行うことを特徴とする歩数検出装置。 In claim 5,
The determination unit
Of the evaluated values in the evaluation period, a ratio between a value obtained based on the sum of the evaluated values determined to be walking and a value obtained based on the sum of the evaluated values determined not to be walking And determining whether the user is moving the vehicle by comparing the obtained ratio with a given threshold value.
前記歩数カウント部は、テンポラリカウンターと、最終出力カウンターとを有し、
前記歩数カウント部は、
前記継続歩行時間が前記有効歩数判定期間よりも短い場合に、前記テンポラリカウンターにおいて前記歩数のカウント処理を行い、前記継続歩行時間が前記有効歩数判定期間を超えた場合に、前記テンポラリカウンターの値を最終出力カウンターの値に加算する処理を行うことを特徴とする歩数検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 6.
The step count unit has a temporary counter and a final output counter,
The step count unit
When the continuous walking time is shorter than the effective number of steps determination period, the temporary counter performs the step counting process, and when the continuous walking time exceeds the effective number of steps determination period, the value of the temporary counter is set. A step detection device that performs a process of adding to a value of a final output counter.
前記歩数検出部は、
歩数の予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて求められた被評価値が、前記閾値よりも大きい場合に前記歩数検出を行うことを特徴とする歩数検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
The step detection unit
A threshold value is set based on the predicted number of steps detection period and the elapsed time since the previous step number detection, and the evaluated value obtained based on the sensor signal at the timing specified by the timing at which the peak value is detected The step count detection device performs the step count detection when the threshold is larger than the threshold value.
前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部と、
を含み、
前記歩数検出部は、
歩数の予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて求められた被評価値が、前記閾値よりも大きい場合に前記歩数検出を行うことを特徴とする歩数検出装置。 A step detection unit that detects the number of steps based on a sensor signal from the acceleration sensor;
A step counting unit that performs a step counting process based on a result of the step detection in the step detecting unit;
Including
The step detection unit
A threshold value is set based on the predicted number of steps detection period and the elapsed time since the previous step number detection, and the evaluated value obtained based on the sensor signal at the timing specified by the timing at which the peak value is detected The step count detection device performs the step count detection when the threshold is larger than the threshold value.
前記歩数検出部は、
前記予測検出周期と、前回の歩数検出からの前記経過時間とより出力値が決定されるルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルの前記出力値を前記閾値として設定することを特徴とする歩数検出装置。 In claim 8 or 9,
The step detection unit
A step number in which an output value is determined based on the prediction detection cycle and the elapsed time from the previous step number detection, and the output value of the look-up table is set as the threshold value. Detection device.
前記歩数検出部は、
第1〜第Nの歩数検出時刻t1〜tNを検出した場合に、第N+1の歩数検出処理に用いられる第Nの予測検出周期TNをTN=tN−1−tN−2として求めることを特徴とする歩数検出装置。 In any one of Claims 8 thru | or 10.
The step detection unit
When detecting step detection time t 1 ~t N first to N, the predicted detection period T N of the N used in the (N + 1) of the step detection process T N = t N-1 -t N-2 A step count detection apparatus characterized by obtaining as follows.
歩行開始からの継続歩行時間を計測する歩行時間計測部と、
前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部と、
乗物移動をしているか否かを判別するための特徴量を、前記センサー信号に基づいて抽出する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部で抽出された前記特徴量に基づいて、ユーザーが乗物移動しているかの判定を行う判定部として、
コンピューターを機能させ、
前記歩数カウント部は、
前記継続歩行時間が所与の有効歩数判定期間より短かった場合に、前記継続歩行時間において検出された歩数のカウントをリセットし、
前記歩数カウント部は、
前記判定部での判定結果に基づいて、ユーザーが乗物移動していると判定された場合に、前記有効歩数判定期間を延長することを特徴とするプログラム。 A step detection unit that detects the number of steps based on a sensor signal from the acceleration sensor;
A walking time measurement unit that measures the continuous walking time from the start of walking; and
A step counting unit that performs a step counting process based on a result of the step detection in the step detecting unit;
A feature amount extraction unit for extracting a feature amount for determining whether or not the vehicle is moving based on the sensor signal;
Based on the feature amount extracted by the feature amount extraction unit, as a determination unit that determines whether the user is moving the vehicle,
Make the computer work,
The step count unit
If the continuous walking time is shorter than a given effective number of steps determination period, reset the count of steps detected in the continuous walking time,
The step count unit
A program for extending the effective step count determination period when it is determined that the user is moving based on a determination result in the determination unit.
前記歩数検出部での前記歩数検出の結果に基づいて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部として、
コンピューターを機能させ、
前記歩数検出部は、
歩数の予測検出周期と、前回の歩数検出からの経過時間とに基づいて閾値を設定し、ピーク値が検出されたタイミングにより特定されるタイミングでの前記センサー信号に基づいて求められた被評価値が、前記閾値よりも大きい場合に前記歩数検出を行うことを特徴とするプログラム。 A step detection unit that detects the number of steps based on a sensor signal from the acceleration sensor;
As a step count unit that performs a step count process based on the result of the step detection by the step detector,
Make the computer work,
The step detection unit
A threshold value is set based on the predicted number of steps detection period and the elapsed time since the previous step number detection, and the evaluated value obtained based on the sensor signal at the timing specified by the timing at which the peak value is detected When the number of steps is larger than the threshold, the number of steps is detected.
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