JP5952907B2 - Walking style discrimination system, walking style discrimination device, and walking style discrimination method - Google Patents

Walking style discrimination system, walking style discrimination device, and walking style discrimination method Download PDF

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Description

本発明は、歩行様式判別システムに関する。   The present invention relates to a walking style discrimination system.

本技術分野の背景技術として、特開2005−114537号公報(特許文献1)がある。この公報には、人の歩行動作を検出する歩行動作検出処理装置が記載されている。この歩行動作検出処理装置は、角速度ベクトルと加速度ベクトルにより重力加速度を検出し、重力加速度から鉛直方向の加速度を除去して残差加速度成分を抽出し、残差加速度成分の主成分分析を行い、鉛直方向加速度成分および進行方向加速度成分の主成分方向ベクトルを算出し、主成分方向ベクトルに基づいて鉛直方向加速度成分の山ピークから谷ピークに変化するピークペアを検出した場合であってかつ進行方向加速度成分の谷ピークから山ピークに変化するピークペアを検出した場合に、進行方向加速度成分の勾配を計算し、鉛直方向加速度成分の山ピークから谷ピークに変化する谷ピークの検出時刻における前記勾配が所定値以上である場合に歩行動作検出と判定する。   As background art in this technical field, there is JP-A-2005-114537 (Patent Document 1). This publication describes a walking motion detection processing device for detecting a human walking motion. This walking motion detection processing device detects the gravitational acceleration from the angular velocity vector and the acceleration vector, removes the acceleration in the vertical direction from the gravitational acceleration, extracts the residual acceleration component, performs the principal component analysis of the residual acceleration component, The principal component direction vector of the vertical direction acceleration component and the traveling direction acceleration component is calculated, and when the peak pair changing from the peak of the vertical direction acceleration component to the valley peak is detected based on the principal component direction vector, the traveling direction acceleration is detected. When a peak pair that changes from a valley peak of a component to a mountain peak is detected, a gradient of a traveling direction acceleration component is calculated, and the gradient at a detection time of a valley peak that changes from a mountain peak of a vertical direction acceleration component to a valley peak is predetermined. When it is equal to or greater than the value, it is determined that the walking motion is detected.

特許文献1:特開2005−114537号公報   Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-114537

特許文献1によれば、被験者が装着したセンサによって計測されたRoll軸角速度成分の周期が歩行周期の2倍になっているとき、被験者が階段を上っていると判別される。これは、階段を上るときのRoll軸角速度周波数が歩行周波数のおよそ半分になることを意味している。   According to Patent Document 1, when the period of the Roll axis angular velocity component measured by the sensor worn by the subject is twice the walking cycle, it is determined that the subject is going up the stairs. This means that the Roll axis angular velocity frequency when going up the stairs is about half of the walking frequency.

図6は、実測された歩行時の加速度及び角速度のパワースペクトルの例を示す説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a measured power spectrum of acceleration and angular velocity during walking.

具体的には、図6(A)及び(B)は、それぞれ、第1の被験者が階段を上っているときに計測されたx軸加速度パワースペクトル及びRoll軸角速度パワースペクトルである。ここで、x軸とは、地面と垂直な軸(すなわち重力加速度の向きと平行な軸)であり、roll軸とは、x軸と直交する面内における被験者の歩行方向の成分と平行な軸である。x軸加速度のパワースペクトルのピーク周波数は歩行周波数に相当し、Roll軸角速度(すなわちRoll軸周りの回転運動の角速度)のパワースペクトルのピーク周波数はRoll軸角速度周波数に相当する。   Specifically, FIGS. 6A and 6B are an x-axis acceleration power spectrum and a Roll-axis angular velocity power spectrum measured when the first subject is climbing the stairs, respectively. Here, the x axis is an axis perpendicular to the ground (that is, an axis parallel to the direction of gravitational acceleration), and the roll axis is an axis parallel to the component of the walking direction of the subject in a plane orthogonal to the x axis. It is. The peak frequency of the power spectrum of the x-axis acceleration corresponds to the walking frequency, and the peak frequency of the power spectrum of the Roll axis angular velocity (that is, the angular velocity of the rotational motion around the Roll axis) corresponds to the Roll axis angular velocity frequency.

図6(A)及び(B)によれば、歩行周波数が約2Hzであるのに対して、Roll軸角速度周波数はその半分の約1Hzである。この結果は特許文献1の知見に合致しているため、特許文献1の技術によって第1の被験者の階段昇降を検出できると考えられる。   According to FIGS. 6A and 6B, while the walking frequency is about 2 Hz, the Roll axis angular velocity frequency is about 1 Hz, which is half of that. Since this result is consistent with the knowledge of Patent Document 1, it is considered that the technique of Patent Document 1 can detect the first subject's stair climbing.

一方、図6(C)及び(D)は、それぞれ、第2の被験者が階段を上っているときに計測されたx軸加速度パワースペクトル及びroll軸角速度パワースペクトルである。これらの図によれば、歩行周波数が約2Hzであるのに対して、Roll軸角速度周波数はそれとほぼ同じ約1Hzである。 また、図6(E)及び(F)は、それぞれ、第3の被験者が階段を上っているときに計測されたx軸加速度パワースペクトル及びRoll軸角速度パワースペクトルである。これらの図によれば、歩行周波数が約2Hzであるのに対して、Roll軸角速度周波数は約3Hzである。これらの結果は特許文献1の知見に合致しないため、特許文献1の技術を用いた場合には第2の被験者及び第3の被験者の階段昇降の検出に失敗する可能性がある。   On the other hand, FIGS. 6C and 6D are an x-axis acceleration power spectrum and a roll-axis angular velocity power spectrum measured when the second subject is climbing the stairs, respectively. According to these figures, while the walking frequency is about 2 Hz, the Roll axis angular velocity frequency is about 1 Hz which is almost the same as that. FIGS. 6E and 6F are an x-axis acceleration power spectrum and a Roll-axis angular velocity power spectrum measured when the third subject is climbing the stairs, respectively. According to these figures, the walking frequency is about 2 Hz, while the Roll axis angular velocity frequency is about 3 Hz. Since these results do not agree with the knowledge of Patent Document 1, when the technique of Patent Document 1 is used, there is a possibility that the detection of the stair ascending / descending of the second subject and the third subject may fail.

このように、従来の階段昇降検出技術は、被験者依存性が強く、検出精度も十分でなかった。   As described above, the conventional stair climbing detection technique is highly subject-dependent and the detection accuracy is not sufficient.

また、上記の特許文献1の技術によれば、Roll軸角速度に基づいて階段昇降が検出されるが、被験者に取り付けられる角速度センサのRoll軸が被験者のRoll軸と一致するとは限らない。このため、特許文献1の技術によって被験者の階段昇降を検出するためには、被験者のRoll軸と角速度センサのRoll軸とが一致するように被験者に角速度センサを取り付けるか、又は、角速度センサによって計測された3軸の角速度から被験者のRoll軸の角速度を計算する必要があった。   Moreover, according to the technique of the above-mentioned Patent Document 1, stair climbing is detected based on the Roll axis angular velocity, but the Roll axis of the angular velocity sensor attached to the subject does not always coincide with the Roll axis of the subject. For this reason, in order to detect a test subject's stair ascending / descending by the technique of patent document 1, an angular velocity sensor is attached to a test subject so that a Roll axis of a test subject and a Roll axis of an angular velocity sensor may correspond, or it measures by an angular velocity sensor. It was necessary to calculate the angular velocity of the subject's Roll axis from the measured three-axis angular velocity.

上記の課題を解決するために、本発明は、歩行者に取り付けられる端末装置と、前記端末装置からデータを取得するサーバ装置と、を含む歩行様式判別システムであって、前記端末装置は、角速度センサと、加速度センサと、を有し、前記サーバ装置は、プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有し、前記記憶装置は、前記角速度センサによって計測された三次元の直交座標系の角速度データ及び前記加速度センサによって計測された三次元の直交座標系の加速度データを保持し、前記プロセッサは、前記加速度データに基づいて、鉛直方向となす角が最も小さい座標軸を除く二つの座標軸を、鉛直方向と直交する進行方向平面に近い2軸として特定し、前記進行方向平面に近い2軸の角速度データに基づいて、前記進行方向平面に近い2軸の角速度のパワースペクトルを計算し、前記計算されたパワースペクトルに基づいて、1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び2歩の周期の成分のパワースペクトル強度を計算し、前記1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記歩行者の歩行様式が階段歩行又は平地歩行のいずれであるかを判別する。 In order to solve the above problems, the present invention is a walking style discrimination system including a terminal device attached to a pedestrian and a server device that acquires data from the terminal device, the terminal device having an angular velocity The server device includes a processor and a storage device connected to the processor, and the storage device is a three-dimensional orthogonal coordinate measured by the angular velocity sensor. System angular velocity data and acceleration data of a three-dimensional orthogonal coordinate system measured by the acceleration sensor, and the processor uses the coordinate data except for the coordinate axis having the smallest angle with the vertical direction based on the acceleration data. and was identified as 2-axis close to the traveling direction a plane perpendicular to the vertical direction, based on the angular velocity data of the two-axis closer to the traveling direction plane, said traveling A power spectrum of a biaxial angular velocity close to a plane is calculated, and based on the calculated power spectrum, a power spectrum intensity of a one-step cycle component and a power spectrum strength of a two-step cycle component are calculated; Based on whether or not the power spectrum intensity of the one-step cycle component and the power spectrum strength of the two-step cycle component satisfy a predetermined condition, the pedestrian walking mode is either stair walking or flat ground walking. or to determine it.

本発明の一実施形態によれば、角速度の被験者依存性が強い場合であっても、任意の姿勢で取り付けられたセンサによって計測された角速度に基づいて、座標変換を行うことなく、精度よく階段昇降を検出することができる。   According to one embodiment of the present invention, even if the angular velocity is strongly subject-dependent, the stairs are accurately performed without performing coordinate conversion based on the angular velocity measured by a sensor attached in an arbitrary posture. Elevation can be detected.

本発明の実施形態の歩行様式判別システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the walking style discrimination | determination system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の歩行様式判別システムを構成する各部のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of each part which comprises the walking style discrimination | determination system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置が実行する歩行様式判別処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the walk style discrimination | determination process which the server apparatus of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のサーバ装置が実行する平地階段判別処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flat stairs discrimination | determination process which the server apparatus of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のサーバ装置が実行する階段昇降判別処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the stair climbing determination process which the server apparatus of embodiment of this invention performs. 実測された歩行時の加速度及び角速度のパワースペクトルの例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the power spectrum of the acceleration at the time of walking actually measured, and angular velocity. 本発明の実施形態の端末装置を装着した歩行者の上面図である。It is a top view of a pedestrian wearing a terminal device of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の歩行様式判別処理に利用される、歩行者の脚の運動による進行方向平面に対する回転の説明図である。It is explanatory drawing of rotation with respect to the advancing direction plane by the exercise | movement of a pedestrian's leg utilized for the walking style discrimination | determination process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態において使用される歩行ピッチレンジの説明図である。It is explanatory drawing of the walking pitch range used in embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって算出された歩行者の歩行ピッチ強度の説明図である。It is explanatory drawing of the walk pitch intensity | strength of the pedestrian calculated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって算出された歩行者のハーフピッチ強度の説明図である。It is explanatory drawing of the half pitch intensity | strength of the pedestrian calculated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって算出された別の歩行者のハーフピッチ強度の説明図である。It is explanatory drawing of the half pitch intensity | strength of another pedestrian calculated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置が実行する判別結果補間処理及び判別結果棄却処理の説明図である。It is explanatory drawing of the discrimination result interpolation process and discrimination result rejection process which the server apparatus of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態のサーバ装置によって算出された第1の歩行者のZ軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。It is explanatory drawing of the Z-axis angular velocity half pitch intensity | strength of the 1st pedestrian calculated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって算出された第1の歩行者のY軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。It is explanatory drawing of the Y-axis angular velocity half pitch intensity | strength of the 1st pedestrian calculated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって算出された第2の歩行者のZ軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。It is explanatory drawing of the Z-axis angular velocity half pitch intensity | strength of the 2nd pedestrian calculated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のサーバ装置によって算出された第2の歩行者のY軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。It is explanatory drawing of the Y-axis angular velocity half pitch intensity | strength of the 2nd pedestrian calculated by the server apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態における階段区間内のフレームごとの角速度ハーフピッチ強度と歩行様式との関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the angular velocity half pitch intensity | strength for every frame in the staircase section in embodiment of this invention, and a walking style. 本発明の実施形態における階段区間内の角速度ハーフピッチ強度の平均値と歩行様式との関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the average value of the angular velocity half pitch intensity | strength in the staircase section in embodiment of this invention, and a walking style.

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態の歩行様式判別システムの構成を示すブロック図である。図2は、本発明の実施形態の歩行様式判別システムを構成する各部のハードウェア構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a walking style discrimination system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of each unit constituting the walking style discrimination system according to the embodiment of the present invention.

本実施形態の歩行様式判別システムは、端末装置101、サーバ装置103及びそれらを接続するネットワーク102からなる。   The walking style discrimination system of this embodiment includes a terminal device 101, a server device 103, and a network 102 that connects them.

端末装置101は、歩行者が携帯する端末であり、例えば、ジャイロセンサ201、加速度センサ202、方位センサ203、温度センサ204、GPS(Global Positioning System)205、メモリ207、記憶媒体208、通信部209、入出力部210、及び、それらに接続されたCPU(Central Processing Unit)206を備える。   The terminal device 101 is a terminal carried by a pedestrian, for example, a gyro sensor 201, an acceleration sensor 202, an orientation sensor 203, a temperature sensor 204, a GPS (Global Positioning System) 205, a memory 207, a storage medium 208, and a communication unit 209. , An input / output unit 210, and a CPU (Central Processing Unit) 206 connected thereto.

ジャイロセンサ201は、端末装置101の角速度を計測する。具体的には、ジャイロセンサ201は、端末装置101の向きを基準とするX軸、Y軸、Z軸それぞれの軸まわりの角速度を計測する。   The gyro sensor 201 measures the angular velocity of the terminal device 101. Specifically, the gyro sensor 201 measures the angular velocities around the X axis, the Y axis, and the Z axis with respect to the orientation of the terminal device 101.

加速度センサ202は、端末装置101の加速度を計測する。具体的には、加速度センサ202は、端末装置101の向きを基準とするX軸、Y軸、Z軸それぞれの軸方向の加速度を計測する。   The acceleration sensor 202 measures the acceleration of the terminal device 101. Specifically, the acceleration sensor 202 measures the acceleration in the axial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis with respect to the orientation of the terminal device 101.

方位センサ203は、地磁気を検出し、それに基づいて絶対方位を計測する。   The direction sensor 203 detects geomagnetism and measures the absolute direction based on it.

温度センサ204は、端末装置101の内部又は周囲の温度を計測する。ジャイロセンサ201のオフセット量の温度依存性が明らかである場合には、温度センサ204によって計測された温度を用いて、ジャイロセンサ201が計測した角速度を補正してもよい。   The temperature sensor 204 measures the temperature inside or around the terminal device 101. When the temperature dependence of the offset amount of the gyro sensor 201 is clear, the angular velocity measured by the gyro sensor 201 may be corrected using the temperature measured by the temperature sensor 204.

GPS205は、GPS衛星からの信号を受信し、それに基づいて端末装置101の絶対位置を計測する。   The GPS 205 receives a signal from a GPS satellite and measures the absolute position of the terminal device 101 based on the signal.

例えば、端末装置101は、GPS205及び方位センサ203を使用できる環境ではそれらを使用し、それらを使用できない環境(例えば屋内)ではジャイロセンサ201及び加速度センサ202を使用して、歩行経路推定等のために必要なデータを収集してもよい。後述するように、本発明はジャイロセンサ201及び加速度センサ202を使用した歩行様式判別に関する。このため、本実施形態の端末装置101は、ジャイロセンサ201及び加速度センサ202を備える必要があるが、方位センサ203、温度センサ204及びGPS205は必ずしも備えなくてよい。   For example, the terminal device 101 uses the GPS 205 and the direction sensor 203 in an environment where the GPS 205 and the direction sensor 203 can be used, and uses the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 in an environment where the GPS 205 and the direction sensor 203 cannot be used (for example, indoors). You may collect the necessary data. As will be described later, the present invention relates to walking style discrimination using a gyro sensor 201 and an acceleration sensor 202. For this reason, although the terminal device 101 of this embodiment needs to be provided with the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202, the direction sensor 203, the temperature sensor 204, and GPS205 do not necessarily need to be provided.

CPU206は、メモリ207に格納されたプログラムに従って、端末装置101を制御する。   The CPU 206 controls the terminal device 101 according to a program stored in the memory 207.

メモリ207は、例えば半導体メモリであり、CPU206によって実行されるプログラム、CPU206によって参照されるデータ、及び、CPU206が実行する処理の結果として取得されたデータ等を格納する。記憶媒体208に格納されたプログラム及びデータの少なくとも一部が、必要に応じてメモリ207にコピーされてもよいし、取得されたデータが必要に応じてメモリ207から記憶媒体208にコピーされてもよい。   The memory 207 is a semiconductor memory, for example, and stores a program executed by the CPU 206, data referred to by the CPU 206, data acquired as a result of processing executed by the CPU 206, and the like. At least a part of the program and data stored in the storage medium 208 may be copied to the memory 207 as necessary, or the acquired data may be copied from the memory 207 to the storage medium 208 as necessary. Good.

記憶媒体208は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性の記憶媒体である。   The storage medium 208 is a non-volatile storage medium such as a flash memory.

通信部209は、ネットワーク102に接続され、サーバ装置103と通信するインターフェースである。   The communication unit 209 is an interface that is connected to the network 102 and communicates with the server apparatus 103.

入出力部210は、端末装置101を装着した歩行者からの入力を受ける入力装置、及び、その歩行者に情報を出力する出力装置を含む。例えば、入出力部210は、入力装置としてキーボード、ボタン又はポインティングデバイス等を備え、出力装置として画像表示装置等を備えてもよいし、それらと同等の機能を有するいわゆるタッチパネル等を備えてもよい。   The input / output unit 210 includes an input device that receives an input from a pedestrian wearing the terminal device 101 and an output device that outputs information to the pedestrian. For example, the input / output unit 210 may include a keyboard, a button, a pointing device, or the like as an input device, and may include an image display device or the like as an output device, or may include a so-called touch panel having functions equivalent to those. .

例えば、歩行者がデータ取得の開始及び終了の指示をそれぞれ任意のタイミングで入出力部210に入力することができる。CPU206は、データ取得の開始を指示されてから、終了を指示されるまでの間、ジャイロセンサ201及び加速度センサ202を制御して、例えば定期的に角速度及び加速度を計測し、その結果をメモリ207に格納する。その間に歩行者が平地及び階段を歩行すると、その歩行に起因する角速度及び加速度が計測され、記録される。   For example, the pedestrian can input data acquisition start and end instructions to the input / output unit 210 at arbitrary timings. The CPU 206 controls the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 from the start of data acquisition to the end thereof, for example, periodically measures the angular velocity and acceleration, and stores the results in the memory 207. To store. In the meantime, when the pedestrian walks on the flat ground and the stairs, the angular velocity and acceleration resulting from the walk are measured and recorded.

サーバ装置103は、通信部211、メモリ213、記憶媒体214、入出力部215、及び、それらに接続されたCPU212を備える計算機である。   The server apparatus 103 is a computer including a communication unit 211, a memory 213, a storage medium 214, an input / output unit 215, and a CPU 212 connected to them.

CPU212は、メモリ213に格納されたプログラムに従って、例えば後述する歩行様式判別処理を実行する。   The CPU 212 executes, for example, a walking style determination process described later according to a program stored in the memory 213.

メモリ213は、例えば半導体メモリであり、CPU212によって実行されるプログラム、CPU212によって参照されるデータ、及び、CPU212が実行する処理の結果として取得されたデータ等を格納する。記憶媒体214に格納されたプログラム及びデータの少なくとも一部が、必要に応じてメモリ213にコピーされてもよいし、取得されたデータが必要に応じてメモリ213から記憶媒体214にコピーされてもよい。   The memory 213 is, for example, a semiconductor memory, and stores a program executed by the CPU 212, data referred to by the CPU 212, data acquired as a result of processing executed by the CPU 212, and the like. At least a part of the program and data stored in the storage medium 214 may be copied to the memory 213 as necessary, or the acquired data may be copied from the memory 213 to the storage medium 214 as necessary. Good.

記憶媒体214は、例えばハードディスク又はフラッシュメモリのような不揮発性の記憶媒体である。   The storage medium 214 is a non-volatile storage medium such as a hard disk or a flash memory.

通信部211は、ネットワーク102に接続され、端末装置101と通信するインターフェースである。   The communication unit 211 is an interface that is connected to the network 102 and communicates with the terminal device 101.

入出力部215は、サーバ装置103のユーザからの入力を受ける入力装置、及び、ユーザに情報を出力する出力装置を含む。例えば、入出力部215は、入力装置としてキーボード、ボタン又はポインティングデバイス等を備え、出力装置として画像表示装置等を備えてもよいし、それらと同等の機能を有するいわゆるタッチパネル等を備えてもよい。   The input / output unit 215 includes an input device that receives input from the user of the server device 103 and an output device that outputs information to the user. For example, the input / output unit 215 may include a keyboard, buttons, a pointing device, or the like as an input device, and may include an image display device or the like as an output device, or may include a so-called touch panel having functions equivalent to those. .

ネットワーク102は、それを介して端末装置101からサーバ装置103にデータを伝送できるものである限り、どのようなものであってもよい。例えば、ネットワーク102は、LAN(Local Area Network)であってもよいし、広域ネットワークであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。あるいは、ネットワーク102がUSB(Universal Serial Bus)のようなデータ伝送路であってもよい   The network 102 may be any network as long as data can be transmitted from the terminal device 101 to the server device 103 via the network 102. For example, the network 102 may be a local area network (LAN), a wide area network, or a combination thereof. Alternatively, the network 102 may be a data transmission path such as a USB (Universal Serial Bus).

なお、図1及び図2には、歩行経路推定システムの典型的な例として、端末装置101及びサーバ装置103がネットワーク102を介してデータを通信する構成を示したが、ネットワーク102を介したデータ通信の代わりに、記憶媒体を用いてデータをやり取りすることもできる。例えば、ジャイロセンサ201等によって計測されたデータを、端末装置101に接続されたメモリカードのような架け替え可能な記憶媒体に書き込み、その記憶媒体をサーバ装置103の設置場所まで運搬してサーバ装置103に接続し、書き込まれたデータを記憶媒体214又はメモリ213にコピーしてもよい。   1 and 2 show a configuration in which the terminal device 101 and the server device 103 communicate data via the network 102 as a typical example of the walking route estimation system. Instead of communication, data can be exchanged using a storage medium. For example, data measured by the gyro sensor 201 or the like is written in a replaceable storage medium such as a memory card connected to the terminal apparatus 101, and the storage medium is transported to the installation location of the server apparatus 103 to be server apparatus. The data written may be copied to the storage medium 214 or the memory 213.

あるいは、サーバ装置103の代わりに、端末装置101自身が(より詳細には、端末装置101のCPU206が、メモリ207に格納されたプログラムに従って)後述する歩行様式判別を行ってもよい。その場合、ネットワーク102及びサーバ装置103は不要である。   Alternatively, instead of the server device 103, the terminal device 101 itself (more specifically, the CPU 206 of the terminal device 101 may perform walking mode determination described later according to a program stored in the memory 207). In that case, the network 102 and the server apparatus 103 are unnecessary.

図3は、本発明の実施形態のサーバ装置103が実行する歩行様式判別処理を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart illustrating the walking style determination process executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention.

既に説明したように、端末装置101は、ジャイロセンサ201及び加速度センサ202によって計測された角速度データ及び加速度データをメモリ207又は記憶媒体208に格納し、それをサーバ装置103にネットワーク102を介して送信する。例えば、端末装置101を装着した歩行者が階段を含む空間を歩行し、その間に取得された角速度データ及び加速度データが記憶媒体208等に格納される。歩行者が歩行を終了した後、端末装置101は、記憶媒体208等に格納されたデータをサーバ装置103に送信する。サーバ装置103は、端末装置101から受信した角速度データ及び加速度データを記憶媒体214等に格納して、図3に示す歩行様式判別処理を実行する。すなわち、図3に示す処理が開始された時点で、サーバ装置103は、少なくとも、端末装置101から取得したX軸、Y軸及びZ軸それぞれの加速度の時系列データ、及び、X軸、Y軸及びZ軸それぞれの軸周りの角速度の時系列データを保持している。   As described above, the terminal apparatus 101 stores the angular velocity data and acceleration data measured by the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 in the memory 207 or the storage medium 208 and transmits them to the server apparatus 103 via the network 102. To do. For example, a pedestrian wearing the terminal device 101 walks in a space including stairs, and angular velocity data and acceleration data acquired during that time are stored in the storage medium 208 or the like. After the pedestrian finishes walking, the terminal device 101 transmits data stored in the storage medium 208 or the like to the server device 103. The server device 103 stores the angular velocity data and the acceleration data received from the terminal device 101 in the storage medium 214 and executes the walking style discrimination process shown in FIG. That is, at the time when the processing shown in FIG. 3 is started, the server apparatus 103 at least acquires the time-series data of the X-axis, Y-axis, and Z-axis accelerations acquired from the terminal apparatus 101, and the X-axis and Y-axis. And time-series data of angular velocities around the respective Z-axis.

ここで、X軸、Y軸及びZ軸は、端末装置101が備えるジャイロセンサ201及び加速度センサ202が計測する角速度及び加速度の座標軸である。これらの3軸と、歩行者のYaw軸(すなわち上下方向の軸)、歩行者のRoll軸(すなわち前後方向の軸)及び歩行者のPitch軸(すなわち左右方向の軸)との関係は、端末装置101にジャイロセンサ201及び加速度センサ202が設置される向き、及び、端末装置101が歩行者に装着される向きに依存する。本実施形態ではどちらの向きも限定されないため、通常は、センサの座標軸は、歩行者を基準とするYaw軸等の座標軸と一致しない(図7参照)。   Here, the X axis, the Y axis, and the Z axis are coordinate axes of angular velocity and acceleration measured by the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 included in the terminal device 101. The relationship between these three axes, the pedestrian's Yaw axis (ie, the vertical axis), the pedestrian's Roll axis (ie, the longitudinal axis), and the pedestrian's Pitch axis (ie, the horizontal axis) It depends on the direction in which the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 are installed in the device 101 and the direction in which the terminal device 101 is worn by a pedestrian. Since neither direction is limited in this embodiment, the coordinate axis of the sensor does not normally coincide with a coordinate axis such as a Yaw axis based on a pedestrian (see FIG. 7).

最初に、サーバ装置103は、フレーム(後述)ごとに歩行判別パラメタ計算(ステップ302)及びパワースペクトル計算(ステップ303)を実行する(ループ301)。ステップ302において計算される歩行判別パラメタは、各時刻に歩行者が歩行していたか否かの判別(すなわち後述するステップ306の歩行判別)において使用されるパラメタである。歩行判別は、自己相関法など、任意の公知の手法によって実行することができるため、歩行判別の詳細な方法及びそれに使用されるパラメタについての説明は省略する。ステップ303において、サーバ装置103は、少なくともX軸、Y軸及びZ軸それぞれの軸周りの角速度のパワースペクトルを計算する。さらに、歩行判別等のために必要であれば、サーバ装置103は、各軸の加速度のパワースペクトルを計算してもよい。   First, the server device 103 executes a walking discrimination parameter calculation (step 302) and a power spectrum calculation (step 303) for each frame (described later) (loop 301). The walking determination parameter calculated in step 302 is a parameter used in determining whether or not a pedestrian is walking at each time (that is, walking determination in step 306 described later). Since the walking discrimination can be executed by any known method such as an autocorrelation method, the detailed method of walking discrimination and the parameters used therefor are omitted. In step 303, the server apparatus 103 calculates a power spectrum of angular velocities around at least the X axis, the Y axis, and the Z axis. Furthermore, if necessary for walking determination or the like, the server device 103 may calculate the power spectrum of the acceleration of each axis.

なお、サーバ装置は、上記のようにX軸、Y軸及びZ軸の全ての軸周りの角速度のパワースペクトルを計算してもよいが、ステップ303が実行される時点で後述する進行方向平面に近い2軸(図7A参照)が特定されている場合には、それらの2軸(例えばY軸及びZ軸)それぞれの周りの角速度のパワースペクトルのみを計算してもよい。   The server device may calculate the power spectrum of the angular velocities around all the X-axis, Y-axis, and Z-axis as described above. When two close axes (see FIG. 7A) are specified, only the power spectrum of angular velocity around each of these two axes (for example, the Y axis and the Z axis) may be calculated.

ここで、フレームとは、所定の長さ(例えば所定のサンプル数又は所定の時間)に区切られた時系列データである。例えば、サーバ装置103は、時刻t=1〜NのN個のサンプルからなる第1のフレームについて、各軸周りの角速度のパワースペクトルを計算し、計算された値を1〜Nの各時刻におけるパワースペクトルの値として保持する。次に、サーバ装置103は、時刻N+1〜2NのN個のサンプルからなる第2のフレームについて、上記と同様の計算を行い、その結果をN+1〜2Nの各時刻におけるパワースペクトルの値として保持する。サーバ装置103は、取得したデータの全てのサンプルについて計算が終了するまで、同様の処理をフレームごとに繰り返し実行する(ループ301)。   Here, the frame is time-series data divided into a predetermined length (for example, a predetermined number of samples or a predetermined time). For example, the server apparatus 103 calculates the power spectrum of the angular velocity around each axis for the first frame composed of N samples at time t = 1 to N, and calculates the calculated value at each time from 1 to N. Stored as power spectrum value. Next, the server apparatus 103 performs the same calculation as described above for the second frame including N samples at times N + 1 to 2N, and holds the result as the value of the power spectrum at each time of N + 1 to 2N. . The server apparatus 103 repeatedly executes the same processing for each frame until the calculation is completed for all the samples of the acquired data (loop 301).

なお、上記の例において、第1のフレームが時刻t=1〜NのN個のサンプルを含む場合に、第2のフレームは、時刻N+1〜2NのN個のサンプルではなく、時刻1+M〜N+M(M<N、例えばM=N/2)のN個のサンプルを含んでもよい。その結果、一つの時刻について複数のパワースペクトルの値が計算される場合があるが、その場合は、それらの複数のパワースペクトルの値の平均値が当該時刻におけるパワースペクトルの値として保持される。   In the above example, when the first frame includes N samples at time t = 1 to N, the second frame is not N samples at time N + 1 to 2N but time 1 + M to N + M. N samples may be included (M <N, for example, M = N / 2). As a result, a plurality of power spectrum values may be calculated for one time. In this case, the average value of the plurality of power spectrum values is held as the power spectrum value at that time.

ループ301が終了すると、サーバ装置103は、次に、角速度データ、及び、ループ301において計算されたパワースペクトルについて、正規化処理を実行する(ステップ304)。図6に示したように、歩行時の加速度及び角速度のパワースペクトルの個人差は大きい。本実施形態における正規化処理の目的の一つは、加速度データ及び角速度データの被験者依存性(すなわち歩行者依存性)の低減である。   When the loop 301 ends, the server apparatus 103 next performs normalization processing on the angular velocity data and the power spectrum calculated in the loop 301 (step 304). As shown in FIG. 6, there are large individual differences in the power spectrum of acceleration and angular velocity during walking. One of the purposes of the normalization processing in the present embodiment is to reduce subject dependency (that is, pedestrian dependency) of acceleration data and angular velocity data.

このような目的のための一般的な正規化の方法として、平均値及び分散値に基づく正規化が挙げられる。本実施形態においてこのような正規化処理を行ってもよいが、ここでは、上記の目的に加えて、外れ値の影響を低減するというもう一つの目的のために、四分位値を用いた正規化処理を行う。ここで、歩行時の加速度データ及び角速度データの外れ値の一例は、歩行者が歩行中に躓いたときの角速度データである。このようなデータは、歩行様式を反映していないため、歩行様式の判別に利用できないが、平均値を大きく変動させるため、正規化に利用することは望ましくない。   A general normalization method for this purpose includes normalization based on an average value and a variance value. Although such normalization processing may be performed in the present embodiment, here, in addition to the above-described purpose, the quartile value is used for another purpose of reducing the influence of outliers. Perform normalization. Here, an example of outliers of acceleration data and angular velocity data during walking is angular velocity data when a pedestrian crawls during walking. Since such data does not reflect the walking style, it cannot be used for discrimination of the walking style, but it is not desirable to use it for normalization because the average value varies greatly.

具体的には、例えば、X軸周りの角速度データを正規化する場合、サーバ装置103は、保持されているX軸周りの角速度データの全部を、その値の大きさの順に並べ替える。例えば、X軸周りのn個の角速度データxをx≦x≦...≦xのように並べ替えた場合、例えば四分位数Q1/4などのq分位数Qは、

Figure 0005952907
と定義される。Specifically, for example, when normalizing angular velocity data around the X axis, the server apparatus 103 rearranges all of the held angular velocity data around the X axis in the order of the magnitudes of the values. For example, when n pieces of angular velocity data x around the X axis are rearranged as x 1 ≦ x 2 ≦ ... ≦ x n , for example, q quantiles Q q such as quartile Q 1/4 Is
Figure 0005952907
Is defined.

上記のような四分位値を用いた場合、角速度は、

Figure 0005952907
によって正規化される。ここで、xは、各時刻における角速度の値である。Using the quartile values as above, the angular velocity is
Figure 0005952907
Normalized by Here, x i is the value of the angular velocity at each time.

一方、パワースペクトルは、

Figure 0005952907
によって正規化される。ここで、xは、各時刻における角速度のパワースペクトルの値である。On the other hand, the power spectrum is
Figure 0005952907
Normalized by Here, x i is the value of the power spectrum of the angular velocity at each time.

ジャイロセンサ201によって計測された時系列の角速度データ、角速度のパワースペクトル強度、又は、後述する所定の周波数範囲の角速度のパワースペクトル強度の平均値の時系列データの少なくとも一つについて、上記のような四分位値を用いたデータの正規化を行うことによって、外れ値の影響を軽減しつつ、歩行者に依存するデータのばらつきを軽減することができる。   At least one of the time-series angular velocity data measured by the gyro sensor 201, the power spectrum intensity of the angular velocity, or the time-series data of the average value of the power spectrum intensity of the angular velocity in a predetermined frequency range to be described later is as described above. By normalizing the data using the quartile values, it is possible to reduce variations in data depending on pedestrians while reducing the influence of outliers.

次に、サーバ装置103は、サンプルごとに、ステップ306〜308を実行する(ループ305)。   Next, the server apparatus 103 executes steps 306 to 308 for each sample (loop 305).

具体的には、サーバ装置103は、各時刻のサンプル値に基づいて歩行判別を実行し(ステップ306)、歩行者が歩行していたと判別された場合には(ステップ307)、平地階段判別を実行する(ステップ308)。サーバ装置103は、全時刻のサンプル値について終了するまで上記の処理を繰り返す(ループ305)。ここで、歩行判別とは、歩行者が歩行していたか否かの判別である。歩行判別は、任意の公知の手法によって実行することができるため、説明を省略する。平地階段判別とは、歩行者が平地を歩行していたか階段を歩行していたかの判別であり、図4等を参照してその詳細な手順を説明する。   Specifically, the server device 103 executes walking determination based on the sample value at each time (step 306), and when it is determined that the pedestrian is walking (step 307), the step determination of the flat stairs is performed. Execute (step 308). The server apparatus 103 repeats the above processing until the processing is completed for the sample values at all times (loop 305). Here, walking discrimination is discrimination of whether or not a pedestrian is walking. Since the walking determination can be executed by any known method, the description is omitted. The flat stairs discrimination is discrimination of whether a pedestrian is walking on a flat ground or a stairs, and the detailed procedure will be described with reference to FIG.

図4は、本発明の実施形態のサーバ装置103が実行する平地階段判別処理を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart illustrating the flat land staircase determination process executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention.

ある時刻のサンプル値に基づく歩行判別処理(ステップ306)の結果、その時刻に歩行者が歩行していたと判別された場合、サーバ装置103は、その時刻(以下、図4の説明において当該時刻と記載する)の歩行様式の初期値として「平地」を設定する(ステップ401)。   When it is determined that the pedestrian is walking at that time as a result of the walking determination process based on the sample value at a certain time (step 306), the server device 103 determines that time (hereinafter, in the description of FIG. “Flat ground” is set as the initial value of the walking style (described) (step 401).

次に、サーバ装置103は、当該時刻のサンプル値が、あらかじめ設定された複数の条件の各々を満たすか否かを判定する(ステップ403)。サーバ装置103は、当該時刻のサンプル値がいずれかの条件を満たすと判定されるか、又は、全ての条件についての判定が終了するまで、ステップ403を繰り返す(ループ402)。   Next, the server apparatus 103 determines whether or not the sample value at the time satisfies each of a plurality of preset conditions (step 403). The server apparatus 103 repeats step 403 until it is determined that the sample value at the time satisfies any condition or the determination for all conditions is completed (loop 402).

ステップ403においていずれかの条件が満たされたと判定された場合、サーバ装置103は、当該時刻の歩行様式を「階段」と判別する(すなわち、当該時刻に歩行者が階段を歩行していたと判別する)(ステップ404)。一方、ステップ403においていずれの条件も満たされたと判定されなかった場合、サーバ装置103は、ステップ401で設定された通り、当該時刻の歩行様式を「平地」と判別する。   When it is determined in step 403 that one of the conditions is satisfied, the server apparatus 103 determines that the walking style at the time is “stairs” (that is, determines that the pedestrian was walking on the stairs at the time). (Step 404). On the other hand, if it is not determined in step 403 that any of the conditions is satisfied, the server apparatus 103 determines that the walking style at the time is “flat” as set in step 401.

ここで、ステップ403における判定の詳細を説明する。   Here, details of the determination in step 403 will be described.

図7Aは、本発明の実施形態の端末装置101を装着した歩行者701の上面図である。   FIG. 7A is a top view of a pedestrian 701 wearing the terminal device 101 according to the embodiment of this invention.

図7Bは、本発明の実施形態の歩行様式判別処理に利用される、歩行者701の脚の運動による進行方向平面に対する回転の説明図である。   FIG. 7B is an explanatory diagram of the rotation with respect to the traveling direction plane due to the movement of the legs of the pedestrian 701, which is used for the walking style discrimination process according to the embodiment of the present invention.

図7Aに示す端末装置101の互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸は、端末装置101のジャイロセンサ201及び加速度センサ202の座標軸である。すなわち、ジャイロセンサ201は、図7Aに示すX軸、Y軸及びZ軸それぞれの周りの角速度を検出し、加速度センサ202は、図7Aに示すX軸、Y軸及びZ軸それぞれの方向の加速度を検出する。本実施形態では歩行者701に装着される端末装置101の位置及び姿勢が制限されないため、通常、これらの3軸は、歩行者701のRoll軸、Pitch軸及びYaw軸のいずれとも一致しない(図7Aの例ではYaw軸とX軸がほぼ一致するように見えるが、一般的にはこれらも一致しない)。   The X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other of the terminal device 101 illustrated in FIG. 7A are coordinate axes of the gyro sensor 201 and the acceleration sensor 202 of the terminal device 101. That is, the gyro sensor 201 detects angular velocities around the X axis, Y axis, and Z axis shown in FIG. 7A, and the acceleration sensor 202 accelerates in the directions of the X axis, Y axis, and Z axis shown in FIG. 7A. Is detected. In the present embodiment, since the position and posture of the terminal device 101 attached to the pedestrian 701 are not limited, these three axes usually do not coincide with any of the Roll axis, Pitch axis, and Yaw axis of the pedestrian 701 (see FIG. In the example of 7A, it seems that the Yaw axis and the X axis almost coincide with each other, but generally they also do not coincide).

ここで、Yaw軸(歩行者701の上下方向、言い換えると、鉛直方向の座標軸)と直交する平面(すなわち水平面と平行な平面)を進行方向平面と記載する。図7Aの例ではX軸、Y軸及びZ軸のうちX軸がYaw軸に最も近い(すなわち、X軸、Y軸及びZ軸のそれぞれがYaw軸となす角のうち、X軸とYaw軸とがなす角が最も小さい)ため、X軸を除く2軸、すなわち、Y軸及びZ軸が進行方向平面に近い2軸である。この場合、Y軸周り及びZ軸周りの角速度は、進行方向平面に対する回転を表す。進行方向平面に対する回転としては、歩行に伴う脚の運動に起因する回転702が支配的である(図7B参照)。   Here, a plane (that is, a plane parallel to the horizontal plane) perpendicular to the Yaw axis (the vertical direction of the pedestrian 701, in other words, the vertical coordinate axis) is referred to as a traveling direction plane. In the example of FIG. 7A, the X axis is the closest to the Yaw axis among the X axis, the Y axis, and the Z axis (that is, the X axis and the Yaw axis out of the angles formed by the X axis, the Y axis, and the Z axis with the Yaw axis). Therefore, the two axes excluding the X axis, that is, the Y axis and the Z axis are two axes close to the traveling direction plane. In this case, the angular velocities about the Y axis and the Z axis represent rotation with respect to the plane of travel. As the rotation with respect to the traveling direction plane, the rotation 702 caused by the movement of the legs accompanying walking is dominant (see FIG. 7B).

このような回転運動は、一歩に相当する周期(歩行ピッチ)を持つ成分と、二歩に相当する周期(ハーフピッチ)を持つ成分とを含む。このため、進行方向平面に近い2軸(Y軸及びZ軸)周りの角速度の歩行ピッチのパワースペクトル強度(以下、歩行ピッチ強度と記載)及びハーフピッチのパワースペクトル強度(以下、ハーフピッチ強度と記載)に基づいて、歩行態様の特徴を捉えることが可能となる。   Such a rotational motion includes a component having a cycle corresponding to one step (walking pitch) and a component having a cycle corresponding to two steps (half pitch). For this reason, the power spectrum intensity (hereinafter referred to as walking pitch intensity) of the walking pitch of the angular velocity around two axes (Y axis and Z axis) close to the traveling direction plane and the power spectrum intensity of the half pitch (hereinafter referred to as half pitch intensity and Based on the description, it is possible to capture the characteristics of the walking mode.

なお、Yaw軸は重力加速度の方向と平行であるため、端末装置101の3軸のうち加速度振幅の絶対値の平均値が最大の軸(図7Aの例ではX軸)がYaw軸に最も近い軸であり、それ以外の2軸(図7Aの例ではY軸及びZ軸)が進行方向平面に近い2軸であると特定することができる。サーバ装置103は、ステップ403における判定を行う前のいずれかの時点で、進行方向平面に近い2軸を特定する手順を実行する。   Since the Yaw axis is parallel to the direction of gravitational acceleration, of the three axes of the terminal device 101, the axis with the maximum absolute value of the acceleration amplitude (X axis in the example of FIG. 7A) is closest to the Yaw axis. It can be specified that the other two axes (Y axis and Z axis in the example of FIG. 7A) are two axes close to the traveling direction plane. The server apparatus 103 executes a procedure for specifying two axes close to the traveling direction plane at any time before the determination in step 403 is performed.

本実施形態では、歩行ピッチに相当する周波数範囲(歩行ピッチレンジ)のパワースペクトルの統計量を歩行ピッチ強度として使用し、ハーフピッチに相当する周波数範囲(ハーフピッチレンジ)のパワースペクトルの統計量をハーフピッチ強度として使用する。本実施形態では統計量として平均値を採用するが、最大値など、他の統計量を採用してもよい。   In this embodiment, the statistic of the power spectrum in the frequency range (walking pitch range) corresponding to the walking pitch is used as the walking pitch intensity, and the power spectrum statistic in the frequency range (half pitch range) corresponding to the half pitch is used. Used as half pitch strength. In the present embodiment, an average value is employed as a statistic, but other statistic such as a maximum value may be employed.

前述のように、歩行判別は自己相関法などの公知の技術によって実行できる。歩行ピッチの検出にも同様の公知の技術を用いることができるが、このような方法では本来の歩行ピッチとは異なるピッチ(例えば倍ピッチ又はハーフピッチ)を歩行ピッチとして誤って検出してしまう場合があり、これによって歩行様式判別の精度が低下する。このため、本実施形態では、歩行ピッチレンジ及びハーフピッチレンジの周波数範囲を予め定めておき、その範囲のパワースペクトルの平均値を歩行ピッチ強度及びハーフピッチ強度として使用する   As described above, walking discrimination can be performed by a known technique such as an autocorrelation method. The same known technique can be used for detecting the walking pitch, but such a method erroneously detects a pitch different from the original walking pitch (for example, a double pitch or a half pitch) as the walking pitch. This reduces the accuracy of walking style discrimination. For this reason, in this embodiment, the frequency range of the walking pitch range and the half pitch range is determined in advance, and the average value of the power spectrum in the range is used as the walking pitch strength and the half pitch strength.

図8は、本発明の実施形態において使用される歩行ピッチレンジの説明図である。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the walking pitch range used in the embodiment of the present invention.

具体的には、図8は、歩行者の歩調(すなわち1秒間当たりの歩数)を実測した結果の例を示す(佐藤方彦 編、「日本人の辞典」、朝倉書店、2003年6月)。歩行者の年代は、青年、中年及び高年に分類され、それぞれの年代の男性及び女性についての実測結果が示されている。この結果によれば、歩調は年齢が高くなるほど遅く(すなわち値が小さく)なり、男性の歩調が女性の歩調より遅い傾向が見られるが、全体の分布は概ね1.5〜2.5歩/秒の範囲に収まり、その中心は概ね2.0歩/秒であることがわかる。   Specifically, FIG. 8 shows an example of the result of actually measuring the pace of a pedestrian (ie, the number of steps per second) (edited by Masahiko Sato, “Japanese Dictionary”, Asakura Shoten, June 2003). . The age of pedestrians is classified into adolescents, middle-aged and elderly, and actual results for men and women of each age are shown. According to this result, the pace becomes slower (that is, the value is smaller) as the age increases, and the male pace tends to be slower than the female pace, but the overall distribution is approximately 1.5 to 2.5 steps / It can be seen that it is within the range of seconds, and the center is approximately 2.0 steps / second.

これに基づいて、本実施形態では、1.5〜2.5Hzの範囲のパワースペクトルの平均値を歩行ピッチ強度、その半分の0.75〜1.25Hzの範囲のパワースペクトルの平均値をハーフピッチ強度として使用する。これによって、自己相関法等による歩行ピッチの抽出精度によらずに歩行ピッチ強度及びハーフピッチ強度を算出することができる。   On the basis of this, in this embodiment, the average value of the power spectrum in the range of 1.5 to 2.5 Hz is the walking pitch intensity, and the average value of the power spectrum in the range of 0.75 to 1.25 Hz is half of that. Used as pitch strength. Thereby, the walking pitch intensity and the half pitch intensity can be calculated without depending on the extraction accuracy of the walking pitch by the autocorrelation method or the like.

なお、図8に示す歩行ピッチレンジは一例であり、これ以外の歩行ピッチレンジを使用してもよい。例えば、歩行者の年齢、性別、担当業務といった属性が限定され、その属性に応じて歩行ピッチレンジを限定できる場合には、そのようにして限定された歩行ピッチレンジを使用することができる。   Note that the walking pitch range shown in FIG. 8 is an example, and other walking pitch ranges may be used. For example, when the attributes such as the age, sex, and assigned duties of the pedestrian are limited and the walking pitch range can be limited according to the attributes, the walking pitch range limited as such can be used.

上記のようにして実際に算出された歩行ピッチ強度及びハーフピッチ強度の例を図9A〜図9Cに示す。この例を参照しながら、ステップ404における判別について説明する。   Examples of walking pitch intensity and half pitch intensity actually calculated as described above are shown in FIGS. 9A to 9C. The determination in step 404 will be described with reference to this example.

図9Aは、本発明の実施形態のサーバ装置103によって算出された歩行者の歩行ピッチ強度の説明図である。   FIG. 9A is an explanatory diagram of the walking pitch intensity of the pedestrian calculated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

図9Aに示すグラフの横軸は時間、縦軸はY軸角速度歩行ピッチ強度である。この例において、時間902、904、906、908及び910は、歩行者が平地を歩行していた時間に相当し、時間901、903及び905は、歩行者が階段を下っていた時間に相当し、時間907、909及び911は、歩行者が階段を上っていた時間に相当する。   The horizontal axis of the graph shown in FIG. 9A is time, and the vertical axis is Y-axis angular velocity walking pitch intensity. In this example, times 902, 904, 906, 908 and 910 correspond to the time when the pedestrian was walking on the flat ground, and times 901, 903 and 905 correspond to the time when the pedestrian was down the stairs. , 907, 909 and 911 correspond to the time when the pedestrian was climbing the stairs.

このような角速度歩行ピッチ強度が得られた場合、これに基づいて歩行者が階段を上っていたか下っていたかを判別することはできないが、歩行者が階段又は平地のいずれを歩行していたかを判別することはできる。例えば、サーバ装置103は、歩行ピッチ強度の値「0」を閾値として設定し、各時刻の歩行ピッチ強度の値がその閾値を超えない場合に、ステップ403の条件が満たされ、ステップ404において歩行者が階段を歩行していたと判別することができる。   If such an angular velocity walking pitch intensity is obtained, it cannot be determined whether the pedestrian was climbing up or down the stairs based on this, but whether the pedestrian was walking on the stairs or flat ground Can be determined. For example, the server device 103 sets the walking pitch strength value “0” as a threshold value, and when the walking pitch strength value at each time does not exceed the threshold value, the condition in step 403 is satisfied, and the walking in step 404 is performed. It can be determined that the person was walking on the stairs.

図9Bは、本発明の実施形態のサーバ装置103によって算出された歩行者のハーフピッチ強度の説明図である。   FIG. 9B is an explanatory diagram of the pedestrian half-pitch strength calculated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

図9Bに示すグラフの横軸は時間、縦軸はZ軸角速度ハーフピッチ強度である。この例において、時間922、924、926、928及び930は、歩行者が平地を歩行していた時間に相当し、時間921、923及び925は、歩行者が階段を下っていた時間に相当し、時間927、929及び931は、歩行者が階段を上っていた時間に相当する。   The horizontal axis of the graph shown in FIG. 9B is time, and the vertical axis is the Z-axis angular velocity half pitch intensity. In this example, times 922, 924, 926, 928, and 930 correspond to the time that the pedestrian was walking on the flat ground, and times 921, 923, and 925 correspond to the time that the pedestrian was down the stairs. , 927, 929 and 931 correspond to the time when the pedestrian was climbing the stairs.

このような角速度ハーフピッチ強度が得られた場合、これに基づいて歩行者が階段を上っていたか下っていたかまで判別できる可能性があるが、ステップ404では歩行者が階段又は平地のいずれを歩行していたかの判別を行う。例えば、サーバ装置103は、ハーフピッチ強度の値「4」及び「−2」をそれぞれ閾値として設定し、各時刻のハーフピッチ強度の値が「4」を超えたか又は「−2」を下回った場合に、ステップ403の条件が満たされ、歩行者が階段を歩行していたと判別することができる(ステップ404)。   If such an angular velocity half-pitch strength is obtained, it may be possible to determine whether the pedestrian is climbing up or down the stairs based on this. Determine if you were walking. For example, the server apparatus 103 sets the half pitch intensity values “4” and “−2” as threshold values, and the half pitch intensity value at each time exceeds “4” or falls below “−2”. In this case, it can be determined that the condition of step 403 is satisfied and the pedestrian is walking on the stairs (step 404).

図9Cは、本発明の実施形態のサーバ装置103によって算出された別の歩行者のハーフピッチ強度の説明図である。   FIG. 9C is an explanatory diagram of the half pitch intensity of another pedestrian calculated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

すなわち、図9Cは、図9Bとは異なる歩行者に装着された端末装置101から取得された角速度データに基づいて算出されたハーフピッチ強度を示す。   That is, FIG. 9C shows the half pitch intensity calculated based on the angular velocity data acquired from the terminal device 101 worn by a pedestrian different from FIG. 9B.

図9Cに示すグラフの横軸は時間、縦軸はZ軸角速度ハーフピッチ強度である。この例において、時間942、944、946、948及び950は、歩行者が平地を歩行していた時間に相当し、時間941、943及び945は、歩行者が階段を下っていた時間に相当し、時間947、949及び951は、歩行者が階段を上っていた時間に相当する。   The horizontal axis of the graph shown in FIG. 9C is time, and the vertical axis is the Z-axis angular velocity half pitch intensity. In this example, times 942, 944, 946, 948, and 950 correspond to the time that the pedestrian was walking on the flat ground, and times 941, 943, and 945 correspond to the time that the pedestrian was down the stairs. , 947, 949, and 951 correspond to the time when the pedestrian was climbing the stairs.

このような角速度ハーフピッチ強度が得られた場合に、例えば閾値としてハーフピッチ強度の値「5」を設定すれば、サーバ装置103は、時間947、949及び951において歩行者が階段を歩行していたと判別することはできる。しかし、図9Cの例では、歩行者が階段を下っていた時のハーフピッチ強度と平地を歩行していた時のハーフピッチ強度との差が小さいため、時間941、943及び945においてはステップ403の条件が満たされず、歩行者が階段を歩行していたと判別できない可能性がある。   When such an angular velocity half-pitch strength is obtained, for example, if the half-pitch strength value “5” is set as a threshold, the server apparatus 103 causes the pedestrian to walk the stairs at times 947, 949, and 951. Can be determined. However, in the example of FIG. 9C, the difference between the half pitch intensity when the pedestrian is walking down the stairs and the half pitch intensity when the pedestrian is walking on the flat ground is small, and therefore, in steps 941, 943 and 945, step 403 is performed. This condition may not be satisfied, and it may not be possible to determine that the pedestrian is walking on the stairs.

歩行者の歩き方の癖及び端末装置101の姿勢によっては、例えば図9Cの時間941、943及び945のように、歩行者が階段を歩行しているにもかかわらず、歩行者が階段を歩行していたと判別するために設定された条件が満たされない場合がある。しかし、上記のように、複数の条件を設定し、それらの一つでも満たされた場合には歩行者が階段を歩行していたと判別することによって(ループ402)、漏れのない高精度な判別を行うことができる。   Depending on the manner in which the pedestrian walks and the attitude of the terminal device 101, the pedestrian walks the stairs even though the pedestrian is walking the stairs, for example, at times 941, 943, and 945 in FIG. 9C. There are cases where the conditions set for determining that the user has done are not satisfied. However, as described above, a plurality of conditions are set, and when one of them is satisfied, it is determined that the pedestrian is walking on the stairs (loop 402), so that there is no leakage and high accuracy determination. It can be performed.

上記の例において、ステップ403の判定に用いられる閾値は、取得された歩行ピッチ強度及びハーフピッチ強度に基づいて歩行様式判別システムのユーザが手動で設定してもよいが、例えば公知の判別分析手法を用いてサーバ装置103が自動的に設定してもよい。   In the above example, the threshold value used for the determination in step 403 may be manually set by the user of the walking style determination system based on the acquired walking pitch strength and half pitch strength. May be automatically set by the server apparatus 103.

図9A〜図9CにはY軸角速度ピッチ強度及びZ軸角速度ハーフピッチ強度のみを示したが、実際には、図7AのようにY軸及びZ軸が進行方向平面に近い2軸である場合には、Z軸角速度ピッチ強度及びY軸角速度ハーフピッチ強度も計算され、ステップ403においてそれらのいずれかが所定の条件が満たされた場合には、ステップ404において、歩行者が階段を歩行していたと判別される。   9A to 9C show only the Y-axis angular velocity pitch strength and the Z-axis angular velocity half-pitch strength, but in actuality, the Y-axis and Z-axis are two axes close to the traveling direction plane as shown in FIG. 7A. The Z-axis angular velocity pitch intensity and the Y-axis angular velocity half-pitch intensity are also calculated. If any of them satisfies a predetermined condition in step 403, the pedestrian is walking on the stairs in step 404. It is determined that

サーバ装置103は、図3のループ305が終了すると、次に、判別結果補間処理(ステップ309)及び判別結果棄却処理(ステップ310)を実行する。   When the loop 305 in FIG. 3 ends, the server apparatus 103 next executes a discrimination result interpolation process (step 309) and a discrimination result rejection process (step 310).

図10は、本発明の実施形態のサーバ装置103が実行する判別結果補間処理及び判別結果棄却処理の説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the discrimination result interpolation process and the discrimination result rejection process executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention.

図9A〜図9Cに示したように、歩行者が平地又は階段のいずれを歩行している場合も、実測されたパワースペクトル強度にはばらつきがある。このため、閾値に基づく判別の結果、連続した階段歩行の後にきわめて短時間の平地歩行が行われ、その後再び階段歩行が行われたと判別される場合、及び、その逆に、連続した平地歩行の後にきわめて短時間の階段歩行が行われ、その後再び平地歩行が行われたと判別される場合がある。   As shown in FIGS. 9A to 9C, the measured power spectrum intensity varies even when the pedestrian is walking on either the flat ground or the stairs. For this reason, as a result of discrimination based on the threshold value, when it is determined that a very short flat-ground walk is performed after a continuous stair walk and then a stair walk is performed again, and vice versa, It may be determined that a very short staircase walk was performed later, and then a flat ground walk was performed again.

しかし、実際には、平地歩行及び階段歩行のいずれも、ある程度以上の時間継続して行われるものであり、上記のようなきわめて短時間の平地歩行及び階段歩行は、実際の歩行の結果ではなくデータのばらつきに起因するものであると考えられる。このため、サーバ装置103は、上記のような短時間の平地歩行を階段歩行と判別する判別結果補間処理(ステップ309)及び短時間の階段歩行を平地歩行と判別する判別結果棄却処理(ステップ310)を実行する。   However, in reality, both flat ground walking and stair walking are performed continuously for a certain period of time, and the above-mentioned extremely short flat ground walking and stair walking are not the result of actual walking. This is considered to be caused by data variation. For this reason, the server apparatus 103 performs the discrimination result interpolation process (step 309) for discriminating the short-time walking on the flat ground as described above as the stair walking and the discrimination result rejection process (step 310) for discriminating the short-time stair walking as the flat ground walking. ).

例えば、図10に示すように、判別結果が階段歩行である時間1001及び1003に挟まれた時間1002における判別結果が平地歩行であり、かつ、その時間1002が所定の閾値より短い場合には、サーバ装置103は、時間1002における判別結果を階段歩行に変更する(ステップ309)。その結果、時間1001〜1003に相当する時間1004の判別結果が階段歩行となる。   For example, as shown in FIG. 10, when the discrimination result at the time 1002 between the times 1001 and 1003 when the discrimination result is a staircase walk is a flat ground walk and the time 1002 is shorter than a predetermined threshold, The server apparatus 103 changes the determination result at time 1002 to stair walking (step 309). As a result, the discrimination result at time 1004 corresponding to times 1001 to 1003 is stair walking.

一方、判別結果が平地歩行である時間1005及び1007に挟まれた時間1006における判別結果が階段歩行であり、かつ、その時間1006が所定の閾値より短い場合には、サーバ装置103は、時間1006における判別結果を平地歩行に変更する(ステップ310)。その結果、時間1005〜1007に相当する時間1008の判別結果が平地歩行となる。   On the other hand, when the determination result at the time 1006 sandwiched between the times 1005 and 1007 when the determination result is walking on a flat ground is the staircase walking, and the time 1006 is shorter than a predetermined threshold, the server apparatus 103 determines that the time 1006 The discrimination result in is changed to flat ground walking (step 310). As a result, the discrimination result at time 1008 corresponding to times 1005 to 1007 is walking on a flat ground.

上記の判別結果補間処理及び判別結果棄却処理によって、歩行様式の判別結果が実際の歩行様式をより正確に反映したものとなると考えられる。   It is considered that the discrimination result of the walking style more accurately reflects the actual walking style by the discrimination result interpolation process and the discrimination result rejection process.

次に、サーバ装置103は、階段区間ごとに階段昇降判別処理(ステップ312)を実行する(ループ311)。ここで階段区間とは、平地と判定された時間に挟まれた、階段と判別された時間であり、例えば図10の時間1004が階段区間である。サーバ装置103は、全ての階段区間について終了するまで階段昇降判別処理(ステップ312)を繰り返し実行する(ループ311)。階段昇降判別とは、歩行者が階段を上っていたか下っていたかの判別であり、図5等を参照してその詳細な手順を説明する。   Next, the server device 103 executes a stair climbing determination process (step 312) for each stair section (loop 311). Here, the stair section is a time determined as a staircase between the times determined to be flat, and for example, a time 1004 in FIG. 10 is a stair section. The server apparatus 103 repeatedly executes the stair climbing determination process (step 312) until the process is completed for all the stair sections (loop 311). The stair climbing determination is a determination of whether or not the pedestrian is going up or down the stairs, and the detailed procedure will be described with reference to FIG.

図5は、本発明の実施形態のサーバ装置103が実行する階段昇降判別処理を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating stair climbing determination processing executed by the server apparatus 103 according to the embodiment of this invention.

最初に、サーバ装置103は、処理対象の階段区間(以下、図5の説明において当該区間と記載する)の歩行様式の初期値として「平地」を設定する。(ステップ501)。   First, the server apparatus 103 sets “flat ground” as the initial value of the walking style of the stair section to be processed (hereinafter referred to as the section in the description of FIG. 5). (Step 501).

次に、サーバ装置103は、当該区間のハーフピッチ強度が、歩行様式を「上り」と判別するためにあらかじめ設定された複数の条件の各々を満たすか否かを判定する(ステップ503)。ステップ503において条件が満たされないと判定された場合、サーバ装置103は、当該区間のハーフピッチ強度が、歩行様式を「下り」と判別するためにあらかじめ設定された複数の条件の各々を満たすか否かを判定する(ステップ505)。サーバ装置103は、当該区間のハーフピッチ強度がいずれかの条件を満たすと判定されるか、又は、全ての条件についての判定が終了するまで、ステップ503及び505を繰り返す(ループ502)。   Next, the server apparatus 103 determines whether or not the half pitch intensity of the section satisfies each of a plurality of conditions set in advance in order to determine that the walking style is “up” (step 503). If it is determined in step 503 that the condition is not satisfied, the server apparatus 103 determines whether the half pitch intensity of the section satisfies each of a plurality of conditions set in advance to determine the walking style as “down”. Is determined (step 505). The server apparatus 103 repeats steps 503 and 505 until it is determined that the half pitch intensity of the section satisfies any one of the conditions or the determination for all the conditions is completed (loop 502).

ステップ503においていずれかの条件が満たされたと判定された場合、サーバ装置103は、当該区間における歩行様式を「上り」と判別する(すなわち、当該区間において歩行者が階段を上っていたと判別する)(ステップ504)。ステップ505においていずれかの条件が満たされたと判定された場合、サーバ装置103は、当該区間の歩行様式を「下り」と判別する(すなわち、当該区間において歩行者が階段を下っていたと判別する)(ステップ506)。一方、ステップ503及び505においていずれの条件も満たされたと判定されなかった場合、サーバ装置103は、ステップ501で設定された通り、当該区間の歩行様式を「平地」と判別する。   When it is determined in step 503 that any of the conditions is satisfied, the server apparatus 103 determines that the walking style in the section is “up” (that is, determines that the pedestrian has climbed the stairs in the section). (Step 504). When it is determined in step 505 that any of the conditions is satisfied, the server apparatus 103 determines that the walking style of the section is “down” (that is, determines that the pedestrian is down the stairs in the section). (Step 506). On the other hand, if it is not determined in step 503 and 505 that both conditions are satisfied, the server apparatus 103 determines the walking style of the section as “flat” as set in step 501.

前述の通り、階段昇降判別処理の対象は、歩行者が階段を歩行していたと判別された階段区間であるが、歩行者が階段を上っていたと判別するための複数の条件、及び、歩行者が階段を下っていたと判別するための複数の条件のいずれも満たされなかった場合には、歩行者が階段を歩行していたとの判別自体が誤りであったと判定され、歩行様式の判別結果が「平地」に変更される(ステップ501、503及び505)。なお、このような判別は一例であり、例えば、ステップ503及び505においていずれの条件も満たされなかった場合には、歩行様式を「上り」又は「下り」のうち予め定められた一方と判別してもよい。   As described above, the target of the stair climbing determination process is a stair section where it is determined that the pedestrian is walking up the stairs, but a plurality of conditions for determining that the pedestrian is up the stairs, and walking If none of the multiple conditions for determining that the person was walking down the stairs was satisfied, it was determined that the determination that the pedestrian was walking on the stairs was incorrect, and the determination result of the walking style Is changed to “flat” (steps 501, 503, and 505). Note that such determination is an example. For example, when neither of the conditions is satisfied in Steps 503 and 505, the walking mode is determined to be one of “up” or “down” which is predetermined. May be.

ここで、ステップ503及び505における判定の詳細を説明する。具体的には、図11A〜図11Dに示す二人の歩行者のハーフピッチ強度の例を参照する。   Here, details of the determination in steps 503 and 505 will be described. Specifically, the example of the half pitch intensity of two pedestrians shown in FIGS. 11A to 11D is referred to.

図11Aは、本発明の実施形態のサーバ装置103によって算出された第1の歩行者のZ軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。   FIG. 11A is an explanatory diagram of the Z-axis angular velocity half pitch intensity of the first pedestrian calculated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

図11Bは、本発明の実施形態のサーバ装置103によって算出された第1の歩行者のY軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。   FIG. 11B is an explanatory diagram of the Y-axis angular velocity half pitch intensity of the first pedestrian calculated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

図11Aの閾値1111及び1112は、それぞれ、歩行様式「上り」及び「下り」を判別するための閾値である。サーバ装置103は、ステップ503において、Z軸角速度ハーフピッチ強度の値が閾値1111を超えた場合に条件が満たされたと判定し、ステップ505において、Z軸角速度ハーフピッチ強度の値が閾値1112を超えた場合に条件が満たされたと判定する。   Threshold values 1111 and 1112 in FIG. 11A are threshold values for determining the walking style “up” and “down”, respectively. In step 503, the server apparatus 103 determines that the condition is satisfied when the value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity exceeds the threshold 1111. In step 505, the server apparatus 103 determines that the value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity exceeds the threshold 1112. It is determined that the condition is satisfied.

このような判定は、階段区間内の時刻ごと又はフレームごとのZ軸角速度ハーフピッチ強度の値について行うこともできるが、本実施形態では、階段区間内のハーフピッチ強度の平均値が閾値と比較される。これは後述する図11B〜図11Dについても同様である。その理由については図12A及び図12Bを参照して後述する。   Such a determination can also be made for the value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity for each time or frame in the staircase section, but in this embodiment, the average value of the half pitch intensity in the staircase section is compared with the threshold value. Is done. The same applies to FIGS. 11B to 11D described later. The reason will be described later with reference to FIGS. 12A and 12B.

図11Aにおいて、例えば階段区間1101のZ軸角速度ハーフピッチ強度の平均値は閾値1111より小さく、かつ、閾値1112より大きい。このため、この例についてはステップ503及び505のいずれの条件も満たされないと判定される。一方、階段区間1102のZ軸角速度ハーフピッチ強度の平均値は閾値1111より大きいため、ステップ503の条件が満たされると判定され、ステップ504が実行され、階段区間1102における第1の歩行者の歩行様式が「上り」である(すなわち階段区間1102において第1の歩行者が階段を上っていた)と判別される。   In FIG. 11A, for example, the average value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity in the staircase section 1101 is smaller than the threshold 1111 and larger than the threshold 1112. For this reason, in this example, it is determined that neither of the conditions in steps 503 and 505 is satisfied. On the other hand, since the average value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity in the staircase section 1102 is larger than the threshold value 1111, it is determined that the condition of step 503 is satisfied, and step 504 is executed, and the first pedestrian walking in the staircase section 1102 It is determined that the style is “up” (that is, the first pedestrian has climbed the stairs in the stair section 1102).

図11Bは、図11Aに示したものと同一の時間帯における第1の歩行者のY軸角速度ハーフピッチ強度を示す。したがって、図11Bの階段区間1101及び1102は図11Aに示したものと同一である。また、閾値1113及び1114は、それぞれ、歩行様式「上り」及び「下り」を判別するための閾値である。   FIG. 11B shows the Y-axis angular velocity half-pitch intensity of the first pedestrian in the same time zone as shown in FIG. 11A. Therefore, the staircase sections 1101 and 1102 in FIG. 11B are the same as those shown in FIG. 11A. The threshold values 1113 and 1114 are threshold values for discriminating the walking style “up” and “down”, respectively.

図11Bにおいて、階段区間1101のY軸角速度ハーフピッチ強度の平均値は閾値1114より小さい。このため、この例についてはステップ505の条件が満たされると判定され、ステップ506が実行され、階段区間1101における第1の歩行者の歩行様式が「下り」である(すなわち階段区間1101において第1の歩行者が階段を下っていた)と判別される。   In FIG. 11B, the average value of the Y-axis angular velocity half pitch intensity in the staircase section 1101 is smaller than the threshold value 1114. Therefore, in this example, it is determined that the condition of step 505 is satisfied, step 506 is executed, and the walking style of the first pedestrian in the staircase section 1101 is “down” (that is, the first staircase section 1101 has the first Pedestrians were walking down the stairs).

図5を参照して説明したように、複数の条件のうち一つでも満たされた場合には歩行様式が「上り」又は「下り」と判別される。図11A及び図11Bの例では、階段区間1101について、「Z軸角速度ハーフピッチ強度の平均値が閾値1112を下回る」という条件は満たされなかったが、「Y軸角速度ハーフピッチ強度の平均値が閾値1114を下回る」という条件は満たされたため、階段区間1101における歩行様式が「下り」であると判別される。   As described with reference to FIG. 5, when any one of the plurality of conditions is satisfied, the walking mode is determined as “up” or “down”. In the example of FIGS. 11A and 11B, the condition that “the average value of the Z-axis angular velocity half-pitch strength is below the threshold 1112” is not satisfied for the staircase section 1101, but “the average value of the Y-axis angular velocity half-pitch strength is Since the condition “below the threshold 1114” is satisfied, it is determined that the walking style in the staircase section 1101 is “down”.

図11Cは、本発明の実施形態のサーバ装置103によって算出された第2の歩行者のZ軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。   FIG. 11C is an explanatory diagram of the Z-axis angular velocity half pitch intensity of the second pedestrian calculated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

図11Dは、本発明の実施形態のサーバ装置103によって算出された第2の歩行者のY軸角速度ハーフピッチ強度の説明図である。   FIG. 11D is an explanatory diagram of the second pedestrian's Y-axis angular velocity half-pitch intensity calculated by the server device 103 according to the embodiment of this invention.

図11Cの閾値1111及び1112は、図11Aに示したものと同一である。図11Cにおいて、例えば階段区間1103のZ軸角速度ハーフピッチ強度の平均値は閾値1112より小さい。このため、ステップ505の条件が満たされると判定され、ステップ506が実行され、階段区間1103における第2の歩行者の歩行様式が「下り」であると判別される。一方、階段区間1104のZ軸角速度ハーフピッチ強度の平均値は閾値1111より大きいため、ステップ503の条件が満たされると判定され、ステップ504が実行され、階段区間1104における第2の歩行者の歩行様式が「上り」であると判別される。   The thresholds 1111 and 1112 in FIG. 11C are the same as those shown in FIG. 11A. In FIG. 11C, for example, the average value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity in the staircase section 1103 is smaller than the threshold value 1112. Therefore, it is determined that the condition of step 505 is satisfied, step 506 is executed, and it is determined that the walking style of the second pedestrian in the staircase section 1103 is “down”. On the other hand, since the average value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity in the staircase section 1104 is larger than the threshold value 1111, it is determined that the condition in step 503 is satisfied, and step 504 is executed, whereby the second pedestrian walking in the staircase section 1104 It is determined that the style is “up”.

図11Dは、図11Cに示したものと同一の時間帯における第2の歩行者のY軸角速度ハーフピッチ強度を示す。したがって、図11Dの階段区間1103及び1104は図11Cに示したものと同一である。また、閾値1113及び1114は、それぞれ、歩行様式「上り」及び「下り」を判別するための閾値であり、図11Bに示したものと同一である。   FIG. 11D shows the Y-axis angular velocity half pitch intensity of the second pedestrian in the same time zone as shown in FIG. 11C. Therefore, the staircase sections 1103 and 1104 in FIG. 11D are the same as those shown in FIG. 11C. The threshold values 1113 and 1114 are threshold values for determining the walking style “up” and “down”, respectively, and are the same as those shown in FIG. 11B.

図11Dにおいて、階段区間1103のZ軸角速度ハーフピッチ強度の平均値は閾値1113より小さく、かつ、閾値1114より大きい。このため、この例についてはステップ503及び505のいずれの条件も満たされないと判定される。同様に、階段区間1104のY軸角速度ハーフピッチ強度の平均値は閾値1113より小さく、かつ、閾値1114より大きい。このため、この例についてもステップ503及び505のいずれの条件も満たされないと判定される。   In FIG. 11D, the average value of the Z-axis angular velocity half pitch intensity in the staircase section 1103 is smaller than the threshold value 1113 and larger than the threshold value 1114. For this reason, in this example, it is determined that neither of the conditions in steps 503 and 505 is satisfied. Similarly, the average value of the Y-axis angular velocity half pitch intensity in the staircase section 1104 is smaller than the threshold value 1113 and larger than the threshold value 1114. For this reason, it is determined that neither of the conditions in steps 503 and 505 is satisfied for this example.

図11C及び図11Dの例では、階段区間1103について、「Y軸角速度ハーフピッチ強度の平均値が閾値1114を下回る」という条件は満たされなかったが、「Z軸角速度ハーフピッチ強度の平均値が閾値1112を下回る」という条件は満たされたため、階段区間1103における歩行様式が「下り」であると判別される。階段区間1104について、「Y軸角速度ハーフピッチ強度の平均値が閾値1113を超える」という条件は満たされなかったが、「Z軸角速度ハーフピッチ強度の平均値が閾値1111を超える」という条件は満たされたため、階段区間1104における歩行様式が「上り」であると判別される。   In the example of FIGS. 11C and 11D, the condition that “the average value of the Y-axis angular velocity half-pitch strength is below the threshold value 1114” is not satisfied for the staircase section 1103, but “the average value of the Z-axis angular velocity half-pitch strength is Since the condition “below threshold 1112” is satisfied, it is determined that the walking style in the staircase section 1103 is “down”. For the staircase section 1104, the condition that “the average value of the Y-axis angular velocity half-pitch strength exceeds the threshold value 1113” was not satisfied, but the condition that “the average value of the Z-axis angular velocity half-pitch strength exceeds the threshold value 1111” was satisfied. Therefore, it is determined that the walking style in the staircase section 1104 is “up”.

上記のように、歩行様式を判別するための複数の条件を設定し、いずれか一つでも条件が満たされた場合に歩行様式を「上り」又は「下り」と判別することによって、歩行者の歩き方及び歩行者に装着される端末装置101の姿勢等に起因する角速度の計測値のばらつきが存在する場合であっても、精度よく歩行様式を判別することができる。   As described above, by setting multiple conditions for discriminating the walking style, if any one of the conditions is met, the walking style is discriminated as "up" or "down" Even when there are variations in measured values of angular velocity due to the way of walking and the posture of the terminal device 101 worn by a pedestrian, the walking mode can be accurately determined.

図12Aは、本発明の実施形態における階段区間内のフレームごとの角速度ハーフピッチ強度と歩行様式との関係の説明図である。   FIG. 12A is an explanatory diagram of the relationship between the angular velocity half pitch intensity for each frame in the staircase section and the walking style in the embodiment of the present invention.

具体的には、図12Aに示すグラフは、横軸をY軸角速度パワースペクトルハーフピッチ強度、縦軸をZ軸角速度パワースペクトルハーフピッチ強度とする散布図である。プロットされている円形及び三角形のシンボルは、それぞれ、ある歩行者が実際に階段を上っているとき、及び下っているときに計測された角速度データに基づいてフレームごとに計算された値である。   Specifically, the graph shown in FIG. 12A is a scatter diagram with the horizontal axis representing the Y-axis angular velocity power spectrum half pitch intensity and the vertical axis representing the Z-axis angular velocity power spectrum half pitch intensity. The circular and triangular symbols plotted are the values calculated for each frame based on the angular velocity data measured when a pedestrian is actually going up and down the stairs, respectively. .

図12Aによれば、歩行者が階段を上っているときと下っているときのハーフピッチ強度の傾向は異なるものの、明確に分離していない。これは、例えば図11A〜図11Dに示すように、階段区間内の各時刻のハーフピッチ強度にばらつきがあるためと考えられる。したがって、これらの値に基づいて歩行様式を判別した場合には、どのような閾値を設定しても誤判別の発生が避けられない。   According to FIG. 12A, although the tendency of the half pitch intensity when a pedestrian is going up and down is different, it is not clearly separated. This is considered to be because the half pitch intensity at each time in the staircase section varies as shown in FIGS. 11A to 11D, for example. Therefore, when the walking style is determined based on these values, it is inevitable that erroneous determination will occur regardless of what threshold value is set.

図12Bは、本発明の実施形態における階段区間内の角速度ハーフピッチ強度の平均値と歩行様式との関係の説明図である。   FIG. 12B is an explanatory diagram of the relationship between the average value of the angular velocity half pitch intensity in the staircase section and the walking style in the embodiment of the present invention.

具体的には、図12Bに示すグラフの横軸及び縦軸は図12Aと同様であり、図12Aと同一の角速度データに基づいて階段区間ごとに計算された値がプロットされている。図12Aと同様、円形及び三角形のシンボルは、それぞれ階段の上り及び下りに対応する。   Specifically, the horizontal axis and the vertical axis of the graph shown in FIG. 12B are the same as those in FIG. 12A, and the values calculated for each staircase section based on the same angular velocity data as in FIG. 12A are plotted. Similar to FIG. 12A, the circular and triangular symbols correspond to up and down stairs, respectively.

図12Bによれば、歩行者が階段を上っているときと下っているときのハーフピッチ強度は明確に分離している。これは、平均値を求めることによって階段区間内の各時刻のハーフピッチ強度のばらつきの影響が抑えられるためと考えられる。したがって、適切な閾値を設定すれば、これらの値に基づいて正確に歩行様式を判別できる。   According to FIG. 12B, the half pitch intensity when the pedestrian is climbing up and down is clearly separated. This is considered to be because the influence of the variation in the half pitch intensity at each time in the stair section is suppressed by obtaining the average value. Therefore, if an appropriate threshold value is set, the walking style can be accurately determined based on these values.

サーバ装置103は、全ての階段区間について階段昇降判別処理(ステップ312)が終了すると、歩行様式判別処理(図3)を終了する。サーバ装置103は、歩行様式判別結果、すなわち、各時刻に歩行者が平地を歩行していたか、階段を上っていたか、階段を下っていたか、の判別結果を、メモリ213又は記憶媒体214に保持し、必要に応じて入出力部215から出力することができる。   When the stair climbing determination process (step 312) is completed for all the stair sections, the server apparatus 103 ends the walking style determination process (FIG. 3). The server device 103 stores, in the memory 213 or the storage medium 214, the walking mode determination result, that is, the determination result of whether the pedestrian was walking on the flat ground at each time, whether the stairs were up, or down the stairs. And can be output from the input / output unit 215 as necessary.

以上の本発明の実施形態によれば、進行方向平面内の2軸の角速度に基づいて歩行様式が判別されるため、歩行者に取り付けられる端末装置101の姿勢を制限する必要がなく、計測されたデータの座標変換を行う必要もない。さらに、本発明の実施形態によれば、最初に角速度のパワースペクトルの歩行ピッチ強度及びハーフピッチ強度に基づいて歩行様式が「平地」又は「階段」のいずれであるかが判別される。このとき、歩行ピッチとしては、あらかじめ与えられた周波数の範囲が使用される。また、角速度のパワースペクトルのデータについては、四分位値を用いた正規化が行われる。歩行様式が「階段」と判別された区間については、その区間の長さに基づいて補間及び棄却が行われ、保管された階段区間ごとに、角速度のハーフピッチ強度に基づいて、歩行様式が「上り」又は「下り」のいずれであるかが判別される。歩行様式として「階段」、「上り」及び「下り」のそれぞれを判別するための複数の条件が設定され、それらの一つでも満たされた場合には歩行様式として「階段」、「上り」又は「下り」と判別される。これらによって、各歩行者の歩き方の癖、端末装置101の姿勢又はその他の要因による角速度データのばらつきが存在する場合であっても、精度よく歩行様式を判別することができる。   According to the above embodiment of the present invention, since the walking style is determined based on the biaxial angular velocities in the traveling direction plane, it is not necessary to limit the posture of the terminal device 101 attached to the pedestrian, and is measured. There is no need to perform coordinate conversion of the data. Further, according to the embodiment of the present invention, it is first determined whether the walking style is “flat” or “stairs” based on the walking pitch intensity and the half pitch intensity of the power spectrum of the angular velocity. At this time, a predetermined frequency range is used as the walking pitch. The angular velocity power spectrum data is normalized using a quartile value. For sections where the walking style is determined to be “stairs”, interpolation and rejection are performed based on the length of the section, and for each stored staircase section, the walking style is determined based on the half-pitch strength of angular velocity. Whether it is “up” or “down” is determined. A plurality of conditions for determining each of “stairs”, “up”, and “down” are set as walking styles, and when one of them is satisfied, “stair”, “up” or It is determined as “down”. As a result, even when there is a variation in angular velocity data due to the manner in which each pedestrian walks, the posture of the terminal device 101, or other factors, the walking mode can be accurately determined.

上記の実施形態の各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、SSD(Solid State Drive)等の記憶デバイス、または、ICカード、SDカード、DVD等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。   Information such as a program, a table, and a file that realize each function of the above embodiment is a storage device such as a nonvolatile semiconductor memory, a hard disk drive, an SSD (Solid State Drive), or an IC card, an SD card, a DVD, or the like It can be stored on a computer readable non-transitory data storage medium.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

Claims (10)

歩行者に取り付けられる端末装置と、前記端末装置からデータを取得するサーバ装置と、を含む歩行様式判別システムであって、A walking style discrimination system including a terminal device attached to a pedestrian and a server device that acquires data from the terminal device,
前記端末装置は、角速度センサと、加速度センサと、を有し、  The terminal device includes an angular velocity sensor and an acceleration sensor,
前記サーバ装置は、プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有し、  The server device includes a processor and a storage device connected to the processor,
前記記憶装置は、前記角速度センサによって計測された三次元の直交座標系の角速度データ及び前記加速度センサによって計測された三次元の直交座標系の加速度データを保持し、  The storage device holds the angular velocity data of the three-dimensional orthogonal coordinate system measured by the angular velocity sensor and the acceleration data of the three-dimensional orthogonal coordinate system measured by the acceleration sensor,
前記プロセッサは、  The processor is
前記加速度データに基づいて、鉛直方向となす角が最も小さい座標軸を除く二つの座標軸を、鉛直方向と直交する進行方向平面に近い2軸として特定し、  Based on the acceleration data, the two coordinate axes excluding the coordinate axis having the smallest angle with the vertical direction are specified as two axes close to the traveling direction plane orthogonal to the vertical direction,
前記進行方向平面に近い2軸の角速度データに基づいて、前記進行方向平面に近い2軸の角速度のパワースペクトルを計算し、  Based on the biaxial angular velocity data close to the traveling direction plane, the power spectrum of the biaxial angular velocity close to the traveling direction plane is calculated,
前記計算されたパワースペクトルに基づいて、1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び2歩の周期の成分のパワースペクトル強度を計算し、  Based on the calculated power spectrum, calculate the power spectrum intensity of the component of the cycle of one step and the power spectrum intensity of the component of the cycle of two steps,
前記1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記歩行者の歩行様式が階段歩行又は平地歩行のいずれであるかを判別することを特徴とする歩行様式判別システム。  Based on whether or not the power spectrum intensity of the one-step cycle component and the power spectrum strength of the two-step cycle component satisfy a predetermined condition, the pedestrian walking mode is either stair walking or flat ground walking. A walking style discriminating system characterized by discriminating whether it is or not.
請求項1に記載の歩行様式判別システムであって、The walking style discrimination system according to claim 1,
前記プロセッサは、前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別された区間について、前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記歩行者の歩行様式が階段の上り歩行又は下り歩行のいずれであるかを判別することを特徴とする歩行様式判別システム。  The processor, based on whether or not the power spectrum intensity of the component of the cycle of the two steps satisfies a predetermined condition for the section in which the walking mode of the pedestrian is determined to be staircase walking, A walking style discriminating system characterized by discriminating whether a walking style is ascending walking or descending staircase.
請求項2に記載の歩行様式判別システムであって、The walking style discrimination system according to claim 2,
前記歩行者の歩行様式が階段歩行又は平地歩行のいずれであるかを判別するために使用される前記所定の条件は、前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別するための複数の条件を含み、  The predetermined condition used for determining whether the walking style of the pedestrian is stair walking or flat ground walking is a plurality of conditions for determining that the walking style of the pedestrian is stair walking. Including
前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別するための複数の条件の各々は、前記進行方向平面に近い2軸の各々の、前記1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度の各々と所定の閾値との関係によって特定される条件であり、  Each of the plurality of conditions for determining that the walking mode of the pedestrian is stair walking is that the power spectrum intensity of the component of the cycle of one step and the two steps of each of the two axes close to the traveling direction plane A condition specified by the relationship between each of the power spectrum intensities of the components of the period and a predetermined threshold,
前記プロセッサは、前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別するための複数の条件の少なくとも一つが満たされた場合に、前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別し、  The processor determines that the pedestrian's walking style is staircase walking when at least one of a plurality of conditions for determining that the pedestrian's walking style is staircase walking is satisfied,
前記歩行者の歩行様式が階段の上り歩行又は下り歩行のいずれであるかを判別するために使用される前記所定の条件は、前記歩行者の歩行様式が上り歩行であると判別するための複数の条件及び下り歩行であると判別するための複数の条件を含み、  The predetermined condition used to determine whether the walking style of the pedestrian is uphill walking or downhill walking is a plurality of conditions for determining that the walking style of the pedestrian is uphill walking. Including a plurality of conditions and a plurality of conditions for discriminating that it is a descending walk,
前記歩行者の歩行様式が上り歩行であると判別するための複数の条件、及び、前記歩行者の歩行様式が下り歩行であると判別するための複数の条件の各々は、前記進行方向平面に近い2軸の各々の、前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度と所定の閾値との関係によって特定される条件であり、  Each of the plurality of conditions for determining that the walking style of the pedestrian is an ascending walk, and each of the plurality of conditions for determining that the walking style of the pedestrian is a descending walking are on the traveling direction plane. A condition specified by the relationship between the power spectrum intensity of the component of the cycle of two steps and a predetermined threshold value for each of the two nearby axes;
前記プロセッサは、  The processor is
前記歩行者の歩行様式が上り歩行であると判別するための複数の条件の少なくとも一つが満たされた場合に、前記歩行者の歩行様式が上り歩行であると判別し、  When at least one of a plurality of conditions for determining that the pedestrian's walking style is ascending walking is satisfied, it is determined that the pedestrian's walking style is ascending walking;
前記歩行者の歩行様式が下り歩行であると判別するための複数の条件の少なくとも一つが満たされた場合に、前記歩行者の歩行様式が下り歩行であると判別することを特徴とする歩行様式判別システム。  The walking mode is characterized in that when at least one of a plurality of conditions for determining that the walking mode of the pedestrian is descending walking is satisfied, the walking mode of the pedestrian is determined to be descending walking. Discriminating system.
請求項2に記載の歩行様式判別システムであって、The walking style discrimination system according to claim 2,
前記プロセッサは、前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別された各区間の、前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度の平均値が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記各区間の歩行者の歩行様式が階段の上り歩行又は下り歩行のいずれであるかを判別することを特徴とする歩行様式判別システム。  The processor is based on whether the average value of the power spectrum intensity of the component of the cycle of the two steps in each section in which the walking mode of the pedestrian is determined to be stair walking satisfies a predetermined condition, A walking style discrimination system for discriminating whether the walking style of a pedestrian in each section is an ascending or descending staircase.
請求項1に記載の歩行様式判別システムであって、The walking style discrimination system according to claim 1,
前記プロセッサは、第1の所定の周波数範囲のパワースペクトル強度の統計量を前記1歩の周期の成分のパワースペクトル強度として計算し、前記第1の所定の周波数範囲の半分の周波数に相当する第2の所定の周波数範囲のパワースペクトル強度の統計量を前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度として計算することを特徴とする歩行様式判別システム。  The processor calculates a statistic of power spectrum intensity in a first predetermined frequency range as a power spectrum intensity of a component of the one-step cycle, and corresponds to a half frequency corresponding to a half of the first predetermined frequency range. 2. A walking style discrimination system, wherein a statistic of power spectrum intensity in a predetermined frequency range of 2 is calculated as a power spectrum intensity of a component of the cycle of two steps.
請求項1に記載の歩行様式判別システムであって、The walking style discrimination system according to claim 1,
前記プロセッサは、歩行様式が階段歩行であると判別された二つの区間に挟まれた、歩行様式が平地歩行であると判別された区間の長さが所定の値より短い場合、前記歩行様式が平地歩行であると判別された区間の歩行様式を階段歩行に変更し、歩行様式が平地歩行であると判別された二つの区間に挟まれた、歩行様式が階段歩行であると判別された区間の長さが所定の値より短い場合、前記歩行様式が階段歩行であると判別された区間の歩行様式を平地歩行に変更することを特徴とする歩行様式判別システム。  The processor is sandwiched between two sections in which the walking style is determined to be stair walking, and when the length of the section in which the walking style is determined to be flat ground walking is shorter than a predetermined value, the walking style is The walking style of the section determined to be flat ground walking is changed to stair walking, and the walking style is sandwiched between two sections determined to be flat ground walking and the walking style is determined to be stair walking When the length of the walking is shorter than a predetermined value, the walking style discriminating system is characterized in that the walking style of the section in which the walking style is determined to be staircase walking is changed to flat ground walking.
請求項2に記載の歩行様式判別システムであって、The walking style discrimination system according to claim 2,
前記プロセッサは、  The processor is
前記進行方向平面に近い2軸の角速度の時系列データ、前記進行方向平面に近い2軸の角速度のパワースペクトル、前記パワースペクトルに基づいて計算された1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び2歩の周期の成分のパワースペクトル強度の少なくとも一つを、四分位値に基づいて正規化し、  Time-series data of the biaxial angular velocity close to the traveling direction plane, the power spectrum of the biaxial angular velocity close to the traveling direction plane, the power spectrum intensity of the component of one step period calculated based on the power spectrum, and 2 Normalize at least one of the power spectrum intensities of the components of the step cycle based on the quartile;
前記正規化された値に基づいて前記歩行者の歩行様式を判別することを特徴とする歩行様式判別システム。  A walking style discrimination system that discriminates the walking style of the pedestrian based on the normalized value.
プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有する歩行様式判別装置であって、A walking style discrimination device having a processor and a storage device connected to the processor,
前記記憶装置は、歩行者に取り付けられた角速度センサによって計測された三次元の直交座標系の角速度データ及び前記歩行者に取り付けられた加速度センサによって計測された三次元の直交座標系の加速度データを保持し、  The storage device stores three-dimensional orthogonal coordinate system angular velocity data measured by an angular velocity sensor attached to a pedestrian and three-dimensional orthogonal coordinate system acceleration data measured by an acceleration sensor attached to the pedestrian. Hold and
前記プロセッサは、  The processor is
前記加速度データに基づいて、鉛直方向となす角が最も小さい座標軸を除く二つの座標軸を、鉛直方向と直交する進行方向平面に近い2軸として特定し、  Based on the acceleration data, the two coordinate axes excluding the coordinate axis having the smallest angle with the vertical direction are specified as two axes close to the traveling direction plane orthogonal to the vertical direction,
前記進行方向平面に近い2軸の角速度データに基づいて、前記進行方向平面に近い2軸の角速度のパワースペクトルを計算し、  Based on the biaxial angular velocity data close to the traveling direction plane, the power spectrum of the biaxial angular velocity close to the traveling direction plane is calculated,
前記計算されたパワースペクトルに基づいて、1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び2歩の周期の成分のパワースペクトル強度を計算し、  Based on the calculated power spectrum, calculate the power spectrum intensity of the component of the cycle of one step and the power spectrum intensity of the component of the cycle of two steps,
前記1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記歩行者の歩行様式が階段歩行又は平地歩行のいずれであるかを判別することを特徴とする歩行様式判別装置。  Based on whether or not the power spectrum intensity of the one-step cycle component and the power spectrum strength of the two-step cycle component satisfy a predetermined condition, the pedestrian walking mode is either stair walking or flat ground walking. A walking style discriminating device characterized by discriminating whether or not.
請求項8に記載の歩行様式判別装置であって、The walking style discrimination device according to claim 8,
前記プロセッサは、前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別された区間について、前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記歩行者の歩行様式が階段の上り歩行又は下り歩行のいずれであるかを判別することを特徴とする歩行様式判別装置。  The processor, based on whether or not the power spectrum intensity of the component of the cycle of the two steps satisfies a predetermined condition for the section in which the walking mode of the pedestrian is determined to be staircase walking, A walking style discriminating apparatus for discriminating whether a walking style is an ascending walk or a descending staircase.
プロセッサと、前記プロセッサに接続される記憶装置と、を有する歩行様式判別装置によって実行される歩行様式判別方法であって、A walking style discrimination method executed by a walking style discrimination device having a processor and a storage device connected to the processor,
前記記憶装置は、歩行者に取り付けられた角速度センサによって計測された三次元の直交座標系の角速度データ及び前記歩行者に取り付けられた加速度センサによって計測された三次元の直交座標系の加速度データを保持し、  The storage device stores three-dimensional orthogonal coordinate system angular velocity data measured by an angular velocity sensor attached to a pedestrian and three-dimensional orthogonal coordinate system acceleration data measured by an acceleration sensor attached to the pedestrian. Hold and
前記歩行様式判別方法は、  The walking style discrimination method is:
前記プロセッサが、鉛直方向となす角が最も小さい座標軸を除く二つの座標軸の角速度のパワースペクトルを計算する手順と、  The processor calculates a power spectrum of angular velocities of two coordinate axes excluding the coordinate axis having the smallest angle with the vertical direction;
前記プロセッサが、前記パワースペクトルに基づいて計算された1歩の周期の成分のパワースペクトル強度及び2歩の周期の成分のパワースペクトル強度が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記歩行者の歩行様式が階段歩行又は平地歩行のいずれであるかを判別する手順と、  The pedestrian is based on whether the power spectrum intensity of the one-step cycle component and the two-step cycle component calculated based on the power spectrum satisfies a predetermined condition. A procedure for determining whether the walking style is walking on stairs or walking on flat ground,
前記プロセッサが、前記歩行者の歩行様式が階段歩行であると判別された区間について、前記2歩の周期の成分のパワースペクトル強度が所定の条件を満たすか否かに基づいて、前記歩行者の歩行様式が階段の上り歩行又は下り歩行のいずれであるかを判別する手順と、を含むことを特徴とする歩行様式判別方法。  For the section in which the processor determines that the walking mode of the pedestrian is stair walking, based on whether the power spectrum intensity of the component of the cycle of the two steps satisfies a predetermined condition, the processor And a procedure for discriminating whether the walking style is an ascending walk or a descending staircase.
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