JP6295804B2 - 測定装置、測定方法及び測定プログラム - Google Patents

Description

本開示は、測定装置、測定方法及び測定プログラムに関する。

マーカがそれぞれ取り付けられた複数の身体部位の位置を測定し、測定した各位置から対応する関節の角度を求め、求めた関節角度から関節の可動域を求める関節可動域検査訓練システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2002-000584号公報

近年、能動型のアクティブステレオ方式／Time-of-Flight(TOF)方式を用いた距離画像センサによって空間全体の距離情報を取得し、距離情報から機械学習を用いた3次元身体部位位置推定手法により関節位置を求める手法が実用化されている。かかる手法によれば、距離画像センサのみで被験者にマーカを貼りつけることなく容易に関節位置の取得が可能となる。

しかしながら、被験者の人体のように測定対象物が可動部位を有する場合、距離画像センサのセンサ位置によっては、測定中に、センサ位置から見て測定対象物の可動部位が測定対象物の他の部位に重なる場合がある。かかる場合には、正確な測定が実現できない虞がある。また、かかる重なり以外の要因によっても距離画像センサからの情報の信頼度が低下する場合もありうる。

そこで、開示の技術は、距離画像センサから得られる情報の信頼度が低下する場合に距離画像センサから得られる情報の信頼度を高めることが可能な測定装置、測定方法及び測定プログラムの提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、第１方向から測定対象物の第１距離画像と、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサと、
前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちの他方に切り替えて前記所定部位の位置情報を取得する処理装置とを含む、測定装置が提供される。

本開示の技術によれば、距離画像センサから得られる情報の信頼度が低下する場合に距離画像センサから得られる情報の信頼度を高めることが可能な測定装置、測定方法及び測定プログラムが得られる。

一例による可動範囲測定装置１の概略構成を模式的に示す斜視図。 処理装置１００のハードウェア構成の一例。 可動範囲測定装置１の機能ブロック図。 股関節に関する測定項目の説明図。 切り替え判定部１４６の機能構成例。 切り替え判定部１４６の処理フローの一例。 エラーカウント処理の処理フローの一例。 関節位置情報に付加されるエラー情報の説明図。 誤推定カウント処理の処理フローの一例。 基準可動範囲の例の説明図。 図１０のＹ部における基準可動範囲データ（インデックス画像）の例。 インデックス画像の生成処理の処理フローの一例。 図１２のインデックス画像の生成処理の説明図。 他の例による第１身体部位位置計測装置２１０Ａの機能構成例。 誤推定検出処理の処理フローの一例。 重なり検出処理の処理フローの一例。 重なり検出処理の説明図。 他の一例による可動範囲測定装置２の概略構成を模式的に示す正面図。 可動範囲測定装置２の機能ブロック図。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一例による可動範囲測定装置１の概略構成を模式的に示す図である。図１には、説明用に、ベッド上に仰向けで横たわった状態の被験者Ｓが示されている。以下では、説明の都合上、水平面をＸＹ平面とし、被験者Ｓの足が伸びる方向をＹ方向、左右方向をＸ方向とし、上下方向をＺ方向とする。

可動範囲測定装置１は、第１距離画像センサ２１と、第２距離画像センサ２２と、処理装置１００とを含む。

第１距離画像センサ２１は、被験者Ｓにとって右上方に設けられる。第１距離画像センサ２１は、ＸＹ平面に対して第１方向Ｒ１から被験者Ｓの距離情報を含む第１距離画像を取得する。第１距離画像センサ２１は、３次元画像センサであり、センサを用いて空間全体のセンシングを行って距離を計測し、デジタル画像のように画素単位でセンサからの距離の情報を持った距離画像を取得する。距離情報の取得方式は任意である。例えば、距離情報の取得方式は、特定のパターンを対象に投影してそれをイメージセンサで読み取り、投影パターンの幾何学的な歪みから三角測量の方式により距離を取得するアクティブステレオ方式であってもよい。また、レーザー光を照射してイメージセンサで反射光を読み取り、その位相のずれから距離を計測するTOF方式であってもよい。

第２距離画像センサ２２は、被験者Ｓにとって左上方に設けられる。第２距離画像センサ２２は、ＸＹ平面に対して第２方向Ｒ２から被験者Ｓの距離情報を含む第２距離画像を取得する。第２距離画像センサ２２のセンサ構成自体は第１距離画像センサ２１と同様であってよい。尚、以下では、特に第１距離画像と第２距離画像とを区別する必要がないときは、単に「距離画像」とも称する。

図２は、処理装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

図２に示す例では、処理装置１００は、制御部１０１、主記憶部１０２、補助記憶部１０３、ドライブ装置１０４、ネットワークＩ／Ｆ部１０６、入力部１０７を含む。

制御部１０１は、主記憶部１０２や補助記憶部１０３に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、入力部１０７や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工した上で、記憶装置などに出力する。

主記憶部１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などであり、制御部１０１が実行する基本ソフトウェアであるＯＳやアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。

補助記憶部１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。

ドライブ装置１０４は、記録媒体１０５、例えばフレキシブルディスクからプログラムを読み出し、記憶装置にインストールする。

記録媒体１０５は、所定のプログラムを格納する。この記録媒体１０５に格納されたプログラムは、ドライブ装置１０４を介して処理装置１００にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、処理装置１００により実行可能となる。

ネットワークＩ／Ｆ部１０６は、有線及び／又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたネットワークを介して接続された通信機能を有する周辺機器と処理装置１００とのインターフェースである。

入力部１０７は、カーソルキー、数字入力及び各種機能キー等を備えたキーボード、マウスやスライスパット等を有する。入力部１０７は、音声入力やジェスチャー等の他の入力方法に対応してもよい。

尚、図２に示す例において、以下で説明する各種処理等は、プログラムを処理装置１００に実行させることで実現することができる。また、プログラムを記録媒体１０５に記録し、このプログラムが記録された記録媒体１０５を処理装置１００に読み取らせて、以下で説明する各種処理等を実現させることも可能である。なお、記録媒体１０５は、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等であってよい。なお、記録媒体１０５には、搬送波は含まれない。

図３は、可動範囲測定装置１の機能ブロック図である。

図３に示す例では、可動範囲測定装置１は、第１身体部位位置計測装置２１０と、第２身体部位位置計測装置２２０と、処理装置１００とを含む。

第１身体部位位置計測装置２１０は、第１距離画像センサ２１と、距離画像保持部２１２と、関節位置推定部２１４と、学習データ保持部２１６とを含む。尚、距離画像保持部２１２、関節位置推定部２１４及び学習データ保持部２１６は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよいし、双方で実現されてもよい。

距離画像保持部２１２は、第１距離画像センサ２１により取得された第１距離画像を保存する。関節位置推定部２１４は、学習データ保持部２１６内の学習データと、第１距離画像とに基づいて、被験者Ｓの関節位置（座標）を表す関節位置情報を生成する。例えば、関節位置推定部２１４は、機械学習を用いた３次元身体部位位置推定手法により関節位置を推定し、関節位置情報を生成する。関節位置推定部２１４は、関節位置情報の信頼度が低下した場合に、信頼度が低下した関節位置情報にエラー情報を紐付けする（図８参照）。エラー情報は、関節位置情報の信頼度を表す情報であり、例えば関節位置情報が前回値である等を表す。

第２身体部位位置計測装置２２０は、第２距離画像センサ２２と、距離画像保持部２２２と、関節位置推定部２２４と、学習データ保持部２２６とを含む。距離画像保持部２２２、関節位置推定部２２４及び学習データ保持部２２６は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよいし、双方で実現されてもよい。

距離画像保持部２２２は、第２距離画像センサ２２により取得された第２距離画像を保存する。関節位置推定部２２４は、学習データ保持部２２６内の学習データと、第２距離画像とに基づいて、被験者Ｓの関節位置（座標）を表す関節位置情報を生成する。例えば、関節位置推定部２２４は、機械学習を用いた３次元身体部位位置推定手法により関節位置を推定し、関節位置情報を生成する。関節位置推定部２２４は、関節位置情報の信頼度が低下した場合に、信頼度が低下した関節位置情報にエラー情報を紐付けする（図８参照）。

尚、距離画像保持部２１２、関節位置推定部２１４、学習データ保持部２１６、距離画像保持部２２２、関節位置推定部２２４及び学習データ保持部２２６の一部又は全部は処理装置１００により実現されてもよい。

処理装置１００は、身体部位位置計測装置切り替え部１３０と、関節角度算出部１３２と、関節角度保持部１３４と、可動域算出部１３６と、出力部１３８と、測定項目指定部１４０と、関節角度算出式保持部１４２と、可動域算出条件保持部１４４と、切り替え判定部１４６を含む。

身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、切り替え判定部１４６からの切り替え指示に応じて、動作させる身体部位位置計測装置の切り替え処理を行う。即ち、身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、切り替え判定部１４６からの切り替え指示に応じて、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの一方を動作させる。

関節角度算出部１３２は、第１身体部位位置計測装置２１０及び／又は第２身体部位位置計測装置２２０から得られる関節位置情報に基づいて、関節角度を算出する。関節角度保持部１３４は、関節角度算出部１３２により算出された関節角度を保存する。可動域算出部１３６は、関節角度保持部１３４に保存された関節角度に基づいて関節の可動域（可動範囲）を算出する。例えば、可動域算出部１３６は、ある測定項目に関して算出した関節角度の最大値を、その測定項目に係る関節の可動域（可動範囲）とする。

出力部１３８は、可動域算出部１３６により算出された関節の可動域を表す情報を表示部（図示せず）に出力する。尚、表示部は、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置により実現されてよい。

測定項目指定部１４０は、入力部１０７からの測定項目に関する入力に従って、測定項目を指定する。ここでは、測定項目は、左右のそれぞれの股関節に関する外転／内転及び外旋／内旋を含む。

関節角度算出式保持部１４２は、関節角度算出部１３２で関節角度を算出する際に用いる関節角度算出式を保存する。関節角度算出式は、測定項目毎に予め用意されてよい。可動域算出条件保持部１４４は、関節の可動域に関する条件を保存する。可動域算出部１３６は、可動域算出条件保持部１４４で保存された条件を満たす範囲内の関節の可動域を算出する。関節の可動域に関する条件は、例えばＸＹ平面内で動く等の条件であってよい。

切り替え判定部１４６は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの一方の動作中に、距離画像に基づく関節位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、切り替え指示を出力する。これについては後述する。

図４は、股関節に関する測定項目の説明図であり、（Ａ）は、外転／内転の説明図であり、（Ｂ）は、外旋／内旋の説明図である。尚、図４においては、被験者Ｓは、仰向け状態の上面視で、下半身のみが模式的に図示されている。ここでは、右股関節の外転／内転及び外旋／内旋について説明するが、左股関節の外転／内転及び外旋／内旋についても同様である。

股関節に関する測定項目は、図４（Ａ）に示すように、右足を伸ばした状態で左右に開く角度(外転／内転)と、図４（Ｂ）に示すように、右膝を直角に曲げて固定し、右膝より先の部分（可動部位の一例）を左右に動かした際の角度（外旋／内旋）とを含む。外転／内転に係る測定項目は、左足と右足のそれぞれ別であるとする。外旋／内旋に係る測定項目は、左足と右足のそれぞれ別であるとする。尚、以下では、可動域の角度の基準は、図４に示すように、Ｙ方向に平行な方向（足の方向）とする。即ち、可動域の角度の原点は、図４に示すように、外旋／内旋や外転／内転の角度が０°の位置である。尚、図４に示すような測定項目は、日本整形外科学会および日本リハビリテーション医学会により示された「関節可動域表示ならびに測定法」内の測定項目として示されている。

ここで、外転／内転については、足を伸ばした状態で内側に動かす内転の際、内側に動かす足（可動部位の一例）を他方の足を上げて下を通すため、上面視（Ｚ方向）で、内側に動かす足が他方の足と重なる。また、外旋／内旋については、膝を曲げて内側に動かす外旋の際、上面視で、内側に動かす足の膝より先の部分（可動部位の一例）が他方の足（下の足）と重なる。このような重なりが発生すると、関節位置推定部２１４，２２４での推定精度が悪化し、距離画像から精度の高い関節位置情報を得ることが困難となる（即ち距離画像に基づく関節位置情報の信頼度が低下する）。この結果、股関節の可動域の測定を正確に実現するのが困難となる。

尚、肩、肘等の立った姿勢で測定可能な項目については、被験者が身体部位位置計測装置（例えば被験者の正面に配置された身体部位位置計測装置）に対する向きを変えることで重なりを無くすことが一応は可能である。これに対して、股関節の測定は寝た姿勢で行う必要があり、被験者が自由に向きを変えられないため、上述の如く、股関節の可動域の測定を正確に実現するのが困難となる。

この点、本実施例では、上述の如く、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの一方の動作中に、距離画像に基づく関節位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、切り替え判定部１４６により切り替え指示が出力される。切り替え判定部１４６からの切り替え指示が出力されると、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えが実行される。この結果、例えば、身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、右股関節の外転／内転および左股関節の外旋／内旋については、被験者から見て右上方の第１身体部位位置計測装置２１０を動作させることが可能となる。他方、身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、左股関節の外転／内転および右股関節の外旋／内旋については、被験者から見て左上方の第２身体部位位置計測装置２２０を動作させることが可能となる。これにより、上述のような重なりが生じ難い態様で計測を行うことが可能となる。

尚、本実施例では、第１距離画像センサ２１は、１つだけ設けられているが、異なる位置に複数個設けられてもよい。この場合、複数の異なる第１方向からの第１距離画像の取得が可能となる。同様に、第２距離画像センサ２２は、１つだけ設けられているが、異なる位置に複数個設けられてもよい。この場合、複数の異なる第２方向からの第２距離画像の取得が可能となる。この場合、複数の第１距離画像センサ２１間で切り替えが実行されてもよいし、複数の第２距離画像センサ２２間で切り替えが実行されてもよい。

次に、切り替え判定部１４６の動作例について更に説明する。

図５は、切り替え判定部１４６の機能構成例を示す。

切り替え判定部１４６は、エラーカウント処理部１４６１と、誤推定カウント処理部１４６２と、可動範囲保持部１４６３と、重なり判定処理部１４６４とを含む。切り替え判定部１４６は、関節位置推定部２１４，２２４から関節位置、エラー情報及び距離画像を入力し、エラーカウント処理部１４６１、誤推定カウント処理部１４６２、重なり判定処理部１４６４によって切り替えが必要かどうかの判定を行う。切り替え判定部１４６は、切り替えが必要であると判定した場合は、切り替え指示（切替制御情報）を出力する。各部の機能については後述する。

図６は、切り替え判定部１４６の処理フローの一例を示す。図６に示すフローは、任意の所定周期毎に実行されてよい。例えば、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０がリアルタイム処理可能な装置である場合、通常1秒間に数十フレーム分関節位置情報及び距離画像が出力されるが、図６に示すフローは、１フレーム毎に実行されてよい。

ステップ６００では、エラーカウント処理部１４６１は、第１身体部位位置計測装置２１０又は第２身体部位位置計測装置２２０から得られる関節位置情報に付加されるエラー情報に基づいて、エラーカウント処理を実行する。例えば、現在、第１身体部位位置計測装置２１０が動作中であるときは、エラーカウント処理部１４６１は、第１身体部位位置計測装置２１０から得られる関節位置情報に付加されるエラー情報に基づいて、エラーカウント処理を実行する。エラーカウント処理については後述する。

ステップ６０２では、切り替え判定部１４６は、上記ステップ６００のエラーカウント処理結果に基づいて、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えが必要であるか否かを判定する。本例では、切り替え判定部１４６は、上記ステップ６００のエラーカウント処理結果が"切り替え有効"である場合は、切り替えが必要であると判定する。切り替えが必要であると判定した場合は、ステップ６１２に進み、それ以外の場合は、ステップ６０４に進む。

ステップ６０４では、誤推定カウント処理部１４６２は、誤推定カウント処理を実行する。誤推定カウント処理については後述する。

ステップ６０６では、切り替え判定部１４６は、上記ステップ６０４の誤推定カウント処理結果に基づいて、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えが必要であるか否かを判定する。本例では、切り替え判定部１４６は、上記ステップ６０４の誤推定カウント処理結果が"切り替え有効"である場合は、切り替えが必要であると判定する。切り替えが必要であると判定した場合は、ステップ６１２に進み、それ以外の場合は、ステップ６０８に進む。

ステップ６０８では、重なり判定処理部１４６４は、重なり判定処理を実行する。重なり判定処理については後述する。

ステップ６１０では、切り替え判定部１４６は、上記ステップ６０８の重なり判定処理結果に基づいて、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えが必要であるか否かを判定する。本例では、切り替え判定部１４６は、上記ステップ６０８の重なり判定処理結果が"切り替え有効"である場合は、切り替えが必要であると判定する。切り替えが必要であると判定した場合は、ステップ６１２に進み、それ以外の場合は、ステップ６００に戻り、次の処理周期からステップ６００の処理を開始する。

ステップ６１２では、切り替え判定部１４６は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替え処理を行う。即ち、切り替え判定部１４６は、身体部位位置計測装置切り替え部１３０に切り替え指示を出力する。これを受けて、身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間を切り替える。例えば、現在、第１身体部位位置計測装置２１０が動作中であるときは、身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、第１身体部位位置計測装置２１０の動作を停止し、第２身体部位位置計測装置２２０を動作させる。本ステップ６１２の処理が終了すると、ステップ６００に戻り、次の処理周期からステップ６００の処理を開始する。

図６に示す処理によれば、エラーカウント処理、誤推定カウント処理及び重なり判定処理の３つの処理のいずれかで、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えが有効と判定された場合に、切り替えが実行される。即ち、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間で切り替えが実行される。

尚、図６に示す処理では、エラーカウント処理、誤推定カウント処理及び重なり判定処理は、この順序で実行されているが、実行順序は任意である。また、エラーカウント処理、誤推定カウント処理及び重なり判定処理の３つの処理のうちの任意の１つまたは２つの組み合わせのみが実行されてもよい。

図７は、エラーカウント処理（図６のステップ６００）の処理フローの一例を示す。図８は、関節位置情報に付加されるエラー情報の説明図である。

ステップ７００では、エラーカウント処理部１４６１は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの現在動作中の身体部位位置計測装置から関節位置情報を取得する。関節位置情報は、１フレーム毎に生成され、図８に示すように、関節毎の関節位置データ（座標）を含む。関節位置情報は、関節毎にエラー情報が紐付される。このように、本例では、関節位置推定部２１４，２２４からの出力として、各関節の座標情報は必ず出力され、同時にエラー情報が出力される場合がある。関節位置推定部２１４，２２４では、距離画像から関節位置の推定を行うが、体の一部が距離画像の領域外にはみ出している場合や別の物体により隠れている場合、その部分の関節位置を推定するための情報が得られないため、推定が不能になる場合が発生する。そのような場合、前フレームで推定した値を使う場合もあるが、エラーとして推定できないことを示すエラー情報を付加する場合がある。

ステップ７０２では、エラーカウント処理部１４６１は、各関節の関節位置情報を１つずつ読み出す。

ステップ７０４では、エラーカウント処理部１４６１は、上記ステップ７０２で読み出した関節位置情報にエラー情報が付加されているか否かを判定する。エラー情報が付加されている場合は、ステップ７０６に進み、それ以外の場合は、ステップ７０８に進む。

ステップ７０６では、エラーカウント処理部１４６１は、エラー回数を１だけインクリメントする。尚、エラー回数の初期値は０である。エラー回数は、測定項目が変化するときにクリアされてよい。

ステップ７０８では、エラーカウント処理部１４６１は、全ての関節について確認したか否かを判定する。全ての関節について確認した場合は、ステップ７１０に進み、それ以外の場合は、ステップ７０２に戻り、新たな関節の関節位置情報を読み出して処理を繰り返す。

ステップ７１０では、エラーカウント処理部１４６１は、エラー回数が所定の閾値を超えたか否かを判定する。所定の閾値は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えが有効となるときの関節位置情報の信頼度の低下を表す値であり、試験等により適合されてよい。エラー回数が所定の閾値を超えた場合は、ステップ７１２に進む。エラー回数が所定の閾値を超えない場合は、そのまま終了する。この場合、エラー回数はクリアされず、次のフレームの処理に引き継がれてよい。

ステップ７１２では、エラーカウント処理部１４６１は、エラー回数をクリアすると共に、"切り替え有効"を示す処理結果を出力する。

図７に示す処理によれば、関節位置情報に付加されうるエラー情報を利用して、関節位置情報の信頼度の低下を判定することができる。特に、エラー情報は、上述のような重なりが発生した場合に頻発することになる。この点、図７に示す処理によれば、上述のような重なりに起因した関節位置情報の信頼度の低下が検出された場合に、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えを行うことが可能となる。これにより、関節の可動域の測定精度を高めることが可能となる。

尚、図７に示す処理では、全ての関節に関する関節位置情報のエラー情報を考慮しているが、測定項目に関連する関節に関する関節位置情報のエラー情報のみを考慮してもよい。即ち、エラー情報の有無を判定する関節は、測定対象の関節とその関節に隣接する関節のみとしてもよい。例えば、測定項目が右股関節に関する場合（例えば右股関節の外転／内転時の可動範囲）は、エラー情報の有無を判定する関節は、右股関節及び右足の膝の関節（及び／又は右足の足首の関節）としてもよい。

また、図７に示す処理では、フレーム間でのエラー情報の連続性を考慮していないが、フレーム間でのエラー情報の連続性を考慮してもよい。例えば、所定の関節に関する関節位置情報に、所定フレーム以上連続してエラー情報が付加された場合に、"切り替え有効"を示す処理結果を出力することとしてもよい。

図９は、誤推定カウント処理（図６のステップ６０４）の処理フローの一例を示す。尚、図９の処理フローは、一例として、膝と足首の範囲を確認しているが、確認する関節は測定項目によって異なる。

ステップ９００では、誤推定カウント処理部１４６２は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの現在動作中の身体部位位置計測装置から関節位置情報を取得する。

ステップ９０２では、誤推定カウント処理部１４６２は、上記ステップ９００で取得した関節位置情報から膝の関節（図８参照）に関する座標を読み出す。このとき、測定項目が右股関節に関する場合（例えば右股関節の外転／内転時の可動範囲）は、誤推定カウント処理部１４６２は、右の膝の関節に関する座標を読み出す。また、測定項目が左股関節に関する場合は、誤推定カウント処理部１４６２は、左の膝の関節に関する座標を読み出す。

ステップ９０４では、誤推定カウント処理部１４６２は、上記ステップ９０２で読み出した膝関節に関する座標が所定の基準可動範囲（図１０参照）内であるか否かを判定する。所定の基準可動範囲は、膝関節に関する座標が取り得る基準範囲を表し、試験等により導出されてもよい。所定の基準可動範囲は、測定項目毎に設定されてよい。これは、測定項目に応じて膝関節に関する座標が取り得る基準範囲が変化するためである。膝関節に関する座標が所定の基準可動範囲内である場合は、ステップ９０８に進み、それ以外の場合は、ステップ９０６に進む。

ステップ９０６では、誤推定カウント処理部１４６２は、エラー回数を１だけインクリメントする。尚、エラー回数の初期値は０である。エラー回数は、測定項目が変化するときにクリアされてよい。

ステップ９０８では、誤推定カウント処理部１４６２は、上記ステップ９００で取得した関節位置情報から足首の関節に関する座標を読み出す。このとき、測定項目が右股関節に関する場合（例えば右股関節の外転／内転時の可動範囲）は、誤推定カウント処理部１４６２は、右の足首の関節に関する座標を読み出す。また、測定項目が左股関節に関する場合は、誤推定カウント処理部１４６２は、左の足首の関節に関する座標を読み出す。

ステップ９１０では、誤推定カウント処理部１４６２は、上記ステップ９０８で読み出した足首関節に関する座標が所定の基準可動範囲（図１０参照）内であるか否かを判定する。所定の基準可動範囲は、足首関節に関する座標が取り得る基準範囲を表し、試験等により導出されてもよい。尚、当然ながら、足首関節に関する所定の基準可動範囲は、膝関節に関する所定の基準可動範囲とは異なる。所定の基準可動範囲は、測定項目毎に設定されてよい。これは、測定項目に応じて足首関節に関する座標が取り得る基準範囲が変化するためである。足首関節に関する座標が所定の基準可動範囲内である場合は、ステップ９１４に進み、それ以外の場合は、ステップ９１２に進む。

ステップ９１２では、誤推定カウント処理部１４６２は、エラー回数を１だけインクリメントする。

ステップ９１４では、誤推定カウント処理部１４６２は、エラー回数が所定の閾値を超えたか否かを判定する。所定の閾値は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えが有効となるときの関節位置情報の信頼度の低下を表す値であり、試験等により適合されてよい。エラー回数が所定の閾値を超えた場合は、ステップ９１６に進む。エラー回数が所定の閾値を超えない場合は、そのまま終了する。この場合、エラー回数はクリアされず、次のフレームの処理に引き継がれてよい。

ステップ９１６では、誤推定カウント処理部１４６２は、エラー回数をクリアすると共に、"切り替え有効"を示す処理結果を出力する。

図９に示す処理によれば、膝関節に関する座標が、対応する基準可動範囲内にない場合や、足首の関節に関する座標が、対応する基準可動範囲内にない場合に、関節位置情報の信頼度の低下を判定することができる。特に、膝関節に関する座標が、対応する基準可動範囲内にない場合等は、上述のような重なりが発生したことに起因して関節位置情報に誤りがある可能性が高いことを意味する。この点、図９に示す処理によれば、上述のような重なりに起因した関節位置情報の信頼度の低下が検出された場合に、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えを行うことが可能となる。これにより、関節の可動域の測定精度を高めることが可能となる。

図１０は、基準可動範囲（図９のステップ９０４、ステップ９１０参照）の例の説明図であり、（Ａ）は、右股関節の外転／内転時の基準可動範囲の例を示し、（Ｂ）は、右股関節の外旋／内旋時の基準可動範囲の例を示す。図１０では、図４と同様、被験者Ｓは、下半身のみが模式的に図示されている。図１０において、基準可動範囲は、ハッチングが付与された領域Ｓ１〜Ｓ３により指示されている。図１０において、Ｐ０は、右股関節を表し、Ｐ１は、右足の膝の関節を表し、Ｐ２は、右足の爪先部分（例えば足首の関節）を表す。尚、股関節、膝及び足首の各関節位置は、初期姿勢認識時に股関節、膝、足首の関節位置情報から導出可能である。

右股関節の外転／内転時の右足の膝関節Ｐ１に係る基準可動範囲Ｓ１は、図１０（Ａ）に示すように、右股関節Ｐ０を中心とした膝関節Ｐ１の動きにより決まる。基準可動範囲Ｓ１は、股関節から膝までの長さを半径とした円周であって、股関節を中心とした円周上の領域周辺となる。同様に、右股関節の外転／内転時の右足の足首関節Ｐ２に係る基準可動範囲Ｓ２は、図１０（Ａ）に示すように、右股関節Ｐ０を中心とした足首関節Ｐ２の動きにより決まる。基準可動範囲Ｓ２は、股関節から足首までの長さを半径とした円周であって、股関節を中心とした円周上の領域周辺となる。同様に、右股関節の外旋／内旋時の右足の足首関節Ｐ２に係る基準可動範囲Ｓ３は、図１０（Ｂ）に示すように、右股関節Ｐ０（足首関節Ｐ２）を中心とした足首関節Ｐ２の動きにより決まる。基準可動範囲Ｓ３は、膝から足首までの長さを半径とした円周上の領域周辺となる。各基準可動範囲Ｓ１〜Ｓ３は、公差を吸収するために、それぞれ適切なマージンを有してよい。

図１１は、図１０のＹ部（点線で囲まれた部分）における基準可動範囲データの例を示す。以下、図１１に示すような基準可動範囲を表すデータを「インデックス画像」とも称する。

インデックス画像は、距離画像の画素と一対一で対応する整数の２次元配列を有し、0を範囲外、整数値を各関節のインデックスを示す値として、各関節の基準可動範囲に相当する画素部分に関節インデックス値を保持する。図１１に示す例では、整数値"２"は、足首関節Ｐ２の関節インデックス値である。図１１に示す例では、図１０の点線で囲んだ部分Ｙが足首の可動範囲の右端付近となるため、一部が足首可動範囲を示す"２"であり、それ以外が"０"となっている。尚、インデックス画像の画素数は、必ずしも距離画像と一致させる必要はなく、例えば演算量削減のために、距離画像の複数画素にインデックス画像の１要素を対応付けてもよい。

このようなインデックス画像は、図９に示したステップ９０４及びステップ９１０の判定処理において使用することができる。例えば、ステップ９０４では、誤推定カウント処理部１４６２は、上記ステップ９０２で読み出した膝関節に関する座標に対応するインデックス画像の画素の関節インデックス値が、膝関節に係る関節インデックス値であるか否かを判定すればよい。同様に、ステップ９１０では、誤推定カウント処理部１４６２は、上記ステップ９０８で読み出した足首関節に関する座標に対応するインデックス画像の画素の関節インデックス値が、足首関節に係る関節インデックス値であるか否かを判定すればよい。このようなインデックス画像は、可動範囲保持部１４６３に保存される。

図１２は、インデックス画像の生成処理の処理フローの一例を示す。図１３は、図１２のインデックス画像の生成処理の説明図である。ここでは、一例として、外転／内転の測定項目に係るインデックス画像を生成をする場合の処理について説明する。図１３に示すように、この例では距離画像の左下を原点O(0,0)とした2次元座標系を定義し、そこで計算を行っている。初期姿勢認識時の股関節の座標をH(xhip,yhip)、股関節から膝までの長さをlthigh、股関節から足首までをlleg、股関節から垂直に下ろした直線(初期姿勢時の位置)を基準として外転の限界可動角度をθab、内転の限界可動角度をθadとする。また、股関節からの距離を判定する際のマージンをα、チェック対象画素をP(x,y)、PとＨを結んだ線と基準線（可動域の角度の原点となる線）とのなす角度をθとする。

図１２に示すフローは、測定項目毎に開始され、最初に初期姿勢を認識した時点で１回だけ実行される。そのため、被験者が変わった場合でもその被験者の体格に合わせてインデックス画像を生成することになるため、正確な測定を行うことが可能である。

ステップ１２００では、誤推定カウント処理部１４６２は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの現在動作中の身体部位位置計測装置から関節位置情報を取得する。

ステップ１２０２では、誤推定カウント処理部１４６２は、初期姿勢を認識したか否かを判定する。初期姿勢は、測定前の姿勢であり、例えば外転／内転の場合は図１０（Ａ）に示す０°の位置に足がある姿勢であってよく、外旋／内旋の場合は図１０（Ａ）に示す０°の位置に足がある姿勢であってよい。初期姿勢を認識した場合は、ステップ１２０４に進み、それ以外の場合は、ステップ１２００の戻る。即ち、誤推定カウント処理部１４６２は、初期姿勢を認識するまで、関節位置推定部２１４又は２２４から関節位置を取得し、初期姿勢の条件を満たしているか否かを繰り返し確認する。

ステップ１２０４では、誤推定カウント処理部１４６２は、初期姿勢を認識したときの関節位置情報に基づいて、股関節、膝関節及び足首関節のそれぞれの座標を初期座標として保存する。

ステップ１２０６では、誤推定カウント処理部１４６２は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの現在動作中の身体部位位置計測装置から得られる距離画像から１画素ずつ画素をチェック対象画素として読み出す。尚、処理効率を高めるために、ｙ座標が股関節のyhip以上の場合は範囲外のためチェックせず、y座標がyhipより小さい画素のみチェックすることとしてもよい。

ステップ１２０８では、誤推定カウント処理部１４６２は、チェック対象画素についてθ（図１３参照）がθabとθadの範囲に収まっているか否かを判定する。図１３に示すように、x<xhipの場合、θは、以下のとおりである。

この場合、誤推定カウント処理部１４６２は、θ＜θabの場合、範囲内と判定する。他方、xhip<xの場合、θは、以下のとおりである。

この場合、誤推定カウント処理部１４６２は、θ<θadの場合、範囲内と判定する。θがθabとθadの範囲に収まっている場合は、ステップ１２１０に進み、それ以外の場合は、ステップ１２１４に進む。

ステップ１２１０では、誤推定カウント処理部１４６２は、膝の可動範囲内かどうか確認するための距離チェックを行う。具体的には、誤推定カウント処理部１４６２は、まず、股関節とPの距離PHを以下で算出する。

次いで、誤推定カウント処理部１４６２は、距離PHが、初期姿勢での関節位置情報から求められるlthighを用いた以下の条件を満たすか否かを判定する。
lthigh-α ＜ PH < lthigh+α
距離PHが上記の条件を満たす場合は、ステップ１２１８に進み、それ以外の場合は、ステップ１２１２に進む。

ステップ１２１２では、誤推定カウント処理部１４６２は、足首の可動範囲内かどうか確認するための距離チェックを行う。具体的には、誤推定カウント処理部１４６２は、距離PHが、初期姿勢での関節位置情報から求められるllegを用いた以下の条件を満たすか否かを判定する。
lleg-α ＜ PH＜ lleg＋α
距離PHが上記の条件を満たす場合は、ステップ１２１６に進み、それ以外の場合は、ステップ１２１４に進む。

ステップ１２１４では、誤推定カウント処理部１４６２は、インデックス画像における今回のチェック対象画素に対応する画素位置のインデックス値として、"範囲外インデックス値"、例えば"０"をセットする。

ステップ１２１６では、誤推定カウント処理部１４６２は、インデックス画像における今回のチェック対象画素に対応する画素位置のインデックス値として、"足首の関節インデックス値"、例えば"２"をセットする。

ステップ１２１８では、誤推定カウント処理部１４６２は、インデックス画像における今回のチェック対象画素に対応する画素位置のインデックス値として、"膝の関節インデックス値"、例えば"１"をセットする。

ステップ１２２０では、誤推定カウント処理部１４６２は、全ての画素をチェックしたか否かを判定する。全ての画素をチェックした場合は、終了となり、インデックス画像が完成する。インデックス画像は、可動範囲保持部１４６３に保存され、図９に示したステップ９０４及びステップ９１０の判定処理において使用される。他方、全ての画素をチェックしていない場合は、ステップ１２０６に戻り、新たな画素をチェック対象画素として読み出し、処理を繰り返す。

図１２に示す処理によれば、被験者の初期姿勢に基づいて、基準可動範囲（インデックス画像）を生成することができる。これにより、計測時の被験者の位置の差異に起因した誤差要因を排除することができる。また、基準可動範囲（インデックス画像）は、初期姿勢での関節位置情報から求められるlthigh等のような被験者の身体サイズを用いて生成されるので、被験者毎に異なり得る身体サイズに起因した誤差要因を排除することができる。従って、被験者が変わった場合でもその被験者の体格に合わせてインデックス画像を生成することになるため、正確な測定を行うことが可能となる。

図１４は、他の例による第１身体部位位置計測装置２１０Ａの機能構成例を示す。第１身体部位位置計測装置２１０Ａは、上述した第１身体部位位置計測装置２１０に対して、誤推定検出部２１９と、可動範囲保持部２１８とを追加的に含む点が異なる。尚、第２身体部位位置計測装置２２０についても同様の変更が可能である。

誤推定検出部２１９の処理は、図１５を参照して後述する。可動範囲保持部２１８は、初期姿勢における関節位置と、測定項目に応じて決まる関節の基準可動範囲を示すデータ（インデックス画像）を保持する。可動範囲保持部２１８は、可動範囲保持部１４６３と共通であってもよい。

図１５は、誤推定検出部２１９の誤推定検出処理の処理フローの一例を示す。図１５のフローは、第１身体部位位置計測装置２１０Ａの動作中に、１フレーム毎に実行されてよい。

ステップ１５００では、誤推定検出部２１９は、関節位置推定部２１４から関節位置情報を取得する。

ステップ１５０２では、誤推定検出部２１９は、誤推定検出部２１９は、上記ステップ１５００で取得した関節位置情報から膝の関節（図８参照）に関する座標を読み出す。このとき、測定項目が右股関節に関する場合（例えば右股関節の外転／内転時の可動範囲）は、誤推定検出部２１９は、右の膝の関節に関する座標を読み出す。また、測定項目が左股関節に関する場合は、誤推定検出部２１９は、左の膝の関節に関する座標を読み出す。

ステップ１５０２では、誤推定検出部２１９は、現在の測定項目に対応するインデックス画像を可動範囲保持部２１８から読み出し、インデックス画像における対応する画素のインデックス値を抽出する。インデックス画像における対応する画素とは、上記ステップ１５０２で読み出した膝関節に関する座標に対応する位置の画素である。誤推定検出部２１９は、抽出したインデックス値が、"膝の関節インデックス値"であるか否かを判定する。尚、抽出したインデックス値が"膝の関節インデックス値"であることは、膝関節に関する座標が基準可動範囲内であることを意味する。インデックス値が"膝の関節インデックス値"である場合は、ステップ１５０８に進み、それ以外の場合（インデックス値が0か"膝の関節インデックス値"以外の値の場合）は、ステップ１５０６に進む。

ステップ１５０６では、誤推定検出部２１９は、今回のフレームに係る膝関節に関する座標を、直近のフレームに係る膝関節に関する座標であって、基準可動範囲内の座標に置き換える（補正する）。尚、誤推定検出部２１９は、エラーとして位置情報を出力しないこととしてもよい。

ステップ１５０８では、誤推定検出部２１９は、上記ステップ１５００で取得した関節位置情報から足首の関節に関する座標を読み出す。このとき、測定項目が右股関節に関する場合（例えば右股関節の外転／内転時の可動範囲）は、誤推定検出部２１９は、右の足首の関節に関する座標を読み出す。また、測定項目が左股関節に関する場合は、誤推定検出部２１９は、左の足首の関節に関する座標を読み出す。

ステップ１５１０では、誤推定検出部２１９は、上記ステップ１５０８で読み出した足首関節に関する座標に基づいて、インデックス画像における対応する画素のインデックス値を抽出する。誤推定検出部２１９は、抽出したインデックス値が、"足首の関節インデックス値"であるか否かを判定する。尚、抽出したインデックス値が"足首の関節インデックス値"であることは、足首関節に関する座標が基準可動範囲内であることを意味する。インデックス値が"足首の関節インデックス値"である場合は、ステップ１５１４に進み、それ以外の場合は、ステップ１５１２に進む。

ステップ１５１２では、誤推定検出部２１９は、今回のフレームに係る足首関節に関する座標を、直近のフレームに係る足首関節に関する座標であって、基準可動範囲内の座標に置き換える（補正する）。尚、誤推定検出部２１９は、エラーとして位置情報を出力しないこととしてもよい。

図１５に示す処理によれば、膝関節に関する座標が、対応する基準可動範囲内にない場合や、足首の関節に関する座標が、対応する基準可動範囲内にない場合に、関節位置情報を直近の基準可動範囲内の座標に置き換えて出力することができる。これにより、関節位置情報の精度が一時的に低下した場合でも、関節の可動域の測定精度を維持することが可能となる。

図１６は、重なり検出処理（図６のステップ６０８）の処理フローの一例を示す。図１７は、重なり検出処理の説明図であり、（Ａ）は、初期姿勢の状態を模式的に示し、（Ｂ）は、重なり発生時の状態を模式的に示す。図１７は、一例として右足の外転/内転の測定する際の各状態を示す図であり、図４と同様、被験者Ｓは、下半身のみが模式的に図示されている。

ステップ１６００では、重なり判定処理部１４６４は、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの現在動作中の身体部位位置計測装置から得られる距離画像から１画素ずつ画素を読み出す。

ステップ１６０２では、重なり判定処理部１４６４は、上記ステップ１６００で読み出した画素が足の領域を示す画素と隣接し、且つ、足の領域内の距離と距離が同等であるか否かを判定する。足の領域を示す画素は、初回の処理周期では、股関節の位置の画素のみとする。肯定判定の場合は、ステップ１６０４に進み、否定判定の場合は、ステップ１６００に戻り、新たな画素を読み出し、処理を繰り返す。

ステップ１６０４では、重なり判定処理部１４６４は、上記ステップ１６００で読み出した画素を足の領域として足領域フラグデータをセットする。足領域フラグデータは、距離画像と同じ画素数の配列を有し、足の領域かどうかを示すフラグを保持する。

ステップ１６０６では、重なり判定処理部１４６４は、上記ステップ１６００で読み出した画素の部位の股関節位置からの距離を算出する。

ステップ１６０８では、重なり判定処理部１４６４は、上記ステップ１６０６で算出した距離が、これまでに求めた最大値より大きいか否かを判定する。上記ステップ１６０６で算出した距離が最大値より大きい場合は、ステップ１６１０に進み、それ以外の場合は、ステップ１６１２に進む。

ステップ１６１０では、重なり判定処理部１４６４は、上記ステップ１６０６で算出した距離により、距離の最大値を更新する。この距離の最大値は、足領域の長さの最大値を表す。

ステップ１６１２では、重なり判定処理部１４６４は、全ての画素をチェックしたか否かを判定する。全ての画素をチェックした場合は、ステップ１６１４に進み、それ以外の場合は、新たな画素を読み出し、処理を繰り返す。

ステップ１６１４では、重なり判定処理部１４６４は、今回の距離画像から得られた距離の最大値が、足の長さよりも有意に短いか否かを判定する。足の長さは、初期姿勢での関節位置情報から求められてよい。具体的には、初期姿勢認識時に股関節の位置、第１距離画像センサ２１又は第２距離画像センサ２２から足までの距離、股関節の位置と足首関節の位置から足の長さを算出しておく。距離の最大値が、足の長さよりも有意に短いか否かは、距離の最大値が、足の長さの所定割合（例えば、５０％から９０％内の割合）以下であるか否かを判定することにより実現されてもよい。距離の最大値が足の長さよりも有意に短い場合は、ステップ１６１６に進み、それ以外の場合は、そのまま終了する。

ステップ１６１６では、重なり判定処理部１４６４は、足の重なりを検出したと判断し、"切り替え有効"を示す処理結果を出力する。

図１６に示す処理によれば、フレーム毎に足の領域（センサからの距離が略同じで連続した領域）を求め、その領域内で股関節から最も遠い部分までの長さが足の長さより短い場合、重なったと判定して切り替えが必要と判断する。即ち、距離画像で足の領域は、第１距離画像センサ２１又は第２距離画像センサ２２から見てほぼ同じ距離であることを利用し、距離画像において、股関節の位置の画素からスタートして１画素毎に足の領域であるかどうかを判定していく。そして、ほぼ等しい距離で連続した領域を求め、股関節からその領域の最も遠い画素までの長さを求めて、初期姿勢認識時の足の長さと比較する。そしてその最も遠い画素までの長さが足の長さより短い時に重なっていると判定する。これは、図１７（Ｂ）に示すように重なりが発生した場合は、最も遠い画素までの長さ（距離の最大値）は、Ｐ０〜Ｐ５までの長さになり、足の長さ（図１７（Ａ）のＰ０〜Ｐ２までの長さ参照）よりも有意に短くなるためである。具体的には、図１７（Ｂ）に示すように、右側の重なり発生時の場合、左足が右足の上に重なっているため、距離画像で見ると、右足の領域は左足によって分割される形となる。従って、かかる分割を検出できれば、分割＝"重なっている"と判断することが可能となる。そのため、距離画像から下側の足の股関節を含む領域の長さを求められれば、その長さが初期姿勢時に求めた長さより短くなっていることで重なっていると判断できる。

このようにして図１６に示す処理によれば、足の重なりを距離画像から直接的に検出することができる。尚、この点は、足の重なりを間接的に検出することが可能な図７及び図９に示した処理とは異なる。同様に、図１６に示す処理によれば、上述のような重なりに起因した関節位置情報の信頼度の低下が検出された場合に、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０の間の切り替えを行うことが可能となる。これにより、関節の可動域の測定精度を高めることが可能となる。

図１８は、他の一例による可動範囲測定装置２の概略構成を模式的に示す正面図である。図１８には、説明用に、ベッドに仰向けで横たわった状態の被験者Ｓが、足裏方向から視た正面視で示されている。

可動範囲測定装置２は、距離画像センサ２４と、処理装置１００Ａ（図９には図示されず）とを含む。

距離画像センサ２４は、被験者Ｓの距離情報を含む距離画像を取得する。距離画像センサ２４は、上述した第１距離画像センサ２１及び第２距離画像センサ２２に対して、センサとしての構成自体は同様であってよい。

距離画像センサ２４は、位置（向き）を可変制御可能である。即ち、第２方向に係る角度θ_s（以下、この角度を「センサ角度」とも称する）が可変である。この構成は任意であるが、図１８に示す例では、距離画像センサ２４は、ＸＺ面内の円弧状（被験者Ｓを中心とした円弧状）のレール２６上を移動可能な可動部２５に設けられる。距離画像センサ２４は、レール２６に沿って可動部２５が移動することで位置が変化される。尚、距離画像センサ２４の移動のための動力は、可動部２５における任意のアクチュエータ（図示せず）により生成されてよい。アクチュエータは、電気モータ等であってよい。

図１９は、可動範囲測定装置２の機能ブロック図である。図３と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付している。

図１９に示す例では、可動範囲測定装置２は、身体部位位置計測装置２４０と、処理装置１００Ａとを含む。

身体部位位置計測装置２４０は、距離画像センサ２４と、可動部２５と、距離画像保持部２４２と、関節位置推定部２４４と、学習データ保持部２４６と、可動部制御部２４８とを含む。距離画像保持部２４２、関節位置推定部２４４、学習データ保持部２４６及び可動部制御部２４８は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよいし、双方で実現されてもよい。尚、身体部位位置計測装置２４０は、可動部２５と可動部制御部２４８とを含む点以外は、図１４に示した第１身体部位位置計測装置２１０Ａと同様の構成であってもよい。

距離画像保持部２４２は、距離画像センサ２４により取得された距離画像を保存する。関節位置推定部２４４は、学習データ保持部２４６内の学習データと、距離画像とに基づいて、被験者Ｓの関節位置を表す関節位置情報を生成する。

可動部制御部２４８は、可動部２５を制御して距離画像センサ２４の位置（図１８のセンサ角度θ_s）を変化させる。可動部制御部２４８は、例えば移動する方向と移動距離を可動部２５に入力することにより、可動部２５を目標位置へ移動させる。或いは、可動部２５に加速度センサを搭載し、その値を可動部制御部２４８が読み出して角度を算出し、目標位置となるよう可動部２５を制御する構成であってもよい。この場合、加速度センサからは加速度情報を可動部制御部２４８に送り、可動部制御部２４８からは移動方向と移動のON/OFFの情報を可動部２５に入力することにより移動制御を行うこととしてよい。

尚、距離画像保持部２４２、関節位置推定部２４４、学習データ保持部２４６及び可動部制御部２４８の一部又は全部は処理装置１００Ａにより実現されてもよい。

処理装置１００Ａのハードウェア構成自体は、図２を参照した説明した処理装置１００のハードウェア構成と同様であってよい。

処理装置１００Ａは、上述した可動範囲測定装置１の処理装置１００に対して、切り替え判定部１４６が切り替え判定部１４６Ａに置換された点が主に異なる。切り替え判定部１４６Ａは、切り替え判定部１４６と同様の態様で切り替え指示を生成する。切り替え判定部１４６Ａは、切り替え指示を可動部制御部２４８に出力する。可動部制御部２４８は、これを受けて、可動部２５を制御して距離画像センサ２４の位置（図１８のセンサ角度θ_s）を変化させる。これにより、上述した可動範囲測定装置１における２つの距離画像センサ（第１距離画像センサ２１及び第２距離画像センサ２２）の機能が１つの距離画像センサ２４により実現される。

尚、切り替え判定部１４６Ａは、切り替え指示として、現在のセンサ角度θ_sと、実現すべき目標のセンサ角度θ_sとの関係に基づいて、距離画像センサ２４の移動する方向と移動距離（角度）を指示してもよい。実現すべき目標のセンサ角度θ_sは、そのセンサ位置から被験者を視たときに外転／内転や外旋／内旋の測定中に足の重なりが可動域の全体に亘って生じないように決定されてもよい。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、測定対象は人体の関節の可動域であるが、ロボットのような人体以外の関節を有する測定対象物に適用されてもよい。この場合は、測定対象は、同様に、例えばロボットの、関節の可動域であってよい。

また、上述した実施例では、ＸＹ平面は水平面であるが、測定対象によっては、ＸＹ平面は、他の面（例えば鉛直面や斜めの面）であってもよい。

また、上述した実施例では、関節の可動範囲を測定しているが、他の可動範囲を測定することとしてもよい。例えば、単に腕、足などの可動部位の可動範囲を、関節位置情報に基づいて測定してもよい。また、測定対象は、可動範囲に限られず、測定対象は、例えば単に腕、足などの可動部位の位置や速度等であってもよい。

なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
第１方向から測定対象物の第１距離画像と、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサと、
前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちの他方に切り替えて前記所定部位の位置情報を取得する処理装置とを含む、測定装置。
（付記２）
前記処理装置は、前記センサの位置から前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重なる場合に前記位置情報の信頼度の低下を検出する、付記１に記載の測定装置。
（付記３）
前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１センサと、前記第１センサとは異なる第２センサであって前記第２距離画像を取得する第２センサとを含む、付記１に記載の測定装置。
（付記４）
前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１位置と、前記第２距離画像を取得する第２位置との間で移動可能であり、
前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像の間の切り替えに伴って、前記センサの位置を前記第１位置と前記第２位置の間で切り替える、付記１に記載の測定装置。
（付記５）
前記測定対象物の所定部位は、前記測定対象物の関節を含み、
前記処理装置は、前記位置情報に基づいて前記関節の可動域を算出する、付記１〜４のうちのいずれか１項に記載の測定装置。
（付記６）
前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて前記測定対象物の初期姿勢に応じた基準可動範囲を設定し、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づく前記所定部位の位置が、前記基準可動範囲内であるか否かに基づいて、前記位置情報の信頼度の低下の有無を判定する、付記１又は２に記載の測定装置。
（付記７）
前記処理装置は、前記所定部位の位置が前記基準可動範囲外となる回数が所定閾値以上である場合に、前記位置情報の信頼度の低下を検出する、付記６に記載の測定装置。
（付記８）
前記処理装置は、前記所定部位の位置が前記基準可動範囲外である場合、前記位置情報を、前記所定部位の位置が前記基準可動範囲内であるときの直近の前記位置情報に基づいて補正する、付記６に記載の測定装置。
（付記９）
前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像に基づいて、複数の測定項目に係る前記被験者の関節の可動範囲を算出し、
前記処理装置は、前記測定項目に基づいて、前記基準可動範囲を設定する、付記６に記載の測定装置。
（付記１０）
前記測定項目に係る可動範囲は、右股関節の外転／内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の右足の股関節を中心として右足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、左股関節の外旋／内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の左足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、左股関節の外転／内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の左足の股関節を中心として左足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、右股関節の外旋／内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の右足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか１つである、付記９に記載の測定装置。
（付記１１）
前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記所定部位は、前記被験者の膝又は足首であり、
前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて算出した前記被験者の足の長さが所定基準長さよりも有意に短い場合に、前記位置情報の信頼度の低下を検出する、付記１又は２に記載の測定装置。
（付記１２）
前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて前記測定対象物の複数の所定部位の位置を算出してそれぞれの前記位置情報を生成する第２処理装置であって、前記所定部位の位置の算出が不能な場合にエラー情報を、対応する前記位置情報に付加する第２処理装置を更に含み、
前記処理装置は、前記エラー情報の発生回数が所定閾値以上である場合に、前記位置情報の信頼度の低下を検出する、付記１又は２に記載の測定装置。
（付記１３）
第１方向から測定対象物の第１距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得し、
前記位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得することを含む、測定方法。
（付記１４）
第１方向から測定対象物の第１距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得し、
前記位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得する、
処理をコンピューターに実行させるプログラム。

１，２ 可動範囲測定装置
２１ 第１距離画像センサ
２２ 第２距離画像センサ
２４ 距離画像センサ
１００，１００Ａ 処理装置

Claims (9)

1. 第１方向から測定対象物の第１距離画像と、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサと、
   前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちの他方に切り替えて前記所定部位の位置情報を取得する処理装置とを含み、
   前記処理装置は、前記センサの位置から前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重なる場合に前記位置情報の信頼度の低下を検出する、測定装置。
2. 前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１センサと、前記第１センサとは異なる第２センサであって前記第２距離画像を取得する第２センサとを含む、請求項１に記載の測定装置。
3. 第１方向から測定対象物の第１距離画像と、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサと、
   前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちの他方に切り替えて前記所定部位の位置情報を取得する処理装置とを含み、
   前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１位置と、前記第２距離画像を取得する第２位置との間で移動可能であり、
   前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像の間の切り替えに伴って、前記センサの位置を前記第１位置と前記第２位置の間で切り替える、測定装置。
4. 前記測定対象物の所定部位は、前記測定対象物の関節を含み、
   前記処理装置は、前記位置情報に基づいて前記関節の可動域を算出する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の測定装置。
5. 第１方向から測定対象物の第１距離画像と、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサと、
   前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちの他方に切り替えて前記所定部位の位置情報を取得する処理装置とを含み、
   前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて前記測定対象物の初期姿勢に応じた基準可動範囲を設定し、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づく前記所定部位の位置が、前記基準可動範囲内であるか否かに基づいて、前記位置情報の信頼度の低下の有無を判定する、測定装置。
6. 前記測定対象物は、被験者の人体であり、
   前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像に基づいて、複数の測定項目に係る前記被験者の関節の可動範囲を算出し、
   前記処理装置は、前記測定項目に基づいて、前記基準可動範囲を設定する、請求項５に記載の測定装置。
7. 第１方向から測定対象物の第１距離画像と、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサと、
   前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報の信頼度の低下を検出した場合に、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちの他方に切り替えて前記所定部位の位置情報を取得する処理装置とを含み、
   前記測定対象物は、被験者の人体であり、
   前記所定部位は、前記被験者の膝又は足首であり、
   前記処理装置は、前記第１距離画像及び前記第２距離画像のうちのいずれか一方に基づいて算出した前記被験者の足の長さが所定基準長さよりも有意に短い場合に、前記位置情報の信頼度の低下を検出する、測定装置。
8. 第１方向から測定対象物の第１距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得し、
   前記第１方向から前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重なる場合に、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得することを含む、コンピューターにより実行される測定方法。
9. 第１方向から測定対象物の第１距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得し、
   前記第１方向から前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重なる場合に、前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像に基づいて得られる前記測定対象物の所定部位の位置情報を取得する、
   処理をコンピューターに実行させるプログラム。

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