JP6123520B2 - Lower limb shape change measuring device, method and program - Google Patents

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Description

本発明は、下肢形状変化測定装置、方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a lower limb shape change measuring apparatus, method, and program.

人間の筋肉量と筋力は、年をとるにつれて衰える。特に人間の下肢の筋力が衰えると、立ち上がる動作、座る動作、歩行などが難しくなり、転倒する可能性も高まるので、日常生活に支障をきたす。一方、筋肉量と筋力は概ね比例することが知られている。   Human muscle mass and strength decline with age. In particular, when the muscle strength of the human lower limbs declines, it becomes difficult to stand up, sit down, walk, etc., and the possibility of falling will increase, which will hinder daily life. On the other hand, it is known that muscle mass and muscle strength are generally proportional.

そこで、被験者の下肢の筋肉量を測定すれば、下肢の筋力を求めることができるので、例えば定期的に下肢の筋肉量を測定して下肢の筋力の変化を観察すれば、筋力の低下を早期に発見できる。これにより、被験者の下肢の筋力を例えば歩行可能な程度に維持する指導、治療などが可能となる。   Therefore, if the muscle mass of the lower limbs of the subject is measured, the muscle strength of the lower limbs can be obtained. For example, if the muscle mass of the lower limbs is periodically measured and changes in the muscle strength of the lower limbs are observed, the muscle strength declines early. Can be found. Thereby, the instruction | indication, treatment, etc. which maintain the test | inspection muscle strength of a test subject to the grade which can be walked are attained.

しかし、被験者の下肢の筋肉量を正確に測定することは、以下の理由などにより難しい。第1に、人によって下肢の骨の太さ、脂肪の量が異なるため、例えば下肢の特定部位の太さを計測しても、正確な筋肉量を測定できない。第2に、下肢の特定部位の太さから筋肉量を近似する場合、下肢の特定部位を毎回正確に特定して太さを計測することは難しい。第3に、特に高齢の被験者の場合、計測時に同じ位置に静止させることが難しいが、被験者が動いてしまうと計測が難しくなる。第4に、測定時に被験者の姿勢が毎回同じでないと、力が入っている下肢の部位が異なるために測定対象の特定部位の太さが変化してしまい、測定誤差が生じてしまう。また、測定時に被験者の姿勢が毎回同じでないと、測定値を比較しても筋力の変化を正確に把握することは難しい。   However, it is difficult to accurately measure the muscle mass of the lower limb of the subject for the following reasons. First, since the thickness of the bones of the lower limbs and the amount of fat differ depending on the person, even if the thickness of a specific part of the lower limbs is measured, for example, an accurate muscle mass cannot be measured. Secondly, when the muscle mass is approximated from the thickness of the specific part of the lower limb, it is difficult to accurately measure the thickness by specifying the specific part of the lower limb accurately every time. Thirdly, in the case of an elderly subject in particular, it is difficult to stop at the same position at the time of measurement, but measurement becomes difficult if the subject moves. Fourth, if the posture of the subject is not the same every time at the time of measurement, the part of the lower limb in which the force is applied changes, so that the thickness of the specific part to be measured changes, resulting in a measurement error. Further, if the posture of the subject is not the same every time during measurement, it is difficult to accurately grasp the change in muscle strength even if the measured values are compared.

巻き尺を用いて測定者が手動で被験者の下肢の太さを測定する場合の測定誤差などを低減するため、下肢の太さを測定する例えばCT(Computed Tomography)、MRI(Magnetic Resonance Imaging)などの測定装置を用いることができる。しかし、被験者を静止させ、被験者の姿勢が毎回同じになるように例えば被験者を測定装置または測定用の台にベルトなどで固定するのでは、被験者への負荷が大きくなってしまう。ここで、被験者への負荷とは、被験者が感じる不快感、疲労感、精神的及び肉体的なストレスなどを言う。また、被験者を測定用の台などにベルトなどで固定しても、被験者を毎回同じ姿勢で固定することは難しく、測定条件の再現性は悪い。さらに、測定装置を操作する操作者は、被験者を静止させたり、固定したりしてから測定装置を操作するため、測定に手間(即ち、人手と時間)がかかり、操作者への負荷が大きくなってしまう。   In order to reduce the measurement error when the measurer manually measures the thickness of the lower limb of the subject using a tape measure, the thickness of the lower limb is measured, such as CT (Computed Tomography), MRI (Magnetic Resonance Imaging), etc. A measuring device can be used. However, if the subject is stationary and the subject is fixed to the measuring device or the measurement base with a belt or the like so that the posture of the subject is the same every time, the load on the subject increases. Here, the load on the subject means discomfort, fatigue, mental and physical stress, etc. felt by the subject. Further, even if the subject is fixed to a measurement table or the like with a belt or the like, it is difficult to fix the subject in the same posture every time, and the reproducibility of the measurement conditions is poor. Furthermore, since the operator who operates the measuring device operates the measuring device after the subject is stationary or fixed, the measurement takes time (ie, manpower and time), and the load on the operator is large. turn into.

特開平11−101623号公報JP-A-11-101623 特開2011−002907号公報JP 2011-002907 A 特開2012−065805号公報JP 2012-0665805 A 特開2008−161228号公報JP 2008-161228 A 特開2011−177278号公報JP 2011-177278 A 特開2003−204953号公報JP 2003-204953 A

岩田博英他、「三次元形状測定装置による下肢容積の測定」、脈管学、20051025、巻:45号:10頁:783Hirohide Iwata et al., “Measurement of lower limb volume with a three-dimensional shape measuring device”, Angiology, 200501025, Volume: 45: 10: 783

従来技術では、被験者の下肢形状の変化を正確に判定することは難しい。   In the prior art, it is difficult to accurately determine the change in the lower limb shape of the subject.

そこで、本発明は、被験者の下肢形状の変化を正確に判定可能な下肢形状変化測定装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a lower limb shape change measuring device, method and program capable of accurately determining a change in the lower limb shape of a subject.

本発明の一観点によれば、歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、前記被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部を有し、前記画像データ及び前記被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを出力する計測部と、各時刻における前記計測データについて、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータと、前記下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する形状算出部と、過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する形状変位判定部を備えた下肢形状変化測定装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, the image processing apparatus includes an imaging unit that captures a lower limb of a walking subject and outputs image data, and a posture measurement unit that measures the posture of the lower limb of the subject and outputs posture data. Data and a measurement unit that outputs measurement data including posture data of the lower limb of the subject, three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data for the measurement data at each time, and posture of the lower limb A difference between a shape calculation unit that stores data in a storage unit and a pair of data measured in the past and stored in the storage unit, and posture data of a lower limb of the data pair at the time of measurement is a threshold value A lower limb shape change measuring device provided with a shape displacement determination unit that compares three-dimensional shape data paired with the following posture data and three-dimensional shape data of a pair of data at the time of measurement, and determines a displacement of the three-dimensional shape. It is subjected.

開示の下肢形状変化測定装置、方法及びプログラムによれば、被験者の下肢形状の変化を正確に判定することができる。   According to the disclosed lower limb shape change measuring device, method, and program, it is possible to accurately determine a change in the lower limb shape of a subject.

第1実施例における下肢形状変化測定装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the leg shape change measuring apparatus in 1st Example. 計測部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a measurement part. 計測部から出力される計測データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement data output from a measurement part. 重量動揺計が出力する圧力データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pressure data which a weight shake meter outputs. 重心動揺計が計測した被験者の足底の圧力分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pressure distribution of the test subject's sole which the gravity center shake meter measured. 撮像部が撮影した被験者の下肢の撮影画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the picked-up image of the test subject's leg which the imaging part image | photographed. コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a computer system. 計測部制御処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a measurement part control process. 下肢の稜線を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the ridgeline of a leg. つま先の向きを説明する図である。It is a figure explaining direction of a toe. 下肢の三次元位置座標の変換を説明する図である。It is a figure explaining conversion of the three-dimensional position coordinate of a leg. 視野境界を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining a visual field boundary. 形状算出処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a shape calculation process. 形状算出処理の結果格納されるデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data stored as a result of a shape calculation process. 形状データ蓄積処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a shape data storage process. 形状データ蓄積処理の結果格納されるデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data stored as a result of a shape data accumulation | storage process. 最適形状データ選出処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of optimal shape data selection processing. 形状変位判定処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a shape displacement determination process. 形状変位判定処理の結果出力されるデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data output as a result of a shape displacement determination process. 第2実施例における下肢形状変化測定装置の計測部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement part of the leg shape change measuring apparatus in 2nd Example. 計測部制御処理の第1の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the 1st example of a measurement part control process. 加速度データに基づく歩行周期の判定の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of determination of the walk cycle based on acceleration data. 角速度データに基づく下肢の姿勢の推定の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the estimation of the attitude | position of the leg based on angular velocity data. 被験者の歩行に伴う腰部の動揺の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the rocking | fluctuation of the waist | lumbar part accompanying a test subject's walk. 計測部制御処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a measurement part control process. COPの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of COP. 股関節の上下の動揺の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the up-and-down fluctuation of a hip joint. 股関節の可動軌跡の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the movable locus | trajectory of a hip joint. 股関節の可動軌跡の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the movable locus | trajectory of a hip joint. 足圧中心の位置になり得る円周の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the circumference which can become a position of a foot pressure center.

開示の下肢形状変化測定装置、方法及びプログラムでは、計測部は、歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する向き測定部を有し、画像データ及び被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを出力する。形状算出部は、各時刻における計測データについて、画像データから算出した被験者の下肢の三次元形状のデータと、下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する。形状変位判定部は、過去に測定され記憶部に格納されているデータの対のうち、測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する。   In the disclosed lower limb shape change measuring device, method, and program, the measurement unit captures the lower limb of the walking subject and outputs image data, and the orientation measurement that measures the lower limb posture of the subject and outputs the posture data And output measurement data including image data and posture data of the lower limb of the subject. The shape calculation unit stores the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data and the posture data of the lower limb in pairs in the storage unit for the measurement data at each time. The shape displacement determination unit is a three-dimensional shape that forms a pair with the posture data whose difference from the posture data of the lower limb of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold among the data pairs measured in the past and stored in the storage unit The three-dimensional shape data of the data and the data at the time of measurement are compared to determine the displacement of the three-dimensional shape.

以下に、開示の下肢形状変化測定装置、方法及びプログラムの各実施例を図面と共に説明する。   Hereinafter, embodiments of the disclosed lower limb shape change measuring apparatus, method, and program will be described with reference to the drawings.

図1は、第1実施例における下肢形状変化測定装置の一例を示すブロック図である。図1に示す下肢形状変化測定装置10は、計測部11、形状算出部12、形状データ蓄積部13、最適形状データ選出部14、及び形状変位判定部15を有する。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of a lower limb shape change measuring device in the first embodiment. A lower limb shape change measuring device 10 shown in FIG. 1 includes a measuring unit 11, a shape calculating unit 12, a shape data accumulating unit 13, an optimum shape data selecting unit 14, and a shape displacement determining unit 15.

図2は、計測部11の一例を示す図である。図2に示す計測部11は、圧力計の一例である重心動揺計111、及び撮像部112−1,112−2を有する。重心動揺計111は、例えば複数の圧力センサがマトリクス状に配列された構成を有し、表面の圧力検知面111Aに対して垂直方向に印加される圧力を検知して、検知された圧力分布の特徴点の座標値と圧力値を示す圧力データを出力する周知の構成を有する。従って、被験者が重心動揺計111の圧力検知面111A上を歩行すると、被験者の足底(足の裏)圧力分布が計測される。被験者の足底の圧力分布を正確に計測できるように、被験者は好ましくは裸足で圧力検知面111A上を歩行するが、足底の圧力分布を検知できる程度であれば、靴下または履き物を履いていても良い。圧力検知面111Aの面積は、被験者が圧力検知面111A上で直立できる程度の面積より大きければ特に限定されず、被験者の歩行方向上の長さは、例えば被験者が圧力検知面111A上で一歩歩行できる程度の長さであっても、被験者が圧力検知面111A上を二歩以上歩行できる程度の長さであっても良い。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the measurement unit 11. The measurement unit 11 illustrated in FIG. 2 includes a gravity center sway meter 111 that is an example of a pressure gauge, and imaging units 112-1 and 112-2. The sway sensor 111 has, for example, a configuration in which a plurality of pressure sensors are arranged in a matrix, detects pressure applied in a direction perpendicular to the surface pressure detection surface 111A, and detects the detected pressure distribution. It has a known configuration for outputting pressure data indicating the coordinate values and pressure values of feature points. Therefore, when the subject walks on the pressure detection surface 111 </ b> A of the sway meter 111, the pressure distribution of the subject's sole (the sole of the foot) is measured. The subject preferably walks on the pressure detection surface 111A with bare feet so that the pressure distribution of the sole of the subject can be accurately measured, but wears socks or footwear as long as the pressure distribution of the sole can be detected. May be. The area of the pressure detection surface 111A is not particularly limited as long as it is larger than the area where the subject can stand upright on the pressure detection surface 111A. The length of the subject in the walking direction is, for example, the subject walking one step on the pressure detection surface 111A. Even if it is the length which can be performed, it may be the length which a test subject can walk two steps or more on the pressure detection surface 111A.

撮像部112−1,112−2は、プロジェクタ113及びカメラ114を含む同じ構成を有する。この例では、便宜上xyz座標系を用い、重心動揺計111の表面の圧力検知面111Aを地面と平行なxy平面上に設置し、撮像部112−1,112−2をy軸上の重心動揺計111の両側に設置する。被験者は、例えばx軸方向に歩行するものとし、撮像部112−1,112−2は重心動揺計111の圧力検知面111A上を歩行する被験者の下肢500を撮影可能なz軸上の高さ位置に設置する。プロジェクタ113は格子パターンを照射し、カメラ114は重心動揺計111の圧力検知面111A上を歩行する被験者の下肢500に投影されたプロジェクタ113からの照射格子パターンを撮影する。この例では、プロジェクタ113の光軸とカメラ114の光軸は一致せず、所定の角度(>0)をなす。従って、撮像部112−1のカメラ114は、被験者の下肢の右側画像を撮影して右側画像データを出力し、撮像部112−2のカメラ114は、被験者の下肢の左側画像を撮影して左側画像データを出力する。格子パターンは、下肢500の形状を測定するのに適していれば特に限定されず、この例では等間隔でxy平面と平行な線パターンである。計測部11が出力する計測データは、重心動揺計111が出力する圧力データと、撮像部112−1,112−2が出力する画像データを含む。撮像部112−1,112−2は、重心動揺計111が被験者が圧力検知面111A上を歩行する
なお、撮像部112−1,112−2の設置位置は、一定の距離を隔てて互いに対向していればy軸上でなくても良く、被験者の歩行の妨げにならない位置であれば良い。撮像部112−1,112−2の位置関係を一定に保てるように、撮像部112−1,112−2は例えば板状などのフレーム(図示せず)に固定されていることが好ましく、この場合、重心動揺計111は撮像部112−1,112−2のフレーム上に設置されても良い。
The imaging units 112-1 and 112-2 have the same configuration including the projector 113 and the camera 114. In this example, for convenience, the xyz coordinate system is used, the pressure detection surface 111A of the surface of the centroid shaker 111 is installed on the xy plane parallel to the ground, and the imaging units 112-1 and 112-2 are swayed on the y axis. Installed on both sides of the total 111. The subject walks in the x-axis direction, for example, and the imaging units 112-1 and 112-2 are heights on the z-axis that can photograph the subject's lower limb 500 walking on the pressure detection surface 111 </ b> A of the gravity center sway meter 111. Install in position. The projector 113 irradiates a grid pattern, and the camera 114 captures the irradiation grid pattern from the projector 113 projected onto the lower limb 500 of the subject walking on the pressure detection surface 111A of the sway meter 111. In this example, the optical axis of the projector 113 and the optical axis of the camera 114 do not coincide with each other and form a predetermined angle (> 0). Accordingly, the camera 114 of the imaging unit 112-1 captures the right image of the lower limb of the subject and outputs right image data, and the camera 114 of the imaging unit 112-2 captures the left image of the lower limb of the subject and outputs the left image. Output image data. The lattice pattern is not particularly limited as long as it is suitable for measuring the shape of the lower limb 500, and in this example, is a line pattern parallel to the xy plane at equal intervals. The measurement data output from the measurement unit 11 includes pressure data output from the sway sensor 111 and image data output from the imaging units 112-1 and 112-2. The imaging units 112-1 and 112-2 are configured such that the center-of-gravity sway meter 111 causes the subject to walk on the pressure detection surface 111A. The installation positions of the imaging units 112-1 and 112-2 face each other with a certain distance therebetween. If it does, it does not need to be on the y-axis, and any position that does not hinder the walking of the subject. The imaging units 112-1 and 112-2 are preferably fixed to a frame (not shown) such as a plate shape so that the positional relationship between the imaging units 112-1 and 112-2 can be kept constant. In this case, the center-of-gravity sway meter 111 may be installed on the frames of the imaging units 112-1 and 112-2.

下肢形状変化測定装置10には時計(図示せず)が設けられており、重心動揺計111が圧力検知された圧力分布の特徴点の座標値(即ち、特徴点座標)を示す圧力データを出力する場合には、当該圧力分布の特徴点が検知された日時、時刻、検知時間(圧力が継続的に検知される期間)などの時間データと共に出力する。また、撮像部112−1,112−2が撮影した画像の右側画像データ及び左側画像データを出力する際には、これらの右側及び左側画像データが撮影された日時、時刻、検知時間(特徴点が継続的に検知された期間)などの時間データと共に出力される。計測部11の圧力データの出力タイミングと、撮像部112−1,112−2の画像データの出力タイミングは同期されており、この例では共通の時間データと計測部11及び撮像部112−1,112−2から出力されるデータを含む計測データが出力される。図3は、計測部11から出力される計測データの一例を示す図である。   The lower limb shape change measuring device 10 is provided with a clock (not shown), and outputs pressure data indicating the coordinate values (that is, the feature point coordinates) of the feature points of the pressure distribution detected by the barycenter sway meter 111. In this case, the data is output together with time data such as the date and time when the feature point of the pressure distribution was detected, the time, and the detection time (period in which pressure is continuously detected). Further, when the right image data and the left image data of the images captured by the imaging units 112-1 and 112-2 are output, the date and time, the time, and the detection time (feature points) when the right image data and the left image data are captured. Is output together with time data such as a period during which the data is continuously detected. The output timing of the pressure data of the measurement unit 11 and the output timing of the image data of the imaging units 112-1 and 112-2 are synchronized. In this example, the common time data and the measurement unit 11 and the imaging unit 112-1, Measurement data including data output from 112-2 is output. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of measurement data output from the measurement unit 11.

重力動揺計111が出力する圧力データは、例えば図4に示すように、時間データ、圧力分布の特徴点の座標値、及び特徴点の圧力値を含んでも良い。この場合、図3に示す計測データは、特徴点座標に加え、図4に示す如き特徴点の圧力値(即ち、特徴点圧力)を含んでも良い。   For example, as shown in FIG. 4, the pressure data output from the gravitational shaker 111 may include time data, coordinate values of feature points of pressure distribution, and pressure values of feature points. In this case, the measurement data shown in FIG. 3 may include pressure values (that is, feature point pressures) of feature points as shown in FIG. 4 in addition to the feature point coordinates.

図5は、重心動揺計111が計測した被験者の足底の圧力分布の一例を示す図である。図5中、(a)は被験者の左足底のかかと部分が重心動揺計111の圧力検知面111A上に着地した状態、(b)は被験者の左足底の略全体が重心動揺計111の圧力検知面111A上に着地した状態、(c)は被験者の左足底の五指部分が重心動揺計111の圧力検知面111A上に着地した状態、(d)は被験者の左足底の親指部分が重心動揺計111の圧力検知面111A上に着地した状態における被験者の足底の圧力分布を示す。なお、図5では説明の便宜上、被験者の足底の圧力分布を上方から透視した状態で示し、被験者の足底の各部の圧力は、圧力が高い程黒く示してある。図5中、(a)〜(d)は、重心動揺計111により一定時間毎に検知された状態である。また、図5中、Pは被験者の足底の圧力分布の中心、即ち、足底の圧力検知面111Aとの接地面の重心を示す。この重心Pは、圧力分布の特徴点の一例であり、図5に示す例では被験者がx軸方向に歩行するにつれてy軸方向及びz軸方向へ移動する。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the pressure distribution of the subject's sole measured by the sway meter 111. 5A shows a state in which the heel portion of the subject's left sole has landed on the pressure detection surface 111A of the center of gravity shake meter 111, and FIG. 5B shows a state in which substantially the entire left foot of the subject has detected the pressure of the center of gravity shake meter 111. (C) is a state where the five-finger portion of the subject's left foot is landed on the pressure detection surface 111A of the center of gravity sway meter 111, and (d) is a state where the thumb part of the subject's left foot is swaying the center of gravity. The pressure distribution of the subject's sole in a state of landing on the 111 pressure detection surface 111A is shown. In FIG. 5, for convenience of explanation, the pressure distribution of the subject's sole is seen through from above, and the pressure of each part of the subject's sole is shown as black as the pressure is higher. In FIG. 5, (a) to (d) are states detected by the gravity center sway meter 111 at regular intervals. In FIG. 5, P indicates the center of the pressure distribution of the subject's sole, that is, the center of gravity of the contact surface with the pressure detection surface 111 </ b> A of the sole. The center of gravity P is an example of a feature point of pressure distribution. In the example shown in FIG. 5, the subject moves in the y-axis direction and the z-axis direction as the subject walks in the x-axis direction.

図6は、撮像部112−2が撮影した被験者の下肢500の撮影画像の一例を示す図である。図6中、(a),(b),(c),(d)は、夫々図5中の(a),(b),(c),(d)の状態で撮像部112−1が撮影した被験者の左側の下肢500の左側画像である。撮像部112−1は、対象部位撮影部112−2と同様にして被験者の左側の下肢500を右側画像を撮影する。また、撮像部112−1は、上記と同様にして被験者の右側の下肢500を右側画像を撮影し、撮像部112−2は、上記と同様にして被験者の右側の下肢500を左側画像を撮影する。後述するように、撮像部112−1,112−2が撮影した下肢500の右側画像及び左側画像に基づいて、下肢500の太さなどの形状データを算出することができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a captured image of the lower limb 500 of the subject captured by the imaging unit 112-2. 6, (a), (b), (c), and (d) are the states of (a), (b), (c), and (d) in FIG. It is the left side image of the lower leg 500 of the test subject who image | photographed. The imaging unit 112-1 captures a right image of the left leg 500 of the subject in the same manner as the target part imaging unit 112-2. The imaging unit 112-1 captures the right image of the right leg 500 of the subject as described above, and the imaging unit 112-2 captures the left image of the subject's right leg 500 as described above. To do. As will be described later, shape data such as the thickness of the lower limb 500 can be calculated based on the right and left images of the lower limb 500 taken by the imaging units 112-1 and 112-2.

図7は、コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。図7に示すコンピュータシステム20は、プロセッサの一例であるCPU(Central Processing Unit)21、記憶部22、入力部23、表示部24、及びインタフェース(I/F)25がバス26で接続された構成を有する。なお、コンピュータシステム20内の各部の接続は、図7に示すバス26による接続に限定されないことは言うまでもない。   FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a computer system. The computer system 20 shown in FIG. 7 has a configuration in which a CPU (Central Processing Unit) 21, a storage unit 22, an input unit 23, a display unit 24, and an interface (I / F) 25, which are an example of a processor, are connected by a bus 26. Have Needless to say, the connection of each part in the computer system 20 is not limited to the connection by the bus 26 shown in FIG.

CPU21は、コンピュータシステム20全体の制御を司り、プログラムを実行することで図1に示す計測部11の動作タイミングなどを制御する計測部制御処理を実行したり、図1に示す形状算出部12、形状データ蓄積部13、最適形状データ選出部14、及び形状変位判定部15などの機能を実現したりすることができる。CPU21は、下肢形状変化測定装置10の時計として機能する内部時計または内部タイマなどを含んでも良い。記憶部22は、CPU21が実行するプログラム、CPU21が実行する演算の中間結果、CPU21が実行するプログラム及び演算で用いるデータなどを格納する。記憶部22は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体で形成可能である。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、半導体記憶装置であっても良い。また、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体などの場合、記憶部22はロードされた記録媒体に対して情報の読み書きを行うリーダ・ライタで形成可能である。入力部23は、キーボードなどで形成可能であり、コンピュータシステム20にコマンド、データなどを入力するのに用いられる。表示部24は、操作者へのメッセージ、下肢形状変化測定処理に関連したデータなどを表示する。I/F25は、計測部11を含む外部装置と有線または無線で通信可能である。   The CPU 21 controls the entire computer system 20 and executes a measurement unit control process for controlling the operation timing of the measurement unit 11 shown in FIG. 1 by executing a program, or the shape calculation unit 12 shown in FIG. Functions such as the shape data storage unit 13, the optimum shape data selection unit 14, and the shape displacement determination unit 15 can be realized. The CPU 21 may include an internal clock or an internal timer that functions as a clock of the lower limb shape change measuring device 10. The storage unit 22 stores a program executed by the CPU 21, an intermediate result of an operation executed by the CPU 21, a program executed by the CPU 21, data used for the operation, and the like. The storage unit 22 can be formed of a computer-readable storage medium. The computer-readable storage medium may be a semiconductor storage device. When the computer-readable storage medium is a magnetic recording medium, an optical recording medium, a magneto-optical recording medium, or the like, the storage unit 22 can be formed by a reader / writer that reads and writes information from and on the loaded recording medium. . The input unit 23 can be formed with a keyboard or the like, and is used to input commands, data, and the like to the computer system 20. The display unit 24 displays a message to the operator, data related to the lower limb shape change measurement process, and the like. The I / F 25 can communicate with an external device including the measurement unit 11 in a wired or wireless manner.

図8は、計測部制御処理の一例を説明するフローチャートである。図8に示す計測部制御処理は、例えばCPU21により実行できるが、計測部111内にプロセッサが設けられている場合にはこのプロセッサにより実行できる。図8において計測部制御処理が開始すると、ステップS11では重心動揺計111を起動し、ステップS12では計測対象となる被験者の被験者IDに対して新しい計測IDを採番する。次に、ステップS13〜S15を含む処理と、ステップS16〜S18を含む処理を並行して実行する。   FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of the measurement unit control process. The measurement unit control process shown in FIG. 8 can be executed by the CPU 21, for example, but can be executed by this processor when a processor is provided in the measurement unit 111. When the measurement unit control process is started in FIG. 8, the gravity center sway meter 111 is activated in step S11, and a new measurement ID is assigned to the subject ID of the subject to be measured in step S12. Next, the process including steps S13 to S15 and the process including steps S16 to S18 are executed in parallel.

ステップS13では、撮像部112−1,112−2を制御して、撮像部112−1のプロジェクタ113と撮像部112−2のプロジェクタ113から交互に格子パターンを照射させて、重心動揺計111の圧力検知面111A上を歩行する被験者の下肢500の右側と左側に交互に格子パターンを投影する。ステップS14では、撮像部112−1,112−2を制御して、撮像部112−1のカメラ114と撮像部112−2のカメラ114により交互に格子パターンを投影されている側の被験者の下肢500を撮影させる。このような格子パターンの交互の照射及び下肢500に投影された格子パターンの交互の撮影は、後述する三次元形状の算出精度を向上する観点からすると高速に行われること、即ち、格子パターンの交互の照射が略同時であり投影された格子パターンの交互の撮影が略同時であることが好ましい。ステップS15では、撮像部112−1,112−2のカメラ114から得られる右側画像データと左側画像データを対として採番した画像番号と共に、当該対を形成する右側画像データとその右側画像の撮影時刻、及び当該対を形成する左側画像データとその左側画像データの撮影時刻を記憶部22に格納する。   In step S13, the imaging units 112-1 and 112-2 are controlled to alternately irradiate a lattice pattern from the projector 113 of the imaging unit 112-1 and the projector 113 of the imaging unit 112-2. A grid pattern is alternately projected on the right and left sides of the lower limb 500 of the subject walking on the pressure detection surface 111A. In step S14, the lower limbs of the subject on the side on which the grid pattern is alternately projected by the camera 114 of the imaging unit 112-1 and the camera 114 of the imaging unit 112-2 by controlling the imaging units 112-1 and 112-2. 500 is photographed. Such alternate irradiation of the lattice pattern and alternate imaging of the lattice pattern projected onto the lower limbs 500 are performed at high speed from the viewpoint of improving the calculation accuracy of the three-dimensional shape described later. It is preferable that the irradiation of the first and second projections is substantially simultaneous, and the alternating shooting of the projected lattice pattern is substantially simultaneous. In step S15, the right image data obtained from the cameras 114 of the imaging units 112-1 and 112-2 and the left image data are imaged and the right image data forming the pair and the right image are captured. The time and the left image data forming the pair and the shooting time of the left image data are stored in the storage unit 22.

なお、撮像部112−1のプロジェクタ113とカメラ114が用いる波長帯と、撮像部112−2のプロジェクタ113とカメラ114が用いる波長帯とが異なるようにして、撮像部112−1,112−2による同時撮影時に対向する2つのカメラ114でのハレーションを防止するようにしても良い。   The wavelength bands used by the projector 113 and the camera 114 of the imaging unit 112-1 are different from the wavelength bands used by the projector 113 and the camera 114 of the imaging unit 112-2, so that the imaging units 112-1 and 112-2 are used. It is also possible to prevent halation between the two cameras 114 facing each other during simultaneous shooting.

一方、ステップS16では、重心動揺計111が被験者の下肢500の足底の圧力を検知したか否かを判定する。ステップS16の判定結果がYESになると、ステップS17では、図5と共に説明したように、重心動揺計111が一定時間毎に計測した被験者の足底の圧力分布中の重心(中心)Pの座標(以下、「重心座標P」とも言う)を計測した時刻Tと共に記憶部22に格納する。ステップS18では、重心動揺計111で被験者の下肢500の足底の圧力が検知されないか否かを判定し、足底の圧力が検知され判定結果がNOであると処理はステップS16へ戻る。   On the other hand, in step S <b> 16, it is determined whether or not the center-of-gravity sway meter 111 detects the pressure of the sole of the subject's lower limb 500. If the decision result in the step S16 is YES, in a step S17, as described with reference to FIG. 5, the coordinates of the center of gravity (center) P in the pressure distribution of the subject's sole measured by the center of gravity sway meter 111 every predetermined time ( Hereinafter, it is also stored in the storage unit 22 together with the measured time T. In step S18, it is determined whether or not the pressure at the bottom of the lower limb 500 of the subject is not detected by the center of gravity shake meter 111. If the pressure at the bottom of the subject is detected and the determination result is NO, the process returns to step S16.

ステップS13〜S15を含む処理及びステップS16〜S18を含む処理の終了後(ステップS18の判定結果がYESとなると)、処理はステップS19へ進む。ステップS19では、検知時間内に撮像部112−1,112−2のカメラ114が撮影した画像データを記憶部22に格納する。ステップS20では、被験者の左右の下肢500についての計測が終了すると重心動揺計111の動作を停止させ、処理は終了する。   After completion of the process including steps S13 to S15 and the process including steps S16 to S18 (when the determination result in step S18 is YES), the process proceeds to step S19. In step S <b> 19, the image data captured by the cameras 114 of the imaging units 112-1 and 112-2 is stored in the storage unit 22 within the detection time. In step S20, when the measurement of the left and right lower limbs 500 of the subject is completed, the operation of the sway meter 111 is stopped, and the process ends.

各撮像部112−1,112−2において、プロジェクタ113の光軸とカメラ114の光軸は一致しないので、プロジェクタ113が照射して被験者の下肢500に投影された格子パターンをカメラ114で撮影することで、下肢500の表面形状に応じて格子パターンが変形する。そこで、変形する格子パターンの撮影画像を解析することで、下肢500の対象部位(即ち、格子パターンが投影された部位)の三次元形状を算出することができる。また、下肢500の対象部位の三次元形状の変化を算出することもできる。このような三次元形状の算出及び三次元形状の変化の算出には、周知の手法や方法を用いることができる。つまり、下肢500の対象部位の三次元形状は、三角測量を応用した周知の光学的な三次元計測手法及び計算方法を用いて算出することができる。   In each of the imaging units 112-1 and 112-2, the optical axis of the projector 113 and the optical axis of the camera 114 do not coincide with each other, so the camera 114 captures the lattice pattern irradiated by the projector 113 and projected onto the lower limb 500 of the subject. Thus, the lattice pattern is deformed according to the surface shape of the lower limb 500. Therefore, by analyzing the captured image of the deformed lattice pattern, the three-dimensional shape of the target portion of the lower limb 500 (that is, the portion on which the lattice pattern is projected) can be calculated. Moreover, the change of the three-dimensional shape of the target part of the lower limb 500 can also be calculated. A well-known method and method can be used for such calculation of the three-dimensional shape and calculation of the change in the three-dimensional shape. That is, the three-dimensional shape of the target part of the lower limb 500 can be calculated using a known optical three-dimensional measurement method and calculation method applying triangulation.

例えば、カメラ114が撮影した、被験者の下肢500に投影された格子パターンの撮影画像から、周知の光学的な三次元計測手法を用いて格子パターンが投影された部位の三次元位置座標を算出できる。算出された三次元位置座標を結んだ線分のうち、等高線の山を結んだ図9中太線で示す線分を下肢500の稜線510とみなす。稜線510は、被験者の下肢(または、脚部)姿勢を表すパラメータの1つとして利用できる。図9は、下肢500の稜線510を説明する斜視図である。また、稜線510に基づき、下肢500の姿勢の一例である下肢500の向きを求める。この例では、下肢500の向きとは、つま先の向きQであり、被験者が重心動揺計111のx軸方向に沿って歩行する場合、図10に示すように下肢500の稜線510が圧力検知面111Aに対して垂直(即ち、地面と垂直なz軸方向)に延びる状態では、x軸方向である。図10は、つま先の向きQを説明する図である。下肢500の稜線510が圧力検知面111Aに対してxz平面上でz軸からある角度(>0)傾いた状態では、つま先の向きQはxz平面上で同様に傾く。そこで、例えば図11中、(a)に示すような下肢500の稜線510がz軸に対して角度α傾斜している状態で撮影された格子パターンの撮影画像から算出した格子パターンが投影された部位の三次元位置座標は、(b)に示すような下肢500の稜線510がz軸と平行な状態まで角度α回転させた場合の三次元位置座標に変換する。図11は、下肢500の三次元位置座標の変換を説明する図である。そして、つま先の向きQがx軸方向から傾斜している下肢500の変換後の三次元位置座標を用いて、三次元位置座標を結んだ線分のうち、xy平面に対して平行となる線分を選択して対応する下肢500の部位の周径(または、周囲)を算出する。   For example, it is possible to calculate the three-dimensional position coordinates of the portion on which the lattice pattern is projected from a photographed image of the lattice pattern projected on the lower limb 500 of the subject photographed by the camera 114 using a known optical three-dimensional measurement technique. . Of the line segments connecting the calculated three-dimensional position coordinates, the line segment indicated by the thick line in FIG. 9 connecting the contour lines is regarded as the ridge line 510 of the lower limb 500. The ridge line 510 can be used as one of the parameters representing the lower limb (or leg) posture of the subject. FIG. 9 is a perspective view for explaining a ridge line 510 of the lower limb 500. Further, based on the ridge line 510, the orientation of the lower limb 500, which is an example of the posture of the lower limb 500, is obtained. In this example, the direction of the lower limb 500 is the toe direction Q, and when the subject walks along the x-axis direction of the center of gravity sway meter 111, the ridge line 510 of the lower limb 500 is a pressure detection surface as shown in FIG. In the state extending perpendicularly to 111A (that is, the z-axis direction perpendicular to the ground), it is the x-axis direction. FIG. 10 is a diagram for explaining the toe direction Q. FIG. In a state where the ridge line 510 of the lower limb 500 is inclined at an angle (> 0) from the z axis on the xz plane with respect to the pressure detection surface 111A, the toe direction Q is similarly inclined on the xz plane. Therefore, for example, in FIG. 11, a lattice pattern calculated from a captured image of the lattice pattern captured with the ridge line 510 of the lower limb 500 as shown in FIG. The three-dimensional position coordinates of the part are converted into three-dimensional position coordinates when the ridge line 510 of the lower limb 500 is rotated by an angle α to a state parallel to the z-axis as shown in FIG. FIG. 11 is a diagram for explaining the conversion of the three-dimensional position coordinates of the lower limb 500. A line parallel to the xy plane among the line segments connecting the three-dimensional position coordinates using the three-dimensional position coordinates after conversion of the lower limb 500 in which the toe direction Q is inclined from the x-axis direction. The minute is selected and the circumference (or circumference) of the corresponding part of the lower limb 500 is calculated.

カメラ114が撮影した撮影画像では、図12に示すように、下肢500の太線で示す部分に撮影範囲の限界のため視野境界520が発生する。図12は、視野境界520説明する斜視図である。このような視野境界520は、撮像部112−1,112−2のいずれのカメラ114が撮影した撮影画像にも同様に発生する。そこで、視野境界520については、視野境界520と隣り合う画素の位置座標を用いた周知の線形補間などを用いることで、視野境界520の部分で欠落している画像データを補間しても良い。このような補間を行うことで、形状算出精度が向上する。補間で用いる視野境界520と隣り合う画素は、両方の撮像部112−1,112−2のカメラ114で撮影した撮影画像の画素を利用しても良い。なお、図12において、118は撮像部112−1,112−2が固定されるフレームを示す。   In the photographed image photographed by the camera 114, as shown in FIG. 12, a visual field boundary 520 is generated at the portion indicated by the thick line of the lower limb 500 due to the limit of the photographing range. FIG. 12 is a perspective view for explaining the visual field boundary 520. Such a visual field boundary 520 similarly occurs in a captured image captured by either camera 114 of the imaging units 112-1 and 112-2. Therefore, for the visual field boundary 520, the image data missing at the visual field boundary 520 may be interpolated by using known linear interpolation using the position coordinates of the pixels adjacent to the visual field boundary 520. By performing such interpolation, the shape calculation accuracy is improved. As a pixel adjacent to the visual field boundary 520 used for interpolation, a pixel of a captured image captured by the cameras 114 of both the imaging units 112-1 and 112-2 may be used. In FIG. 12, reference numeral 118 denotes a frame to which the imaging units 112-1 and 112-2 are fixed.

図13は、形状算出部12が実行する形状算出処理の一例を説明するフローチャートである。図13に示す形状算出処理は、例えばCPU21により実行できる。形状算出処理は、被験者の左右の下肢500に対して同様に実行できるので、以下の説明では一方の下肢500に対する形状算出処理を説明する。この例では、例えば図12において撮像部112−1から撮像部112−2の方向を見た場合、左方向はx軸方向の正の値、右方向はx軸方向の負の値、手前方向はy軸方向の正の値、奥行き方向はy軸方向の負の値、上方向はz軸方向の正の値、下方向はz軸方向の負の値であるものとする。   FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a shape calculation process executed by the shape calculation unit 12. The shape calculation process shown in FIG. 13 can be executed by the CPU 21, for example. Since the shape calculation process can be executed in the same manner for the left and right lower limbs 500 of the subject, the following description will explain the shape calculation process for one of the lower limbs 500. In this example, for example, when viewing the direction from the imaging unit 112-1 to the imaging unit 112-2 in FIG. 12, the left direction is a positive value in the x-axis direction, the right direction is a negative value in the x-axis direction, and the front direction Is a positive value in the y-axis direction, a depth direction is a negative value in the y-axis direction, an upward direction is a positive value in the z-axis direction, and a downward direction is a negative value in the z-axis direction.

図13において形状算出処理が開始すると、ステップS21では、撮像部112−1,112−2のカメラ14から出力される対の右側画像データ及び左側画像データから、被験者の下肢500の画像を含む画像データを抽出する。下肢500の画像を含む画像データは、例えば肌色の画像を含む画像データを抽出したり、画像全体の明るさと閾値との比較などに基づいて抽出することが可能である。ステップS22では、画像の縦方向(即ち、z軸方向)の画素数をカウントするカウンタ(i)に「0」を代入する。ステップS23では、画像の下端からi行目の一列分を選択して当該一列分の明るさLを算出する。画像の一列分の明るさLは、例えば一列に含まれる画素の明るさの平均値であっても良い。ステップS24では、画像にi+1行目が存在するか否かを判定し、判定結果がNOであれば処理は後述するステップS27へ進む。 When the shape calculation process starts in FIG. 13, in step S <b> 21, an image including an image of the lower limb 500 of the subject from the paired right image data and left image data output from the camera 14 of the imaging units 112-1 and 112-2. Extract data. The image data including the image of the lower limb 500 can be extracted based on, for example, extracting image data including a skin color image or comparing the brightness of the entire image with a threshold value. In step S22, "0" is substituted into a counter (i) that counts the number of pixels in the vertical direction (that is, the z-axis direction) of the image. In step S23, the column for the i-th row is selected from the lower end of the image, and the brightness L i for the column is calculated. The brightness L i for one row of the image may be an average value of the brightness of the pixels included in one row, for example. In step S24, it is determined whether or not the i + 1-th row exists in the image. If the determination result is NO, the process proceeds to step S27 described later.

一方、ステップS24の判定結果がYESであると、ステップS25では、Li+1>Lであるか否かを判定し、判定結果がYESであると処理はステップS24へ戻る。ステップS25の判定結果がNOであると、ステップS26では、i行目に含まれる全画素について周知の光学的な三次元計測手法を用いて三次元位置座標(C)を算出し、行数iと共に記憶部22に格納し、処理はステップS24へ戻る。 On the other hand, if the decision result in the step S24 is YES, in a step S25, it is judged whether or not L i + 1 > L i . If the decision result is YES, the process returns to the step S24. If the decision result in the step S25 is NO, in a step S26, three-dimensional position coordinates (C) are calculated using a known optical three-dimensional measurement method for all pixels included in the i-th row, and the number of rows i The data is stored in the storage unit 22 and the process returns to step S24.

このようにして、上下の列と比較して最も暗い行がある場合、その行に含まれる全ての画素について周知のパターン投影法を用いて三次元空間上の位置座標(即ち、三次元位置座標(C))を算出し、その時の行数(i)と共に格納する。また、抽出した画像の全ての行に対して上記の処理を行うことで、最も暗い行の三次元位置座標を算出する。   In this way, when there is the darkest row as compared with the upper and lower columns, the position coordinates in the three-dimensional space (that is, the three-dimensional position coordinates) are used for all pixels included in the row using a well-known pattern projection method. (C)) is calculated and stored together with the number of rows (i) at that time. In addition, the above processing is performed on all the rows of the extracted image, thereby calculating the three-dimensional position coordinates of the darkest row.

ステップS27では、カウンタ(k)に「1」を代入し、ステップS28では、i=k行の三次元位置座標があるか否かを判定する。ステップS28の判定結果がNOであると、ステップS29では、kをk=k+1にインクリメントし、処理はステップS28へ戻る。一方、ステップS28の判定結果がYESであると、ステップS30では、i行の三次元位置座標を抽出する。ステップS31では、算出した三次元位置座標のうち、y座標の値が最大となる頂点の画素を選択する。ステップS32では、全ての行について頂点を選択したか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS28へ戻る。   In step S27, “1” is substituted into the counter (k), and in step S28, it is determined whether or not there is a three-dimensional position coordinate of i = k rows. If the decision result in the step S28 is NO, in a step S29, k is incremented to k = k + 1, and the process returns to the step S28. On the other hand, if the decision result in the step S28 is YES, a three-dimensional position coordinate of i rows is extracted in a step S30. In step S31, a pixel at a vertex having the maximum y-coordinate value is selected from the calculated three-dimensional position coordinates. In step S32, it is determined whether or not vertices have been selected for all rows. If the determination result is NO, the process returns to step S28.

ステップS32の判定結果がYESであると、ステップS33では、下肢500の稜線510のz軸に対する傾き角度(α)を算出する。ステップS34では、傾き角度(α)に基づいて、下肢500の稜線510がz軸と平行な状態まで角度α回転させた場合の三次元位置座標(C')を算出する。ステップS35では、対の右側画像データ及び左側画像データが表す各画像の変換後の三次元位置座標(C')に基づき、重心動揺計111の圧力検知面111A(即ち、xy平面)からのz軸方向上の高さ位置毎にxy平面と平行な面で測定した下肢500の周径R(または、周囲)を算出する。ステップS36では、全ての対の画像について下肢500の周径R(または、周囲)を算出したか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS21へ戻り、判定結果がYESであると処理は終了する。   If the decision result in the step S32 is YES, an inclination angle (α) with respect to the z axis of the ridge line 510 of the lower limb 500 is calculated in a step S33. In step S34, based on the inclination angle (α), the three-dimensional position coordinate (C ′) when the ridge line 510 of the lower limb 500 is rotated by an angle α to a state parallel to the z axis is calculated. In step S35, z from the pressure detection surface 111A (that is, the xy plane) of the sway meter 111 is based on the converted three-dimensional position coordinates (C ′) of each image represented by the paired right image data and left image data. The circumference R (or circumference) of the lower limb 500 measured in a plane parallel to the xy plane is calculated for each height position in the axial direction. In step S36, it is determined whether or not the circumference R (or circumference) of the lower limb 500 has been calculated for all pairs of images. If the determination result is NO, the process returns to step S21, and the determination result is YES. If so, the process ends.

図14は、形状算出処理により算出され、例えば記憶部22に格納されるデータの一例の一部を示す図である。図14に示す例では、形状算出処理の結果は、例えば日時、下肢500のx軸に対する向き、変換後の稜線510の回転角度などに加え、各変換後の稜線510の回転角度についてxy平面からの高さと下肢500の周径Rなどを含む。   FIG. 14 is a diagram illustrating a part of an example of data calculated by the shape calculation process and stored in the storage unit 22, for example. In the example shown in FIG. 14, the result of the shape calculation process includes, for example, the date and time, the orientation of the lower limb 500 with respect to the x axis, the rotation angle of the ridge line 510 after conversion, and the rotation angle of the ridge line 510 after conversion from the xy plane. And the circumference R of the lower limb 500 are included.

図15は、形状データ蓄積処理の一例を説明するフローチャートである。図15に示す形状データ蓄積処理は、例えばCPU21により実行できる。図15において、形状データ蓄積処理が開始すると、ステップS41では、ステップS42において操作者または被験者が入力部23から入力した当該被験者の被験者IDに加え、この被験者IDに対して採番された計測ID、画像データ、画像データの撮影時刻、傾き角度(α)に基づいて下肢500の稜線510がz軸と平行な状態まで角度α回転させた場合の三次元位置座標(C')、xy平面からの高さ位置毎の周径R、特徴点座標である重心座標P、計測時刻Tなどを、例えば記憶部22内の形状蓄積データベース(DB:Data-Base)に格納する。ステップS43では、計測IDについて足底の圧力分布の特徴点を結合して得られる特徴点の軌跡を算出し、例えば記憶部22に格納する。この例では、ステップS43では、計測IDについて例えば図6中(a)〜(d)に示す如き重心座標Pを結合して得られる重心の軌跡V(以下、「足圧の軌跡」とも言う)を算出し、計測IDと組で、例えば記憶部22内の足圧軌跡データベース(DB)に格納し、処理は終了する。   FIG. 15 is a flowchart for explaining an example of the shape data accumulation process. The shape data accumulation process shown in FIG. 15 can be executed by the CPU 21, for example. In FIG. 15, when the shape data accumulation process starts, in step S41, in addition to the subject ID of the subject input from the input unit 23 by the operator or the subject in step S42, the measurement ID assigned to the subject ID. From the xy plane, the three-dimensional position coordinates (C ′) when the ridge line 510 of the lower limb 500 is rotated by an angle α to a state parallel to the z axis based on the image data, the image data capture time, and the tilt angle (α). The circumference R for each height position, the barycentric coordinates P that are feature point coordinates, the measurement time T, and the like are stored in, for example, a shape accumulation database (DB: Data-Base) in the storage unit 22. In step S43, the trajectory of the feature point obtained by combining the feature points of the sole pressure distribution for the measurement ID is calculated and stored in the storage unit 22, for example. In this example, in step S43, for the measurement ID, for example, the locus V of the center of gravity obtained by combining the coordinates of the center of gravity P as shown in FIGS. 6A to 6D (hereinafter also referred to as “foot pressure locus”). Is stored in the foot pressure locus database (DB) in the storage unit 22, for example, in combination with the measurement ID, and the process ends.

図16は、形状データ蓄積処理の結果、例えば記憶部22に格納されるデータの一例の一部を示す図である。図16に示す例では、形状データ蓄積処理の結果は、例えば日時、時刻、検知時間、足圧の軌跡V上の足圧座標、変換後の稜線510の回転角度などに加え、各変換後の稜線510の回転角度についてxy平面からの高さと下肢500の周径などを含む。   FIG. 16 is a diagram illustrating a part of an example of data stored in the storage unit 22, for example, as a result of the shape data accumulation process. In the example shown in FIG. 16, the result of the shape data accumulation process includes, for example, the date and time, the detection time, the foot pressure coordinates on the foot pressure locus V, the rotation angle of the converted ridge line 510, and the like after each conversion. The rotation angle of the ridge line 510 includes the height from the xy plane, the circumference of the lower limb 500, and the like.

図17は、最適形状データ選出処理の一例を説明するフローチャートである。図17に示す最適形状データ選出処理は、例えばCPU21により実行できる。図17において、最適形状データ選出処理が開始すると、ステップS51では、同一計測IDで傾き角度(α)が「0」である画像データ(X)を最適形状データとして選出し、例えば記憶部22内の形状蓄積DBに格納し、処理は終了する。なお、α=0である画像データが存在しない場合には、αが最小の画像データを最適形状データとして選出すれば良い。   FIG. 17 is a flowchart for explaining an example of the optimum shape data selection process. The optimum shape data selection process shown in FIG. 17 can be executed by the CPU 21, for example. In FIG. 17, when the optimum shape data selection process is started, in step S51, image data (X) having the same measurement ID and an inclination angle (α) of “0” is selected as optimum shape data. Are stored in the shape accumulation DB, and the process ends. If there is no image data with α = 0, the image data with the smallest α may be selected as the optimum shape data.

図18は、形状変位判定処理の一例を説明するフローチャートである。図18に示す形状変位判定処理は、例えばCPU21により実行できる。図18において、形状変位判定処理が開始すると、ステップS61では、足圧軌跡DBから足圧軌跡Vを抽出し、ステップS62では、足圧軌跡Vが一致、且つ、被験者IDが一致する計測IDのデータD'を形状蓄積DBから抽出する。ステップS63では、データD'にα=0の画像データX'(α0)が存在するか否かを判定する。ステップS63の判定結果がNOであると、ステップS64では、データD'から傾き角度(α)がz軸と平行に近い画像、即ち、αが最小の画像を抽出してX'(α0)とみなす。ステップS64の後、または、ステップS63の判定結果がYESであると、ステップS65では、データD'から画像データX'(α0)のときの周径R(X'(α0))を抽出する。ステップS66では、xy平面からの高さhにh=0を代入し、ステップS67では、画像データX(α0)と画像データX'(α0)の高さhで周径差があるか否かを判定し、判定結果がNOであると処理は終了する。   FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of the shape displacement determination process. The shape displacement determination process shown in FIG. 18 can be executed by the CPU 21, for example. In FIG. 18, when the shape displacement determination process is started, the foot pressure locus V is extracted from the foot pressure locus DB in step S61, and in step S62, the foot pressure locus V matches and the subject ID matches the subject ID. Data D ′ is extracted from the shape accumulation DB. In step S63, it is determined whether image data X ′ (α0) with α = 0 exists in the data D ′. If the decision result in the step S63 is NO, in a step S64, an image whose inclination angle (α) is almost parallel to the z axis, that is, an image having the smallest α is extracted from the data D ′ as X ′ (α0). I reckon. After step S64 or if the decision result in the step S63 is YES, in a step S65, the circumference R (X ′ (α0)) at the time of the image data X ′ (α0) is extracted from the data D ′. In step S66, h = 0 is substituted for the height h from the xy plane. In step S67, whether or not there is a difference in circumference between the height h of the image data X (α0) and the image data X ′ (α0). If the determination result is NO, the process ends.

一方、ステップS67の判定結果がYESであると、ステップS68では、高さhの上下の所定範囲内においても周径差があるか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS67へ戻る。ステップS68の判定結果がYESであると、ステップS69では、高さhの周径Rに変化箇所有り、即ち、過去に同様の条件下で計測した高さhの周径Rから変位が有ると判定し、処理は終了する。   On the other hand, if the decision result in the step S67 is YES, in a step S68, it is judged whether or not there is a circumferential diameter difference even within a predetermined range above and below the height h. If the decision result is NO, the process is a step. Return to S67. If the decision result in the step S68 is YES, in a step S69, there is a change in the circumference R of the height h, that is, there is a displacement from the circumference R of the height h measured under the same conditions in the past. The determination is made and the process ends.

このようにして、重心動揺計111の圧力検知面111A(即ち、xy平面)からの高さhの値を0から増加させていき、画像データX(α0)と画像データX'(α0)で周径差がある場合には、高さhの上限の所定範囲(例えば、3mm)内においても周径差があればこの高さhの周径Rに変位が有ると判定する。   In this manner, the value of the height h from the pressure detection surface 111A (that is, the xy plane) of the sway sensor 111 is increased from 0, and the image data X (α0) and the image data X ′ (α0) are used. If there is a circumferential diameter difference, it is determined that there is a displacement in the circumferential diameter R of the height h if there is a circumferential diameter difference even within a predetermined range (for example, 3 mm) of the upper limit of the height h.

図19は、形状変位判定処理の結果出力されるデータの一例を示す図である。図19に示す例では、形状変位判定処理の結果は、例えばxy平面からの高さhと、周径Rの変位などを含む。周径Rの変位は、例えば負の値であれば周径Rの減少、正の値であれば周径Rの増加を表す。形状変位判定処理の結果は、例えば表示部24に出力されて表示されても良く、プリンタ(図示せず)により出力しても良く、I/F25を介して外部装置へ送信しても良い。また、形状変位判定処理の結果は、例えば記憶部22に格納されても良い。例えば、周径Rの変化(または、差)が閾値を超えると、表示部24に警告メッセージを表示しても良く、下肢500のある部位の周径Rの変化(または、差)が閾値を超えると、例えば当該部位の病歴と共に記憶部22に格納しても良い。また、これらの閾値は、下肢500の部位毎に設定されていても良い。   FIG. 19 is a diagram illustrating an example of data output as a result of the shape displacement determination process. In the example illustrated in FIG. 19, the result of the shape displacement determination process includes, for example, a height h from the xy plane, a displacement of the peripheral diameter R, and the like. The displacement of the circumferential diameter R represents, for example, a decrease in the circumferential diameter R if it is a negative value, and an increase in the circumferential diameter R if it is a positive value. The result of the shape displacement determination process may be output and displayed on the display unit 24, for example, may be output by a printer (not shown), or may be transmitted to an external device via the I / F 25. Further, the result of the shape displacement determination process may be stored in the storage unit 22, for example. For example, when the change (or difference) in the circumference R exceeds a threshold value, a warning message may be displayed on the display unit 24, and the change (or difference) in the circumference R of a part of the lower limb 500 sets the threshold value. If it exceeds, you may store in the memory | storage part 22 with the medical history of the said site | part, for example. Further, these threshold values may be set for each part of the lower limb 500.

上記実施例によれば、被験者の下肢形状の変化を正確に測定することができる。また、下肢形状の変化を正確に測定できるので、下肢の筋力量または筋力の変化(例えば、下肢のむくみ)なども正確に検知できる。さらに、被験者の下肢形状を測定する際、被験者を静止させたり、毎回同じ姿勢を取らせることはないので、被験者への負荷が抑えられる。被験者の下肢を撮影する場合、被験者は例えばふくらはぎが露出する検診衣など着用していれば良いため、この点でも被験者への負荷を抑えられる。また、CT、MRIなどの規模が大きく高価な測定装置を用いることなく、且つ、操作者への負荷も抑えられる。   According to the said Example, the change of a test subject's leg shape can be measured correctly. In addition, since the change in the lower limb shape can be accurately measured, the strength of the lower limbs or a change in the muscular strength (for example, swelling of the lower limbs) can be accurately detected. Furthermore, when measuring the shape of the lower limbs of the subject, the subject is not stationary, and the same posture is not taken every time, so the load on the subject can be suppressed. When photographing the lower limbs of the subject, the subject only needs to wear, for example, a screening garment in which the calf is exposed. Therefore, the load on the subject can also be suppressed in this respect. Further, it is possible to suppress the burden on the operator without using a large and expensive measuring apparatus such as CT or MRI.

さらに、上記実施例によれば、撮影した被験者の下肢の撮影画像のうち、足底の圧力分布の特徴点、例えば、重心が同じか類似している(即ち、重心の差が閾値以下である)状態で撮影された撮影画像から算出された三次元形状を比較するので、測定条件の再現性が良い。   Furthermore, according to the above-described embodiment, the feature point of the pressure distribution of the sole, for example, the center of gravity of the photographed image of the lower limb of the subject is the same or similar (that is, the difference of the center of gravity is equal to or less than the threshold value). ) The three-dimensional shapes calculated from the captured images taken in the state are compared, so that the reproducibility of the measurement conditions is good.

被験者の下肢姿勢の一例である下肢の向き(上記の例ではつま先の向き)は、被験者の足底の圧力分布の特徴点、或いは、足圧の軌跡(即ち、足底の圧力分布の特徴点を結合して得られる特徴点の軌跡)に基づき、例えばCPU21により求めることができる。この場合、重心動揺計111及びコンピュータシステム20(具体的には、CPU21)は、被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部の一例を形成可能である。また、図9と共に説明した例のように下肢500の稜線510を用いて被験者の下肢姿勢を求める場合、重心動揺計111、撮像部112−1,112−2及びコンピュータシステム20(具体的には、CPU21)は、被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部の一例を形成可能である。   The direction of the lower limb, which is an example of the posture of the subject's lower limb (the direction of the toe in the above example), is the characteristic point of the pressure distribution of the subject's sole or the trajectory of the foot pressure (that is, the characteristic point of the pressure distribution of the sole) For example, by the CPU 21. In this case, the sway sensor 111 and the computer system 20 (specifically, the CPU 21) can form an example of a posture measuring unit that measures the posture of the lower limb of the subject and outputs posture data. Further, in the case of obtaining the lower limb posture of the subject using the ridge line 510 of the lower limb 500 as in the example described with reference to FIG. 9, the gravity center sway meter 111, the imaging units 112-1, 112-2, and the computer system 20 (specifically, , CPU 21) can form an example of a posture measurement unit that measures the posture of the lower limb of the subject and outputs posture data.

なお、後述するように、被験者の下肢に加速度センサ及び被験者の腰部に角速度センサなどを装着させるなどして、三次元形状計測時の被験者の下肢姿勢の一例である下肢の向きをセンサ出力に基づいて判定し、この下肢姿勢に基づいて最適形状データ選出処理を実行するようにしても良い。   As will be described later, the direction of the lower limb, which is an example of the lower limb posture of the subject at the time of three-dimensional shape measurement, is attached to the lower limb of the subject based on the sensor output by attaching an acceleration sensor to the lower limb of the subject and the like. The optimum shape data selection process may be executed based on the lower limb posture.

次に、本発明の第2実施例について説明する。図20は、第2実施例における下肢形状変化測定装置の計測部の一例を示す図である。図20中、図1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図20に示す実施例では、重心動揺計111は設けられず、被験者の下肢500の加速度を検知する加速度センサ115が下肢500に装着され、被験者の腰部の角速度を検知する角速度センサ116が腰部(図示せず)に装着される。センサ115は、例えば下肢500の足首付近にベルトなどで装着され、角速度センサ116は、例えば被験者の腰部にベルトなどで装着される。加速度センサ115は、検知した加速度を示す加速度データを出力する周知の構成を有し、角速度センサ116は、検知した角速度を示す角速度データを出力する周知の構成を有する。センサ115,116は、無線通信により加速度データ及び角速度データを下肢形状変化測定装置10に入力する。各センサ115,116は、例えば図7に示すコンピュータシステム20のI/F25と無線通信可能な周知の構成を有する。図20において、555は地面(または、床)の一部を示す。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a measurement unit of the lower limb shape change measuring device according to the second embodiment. 20, parts that are the same as the parts shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted. In the embodiment shown in FIG. 20, the center-of-gravity sway meter 111 is not provided, an acceleration sensor 115 that detects the acceleration of the subject's lower limb 500 is attached to the lower limb 500, and the angular velocity sensor 116 that detects the angular velocity of the subject's waist is the waist ( (Not shown). For example, the sensor 115 is worn with a belt or the like near the ankle of the lower limb 500, and the angular velocity sensor 116 is worn with a belt or the like on the waist of the subject, for example. The acceleration sensor 115 has a known configuration for outputting acceleration data indicating the detected acceleration, and the angular velocity sensor 116 has a known configuration for outputting angular velocity data indicating the detected angular velocity. The sensors 115 and 116 input acceleration data and angular velocity data to the lower limb shape change measuring device 10 by wireless communication. Each sensor 115 and 116 has a known configuration capable of wireless communication with, for example, the I / F 25 of the computer system 20 shown in FIG. In FIG. 20, 555 indicates a part of the ground (or floor).

図21は、計測部制御処理の第1の例を説明するフローチャートである。図21中、図8と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図21において計測部制御処理が開始すると、ステップS11Aでは、センサ115,116がオンにされる。ステップS12で計測対象となる被験者の被験者IDに対して新しい計測IDを採番すると、ステップS13〜S15を含む処理と、ステップS116〜S119を含む処理を並行して実行する。   FIG. 21 is a flowchart illustrating a first example of measurement unit control processing. In FIG. 21, the same steps as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. When the measurement unit control process starts in FIG. 21, the sensors 115 and 116 are turned on in step S11A. When a new measurement ID is assigned to the subject ID of the subject to be measured in step S12, the process including steps S13 to S15 and the process including steps S116 to S119 are executed in parallel.

ステップS116では、被験者が撮像部112−1,112−2の間を歩行する際に加速度センサ115から出力される加速度データを、歩行状態の区間の加速度データとして抽出する。ステップS117では、下肢500における加速度センサ115の装着位置を、歩行時の進行方向及び重力方向の加速度データの変化に基づいて推定する。ステップS118では、被験者の歩行時の2軸の加速度データの極大点と極小点の変位から歩行の周期を判定する。ステップS119では、歩行の周期と角速度センサ116から出力される角速度データに基づき、下肢500の姿勢の一例である下肢500の向き(例えば、つま先の向き)を推定する。   In step S116, the acceleration data output from the acceleration sensor 115 when the subject walks between the imaging units 112-1 and 112-2 is extracted as the acceleration data of the section in the walking state. In step S117, the mounting position of the acceleration sensor 115 on the lower limb 500 is estimated based on changes in acceleration data in the traveling direction and the gravity direction during walking. In step S118, the walking cycle is determined from the displacement of the maximum and minimum points of the biaxial acceleration data when the subject walks. In step S119, based on the walking cycle and the angular velocity data output from the angular velocity sensor 116, the orientation (for example, the toe orientation) of the lower limb 500, which is an example of the posture of the lower limb 500, is estimated.

人間は、直立姿勢では常に僅かな動揺を繰り返しながら動的平衡を維持することが知られている。この動揺を身体重心の移動として前後左右上下の各方向から計測し、モーメント(体重に距離を乗じた値)、或いは、移動距離として測定される値が、重心動揺である。   It is known that humans maintain dynamic equilibrium while repeating slight fluctuations in an upright posture. This sway is measured as the movement of the body center of gravity from the front, back, left, right, top and bottom directions, and the moment (value obtained by multiplying the weight by the distance) or the value measured as the movement distance is the sway of the center of gravity.

歩行周期は、例えば荷重の受け継ぎ期間、単脚支持期間、及び遊脚肢の前方への動き期間に分けられることが知られている。荷重の受け継ぎ期間は、腫接地が生じる初期接地(または、イニシャルコンタクト)と、足底接地が生じる荷重応答期(または、ローディングレスポンス)を含む。単脚支持期間は、立脚中期(または、ミッドスタンス)と、腫離地が生じる立脚終期(または、ターミナルスタンス)を含む。遊脚肢の前方への動き期間は、つま先離地が生じる前遊脚期(または、プレイスイング)と、加速期である遊脚初期(または、イニシャルスイング)と、遊脚中期(または、ミッドスイング)と、減速期間である遊脚終期(または、ターミナルスイング)を含む。   It is known that the walking cycle is divided into, for example, a load inheritance period, a single leg support period, and a forward movement period of the swing leg. The load inheritance period includes an initial contact (or initial contact) in which tumor contact occurs and a load response period (or loading response) in which plantar contact occurs. The monopod support period includes the middle stance phase (or mid stance) and the last stance phase (or terminal stance) in which the swollen area occurs. The forward movement period of the free limbs is the period before the toe release (or play swing), the early stage of the free leg (or initial swing), which is the acceleration period, and the middle of the free leg (or mid) Swing) and the free leg end (or terminal swing) which is a deceleration period.

そこで、ステップS118では、加速度センサ115から出力される歩行状態の区間の足首の加速度データから、歩行周期が「腫接地」〜「腫離地」のうちどの歩行周期に該当しているかを判定し、ステップS119では、角速度センサ116から出力される角速度データが示す腰部の角速度から足の向きを判定する。   Therefore, in step S118, from the acceleration data of the ankle in the walking state section output from the acceleration sensor 115, it is determined which walking cycle corresponds to the walking cycle among “tumor grounding” to “tumorous ground”. In step S119, the direction of the foot is determined from the angular velocity of the waist indicated by the angular velocity data output from the angular velocity sensor 116.

人間は、単脚支持期のときに体が伸び上がるため、身体重心の位置も高くなる。一方、両脚支持期のときには身体重心の位置が最も低くなる。従って、身体重心の位置の変化は、重力方向の加速度、即ち、Z軸方向の加速度から判定可能である。   Since the body stretches during a single leg support period, the position of the body's center of gravity also increases. On the other hand, during the both-leg support period, the position of the body center of gravity is lowest. Therefore, the change in the position of the body center of gravity can be determined from the acceleration in the gravity direction, that is, the acceleration in the Z-axis direction.

図22は、加速度データに基づく歩行周期の判定の一例を説明する図である。図22中、(a)は加速度センサを被験者の腹部に装着した場合の加速度の一例を示し、(b)は加速度センサを被験者の脹脛外側部に装着した場合の加速度の一例を示す。図22中、縦軸は振幅を任意単位で示し、横軸は時間を任意単位で示す。また、被験者の進行方向に相当するX軸方向の加速度は実線、被験者の進行方向に対する左右方向に相当するY軸方向の加速度は一点鎖線、被験者の進行方向に対する上下方向に相当するZ軸方向の加速度は二点鎖線で示す。さらに、図22中、(a)の上部には、対応する加速度データが得られた時点における被験者の下肢500の画像データを示し、単脚支持期のZ軸方向の加速度がAminで示すように最小になることがわかる。   FIG. 22 is a diagram illustrating an example of determination of a walking cycle based on acceleration data. 22A shows an example of acceleration when the acceleration sensor is attached to the abdomen of the subject, and FIG. 22B shows an example of acceleration when the acceleration sensor is attached to the outside of the calf of the subject. In FIG. 22, the vertical axis indicates the amplitude in arbitrary units, and the horizontal axis indicates the time in arbitrary units. Further, the acceleration in the X-axis direction corresponding to the traveling direction of the subject is a solid line, the acceleration in the Y-axis direction corresponding to the left-right direction with respect to the traveling direction of the subject is a dashed line, and the Z-axis direction corresponding to the vertical direction with respect to the traveling direction of the subject. The acceleration is indicated by a two-dot chain line. Furthermore, in FIG. 22, the upper part of (a) shows the image data of the lower limb 500 of the subject when the corresponding acceleration data is obtained, and the acceleration in the Z-axis direction during the single leg support period is indicated by Amin. It turns out that it becomes the minimum.

図23は、角速度データに基づく下肢の姿勢の推定の一例を説明する図である。図23中、(a)は加速度センサを被験者の脹脛外側部に装着した場合の加速度の一例を示し、(b)は角速度センサを被験者の脹脛外側部に装着した場合の角速度の一例を示す。図23中、縦軸は振幅を任意単位で示し、横軸は時間を任意単位で示す。また、被験者の進行方向に相当するX軸方向の加速度及び角速度は実線、被験者の進行方向に対する左右方向に相当するY軸方向の加速度及び角速度は一点鎖線、被験者の進行方向に対する上下方向に相当するZ軸方向の加速度及び角速度は二点鎖線で示す。この例では、被験者のZ軸方向の角速度はゼロ(0)、即ち、骨盤に対してニュートラルである。   FIG. 23 is a diagram for explaining an example of the estimation of the posture of the lower limb based on the angular velocity data. In FIG. 23, (a) shows an example of acceleration when the acceleration sensor is attached to the outer side of the subject's calf, and (b) shows an example of angular velocity when the angular velocity sensor is attached to the outer side of the subject's calf. In FIG. 23, the vertical axis indicates amplitude in arbitrary units, and the horizontal axis indicates time in arbitrary units. Further, the acceleration and angular velocity in the X-axis direction corresponding to the traveling direction of the subject are solid lines, and the acceleration and angular velocity in the Y-axis direction corresponding to the left-right direction with respect to the traveling direction of the subject correspond to the dashed line and the vertical direction with respect to the traveling direction of the subject. The acceleration and angular velocity in the Z-axis direction are indicated by a two-dot chain line. In this example, the angular velocity of the subject in the Z-axis direction is zero (0), that is, neutral with respect to the pelvis.

図24は、被験者の歩行に伴う腰部の動揺の一例を説明する図である。図24は、被験者の下半身の平面を模式的に示す。被験者がX軸方向に歩行すると、腰部を形成する骨盤が図24中矢印で示す時計方向及び反時計方向(図示せず)に動揺する。骨盤が動揺すると、立脚中期の状態MStに対して立脚終期の状態TStと遊脚終期の状態TSwとの間で例えば合計10°の範囲で動揺する。   FIG. 24 is a diagram for explaining an example of the shaking of the lower back as the subject walks. FIG. 24 schematically shows a plane of the lower body of the subject. When the subject walks in the X-axis direction, the pelvis forming the waist swings clockwise and counterclockwise (not shown) indicated by arrows in FIG. When the pelvis is shaken, it is shaken, for example, within a total range of 10 ° between the state TSt at the end of stance and the state TSw at the end of the free leg with respect to the state MSt in the middle of stance.

従って、図23中(b)に示すように、角速度データから被験者の足を蹴り出す動作、足を内側に捩る動作などを判定し、下肢500の姿勢の一例である下肢500の向きを推定することができる。   Therefore, as shown in FIG. 23 (b), from the angular velocity data, the action of kicking out the subject's foot, the action of twisting the foot inward, and the like are determined, and the orientation of the lower limb 500, which is an example of the posture of the lower limb 500, is estimated. be able to.

図21の説明に戻るに、ステップS13〜S15を含む処理及びステップS116〜S119を含む処理の終了後、処理はステップS19へ進む。ステップS19で検知時間内に撮像部112−1,112−2のカメラ114が撮影した画像データを記憶部22に格納すると、ステップS20Aでは、センサ115をオフにし、処理は終了する。   Returning to the description of FIG. 21, after the processing including steps S13 to S15 and the processing including steps S116 to S119 are completed, the processing proceeds to step S19. When the image data captured by the cameras 114 of the imaging units 112-1 and 112-2 within the detection time is stored in the storage unit 22 in step S19, the sensor 115 is turned off in step S20A, and the process ends.

図25は、計測部制御処理の第2の例を説明するフローチャートである。図25中、図21と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。ステップS12で計測対象となる被験者の被験者IDに対して新しい計測IDを採番すると、ステップS13〜S15を含む処理と、ステップS126〜S131を含む処理を並行して実行する。   FIG. 25 is a flowchart illustrating a second example of the measurement unit control process. In FIG. 25, the same steps as those in FIG. 21 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. When a new measurement ID is assigned to the subject ID of the subject to be measured in step S12, the process including steps S13 to S15 and the process including steps S126 to S131 are executed in parallel.

ステップS126では、被験者が撮像部112−1,112−2の間を歩行する際に加速度センサ115から出力される加速度データを、歩行状態の区間の加速度データとして抽出する。ステップS127では、下肢500におけるセンサ115の装着位置を、歩行時の進行方向及び重力方向の加速度データの変化に基づいて推定する。ステップS128では、単脚支持期間の下肢500が写っている画像データから初期位置を設定する。具体的には、ステップS128では、被験者の足が真っ直ぐになり重力方向の加速度データが最小のときの画像データから、初期位置を設定する。ステップS129では、加速度センサ115から出力される加速度データから股関節が描く身体重心(COG)の位置を計算により推定する。ステップS130では、推定した股関節が描く身体重心(COG)の位置に、入力部23から入力されるか、或いは、記憶部22に格納されている、被験者の足長Lと、加速度データから計算される足と重力方向とのなす角度θを用いて、Ltanθで描く範囲CLtanθを計算する。そして、ステップS130では、重力方向の加速度データが最小のときの範囲CLtanθとなる接線を通る軌跡を通過する点が足圧中心(COP)であるとみなすことで足圧中心(COP)を推定する。足圧中心(COP)の推定の詳細については後述する。ステップS131では、足圧中心(COP)と角速度センサ116から出力される角速度データに基づき、下肢500の姿勢の一例である下肢500の向き(例えば、つま先の向き)を推定する。 In step S126, the acceleration data output from the acceleration sensor 115 when the subject walks between the imaging units 112-1 and 112-2 is extracted as the acceleration data of the walking state section. In step S127, the mounting position of the sensor 115 on the lower limb 500 is estimated based on changes in acceleration data in the traveling direction and the gravity direction during walking. In step S128, an initial position is set from image data showing the lower limb 500 of the single leg support period. Specifically, in step S128, the initial position is set from image data when the subject's foot is straight and the acceleration data in the direction of gravity is minimum. In step S129, the position of the body center of gravity (COG) drawn by the hip joint is estimated from the acceleration data output from the acceleration sensor 115 by calculation. In step S130, the position of the body center of gravity (COG) drawn by the estimated hip joint is input from the input unit 23 or is calculated from the subject's foot length L and acceleration data stored in the storage unit 22. The range C Ltanθ drawn by Ltanθ is calculated using the angle θ formed between the foot and the direction of gravity. In step S130, the center of the foot pressure (COP) is estimated by regarding that the point passing through the trajectory passing through the tangent line in the range C Ltanθ when the acceleration data in the gravity direction is the minimum is the foot pressure center (COP). To do. Details of the estimation of the center of foot pressure (COP) will be described later. In step S131, based on the foot pressure center (COP) and the angular velocity data output from the angular velocity sensor 116, the orientation of the lower limb 500 (eg, the toe orientation), which is an example of the posture of the lower limb 500, is estimated.

人間の身体重心(COG:Center Of Gravity)は、股関節、骨盤、及び体幹による重心を指し、人間の足圧中心(COP:Center Of Pressure)は、足関節、足部による足圧の中心を指す。人間の完全な静止立位では、COGの真下にCOPが位置し、COGとCOPの位置関係が水平面上で一致しない場合には、身体には回転トルクが生じることが知られている。歩行時のCOPのベクトルの先は身体重心の位置ではなく、股関節の位置であるため、歩行時はCOGを地面に下ろした点とCOPの位置関係は一致しない。   The center of gravity of the human body (COG) refers to the center of gravity of the hip joint, pelvis and trunk, and the center of foot pressure (COP) of the human body is the center of foot pressure from the ankle and foot. Point to. It is known that in a completely static standing position of a human being, when the COP is located directly below the COG and the positional relationship between the COG and the COP does not coincide on the horizontal plane, rotational torque is generated in the body. Since the tip of the COP vector during walking is not the position of the center of gravity of the body but the position of the hip joint, the positional relationship between the COP and the point where the COG is lowered to the ground does not match during walking.

そこで、第2の例では、被験者の歩行時の加速度からCOPが描く軌跡を推定し、記憶部22に格納された過去の同じ軌跡のデータを検索し、同じ下肢の姿勢の画像データを抽出して現在の画像データと比較することで、下肢の三次元形状の変位を判定する。   Therefore, in the second example, the trajectory drawn by the COP is estimated from the acceleration when the subject walks, the past data of the same trajectory stored in the storage unit 22 is searched, and the image data of the same lower limb posture is extracted. Then, the displacement of the three-dimensional shape of the lower limb is determined by comparing with the current image data.

なお、同じ足の姿勢の場合、同じ位置にCOPが位置するときには、足の力の入り方(即ち、筋肉の伸縮具合)は近似していると仮定することができる。図26はCOPの一例を示す図であり、図26に示すように、COPは股関節HPから足底に伸ばした仮想直線VLと地面Gとの交点である。   In the case of the same foot posture, when the COP is located at the same position, it can be assumed that the way in which the foot force is applied (that is, the degree of muscle expansion and contraction) is approximate. FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the COP. As illustrated in FIG. 26, the COP is an intersection of a virtual straight line VL extending from the hip joint HP to the sole and the ground G.

COPは、例えば次のように推定することができる。先ず、足の加速度から得られる動揺軌跡は、股関節の可動軌跡をXY平面で形成される地面Gに写像したものであると仮定して、加速度データから股関節の可動軌跡を計算する。次に、歩行時の股関節は、図24と共に説明したように前後左右に、即ち、XY平面と平行な方向で合計10°の範囲で動揺する。また、歩行時の股関節は、図27に示すように、上下に、即ち、YZ平面と平行な方向に例えば4°〜7°の範囲で動揺する。このため、角速度データから歩行時の股関節の三次元空間の位置を推定する。図27は、股関節の上下の動揺の一例を説明する図である。   The COP can be estimated as follows, for example. First, assuming that the swing locus obtained from the acceleration of the foot is a map of the movable locus of the hip joint on the ground G formed on the XY plane, the movable locus of the hip joint is calculated from the acceleration data. Next, as described with reference to FIG. 24, the hip joint during walking swings back and forth, left and right, that is, in a range parallel to the XY plane within a total range of 10 °. Further, as shown in FIG. 27, the hip joint during walking swings up and down, that is, in a direction parallel to the YZ plane, for example, in the range of 4 ° to 7 °. For this reason, the position of the three-dimensional space of the hip joint during walking is estimated from the angular velocity data. FIG. 27 is a diagram for explaining an example of up and down movement of the hip joint.

図28及び図29は、股関節の可動軌跡の一例を説明する図である。図28は、左下肢を進行方向の一例であるX軸方向(即ち、YZ平面と垂直な方向)から見た図であり、図29は、左下肢をY軸方向(即ち、XZ平面と垂直な方向)から見た図である。図28及び図29では、左足つま先の甲部311、左足の親指312、及び左足の小指を313を便宜上示す。股関節の位置は、千鳥模様付きの○印で示し、股関節の可動軌跡を破線で示す。図28及び図29に示すように、歩行周期に従って股関節の位置が、腫接地ICの時の足、立脚中期MStの時の足、及び立脚終期TStの時の足の姿勢に応じて破線で示す可動軌跡上を移動する。   28 and 29 are diagrams illustrating an example of a movable locus of the hip joint. FIG. 28 is a view of the left lower limb as viewed from the X-axis direction (that is, a direction perpendicular to the YZ plane) as an example of the traveling direction, and FIG. 29 is a view illustrating the left lower limb in the Y-axis direction (that is, perpendicular to the XZ plane). FIG. 28 and 29, the upper part 311 of the left foot toe, the thumb 312 of the left foot, and the little finger 313 of the left foot are shown for convenience. The position of the hip joint is indicated by a circle with a staggered pattern, and the movable locus of the hip joint is indicated by a broken line. As shown in FIGS. 28 and 29, the position of the hip joint is indicated by a broken line according to the walking cycle in accordance with the posture of the foot at the time of the ground contact IC, the foot at the mid-stance phase MSt, and the foot at the end of the stance phase TSt. Move on a moving track.

なお、歩行周期は、腰部の角速度から推定できるが、上記の第1の例の場合のように、下肢(例えば、足首)の加速度から推定しても良い。   The walking cycle can be estimated from the angular velocity of the waist, but may be estimated from the acceleration of the lower limb (eg, ankle) as in the case of the first example.

図30は、足圧中心の位置になり得る円周の一例を説明する図である。図30は、便宜上、被験者の右足について足圧中心(COP)を求める場合を示す。股関節の位置は、千鳥模様付きの○印で示す。また、IC,MSt、TStは、夫々腫接地ICの時、立脚中期MStの時、及び立脚終期TStの時の股関節の位置を示す。矢印で示す進行方向は、例えばX軸方向である。   FIG. 30 is a diagram illustrating an example of a circumference that can be the position of the foot pressure center. FIG. 30 shows a case where the center of foot pressure (COP) is obtained for the right foot of the subject for convenience. The position of the hip joint is indicated by a circle with a staggered pattern. IC, MSt, and TSt indicate the positions of the hip joints at the time of the ground contact IC, the middle stance MSt, and the last stance TSt, respectively. The traveling direction indicated by the arrow is, for example, the X-axis direction.

推定した股関節が描く身体重心(COG)の位置に、入力されるか、或いは、格納されている、被験者の足長Lと、加速度データから計算される足と重力方向とのなす角度θを用いて、Ltanθで描く範囲CLtanθを計算し、重力方向の加速度データが最小のときの範囲CLtanθとなる接線を通る軌跡を通過する点が足圧中心(COP)であるとみなすことで足圧中心(COP)を推定する。図30の例では、重力方向の加速度データが最小のときの範囲CLtanθとなる接線を通る軌跡は、円周である。 Input or stored in the position of the body center of gravity (COG) drawn by the estimated hip joint, and using the subject's foot length L and the angle θ between the foot and the direction of gravity calculated from the acceleration data Then, the range C Ltanθ drawn by Ltanθ is calculated, and the point passing through the trajectory passing through the tangent line that becomes the range C Ltanθ when the acceleration data in the gravitational direction is minimum is regarded as the foot pressure center (COP). Estimate the center (COP). In the example of FIG. 30, the trajectory passing through the tangent line that becomes the range C Ltanθ when the acceleration data in the gravitational direction is minimum is the circumference.

図25の説明に戻るに、ステップS13〜S15を含む処理及びステップS126〜S131を含む処理の終了後、処理はステップS19へ進む。ステップS19で検知時間内に撮像部112−1,112−2のカメラ114が撮影した画像データを記憶部22に格納すると、ステップS20Aでは、センサ115をオフにし、処理は終了する。   Returning to the description of FIG. 25, after the process including steps S13 to S15 and the process including steps S126 to S131 are completed, the process proceeds to step S19. When the image data captured by the cameras 114 of the imaging units 112-1 and 112-2 within the detection time is stored in the storage unit 22 in step S19, the sensor 115 is turned off in step S20A, and the process ends.

これにより、本実施例では、形状変位判定部15は、過去に測定され記憶部22に格納されているデータの対のうち、測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する。   Thereby, in the present embodiment, the shape displacement determination unit 15 determines that the difference between the measurement data pair of the data measured in the past and stored in the storage unit 22 and the posture data of the lower limbs at the time of measurement is equal to or less than the threshold value. The three-dimensional shape data paired with the posture data is compared with the three-dimensional shape data of the measurement data pair to determine the displacement of the three-dimensional shape.

なお、下肢の向きは、角速度センサ116を腰部ではなく足首に装着することで、角速度データに基づいて推定するようにしても良い。この場合、加速度センサ115と角速度センサ116は、これらのセンサ115,116が一体的に設けられたセンサユニットで形成可能である。   Note that the orientation of the lower limb may be estimated based on the angular velocity data by attaching the angular velocity sensor 116 to the ankle instead of the waist. In this case, the acceleration sensor 115 and the angular velocity sensor 116 can be formed by a sensor unit in which these sensors 115 and 116 are integrally provided.

本実施例の場合、センサ115及びコンピュータシステム20(具体的には、CPU21)は、被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部の一例を形成可能である。本実施例のように、三次元形状計測時の被験者の下肢姿勢の一例である下肢の向きをセンサ115の出力データに基づいて判定し、この下肢姿勢に基づいて最適形状データ選出処理を実行する場合、被験者の足圧を直接測定しなくても良いため、重心動揺計を省略可能である。また、重心動揺計を設けない場合、被験者が歩行する際に、足を着地させる位置が重心動揺計の圧力検知面上に限定されない。このため、下肢形状変化測定装置の構成を簡略化可能となり、被験者への負荷が抑えられる。   In the case of the present embodiment, the sensor 115 and the computer system 20 (specifically, the CPU 21) can form an example of a posture measurement unit that measures the posture of the lower limb of the subject and outputs posture data. As in this embodiment, the orientation of the lower limb, which is an example of the lower limb posture of the subject at the time of measuring the three-dimensional shape, is determined based on the output data of the sensor 115, and the optimum shape data selection process is executed based on the lower limb posture. In this case, since it is not necessary to directly measure the subject's foot pressure, the center-of-gravity sway meter can be omitted. Further, when the center of gravity shake meter is not provided, the position where the foot is landed when the subject walks is not limited to the pressure detection surface of the center of gravity shake meter. For this reason, the configuration of the lower limb shape change measuring device can be simplified, and the load on the subject can be suppressed.

なお、被験者が撮像部112−1,112−2間を歩行する際に、例えば地面に書かれた矢印に沿って歩行するような場合、図9と共に説明したように下肢500の稜線510から求めた被験者の下肢の向きを下肢姿勢の一例として用いても良い。この場合、撮像部112−1,112−2及びコンピュータシステム20(具体的には、CPU21)は、被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部の一例を形成可能である。   When the subject walks between the imaging units 112-1 and 112-2, for example, when walking along the arrow written on the ground, it is obtained from the ridge line 510 of the lower limb 500 as described with reference to FIG. 9. The direction of the lower limb of the subject may be used as an example of the lower limb posture. In this case, the imaging units 112-1 and 112-2 and the computer system 20 (specifically, the CPU 21) can form an example of a posture measurement unit that measures the lower limb posture of the subject and outputs posture data.

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、前記被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部を有し、前記画像データ及び前記被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを出力する計測部と、
各時刻における前記計測データについて、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータと、前記下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する形状算出部と、
過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する形状変位判定部
を備えたことを特徴とする下肢形状変化測定装置。
(付記2)
前記撮像部は、前記被験者の下肢を前記被験者の歩行時に対向する位置から撮影し、夫々から前記下肢の一方面についての画像データを出力する一対の撮像部を有することを特徴とする、付記1記載の下肢形状変化測定装置。
(付記3)
前記測定部は、前記被験者の足底の圧力を計測して圧力データを出力する圧力計を有し、
前記計測部は、前記圧力データから算出した前記被験者の足底の圧力分布の特徴点及び前記画像データを含む計測データを出力し、
前記形状算出部は、各時刻における前記計測データについて、前記被験者の足底の圧力分布の特徴点と、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータとを対で前記記憶部に格納し、
前記形状変位判定部は、過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の圧力分布の特徴点との差が閾値以下の特徴点と対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定することを特徴とする、付記1または2記載の下肢形状変化測定装置。
(付記4)
前記被験者の足底の圧力分布の特徴点は、前記圧力分布の重心であることを特徴とする、付記3記載の下肢形状変化測定装置。
(付記5)
前記形状算出部は、前記被験者の下肢が地面に対する垂線から傾斜している状態の画像データの三次元位置座標を、前記垂線と平行な状態まで回転させた三次元位置座標に変換してから前記被験者の下肢の三次元形状のデータを算出することを特徴とする、付記3または4記載の下肢形状変化測定装置。
(付記6)
前記計測データのうち、前記被験者の下肢が地面に対する垂線と平行な状態の画像データを選出して最適形状データとして前記記憶部に格納する最適形状データ選出部
をさらに備えたことを特徴とする、付記3乃至5のいずれか1項記載の下肢形状変化測定装置。
(付記7)
前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測部は、前記被験者の歩行時の2軸の加速度データの極大点と極小点の変位から歩行の周期を判定し、前記歩行の周期と前記角速度データに基づき前記下肢の姿勢を推定し、前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、付記1または2記載の下肢形状変化測定装置。
(付記8)
前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測部は、前記加速度データから前記被験者の股関節が描く身体重心の位置を計算により推定し、前記身体重心の位置に前記被験者の足長と加速度データから計算される足と重力方向とのなす角度とを用いて描く範囲を計算し、前記重力方向の加速度データが最小のときの前記範囲となる接線を通る軌跡を通過する点から足圧中心を推定し、前記足圧中心前記角速度データに基づき前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、付記1または2記載の下肢形状変化測定装置。
(付記9)
前記センサは、前記被験者の足首付近に装着される加速度センサと、前記被験者の腰部に装着される角速度センサを含むことを特徴とする、付記7または8記載の下肢形状判定装置。
(付記10)
前記形状変位判定部は、比較した三次元形状データの差が閾値を超えると表示部にメッセージを表示することを特徴とする、付記1乃至9のいずれか1項記載の下肢形状変化判定装置。
(付記11)
歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、前記被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部を有する計測部からの前記画像データ及び前記被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを取得する計測手順と、
各時刻における前記計測データについて、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータと、前記下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する形状算出手順と、
過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する形状変位判定手順
を含むことを特徴とする下肢形状変化測定方法。
(付記12)
前記計測手順は、前記撮像部に、前記被験者の下肢を前記被験者の歩行時に対向する位置から撮影し、夫々から前記下肢の一方面についての画像データを出力する一対の撮像部を用いることを特徴とする、付記11記載の下肢形状変化測定方法。
(付記13)
前記測定部は、前記被験者の足底の圧力を計測して圧力データを出力する圧力計を有し、
前記計測手順は、前記圧力データから算出した前記被験者の足底の圧力分布の特徴点及び前記画像データを含む計測データを出力し、
前記形状算出手順は、各時刻における前記計測データについて、前記被験者の足底の圧力分布の特徴点と、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータとを対で前記記憶部に格納し、
前記形状変位判定手順は、過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の圧力分布の特徴点との差が閾値以下の特徴点と対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定することを特徴とする、付記12または13記載の下肢形状変化測定方法。
(付記14)
前記被験者の足底の圧力分布の特徴点は、前記圧力分布の重心であることを特徴とする、付記13記載の下肢形状変化測定方法。
(付記15)
前記形状算出手順は、前記被験者の下肢が地面に対する垂線から傾斜している状態の画像データの三次元位置座標を、前記垂線と平行な状態まで回転させた三次元位置座標に変換してから前記被験者の下肢の三次元形状のデータを算出することを特徴とする、付記13または14記載の下肢形状変化測定方法。
(付記16)
前記計測データのうち、前記被験者の下肢が地面に対する垂線と平行な状態の画像データを選出して最適形状データとして前記記憶部に格納する最適形状データ選出手順
をさらに含むことを特徴とする、付記13乃至15のいずれか1項記載の下肢形状変化測定方法。
(付記17)
前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測手順は、前記被験者の歩行時の2軸の加速度データの極大点と極小点の変位から歩行の周期を判定し、前記歩行の周期と前記角速度データに基づき前記下肢の姿勢を推定し、前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、付記12または13記載の下肢形状変化測定方法。
(付記18)
前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測手順は、前記加速度データから前記被験者の股関節が描く身体重心の位置を計算により推定し、前記身体重心の位置に前記被験者の足長と加速度データから計算される足と重力方向とのなす角度とを用いて描く範囲を計算し、前記重力方向の加速度データが最小のときの前記範囲となる接線を通る軌跡を通過する点から足圧中心を推定し、前記足圧中心前記角速度データに基づき前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、付記12または13記載の下肢形状変化測定方法。
(付記19)
前記センサは、前記被験者の足首付近に装着される加速度センサと、前記被験者の腰部に装着される角速度センサを含むことを特徴とする、付記17または18記載の下肢形状判定方法。
(付記20)
前記形状変位判定手順は、比較した三次元形状データの差が閾値を超えると表示部にメッセージを表示することを特徴とする、付記12乃至19のいずれか1項記載の下肢形状変化判定方法。
(付記21)
コンピュータに被験者の下肢の形状変化を測定させる処理を実行させるプログラムであって、
歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、前記被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部を有する計測部からの前記画像データ及び前記被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを取得する計測手順と、
各時刻における前記計測データについて、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータと、前記下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する形状算出手順と、
過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する形状変位判定手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
(付記22)
前記計測部からの画像データは、前記被験者の下肢を前記被験者の歩行時に対向する位置から撮影し、夫々から前記下肢の一方面についての画像データを出力する一対の撮像部から出力されたものであることを特徴とする、付記21記載のプログラム。
(付記23)
前記測定部は、前記被験者の足底の圧力を計測して圧力データを出力する圧力計を有し、
前記計測手順は、前記圧力データから算出した前記被験者の足底の圧力分布の特徴点及び前記画像データを含む計測データを出力し、
前記形状算出手順は、各時刻における前記計測データについて、前記被験者の足底の圧力分布の特徴点と、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータとを対で前記記憶部に格納し、
前記形状変位判定手順は、過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の圧力分布の特徴点との差が閾値以下の特徴点と対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定することを特徴とする、付記21または22記載のプログラム。
(付記24)
前記被験者の足底の圧力分布の特徴点は、前記圧力分布の重心であることを特徴とする、付記23記載のプログラム。
(付記25)
前記形状算出手順は、前記被験者の下肢が地面に対する垂線から傾斜している状態の画像データの三次元位置座標を、前記垂線と平行な状態まで回転させた三次元位置座標に変換してから前記被験者の下肢の三次元形状のデータを算出することを特徴とする、付記23または24記載のプログラム。
(付記26)
前記計測データのうち、前記被験者の下肢が地面に対する垂線と平行な状態の画像データを選出して最適形状データとして前記記憶部に格納する最適形状データ選出手順
を前記コンピュータにさらに実行させることを特徴とする、付記23乃至25のいずれか1項記載のプログラム。
(付記27)
前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測手順は、前記被験者の歩行時の2軸の加速度データの極大点と極小点の変位から歩行の周期を判定し、前記歩行の周期と前記角速度データに基づき前記下肢の姿勢を推定し、前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、付記21または22記載のプログラム。
(付記28)
前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測手順は、前記加速度データから前記被験者の股関節が描く身体重心の位置を計算により推定し、前記身体重心の位置に前記被験者の足長と加速度データから計算される足と重力方向とのなす角度とを用いて描く範囲を計算し、前記重力方向の加速度データが最小のときの前記範囲となる接線を通る軌跡を通過する点から足圧中心を推定し、前記足圧中心前記角速度データに基づき前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、付記21または22記載のプログラム。
(付記29)
前記センサは、前記被験者の足首付近に装着される加速度センサと、前記被験者の腰部に装着される角速度センサを含むことを特徴とする、付記27または28記載の下肢形状判定方法。
(付記30)
前記形状変位判定手順は、比較した三次元形状データの差が閾値を超えると表示部にメッセージを表示することを特徴とする、付記21乃至29のいずれか1項記載のプログラム。
The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.
(Appendix 1)
An imaging unit that captures a lower limb of a walking subject and outputs image data; and a posture measuring unit that measures the lower limb posture of the subject and outputs posture data, the image data and posture data of the lower limb of the subject A measurement unit that outputs measurement data including
For the measurement data at each time, the shape calculation unit that stores the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data and the posture data of the lower limb in a storage unit,
Of the data pairs measured in the past and stored in the storage unit, at the time of measurement, the three-dimensional shape data paired with posture data whose difference from the posture data of the lower limb of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value A device for measuring a change in shape of a lower limb, comprising a shape displacement determination unit that compares the three-dimensional shape data of a pair of data and determines a displacement of the three-dimensional shape.
(Appendix 2)
The imaging unit includes a pair of imaging units that shoot the lower limbs of the subject from positions facing when the subject walks and output image data of one side of the lower limbs from each of the imaging units. Described lower limb shape change measuring device.
(Appendix 3)
The measurement unit has a pressure gauge that measures pressure at the sole of the subject and outputs pressure data,
The measurement unit outputs measurement data including the characteristic points of the pressure distribution of the sole of the subject calculated from the pressure data and the image data,
The shape calculation unit includes a pair of a characteristic point of the pressure distribution of the sole of the subject and the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data for the measurement data at each time. Stored in
The shape displacement determination unit includes a pair of feature points whose difference from a feature point of the pressure distribution of the data pair at the time of measurement is less than or equal to a threshold value among pairs of data measured in the past and stored in the storage unit. 3. The lower limb shape change measuring device according to appendix 1 or 2, characterized in that the three-dimensional shape data of the pair of the three-dimensional shape data and the data at the time of measurement are compared to determine the displacement of the three-dimensional shape.
(Appendix 4)
4. The lower limb shape change measuring device according to appendix 3, wherein the characteristic point of the pressure distribution of the sole of the subject is the center of gravity of the pressure distribution.
(Appendix 5)
The shape calculation unit converts the three-dimensional position coordinates of the image data in a state in which the lower limb of the subject is inclined from a perpendicular to the ground into three-dimensional position coordinates rotated to a state parallel to the perpendicular, and then The apparatus for measuring a change in a lower limb shape according to appendix 3 or 4, characterized by calculating data on a three-dimensional shape of a lower limb of a subject.
(Appendix 6)
The measurement data further comprises an optimum shape data selection unit for selecting image data in a state in which the lower limb of the subject is parallel to a perpendicular to the ground and storing the image data in the storage unit as optimum shape data, The lower limb shape change measuring device according to any one of appendices 3 to 5.
(Appendix 7)
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
The measurement unit determines a walking cycle from the displacement of the maximum and minimum points of biaxial acceleration data during walking of the subject, estimates the posture of the lower limb based on the walking cycle and the angular velocity data, The lower limb shape change measuring device according to appendix 1 or 2, wherein measurement data including posture data of the lower limb of the subject and the image data is output.
(Appendix 8)
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
The measurement unit estimates the position of the body center of gravity drawn by the hip joint of the subject from the acceleration data, and forms the position of the body center of gravity between the foot length of the subject and the direction of gravity calculated from the acceleration data. The range drawn using the angle is calculated, the foot pressure center is estimated from the point passing through the trajectory passing through the tangential line when the acceleration data in the gravitational direction is minimum, and the foot pressure center is calculated as the angular velocity data. 3. The lower limb shape change measuring device according to appendix 1 or 2, wherein measurement data including posture data of the lower limbs of the subject and the image data is output.
(Appendix 9)
9. The lower limb shape determination device according to appendix 7 or 8, wherein the sensor includes an acceleration sensor mounted near the ankle of the subject and an angular velocity sensor mounted on the waist of the subject.
(Appendix 10)
The said shape displacement determination part displays a message on a display part, if the difference of the compared three-dimensional shape data exceeds a threshold value, The leg shape change determination apparatus of any one of Additional remarks 1 thru | or 9 characterized by the above-mentioned.
(Appendix 11)
The image data from the imaging unit that images the lower limb of the walking subject and outputs image data, and the measurement unit that measures the lower limb posture of the subject and outputs the posture data, and the lower limb of the subject A measurement procedure for obtaining measurement data including posture data;
For the measurement data at each time, a shape calculation procedure for storing the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data and the posture data of the lower limb in a storage unit,
Of the data pairs measured in the past and stored in the storage unit, at the time of measurement, the three-dimensional shape data paired with posture data whose difference from the posture data of the lower limb of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value A method of measuring a lower limb shape change, comprising a shape displacement determination procedure for comparing the three-dimensional shape data of a pair of data and determining a displacement of the three-dimensional shape.
(Appendix 12)
The measurement procedure uses a pair of imaging units that capture images of the lower limbs of the subject from positions facing when the subject walks and output image data on one side of the lower limbs from the imaging unit. The lower limb shape change measuring method according to appendix 11.
(Appendix 13)
The measurement unit has a pressure gauge that measures pressure at the sole of the subject and outputs pressure data,
The measurement procedure outputs the measurement data including the feature points of the pressure distribution of the subject's sole calculated from the pressure data and the image data,
For the measurement data at each time, the shape calculation procedure includes a pair of a feature point of pressure distribution of the subject's sole and a three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data. Stored in
In the shape displacement determination procedure, a pair of data points measured in the past and stored in the storage unit is paired with a feature point whose difference from a pressure distribution feature point of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value. 14. The method for measuring a lower limb shape change according to appendix 12 or 13, wherein the three-dimensional shape data of the pair of the three-dimensional shape data and the data at the time of measurement are compared to determine the displacement of the three-dimensional shape.
(Appendix 14)
14. The lower limb shape change measuring method according to appendix 13, wherein the feature point of the pressure distribution of the subject's sole is the center of gravity of the pressure distribution.
(Appendix 15)
In the shape calculation procedure, the three-dimensional position coordinates of the image data in a state where the lower limbs of the subject are inclined from the perpendicular to the ground are converted into the three-dimensional position coordinates rotated to a state parallel to the perpendicular, and then the shape calculation procedure is performed. 15. The method for measuring a change in a lower limb shape according to appendix 13 or 14, wherein data of a three-dimensional shape of a lower limb of a subject is calculated.
(Appendix 16)
The method further includes an optimum shape data selection procedure for selecting image data in which the lower limb of the subject is parallel to a perpendicular to the ground from the measurement data and storing the image data as optimum shape data in the storage unit. The lower limb shape change measurement method according to any one of 13 to 15.
(Appendix 17)
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
The measurement procedure determines the cycle of walking from the displacement of the maximum point and the minimum point of biaxial acceleration data during walking of the subject, estimates the lower limb posture based on the cycle of walking and the angular velocity data, 14. The lower limb shape change measurement method according to appendix 12 or 13, wherein measurement data including posture data of the lower limb of the subject and the image data is output.
(Appendix 18)
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
In the measurement procedure, the position of the body center of gravity drawn by the hip joint of the subject is estimated from the acceleration data by calculation, and the position of the body center of gravity is defined by the foot length calculated from the subject's foot length and acceleration data and the direction of gravity. The range drawn using the angle is calculated, the foot pressure center is estimated from the point passing through the trajectory passing through the tangential line when the acceleration data in the gravitational direction is minimum, and the foot pressure center is calculated as the angular velocity data. The measurement method including the posture data of the lower limbs of the subject and the measurement data including the image data is output based on the limb shape change measurement method according to appendix 12 or 13.
(Appendix 19)
19. The lower limb shape determination method according to appendix 17 or 18, wherein the sensor includes an acceleration sensor worn near the ankle of the subject and an angular velocity sensor worn on the waist of the subject.
(Appendix 20)
The lower limb shape change determination method according to any one of appendices 12 to 19, wherein the shape displacement determination procedure displays a message on a display unit when a difference between the compared three-dimensional shape data exceeds a threshold value.
(Appendix 21)
A program for causing a computer to execute a process of measuring a shape change of a lower limb of a subject,
The image data from the imaging unit that images the lower limb of the walking subject and outputs image data, and the measurement unit that measures the lower limb posture of the subject and outputs the posture data, and the lower limb of the subject A measurement procedure for obtaining measurement data including posture data;
For the measurement data at each time, a shape calculation procedure for storing the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data and the posture data of the lower limb in a storage unit,
Of the data pairs measured in the past and stored in the storage unit, at the time of measurement, the three-dimensional shape data paired with posture data whose difference from the posture data of the lower limb of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value A program for causing a computer to execute a shape displacement determination procedure for comparing three-dimensional shape data of a pair of data and determining a displacement of a three-dimensional shape.
(Appendix 22)
The image data from the measurement unit is output from a pair of imaging units that shoot the lower limbs of the subject from positions facing when the subject walks and output image data on one side of the lower limbs from each. The program according to appendix 21, characterized by being.
(Appendix 23)
The measurement unit has a pressure gauge that measures pressure at the sole of the subject and outputs pressure data,
The measurement procedure outputs the measurement data including the feature points of the pressure distribution of the subject's sole calculated from the pressure data and the image data,
For the measurement data at each time, the shape calculation procedure includes a pair of a feature point of pressure distribution of the subject's sole and a three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data. Stored in
In the shape displacement determination procedure, a pair of data points measured in the past and stored in the storage unit is paired with a feature point whose difference from a pressure distribution feature point of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value. The program according to appendix 21 or 22, wherein the three-dimensional shape data of the pair of the three-dimensional shape data and the data at the time of measurement are compared to determine the displacement of the three-dimensional shape.
(Appendix 24)
24. The program according to appendix 23, wherein the feature point of the pressure distribution of the sole of the subject is the center of gravity of the pressure distribution.
(Appendix 25)
In the shape calculation procedure, the three-dimensional position coordinates of the image data in a state where the lower limbs of the subject are inclined from the perpendicular to the ground are converted into the three-dimensional position coordinates rotated to a state parallel to the perpendicular, and then the shape calculation procedure is performed. 25. The program according to appendix 23 or 24, characterized in that the data of the three-dimensional shape of the lower limb of the subject is calculated.
(Appendix 26)
Of the measurement data, the computer further executes an optimal shape data selection procedure for selecting image data in a state in which the lower limb of the subject is parallel to a perpendicular to the ground and storing the image data as optimal shape data in the storage unit. The program according to any one of appendices 23 to 25.
(Appendix 27)
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
The measurement procedure determines the cycle of walking from the displacement of the maximum point and the minimum point of biaxial acceleration data during walking of the subject, estimates the lower limb posture based on the cycle of walking and the angular velocity data, The program according to appendix 21 or 22, wherein measurement data including posture data of the lower limbs of the subject and the image data is output.
(Appendix 28)
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
In the measurement procedure, the position of the body center of gravity drawn by the hip joint of the subject is estimated from the acceleration data by calculation, and the position of the body center of gravity is defined by the foot length calculated from the subject's foot length and acceleration data and the direction of gravity. The range drawn using the angle is calculated, the foot pressure center is estimated from the point passing through the trajectory passing through the tangential line when the acceleration data in the gravitational direction is minimum, and the foot pressure center is calculated as the angular velocity data. 23. The program according to appendix 21 or 22, wherein measurement data including posture data of the lower limb of the subject and the image data is output based on the program.
(Appendix 29)
29. The method for determining a lower limb shape according to appendix 27 or 28, wherein the sensor includes an acceleration sensor mounted near the ankle of the subject and an angular velocity sensor mounted on the waist of the subject.
(Appendix 30)
30. The program according to any one of appendices 21 to 29, wherein the shape displacement determination procedure displays a message on a display unit when a difference between the compared three-dimensional shape data exceeds a threshold value.

以上、開示の下肢形状変化測定装置、方法及びプログラムを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。   As described above, the lower limb shape change measuring device, method, and program disclosed have been described by way of examples. However, the present invention is not limited to the above examples, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention. Needless to say.

10 下肢形状変化測定装置
11 計測部
12 形状算出部
13 形状データ蓄積部
14 最適形状データ選出部
15 形状変位判定部
20 コンピュータシステム
21 CPU
22 記憶部
111 重心動揺計
111A 圧力検知面
112−1,112−2 撮像部
113 プロジェクタ
114 カメラ
115 加速度センサ
116 角速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lower limb shape change measuring apparatus 11 Measurement part 12 Shape calculation part 13 Shape data storage part 14 Optimal shape data selection part 15 Shape displacement determination part 20 Computer system 21 CPU
22 storage unit 111 center of gravity shake meter 111A pressure detection surface 112-1, 112-2 imaging unit 113 projector 114 camera 115 acceleration sensor 116 angular velocity sensor

Claims (7)

歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、前記被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部を有し、前記画像データ及び前記被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを出力する計測部と、
各時刻における前記計測データについて、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータと、前記下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する形状算出部と、
過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する形状変位判定部
を備えたことを特徴とする下肢形状変化測定装置。
An imaging unit that captures a lower limb of a walking subject and outputs image data; and a posture measuring unit that measures the lower limb posture of the subject and outputs posture data, the image data and posture data of the lower limb of the subject A measurement unit that outputs measurement data including
For the measurement data at each time, the shape calculation unit that stores the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data and the posture data of the lower limb in a storage unit,
Of the data pairs measured in the past and stored in the storage unit, at the time of measurement, the three-dimensional shape data paired with posture data whose difference from the posture data of the lower limb of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value A device for measuring a change in shape of a lower limb, comprising a shape displacement determination unit that compares the three-dimensional shape data of a pair of data and determines a displacement of the three-dimensional shape.
前記測定部は、前記被験者の足底の圧力を計測して圧力データを出力する圧力計を有し、
前記計測部は、前記圧力データから算出した前記被験者の足底の圧力分布の特徴点及び前記画像データを含む計測データを出力し、
前記形状算出部は、各時刻における前記計測データについて、前記被験者の足底の圧力分布の特徴点と、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータとを対で前記記憶部に格納し、
前記形状変位判定部は、過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の圧力分布の特徴点との差が閾値以下の特徴点と対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定することを特徴とする、請求項1記載の下肢形状変化測定装置。
The measurement unit has a pressure gauge that measures pressure at the sole of the subject and outputs pressure data,
The measurement unit outputs measurement data including the characteristic points of the pressure distribution of the sole of the subject calculated from the pressure data and the image data,
The shape calculation unit includes a pair of a characteristic point of the pressure distribution of the sole of the subject and the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data for the measurement data at each time. Stored in
The shape displacement determination unit includes a pair of feature points whose difference from a feature point of the pressure distribution of the data pair at the time of measurement is less than or equal to a threshold value among pairs of data measured in the past and stored in the storage unit. The lower limb shape change measuring device according to claim 1, wherein the three-dimensional shape data of the pair of the three-dimensional shape data and the data at the time of measurement are compared to determine the displacement of the three-dimensional shape.
前記被験者の足底の圧力分布の特徴点は、前記圧力分布の重心であることを特徴とする、請求項2記載の下肢形状変化測定装置。   The lower limb shape change measuring device according to claim 2, wherein the feature point of the pressure distribution of the subject's sole is the center of gravity of the pressure distribution. 前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測部は、前記被験者の歩行時の2軸の加速度データの極大点と極小点の変位から歩行の周期を判定し、前記歩行の周期と前記角速度データに基づき前記下肢の姿勢を推定し、前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、請求項1記載の下肢形状変化測定装置。
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
The measurement unit determines a walking cycle from the displacement of the maximum and minimum points of biaxial acceleration data during walking of the subject, estimates the posture of the lower limb based on the walking cycle and the angular velocity data, 2. The lower limb shape change measuring apparatus according to claim 1, wherein measurement data including posture data of the lower limb of the subject and the image data is output.
前記測定部は、前記被験者に装着され前記下肢の加速度を示す加速度データ及び検知した角速度を示す角速度データを出力するセンサを有し、
前記計測部は、前記加速度データから前記被験者の股関節が描く身体重心の位置を計算により推定し、前記身体重心の位置に前記被験者の足長と加速度データから計算される足と重力方向とのなす角度とを用いて描く範囲を計算し、前記重力方向の加速度データが最小のときの前記範囲となる接線を通る軌跡を通過する点から足圧中心を推定し、前記足圧中心前記角速度データに基づき前記被験者の下肢の姿勢データ及び前記画像データを含む計測データを出力することを特徴とする、請求項1記載の下肢形状変化測定装置。
The measurement unit includes a sensor that is attached to the subject and outputs acceleration data indicating acceleration of the lower limbs and angular velocity data indicating detected angular velocity,
The measurement unit estimates the position of the body center of gravity drawn by the hip joint of the subject from the acceleration data, and forms the position of the body center of gravity between the foot length of the subject and the direction of gravity calculated from the acceleration data. The range drawn using the angle is calculated, the foot pressure center is estimated from the point passing through the trajectory passing through the tangential line when the acceleration data in the gravitational direction is minimum, and the foot pressure center is calculated as the angular velocity data. 2. The lower limb shape change measuring device according to claim 1, wherein measurement data including posture data of the lower limb of the subject and the image data is output based on the measurement data.
歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、前記被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部を有する計測部からの前記画像データ及び前記被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを取得する計測手順と、
各時刻における前記計測データについて、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータと、前記下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する形状算出手順と、
過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する形状変位判定手順
を含むことを特徴とする下肢形状変化測定方法。
The image data from the imaging unit that images the lower limb of the walking subject and outputs image data, and the measurement unit that measures the lower limb posture of the subject and outputs the posture data, and the lower limb of the subject A measurement procedure for obtaining measurement data including posture data;
For the measurement data at each time, a shape calculation procedure for storing the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data and the posture data of the lower limb in a storage unit,
Of the data pairs measured in the past and stored in the storage unit, at the time of measurement, the three-dimensional shape data paired with posture data whose difference from the posture data of the lower limb of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value A method of measuring a lower limb shape change, comprising a shape displacement determination procedure for comparing the three-dimensional shape data of a pair of data and determining a displacement of the three-dimensional shape.
コンピュータに被験者の下肢の形状変化を測定させる処理を実行させるプログラムであって、
歩行する被験者の下肢を撮影して画像データを出力する撮像部と、前記被験者の下肢姿勢を測定して姿勢データを出力する姿勢測定部を有する計測部からの前記画像データ及び前記被験者の下肢の姿勢データを含む計測データを取得する計測手順と、
各時刻における前記計測データについて、前記画像データから算出した前記被験者の下肢の三次元形状のデータと、前記下肢の姿勢データとを対で記憶部に格納する形状算出手順と、
過去に測定され前記記憶部に格納されているデータの対のうち、前記測定時のデータの対の下肢の姿勢データとの差が閾値以下の姿勢データと対をなす三次元形状データと測定時のデータの対の三次元形状データを比較し、三次元形状の変位を判定する形状変位判定手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to execute a process of measuring a shape change of a lower limb of a subject,
The image data from the imaging unit that images the lower limb of the walking subject and outputs image data, and the measurement unit that measures the lower limb posture of the subject and outputs the posture data, and the lower limb of the subject A measurement procedure for obtaining measurement data including posture data;
For the measurement data at each time, a shape calculation procedure for storing the three-dimensional shape data of the lower limb of the subject calculated from the image data and the posture data of the lower limb in a storage unit,
Of the data pairs measured in the past and stored in the storage unit, at the time of measurement, the three-dimensional shape data paired with posture data whose difference from the posture data of the lower limb of the data pair at the time of measurement is equal to or less than a threshold value A program for causing a computer to execute a shape displacement determination procedure for comparing three-dimensional shape data of a pair of data and determining a displacement of a three-dimensional shape.
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US20170196824A1 (en) * 2016-01-13 2017-07-13 Metabolic Technologies, Inc. Compositions and methods of use of beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (hmb) for joint stability
FR3051109B1 (en) * 2016-05-11 2018-05-25 Sarl Sp DIGITAL DEVICE FOR PHYSIOLOGICAL MEASUREMENT

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002306628A (en) * 2001-04-17 2002-10-22 Hitachi Ltd Walking function testing apparatus
JP4765429B2 (en) * 2005-06-21 2011-09-07 パナソニック電工株式会社 Wash unit with body measurement function
JP5122266B2 (en) * 2007-12-19 2013-01-16 株式会社タニタ Biometric device
JP5828905B2 (en) * 2011-11-04 2015-12-09 村田機械株式会社 Walking characteristic acquisition device

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