JP6243730B2 - Mobile motion state display device, method and system, and program - Google Patents
Mobile motion state display device, method and system, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6243730B2 JP6243730B2 JP2013269497A JP2013269497A JP6243730B2 JP 6243730 B2 JP6243730 B2 JP 6243730B2 JP 2013269497 A JP2013269497 A JP 2013269497A JP 2013269497 A JP2013269497 A JP 2013269497A JP 6243730 B2 JP6243730 B2 JP 6243730B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- directions
- display device
- acceleration
- dimensional map
- motion state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
本発明は、加速度センサ（sensor）を用いて人の歩行などの移動運動を評価するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for evaluating a moving motion such as walking of a person using an acceleration sensor.
従来、医療施設や介護施設等において、歩行障害を持つ患者に対するリハビリテーション（rehabilitation）が行われている。このリハビリテーションでは、一般的に、患者に適した歩行訓練プログラム（program）を作成したり、患者の回復レベル（level）を把握したりするために、理学療法士などの指導員が、患者の歩行運動を繰り返し評価する。この評価の基準には、例えば、患者の歩行中における体重バランス（balance）の移動範囲や集中領域などが含まれる。なお、体重バランスとは、体を移動させる向きやその強さを示す概念と考えることができる。 Conventionally, rehabilitation for patients with gait disorders has been performed in medical facilities, nursing homes, and the like. In this rehabilitation, an instructor, such as a physical therapist, generally uses a patient's gait exercises to create a gait training program suitable for the patient and to understand the patient's recovery level. Is repeatedly evaluated. The criteria for this evaluation include, for example, the movement range and concentration area of the weight balance during walking of the patient. The weight balance can be considered as a concept indicating the direction in which the body is moved and its strength.
一方、加速度センサを用いて人の歩行中に生じる加速度を測定し、その測定結果を用いて歩行運動の評価を行う試みが成されている（例えば、特許文献１，要約等参照）。 On the other hand, an attempt has been made to measure acceleration generated during walking of a person using an acceleration sensor and to evaluate walking movement using the measurement result (for example, see Patent Document 1, Abstract, etc.).
ここで、上述のリハビリテーションにおいては、理学療法士などの指導員が患者の歩行運動を目視で確認し主観で判断するため、評価がばらつくことがある。また、既存の歩行評価技術においても、評価結果を客観的に示す方法は未だ確立されていない。特に、患者の歩行中における体重バランスの左右方向及び前後方向の動きを知ることは、患者の歩行評価に効果的であると考えられるが、そのような歩行運動の解析結果を効率的に確認できるものは、現時点において存在していない。 Here, in the above-mentioned rehabilitation, since an instructor such as a physical therapist visually confirms the walking motion of the patient and makes a subjective judgment, the evaluation may vary. Moreover, even in the existing walking evaluation technology, a method for objectively indicating the evaluation result has not been established yet. In particular, knowing the lateral and forward / backward movements of the weight balance during walking of the patient is considered effective for evaluating the walking of the patient, but the analysis result of such walking movement can be confirmed efficiently. Nothing currently exists.
このような事情により、人の歩行などの移動運動の評価に有用な移動運動の解析結果を効率的に確認できる技術が望まれている。 Under such circumstances, there is a demand for a technique capable of efficiently confirming the analysis result of the moving motion that is useful for evaluating the moving motion such as walking of a person.
第１の観点の発明は、
加速度センサを用いて計測された人の移動運動中の各時刻における２方向の加速度成分について、前記２方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度を表す２次元マップ（map）であって、前記２方向の加速度成分を２軸とする座標系において、原点に近い領域にて第１のビン（bin）のサイズ（size）を有しており、前記原点から遠い領域にて前記第１のビンのサイズより大きい第２のビンのサイズを有している２次元ヒストグラム（histogram）に基づく２次元マップを表示するよう表示部を制御する表示制御手段を備えた移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the first aspect
A two-dimensional map (map) representing a measurement frequency for each combination of acceleration components in the two directions, with respect to the acceleration components in two directions at each time during the movement of the person measured using the acceleration sensor, In a coordinate system having two axial acceleration components, the first bin has a size in a region close to the origin, and the first bin has a size far from the origin. A moving motion state display device comprising display control means for controlling a display unit to display a two-dimensional map based on a two-dimensional histogram having a second bin size larger than the size is provided.
第２の観点の発明は、
前記２次元ヒストグラムが、前記座標系において、前記原点から遠い領域ほどビンのサイズが大きくなるヒストグラムである、上記第１の観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the second aspect is
The moving motion state display device according to the first aspect is provided in which the two-dimensional histogram is a histogram in which a bin size increases in a region farther from the origin in the coordinate system.
第３の観点の発明は、
前記２次元マップが、前記２次元ヒストグラムを表す画像にスムージング（smoothing）処理が施された画像である、上記第１の観点または第２の観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the third aspect is
The mobile motion state display device according to the first aspect or the second aspect, wherein the two-dimensional map is an image obtained by performing a smoothing process on an image representing the two-dimensional histogram.
第４の観点の発明は、
前記スムージング処理が、平滑化処理を含む、上記第３の観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the fourth aspect is
The moving motion state display device according to the third aspect, in which the smoothing process includes a smoothing process.
第５の観点の発明は、
前記２次元ヒストグラムが、前記座標系において、前記２方向の加速度成分の組合せに対応するデータ（data）点のプロット（plot）位置のばらつきが大きい領域ほどビンのサイズが大きくなるヒストグラムである、上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the fifth aspect is
In the coordinate system, the two-dimensional histogram is a histogram in which a bin size increases in a region where a variation in a plot position of data (data) points corresponding to a combination of acceleration components in the two directions is large. A moving motion state display device according to any one of the first to fourth aspects is provided.
第６の観点の発明は、
前記２次元マップが、前記座標系において、前記２方向の加速度成分の組合せに対応する座標の画素を、該組合せの計測頻度に応じた色で表す画像であり、所定の間隔を有する複数の計数頻度の各々について同じ該計測頻度を表す画素同士を結んだ線を、該計測頻度に割り当てられた色で表す画像である、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the sixth aspect is
The two-dimensional map is an image in which pixels of coordinates corresponding to a combination of acceleration components in the two directions in the coordinate system are represented by colors according to the measurement frequency of the combination, and a plurality of counts having a predetermined interval Movement of any one of the first to fifth aspects, which is an image representing a line connecting pixels representing the same measurement frequency for each of the frequencies with a color assigned to the measurement frequency An exercise state display device is provided.
第７の観点の発明は、
前記２次元マップが、前記座標系において、前記２方向の加速度成分の組合せに対応する座標の画素を、該組合せの計測頻度に応じた色で表す画像であり、該２次元マップが表す各画素を、該画素に対応した前記組合せの計測頻度に割り当てられた色で表す画像である、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the seventh aspect
The two-dimensional map is an image in which pixels of coordinates corresponding to the combination of acceleration components in the two directions in the coordinate system are represented by colors according to the measurement frequency of the combination, and each pixel represented by the two-dimensional map Is provided with a color assigned to the measurement frequency of the combination corresponding to the pixel, and the moving motion state display device according to any one of the first to fifth aspects is provided.
第８の観点の発明は、
前記２次元マップが、前記座標系において、前記２方向の加速度成分の組合せに対応する座標の画素を、該組合せの計測頻度に応じた明度で表す画像であり、所定の間隔を有する複数の計数頻度の各々について同じ該計測頻度を表す画素同士を結んだ線を、該計測頻度に割り当てられた明度で表す画像である、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the eighth aspect
In the coordinate system, the two-dimensional map is an image representing pixels of coordinates corresponding to a combination of acceleration components in the two directions with brightness according to the measurement frequency of the combination, and a plurality of counts having a predetermined interval. Movement of any one of the first to fifth aspects, which is an image representing a line connecting pixels representing the same measurement frequency for each frequency with the brightness assigned to the measurement frequency An exercise state display device is provided.
第９の観点の発明は、
前記２次元マップが、前記座標系において、前記２方向の加速度成分の組合せに対応する座標の画素を、該組合せの計測頻度に応じた明度で表す画像であり、該２次元マップが表す各画素を、該画素に対応した前記組合せの計測頻度に割り当てられた色で表す画像である、上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the ninth aspect is
The two-dimensional map is an image in which pixels of coordinates corresponding to the combination of acceleration components in the two directions in the coordinate system are represented by brightness according to the measurement frequency of the combination, and each pixel represented by the two-dimensional map Is provided with a color assigned to the measurement frequency of the combination corresponding to the pixel, and the moving motion state display device according to any one of the first to fifth aspects is provided.
第１０の観点の発明は、
前記２方向が、前記人の左右方向、前後方向及び上下方向のうちの２方向である、上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the tenth aspect is
The mobile motion state display device according to any one of the first to ninth aspects is provided, wherein the two directions are two of the left-right direction, the front-rear direction, and the up-down direction of the person.
第１１の観点の発明は、
前記２方向が、前記人の左右方向及び前後方向である、上記第１０の観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the eleventh aspect is
The mobile motion state display device according to the tenth aspect is provided, wherein the two directions are a left-right direction and a front-rear direction of the person.
第１２の観点の発明は、
前記移動運動は、歩行運動である、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the twelfth aspect is
The mobile motion is a walking motion, and the mobile motion state display device according to any one of the first to eleventh aspects is provided.
第１３の観点の発明は、
前記移動運動が、走行運動である、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置を提供する。
The invention of the thirteenth aspect is
The mobile motion state display device according to any one of the first to eleventh aspects is provided, wherein the mobile motion is a traveling motion.
第１４の観点の発明は、
加速度センサを用いて人の移動運動中の各時刻における２方向の加速度成分を計測するステップ（step）と、
計測された前記各時刻における２方向の加速度成分について、前記２方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度を表す２次元マップであって、前記２方向の加速度成分を２軸とする座標系において、原点に近い第１の領域でのビンのサイズを第１のサイズとし、前記原点から遠い第２の領域でのビンのサイズを前記第１のサイズより大きい第２のサイズとする２次元ヒストグラムに基づく２次元マップを表示するよう表示部を制御するステップと、を備えた移動運動状態表示方法を提供する。
The invention of the fourteenth aspect is
A step of measuring acceleration components in two directions at each time during the movement of a person using an acceleration sensor;
A two-dimensional map representing the measured frequency for each combination of acceleration components in the two directions for the measured acceleration components in the two directions at each time, in a coordinate system having the two-direction acceleration components as two axes, A two-dimensional histogram in which the bin size in the first region close to the origin is the first size, and the bin size in the second region far from the origin is the second size larger than the first size. And a step of controlling a display unit to display a two-dimensional map based thereon.
第１５の観点の発明は、
人に取り付けられる加速度センサと、
前記加速度センサを用いて計測された前記人の移動運動中の各時刻における２方向の加速度成分について、前記２方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度を表す２次元マップであって、前記２方向の加速度成分を２軸とする座標系において、原点に近い領域にて第１のビンのサイズを有しており、前記原点から遠い領域にて前記第１のビンのサイズより大きい第２のビンのサイズを有している２次元ヒストグラムに基づく２次元マップを表示するよう表示部を制御する表示制御手段と、を備えた移動運動状態表示システム（system）を提供する。
The invention of the fifteenth aspect is
An acceleration sensor attached to a person;
A two-dimensional map representing a measurement frequency for each combination of acceleration components in the two directions, with respect to the acceleration components in two directions at each time during the movement of the person measured using the acceleration sensor, In the coordinate system having two axes of acceleration components, the first bin has a size in a region close to the origin, and a second bin larger than the first bin in a region far from the origin. And a display control means for controlling a display unit to display a two-dimensional map based on a two-dimensional histogram having a size of
第１６の観点の発明は、
コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第１３の観点のいずれか一つの観点の移動運動状態表示装置として機能させるためのプログラム（program）を提供する。
The invention of the sixteenth aspect is
A program for causing a computer to function as the mobile movement state display device according to any one of the first to thirteenth aspects is provided.
上記観点の発明によれば、人の移動運動中の各時刻における互いに直交する２方向の加速度成分の２次元ヒストグラムに基づく２次元マップを生成する際に、当該２次元ヒストグラムを、これら２方向の加速度成分を２軸とする２次元座標系において、原点に近い第１の領域でのビンのサイズを第１のサイズとし、前記原点から遠い第２の領域でのビンのサイズを前記第１のサイズより大きい第２のサイズとしたものとするので、データ点が分散して目立ちにくい前記原点から離れた領域にあるビンについて、その面積及び頻度を大きくして強調させることができ、人の移動運動中における加速度を画像化して表示する際に、人の移動運動中における前記２方向の加速度成分の移動範囲及び集中領域を表示や視線の切換えなしに容易に把握できるよう表示することができる。当該移動範囲及び集中領域を把握することは、その人の移動運動における特徴的な動きを知る上で重要であり、移動運動の評価に有用である。よって、上記観点の発明によれば、操作者は、人の歩行などの移動運動の評価に有用な移動運動の解析結果を効率的に確認することができる。 According to the invention of the above aspect, when generating a two-dimensional map based on a two-dimensional histogram of acceleration components in two directions orthogonal to each other at each time during the movement of a person, the two-dimensional histogram is In a two-dimensional coordinate system having two axes of acceleration components, the bin size in the first region close to the origin is the first size, and the bin size in the second region far from the origin is the first size. Since the second size is larger than the size, it is possible to emphasize the area and frequency of the bins in the region away from the origin where the data points are dispersed and are not easily noticeable. When imaging and displaying the acceleration during exercise, it is possible to easily grasp the movement range and concentration area of the acceleration component in the two directions during the movement of the person without displaying or switching the line of sight. It can be so that display. Understanding the movement range and concentration area is important for knowing the characteristic movement of the person's movement, and is useful for evaluating the movement. Therefore, according to the invention of the above aspect, the operator can efficiently confirm the analysis result of the moving motion that is useful for evaluating the moving motion such as walking of a person.
以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより発明は限定されない。 Embodiments of the invention will be described below. The invention is not limited thereby.
図１は、歩行状態表示システム（system）１の構成を概略的に示す図である。なお、歩行状態表示システム１は、発明における移動運動状態表示システムの一例である。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a walking state display system (system) 1. The walking state display system 1 is an example of a mobile movement state display system in the invention.
歩行状態表示システム１は、図１に示すように、加速度センサモジュール（sensor module）２と、歩行状態表示装置３とを有している。加速度センサモジュール２は、患者１０の背面の腰部中央等に、粘着パッド（pad）やバンド（band）等により装着される。歩行状態表示装置３は、操作者１１が携帯したり操作したりして使用される。なお、歩行状態表示装置３は、発明における移動運動状態表示装置の一例である。 As shown in FIG. 1, the walking state display system 1 includes an acceleration sensor module 2 and a walking state display device 3. The acceleration sensor module 2 is attached to the center of the lower back of the patient 10 using an adhesive pad or a band. The walking state display device 3 is used by being carried or operated by the operator 11. The walking state display device 3 is an example of the mobile movement state display device in the invention.
図２は、加速度センサモジュール２及び歩行状態表示装置３のハードウェア（hardware）の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the acceleration sensor module 2 and the walking state display device 3.
図２に示すように、加速度センサモジュール２は、プロセッサ（processor）２１と、加速度センサ２２と、メモリ（memory）２３と、通信Ｉ／Ｆ（interface）２４と、バッテリ（battery）２５とを有している。歩行状態表示装置３は、例えば、スマートフォン（smart phone）、タブレット型コンピュータ（tablet computer）、ノートパソコン（note PC）などのコンピュータ端末であり、プロセッサ３１と、ディスプレイ３２と、操作部３３と、メモリ３４と、通信Ｉ／Ｆ３５と、バッテリ３６とを有している。なお、プロセッサ２１及びプロセッサ３１は、それぞれ、単一のプロセッサに限定されず、複数のプロセッサである場合も考えられる。 As shown in FIG. 2, the acceleration sensor module 2 includes a processor 21, an acceleration sensor 22, a memory 23, a communication I / F (interface) 24, and a battery 25. doing. The walking state display device 3 is a computer terminal such as a smart phone, a tablet computer, or a notebook PC, and includes a processor 31, a display 32, an operation unit 33, a memory, and the like. 34, a communication I / F 35, and a battery 36. Note that the processor 21 and the processor 31 are not limited to a single processor, but may be a plurality of processors.
図３は、加速度センサモジュール２及び歩行状態表示装置３の機能的な構成を示す機能ブロック（block）図である。 FIG. 3 is a functional block diagram showing functional configurations of the acceleration sensor module 2 and the walking state display device 3.
加速度センサモジュール２は、図３に示すように、加速度センサ部２０１と、サンプリング（sampling）部２０２と、送信部２０３とを有している。なお、サンプリング部２０２及び送信部２０３は、プロセッサ２１がメモリ２３に記憶されている所定のプログラム（program）を読み出して実行することにより実現される。 As shown in FIG. 3, the acceleration sensor module 2 includes an acceleration sensor unit 201, a sampling unit 202, and a transmission unit 203. The sampling unit 202 and the transmission unit 203 are realized by the processor 21 reading out and executing a predetermined program stored in the memory 23.
加速度センサ部２０１は、センサ本体を基準とした３次元直交座標系におけるｘ，ｙ，ｚの各軸方向の加速度成分について、その加速度成分に応じたアナログ（analog）信号をほぼリアルタイム（real time）に出力する。 The acceleration sensor unit 201 outputs an analog signal corresponding to the acceleration component in almost real time with respect to the acceleration component in each of the x, y, and z axes in the three-dimensional orthogonal coordinate system based on the sensor body. Output to.
サンプリング部２０２は、そのアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル（digital）の加速度データに変換する。サンプリング周波数は、例えば１２８Ｈｚである。サンプリング部２０２は、例えば、１ｇ（重力加速度）＝９．８ｍ／ｓ2＝加速度データ値１２８となるスケール（scale）で、加速度データを出力する。なお、ここでは、加速度成分の正負は、右側寄り、前側寄り、上側寄りをそれぞれ正とする。 The sampling unit 202 samples the analog signal at a predetermined sampling frequency and converts it into digital acceleration data. The sampling frequency is, for example, 128 Hz. The sampling unit 202 outputs acceleration data at a scale where, for example, 1 g (gravitational acceleration) = 9.8 m / s 2 = acceleration data value 128. Here, the positive and negative acceleration components are positive on the right side, on the front side, and on the upper side.
送信部２０３は、サンプリングされた各時刻における加速度成分を表す加速度データをほぼリアルタイムにて無線で送信する。 The transmission unit 203 wirelessly transmits the acceleration data representing the sampled acceleration component at each time in almost real time.
なお、本例では、加速度センサモジュール２は、センサ本体のｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向が、それぞれ、患者１０のＲＬ（Right-Left）方向、ＡＰ（Anterior-Posterior）方向及びＳＩ（Superior-Inferior）方向と一致するように取り付けられる。ＲＬ方向、ＡＰ方向及びＳＩ方向は、それぞれサジタル（sagittal）方向、コロナル（coronal）方向及びアキシャル（axial）方向とも言う。また、本例では、加速度センサモジュール２の姿勢（傾き）は、患者１０の歩行中において変化しないものと仮定する。 In this example, in the acceleration sensor module 2, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction of the sensor body are the RL (Right-Left) direction, AP (Anterior-Posterior) direction, and SI of the patient 10, respectively. (Superior-Inferior) It is attached to match the direction. The RL direction, the AP direction, and the SI direction are also referred to as a sagittal direction, a coronal direction, and an axial direction, respectively. In this example, it is assumed that the posture (inclination) of the acceleration sensor module 2 does not change while the patient 10 is walking.
歩行状態表示装置３は、図３に示すように、操作部３０１と、ディスプレイ（display）部３０２と、患者情報受付部３０３と、受信部３０４と、歩行加速度算出部３０５と、２次元マップ生成部３０６と、表示制御部３１０と、記憶部３１２とを有している。なお、患者情報受付部３０３、受信部３０４、歩行加速度算出部３０５、２次元マップ生成部３０６、及び表示制御部３１０は、プロセッサ３１がメモリ３４に記憶されている所定のプログラムを実行することにより実現される。また、２次元マップ生成部３０６及び表示制御部３１０は、発明における表示制御手段の一例である。 As illustrated in FIG. 3, the walking state display device 3 includes an operation unit 301, a display unit 302, a patient information reception unit 303, a reception unit 304, a walking acceleration calculation unit 305, and a two-dimensional map generation. A unit 306, a display control unit 310, and a storage unit 312. The patient information reception unit 303, the reception unit 304, the walking acceleration calculation unit 305, the two-dimensional map generation unit 306, and the display control unit 310 are executed by the processor 31 executing a predetermined program stored in the memory 34. Realized. The two-dimensional map generation unit 306 and the display control unit 310 are an example of display control means in the invention.
操作部３０１は、操作者１１の操作を受け付ける。操作部３０１は、例えば、タッチパネル（touch panel）、タッチパッド（touch pad）、キーボード（keyboard）、マウス（mouse）などにより構成されている。なお、操作者１１は、例えば、理学療法士などの指導員である。 The operation unit 301 receives an operation of the operator 11. The operation unit 301 includes, for example, a touch panel, a touch pad, a keyboard, a mouse, and the like. The operator 11 is an instructor such as a physical therapist, for example.
ディスプレイ部３０２は、画像を表示する。ディスプレイ部３０２は、例えば、液晶パネル、有機ＥＬパネルなどにより構成されている。 The display unit 302 displays an image. The display unit 302 is configured by, for example, a liquid crystal panel, an organic EL panel, or the like.
患者情報受付部３０３は、患者情報の入力を受け付け、入力された患者情報を記憶部３１２に記憶させる。 The patient information accepting unit 303 accepts input of patient information and causes the storage unit 312 to store the input patient information.
受信部３０４は、加速度センサモジュール２の送信部２０３から送信された加速度データを無線で受信する。なお、送信部２０３と受信部３０４との無線通信には、例えば、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））等の規格を用いることができる。 The reception unit 304 wirelessly receives the acceleration data transmitted from the transmission unit 203 of the acceleration sensor module 2. Note that standards such as Bluetooth (registered trademark) can be used for wireless communication between the transmission unit 203 and the reception unit 304, for example.
歩行加速度算出部３０５は、取得された加速度データに基づいて、患者１０の歩行中における左右方向、前後方向及び上下方向の加速度成分ａx，ａy，ａzをそれぞれ算出する。なお、本例では、これらの加速度成分ａx，ａy，ａzは、重力加速度ｇの成分を除去して、患者１０の純粋な歩行運動により生じた加速度成分として算出することを想定する。ただし、より簡便に、重力加速度ｇの成分を含む形で算出してもよい。また、左右方向、前後方向及び上下方向は、それぞれ、水平左右方向、水平進行方向及び鉛直方向を想定する。ただし、より簡便に、加速度センサモジュール２のセンサ本体を基準としたｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向としてもよい。 Based on the acquired acceleration data, the walking acceleration calculation unit 305 calculates acceleration components a x , a y , and a z in the left-right direction, the front-rear direction, and the vertical direction while the patient 10 is walking. In this example, it is assumed that these acceleration components a x , a y , and a z are calculated as acceleration components generated by pure walking motion of the patient 10 by removing the gravitational acceleration g component. However, it may be calculated more simply in a form including the component of gravitational acceleration g. Further, the horizontal direction, the front-rear direction, and the vertical direction are assumed to be a horizontal left-right direction, a horizontal traveling direction, and a vertical direction, respectively. However, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction based on the sensor body of the acceleration sensor module 2 may be more simply used.
２次元マップ生成部３０６は、患者１０の歩行中の各時刻においてサンプリングされた、患者１０の左右方向及び前後方向の加速度成分ａx，ａyの分布を表す２次元マップＭを生成する。２次元マップＭは、例えば、これら２方向の加速度成分ａx，ａyを２軸とする２次元座標系Ｋにおいて、患者１０の歩行中の各時刻におけるこれら２方向の加速度成分ａx，ａyに対応するデータ点をプロット（plot）することにより生成される。２次元マップＭは、例えば、患者１０の歩行中における水平面方向での体重バランスについて、移動範囲の広さや偏り、左右対称性、移動パターン等を評価するのに参照される。 The two-dimensional map generation unit 306 generates a two-dimensional map M representing the distribution of acceleration components a x and a y in the left and right direction and the front and rear direction of the patient 10 sampled at each time during walking of the patient 10. The two-dimensional map M, for example, these two directions acceleration component a x, in the two-dimensional coordinate system K to two axes a y, the acceleration components of these two directions at each time of walking of the patient 10 a x, a Generated by plotting data points corresponding to y . The two-dimensional map M is referred to, for example, for evaluating the width and deviation of the movement range, left-right symmetry, movement pattern, and the like regarding the weight balance in the horizontal plane direction while the patient 10 is walking.
表示制御部３１０は、ディスプレイ部３０２に、２次元座標系Ｋと、２次元マップＭとを表示させる。これにより、患者１０の歩行中における水平面方向での体重バランスの移動範囲と集中領域とを容易に把握することができるようになる。 The display control unit 310 causes the display unit 302 to display the two-dimensional coordinate system K and the two-dimensional map M. Thereby, it becomes possible to easily grasp the movement range and concentration area of the weight balance in the horizontal plane direction while the patient 10 is walking.
記憶部３１２は、入力された患者情報、取得された加速度データ、算出された各加速度成分、生成された２次元マップなどのデータを記憶する。なお、これらのデータは、必要に応じて、歩行状態表示装置３に接続されたデータベース４１に転送されたり、外付けのＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカード（memory card）などの媒体や、インターネット（internet）を介して接続された外部の媒体などを含む記憶媒体４２に保存されたりする。 The storage unit 312 stores input patient information, acquired acceleration data, calculated acceleration components, data such as a generated two-dimensional map, and the like. These data are transferred to the database 41 connected to the walking state display device 3 as necessary, or to a medium such as an external DVD-ROM or a memory card, or the Internet. Or stored in a storage medium 42 including an external medium connected via the.
これより、歩行状態表示システム１における処理の流れについて説明する。 Hereafter, the flow of processing in the walking state display system 1 will be described.
図４は、歩行状態表示システム１における処理の流れを示すフロー（flow）図である。 FIG. 4 is a flow diagram showing a processing flow in the walking state display system 1.
ステップ（step）Ｓ１では、操作者１１が操作部３０１を操作して、患者１０の患者情報を歩行状態表示装置３に入力する。患者情報受付部３０３は、その患者情報の入力を受け付け、記憶部３１２に記憶させる。患者情報には、例えば、患者のＩＤ番号、氏名、年齢、性別、生年月日などが含まれる。なお、後述する患者１０の加速度データや、当該加速度データを基に得られたグラフ（graph）、解析結果などは、この患者情報と対応付けて記憶部３１２に記憶される。 In step S <b> 1, the operator 11 operates the operation unit 301 to input patient information of the patient 10 to the walking state display device 3. The patient information accepting unit 303 accepts input of the patient information and stores it in the storage unit 312. The patient information includes, for example, the patient ID number, name, age, sex, date of birth, and the like. Note that acceleration data of the patient 10 described later, a graph obtained based on the acceleration data, an analysis result, and the like are stored in the storage unit 312 in association with the patient information.
ステップＳ２では、患者１０の歩行中の各時刻ｔiにおける加速度データを取得する。ここでは、まず、操作者１１が、患者１０の腰部に加速度センサモジュール２を取り付ける。そして、患者１０に、標準的な歩行速度でしばらく歩行してもらう。歩行は、通常、距離にして５ｍ〜２０ｍ程度、時間にして２０秒〜３分程度、歩数にして１０歩〜４０歩程度である。加速度センサモジュール２のサンプリング部２０２は、加速度センサ部２０１の出力に基づいて、患者１０の歩行中におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの加速度成分Ａx，Ａy，Ａzをサンプリングして計測する。加速度センサモジュール２の送信部２０３は、計測された加速度成分を表す加速度データをほぼリアルタイムで送信する。歩行状態表示装置３は、送信部２０３から送信された加速度データを、受信部３０４を用いて受信して取得する。取得された加速度データは、記憶部３１２に送信され記憶される。 In step S2, acceleration data at each time t i during walking of the patient 10 is acquired. Here, first, the operator 11 attaches the acceleration sensor module 2 to the waist of the patient 10. Then, the patient 10 is allowed to walk for a while at a standard walking speed. Walking is usually about 5 to 20 m in distance, about 20 seconds to 3 minutes in time, and about 10 to 40 steps in number of steps. Based on the output of the acceleration sensor unit 201, the sampling unit 202 of the acceleration sensor module 2 calculates acceleration components A x , A y , and A z in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction during walking of the patient 10. Sampling and measuring. The transmission unit 203 of the acceleration sensor module 2 transmits acceleration data representing the measured acceleration component almost in real time. The walking state display device 3 receives and acquires the acceleration data transmitted from the transmission unit 203 using the reception unit 304. The acquired acceleration data is transmitted to and stored in the storage unit 312.
ステップＳ３では、歩行加速度算出部３０５が、取得された加速度データを記憶部３１２から読み出し、当該加速度データに基づいて、患者１０の歩行中の各時刻における左右方向、前後方向及び上下方向の加速度成分ａx，ａy，ａzを算出する。なお、ここでは、加速度データが表す加速度から重力加速度ｇの成分を除去する処理を含む所定のアルゴリズム（algorithm）を用いて、各加速度成分を算出する。算出された各加速度成分は、記憶部３１２に送信され記憶される。 In step S3, the walking acceleration calculation unit 305 reads the acquired acceleration data from the storage unit 312, and based on the acceleration data, acceleration components in the left-right direction, the front-rear direction, and the up-down direction at each time during walking of the patient 10. a x , a y , and a z are calculated. Here, each acceleration component is calculated using a predetermined algorithm (algorithm) including processing for removing the component of gravitational acceleration g from the acceleration represented by the acceleration data. The calculated acceleration components are transmitted to and stored in the storage unit 312.
図５は、患者１０の歩行中の各時刻における左右方向、前後方向及び上下方向の加速度成分ａx，ａy，ａzの一例を示す図である。図５において、横軸は時間、縦軸は加速度成分の大きさ（相対値）をそれぞれ表している。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of acceleration components a x , a y , a z in the left-right direction, the front-rear direction, and the vertical direction at each time during walking of the patient 10. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the magnitude (relative value) of the acceleration component.
ステップＳ４では、操作者１１が、操作部３０１を操作して、加速度成分の測定結果及び解析結果を表示するための複数の機能の中から、実行させたい所望の機能を選択する。本例では、操作者１１は、患者１０の左右方向及び前後方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度の分布を表す２次元マップを表示する機能を選択するものとする。このような２次元マップ表示によれば、患者１０の歩行中における水平面方向での加速度成分がどのように分布しているかを確認することができる。つまり、患者１０の体重バランスすなわち静止状態からの移動の向きと強さについて、集中領域やその集中度合い、移動範囲の広さや偏り、左右対称性、移動パターン（pattern）等を評価することができる。 In step S4, the operator 11 operates the operation unit 301 to select a desired function to be executed from a plurality of functions for displaying the measurement result and analysis result of the acceleration component. In this example, it is assumed that the operator 11 selects a function for displaying a two-dimensional map representing a distribution of measurement frequencies for each combination of acceleration components in the left-right direction and the front-rear direction of the patient 10. According to such a two-dimensional map display, it is possible to confirm how the acceleration components in the horizontal plane direction during the walking of the patient 10 are distributed. That is, with respect to the weight balance of the patient 10, that is, the direction and strength of movement from the stationary state, the concentration area, the concentration degree, the width and bias of the movement range, the left-right symmetry, the movement pattern (pattern), and the like can be evaluated. .
ステップＳ５では、２次元マップ生成部３０６が、ステップＳ４での操作者１１による選択操作に応答して、２次元マップＭを生成する。２次元マップＭは、ステップＳ３にて得られた各時刻における左右方向及び前後方向の加速度成分ａx，ａyについて、左右方向及び前後方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度の分布を表すマップである。 In step S5, the two-dimensional map generation unit 306 generates a two-dimensional map M in response to the selection operation by the operator 11 in step S4. The two-dimensional map M represents a distribution of measurement frequencies for each combination of left and right and front and rear acceleration components with respect to left and right and front and rear acceleration components a x and a y obtained at step S3. It is.
本例では、次のフローにしたがって２次元マップを生成する。 In this example, a two-dimensional map is generated according to the following flow.
図６は、２次元マップ生成処理のフロー図である。 FIG. 6 is a flowchart of the two-dimensional map generation process.
ステップＳ５１では、取得された患者１０の各時刻ｔiにおける左右方向及び前後方向の加速度成分ａx(i),ａy(i)を、記憶部３１２から読み出す。 In step S < b> 51, the acquired acceleration components a x (i), a y (i) in the left-right direction and the front-rear direction at each time t i of the patient 10 are read from the storage unit 312.
ステップＳ５２では、取得された各時刻ｔiでの左右方向及び前後方向の加速度成分ａx(i),ａy(i)について、これら２方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度を求める。 In step S52, for the acquired acceleration components a x (i), a y (i) in the left-right direction and the front-rear direction at each time t i , the measurement frequency is obtained for each combination of acceleration components in these two directions.
ステップＳ５３では、これら２方向の加速度成分ａx，ａyを２軸とした２次元座標系Ｋを用意する。 In step S53, a two-dimensional coordinate system K having these two-direction acceleration components a x and a y as two axes is prepared.
ステップＳ５４では、２次元座標系Ｋにおいて、ビンのサイズを振り分ける。 In step S54, the bin sizes are distributed in the two-dimensional coordinate system K.
本例では、２次元座標系Ｋにおける原点Ｏに近い領域よりも、原点Ｏから遠い領域の方がより大きくなるよう振り分けることにする。ここで、原点Ｏは、左右方向及び前後方向の加速度成分が共に０となる点である。ビンのサイズの振り分け方としては、例えば、原点Ｏから遠いほど、各ビンのサイズが徐々に大きくなるように振り分ける。なお、別の振り分け方として、データ点のプロット位置のばらつき（分散）が大きい領域において、ビンのサイズを大きくするように振り分けることもできる。２次元座標系Ｋにおける原点Ｏから遠い領域に位置するデータ点は、プロット位置のばらつきが多く、対応する計測頻度も小さくて目立たないことが多い。しかし、このように原点Ｏから遠い領域やデータ点のばらつきの大きい領域におけるビンのサイズをより大きくすることで、その存在を強調させることができる。その結果、患者１０の水平面方向における体重バランスの移動範囲をより容易に把握することが可能となる。 In this example, the region far from the origin O is assigned to be larger than the region near the origin O in the two-dimensional coordinate system K. Here, the origin O is a point where acceleration components in the left-right direction and the front-rear direction are both zero. As a method of distributing the bin sizes, for example, the bins are distributed so that the size of each bin gradually increases as the distance from the origin O increases. As another sorting method, sorting can be performed so that the bin size is increased in a region where the variation (dispersion) of the plot positions of the data points is large. Data points located in a region far from the origin O in the two-dimensional coordinate system K often have a large variation in plot position, and the corresponding measurement frequency is small and often inconspicuous. However, the presence of the bin can be emphasized by increasing the size of the bin in the region far from the origin O or the region where the variation of the data points is large. As a result, it is possible to more easily grasp the movement range of the weight balance in the horizontal plane direction of the patient 10.
図７は、本例のビンサイズ振分け方法によって定義される各ビンのサンプル（sample）を示す図である。図７中、破線は２次元ヒストグラムを表す画像空間における画素の境界を表しており、実線はビンの境界を表している。ここでは、２次元ヒストグラムを表す画像空間において、１画素の幅は、加速度データ値が１である幅に対応させる。そして、図７に示すように、原点Ｏを１×１画素で構成されるビンとし、原点Ｏからａx方向に離れるほど、ビンのａx方向の画素数を１ずつ増大させ、原点Ｏからａy方向に離れるほど、ビンのａy方向の画素数を１ずつ増大させる。なお、図７は、便宜上、ビンの数を実際の数より少なくして描いている。 FIG. 7 is a diagram showing a sample of each bin defined by the bin size distribution method of this example. In FIG. 7, a broken line represents a pixel boundary in an image space representing a two-dimensional histogram, and a solid line represents a bin boundary. Here, in the image space representing the two-dimensional histogram, the width of one pixel corresponds to the width in which the acceleration data value is 1. Then, as shown in FIG. 7, the bottle made the origin O in 1 × 1 pixel, as the distance from the origin O in a x-direction, the number of pixels a x direction of the bottle is increased one by one, from the origin O farther in a y-direction, to increase the number of pixels a y direction of the bottle by one. In FIG. 7, for convenience, the number of bins is drawn smaller than the actual number.
ステップＳ５５では、上記のようにビンのサイズが振り分けられた２次元座標系Ｋにおいて、上記組合せに対応した座標のビン内の各画素に、当該組合せの計測頻度を画素値として設定する。これにより、原点Ｏから遠い領域の方がビンのサイズが大きくなる２次元ヒストグラム画像Ｈが得られる。 In step S55, in the two-dimensional coordinate system K in which the bin sizes are distributed as described above, the measurement frequency of the combination is set as the pixel value for each pixel in the bin having the coordinates corresponding to the combination. As a result, a two-dimensional histogram image H in which the bin size is larger in the region far from the origin O is obtained.
なお、２次元ヒストグラムを生成する際には、各ビンの値（度数）として、そのビンに含まれる加速度成分の組合せの計測頻度をそのまま用いてもよいが、計測頻度の平方根を用いてもよい。これにより、体重バランスの集中領域において同じビンのデータの計数頻度が突出して大きくなり、観察や加工がしづらいヒストグラムになることを防ぐことができる。 When generating a two-dimensional histogram, the measurement frequency of the combination of acceleration components included in each bin may be used as it is as the value (frequency) of each bin, or the square root of the measurement frequency may be used. . As a result, it is possible to prevent the counting frequency of the data of the same bin from protruding and increasing in the concentrated area of the weight balance, and to prevent a histogram that is difficult to observe and process.
図８に、ステップＳ５５で生成された、ビンのサイズが原点Ｏからの距離に応じて異なる２次元ヒストグラム画像Ｈ１のサンプルを示す。図８に示す２次元ヒストグラム画像Ｈ１は、度数が同レベルであるビン同士を結合させ、結合されたビンの外縁をそのビンの度数に応じた色で表したものである。また、図９に、比較参照用として、ビンのサイズが１画素分で一定である２次元ヒストグラム画像Ｈ０のサンプルを示す。 FIG. 8 shows a sample of the two-dimensional histogram image H1 generated in step S55, in which the bin size varies depending on the distance from the origin O. A two-dimensional histogram image H1 shown in FIG. 8 is obtained by combining bins having the same frequency and expressing the outer edges of the combined bins in a color corresponding to the frequency of the bin. FIG. 9 shows a sample of a two-dimensional histogram image H0 in which the bin size is constant for one pixel as a comparative reference.
ステップＳ５６では、観察がしやすくなるように、２次元ヒストグラム画像Ｈ１にスムージング（smoothing）処理を施して、粗い凹凸部分を滑らかに整形する。スムージング処理には、例えば、３×３画素や５×５画素などのマスク（mask）を用いた平滑化フィルタ（filter）処理等を用いることができる。また、スムージング処理は、１回だけでなく、複数回に渡り繰返し行ってもよい。 In step S56, a smoothing process is performed on the two-dimensional histogram image H1 so as to facilitate observation, so that rough uneven portions are smoothly shaped. For the smoothing process, for example, a smoothing filter process using a mask of 3 × 3 pixels, 5 × 5 pixels, or the like can be used. Further, the smoothing process may be repeated not only once but multiple times.
ステップＳ５７では、スムージング処理済みの２次元ヒストグラム画像Ｈ２を、所定の表現形式による画像に変換することにより、２次元マップＭを生成する。記憶部３１２は、この２次元マップＭを記憶する。本例では、当該表現形式として、カラー（color）等高線表現形式を用いる。 In step S57, the two-dimensional map M is generated by converting the smoothed two-dimensional histogram image H2 into an image of a predetermined expression format. The storage unit 312 stores the two-dimensional map M. In this example, a color contour expression format is used as the expression format.
図１０に、スムージング処理済みの２次元ヒストグラム画像Ｈ２をカラー等高線表現形式に変換した２次元マップＭのサンプルを示す。 FIG. 10 shows a sample of a two-dimensional map M obtained by converting a smoothed two-dimensional histogram image H2 into a color contour line expression format.
カラー等高線表現形式とは、一定間隔を有する複数の計測頻度（画素値）について同じ計測頻度（画素値）を有する画素同士を線（以下、等高線という）で結ぶ表現形式であり、それら等高線を、対応する計測頻度（画素値）に応じた色で表す。例えば、２次元マップにおける計測頻度（画素値）の範囲である０から最大頻度（最大画素値）までのフルレンジ（full range）を正規化し、０〜１００％で表すようにする。このとき、計測頻度（画素値）のフルレンジ０〜１００％の各レベルに対して、互いに異なる複数の色を割り当てる。複数の色は、例えば、第１の色から第１の色とは異なる第２の色へと徐々に変化する過程における各色により構成される。そして、この０〜１００％の範囲において複数の特定レベルを一定間隔で均等に設定し、これら複数の特定レベルの各々について同じ特定レベルの計測頻度（画素値）を有する画素同士を線で結び、複数の等高線を生成する。各等高線は、対応するレベルに割り当てられた色で表される。本例では、計測頻度（画素値）のフルレンジ０〜１００％に対して、２０レベル、すなわち、５％，１０％，１５％，・・・，９５％，１００％の特定レベルを設定する。また、計測頻度（画素値）のフルレンジ０〜１００％に対して、寒色から暖色へ（例えば、青色→水色→緑色→黄色→橙色→赤色）と徐々に変化する各色を割り当てる。これにより、２次元マップＭを、寒色から暖色に変化する２０色の等高線で表すことができる。 The color contour expression format is an expression format that connects pixels having the same measurement frequency (pixel value) with a line (hereinafter referred to as contour lines) for a plurality of measurement frequencies (pixel values) having a constant interval. It represents with the color according to the corresponding measurement frequency (pixel value). For example, the full range from 0, which is the range of the measurement frequency (pixel value) in the two-dimensional map, to the maximum frequency (maximum pixel value) is normalized and expressed as 0 to 100%. At this time, a plurality of different colors are assigned to each level of the full range of 0 to 100% of the measurement frequency (pixel value). The plurality of colors are constituted by, for example, each color in the process of gradually changing from the first color to a second color different from the first color. And in this range of 0 to 100%, a plurality of specific levels are set evenly at regular intervals, and pixels having the same specific level of measurement frequency (pixel value) for each of the plurality of specific levels are connected by lines, Generate multiple contour lines. Each contour line is represented by the color assigned to the corresponding level. In this example, 20 levels, that is, specific levels of 5%, 10%, 15%,..., 95%, 100% are set with respect to the full range of 0 to 100% of the measurement frequency (pixel value). Further, each color gradually changing from a cold color to a warm color (for example, blue → light blue → green → yellow → orange → red) is assigned to the full range 0 to 100% of the measurement frequency (pixel value). Thereby, the two-dimensional map M can be represented by contour lines of 20 colors that change from a cold color to a warm color.
なお、上記の表現形式としては、カラー等高線表現形式の他、グレースケール（gray-scale）等高線表現形式、カラー分布表現形式、グレースケール分布表現形式等が考えられる。 In addition to the color contour expression format, the above-described expression format may be a gray-scale contour expression format, a color distribution representation format, a gray scale distribution representation format, or the like.
グレースケール等高線表現形式とは、上記のカラー等高線形式において、色の代わりに明暗を表す明度を用いる表現形式である。すなわち、計測頻度（画素値）のフルレンジに０〜１００％に対して、複数の明度例えば白色から黒色へと徐々に変化する過程における各明度を割り当て、各等高線を、対応するレベルに割り当てられた“明度”で表す。 The gray scale contour line expression format is an expression format that uses lightness representing light and dark instead of color in the above color contour line format. That is, with respect to 0 to 100% of the full range of measurement frequency (pixel value), a plurality of brightnesses, for example, each brightness value in the process of gradually changing from white to black is assigned, and each contour line is assigned to a corresponding level. Expressed as “brightness”.
カラー分布表現形式とは、各画素をその計測頻度（画素値）の大きさに応じた色で表す表現形式である。例えば、２次元マップにおける計測頻度（画素値）の範囲である０から最大頻度（最大画素値）までの範囲を正規化し、０〜１００％で表すようにする。このとき、計測頻度（画素値）のフルレンジ０〜１００％の各レベルに対して、互いに異なる複数の色を割り当てる。そして、この０〜１００％の範囲を複数の領域に区分し、それぞれの領域に対応する計測頻度（画素値）を有する画素を、対応する色で表すようにする。例えば、計測頻度（画素値）のフルレンジ０〜１００％に対して、寒色から暖色へと徐々に変化する色をほぼ連続的に割り当てる。そして、計測頻度（画素値）のフルレンジ０〜１００％を２５６領域、すなわち、０〜100・1/256％，100・1/256〜100・2/256％，100・2/256〜100・3/256％，・・・，100・254/256〜100・255/256％，100・255/256〜100・256/256％の領域に区分する。これにより、２次元マップ全体を、計測頻度（画素値）別に２５６色で表すことができる。 The color distribution expression format is an expression format in which each pixel is represented by a color corresponding to the magnitude of the measurement frequency (pixel value). For example, the range from 0, which is the range of the measurement frequency (pixel value) in the two-dimensional map, to the maximum frequency (maximum pixel value) is normalized and expressed as 0 to 100%. At this time, a plurality of different colors are assigned to each level of the full range of 0 to 100% of the measurement frequency (pixel value). Then, the range of 0 to 100% is divided into a plurality of regions, and pixels having measurement frequencies (pixel values) corresponding to the respective regions are represented by corresponding colors. For example, a color that gradually changes from a cold color to a warm color is assigned almost continuously to the full range of 0 to 100% of the measurement frequency (pixel value). And the full range of 0 to 100% of the measurement frequency (pixel value) is 256 areas, that is, 0 to 100 ・ 1/256%, 100 ・ 1/256 to 100 ・ 2/256%, 100 ・ 2/256 to 100 ・3/256%, ..., 100/254/256 to 100/255/256%, 100/255/256 to 100/256/256%. As a result, the entire two-dimensional map can be represented by 256 colors for each measurement frequency (pixel value).
また、グレースケール分布表現形式とは、上記のカラー分布形式において、色の代わりに明暗を表す明度を用いる表現形式である。すなわち、計測頻度（画素値）のフルレンジ０〜１００％に対して、白色から黒色へと徐々に変化する明度を割り当て、区分した各領域の計測頻度（画素値）を有する画素を、対応するレベルに応じた“明度”で表す。 Further, the gray scale distribution expression format is an expression format using lightness representing light and dark instead of color in the above color distribution format. That is, for the full range of 0 to 100% of the measurement frequency (pixel value), the brightness gradually changing from white to black is assigned, and the pixel having the measurement frequency (pixel value) of each divided area is assigned to the corresponding level. It is expressed by “brightness” according to
なお、２次元マップＭは、スムージング処理していない画像Ｈを所定の表現形式に変換したものあってもよい。また、２次元マップＭは、スムージング処理なしの２次元ヒストグラム画像Ｈ１またはスムージング処理済みの２次元ヒストグラム画像Ｈ２を、カラー／グレースケール等高線表現形式かつカラー／グレースケール分布表現形式に変換したものであってもよい。 Note that the two-dimensional map M may be obtained by converting the image H that has not been subjected to the smoothing process into a predetermined expression format. The two-dimensional map M is obtained by converting a two-dimensional histogram image H1 without smoothing processing or a two-dimensional histogram image H2 after smoothing processing into a color / grayscale contour representation format and a color / greyscale distribution representation format. May be.
ステップＳ６では、表示制御部３１０が、２次元座標系Ｋにおける２次元マップＭを、ディスプレイ部３０２の画面に表示させる。 In step S <b> 6, the display control unit 310 displays the two-dimensional map M in the two-dimensional coordinate system K on the screen of the display unit 302.
このような本実施形態によれば、２次元座標系Ｋには、患者１０の左右方向及び前後方向の加速度成分ａx，ａyの分布を表す２次元マップＭが表示される。そのため、操作者１１は、患者１０の歩行中における水平面方向での体重バランスの移動範囲や集中領域などを把握することができ、これら体重バランスの移動範囲と集中領域から、患者１０が理想的な体重移動をどの程度行っているか理解することができる。例えば、体重バランスの移動範囲が逆三角形を覆うような形状に近く、集中領域が逆三角形の頂点の位置に近いときは、理想的な体重移動が行われていると考えることができる。一方、体重バランスの移動範囲が台形をを覆うような形状に近く、集中領域が台形の頂点の位置に近いときは、理想から外れた体重移動が行われていると考えることができる。 According to the present embodiment as described above, the two-dimensional coordinate system K displays the two-dimensional map M representing the distribution of the acceleration components a x and a y in the lateral direction and the longitudinal direction of the patient 10. Therefore, the operator 11 can grasp the movement range and concentration area of the weight balance in the horizontal plane direction while the patient 10 is walking, and the patient 10 is ideal from the movement range and concentration area of the weight balance. Understand how much weight transfer is taking place. For example, when the moving range of the weight balance is close to a shape that covers an inverted triangle and the concentration area is close to the position of the apex of the inverted triangle, it can be considered that an ideal weight shift is performed. On the other hand, when the movement range of the weight balance is close to a shape that covers the trapezoid and the concentration area is close to the position of the apex of the trapezoid, it can be considered that the weight shift deviates from the ideal.
操作者１１は、このような評価に基いて患者１０の歩行中の動きを詳細に把握し、例えば効果的な歩行訓練プランを作成することができる。 The operator 11 can grasp in detail the movement of the patient 10 while walking based on such an evaluation, and can create an effective walking training plan, for example.
また、本実施形態によれば、患者１０の歩行運動中の各時刻における左右方向及び前後方向の加速度成分ａx，ａyの２次元ヒストグラム画像Ｈ１に基づく２次元マップＭを生成するが、この際に、２次元ヒストグラム画像Ｈ１を、これら２方向の加速度成分ａx，ａyを２軸とする２次元座標系Ｋにおいて、原点Ｏに近い第１の領域でのビンのサイズを第１のサイズとし、原点Ｏから遠い第２の領域でのビンのサイズを前記第１のサイズより大きい第２のサイズとしたものとする。そのため、分散して目立ちにくい原点Ｏから離れた位置にあるビンについて、その面積及び値（度数）を大きくして強調させることができ、患者１０の歩行運動中における体重バランスの移動範囲や集中領域を容易に把握できる。 Further, according to the present embodiment, the two-dimensional map M based on the two-dimensional histogram image H1 of the acceleration components a x and a y in the left-right direction and the front-rear direction at each time during the walking motion of the patient 10 is generated. At this time, the bin size in the first area close to the origin O is set to the first size in the two-dimensional histogram image H1 in the two-dimensional coordinate system K having the two-direction acceleration components a x and a y as two axes. It is assumed that the bin size in the second region far from the origin O is a second size larger than the first size. Therefore, the area and the value (frequency) of the bin located at a position away from the origin O which is difficult to be dispersed can be emphasized by increasing the area and value (frequency), and the movement range and concentration area of the weight balance during the walking motion of the patient 10 Can be easily grasped.
また、本実施形態では、表示された２次元マップＭにおける等高線または画素の色によって、体重バランスの集中度合が分かり、体重バランスの移動範囲も、等高線や着色された領域の外形によって明確に表現される。つまり、表示された２次元マップＭにより、患者１０の歩行中における体重バランスの「集中度合」と「移動範囲」とを同時に把握しやすい形態で表現させることができる。その結果、指導員などの操作者１１は、患者１０の歩行中における体重バランスの移動範囲と集中領域とを、表示の切換えや視線の切換えなしに容易に把握することができる。 In the present embodiment, the degree of concentration of the weight balance is known from the contour lines or pixel colors in the displayed two-dimensional map M, and the moving range of the weight balance is also clearly expressed by the contour lines and the outline of the colored area. The That is, the displayed two-dimensional map M can be expressed in a form in which the “concentration degree” and the “movement range” of the weight balance during walking of the patient 10 can be easily grasped at the same time. As a result, the operator 11 such as an instructor can easily grasp the movement range and concentration area of the weight balance while the patient 10 is walking without switching the display or the line of sight.
なお、発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、本実施形態では、原点Ｏから離れるほどサイズが大きくなるビンによる２次元ヒストグラム画像Ｈ１を形成し、当該２次元ヒストグラム画像Ｈ１に対してスムージング処理を施して２次元マップＭを作成している。しかしながら、スムージング処理をどのタイミング（timing）でどのように施すかは、本実施形態に限定されず、種々のバリエーションが考えられる。例えば、まず、サイズが一定であるビンによる２次元ヒストグラム画像Ｈ０を形成し、当該２次元ヒストグラムの画像に対してスムージング処理を施し、その後、ビンのサイズを原点から離れるほど大きくなるように再定義して、スムージング処理済みの２次元ヒストグラム画像Ｈ２を形成し直すようにしてもよい。また、２次元マップＭは、Ｏ原点から離れるほどサイズが大きくなるビンによる２次元ヒストグラム画像Ｈ１のスムージング処理済みである２次元ヒストグラム画像Ｈ２に基いて作成したものに限定されない。例えば、２次元マップＭは、２次元ヒストグラム画像Ｈ１そのものや、２次元ヒストグラム画像Ｈ１にスムージング処理を施した２次元ヒストグラム画像Ｈ２であってもよい。 For example, in the present embodiment, a two-dimensional histogram image H1 is formed with bins that increase in size as they move away from the origin O, and a smoothing process is performed on the two-dimensional histogram image H1 to create a two-dimensional map M. . However, the timing at which the smoothing process is performed is not limited to the present embodiment, and various variations are conceivable. For example, first, a two-dimensional histogram image H0 is formed with a bin having a constant size, smoothing processing is performed on the image of the two-dimensional histogram, and then the bin size is redefined so as to increase with distance from the origin. Then, the smoothed two-dimensional histogram image H2 may be formed again. Further, the two-dimensional map M is not limited to a two-dimensional map M created based on the two-dimensional histogram image H2 that has been subjected to the smoothing process of the two-dimensional histogram image H1 using bins that increase in size as they move away from the O origin. For example, the two-dimensional map M may be the two-dimensional histogram image H1 itself or the two-dimensional histogram image H2 obtained by performing a smoothing process on the two-dimensional histogram image H1.
また例えば、本実施形態では、２次元マップＭの基となる２次元ヒストグラム画像として、患者１０の左右方向及び前後方向の加速度成分ａx，ａyの２次元ヒストグラム画像を生成している。しかし、当該２次元ヒストグラム画像は、患者１０の左右方向及び上下方向の加速度成分ａx，ａzの２次元ヒストグラム画像であってもよいし、患者１０の前後方向及び上下方向の加速度成分ａy，ａzの２次元ヒストグラム画像であってもよい。 Further, for example, in the present embodiment, a two-dimensional histogram image of acceleration components a x and a y in the left-right direction and the front-rear direction of the patient 10 is generated as a two-dimensional histogram image that is the basis of the two-dimensional map M. However, the two-dimensional histogram image may be a two-dimensional histogram image of acceleration components a x and a z in the horizontal direction and vertical direction of the patient 10, or acceleration components a y in the longitudinal direction and vertical direction of the patient 10. , A z two-dimensional histogram image.
また例えば、本実施形態は、発明を、人の歩行運動に適用した例であるが、人のその他の移動運動、例えば人の走行運動などにも適用することができる。 Further, for example, the present embodiment is an example in which the invention is applied to a walking motion of a person, but can also be applied to other moving motions of a person, such as a traveling motion of a person.
また例えば、本実施形態は、人に装着した加速度センサの出力から人の移動運動中における加速度を基に、上記の２次元マップＭを生成し表示する装置であるが、コンピュータをこのような装置として機能させるためのプログラムもまた発明の実施形態の一つである。 Further, for example, the present embodiment is an apparatus that generates and displays the two-dimensional map M based on the acceleration during the movement of the person from the output of the acceleration sensor worn on the person. A program for causing the program to function as one of the embodiments is also one embodiment of the present invention.
１ 歩行状態表示システム
１０ 患者
１１ 操作者
２ 加速度センサモジュール
２１ プロセッサ
２２ 加速度センサ
２３ メモリ
２４ 通信Ｉ／Ｆ
２５ バッテリ
２０１ 加速度センサ部
２０２ サンプリング部
２０３ 送信部
３ 歩行状態表示装置
３１ プロセッサ
３２ ディスプレイ
３３ 操作部
３４ メモリ
３５ 通信Ｉ／Ｆ
３６ バッテリ
３０１ 操作部
３０２ ディスプレイ部
３０３ 患者情報受付部
３０４ 受信部
３０５ 歩行加速度算出部
３０６ ２次元マップ生成部
３１０ 表示制御部
３１２ 記憶部
４１ データベース
４２ 記憶媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Walking state display system 10 Patient 11 Operator 2 Acceleration sensor module 21 Processor 22 Acceleration sensor 23 Memory 24 Communication I / F
25 Battery 201 Acceleration sensor unit 202 Sampling unit 203 Transmitting unit 3 Walking state display device 31 Processor 32 Display 33 Operation unit 34 Memory 35 Communication I / F
36 battery 301 operation unit 302 display unit 303 patient information reception unit 304 reception unit 305 walking acceleration calculation unit 306 two-dimensional map generation unit 310 display control unit 312 storage unit 41 database 42 storage medium
Claims (16)
計測された前記各時刻における２方向の加速度成分について、前記２方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度を表す２次元マップであって、前記２方向の加速度成分を２軸とする座標系において、原点に近い第１の領域でのビンのサイズを第１のサイズとし、前記原点から遠い第２の領域でのビンのサイズを前記第１のサイズより大きい第２のサイズとする２次元ヒストグラムに基づく２次元マップを表示するよう表示部を制御するステップと、を備えた移動運動状態表示方法。 Measuring an acceleration component in two directions at each time during the movement of a person using an acceleration sensor;
A two-dimensional map representing the measured frequency for each combination of acceleration components in the two directions for the measured acceleration components in the two directions at each time, in a coordinate system having the two-direction acceleration components as two axes, A two-dimensional histogram in which the bin size in the first region close to the origin is the first size, and the bin size in the second region far from the origin is the second size larger than the first size. And a step of controlling the display unit to display a two-dimensional map based thereon.
前記加速度センサを用いて計測された前記人の移動運動中の各時刻における２方向の加速度成分について、前記２方向の加速度成分の組合せごとにおける計測頻度を表す２次元マップであって、前記２方向の加速度成分を２軸とする座標系において、原点に近い領域にて第１のビンのサイズを有しており、前記原点から遠い領域にて前記第１のビンのサイズより大きい第２のビンのサイズを有している２次元ヒストグラムに基づく２次元マップを表示するよう表示部を制御する表示制御手段と、を備えた移動運動状態表示システム。 An acceleration sensor attached to a person;
A two-dimensional map representing a measurement frequency for each combination of acceleration components in the two directions, with respect to the acceleration components in two directions at each time during the movement of the person measured using the acceleration sensor, In the coordinate system having two axes of acceleration components, the first bin has a size in a region close to the origin, and a second bin larger than the first bin in a region far from the origin. Display control means for controlling the display unit to display a two-dimensional map based on a two-dimensional histogram having a size of
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013269497A JP6243730B2 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Mobile motion state display device, method and system, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013269497A JP6243730B2 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Mobile motion state display device, method and system, and program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015123215A JP2015123215A (en) | 2015-07-06 |
| JP6243730B2 true JP6243730B2 (en) | 2017-12-06 |
Family
ID=53534389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013269497A Active JP6243730B2 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Mobile motion state display device, method and system, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6243730B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021027801A (en) * | 2017-11-29 | 2021-02-25 | シャープ株式会社 | Information processing device, program, server, and information processing method |
| JP2020171429A (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-22 | 株式会社島津製作所 | Imaging device and imaging method |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101938940A (en) * | 2006-03-08 | 2011-01-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | Method and system for monitoring the functional use of limbs |
| JP5111993B2 (en) * | 2007-10-03 | 2013-01-09 | バイセン株式会社 | Action identification system |
| JP5724237B2 (en) * | 2010-07-27 | 2015-05-27 | オムロンヘルスケア株式会社 | Walking change judgment device |
-
2013
- 2013-12-26 JP JP2013269497A patent/JP6243730B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015123215A (en) | 2015-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105688396B (en) | Movable information display system and movable information display methods | |
| JP5936155B2 (en) | 3D user interface device and 3D operation method | |
| JP6243731B2 (en) | Mobile motion state display device, method and system, and program | |
| JP5871345B2 (en) | 3D user interface device and 3D operation method | |
| CN104274183B (en) | Action message processing unit | |
| CN105596021B (en) | Image analysis apparatus and image analysis method | |
| JP2014068714A (en) | Joint angle measuring system | |
| JP6243732B2 (en) | Mobile motion state display device, method and system, and program | |
| JP6243730B2 (en) | Mobile motion state display device, method and system, and program | |
| Buń et al. | Application of professional and low-cost head mounted devices in immersive educational application | |
| KR20160076488A (en) | Apparatus and method of measuring the probability of muscular skeletal disease | |
| US20230240594A1 (en) | Posture assessment program, posture assessment apparatus, posture assessment method, and posture assessment system | |
| CN107945607A (en) | Ultrasonic demo system and device | |
| JP2020106772A (en) | Display device, display method, and program | |
| CN110223327A (en) | For providing location information or mobile message with the method and system of at least one function for controlling vehicle | |
| CN108549484A (en) | Man-machine interaction method and device based on human body dynamic posture | |
| JP6371056B2 (en) | Mobile motion state display device, method and system, and program | |
| CN106164821B (en) | The method and system that movement of the limbs reference point in scheduled 3d space is assessed | |
| JP6378492B2 (en) | Moving motion analysis apparatus and program | |
| CN110288714A (en) | A kind of Virtual simulation lab system | |
| CN106020468A (en) | Glove controlled augmented reality system | |
| JP6552875B2 (en) | Moving motion analysis apparatus, method and program | |
| JP2020081413A (en) | Motion detection device, motion detection system, motion detection method and program | |
| US20220054045A1 (en) | Motion state monitoring system, training support system, motion state monitoring method, and program | |
| CN211180839U (en) | Motion teaching equipment and motion teaching system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20150527 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150602 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161220 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170929 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171017 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171110 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6243730 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |