JP6942958B2 - 運動解析装置、運動解析方法及びプログラム - Google Patents
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Description
前記検出手段に検出された前記動作の情報に基づいて、前記運動における前記部位の移動、回転、角度の少なくとも一つの変化を前記姿勢モデルによって出力する出力手段と、を備え、
前記出力手段は、前記動作の情報に含まれる、前記運動における前記被験者の脚の接地タイミングに応じて、前記姿勢モデルの表示態様を変化させて出力する、
ことを特徴とする。
運動解析システムSは、図1に示すように、センサユニット1と、運動解析装置2と、を含む。
センサユニット1は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)11−1と、ROM(Read Only Memory)12−1と、RAM(Random Access Memory)13−1と、バス14−1と、入出力インターフェース15−1と、センサ部16−1と、入力部17−1と、出力部18−1と、記憶部19−1と、通信部20−1と、ドライブ21−1と、を備えている。
また、本実施形態においては、センシングの開始・終了を入力部17−1に対するユーザ操作を契機に行う。
センサユニット1は、センシングにあたり、被験者Hの直立した姿勢が基準の姿勢となるように、直立した姿勢時の装置の傾きと鉛直方向とを一致させるキャリブレーションを行う。キャリブレーションでは、直立した姿勢で、静止状態を所定の時間維持することで、直立した姿勢が基準の姿勢となるように、重力加速度と、装置の所定方向(本実施形態においては、センサユニット1の長手方向)の軸がなす角s1を用いて行う。キャリブレーション以降は、被験者Hが図3(b)に示すような前傾姿勢となり、センサユニット1の長手方向の軸がなす角がs1からs2になっても、直立した姿勢を基準として軸補正を行い、正確なセンシング結果を出力することができる。
なお、図3は、姿勢変化によるセンサユニット1の傾きの変化を示す模式図である。
運動解析装置2は、通信機能を有する情報機器で構成され、例えば、スマートフォン、タブレット端末等が含まれる。
即ち、センサユニット1と、運動解析装置2とは、センサ部16−1を除く、CPU11−1乃至ドライブ21−1と、CPU11−2乃至ドライブ21−2との構成において同一である。運動解析装置2では、センサユニット1と同一の構成については、説明を省略する。
フォーカスレンズは、イメージセンサの受光面に被写体像を結像させるレンズである。ズームレンズは、焦点距離を一定の範囲で自在に変化させるレンズである。
光学レンズ部にはまた、必要に応じて、焦点、露出、ホワイトバランス等の設定パラメータを調整する周辺回路が設けられる。
光電変換素子は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の光電変換素子等から構成される。光電変換素子には、光学レンズ部から被写体像が入射される。そこで、光電変換素子は、被写体像を光電変換(撮像)して画像信号を一定時間蓄積し、蓄積した画像信号をアナログ信号としてAFEに順次供給する。
AFEは、このアナログの画像信号に対して、A/D(Analog/Digital)変換処理等の各種信号処理を実行する。各種信号処理によって、ディジタル信号が生成され、撮像部22の出力信号として出力される。
このような撮像部22−2の出力信号を、以下、「撮像画像のデータ」と呼ぶ。撮像画像のデータは、CPU11−2や図示しない画像処理部等に適宜供給される。
動画を確認したユーザは、一連の動作全体における姿勢変化を把握し、姿勢が適切であるか否かを判断することができ、所定の動作時点や運動全体の改善等に利用することができる。
具体的には、姿勢モデルM1は、図5(a)に示す基準となる姿勢(本実施形態においては、直立した姿勢)を正面として、位置や姿勢の変化に応じて、図5(b)及び図5(c)に示すように姿勢モデルM1の見え方が変化する。姿勢モデルM1は立体形状であるため、基準位置からの前後左右の移動や回転の角度の姿勢変化を直感的に把握させることができる。
なお、姿勢モデルを領域分けせずに、モデル全体の色(例えば、右脚の場合は、赤とし、左脚は青とする等)のみで左右の脚の接地を表現するようにしたり、接地の脚を示す表示(例えば、右脚の場合は、右の文字とし、左脚は左の文字とする等)を行ったりして構成してもよい。
センシング結果表示処理とは、センサユニット1で取得したセンサ情報を解析して、動作の変化を立体形状で表示する一連の処理をいう。
姿勢情報記憶部72には、後述する変動分位置、変動分角度及び接地区間を時系列に並べて作成した姿勢に関する情報(以下、「姿勢情報」という。)が記憶される。
姿勢モデル動画記憶部73には、作成した姿勢モデル動画のデータが記憶される。
センシング結果表示処理は、ユーザによる入力部17−2へのセンシング結果表示処理開始の操作により開始される。
速度の算出は、まず、加速度を積分する。
そして、体幹(本実施形態においては、腰付近)に装着したセンサユニット1からのセンサ情報を用いており、上体の揺れ等の影響により、重力方向の軸と上下方向の軸とに差異が生じるため、加速度の軸補正を行う。加速度の軸補正は、加速度に対応する角速度から各時刻の重力方向を推定し、推定した重力方向と加速度の上下方向を一致させるように、加速度の各軸を回転させることで行う。
最後に、軸補正した3軸の加速度をそれぞれ積分することで、速度を算出する。
具体的には、変動分速度は、3軸のそれぞれの速度毎に所定の長さ(例えば、30歩分や20秒等)の移動平均を取り、速度から移動平均を差し引いて算出する。
また、変動分位置は、算出した変動分速度を積分して取得したそれぞれの位置毎に所定の長さ(例えば、30歩分や20秒等)の移動平均を取り、位置から移動平均を差し引いて算出する。
また、変動分角度は、3軸の角速度をそれぞれ積分して取得したそれぞれの角度毎に所定の長さ(例えば、30歩分や20秒等)の移動平均を取り、位置から移動平均を差し引いて算出する。
その後、センシング結果表示処理は終了する。
なお、上述したフローチャートにおいては、ステップS12の速度の算出に係る処理及びステップS13の変動分速度・変動分角度・変動分位置の算出に係る処理と、ステップS14の接地区間の推定に係る処理の順序は、自由に設定可能である。
これにより、ユーザは自分がイメージしているとおりに体幹を使って運動しているか、適切な姿勢(前傾姿勢)を保っているか、正しいタイミングで接地できているか等を簡単、かつ、直感的に把握することができる。
図8は、センシング結果表示の他の表示例を示す模式図である。なお、図8(a)、(c)及び(e)は、左右上下方向(正面)の位置変化を表現したものであり、図8(b)、(d)及び(f)は、前後上下方向(側面)の位置変化を表現したものである。
センサユニット1は、所定の運動を行う被験者の、当該運動時の身体の傾きの変化を逐次検出する。
出力部18−2は、この検出手段によって逐次検出した結果を所定の立体形状を模した画像を用いて描画したものを出力する。
これにより、運動解析システムSにおいては、所定の運動を行う被験者が自身の身体の姿勢や傾きを容易に把握することができる。
これにより、センサユニット1においては、センシング対象の特定部位の傾きの変化を検出することができる。
これにより、運動解析システムSにおいては、1回のデータ量を少なく抑えたり、リアルタイムに検出結果を表示させたりすることができる。
これにより、運動解析システムSにおいては、直感的に体の傾きの変化を把握することができる。
これにより、運動解析システムSにおいては、運動時における様子を直感的に把握することができる。
出力部18−2は、画像が検出したタイミングに同期されて変化する様子を出力する。
これにより、運動解析システムSにおいては、例えば、被験者を撮影してスルー画面や同時期に撮影した動画像に立体形状を模した画像を合わせて表示させることができる。
例えば、本発明は、センシング結果表示処理機能を有する電子機器一般に適用することができる。具体的には、例えば、本発明は、ノート型のパーソナルコンピュータ、プリンタ、テレビジョン受像機、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯型ナビゲーション装置、携帯電話機、スマートウォッチ、ポータブルゲーム機等に適用可能である。
換言すると、図6の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が運動解析装置2に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図6の例に限定されない。
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
本実施形態における機能的構成は、演算処理を実行するプロセッサによって実現され、本実施形態に用いることが可能なプロセッサには、シングルプロセッサ、マルチプロセッサ及びマルチコアプロセッサ等の各種処理装置単体によって構成されるものの他、これら各種処理装置と、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field‐Programmable Gate Array)等の処理回路とが組み合わせられたものを含む。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。
[付記1]
所定の運動を行う被験者の、当該運動時の身体の傾きの変化を逐次検出する検出手段と、
この検出手段によって逐次検出した結果を所定の立体形状を模した画像を用いて描画したものを出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする運動解析装置。
[付記2]
前記検出手段は、当該運動解析装置とは別体に構成され、前記被験者の体幹付近に装着されている、
ことを特徴とする付記1に記載の運動解析装置。
[付記3]
前記検出手段によって逐次検出した結果を、無線通信により取得する取得手段をさらに備える、
ことを特徴とする付記2に記載の運動解析装置。
[付記4]
前記出力手段は、前記画像が前記検出したタイミングに同期されて変化する様子を出力する、
ことを特徴とする付記1乃至3の何れか1つに記載の運動解析装置。
[付記5]
前記出力手段は、鉛直方向に対する前記画像の傾きの変化する様子を出力する、
ことを特徴とする付記4に記載の運動解析装置。
[付記6]
前記出力手段は、前記被験者の運動時の姿勢を模した画像に、前記検出手段が装着された位置に前記画像を配して、前記画像の傾きの変化する様子を出力する、
ことを特徴とする付記5に記載の運動解析装置。
[付記7]
所定の運動を行う被験者の、当該運動時の身体の傾きの変化を逐次検出する検出ステップと、
この検出ステップによって逐次検出した結果を所定の立体形状を模した画像を用いて描画したものを出力する出力ステップと、
を含むことを特徴とする運動解析方法。
[付記8]
コンピュータを、
所定の運動を行う被験者の、当該運動時の身体の傾きの変化を逐次検出する検出手段、
この検出手段によって逐次検出した結果を所定の立体形状を模した画像を用いて描画したものを出力する出力手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
Claims (6)
- 被験者の身体の少なくとも一部の部位の姿勢を表す姿勢モデルを用いて、前記被験者の前記姿勢を解析する運動解析装置において、
所定の運動を行う前記被験者の、前記所定の運動における動作の情報を検出する検出手段と、
前記検出手段に検出された前記動作の情報に基づいて、前記所定の運動における前記一部の部位の移動、回転、角度の少なくとも一つの変化を前記姿勢モデルによって出力する出力手段と、
を備え、
前記出力手段は、前記動作の情報に含まれる、前記所定の運動における前記被験者の脚の接地タイミングに応じて、前記姿勢モデルの表示態様を変化させて出力する、
ことを特徴とする運動解析装置。 - 前記出力手段は、前記所定の運動における前記被験者の右脚及び左脚の接地タイミングに応じて、前記姿勢モデルの表示態様を変化させて出力する、
ことを特徴とする請求項1に記載の運動解析装置。 - 前記出力手段は、前記所定の運動における前記被験者の脚の接地タイミングの信頼性が低い場合、前記接地タイミングの信頼性が低いことを示す情報を出力する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の運動解析装置。 - 前記検出手段は、前記運動解析装置とは別体に構成され、
前記検出手段に検出された前記所定の運動における動作の情報を、取得する取得手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の運動解析装置。 - 被験者の身体の少なくとも一部の部位の姿勢を表す姿勢モデルを用いて、前記被験者の前記姿勢を解析する運動解析装置における運動解析方法であって、
所定の運動を行う前記被験者の、前記所定の運動における動作の情報を検出する検出ステップと、
前記検出ステップに逐次検出された前記動作の情報に基づいて、前記所定の運動における前記一部の部位の移動、回転、角度の少なくとも一つの変化を前記姿勢モデルによって出力する出力ステップと、を含み、
前記出力ステップは、前記動作の情報に含まれる、前記所定の運動における前記被験者の脚の接地タイミングに応じて、前記姿勢モデルの表示態様を変化させて出力する、
ことを特徴とする運動解析方法。 - 被験者の身体の少なくとも一部の部位の姿勢を表す姿勢モデルを用いて、前記被験者の前記姿勢を解析する運動解析装置のコンピュータを、
所定の運動を行う前記被験者の、前記所定の運動における動作の情報を検出する検出手段、
前記検出手段に検出された前記動作の情報に基づいて、前記所定の運動における前記一部の部位の移動、回転、角度の少なくとも一つの変化を前記姿勢モデルによって出力する出力手段、として機能させ、
前記出力手段は、前記動作の情報に含まれる、前記所定の運動における前記被験者の脚の接地タイミングに応じて、前記姿勢モデルの表示態様を変化させて出力する、
ことを特徴とするプログラム。
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