JP6100299B2

JP6100299B2 - 歩数検出装置、歩数検出方法及びコンピュータプログラム

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Publication number: JP6100299B2
Application number: JP2015062239A
Authority: JP
Inventors: 知之小野
Original assignee: 株式会社ウェブテクノロジ
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: JP2016181210A

Description

本発明は、歩数検出装置、歩数検出方法及びコンピュータプログラムに関する。

従来、身体に装着することで使用者の歩数を計測する歩数計が広く用いられている。近年では、専用の装置としてではなく、スマートフォン等の可搬式デバイスにインストールして用いられる、アプリケーションソフトウェアとしての歩数計も提供されている。こうしたアプリケーションとしての歩数計の場合、ハードウェアであるスマートフォン等が備える各種のセンサーから得られる情報を利用することで歩数計測を行う。

アプリケーションとしての歩数計が利用するセンサー情報として代表的なものの１つは、加速度センサーから得られる加速度の時間的な変動に関する情報である。加速度センサーから得られる波形は使用者の歩行状態を良く反映するものであり得るが、一方で、加速度センサーが検知する歩行以外の要因による加速度の変動への対処が重要な課題となる。また、加速度の波形は、個人ごとの歩き方の癖や歩行ペース、階段や坂道の昇降等の歩行状況によっても異なり、さらにはデバイスやセンサー自体の機差等による影響も生じ得るため、こうした波形の変化やノイズに強い測定方法が必要とされている。

例えば特許文献１では、加速度センサーを有し、センサーから得られる波形に基づいて利用者の歩数をカウントするための計測モードと、計測モードで一歩の判定に用いられる判定基準を学習するための学習モードとを切り替え可能な歩数計であって、学習モードにおいて利用者に学習用の歩行を行わせ、学習用の歩行における歩数を表す基準歩数と、学習用の歩行の間に加速度センサーから得られる基準波形とに基づいて判定基準を設定する判定基準設定手段を有することを特徴とする歩数計が開示されている。

特開２００９−２２３７４４

しなしながら、特許文献１の手法では、判定基準の設定後に、歩行ペースが変化したり、階段や坂道を上り下りした場合の波形の変化に対応しきれない可能性がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、個人ごとの歩行の癖、歩行ペースや歩行状況の変化、及び歩行以外の要因による加速度の変化にかかわらず、高い精度で使用者の歩数を計測可能な歩数検出装置、歩数検出方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る歩数検出装置は、加速度センサーからの信号に基づき加速度の値を取得する加速度取得部と、第１の閾値を上回る前記加速度の値が取得された後に第２の閾値を下回る前記加速度の値が取得された場合に、一歩の歩行を検出する一歩判定部と、最初の前記一歩の歩行の検出時点をもって歩行開始の判定を行い、前記検出時点からの経過時間が第１の基準時間を超えるまでの期間に、前記一歩の歩行の検出から次の前記一歩の歩行の検出までの時間間隔が前記第１の基準時間よりも短く設定された第２の基準時間を超える場合に前記歩行開始の判定を取り消す、歩行継続判定部と、前記一歩の歩行の検出に応じて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部であって、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えるまでの期間に検出された前記一歩の歩行の歩数を仮カウントとして計測し、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えた後に前記仮カウントの歩数を出力カウントに加算する、歩数カウント部と、前記加速度の値に基づき、前記第１の閾値及び前記第２の閾値を補正する閾値補正部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記加速度取得部が、前記加速度センサーからの信号に基づき鉛直方向加速度の値を取得することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記加速度取得部が、前記鉛直方向加速度の値を一定時間ごとに平均化し、平均化された加速度の値を取得することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記歩行継続判定部が、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えた後、前記時間間隔が前記第２の基準時間と同じかより長く設定された第３の基準時間を超える場合に歩行終了の判定を行うことを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記閾値補正部が、所定時間ごとに、直近の特定時間内の前記鉛直方向加速度の値の平均値を算出し、前記平均値を補正値として加算することにより前記第１の閾値及び前記第２の閾値を補正することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記閾値補正部が、前記鉛直方向加速度の値を、その大きさに応じた修正値に変換し、該修正値を用いて前記補正値を算出することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記閾値補正部が、前記鉛直方向加速度の値をｙ（ｍ／ｓ^２）としたとき、２．０＜ｙ≦８．０である場合、又は−２．０＞ｙ≧−８．０である場合には、それぞれ（ｙ×０．５）＋１．０又は（ｙ×０．５）−１．０によって求められる値を、ｙ＞８．０の場合、又はｙ＜−８．０の場合にはそれぞれ５．０又は−５．０を、前記修正値として用いることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記所定時間が０．８〜１．２秒の範囲内で選択され、前記直近の特定時間が直近の８．０〜１２．０秒の範囲内で選択されることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記第１の閾値が０．５〜０．７（ｍ／ｓ^２）の範囲内で初期設定され、前期第２の閾値が−０．５〜−０．７（ｍ／ｓ^２）の範囲内で初期設定されることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、本発明に係る歩数検出装置は、前記第１の基準時間が３．５〜４．５秒の範囲内で設定され、前記第２の基準時間が１．０〜２．０秒の範囲内で設定され、前記第３の基準時間が２．０〜２．５秒の範囲内で設定されることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、本発明に係る歩数検出方法は、加速度センサーからの信号に基づき加速度の値を取得する加速度取得工程と、第１の閾値を上回る前記加速度の値が取得された後に第２の閾値を下回る前記加速度の値が取得された場合に、一歩の歩行を検出する一歩判定工程と、最初の前記一歩の歩行の検出時点をもって歩行開始の判定を行い、前記検出時点からの経過時間が第１の基準時間を超えるまでの期間に、前記一歩の歩行の検出から次の前記一歩の歩行の検出までの時間間隔が前記第１の基準時間よりも短く設定された第２の基準時間を超える場合に前記歩行開始の判定を取り消す、歩行継続判定工程と、前記一歩の歩行の検出に応じて歩数のカウント処理を行う歩数カウント工程であって、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えるまでの期間に検出された前記一歩の歩行の歩数を仮カウントとして計測し、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えた後に前記仮カウントの歩数を出力カウントに加算する、歩数カウント工程と、前記加速度の値に基づき、前記第１の閾値及び前記第２の閾値を補正する閾値補正工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、本発明に係るコンピュータプログラムは、本発明に係る歩数検出方法をコンピュータにより実行させることを特徴とする。

本発明によれば、加速度について２つの閾値が用いられることにより、周期性を持った加速度の変動が一歩として判定されるため、歩行以外の要因による加速度の変動を一歩として誤検出することを抑制できる。

また、最初に一歩とみなすことが可能な振動（加速度の変動）が検出された後の一定の期間で継続的な振動が検出されるか否かにより歩行中か否かの判定が行われ、歩行中と判断された場合のみ、その期間にカウントされた歩数を出力カウントに加算するため、ノイズ等の誤検出はさらに抑制される。

さらに、一歩の検出に用いられる閾値は過去の加速度の値に基づき随時補正されるため、歩行ペースや歩行状況の変化による波形の変化に対応した高精度な一歩の検出が可能である。

これらの利点の結果として、個人ごとの歩行の癖、歩行ペースや歩行状況の変化、及び歩行以外の要因による加速度の変化にかかわらず、高い精度で使用者の歩数を計測可能な歩数検出装置、歩数検出方法、及びコンピュータプログラムを提供可能である。

本発明に係る歩数検出装置のシステム構成の一例を模式的に示す図である。非歩行時に検出される加速度の一例を示すグラフである。歩行時に検出される加速度の一例を示すグラフである。歩行継続判定の一例を示すグラフである。一定時間ごとに補正される閾値の一例を示すグラフである。加速度の値とその修正値の一例を示すグラフである。本発明に係る歩数検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。

（実施例）
以下、本発明に係る歩数検出装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施例は本発明の歩数検出装置の好適な具体例であり、一般的なスマートフォン等の可搬式デバイスのハードウェア構成及び構造に即した種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術的範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

（構成概要）
以下、本発明の一実施形態に係る歩数検出装置を例として、本発明について具体的に説明する。なお、以下に説明する歩数検出装置は、一般的なスマートフォン等の可搬式デバイスに歩数計測用アプリケーションソフトウェアをインストールして歩数検出装置として機能させることを想定したものである。したがって、一般的なスマートフォン等に準じたハードウェア構成、すなわちＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、外部メモリ、入力Ｉ／Ｆ、出力Ｉ／Ｆ、加速度センサー及び傾きを検知可能なセンサー（地磁気センサー等）を含む各種センサー等を有することが想定されている。

ＣＰＵは、記憶部であるＲＯＭ等に記憶されているプログラムに従って、システムバスに接続される各デバイスを総括的に制御する。ＲＡＭは、ＣＰＵの主メモリ、ワークエリア等として機能するとともに、入力情報展開領域、環境データ格納領域としても用いられる。ＲＯＭは、各種プログラム及びデータを格納する。入力Ｉ／Ｆは、タッチパネルやボタン等の入力装置や各種センサーからの入力を制御する。出力Ｉ／Ｆは、液晶ディスプレイ等の表示装置への画面表示や、スピーカへの音声出力等を制御する。外部メモリは、保存又は読み取り可能な記憶媒体として機能し、オペレーティングシステム（ＯＳ）、Ｗｅｂブラウザ、及びアプリケーション等が記憶されている。アプリケーション、及び各モジュール（ソフトウェア）のプログラムは外部メモリに記憶され、必要に応じてＲＡＭに読み出されてＣＰＵにより実行される。これにより、アプリケーション又は各モジュール（ソフトウェア）の機能を実現する。本実施例で説明する処理は、外部メモリに記録されたプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵが実行することによって実現される。なお、プログラムは、外部メモリ以外にもＲＡＭやＲＯＭにおいて記憶されてもよい。

（システム構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る歩数検出装置１のシステム構成の一例を模式的に示す図である。図１に示す各構成部は、上述のとおり、ＣＰＵがＲＯＭ又は外部メモリに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ロードされたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。

センサー部１１は、歩数検出装置１が備える加速度センサーからの信号をデータとして加速度取得部１２に送信する。加速度取得部１２は、センサー部１１から受信した加速度に関するデータを、以降の処理に用いる適切な値に変換し取得する。例えば、多くのスマートフォンは３軸加速度センサーを備えるが、スマートフォンのようにその保持方法や保持位置が個人や場面ごとに異なり得る装置の場合、デバイス内の加速度センサー自体の向きが変わることにより３軸の向きも変わってしまうため、任意の適切な方法により、生のデータを適宜変換する必要がある。本実施形態においては、地磁気センサーの値を用いて歩数検出装置１の傾きを検出し、加速度センサーの３軸の値を鉛直方向の加速度の値（以下、Ｙ値と記載する。）に変換し、以降の処理に用いる。

図２は、加速度取得部１２によって取得された、非歩行時のＹ値の時間変化の一例を示すグラフである。この例では、非歩行時であっても、地面等から伝わる微細な振動等の環境ノイズの影響により、上向きの小さな加速度が細かく検出されていることがわかる。また、センサーやデバイスの機差に由来すると考え得る中央値の偏りも存在する（図２では加速度の中央値は０ではなく約０．３（ｍ／ｓ^２）のあたりに存在している）。図２においては、環境ノイズによる微細な振動の振幅はほぼ±０．４（ｍ／ｓ^２）の範囲内に収まっていることがわかる。

図３は、加速度取得部１２によって取得された、歩行時のＹ値の時間変化の一例を示すグラフである。上向きの加速度と下向きの加速度が交互に検出されていることがわかる。上向きの加速度は、足を蹴り出したときの足の伸び上がりによる加速度であり、下向きの加速度は、足を降ろして着地する際の加速度であると考えられる。すなわち、上向きの（比較的大きな）加速度が検出された後に続いて下向きの（比較的大きな）加速度が検出された場合に、「一歩」の歩行が行われたと判断することが可能であり、歩行がそのまま継続されるならば、こうした波形が周期的に検出されることになる。

実際に取得されるＹ値は、様々な環境ノイズや、歩行状態の変化を反映したものになるため、必ずしも整った波形が得られるわけではなく、また、段差や躓き等により異常な大きさの加速度が検出される場合もある。こうしたノイズや外れ値の影響を小さくして歩行時の加速度の波形を正確に得るため、本実施形態において、加速度取得部１２は、センサー部１１から得られた加速度に関するデータを一定時間ごとに平均化し、平均化された加速度の値（以下、Ａ値と記載する。）を取得する。

一歩判定部１３は、加速度取得部１２が取得するＡ値を監視し、上向きの加速度に関する上閾値（第１の閾値）を上回るＡ値が検出された後に下向きの加速度に関する下閾値（第２の閾値）を下回るＡ値が検出された場合に、一歩の歩行が行われたと判定する。上閾値及び下閾値は、環境ノイズによる振動を誤って一歩として検出する可能性を抑えるため、環境ノイズによって検出される加速度の値よりも大きな値として設定するのが好ましい。一方で、図３においてもみられるように、歩行時に検出される加速度のピークには大きなばらつきがある。例えば、ゆっくりと歩いた場合は加速度のピークが小さな値となったり、階段の昇降時に検出される加速度が上向き又は下向きに偏る場合もある。こうした歩行状態の変化に対応するため、上下の閾値の値は、歩行による加速度の小さなピーク値も検出可能な値として設定するのが好ましい。

上述のとおり、図２の例においては、非歩行状態における環境ノイズによる加速度の値は、概ね±０．４（ｍ／ｓ^２）の範囲内に収まるものであった。これに基づき、好適な一実施形態において、上閾値は０．５〜０．７（ｍ／ｓ^２）の範囲内で初期設定され、下閾値は−０．５〜−０．７（ｍ／ｓ^２）の範囲内で初期設定される。さらに好適な一実施形態においては、上閾値は０．６（ｍ／ｓ^２）、下閾値は−０．６（ｍ／ｓ^２）に初期設定される。なお、これらの閾値は、実際に検出された加速度の値に基づき随時補正されることになる。閾値の補正の詳細については後述する。

歩行継続判定部１４は、一歩判定部１３により最初の一歩の歩行が検出されると、その時点から歩行開始の判定を行い、その後、第１の基準時間として定められた一定の期間において継続的に次の一歩が検出されるかどうかに基づき、歩行開始の判定を維持するかどうかを判定する。具体的には、第１の基準時間が経過するまでの期間に、一歩の歩行の検出から次の一歩の歩行の検出までの時間間隔が、第２の基準時間として予め定められた一定の時間を超える場合には、歩行開始の判定を取り消す処理を行う。こうした処理は、最初の一歩から一定の時間内に一定以上の頻度で歩行が検出されるか否かにより、最初に検出された一歩が実際の歩行による加速度の変動であったのか、あるいは歩行以外の行動（例えば、椅子に座ったり、立ち上がったりなど）や環境ノイズ（例えば、乗り物に乗っている場合の車体の揺れなど）による加速度の変動であったのかを判断するためのものである。したがって、第１の基準時間は、歩行以外の動作や環境ノイズによる比較的大きな振動がそれ以上継続的に発生することが少ないような長さの時間として設定されるのが好ましい。好適な実施形態において、第１の基準時間は、３．５〜４．５秒の範囲内で設定され、特に好適には、第１の基準時間は４秒に設定される。また、第２の基準時間は、一般的な歩行ペースにおいて一歩に必要とされる時間を超えるような長さの時間として設定されるのが好ましく、また、第２の基準時間は第１の基準時間よりも短い時間として設定される。好適な実施形態において、第２の基準時間は１．０〜２．０秒の範囲内で設定され、特に好適には、第２の基準時間は１．５秒に設定される。

さらに、歩行継続判定部１４は、歩行開始から第１の基準時間が経過した後も、継続的な歩行が検出されるかどうかを監視し、一歩の検出から次の一歩の検出までの間隔が、第３の基準時間として予め定められた一定の時間を超える場合には、連続的な歩行状態が終了したものと判断し、歩行終了の判定を行う。第３の基準時間は、第２の基準時間と同じか、それよりも長いものとして設定される。好適な実施形態において、第３の基準時間は２．０〜２．５秒の範囲内で設定され、特に好適には、第３の基準時間は２秒に設定される。

歩数カウント部１５は、検出された歩数のカウント処理を行う。特に、歩数カウント部１５は、歩行継続判定部１４による歩行開始の判定後、第１の基準時間経過前に検出された歩数を仮カウントとして計測する。そして、第１の基準時間の経過後まで歩行が継続的に検出される場合、仮カウントとして計測された歩数を出力カウントに加算する。一方、第１の基準時間経過前に、歩行継続判定部１４により歩行開始の判定が取り消された場合は、計測中の仮カウントの値はリセットされる。第１の基準時間経過後は、歩行継続判定部１４により歩行終了の判定が行われるまで、一歩の歩行が検出される度に出力カウントに１が加算される。出力カウントの値は、例えば表示部１８に表示される。また、例えば操作部１９を介した使用者の指示に応じて、出力カウントの値を音声として読み上げるように構成してもよい。

図４は、加速度の時間的変動と、それに応じて行われる歩行継続判定のタイミングの一例を示す図である。歩行継続判定部１４により歩行開始の判定がなされた後、第１〜第３の基準時間を用いてどのような判定がなされるかについて、図４を参照して具体的に説明する。

まず、上閾値Ｕを上回る加速度の検出後、下閾値Ｄを下回る加速度が検出された時点ｐにおいて、歩行開始の判定がなされると同時に、仮カウントの値に１が加算される。この時点から第１の基準時間が経過するまでの間は、第２の基準時間経過前に次の一歩が検出されるか否かが判定されることになる。時点ｑにおいて次の一歩が検出され、仮カウントの値に１が加算される。時点ｑは時点ｐからみて第２の基準時間内であるため、歩行開始の判定は取り消されない。続いて、時点ｒにおいて次の一歩が検出され、仮カウントの値に１が加算される。時点ｒは時点ｑからみて第２の基準時間内であるため、歩行開始の判定は取り消されない。続いて、時点ｓにおいて次の一歩が検出され、仮カウントの値に１が加算される。時点ｓは時点ｒからみて第２の基準時間内であるため、歩行開始の判定は取り消されない。その後、時点ｔにおいて、時点ｐから起算した第１の基準時間が経過する。続いて、時点ｕにおいて次の一歩が検出され、仮カウントの値に１が加算される。時点ｕは時点ｓからみて第２の基準時間内であるため、歩行開始の判定は取り消されない。さらに、時点ｕにおいて第１の基準時間が経過したことが確認され、仮カウントの累積値である５が出力カウントに加算され、その後、仮カウントの値はリセットされる。

時点ｕ以降は、歩行継続の判定は、第３の基準時間内に次の一歩が検出されるか否かによって行われる。時点ｖにおいて次の一歩が検出され、出力カウントの値に１が加算される。時点ｖは時点ｕからみて第３の基準時間内であるため、歩行終了の判定は行われない。その後、時点ｗにおいて、時点ｖから起算した第３の基準時間が経過する。続いて、時点ｘにおいて次の一歩が検出される。時点ｘは時点ｖからみて第３の基準時間内ではないため、歩行終了の判定がなされることとなる。同時に、新たに歩行開始の判定がなされ、仮カウントの値に１が加算される。その後、時点ｙにおいて、時点ｘから起算した第２の基準時間が経過する。したがって、次に一歩が検出された時点において、歩行開始の判定が取り消されると共に仮カウントの値がリセットされ、さらに、あらためて歩行開始の判定がなされて仮カウントの値に１が加算されることとなる。なお、図４においては、簡便さのために上閾値Ｕ及び下閾値Ｄを固定値として表したが、実際には、上閾値Ｕ及び下閾値Ｄは直近の加速度の値を反映して随時補正されることになる。閾値の補正の詳細については後述する。

図１に戻り、閾値補正部１６は、加速度取得部１２により取得された加速度の値に基づき、上閾値（第１の閾値）及び下閾値（第２の閾値）を補正する。上述のとおり、同じ「一歩」の歩行であっても、個人差、歩行ペース、歩行状況及び環境ノイズ等により、検出される加速度の波形、特にピーク値には大きなばらつきが生じ得る。こうしたピーク値のばらつきの影響をできるだけ緩和し、様々な使用者や使用状況において常に精度良く一歩の歩行を検出するためには、上閾値（第１の閾値）及び下閾値（第２の閾値）を随時補正することが望ましい。

本実施形態において、閾値補正部１６は、所定時間ごとに、記憶部１７に記憶された直近のＹ値の平均値を算出し、この平均値を補正値として上閾値及び下閾値に加算することで閾値の補正を行う。例えば、足を蹴り出す際の伸び上がりが比較的強く、着地の際の足の降ろし方が比較的穏やかな歩き方の癖を持つ個人の場合、検出される加速度は上向きに偏ることが予測される。また、例えば階段を下りる際には、踏み出しよりも着地の方が、動き、負荷共に大きなものとなるため、検出される加速度も下向きに偏ることが予測される。常に直近のＹ値を閾値に反映させ続けることにより、こうした加速度の偏りに対応することが可能となる。図５は、所定時間ごとに補正される上閾値Ｕ及び下閾値Ｄの一例を示すグラフである。時間の経過に伴い、上閾値Ｕ及び下閾値Ｄが細かく上下にオフセットされることがわかる。閾値の補正の頻度は適宜設定可能であるが、一般的な歩行ペースにおいて一歩の歩行にかかる時間はおおよそ０．５〜０．８秒程度であること、及び歩行状況の変化に応じて素早く閾値を更新する必要があることなどに鑑みると、０．８〜１．２秒ほどの間隔で補正が行われることが好ましい。特に好適な実施形態においては、１秒ごとに閾値の補正が行われる。また、直近のＹ値としては、過去数秒間に検出されたＹ値が用いられることとなる。この「直近」の範囲を短く設定しすぎると、参照されるＹ値の数が少なくなるため誤差の影響が大きくなり、長く設定しすぎると、歩行状況の変化への対応が遅れる可能性が考えられるため、直近の範囲としては８．０〜１２．０秒程度とするのが好ましい。特に好適な実施形態においては、直近の１０秒間に検出されたＹ値を用いて補正値が算出される。

図３においてもみられるように、同じ一歩であっても、検出される加速度のピーク値にはかなりのばらつきがある。そのため、補正値の算出においては、直近のＹ値をそのまま用いて平均値を求めるのではなく、各Ｙ値を、その大きさに応じた修正値に変換し、この修正値を用いて平均値を算出することにより、補正による閾値の変動が大きくなりすぎないように調整される。

Ｙ値の修正値は、任意の適切な方法により算出可能であるが、好適には、外れ値や異常値の影響を小さくするとともに、大きなピーク値により平均値が不必要に高いものとならないよう、各Ｙ値をその大きさに応じて適切に重み付けできるものが用いられる。特に好適には、Ｙ値をｙ（ｍ／ｓ^２）として、２．０＜ｙ≦８．０である場合は（ｙ×０．５）＋１．０により、−２．０＞ｙ≧―８．０である場合は（ｙ×０．５）−１．０により求められる値が修正値として用いられ、ｙ＞８の場合は５．０、ｙ＜−０．８の場合は−５．０が修正値として用いられる。図６は、検出されたＹ値と、上記算出方法を用いて算出された修正値の一例を示すグラフである。外れ値とみなせる大きなピーク値は一定値（５．０又は−５．０）に丸められ、他の値もその大きさに応じて修正されることにより、修正値は変動の小さなものとされている。これらの修正値を平均化したものが補正値として上下の閾値に加算されることになる。

（フローチャート）
図７は、本発明の一実施形態に係る歩数検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。処理が開始すると、ステップ７０２において、加速度センサーを用いた３軸加速度の値が取得され、ステップ７０４において、地磁気センサーを用いて３軸加速度の値から鉛直方向加速度の値（Ｙ値）が取得される。続いて、ステップ７０６において、環境ノイズ等の影響を小さくして歩行時の加速度の波形をできるだけ正確に得られるように、Ｙ値を一定時間ごとに平均化した値（Ａ値）が算出される。さらに、ステップ７０７において、ステップ７０４で取得されたＹ値及び過去に取得されたＹ値に基づき、上閾値Ｕ及び下閾値Ｄが補正される。

続いて、ステップ７０８において、検出されたＡ値が上閾値を超えるものであるか否かが判定される。上閾値を超えるＡ値が検出されると（Ｙｅｓ）、ステップ７１０においてフラグＦ１がＯＮにされた後、処理を終了し、再びはじめから処理が開始される。検出されたＡ値が上閾値を超えるものでない場合は（Ｎｏ）、ステップ７１２においてフラグＦ１のＯＮ／ＯＦＦが確認される。フラグＦ１がＯＦＦの場合は（Ｎｏ）、処理を終了し、再びはじめから処理が開始される。フラグＦ１がＯＮである場合（Ｙｅｓ）、ステップ７１４において、検出されたＡ値が下閾値Ｄを下回るものであるか否かが判定される。検出されたＡ値が下閾値Ｄを下回るものでない場合（Ｎｏ）、処理を終了し、再びはじめから処理が開始される。ステップ７１４において下閾値Ｄを下回るＡ値が検出された場合（Ｙｅｓ）、すなわち、「一歩」が検出された場合、ステップ７１６において、ＯＮになっていたフラグＦ１がＯＦＦにされる。これは、次の一歩を検出するために、再び上閾値Ｕを超えるＡ値を検出する必要があるからである。

続いて、ステップ７１８において、フラグＦ２のＯＮ／ＯＦＦが確認される。フラグＦ２は、歩行開始判定後、第１の基準時間が経過したか否かの判定である。フラグＦ２がＯＮの場合（Ｙｅｓ）、すなわち既に第１の基準時間が経過している場合、ステップ７２０において、今回の一歩が前回の一歩から第３の基準時間経過前に検出されたものであるか否かが判定される。前回カウントが第３の基準時間内であることが確認されると（Ｙｅｓ）、ステップ７２４において、出力カウントの値に１が加算された後に処理を終了し、その後、再びはじめから処理が開始される。ステップ７２０において、前回カウントから既に第３の基準時間が経過していることが確認されると（Ｎｏ）、ステップ７２２において、歩行終了の判定としてフラグＦ２がＯＦＦにされる。

ステップ７１８においてフラグＦ２がＯＦＦであることが確認された場合、又は、ステップ７２２で歩行終了判定がなされた場合、ステップ７２６において、新たに仮カウントの値に１が加算される。その後、ステップ７２７において、現在の仮カウントの値は２以上か否かが判定される。仮カウントの値が２より小さい場合（Ｎｏ）、処理を終了し、その後、再びはじめから処理が開始される。仮カウントの値が２以上の場合（Ｙｅｓ）、ステップ７２８において、今回の一歩が前回の一歩から第２の基準時間経過前に検出されたものであるか否かが判定される。前回カウントから既に第２の基準時間が経過していることが確認されると（Ｎｏ）、歩行開始判定が取り消され、ステップ７３６において仮カウントの値がリセットされた後に処理を終了し、再びはじめから処理が開始される。ステップ７２８において、前回カウントが第２の基準時間内であることが確認されると（Ｙｅｓ）、続いてステップ７３０において、仮カウントの値が１になってから、すなわち歩行開始の判定がなされてから、第１の基準時間が経過したか否かが判定される。未だ第１の基準時間経過前であることが確認されると（Ｎｏ）、処理を終了し、再びはじめから処理が開始される。既に第１の基準時間が経過している場合（Ｙｅｓ）、ステップ７３２においてフラグＦ２がＯＮにされ、ステップ７３４において仮カウントの累積値が出力カウントの値に加算される。その後、ステップ７３６において仮カウントの値がリセットされた後に処理が終了し、その後、再びはじめから処理が開始されることになる。

以上、本実施形態によれば、加速度に対する上閾値（第１の閾値）と下閾値（第２の閾値）を用いて、周期性を持った加速度の変動を基に一歩を検出するため、歩行以外の要因による加速度の変動を一歩として誤検出する可能性を抑制することが可能である。また、歩行開始判定後の一定期間において継続的な振動が検出されるか否かにより歩行中か否かを判断し、歩行中と判断された場合のみ、その期間にカウントされた歩数を出力カウントに加算するため、歩行以外の要因による振動を誤って歩行によるものと判断して歩数をカウントしてしまう可能性はさらに抑制される。さらに、一歩の検出に用いられる上下の閾値は、過去の加速度の値に基づき随時補正されるため、歩行ペースや歩行状況の変化による波形の変化に対応可能な、精度の高い一歩の検出が可能である。その結果として、個人ごとの歩行の癖、歩行ペースや歩行状況の変化、及び歩行以外の要因による加速度の変動にもかかわらず、高い精度で使用者の歩数を計測可能な歩数検出装置を提供可能である。

（その他の実施形態）
以上、歩数検出装置を例として本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の目的は、上述の実施例の機能を実現するプログラムコード（コンピュータプログラム）を格納した記憶媒体をシステムあるいは装置に供給し、供給されたシステムあるいは装置のコンピュータが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、上述した実施形態では、スマートフォン等の可搬式デバイスがプログラムを実行することにより、各処理部として機能するものとしたが、処理の一部又は全部を専用の電子回路（ハードウェア）で構成するようにしても構わない。本発明は、説明された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１歩数検出装置
１１センサー部
１２加速度取得部
１３一歩判定部
１４歩行継続判定部
１５歩数カウント部
１６閾値補正部
１７記憶部
１８表示部
１９操作部

Claims

加速度センサーからの信号に基づき加速度の値を取得する加速度取得部と、
第１の閾値を上回る前記加速度の値が取得された後に第２の閾値を下回る前記加速度の値が取得された場合に、一歩の歩行を検出する一歩判定部と、
最初の前記一歩の歩行の検出時点をもって歩行開始の判定を行い、前記検出時点からの経過時間が第１の基準時間を超えるまでの期間に、前記一歩の歩行の検出から次の前記一歩の歩行の検出までの時間間隔が前記第１の基準時間よりも短く設定された第２の基準時間を超える場合に前記歩行開始の判定を取り消す、歩行継続判定部と、
前記一歩の歩行の検出に応じて歩数のカウント処理を行う歩数カウント部であって、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えるまでの期間に検出された前記一歩の歩行の歩数を仮カウントとして計測し、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えた後に前記仮カウントの歩数を出力カウントに加算する、歩数カウント部と、
前記加速度の値に基づき、前記第１の閾値及び前記第２の閾値を補正する閾値補正部と、
を備え、
前記加速度取得部は、前記加速度センサーからの信号に基づき鉛直方向加速度の値を取得し、
前記閾値補正部は、所定時間ごとに、直近の特定時間内の前記鉛直方向加速度の値の平均値を算出し、前記平均値を補正値として加算することにより前記第１の閾値及び前記第２の閾値を補正し、
前記閾値補正部は、前記鉛直方向加速度の値を、その大きさに応じた修正値に変換し、該修正値を用いて前記補正値を算出することを特徴とする歩数検出装置。
前記加速度取得部は、前記鉛直方向加速度の値を一定時間ごとに平均化し、平均化された加速度の値を取得する、請求項１に記載の歩数検出装置。
前記歩行継続判定部は、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えた後、前記時間間隔が前記第２の基準時間と同じかより長く設定された第３の基準時間を超える場合に歩行終了の判定を行う、請求項１又は２に記載の歩数検出装置。
前記閾値補正部は、前記鉛直方向加速度の値をｙ（ｍ／ｓ^２）としたとき、２．０＜ｙ≦８．０である場合、又は−２．０＞ｙ≧−８．０である場合には、それぞれ（ｙ×０．５）＋１．０又は（ｙ×０．５）−１．０によって求められる値を、ｙ＞８．０の場合、又はｙ＜−８．０の場合にはそれぞれ５．０又は−５．０を、前記修正値として用いることを特徴とする、請求項１に記載の歩数検出装置。
前記所定時間が０．８〜１．２秒の範囲内で選択され、前記直近の特定時間が直近の８．０〜１２．０秒の範囲内で選択される、請求項１に記載の歩数検出装置。
前記第１の閾値が０．５〜０．７（ｍ／ｓ^２）の範囲内で初期設定され、前期第２の閾値が−０．５〜−０．７（ｍ／ｓ^２）の範囲内で初期設定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の歩数検出装置。
前記第１の基準時間が３．５〜４．５秒の範囲内で設定され、前記第２の基準時間が１．０〜２．０秒の範囲内で設定され、前記第３の基準時間が２．０〜２．５秒の範囲内で設定される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の歩数検出装置。
加速度センサーからの信号に基づき加速度の値を取得する加速度取得工程と、
第１の閾値を上回る前記加速度の値が取得された後に第２の閾値を下回る前記加速度の値が取得された場合に、一歩の歩行を検出する一歩判定工程と、
最初の前記一歩の歩行の検出時点をもって歩行開始の判定を行い、前記検出時点からの経過時間が第１の基準時間を超えるまでの期間に、前記一歩の歩行の検出から次の前記一歩の歩行の検出までの時間間隔が前記第１の基準時間よりも短く設定された第２の基準時間を超える場合に前記歩行開始の判定を取り消す、歩行継続判定工程と、
前記一歩の歩行の検出に応じて歩数のカウント処理を行う歩数カウント工程であって、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えるまでの期間に検出された前記一歩の歩行の歩数を仮カウントとして計測し、前記経過時間が前記第１の基準時間を超えた後に前記仮カウントの歩数を出力カウントに加算する、歩数カウント工程と、
前記加速度の値に基づき、前記第１の閾値及び前記第２の閾値を補正する閾値補正工程と、
を含み、
前記加速度取得工程において、前記加速度センサーからの信号に基づき鉛直方向加速度の値を取得する工程を更に含み、
前記閾値補正工程において、所定時間ごとに、直近の特定時間内の前記鉛直方向加速度の値の平均値を算出し、前記平均値を補正値として加算することにより前記第１の閾値及び前記第２の閾値を補正する工程と、前記鉛直方向加速度の値を、その大きさに応じた修正値に変換し、該修正値を用いて前記補正値を算出する工程と、を更に含むことを特徴とする歩数検出方法。
請求項８に記載の方法をコンピュータにより実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。