JP6998518B2 - Motor function estimation information generation device, motor function estimation system, motor function estimation information generation method, motor function estimation method and recording medium - Google Patents

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本開示は、運動機能を推定する運動機能推定情報生成装置、運動機能推定システム、運動機能推定情報生成方法、運動機能推定方法及び記録媒体に関する。 The present disclosure relates to a motor function estimation information generator for estimating motor function, a motor function estimation system, a motor function estimation information generation method, a motor function estimation method, and a recording medium.

特に歩行機能等の運動機能の情報は、ユーザのリハビリ内容を決定する上で重要である。近年、サルコペニア又は歩行機能の低下による転倒が社会問題となっており、ユーザの歩行能力を簡易かつ正確に評価する要求は高まっている。歩行能力は、大きく、筋力、持久力、バランス能力の3つの能力に分類される。これらの能力を理学療法的に正確に計測するためには、等速性筋力測定器、心肺負荷試験及び重心動揺計がそれぞれ用いられる。これらの機器及び検査は、正確である反面、大掛かりな装置を必要とし、被験者への負荷が大きいため、日常的な運動機能の評価には適していない。この問題に対し、例えば、特許文献1に記載される技術は、ユーザの腰に装着された加速度センサの上下及び前後方向の平均加速度を特徴量として算出し、算出した特徴量に基づき下肢筋力を推定している。また、非特許文献1には、行動認識のための特徴を抽出する技術が記載されている。 In particular, information on motor functions such as walking function is important in determining the rehabilitation content of the user. In recent years, falls due to sarcopenia or deterioration of walking function have become a social problem, and there is an increasing demand for simple and accurate evaluation of the walking ability of users. Walking ability is broadly classified into three abilities: muscle strength, endurance, and balance ability. In order to accurately measure these abilities in physiotherapy, a constant velocity muscular strength measuring device, a cardiopulmonary load test and a body sway meter are used, respectively. Although these devices and tests are accurate, they require large-scale equipment and place a heavy load on the subject, so that they are not suitable for evaluation of daily motor function. To solve this problem, for example, in the technique described in Patent Document 1, the average acceleration in the vertical and anteroposterior directions of an acceleration sensor mounted on the user's waist is calculated as a feature amount, and the lower limb muscle strength is calculated based on the calculated feature amount. I'm estimating. Further, Non-Patent Document 1 describes a technique for extracting features for behavior recognition.

特許第4696677号公報Japanese Patent No. 4696677

Thomas Plotz他、「Feature Learning for Activity Recognition in Ubiquitous Computing」、国際人工知能会議(International Joint Conference on Artificial Intelligence、IJCAI)、2011年、1729頁Thomas Plotz et al., "Fature Learning for Activity Recognition in Ubiquitous Computing", International Joint Conference on Artificial Intelligence, page 20C

しかしながら、特許文献1の技術では、加速度の平均値、最大加速度値及び最小加速度が特徴として用いられており、計測された加速度の波形の特徴が十分に捉えきられていない。その結果として、特許文献1の技術では、下肢筋力の高い推定精度を得ることができないという課題が存在する。非特許文献1の技術のように、機械学習で行動認識のための特徴を生成する手法も存在するが、このような従来技術は、数秒程度の短いセンサデータ内の特徴を捉えており、数分から数時間以上にわたる長時間のセンサデータから有効な特徴を自動的に算出することは、困難である。 However, in the technique of Patent Document 1, the average value of acceleration, the maximum acceleration value, and the minimum acceleration are used as features, and the characteristics of the measured acceleration waveform are not sufficiently captured. As a result, the technique of Patent Document 1 has a problem that high estimation accuracy of lower limb muscle strength cannot be obtained. There is also a method of generating features for behavior recognition by machine learning, such as the technique of Non-Patent Document 1, but such a conventional technique captures features in short sensor data of about several seconds, and is a number. It is difficult to automatically calculate valid features from long-term sensor data ranging from minutes to hours or more.

本開示の非限定的で例示的な態様は、長時間のセンサデータから推定する運動機能の精度を向上する運動機能推定情報生成装置、運動機能推定システム、運動機能推定情報生成方法、運動機能推定方法及び記録媒体である。 Non-limiting and exemplary embodiments of the present disclosure include motor function estimation information generators, motor function estimation systems, motor function estimation information generation methods, and motor function estimation that improve the accuracy of motor functions estimated from long-term sensor data. Method and recording medium.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成装置は、
所定の時間において、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つを計測するセンサと、
第1の処理回路とを備え、
前記第1の処理回路は、
(a1)前記ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得し、
(a2)前記センサ値における特徴と、前記所定の時間内における時区間とを決定し、
(a3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出し、
(a4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得し、
(a5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出し、
(a6)前記所定の時間内における新たな時区間と、前記新たな時区間に基づく新たな特徴とを決定し、
(a7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、
(a8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、
(a9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正し、
(a10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納する。
The motor function estimation information generator according to one aspect of the present disclosure is
A sensor that measures at least one selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity at a given time.
Equipped with a first processing circuit
The first processing circuit is
(A1) At least one sensor value selected from the acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity of the user and the exercise ability value of the user are acquired.
(A2) The characteristics of the sensor value and the time interval within the predetermined time are determined.
(A3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(A4) Using the feature vector and the athletic ability value, a first weight vector for estimating the athletic ability value is obtained.
(A5) Using the first weight vector and the athletic ability value, a gradient vector with respect to the feature vector is calculated.
(A6) A new time interval within the predetermined time interval and a new feature based on the new time interval are determined.
(A7) Using the sensor value, a feature candidate vector that is a candidate for the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval is calculated.
(A8) Based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector, the feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined.
(A9) Using the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, the first weight vector is modified to a second weight vector.
(A10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.

本開示の一態様に係る運動機能推定システムは、
前記運動機能推定情報生成装置と、
第2の処理回路とを備え、
前記第2の処理回路は、
ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、
前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値とを用いて、推定特徴ベクトルを算出し、
前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを用いて、運動能力値を推定し、
前記運動能力値を出力する。
The motor function estimation system according to one aspect of the present disclosure is
The motor function estimation information generator and
Equipped with a second processing circuit
The second processing circuit is
Acquires at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity,
An estimated feature vector is calculated using the feature and time interval stored in the storage unit and the sensor value.
The athletic ability value is estimated by using the second weight vector stored in the storage unit and the estimated feature vector.
The athletic ability value is output.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成方法は、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得し、
(b2)前記センサ値における特徴と、所定の時間内における時区間とを決定し、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出し、
(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得し、
(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出し、
(b6)前記所定の時間内における新たな時区間と、前記新たな時区間に基づく新たな特徴とを決定し、
(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正し、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納する。
The method for generating motor function estimation information according to one aspect of the present disclosure is
(B1) At least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity, and the user's athletic ability value are acquired.
(B2) The characteristics of the sensor value and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) Using the feature vector and the athletic ability value, a first weight vector for estimating the athletic ability value is obtained.
(B5) Using the first weight vector and the athletic ability value, a gradient vector with respect to the feature vector is calculated.
(B6) A new time interval within the predetermined time interval and a new feature based on the new time interval are determined.
(B7) Using the sensor value, a feature candidate vector that is a candidate for the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval is calculated.
(B8) Based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector, the feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined.
(B9) Using the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, the first weight vector is modified to a second weight vector.
(B10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.

本開示の一態様に係る運動機能推定方法は、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得し、
(b2)前記センサ値における特徴と、所定の時間内における時区間とを決定し、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間において前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出し、
(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得し、
(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出し、
(b6)前記所定の時間内における新たな時区間と、前記新たな時区間に基づく新たな特徴とを決定し、
(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正し、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納し、
(b11)さらに、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、
(b12)前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値とを用いて、推定特徴ベクトルを算出し、
(b13)前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを用いて、運動能力値を推定する。
The motor function estimation method according to one aspect of the present disclosure is
(B1) At least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity, and the user's athletic ability value are acquired.
(B2) The characteristics of the sensor value and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) Using the feature vector and the athletic ability value, a first weight vector for estimating the athletic ability value is obtained.
(B5) Using the first weight vector and the athletic ability value, a gradient vector with respect to the feature vector is calculated.
(B6) A new time interval within the predetermined time interval and a new feature based on the new time interval are determined.
(B7) Using the sensor value, a feature candidate vector that is a candidate for the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval is calculated.
(B8) Based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector, the feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined.
(B9) Using the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, the first weight vector is modified to a second weight vector.
(B10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.
(B11) Further, at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired, and the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity are acquired.
(B12) An estimated feature vector is calculated using the feature and time interval stored in the storage unit and the sensor value.
(B13) The athletic ability value is estimated using the second weight vector stored in the storage unit and the estimated feature vector.

本開示の一態様に係る記録媒体は、プロセッサを備える機器に、処理を実行させるための制御プログラムを備えた記録媒体であって、前記記録媒体は不揮発性で、コンピュータ読み取り可能あり、前記処理は、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得させ、
(b2)前記センサ値における特徴量と、所定の時間内における時区間とを決定させ、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出させ、
(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得させ、
(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出させ、
(b6)前記所定の時間内における新たな時区間と、前記新たな時区間に基づく新たな特徴量とを決定させ、
(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出させ、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定させ、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正させ、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納させる
ことを含む。
The recording medium according to one aspect of the present disclosure is a recording medium provided with a control program for causing a device including a processor to execute a process, the recording medium is non-volatile and can be read by a computer, and the process is performed. ,
(B1) At least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity, and the user's athletic ability value are acquired.
(B2) The feature amount in the sensor value and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) Using the feature vector and the athletic ability value, a first weight vector for estimating the athletic ability value is acquired.
(B5) Using the first weight vector and the athletic ability value, a gradient vector related to the feature vector is calculated.
(B6) A new time interval within the predetermined time interval and a new feature amount based on the new time interval are determined.
(B7) Using the sensor value, a feature candidate vector that is a candidate for the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval is calculated.
(B8) Based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector, the feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined.
(B9) Using the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, the first weight vector is modified to the second weight vector.
(B10) The feature and time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.

本開示の一態様に係る記録媒体は、プロセッサを備える機器に、処理を実行させるための制御プログラムを備えた記録媒体であって、前記記録媒体は不揮発性で、コンピュータ読み取り可能あり、前記処理は、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得させ、
(b2)前記センサ値における特徴量と、所定の時間内における時区間とを決定させ、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出させ、
(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得させ、
(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出させ、
(b6)前記所定の時間内における新たな時区間と、前記新たな時区間に基づく新たな特徴量とを決定させ、
(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間において前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出させ、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定させ、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正させ、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納させ、
(b11)さらに、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得させ、
(b12)前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値とを用いて、推定特徴ベクトルを算出させ、
(b13)前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを用いて、運動能力値を推定させる
ことを含む。
The recording medium according to one aspect of the present disclosure is a recording medium provided with a control program for causing a device including a processor to execute a process, the recording medium is non-volatile and can be read by a computer, and the process is performed. ,
(B1) At least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity, and the user's athletic ability value are acquired.
(B2) The feature amount in the sensor value and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) Using the feature vector and the athletic ability value, a first weight vector for estimating the athletic ability value is acquired.
(B5) Using the first weight vector and the athletic ability value, a gradient vector related to the feature vector is calculated.
(B6) A new time interval within the predetermined time interval and a new feature amount based on the new time interval are determined.
(B7) Using the sensor value, a feature candidate vector, which is a candidate of the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval, is calculated.
(B8) Based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector, the feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined.
(B9) Using the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, the first weight vector is modified to the second weight vector.
(B10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.
(B11) Further, at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired.
(B12) An estimated feature vector is calculated using the feature and time interval stored in the storage unit and the sensor value.
(B13) It is included to estimate the athletic ability value by using the second weight vector stored in the storage unit and the estimated feature vector.

なお、これらの包括的または具体的な態様は、集積回路、またはコンピュータプログラムで実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばCD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)などの不揮発性の記録媒体を含む。 It should be noted that these comprehensive or specific embodiments may be realized by an integrated circuit or a computer program, and may be realized by any combination of an apparatus, a system, a method, an integrated circuit, a computer program and a computer-readable recording medium. May be done. Computer-readable recording media include non-volatile recording media such as CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memory).

本開示によれば、長時間のセンサデータから推定する運動機能の精度を向上することが、可能になる。本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び/又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その1以上を得るために全てが必要ではない。 According to the present disclosure, it is possible to improve the accuracy of the motor function estimated from the sensor data for a long time. Additional benefits and advantages of one aspect of the present disclosure will be apparent from the specification and drawings. This benefit and / or advantage can be provided individually by the various aspects and features disclosed herein and in the drawings, and not all are required to obtain one or more of them.

図1は、実施の形態に係る運動機能推定システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor function estimation system according to an embodiment. 図2は、図1の加速度センサ及び角速度センサを被験者へ装着する位置の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a position where the acceleration sensor and the angular velocity sensor of FIG. 1 are attached to the subject. 図3は、右足に装着された加速度センサの歩行時における進行方向の計測加速度の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the measured acceleration in the traveling direction when the acceleration sensor attached to the right foot is walking. 図4は、実施の形態に係る運動機能推定システムにおける推定知識生成の動作の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation flow of estimation knowledge generation in the motor function estimation system according to the embodiment. 図5は、時区間と抽出する特徴の初期値との組み合わせの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a combination of a time interval and an initial value of a feature to be extracted. 図6は、平均歩行波形の算出方法の一例をイメージ化して示す図である。FIG. 6 is an image showing an example of a method of calculating an average walking waveform. 図7は、更新された時区間と抽出する特徴との組み合わせの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a combination of the updated time interval and the feature to be extracted. 図8は、実施の形態の推定知識の推定方法の一例の概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram of an example of a method for estimating the estimation knowledge of the embodiment. 図9は、ニューラルネットワークを用いた実施の形態の推定知識の推定方法の一例の概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram of an example of an estimation method of estimation knowledge of an embodiment using a neural network. 図10は、実施の形態に係る運動機能推定システムにおける運動機能推定の動作の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an example of an operation flow of motor function estimation in the motor function estimation system according to the embodiment. 図11は、被験者の膝伸展筋力の実測値と推定値との相関を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the measured value and the estimated value of the knee extension muscle strength of the subject. 図12は、実施の形態における運動能力値の推定方法と他の推定手法との間の推定精度を比較して示す図である。FIG. 12 is a diagram comparing the estimation accuracy between the estimation method of the athletic ability value and the other estimation method in the embodiment.

本開示に関わる発明者ら、つまり、本発明者らは、「背景技術」で挙げた特許文献1及び非特許文献1に記載される技術を検討し、運動機能の推定精度を向上する技術を検討した。特許文献1の技術では、ユーザの運動機能の推定のために、ユーザに装着したセンサのセンサデータから抽出される特徴が、用いられる。しかしながら、特許文献1の技術では、抽出される特徴量が、計測データを十分に反映できていないため、運動機能の推定精度が低くなる。本発明者らは、センサデータから抽出される特徴が運動機能の推定精度に影響を与えることを見出し、有用な特徴を見出す技術を検討した。また、非特許文献1の技術には、機械学習を用いて特徴を生成する技術が記載されているが、機械学習は、入力データ自体が入力されるように構成され、計測時間が長いデータが入力されるようには構成されていない。本発明者らは、長い時間のセンサデータから運動機能の推定に有用な特徴を抽出することによって、長い時間のセンサデータからでも高い精度での運動機能推定を可能にするために、以下に記載されるような技術を見出した。 The inventors related to the present disclosure, that is, the present inventors, examined the techniques described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 mentioned in "Background Techniques", and developed a technique for improving the estimation accuracy of motor function. investigated. In the technique of Patent Document 1, a feature extracted from the sensor data of the sensor attached to the user is used for estimating the motor function of the user. However, in the technique of Patent Document 1, since the extracted feature amount does not sufficiently reflect the measurement data, the estimation accuracy of the motor function becomes low. The present inventors have found that the features extracted from the sensor data affect the estimation accuracy of the motor function, and investigated a technique for finding useful features. Further, the technique of Non-Patent Document 1 describes a technique of generating features by using machine learning, but machine learning is configured so that input data itself is input, and data having a long measurement time can be obtained. Not configured to be entered. The present inventors describe below in order to enable highly accurate motor function estimation even from long-time sensor data by extracting features useful for motor function estimation from long-time sensor data. I found a technology that would be used.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成装置は、所定の時間において、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つを計測するセンサと、第1の処理回路とを備え、前記第1の処理回路は、(a1)前記ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得し、(a2)前記センサ値における初期の特徴と、前記所定の時間内における時区間とを決定し、(a3)前記センサ値を用いて、前記時区間において前記初期の特徴に対応する特徴ベクトルを算出し、(a4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得し、(a5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出し、(a6)新たな特徴と、前記所定の時間内における新たな時区間とを決定し、(a7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間において前記新たな特徴に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、(a8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、(a9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正し、(a10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納する。 The motor function estimation information generation device according to one aspect of the present disclosure includes a sensor that measures at least one selected from a user's acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity at a predetermined time, and a first processing circuit. The first processing circuit obtains (a1) at least one sensor value selected from the acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity of the user, and (a2) the exercise ability value of the user. The initial feature in the sensor value and the time interval within the predetermined time are determined, (a3) the feature vector corresponding to the initial feature in the time interval is calculated using the sensor value, and (a4). ) The feature vector and the athletic ability value are used to obtain a first weight vector for estimating the athletic ability value, and (a5) the first weight vector and the athletic ability value are used. A gradient vector with respect to the feature vector is calculated, (a6) a new feature and a new time interval within the predetermined time are determined, and (a7) the sensor value is used to determine the new feature in the new time interval. A feature candidate vector that is a candidate for a feature vector corresponding to a new feature is calculated, and (a8) the feature candidate satisfying a predetermined condition based on the gradient vector based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector. The vector is determined, (a9) the feature candidate vector satisfying the predetermined condition is used, the first weight vector is modified to the second weight vector, and (a10) the feature candidate satisfying the predetermined condition is satisfied. The feature and time interval corresponding to the vector, and the second weight vector are stored in the storage unit.

上記態様によれば、特徴ベクトルが、より適切な特徴候補ベクトルに更新されると、更新後の特徴候補ベクトルを用いて、重みベクトルが、より適切な重みベクトルに更新される。このような重みベクトルは、運動能力値を推定するための推定知識を構成する。これにより、推定知識は、入力されるセンサ値に対して、最適な特徴ベクトル及び時区間を抽出し、抽出した特徴ベクトル及び時区間に基づいて運動能力値を出力することができる。従って、運動機能推定情報生成装置は、計測時間が長時間のセンサ値に対しても、最適な運動能力値を出力することができる。 According to the above aspect, when the feature vector is updated to the more appropriate feature candidate vector, the weight vector is updated to the more appropriate weight vector by using the updated feature candidate vector. Such a weight vector constitutes the estimation knowledge for estimating the athletic ability value. Thereby, the estimation knowledge can extract the optimum feature vector and time interval for the input sensor value, and output the motor ability value based on the extracted feature vector and time interval. Therefore, the motor function estimation information generator can output the optimum motor performance value even for the sensor value having a long measurement time.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成装置において、前記重みベクトルは、ニューラルネットワークを構成し、前記ニューラルネットワークのノード間を重み付けしてもよい。上記態様によれば、機械学習の1つであるニューラルネットワークは、入力情報からの推定結果における正解に対する精度を高くすることできる。さらに、ニューラルネットワークは、入力情報の数量、つまり、入力ノードの数量が多くても、推定結果を得るための処理量を低く抑えることができる。 In the motor function estimation information generation device according to one aspect of the present disclosure, the weight vector may form a neural network and weight the nodes of the neural network. According to the above aspect, the neural network, which is one of machine learning, can improve the accuracy of the correct answer in the estimation result from the input information. Further, the neural network can keep the amount of input information, that is, the amount of processing for obtaining the estimation result low even if the number of input nodes is large.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成装置において、前記勾配ベクトルは、前記第1の重みベクトルを用いて推定される運動能力値の推定値と、取得された前記運動能力値との誤差を示す指標についての、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルであってもよい。上記態様によれば、勾配ベクトルは、特徴ベクトルの変化に対する上記誤差の変化の勾配を示す。例えば、上記誤差が小さくなるような勾配ベクトルの勾配の方向に特徴ベクトルから変化する特徴候補ベクトルを決定することによって、当該特徴候補ベクトルに基づく第2の重みベクトルは、第1の重みベクトルよりも高い精度の推定知識を形成することができる。 In the motor function estimation information generation device according to one aspect of the present disclosure, the gradient vector is an error between the estimated value of the motor ability value estimated by using the first weight vector and the acquired motor ability value. It may be a gradient vector with respect to the feature vector for an index indicating. According to the above aspect, the gradient vector indicates the gradient of the change in the error with respect to the change in the feature vector. For example, by determining a feature candidate vector that changes from the feature vector in the direction of the gradient of the gradient vector so that the error becomes smaller, the second weight vector based on the feature candidate vector is larger than the first weight vector. Highly accurate estimation knowledge can be formed.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成装置において、前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルは、前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度に基づき決定されてもよい。上記態様によれば、所定の条件を満たす特徴候補ベクトルは、特徴候補ベクトルと特徴ベクトルとの差と勾配ベクトルとが相関するように決定される。上述のような方法による特徴候補ベクトルの決定は、容易に行うことが可能である。 In the motor function estimation information generation device according to one aspect of the present disclosure, the feature candidate vector satisfying the predetermined condition is determined based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector. May be done. According to the above aspect, the feature candidate vector satisfying a predetermined condition is determined so that the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the gradient vector correlate with each other. The feature candidate vector can be easily determined by the method as described above.

本開示の一態様に係る運動機能推定システムは、前記運動機能推定情報生成装置と、第2の処理回路とを備え、前記第2の処理回路は、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値とを用いて、推定特徴ベクトルを算出し、前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを用いて、運動能力値を推定し、前記運動能力値を出力する。 The motor function estimation system according to one aspect of the present disclosure includes the motor function estimation information generation device and a second processing circuit, and the second processing circuit is based on the acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity of the user. The estimated feature vector is calculated by acquiring at least one selected sensor value, using the feature and time interval stored in the storage unit, and the sensor value, and storing the feature and time interval in the storage unit. The athletic ability value is estimated using the second weight vector and the estimated feature vector, and the athletic ability value is output.

上記態様によれば、運動機能推定システムは、運動機能推定情報生成装置の推定知識を用いて、入力されるセンサ値に対して、最適な運動能力値を出力することができる。 According to the above aspect, the motor function estimation system can output the optimum motor ability value with respect to the input sensor value by using the estimation knowledge of the motor function estimation information generator.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成方法は、(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得し、(b2)前記センサ値における初期の特徴と、所定の時間内における時区間とを決定し、(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間において前記初期の特徴に対応する特徴ベクトルを算出し、(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得し、(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出し、(b6)新たな特徴と、前記所定の時間内における新たな時区間とを決定し、(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間において前記新たな特徴に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正する。 In the motor function estimation information generation method according to one aspect of the present disclosure, (b1) at least one sensor value selected from the acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity of the user and the exercise ability value of the user are acquired. (B2) The initial feature in the sensor value and the time interval within a predetermined time are determined, and (b3) the feature vector corresponding to the initial feature in the time interval is calculated using the sensor value. , (B4) the first weight vector for estimating the athletic ability value is obtained by using the feature vector and the athletic ability value, and (b5) the first weight vector and the athletic ability value are obtained. Using, the gradient vector for the feature vector is calculated, (b6) the new feature and the new time interval within the predetermined time are determined, and (b7) the sensor value is used to determine the new time. A feature candidate vector that is a candidate for the feature vector corresponding to the new feature is calculated in the section, and (b8) a predetermined condition based on the gradient vector is satisfied based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector. The feature candidate vector is determined, and (b9) the feature candidate vector satisfying the predetermined condition is used to modify the first weight vector to a second weight vector.

上記態様によれば、本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成装置と同様の効果が得られる。 According to the above aspect, the same effect as that of the motor function estimation information generation device according to one aspect of the present disclosure can be obtained.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成方法において、前記重みベクトルは、ニューラルネットワークを構成し、前記ニューラルネットワークのノード間を重み付けしてもよい。 In the motor function estimation information generation method according to one aspect of the present disclosure, the weight vector may form a neural network and weight the nodes of the neural network.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成方法において、前記勾配ベクトルは、前記第1の重みベクトルを用いて推定される運動能力値の推定値と、取得された前記運動能力値との誤差を示す指標についての、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルであってもよい。 In the motor function estimation information generation method according to one aspect of the present disclosure, the gradient vector is an error between the estimated value of the motor ability value estimated by using the first weight vector and the acquired motor ability value. It may be a gradient vector with respect to the feature vector for an index indicating.

本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成方法において、前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルは、前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度に基づき決定されてもよい。 In the motor function estimation information generation method according to one aspect of the present disclosure, the feature candidate vector satisfying the predetermined condition is determined based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector. May be done.

本開示の一態様に係る運動機能推定方法は、(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得し、(b2)前記センサ値における初期の特徴量と、所定の時間内における時区間とを決定し、(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間において前記初期の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出し、(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得し、(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出し、(b6)新たな特徴量と、前記所定の時間内における新たな時区間とを決定し、(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間において前記新たな特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正し、(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴量及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納し、(b11)さらに、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、(b12)前記格納部に格納されている特徴量及び時区間と、前記センサ値とを用いて、推定特徴ベクトルを算出し、(b13)前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを用いて、運動能力値を推定する。 In the motor function estimation method according to one aspect of the present disclosure, (b1) at least one sensor value selected from the acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity of the user and the motor ability value of the user are acquired, and (b2). ) The initial feature amount in the sensor value and the time interval within a predetermined time are determined, and (b3) the feature vector corresponding to the initial feature amount in the time interval is calculated using the sensor value. , (B4) the first weight vector for estimating the athletic ability value is obtained by using the feature vector and the athletic ability value, and (b5) the first weight vector and the athletic ability value are obtained. Using, a gradient vector for the feature vector is calculated, (b6) a new feature quantity and a new time interval within the predetermined time are determined, and (b7) the sensor value is used to determine the new feature amount. A feature candidate vector that is a candidate for the feature vector corresponding to the new feature amount is calculated in the time interval, and (b8) a predetermined condition based on the gradient vector based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector. The feature candidate vector satisfying the condition is determined, (b9) the feature candidate vector satisfying the predetermined condition is used, the first weight vector is modified to the second weight vector, and (b10) the predetermined condition is satisfied. The feature amount and time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the condition, and the second weight vector are stored in the storage unit, and (b11) further, at least selected from the user's acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity. One sensor value is acquired, an estimated feature vector is calculated using (b12) the feature amount and time interval stored in the storage unit, and the sensor value, and (b13) is stored in the storage unit. The athletic ability value is estimated using the second weight vector and the estimated feature vector.

上記態様によれば、本開示の一態様に係る運動機能推定システムと同様の効果が得られる。 According to the above aspect, the same effect as the motor function estimation system according to one aspect of the present disclosure can be obtained.

本開示の一態様に係る記録媒体は、プロセッサを備える機器に、処理を実行させるための制御プログラムを備えた記録媒体であって、前記記録媒体は不揮発性で、コンピュータ読み取り可能あり、前記処理は、(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得させ、(b2)前記センサ値における初期の特徴と、所定の時間内における時区間とを決定させ、(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間において前記初期の特徴に対応する特徴ベクトルを算出させ、(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得させ、(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出させ、(b6)新たな特徴と、前記所定の時間内における新たな時区間とを決定させ、(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間における前記新たな特徴に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出させ、(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定させ、(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正させ、(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納させることを含む。 The recording medium according to one aspect of the present disclosure is a recording medium provided with a control program for causing a device including a processor to execute a process, the recording medium is non-volatile, can be read by a computer, and the process is performed. , (B1) At least one sensor value selected from the user's acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity, and the user's athletic ability value are acquired, and (b2) the initial feature of the sensor value and a predetermined value. The time interval in time is determined, (b3) the sensor value is used to calculate the feature vector corresponding to the initial feature in the time interval, and (b4) the feature vector and the athletic ability value are calculated. The first weight vector for estimating the athletic ability value is obtained by using (b5), and the gradient vector related to the feature vector is calculated by using the first weight vector and the athletic ability value (b5). b6) A new feature and a new time interval within the predetermined time are determined, and (b7) the sensor value is used as a candidate for a feature vector corresponding to the new feature in the new time interval. A certain feature candidate vector is calculated, (b8) the feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector, and (b9) the predetermined feature vector is determined. Using the feature candidate vector satisfying the condition, the first weight vector is modified to the second weight vector, and (b10) the feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and It includes storing the second weight vector in the storage unit.

上記態様によれば、本開示の一態様に係る運動機能推定情報生成装置と同様の効果が得られる。 According to the above aspect, the same effect as that of the motor function estimation information generation device according to one aspect of the present disclosure can be obtained.

本開示の一態様に係る記録媒体において、前記重みベクトルは、ニューラルネットワークを構成し、前記ニューラルネットワークのノード間を重み付けしてもよい。 In the recording medium according to one aspect of the present disclosure, the weight vector may form a neural network and weight the nodes of the neural network.

本開示の一態様に係る記録媒体において、前記勾配ベクトルは、前記第1の重みベクトルを用いて推定される運動能力値の推定値と、取得された前記運動能力値との誤差を示す指標についての、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルであってもよい。 In the recording medium according to one aspect of the present disclosure, the gradient vector is an index indicating an error between the estimated value of the athletic ability value estimated by using the first weight vector and the acquired athletic ability value. It may be a gradient vector related to the feature vector.

本開示の一態様に係る記録媒体において、前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルは、前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度に基づき決定されてもよい。 In the recording medium according to one aspect of the present disclosure, the feature candidate vector satisfying the predetermined condition may be determined based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector. ..

本開示の一態様に係る記録媒体は、プロセッサを備える機器に、処理を実行させるための制御プログラムを備えた記録媒体であって、前記記録媒体は不揮発性で、コンピュータ読み取り可能あり、前記処理は、(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値と、前記ユーザの運動能力値とを取得させ、(b2)前記センサ値における初期の特徴と、所定の時間内における時区間とを決定させ、(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間において前記初期の特徴に対応する特徴ベクトルを算出させ、(b4)前記特徴ベクトルと前記運動能力値とを用いて、運動能力値を推定するための第1の重みベクトルを取得させ、(b5)前記第1の重みベクトルと前記運動能力値とを用いて、前記特徴ベクトルに関する勾配ベクトルを算出させ、(b6)新たな特徴と、前記所定の時間内における新たな時区間とを決定させ、(b7)前記センサ値を用いて、前記新たな時区間において前記新たな特徴に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出させ、(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差に基づいて、前記勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定させ、(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを用いて、前記第1の重みベクトルを第2の重みベクトルに修正させ、(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納させ、(b11)さらに、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得させ、(b12)前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値とを用いて、推定特徴ベクトルを算出させ、(b13)前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを用いて、運動能力値を推定させることを含む。 The recording medium according to one aspect of the present disclosure is a recording medium provided with a control program for causing a device including a processor to execute a process, the recording medium is non-volatile, can be read by a computer, and the process is performed. , (B1) At least one sensor value selected from the user's acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity, and the user's athletic ability value are acquired, and (b2) the initial feature in the sensor value and a predetermined. The time interval in time is determined, (b3) the sensor value is used to calculate the feature vector corresponding to the initial feature in the time interval, and (b4) the feature vector and the athletic ability value are calculated. The first weight vector for estimating the athletic ability value is obtained by using (b5), and the gradient vector related to the feature vector is calculated by using the first weight vector and the athletic ability value (b5). b6) A new feature and a new time interval within the predetermined time are determined, and (b7) the sensor value is used as a candidate for a feature vector corresponding to the new feature in the new time interval. A certain feature candidate vector is calculated, (b8) the feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector, and (b9) the predetermined feature vector is determined. Using the feature candidate vector satisfying the condition, the first weight vector is modified to the second weight vector, and (b10) the feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and The second weight vector is stored in the storage unit, (b11) further, at least one sensor value selected from the user's acceleration, heartbeat, body temperature, and angular velocity is acquired, and (b12) is stored in the storage unit. The estimated feature vector is calculated using the feature and the time interval, and the sensor value, and (b13) the second weight vector stored in the storage unit and the estimated feature vector are used. , Includes estimating athletic performance values.

上記態様によれば、本開示の一態様に係る運動機能推定システムと同様の効果が得られる。 According to the above aspect, the same effect as the motor function estimation system according to one aspect of the present disclosure can be obtained.

以下、実施の形態に係る運動機能推定システム等を、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明される実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ(工程)、並びにステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。 Hereinafter, the motor function estimation system and the like according to the embodiment will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, steps (processes), order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. .. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claim indicating the highest level concept are described as arbitrary components. Further, in the following description of the embodiment, expressions with "abbreviations" such as substantially parallel and substantially orthogonal may be used. For example, substantially parallel means not only completely parallel, but also substantially parallel, that is, including a difference of, for example, about several percent. The same applies to other expressions with "abbreviations".

[実施の形態]
[1.実施の形態に係る運動機能推定システムの構成]
まず、図1を参照して、実施の形態に係る運動機能推定システム1000の構成を説明する。なお、図1は、実施の形態に係る運動機能推定システム1000の構成を示すブロック図である。運動機能推定システム1000は、ユーザに装着したセンサの計測結果から、ユーザの運動機能の状態、例えば、運動能力値を推定する。なお、本明細書では、ユーザを、被験者と呼ぶことがある。
[Embodiment]
[1. Configuration of motor function estimation system according to the embodiment]
First, with reference to FIG. 1, the configuration of the motor function estimation system 1000 according to the embodiment will be described. Note that FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the motor function estimation system 1000 according to the embodiment. The motor function estimation system 1000 estimates the state of the user's motor function, for example, the motor ability value from the measurement result of the sensor attached to the user. In this specification, the user may be referred to as a subject.

図1に示すように、運動機能推定システム1000は、推定情報生成装置100と、第一格納部200と、第二格納部210と、推定装置300と、センサ400と、表示部500とを備える。運動機能推定システム1000は、1つの装置で構成されてもよく、複数の装置で構成されてもよい。運動機能推定システム1000は、その全て又は一部が何らかの装置に組み込まれ、当該装置の一部を構成してもよい。なお、推定情報生成装置100、第一格納部200、第二格納部210及び推定装置300のうちの少なくとも推定情報生成装置100は、運動機能推定装置を形成してもよい。 As shown in FIG. 1, the motor function estimation system 1000 includes an estimation information generation device 100, a first storage unit 200, a second storage unit 210, an estimation device 300, a sensor 400, and a display unit 500. .. The motor function estimation system 1000 may be composed of one device or a plurality of devices. The motor function estimation system 1000 may be incorporated in all or part of the device and form a part of the device. At least the estimation information generation device 100 of the estimation information generation device 100, the first storage unit 200, the second storage unit 210, and the estimation device 300 may form the motor function estimation device.

推定情報生成装置100は、センサ400の計測結果からユーザの運動機能を示す能力値を推定するための推定知識を構築する。例えば、推定情報生成装置100は、機械学習を用いる推定知識を構築する。本実施の形態では、推定情報生成装置100は、所定の時間のユーザの行動センサ値からユーザの運動機能を推定するための推定知識として、推定に使用する時区間及び算出すべき特徴を抽出し、算出された特徴と運動能力値との関係を算出する。なお、ユーザの行動センサ値は、ユーザに装着されたセンサ400の計測結果を含む。例えば、行動センサ値は、計測時刻と対応つけられた計測値を含んでもよい。推定情報生成装置100は、データ取得部110と、初期特徴決定部120と、初期特徴算出部130と、重み調整部140と、特徴勾配算出部150と、特徴候補算出部160と、特徴探索部170と、判定部180と、推定知識出力部190とを有する。 The estimation information generation device 100 builds estimation knowledge for estimating an ability value indicating a user's motor function from the measurement result of the sensor 400. For example, the estimation information generation device 100 constructs estimation knowledge using machine learning. In the present embodiment, the estimation information generation device 100 extracts the time interval used for estimation and the feature to be calculated as the estimation knowledge for estimating the user's motor function from the user's behavior sensor value at a predetermined time. , Calculate the relationship between the calculated characteristics and the athletic ability value. The user's behavior sensor value includes the measurement result of the sensor 400 attached to the user. For example, the behavior sensor value may include the measured value associated with the measured time. The estimation information generation device 100 includes a data acquisition unit 110, an initial feature determination unit 120, an initial feature calculation unit 130, a weight adjustment unit 140, a feature gradient calculation unit 150, a feature candidate calculation unit 160, and a feature search unit. It has 170, a determination unit 180, and an estimation knowledge output unit 190.

推定装置300は、推定情報生成装置100が構築した推定知識を用いて、センサ400を用いて取得する行動センサ値から、ユーザの運動機能を推定する。推定装置300は、センサ値取得部310と、特徴取得部320と、特徴量算出部330と、推定知識取得部340と、運動機能推定部350と、出力部360とを有する。 The estimation device 300 estimates the user's motor function from the behavior sensor value acquired by the sensor 400 using the estimation knowledge constructed by the estimation information generation device 100. The estimation device 300 includes a sensor value acquisition unit 310, a feature acquisition unit 320, a feature amount calculation unit 330, an estimation knowledge acquisition unit 340, a motor function estimation unit 350, and an output unit 360.

推定情報生成装置100及び推定装置300は、上述したそれぞれの構成要素を含む回路又は集積回路等のハードウエアで構成されてもよく、コンピュータ上で実行されるプログラム等のソフトウエアで実現されてもよい。例えば、上記構成要素は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)等からなるコンピュータシステム(図示せず)により構成されてもよい。上記構成要素の一部又は全部の機能は、CPUがRAMを作業用のメモリとして用いてROMに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。プログラムは、アプリケーションとして、インターネット等の通信網を介した通信、モバイル通信規格による通信等で提供されるものであってもよい。 The estimation information generation device 100 and the estimation device 300 may be configured by hardware such as a circuit or an integrated circuit including each of the above-mentioned components, or may be realized by software such as a program executed on a computer. good. For example, the above-mentioned components may be configured by a computer system (not shown) including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), and the like. Some or all of the functions of the above components may be achieved by the CPU using the RAM as working memory to execute a program recorded in the ROM. The program may be provided as an application by communication via a communication network such as the Internet, communication according to a mobile communication standard, or the like.

このような推定情報生成装置100及び推定装置300は、1つの構成要素を構成してもよく、別々の構成要素を構成してもよい。推定情報生成装置100及び推定装置300は、例えば、コンピュータ装置、MPU(Micro Processing Unit)、CPU、プロセッサ、LSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)などの回路、ICカード(Integrated Circuit Card)又は単体のモジュール等であってもよい。 Such an estimation information generation device 100 and an estimation device 300 may form one component or may form separate components. The estimation information generation device 100 and the estimation device 300 include, for example, a computer device, an MPU (Micro Processing Unit), a CPU, a processor, a circuit such as an LSI (Large Scale Integration), an IC card (Integrated Circuit Card), or an IC card. It may be a single module or the like.

推定情報生成装置100及び推定装置300は、センサ400と共に、図2に示すバンド400aに配置され、表示部500又は表示部500を備える装置等と、有線通信又は無線通信してもよい。又は、推定情報生成装置100及び推定装置300は、センサ400から離れた位置に配置され、センサ400と有線通信又は無線通信してもよい。この場合、推定情報生成装置100及び推定装置300は、単独でモジュールを構成してもよく、コンピュータ装置等の他の装置に組み込まれてもよい。上記有線通信には、既存のいかなる有線通信が適用されてもよい。上記無線通信には、既存のいかなる無線通信が適用されてもよい。例えば、上記無線通信には、Wi-Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)などの無線LAN(Local Area Network)が適用されてもよく、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)等の近距離無線通信が適用されてもよい。 The estimation information generation device 100 and the estimation device 300 may be arranged in the band 400a shown in FIG. 2 together with the sensor 400, and may perform wired communication or wireless communication with a display unit 500 or a device including the display unit 500. Alternatively, the estimation information generation device 100 and the estimation device 300 may be arranged at a position away from the sensor 400, and may perform wired communication or wireless communication with the sensor 400. In this case, the estimation information generation device 100 and the estimation device 300 may independently form a module, or may be incorporated in another device such as a computer device. Any existing wired communication may be applied to the above wired communication. Any existing wireless communication may be applied to the wireless communication. For example, a wireless LAN (Local Area Network) such as Wi-Fi (registered trademark) (Wireless Fidelity) may be applied to the wireless communication, and a short distance such as Bluetooth (registered trademark) or ZigBee (registered trademark) may be applied. Wireless communication may be applied.

(センサ400)
センサ400は、ユーザに取り付けられ、その計測結果として、ユーザの行動値を取得し出力する。行動値の例は、ユーザの日常動作中、又は運動テストの一例である6分間歩行テスト中における加速度、心拍、体温及び角速度等のパラメータから選択される少なくとも1つのパラメータの値である。なお、6分間歩行テスト(6-minute walk test:6MWT)は、一定の速度で歩く定量負荷試験である。具体的には、ユーザである被験者が6分間できるだけ速く歩き、その結果得られる歩行距離に基づき、被験者の運動耐容能が評価される。
(Sensor 400)
The sensor 400 is attached to the user, and as the measurement result, the user's action value is acquired and output. The example of the action value is the value of at least one parameter selected from the parameters such as acceleration, heart rate, body temperature and angular velocity during the user's daily activities or during the 6-minute walking test which is an example of the exercise test. The 6-minute walk test (6-minute walk test: 6MWT) is a quantitative load test in which the person walks at a constant speed. Specifically, the subject who is the user walks as fast as possible for 6 minutes, and the exercise tolerance of the subject is evaluated based on the walking distance obtained as a result.

センサ400は、計測結果として、ユーザのIDと、ユーザの行動値とを対応付けて出力するように構成されてもよい。例えば、センサ400は、入力部を有し、ユーザが入力部に入力したユーザIDを取得するように構成されてもよい。例えば、入力部は、タッチパネル、又は、文字及び/若しくは数字のキーであってもよい。センサ400は、有線又は無線により、推定情報生成装置100及び推定装置300と通信するように構成され、センサ400の計測値(以下、センサ値とも呼ぶ)をこれらに送信してもよい。上記有線通信には、既存のいかなる有線通信が適用されてもよい。上記無線通信には、既存のいかなる無線通信が適用されてもよい。例えば、上記無線通信には、Wi-Fi(登録商標)などの無線LANが適用されてもよく、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)等の近距離無線通信が適用されてもよい。 The sensor 400 may be configured to output the user's ID and the user's action value in association with each other as a measurement result. For example, the sensor 400 may have an input unit and may be configured to acquire a user ID input by the user to the input unit. For example, the input unit may be a touch panel or a character and / or a number key. The sensor 400 may be configured to communicate with the estimation information generation device 100 and the estimation device 300 by wire or wirelessly, and may transmit the measured value of the sensor 400 (hereinafter, also referred to as a sensor value) to these. Any existing wired communication may be applied to the above wired communication. Any existing wireless communication may be applied to the wireless communication. For example, a wireless LAN such as Wi-Fi (registered trademark) may be applied to the wireless communication, or short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark) or ZigBee (registered trademark) may be applied.

本実施の形態では、センサ400は、加速度センサ401と、心拍センサ402と、温度センサ403と、角速度センサ404とを含む。しかしながら、センサ400は、加速度センサ401、心拍センサ402、温度センサ403及び角速度センサ404のいくつかを含んでもよく、ユーザ及びその周囲の状況を検出するための湿度センサ、気圧センサ等の他のセンサを含んでもよい。 In this embodiment, the sensor 400 includes an acceleration sensor 401, a heart rate sensor 402, a temperature sensor 403, and an angular velocity sensor 404. However, the sensor 400 may include some of the accelerometer 401, heart rate sensor 402, temperature sensor 403 and angular velocity sensor 404, and other sensors such as humidity sensors, barometric pressure sensors and the like for detecting the user and its surroundings. May include.

加速度センサ401は、ユーザの身体の計測対象とする部分に取り付けられ、計測対象部分の加速度を計測する。加速度センサ401は、一方向の加速度を計測する一軸加速度センサであってもよく、直交する二方向の加速度を計測する二軸加速度センサであってもよく、直交する三方向の加速度を計測する三軸加速度センサであってもよい。二軸以上の加速度センサは、加速センサの配置方向に関係なく、所望の方向の加速度を検出することができる。複数の一軸加速度センサを用いて、二軸以上の加速度を検出してもよい。限定するものではないが、本実施の形態では、加速度センサ401は、例えば、ユーザの足に取り付けられ、ユーザの進行方向における、足の加速度を計測する。より具体的には、加速度センサ401は、日常生活中、又は運動テスト中のユーザの足の加速度を計測する。ここでの運動は、歩行又は走行を含む。ユーザの進行方向は、ユーザの歩行方向又は走行方向と同様の方向である。本実施の形態では、加速度センサ401の計測値である加速度センサ値の具体的な例は、左足首、右足首及び腰における三軸の加速度である。 The acceleration sensor 401 is attached to a portion of the user's body to be measured and measures the acceleration of the measurement target portion. The acceleration sensor 401 may be a uniaxial acceleration sensor that measures acceleration in one direction, may be a biaxial acceleration sensor that measures acceleration in two orthogonal directions, or may be a biaxial acceleration sensor that measures acceleration in three orthogonal directions. It may be an axial acceleration sensor. Accelerometers with two or more axes can detect acceleration in a desired direction regardless of the arrangement direction of the acceleration sensors. A plurality of uniaxial acceleration sensors may be used to detect accelerations of two or more axes. In the present embodiment, the acceleration sensor 401 is attached to, for example, the user's foot and measures the acceleration of the foot in the traveling direction of the user, although not limited to the present invention. More specifically, the accelerometer 401 measures the acceleration of the user's foot during daily life or during an exercise test. Exercise here includes walking or running. The traveling direction of the user is the same as the walking direction or the traveling direction of the user. In the present embodiment, a specific example of the acceleration sensor value, which is the measured value of the acceleration sensor 401, is the acceleration of the three axes at the left ankle, the right ankle, and the waist.

加速度センサ401は、運動中のユーザの足(foot)又は腰に装着される。より具体的には、加速度センサ401は、ユーザの足首付近の位置に配置される。ユーザの足首付近の位置は、足首、足の甲及び足の裏を含み得る。例えば、図2は、ユーザに装着される加速度センサ401の位置の例を示す。このように、加速度センサ401は、ユーザの少なくとも一方の足首に装着される。例えば、加速度センサ401は、ユーザの足首に巻き付けて装着されるバンド400aに配置される。又は、加速度センサ401は、ユーザの靴の内部に配置されてもよい。 The accelerometer 401 is attached to the user's foot or waist during exercise. More specifically, the accelerometer 401 is arranged at a position near the user's ankle. The location near the user's ankle may include the ankle, instep and sole of the foot. For example, FIG. 2 shows an example of the position of the accelerometer 401 worn by the user. In this way, the accelerometer 401 is attached to at least one ankle of the user. For example, the accelerometer 401 is placed on a band 400a that is wrapped around the user's ankle and worn. Alternatively, the accelerometer 401 may be placed inside the user's shoes.

例えば、図3を参照すると、加速度センサ401を用いて、運動中のユーザの足の加速度を計測した結果の例が、グラフで示されている。なお、図3は、運動テストでの歩行時における加速度センサ401の進行方向の計測結果の一例を示し、具体的には、運動テストの1つである6分間歩行テストにおける一部の時間区間の加速度センサ401の計測結果の一例を示す。具体的には、図3は、6秒間の期間にわたる加速度の計測データである。図3の縦軸は、加速度(単位:mG)であり、横軸は、時間(単位:sec[秒])である。なお、1G=9.80665m/sである。図3に示すグラフにおいて、ユーザの進行方向前方への加速度が正の値となる。 For example, referring to FIG. 3, an example of the result of measuring the acceleration of the user's foot during exercise using the acceleration sensor 401 is shown in a graph. Note that FIG. 3 shows an example of the measurement result of the accelerometer 401 in the traveling direction during walking in the exercise test, and specifically, a part of the time section in the 6-minute walking test, which is one of the exercise tests. An example of the measurement result of the acceleration sensor 401 is shown. Specifically, FIG. 3 is measurement data of acceleration over a period of 6 seconds. The vertical axis of FIG. 3 is acceleration (unit: mG), and the horizontal axis is time (unit: sec [seconds]). It should be noted that 1G = 9.80665 m / s 2 . In the graph shown in FIG. 3, the acceleration forward in the traveling direction of the user is a positive value.

心拍センサ402は、ユーザの心拍を計測する。心拍センサ402、日常生活中又は運動テスト中のユーザの心拍を計測する。心拍センサ402は、例えば、ユーザの手首、足首、又は胸に配置される。 The heart rate sensor 402 measures the user's heart rate. The heart rate sensor 402 measures the user's heart rate during daily activities or exercise tests. The heart rate sensor 402 is placed, for example, on the user's wrist, ankle, or chest.

温度センサ403は、ユーザの体温を計測する。温度センサ403は、日常生活中又は運動テスト中のユーザの体温を計測する。温度センサ403は、加速度センサ401又は心拍センサ402と同様の場所に配置されてもよく、別の場所に配置されてもよい。 The temperature sensor 403 measures the user's body temperature. The temperature sensor 403 measures the body temperature of the user during daily activities or exercise tests. The temperature sensor 403 may be arranged in the same place as the acceleration sensor 401 or the heart rate sensor 402, or may be arranged in another place.

角速度センサ404は、ユーザの角速度を計測する。角速度センサ404は、日常生活中又は運動テスト中のユーザの角速度を計測する。角速度センサ404は、加速度センサ401と同様の位置で一緒に配置されてもよく、別の場所に配置されてもよい。このような角速度センサの角速度センサ値の具体的な例は、左足首、右足首、及び腰における三軸の角速度である。 The angular velocity sensor 404 measures the user's angular velocity. The angular velocity sensor 404 measures the angular velocity of the user during daily life or an exercise test. The angular velocity sensor 404 may be arranged together at the same position as the acceleration sensor 401, or may be arranged at another place. A specific example of the angular velocity sensor value of such an angular velocity sensor is the angular velocity of three axes in the left ankle, the right ankle, and the waist.

(推定情報生成装置100)
データ取得部110は、所定の時間の行動センサ値と運動能力値とがセットになった学習データを1つ以上取得する。上記行動センサ値は、センサ400等によって所定の時間にわたって計測される計測結果を含む。具体的には、行動センサ値は、計測時刻と対応つけられた計測値を含む。計測時刻と計測値との対応付けは、例えば、計測値が取得される際に、センサ400によって行われてもよく、データ取得部110によって行われてもよく、推定情報生成装置100におけるデータ取得部110の他の構成要素によって行われもよい。計測値は、センサ400を介して直接取得された計測値であってもよく、第一格納部200等の記憶手段に格納された計測値であってもよい。
(Estimated information generator 100)
The data acquisition unit 110 acquires one or more learning data in which a behavior sensor value and an athletic ability value at a predetermined time are set. The behavior sensor value includes a measurement result measured by a sensor 400 or the like over a predetermined time. Specifically, the behavior sensor value includes the measured value associated with the measured time. The correspondence between the measured time and the measured value may be performed by, for example, the sensor 400 or the data acquisition unit 110 when the measured value is acquired, and the data acquisition in the estimation information generation device 100 may be performed. It may be done by other components of unit 110. The measured value may be a measured value directly acquired via the sensor 400, or may be a measured value stored in a storage means such as the first storage unit 200.

運動能力値は、筋力、持久力、バランス能力等に関する能力値であり、行動センサ値に対応する運動の能力値である。例えば、運動能力値は、後述する筋力値、最大酸素摂取量、バランス能力値等で例示される。行動センサ値及び運動能力値は、推定情報生成装置100の推定知識の構築のために、予め用意されてもよい。行動センサ値及び運動能力値は、ある特定のユーザに関する特定の情報であってもよく、不特定多数のユーザに関する汎用的な情報であってもよい。行動センサ値及び運動能力値の組み合わせは、運動テスト等を行うことによって、ユーザからセンサ400を通じて取得される行動センサ値と、種々の装置を用いてユーザから検出される運動能力値との組み合わせであってもよい。つまり、行動センサ値及び運動能力値はいずれも、推定値ではなく実際に計測された計測値であってもよい。データ取得部110は、推定情報生成装置100における学習用データとして、行動センサ値及び運動能力値のセットを取得する。 The exercise ability value is an ability value related to muscle strength, endurance, balance ability, etc., and is an exercise ability value corresponding to a behavior sensor value. For example, the exercise ability value is exemplified by the muscle strength value, the maximum oxygen uptake, the balance ability value, etc., which will be described later. The behavior sensor value and the motor ability value may be prepared in advance for constructing the estimation knowledge of the estimation information generation device 100. The behavior sensor value and the motor ability value may be specific information about a specific user, or may be general-purpose information about an unspecified number of users. The combination of the behavior sensor value and the exercise ability value is a combination of the behavior sensor value acquired from the user through the sensor 400 by performing an exercise test or the like and the exercise ability value detected from the user using various devices. There may be. That is, both the behavior sensor value and the athletic ability value may be actually measured values instead of estimated values. The data acquisition unit 110 acquires a set of a behavior sensor value and an athletic ability value as learning data in the estimation information generation device 100.

初期特徴決定部120は、データ取得部110で取得した行動センサ値のうちから、学習用の運動能力の推定に使用する時区間である特定時区間と、特定時区間において抽出する特徴とを決定する。具体的には、初期特徴決定部120は、特定時区間において抽出する特徴を決定し、当該特徴を数値化した特徴量を算出する。そして、初期特徴決定部120は、算出した特徴量を、抽出した特徴である抽出特徴における特徴量の初期値とする。なお、行動センサ値の計測期間である所定の時間は、複数の時間区間に分割され、これら分割された時間区間を、時区間と呼ぶ。また、特徴は、センサ400の計測パラメータに関する特徴である。特徴は、例えば、パラメータの計測値の平均値、分散値、エントロピー、相関係数、PCA(主成分分析、Principal Component Analysis)、及びRBM(Restricted Boltzmann Machine)等の指標に関するものであってもよい。そして、特徴量は、上記の指標を用いて、時区間内のパラメータの計測値から算出される数値であってもよい。初期特徴決定部120は、複数の特徴の特徴量を算出してもよい。 From the behavior sensor values acquired by the data acquisition unit 110, the initial feature determination unit 120 determines a specific time interval, which is a time interval used for estimating motor ability for learning, and a feature to be extracted in the specific time interval. do. Specifically, the initial feature determination unit 120 determines a feature to be extracted in a specific time interval, and calculates a feature amount obtained by quantifying the feature. Then, the initial feature determination unit 120 sets the calculated feature amount as the initial value of the feature amount in the extracted feature which is the extracted feature. The predetermined time, which is the measurement period of the behavior sensor value, is divided into a plurality of time intervals, and these divided time intervals are referred to as time intervals. Further, the feature is a feature relating to the measurement parameter of the sensor 400. The features may relate to, for example, indicators such as mean value, variance value, entropy, correlation coefficient, PCA (principal component analysis, Restricted Boltzmann Machine), and RBM (Restricted Boltzmann Machine) of measured values of parameters. .. Then, the feature amount may be a numerical value calculated from the measured values of the parameters in the time interval using the above index. The initial feature determination unit 120 may calculate feature quantities of a plurality of features.

例えば、抽出する特徴が、加速度の特徴つまり上記指標の場合、初期特徴決定部120は、予め設定された方法で、特定時区間及び加速度の抽出特徴を決定し、特定時区間の加速度の計測値から、加速度の抽出特徴の特徴量を算出し、算出した特徴量を特徴量の初期値としてもよい。又は、初期特徴決定部120は、特定時区間及び加速度の抽出特徴を任意に決定し、特定時区間の加速度の計測値から、加速度の抽出特徴の特徴量を算出し、算出した特徴量を特徴量の初期値としてもよい。又は、初期特徴決定部120は、予め設定された特定時区間及び抽出特徴の特徴量の初期値を用いてもよい。時区間は、時区間内で特徴量が、2つ以上の異なる挙動を示さないような長さであることが好ましい。例えば、時区間は、時区間内で2つ以上の行動を示す計測値が含まれないような長さであることが好ましく、言い換えれば、時区間内での計測値の傾向が変化しないような長さであることが好ましい。後述するように、時区間の長さは、例えば、数秒又は数十秒であってよく、具体的には、1秒、5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒等であってもよい。 For example, when the feature to be extracted is an acceleration feature, that is, the above index, the initial feature determination unit 120 determines the extraction feature of the specific time section and the acceleration by a preset method, and the measured value of the acceleration in the specific time section. Therefore, the feature amount of the extraction feature of the acceleration may be calculated, and the calculated feature amount may be used as the initial value of the feature amount. Alternatively, the initial feature determination unit 120 arbitrarily determines the extraction feature of the specific time section and the acceleration, calculates the feature amount of the acceleration extraction feature from the measured value of the acceleration in the specific time section, and features the calculated feature amount. It may be the initial value of the quantity. Alternatively, the initial feature determination unit 120 may use preset specific time intervals and initial values of the feature amounts of the extracted features. The time interval is preferably long so that the feature amount does not exhibit two or more different behaviors within the time interval. For example, the time interval is preferably long so as not to include the measured values indicating two or more actions in the time interval, in other words, the tendency of the measured values in the time interval does not change. It is preferably a length. As will be described later, the length of the time interval may be, for example, several seconds or several tens of seconds, specifically, 1 second, 5 seconds, 10 seconds, 15 seconds, 20 seconds, 25 seconds, 30 seconds, etc. May be.

初期特徴算出部130は、データ取得部110で取得した行動センサ値から、初期特徴決定部120で決定された特定時区間及び抽出特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出する。具体的には、初期特徴算出部130が算出する特徴ベクトルは、特定時区間内に含まれる行動センサ値の計測値から算出された抽出特徴の特徴量を、要素として含む。特徴ベクトルは、複数の抽出特徴それぞれの特徴量を、複数の要素として含むこともある。 The initial feature calculation unit 130 calculates a feature vector corresponding to the feature amount of the specific time interval and the extracted feature determined by the initial feature determination unit 120 from the behavior sensor value acquired by the data acquisition unit 110. Specifically, the feature vector calculated by the initial feature calculation unit 130 includes the feature amount of the extracted feature calculated from the measured value of the behavior sensor value included in the specific time interval as an element. The feature vector may include the feature amount of each of the plurality of extracted features as a plurality of elements.

重み調整部140は、初期特徴算出部130で算出した特徴ベクトルと重みベクトルとを含む推定式によって、データ取得部110で取得した運動能力値を推定できるよう、重みベクトルを調整する。重みベクトルは、特徴ベクトルの各要素に重み付けをするベクトルである。特徴ベクトルから運動能力値を推定する上記推定式において、重みベクトルは、推定計算の過程で、特徴ベクトルの各要素に重み付けをし、それにより、適切な結果である運動能力値が得られるようにする。 The weight adjusting unit 140 adjusts the weight vector so that the exercise ability value acquired by the data acquisition unit 110 can be estimated by the estimation formula including the feature vector calculated by the initial feature calculation unit 130 and the weight vector. The weight vector is a vector that weights each element of the feature vector. Estimating the athletic ability value from the feature vector In the above estimation formula, the weight vector weights each element of the feature vector in the process of estimation calculation so that an appropriate result of the athletic ability value can be obtained. do.

特徴勾配算出部150は、データ取得部110で取得した運動能力値、初期特徴算出部130で算出した特徴ベクトル、及び、重み調整部140で算出した重みベクトルから、特徴ベクトルに関する勾配を求める。特徴ベクトルに関する勾配は、例えば、特徴ベクトルに対する、推定式の誤差に関する要素の勾配であってもよい。また、上記勾配は、ベクトルであり、以下において、特徴勾配ベクトルとも呼ぶ。特徴勾配ベクトルに関する詳細は、後述するが、特徴勾配ベクトルは、例えば、推定式の誤差を特徴ベクトルで偏微分したものであってよい。 The feature gradient calculation unit 150 obtains a gradient related to the feature vector from the exercise ability value acquired by the data acquisition unit 110, the feature vector calculated by the initial feature calculation unit 130, and the weight vector calculated by the weight adjustment unit 140. The gradient with respect to the feature vector may be, for example, the gradient of the element with respect to the error of the estimation formula with respect to the feature vector. Further, the gradient is a vector, and is also referred to as a feature gradient vector below. The details of the feature gradient vector will be described later, but the feature gradient vector may be, for example, a partial derivative of the error of the estimation formula with respect to the feature vector.

特徴候補算出部160は、現在の特徴ベクトルを算出したときの時区間つまり特定時区間とは異なる時区間を、新たな時区間の候補として決定する。例えば、特徴候補算出部160は、候補として、複数の新たな時区間を決定する。新たな時区間は、現在の特徴ベクトルに対応する時区間である特定時区間と異なる時区間であれば、行動センサ値の計測期間内で任意に選択されてもよい。特徴候補算出部160は、現在の特徴ベクトルに含まれる特徴量に対応する特徴に対して、特定時区間とは異なる新たな時区間を決定し、決定した時区間に含まれる計測値を用いて、上記特徴の特徴量を算出する。そして、特徴候補算出部160は、算出した特徴量を要素として含む特徴候補ベクトルを算出する。特徴候補ベクトルの数量は、候補として決定された時区間の数量と同じである。特徴候補ベクトルの詳細は、後述する。 The feature candidate calculation unit 160 determines a time interval when the current feature vector is calculated, that is, a time interval different from the specific time interval, as a candidate for a new time interval. For example, the feature candidate calculation unit 160 determines a plurality of new time intervals as candidates. The new time interval may be arbitrarily selected within the measurement period of the behavior sensor value as long as it is a time interval different from the specific time interval which is the time interval corresponding to the current feature vector. The feature candidate calculation unit 160 determines a new time interval different from the specific time interval for the feature corresponding to the feature amount included in the current feature vector, and uses the measured value included in the determined time interval. , Calculate the feature amount of the above features. Then, the feature candidate calculation unit 160 calculates a feature candidate vector including the calculated feature amount as an element. The quantity of the feature candidate vector is the same as the quantity of the time interval determined as a candidate. The details of the feature candidate vector will be described later.

特徴探索部170は、特徴候補算出部160で算出された複数の特徴候補ベクトルから、特徴候補ベクトルと現在の特徴ベクトルとの差が、特徴勾配ベクトルに対して最も一致度が高い特徴候補ベクトルを探索する。具体的には、特徴探索部170は、特徴候補ベクトルと現在の特徴ベクトルとの差のベクトルの要素の符号が、特徴勾配ベクトルの要素の符号と最もよく一致する特徴候補ベクトルを探索する。なお、後述するように、本実施の形態では、上記差は、現在の特徴ベクトルから特徴候補ベクトルを減算した差であるが、これに限定されない。 From the plurality of feature candidate vectors calculated by the feature candidate calculation unit 160, the feature search unit 170 selects the feature candidate vector having the highest degree of agreement between the feature candidate vector and the current feature vector with respect to the feature gradient vector. Explore. Specifically, the feature search unit 170 searches for a feature candidate vector whose sign of the element of the difference between the feature candidate vector and the current feature vector best matches the sign of the element of the feature gradient vector. As will be described later, in the present embodiment, the above difference is a difference obtained by subtracting the feature candidate vector from the current feature vector, but the difference is not limited to this.

判定部180は、特徴探索部170による特徴候補ベクトルの探索結果に基づき、学習の終了を判定する。具体的には、特徴探索部170による探索で特徴候補ベクトルが抽出された場合、判定部180は、抽出された特徴候補ベクトルを新たな特徴ベクトルとして、重みベクトル等の学習つまり調整を継続する。判定部180は、探索で特徴候補ベクトルが抽出されなかった場合、学習を終了し、既存の重みベクトル等の既存の情報を、運動能力値の推定知識の適切な構成要素に決定する。なお、重み調整部140、特徴勾配算出部150、特徴候補算出部160、特徴探索部170及び判定部180は、運動能力値の推定知識に機械学習をさせる学習部を構成し、具体的には、運動能力値の推定知識に推定処理の重み付けを学習させる。 The determination unit 180 determines the end of learning based on the search result of the feature candidate vector by the feature search unit 170. Specifically, when the feature candidate vector is extracted by the search by the feature search unit 170, the determination unit 180 continues learning, that is, adjustment of the weight vector or the like by using the extracted feature candidate vector as a new feature vector. When the feature candidate vector is not extracted by the search, the determination unit 180 ends the learning and determines the existing information such as the existing weight vector as an appropriate component of the estimation knowledge of the athletic ability value. The weight adjustment unit 140, the feature gradient calculation unit 150, the feature candidate calculation unit 160, the feature search unit 170, and the determination unit 180 constitute a learning unit that allows machine learning to be performed on the estimated knowledge of the motor ability value. , Let the estimation knowledge of the athletic ability value learn the weighting of the estimation process.

推定知識出力部190は、特徴探索部170で求められた特徴候補ベクトルに対応する新たな時区間と、特徴候補ベクトルに含まれる特徴量に対応する特徴とを組み合わせて第一格納部200に格納し、重み調整部140で算出された重みベクトルを第二格納部210に格納する。 The estimation knowledge output unit 190 stores in the first storage unit 200 a combination of a new time interval corresponding to the feature candidate vector obtained by the feature search unit 170 and a feature corresponding to the feature amount included in the feature candidate vector. Then, the weight vector calculated by the weight adjusting unit 140 is stored in the second storage unit 210.

(第一格納部200及び第二格納部210)
第一格納部200及び第二格納部210は、種々の情報を格納すること、及び、格納した情報を取り出すことが可能であるように構成されている。具体的には、第一格納部200は、行動センサ値から抽出されるべき時区間及び特徴の組み合わせ等の情報を格納する。第一格納部200は、行動センサ値を格納してもよい。この場合、第一格納部200は、行動センサ値の計測値のみを格納してもよく、行動センサ値の計測値及び計測時刻を対応付けて格納してもよい。第二格納部210は、推定知識を構成する重みベクトル等の推定知識の構築情報を格納する。第一格納部200及び第二格納部210は、例えば、ハードディスク又は半導体メモリで構成されてよい。第一格納部200及び第二格納部210は、別個の構成要素を構成してもよく、一緒に1つの構成要素を構成してもよい。
(First storage unit 200 and second storage unit 210)
The first storage unit 200 and the second storage unit 210 are configured so that various information can be stored and the stored information can be taken out. Specifically, the first storage unit 200 stores information such as a combination of time intervals and features to be extracted from the behavior sensor value. The first storage unit 200 may store the behavior sensor value. In this case, the first storage unit 200 may store only the measured value of the behavior sensor value, or may store the measured value of the behavior sensor value and the measured time in association with each other. The second storage unit 210 stores the construction information of the estimation knowledge such as the weight vector constituting the estimation knowledge. The first storage unit 200 and the second storage unit 210 may be composed of, for example, a hard disk or a semiconductor memory. The first storage unit 200 and the second storage unit 210 may form separate components, or may form one component together.

(推定装置300)
推定装置300は、推定情報生成装置100で生成された推定知識を用いて、入力された行動センサ値から運動能力値を推定する。例えば、推定装置300は、運動するユーザに対するセンサ400の計測結果が入力されることによって、入力されたパラメータに対応する運動の運動能力値を推定する。
(Estimator 300)
The estimation device 300 estimates the motor ability value from the input behavior sensor value by using the estimation knowledge generated by the estimation information generation device 100. For example, the estimation device 300 estimates the exercise ability value of the exercise corresponding to the input parameter by inputting the measurement result of the sensor 400 for the exercising user.

センサ値取得部310は、ユーザの体の所定の1つ以上の場所に装着されたセンサ400から、所定の時間にわたる計測結果を含む行動センサ値を取得する。 The sensor value acquisition unit 310 acquires a behavioral sensor value including a measurement result over a predetermined time from a sensor 400 mounted on a predetermined one or more places on the user's body.

特徴取得部320は、行動センサ値中から運動機能推定に使用する特徴を抽出するために、第一格納部200から、行動センサ値から抽出されるべき時区間及び特徴の組み合わせを取得する。上述したように、上記組み合わせは、推定情報生成装置100で算出された、運動機能推定に有効な時区間及び特徴の組み合わせである。具体的には、推定知識出力部190が第一格納部200に格納した、特徴候補ベクトルに対応する時区間と、特徴候補ベクトルに含まれる特徴量に対応する特徴との組み合わせである。 The feature acquisition unit 320 acquires a combination of time intervals and features to be extracted from the behavior sensor value from the first storage unit 200 in order to extract the feature used for motor function estimation from the behavior sensor value. As described above, the above combination is a combination of time intervals and features calculated by the estimation information generation device 100 and effective for estimating the motor function. Specifically, it is a combination of the time interval corresponding to the feature candidate vector stored in the first storage unit 200 by the estimation knowledge output unit 190 and the feature corresponding to the feature amount included in the feature candidate vector.

特徴量算出部330は、センサ値取得部310で取得された行動センサ値から、特徴取得部320で取得された時区間及び特徴に対応する特徴ベクトルを算出する。具体的には、特徴量算出部330は、行動センサ値内の時区間のうちから、取得された時区間に対応する時区間を抽出する。さらに、特徴量算出部330は、抽出した時区間に含まれる計測値を用いて、取得された特徴の特徴量を算出する。例えば、取得された時区間に対応する特徴が複数ある場合、特徴量算出部330は、複数の特徴量を算出する。そして、特徴量算出部330は、抽出した時区間及び算出した特徴量を使用して、特徴ベクトルを算出する。 The feature amount calculation unit 330 calculates the feature vector corresponding to the time interval and the feature acquired by the feature acquisition unit 320 from the behavior sensor value acquired by the sensor value acquisition unit 310. Specifically, the feature amount calculation unit 330 extracts the time interval corresponding to the acquired time interval from the time intervals in the behavior sensor value. Further, the feature amount calculation unit 330 calculates the feature amount of the acquired feature by using the measured value included in the extracted time interval. For example, when there are a plurality of features corresponding to the acquired time intervals, the feature amount calculation unit 330 calculates a plurality of feature amounts. Then, the feature amount calculation unit 330 calculates the feature vector using the extracted time interval and the calculated feature amount.

推定知識取得部340は、第二格納部210から、特徴ベクトルから運動能力値を推定するための推定知識として重みベクトルを取得する。 The estimation knowledge acquisition unit 340 acquires a weight vector from the second storage unit 210 as estimation knowledge for estimating the motor ability value from the feature vector.

運動機能推定部350は、特徴量算出部330で算出された特徴ベクトルと推定知識取得部340で取得された重みベクトルとを用いて、運動能力値を推定する。例えば、運動機能推定部350は、重み調整部140が重みベクトルの調整に使用した推定式に従って、重みベクトル及び特徴ベクトルを用いて、ユーザの運動能力値を推定する。 The motor function estimation unit 350 estimates the motor ability value using the feature vector calculated by the feature amount calculation unit 330 and the weight vector acquired by the estimation knowledge acquisition unit 340. For example, the motor function estimation unit 350 estimates the user's motor ability value using the weight vector and the feature vector according to the estimation formula used by the weight adjustment unit 140 for adjusting the weight vector.

出力部360は、運動機能推定部350で推定された運動能力値を出力する。出力部360は、運動能力値を、表示部500に出力してもよく、運動機能推定システム1000とは異なる外部の装置に出力してもよい。 The output unit 360 outputs the athletic ability value estimated by the motor function estimation unit 350. The output unit 360 may output the exercise ability value to the display unit 500, or may output it to an external device different from the exercise function estimation system 1000.

(表示部500)
表示部500は、報知部とも呼ばれ、推定装置300から入力される種々の情報を、視覚的及び/又は聴覚的に出力する。具体的には、表示部500は、推定装置300で推定された運動能力値を報知する。表示部500の例は、ディスプレイ又はスピーカである。例えば、表示部500は、液晶パネル、有機又は無機EL(Electro Luminescence)等の表示パネルを備えるディスプレイ、スピーカ又はこれらの組み合わせであってもよい。表示部500は、運動機能推定システム1000を搭載するコンピュータ装置の一部であってもよく、運動機能推定システム1000を搭載しないコンピュータ装置等の装置の一部であってもよく、単独の装置であってもよい。表示部500は、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット等のユーザの携帯端末の一部であってもよい。又は、表示部500は、センサ400と共に、図2に示すバンド400aに配置されてもよい。
(Display unit 500)
The display unit 500, also called a notification unit, outputs various information input from the estimation device 300 visually and / or audibly. Specifically, the display unit 500 notifies the exercise ability value estimated by the estimation device 300. An example of the display unit 500 is a display or a speaker. For example, the display unit 500 may be a liquid crystal panel, a display including a display panel such as an organic or inorganic EL (Electroluminescence), a speaker, or a combination thereof. The display unit 500 may be a part of a computer device equipped with the motor function estimation system 1000, or may be a part of a device such as a computer device not equipped with the motor function estimation system 1000, and may be a single device. There may be. The display unit 500 may be a part of a user's mobile terminal such as a smartphone, a smart watch, or a tablet. Alternatively, the display unit 500 may be arranged in the band 400a shown in FIG. 2 together with the sensor 400.

[2.実施の形態に係る運動機能推定システムの動作]
次に、実施の形態に係る運動機能推定システム1000の動作を説明する。具体的には、推定情報生成装置100の動作及び推定装置300の動作を中心に説明する。
[2. Operation of the motor function estimation system according to the embodiment]
Next, the operation of the motor function estimation system 1000 according to the embodiment will be described. Specifically, the operation of the estimation information generation device 100 and the operation of the estimation device 300 will be mainly described.

[2-1.推定情報生成装置による推定情報作成の処理動作]
図4を参照して、推定情報生成装置100による推定情報作成の処理動作を説明する。なお、図4は、実施の形態に係る運動機能推定システム1000における推定情報生成の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
[2-1. Processing operation for creating estimated information by the estimated information generator]
With reference to FIG. 4, the processing operation of the estimation information creation by the estimation information generation device 100 will be described. Note that FIG. 4 is a flowchart showing an example of an operation flow of estimation information generation in the motor function estimation system 1000 according to the embodiment.

(ステップS10)
データ取得部110は、ユーザの運動能力値と、ユーザの行動センサ値とを取得する。なお、ユーザの行動センサ値は、ユーザに装着されたセンサ400が計測した計測値と、その計測値に対応する計測時刻、すなわち、計測値を計測した時刻とを含む。本実施の形態では、取得される運動能力値及び行動センサ値は、推定された情報ではなく、ユーザから実際に計測された情報である。行動センサ値は、所定時間にわたるデータを有する。行動センサ値は、上述したように、データとデータの計測時刻とが対応付けられた情報である。データの一例は、図3に示すように、一定時間の加速度値を含む。ユーザの運動能力値は、例えば、下肢筋力値などの筋力値、最大酸素摂取量、及びバランス能力値等である。
(Step S10)
The data acquisition unit 110 acquires the user's motor ability value and the user's behavior sensor value. The user's behavior sensor value includes the measured value measured by the sensor 400 mounted on the user and the measured time corresponding to the measured value, that is, the time when the measured value is measured. In the present embodiment, the acquired athletic ability value and behavior sensor value are not the estimated information but the information actually measured by the user. The behavior sensor value has data over a predetermined time. As described above, the behavior sensor value is information in which the data and the measurement time of the data are associated with each other. As an example of the data, as shown in FIG. 3, the acceleration value for a certain period of time is included. The exercise ability value of the user is, for example, a muscle strength value such as a lower limb muscle strength value, a maximum oxygen uptake, a balance ability value, and the like.

下肢筋力値とは、例えば、膝の伸展筋力の平均値である。例えば、下肢筋力値は、膝関節の屈曲及び伸展の角速度を一定の速度に制御して、その時に発揮された筋力つまり関節トルクを計測する等速性筋力測定方法等を用いて、計測可能である。バランス能力とは、例えば、重力下において、ユーザが平衡を維持する能力である。より具体的には、バランス能力は、ユーザが身体の重心を支持基底面内に維持することにより、平衡を維持する能力である。又は、バランス能力は、身体の重心が支持基底面内からずれた場合に、身体の重心を支持基底面内に戻すことにより、平衡を維持する能力である。バランス能力値は、腕を前方に伸ばすことができる最大距離を計測するファンクショナル・リーチ法、開眼状態又は閉眼状態で片足立ちを継続できる時間を計測する開眼又は閉眼片脚立ち時間法等を用いて、計測可能である。最大酸素摂取量は、持久力を示す指標の一例である。最大酸素摂取量は、トレッドミル又は自転車エルゴメータを用いて段階的に負荷を上げていくときの被験者の呼吸量、酸素消費量及び二酸化炭素排出量を計測することによって、検出可能である。 The lower limb muscle strength value is, for example, the average value of the knee extension muscle strength. For example, the lower limb muscle strength value can be measured by using a isokinetic muscle strength measuring method that controls the angular velocity of flexion and extension of the knee joint to a constant speed and measures the muscle strength exerted at that time, that is, the joint torque. be. The balance ability is, for example, the ability of the user to maintain balance under gravity. More specifically, the balance ability is the ability of the user to maintain equilibrium by maintaining the center of gravity of the body within the support basal plane. Alternatively, the balance ability is the ability to maintain equilibrium by returning the center of gravity of the body to the inside of the support basal plane when the center of gravity of the body deviates from the inside of the support basal plane. The balance ability value uses the functional reach method that measures the maximum distance that the arm can be extended forward, the open-eye or one-leg standing time method that measures the time that one leg can be continued in the open or closed state. It is measurable. VO2 max is an example of an indicator of endurance. Maximum oxygen uptake can be detected by measuring the subject's respiratory volume, oxygen consumption and carbon dioxide emissions as the load is increased stepwise using a treadmill or bicycle ergometer.

例えば、データ取得部110は、データベースに記録されているユーザの行動センサ値及びユーザの運動能力値を取得してもよい。データベースには、例えば、ユーザID、行動センサ値及び運動能力値が組み合わされて記録されていてよい。又は、データ取得部110は、センサ400から行動センサ値を取得し、データベースから運動能力値を取得してもよい。データ取得部110は、行動センサ値に対応付けられたユーザIDを参照して、データベースに記録されている運動能力値を取得してもよい。 For example, the data acquisition unit 110 may acquire the user's behavior sensor value and the user's athletic ability value recorded in the database. For example, the user ID, the behavior sensor value, and the athletic ability value may be combined and recorded in the database. Alternatively, the data acquisition unit 110 may acquire the behavior sensor value from the sensor 400 and acquire the athletic ability value from the database. The data acquisition unit 110 may acquire the athletic ability value recorded in the database by referring to the user ID associated with the behavior sensor value.

言い換えると、データ取得部110は、運動機能推定知識生成のための学習用データとして、センサ400で計測された所定の時間の行動センサ値と、運動能力値とがセットになった複数のデータを取得する。なお、行動センサ値及び運動能力値は、特定のユーザの計測値で構成されてもよく、不特定多数のユーザの計測値で構成されてもよい。特定のユーザの計測値で構成された行動センサ値及び運動能力値を用いることによって、特定のユーザに特化した推定知識が得られ、不特定多数のユーザの計測値で構成された行動センサ値及び運動能力値を用いることによって、汎用的な推定知識が得られる。 In other words, the data acquisition unit 110 receives a plurality of data in which the behavior sensor value for a predetermined time measured by the sensor 400 and the motor ability value are set as learning data for generating the motor function estimation knowledge. get. The behavior sensor value and the athletic ability value may be composed of the measured values of a specific user, or may be composed of the measured values of an unspecified number of users. By using the behavior sensor value and the athletic ability value composed of the measured values of a specific user, the estimation knowledge specialized for the specific user can be obtained, and the behavior sensor value composed of the measured values of an unspecified number of users can be obtained. And by using the athletic ability values, general-purpose estimation knowledge can be obtained.

(ステップS20)
初期特徴決定部120は、行動センサ値に基づいて、例えば、行動センサ値に含まれる計測値のパラメータに基づいて、抽出する複数の特徴を決定し、さらに、当該特徴の特徴量を算出する時区間を決定する。例えば、初期特徴決定部120は、特徴決定データベースを有し、特徴決定データベースに複数の選択基準データを記録している。なお、特徴決定データベースは、第一格納部200が格納してもよい。
(Step S20)
When the initial feature determination unit 120 determines a plurality of features to be extracted based on the behavior sensor value, for example, based on the parameters of the measured values included in the behavior sensor value, and further calculates the feature amount of the feature. Determine the section. For example, the initial feature determination unit 120 has a feature determination database, and records a plurality of selection criterion data in the feature determination database. The feature determination database may be stored in the first storage unit 200.

例えば、1つの選択基準データは、計測値の1つのパラメータと、当該パラメータに有効な特徴と、当該特徴の特徴量を算出するのに有効な時区間とを、情報として含み得る。1つの選択基準データは、パラメータと、パラメータに有効な特徴と、当該特徴の特徴量を算出する時区間とが対応付けられたデータであってもよい。1つの選択基準データは、パラメータに有効な特徴と、当該特徴の特徴量を算出する時区間とをそれぞれ独立して含むデータであってよい。1つの選択基準データにおいて、1つのパラメータに対して、複数の特徴が対応付けられていてもよい。1つの特徴に対して、複数の時区間が対応付けられていてもよい。選択基準データは、計測値のパラメータと、当該パラメータの特徴を表現するのに有効な1つ以上の特徴と、各特徴の特徴量を算出するのに有効な時区間とを、対応付けて含んでいる。 For example, one selection criterion data may include one parameter of the measured value, a feature valid for the parameter, and a time interval useful for calculating the feature amount of the feature as information. One selection criterion data may be data in which a parameter, a feature effective for the parameter, and a time interval for calculating the feature amount of the feature are associated with each other. One selection criterion data may be data that independently includes a feature valid for the parameter and a time interval for calculating the feature amount of the feature. In one selection criterion data, a plurality of features may be associated with one parameter. A plurality of time intervals may be associated with one feature. The selection criterion data includes the parameter of the measured value, one or more features effective for expressing the feature of the parameter, and the time interval effective for calculating the feature amount of each feature in association with each other. I'm out.

初期特徴決定部120は、特徴決定データベースに記録される複数の選択基準データを参照して、計測値のパラメータに有効な特徴と当該特徴の特徴量を算出する時区間とを決定する。初期特徴決定部120が決定する時区間が、初期の時区間であり、初期特徴決定部120が当該時区間内で算出する特徴の特徴量が、特徴量の初期値である。又は、初期特徴決定部120は、予め定められた時区間内において、ランダムに時区間と特徴とを決定してもよい。 The initial feature determination unit 120 refers to a plurality of selection reference data recorded in the feature determination database, and determines a feature effective for the parameter of the measured value and a time interval for calculating the feature amount of the feature. The time interval determined by the initial feature determination unit 120 is the initial time interval, and the feature amount of the feature calculated by the initial feature determination unit 120 within the time interval is the initial value of the feature amount. Alternatively, the initial feature determination unit 120 may randomly determine the time interval and the feature within a predetermined time interval.

初期特徴決定部120は、1つの選択基準データが複数の特徴を含む場合、複数の特徴の中から少なくとも2つの特徴をランダムに選択し、選択した特徴を抽出特徴に決定する。特徴の例は、平均値、分散値、エントロピー、相関係数、PCA(主成分分析、Principal Component Analysis)、及びRBM(Restricted Boltzmann Machine)等である。初期特徴決定部120は、決定した特徴に有効な時区間、及び、当該時区間の計測値で算出される特徴の特徴量をそれぞれ、時区間及び特徴量の初期値とし、このような初期値を、決定した特徴の数だけ用意する。 When one selection criterion data includes a plurality of features, the initial feature determination unit 120 randomly selects at least two features from the plurality of features and determines the selected features as extraction features. Examples of features are mean, variance, entropy, correlation coefficient, PCA (Principal Component Analysis), RBM (Restricted Boltzmann Machine) and the like. The initial feature determination unit 120 sets the time interval effective for the determined feature and the feature amount of the feature calculated by the measured value of the time section as the initial value of the time interval and the feature amount, respectively, and such an initial value. Are prepared for the number of determined features.

図5を参照すると、選択基準データに従って、初期特徴決定部120が決定する特徴及び時区間の一例が示されている。図5は、PCAを用いる場合に抽出される特徴及び時区間の例を示す。本例では、選択基準データにおいて、行動センサ値に含まれる計測値のパラメータに対応する特徴が、「行動センサ値をPCAの主成分ベクトルで表現した時の主成分の係数」であり、特徴である主成分の係数に有効な時区間が、「0秒~30秒までの時区間」である。本例では、1つの行動センサ値に対してPCAによる解析を行うことによって、第1主成分~第32主成分の係数による32個の特徴が抽出される。そして、各主成分の係数の値が、特徴量である。初期特徴決定部120は、ステップS10で取得された複数の行動センサ値それぞれから、32個の特徴及びその特徴量を抽出する。32個の特徴には、特徴番号n(1≦n≦32)が順に付されている。 Referring to FIG. 5, an example of a feature and a time interval determined by the initial feature determination unit 120 according to the selection criterion data is shown. FIG. 5 shows an example of features and time intervals extracted when PCA is used. In this example, in the selection criterion data, the feature corresponding to the parameter of the measured value included in the behavior sensor value is "the coefficient of the principal component when the behavior sensor value is expressed by the principal component vector of PCA", which is a feature. The time interval valid for the coefficient of a certain principal component is the "time interval from 0 seconds to 30 seconds". In this example, by performing analysis by PCA on one behavior sensor value, 32 features by the coefficients of the first principal component to the 32nd principal component are extracted. The value of the coefficient of each principal component is the feature amount. The initial feature determination unit 120 extracts 32 features and their feature quantities from each of the plurality of behavior sensor values acquired in step S10. Feature numbers n (1 ≦ n ≦ 32) are sequentially attached to the 32 features.

本例では、行動センサ値は、6分間の計測値を含む。初期特徴決定部120は、行動センサ値の計測期間である6分間において、特徴番号nの特徴それぞれについて、その時区間(本例では時区間の長さが30秒間)の開始時刻tnと、PCAの主成分番号knの主成分の係数とを決定する。主成分番号knは、図5において主成分の序数である。本例では、初期特徴決定部120は、開始時刻tn=0とし、番号kn=nと決定している。このとき、特徴番号1~32の特徴はそれぞれ、対応する時区間における0秒~30秒までの行動センサ値をPCAの主成分ベクトルで表現した時の、第1主成分~第32主成分の係数である。なお、初期特徴決定部120は、開始時刻tn及び番号knの決定を、任意に行ってもよい。 In this example, the behavior sensor value includes the measured value for 6 minutes. In the 6 minutes, which is the measurement period of the behavior sensor value, the initial feature determination unit 120 sets the start time nt of the time interval (in this example, the length of the time interval is 30 seconds) and the PCA for each feature of the feature number n. The coefficient of the principal component of the principal component number kn is determined. The principal component number kn is an ordinal number of the principal component in FIG. In this example, the initial feature determination unit 120 determines that the start time tun = 0 and the number kn = n. At this time, the features of the feature numbers 1 to 32 are the first principal component to the 32nd principal component when the behavior sensor values from 0 seconds to 30 seconds in the corresponding time interval are expressed by the principal component vector of the PCA. It is a coefficient. The initial feature determination unit 120 may arbitrarily determine the start time nt and the number kn.

PCAでは、ある時区間の行動センサ値をVとし、同一の主成分番号の主成分要素を含む主成分ベクトルをそれぞれVP1~VP32とした時、V=VP1・C+VP2・C+・・・+VP32・C32で表される。ここで、C~C32はそれぞれ、同一の主成分番号の主成分の係数を表す。係数C~C32によって行動センサ値の特徴を表すことができる。 In PCA, when the behavior sensor value in a certain time interval is VA and the principal component vectors containing the principal component elements of the same principal component number are VP1 to VP32 , respectively , VA = VP1 and C1 + VP2 . -C 2 + ... + VP32 -C 32 . Here, C 1 to C 32 each represent the coefficients of the principal components having the same principal component number. The characteristics of the behavior sensor value can be expressed by the coefficients C 1 to C 32 .

図6を参照すると、選択基準データに従って、特徴量の抽出する手順の別の一例が示されている。この例は、平均値を特徴として用いる場合に算出される特徴量及び時区間の一例を示す。本例では、選択基準データは、行動センサ値に含まれる計測値のパラメータに対応する特徴として、「行動センサ値の正規化及び加算平均」を含む。この特徴は、0秒~6秒までの時区間の行動センサ値を分割し、分割後の各行動センサ値を正規化し加算平均した算出結果である。そして、当該特徴に有効な時区間は、歩行の1周期の時間である約6/7秒である。 Referring to FIG. 6, another example of the procedure for extracting the feature amount according to the selection criterion data is shown. This example shows an example of a feature amount and a time interval calculated when an average value is used as a feature. In this example, the selection criterion data includes "normalization and addition averaging of the behavior sensor value" as a feature corresponding to the parameter of the measured value included in the behavior sensor value. This feature is a calculation result obtained by dividing the behavior sensor values in the time interval from 0 seconds to 6 seconds, normalizing each behavior sensor value after the division, and averaging the values. The effective time interval for the feature is about 6/7 seconds, which is the time of one cycle of walking.

図6は、図3と同様に、歩行時の6秒間の加速度のデータを含む。図6は、6秒間の加速度波形から、特徴として加速度の平均歩行波形を算出する方法の一例をイメージ化して示す。図6の例では、初期特徴決定部120は、全体の時区間(6秒間)から歩行の1周期分の時区間毎(約6/7秒毎)に、7つの加速度値を抽出する。約6/7秒間の加速度度値がそれぞれ、抽出される。このような加速度値は、1歩の歩行を表す歩行波形を形成する。初期特徴決定部120は、7つの歩行波形それぞれを正規化し、正規化した7つの歩行波形を加算平均して、特徴量を算出する際の入力となる平均加速度を算出する。 FIG. 6 includes acceleration data for 6 seconds during walking, as in FIG. FIG. 6 shows an image of an example of a method of calculating an average walking waveform of acceleration as a feature from an acceleration waveform for 6 seconds. In the example of FIG. 6, the initial feature determination unit 120 extracts seven acceleration values from the entire time interval (6 seconds) for each time interval (about 6/7 seconds) for one cycle of walking. Acceleration values for about 6/7 seconds are extracted respectively. Such an acceleration value forms a walking waveform representing one step of walking. The initial feature determination unit 120 normalizes each of the seven walking waveforms, adds and averages the normalized seven walking waveforms, and calculates the average acceleration that is an input when calculating the feature amount.

(ステップS30)
次いで、初期特徴算出部130は、ステップS20にて行動センサ値を用いて決定された、複数の特徴の特徴量を用いて、特徴ベクトルを算出する。なお、ステップS20にて決定した複数の特徴の特徴量を初期特徴量と呼ぶ。特徴ベクトルは、複数の初期特徴量を要素として含む。例えば、図5の例の場合、特徴ベクトルVは、係数ベクトルVである。係数ベクトルVは(C,C,・・・,C32)であってもよい。
(Step S30)
Next, the initial feature calculation unit 130 calculates the feature vector using the feature quantities of the plurality of features determined by using the behavior sensor values in step S20. The feature quantities of the plurality of features determined in step S20 are referred to as initial feature quantities. The feature vector contains a plurality of initial features as elements. For example, in the case of the example of FIG. 5, the feature vector V X is the coefficient vector VC . The coefficient vector VC may be ( C 1 , C 2 , ..., C 32 ).

(ステップS40)
さらに、重み調整部140は、算出された特徴ベクトルを用いて、ステップS10で取得された運動能力値を推定するための重みベクトルを算出及び調整する。
(Step S40)
Further, the weight adjusting unit 140 calculates and adjusts the weight vector for estimating the athletic ability value acquired in step S10 by using the calculated feature vector.

ここで、運動能力値yは、特徴ベクトルVと、特徴ベクトルVに対応する重みベクトルVとを含む推定式f(V,V)によって推定される。具体的な推定方法には、線形回帰、ニューラルネットワーク、ロジスティック回帰など、特徴ベクトルと重みベクトルとから正解値を推定する公知の学習方法が用いられる。 Here, the athletic ability value y is estimated by an estimation formula f (V X , V W ) including a feature vector V X and a weight vector V W corresponding to the feature vector V X. As a specific estimation method, a known learning method for estimating a correct answer value from a feature vector and a weight vector, such as linear regression, neural network, and logistic regression, is used.

重みベクトルは、運動能力値の推定誤差の2乗を表す誤差関数E=(y-f(V,V))をもとに、誤差関数の重みの勾配を用いて、V’=V-a・∂E/∂Vによって調整することができる。Vは、調整前の重みベクトル、V’は、調整後の重みベクトルを示す。∂E/∂Vは、誤差関数を重みベクトルで偏微分したものであり、誤差関数の重み勾配を示す。aは定数を表す。つまり、重み調整部140は、特徴ベクトルVと重みベクトルVとを用いて推定式によって推定した運動能力値が、ステップS10で取得された運動能力値に対して誤差を有する場合、この誤差の誤差関数を用いて、重みベクトルVを調整する。ここで、誤差関数Eは、重みベクトルを用いて推定される運動能力値の推定値と取得された運動能力値との誤差を示す指標の一例である。 The weight vector is V W'using the gradient of the weight of the error function based on the error function E = (y-f (V X , V W )) 2 representing the square of the estimation error of the athletic ability value. = V W -a · ∂E / ∂V W can be adjusted. V W indicates the weight vector before adjustment, and V W'indicates the weight vector after adjustment. ∂E / ∂VW is a partial derivative of the error function with respect to the weight vector, and indicates the weight gradient of the error function. a represents a constant. That is, when the exercise capacity value estimated by the estimation formula using the feature vector V X and the weight vector V W has an error with respect to the exercise capacity value acquired in step S10, the weight adjustment unit 140 has an error. The weight vector V W is adjusted using the error function of. Here, the error function E is an example of an index showing an error between the estimated value of the athletic ability value estimated by using the weight vector and the acquired athletic ability value.

(ステップS50)
特徴勾配算出部150は、ステップS10で取得された運動能力値、ステップS30で算出された特徴ベクトルV、及び、ステップS40で調整された重みベクトルV’を用いて、特徴ベクトルに関する誤差関数Eの勾配∂E/∂V(特徴勾配ベクトルとも呼ぶ)を算出する。なお、勾配∂E/∂Vにおいて、Vは、特徴ベクトルである。また、勾配∂E/∂Vは、重みベクトルを用いて推定される運動能力値の推定値と取得された運動能力値との誤差を示す指標についての、特徴ベクトルに関する勾配ベクトルの一例である。
(Step S50)
The feature gradient calculation unit 150 uses the athletic ability value acquired in step S10, the feature vector V X calculated in step S30, and the weight vector V W'adjusted in step S40 to obtain an error function related to the feature vector. The gradient ∂E / ∂V X (also called the feature gradient vector) of E is calculated. In the gradient ∂E / ∂V X , V X is a feature vector. Further, the gradient ∂E / ∂VX is an example of a gradient vector relating to a feature vector for an index showing an error between the estimated value of the athletic ability value estimated using the weight vector and the acquired athletic ability value. ..

この勾配∂E/∂Vを用いて、V’=V-b・∂E/∂Vに示されるように、特徴ベクトルVの更新が考えられる。V’は、更新後の特徴ベクトルを示し、bは、定数である。重みベクトルと同じように、上記式に基づき特徴ベクトルを変化させることができれば、運動能力値の推定値と取得された運動能力値との誤差を小さくすることができる。しかしながら、特徴ベクトルの要素である特徴量は、行動センサ値から算出される値であるため、重みベクトルのように直接変更することはできない。このため、特徴ベクトルを算出する時区間を変化させ、変化後の時区間において算出される特徴量を要素とする特徴ベクトルを生成することによって、特徴ベクトルを変化させる。このように特徴ベクトルを変化させる際、上記誤差が小さくなるような勾配∂E/∂Vの方向に、特徴ベクトルを更新する。ここで、従来の機械学習は、適切な結果が得られるように、重みベクトルのみを学習し更新する構成である。しかしながら、推定情報生成装置100では、上述の処理によって、推定精度を向上させる重みベクトルの調整とステップS70で後述する特徴ベクトルの探索とが、同時に実現されることが可能となる。このことは、従来の機械学習では実現が不可能である。そして、重みベクトルの調整及び特徴ベクトルの探索の実現は、有用な特徴があらかじめわからない長時間のセンサデータ等の入力を想定した推定を行う場合に特に有用である。 Using this gradient ∂E / ∂V X , it is conceivable to update the feature vector V X as shown by V X '= V X −b · ∂E / ∂V X. V X'indicates the updated feature vector and b is a constant. If the feature vector can be changed based on the above equation as in the weight vector, the error between the estimated value of the athletic ability value and the acquired athletic ability value can be reduced. However, since the feature amount, which is an element of the feature vector, is a value calculated from the behavior sensor value, it cannot be directly changed like the weight vector. Therefore, the feature vector is changed by changing the time interval for calculating the feature vector and generating the feature vector having the feature amount calculated in the changed time interval as an element. When the feature vector is changed in this way, the feature vector is updated in the direction of the gradient ∂E / ∂VX so that the above error becomes small. Here, the conventional machine learning is a configuration in which only the weight vector is learned and updated so that an appropriate result can be obtained. However, in the estimation information generation device 100, the adjustment of the weight vector for improving the estimation accuracy and the search for the feature vector described later in step S70 can be realized at the same time by the above-mentioned processing. This is not possible with conventional machine learning. Then, the adjustment of the weight vector and the realization of the search of the feature vector are particularly useful when the estimation is performed assuming the input of long-time sensor data or the like whose useful features are not known in advance.

(ステップS60)
特徴候補算出部160は、新たな時区間と、新たな時区間に対応する新たな特徴とを用いて、特徴候補ベクトルを算出する。ここでの新たな時区間及び新たな特徴とは、初期特徴決定部120が決定した時区間及び特徴と、時区間及び特徴の少なくとも一方が異なる特徴及び時区間であることを意味する。具体的には、特徴候補算出部160は、少なくとも1つの特徴の時区間を変更した新しい時区間を決定し、決定した時区間内の行動センサ値を用いて、当該特徴の特徴量を算出する。そして、特徴候補算出部160は、算出した特徴量を要素として含む新たな特徴ベクトルを、特徴候補ベクトルとして算出する。特徴候補算出部160は、新しい時区間を任意に決定してもよい。
(Step S60)
The feature candidate calculation unit 160 calculates a feature candidate vector using a new time interval and a new feature corresponding to the new time interval. Here, the new time interval and the new feature mean that the time interval and the feature determined by the initial feature determination unit 120 and at least one of the time interval and the feature are different features and time intervals. Specifically, the feature candidate calculation unit 160 determines a new time interval in which the time interval of at least one feature is changed, and calculates the feature amount of the feature using the behavior sensor value in the determined time interval. .. Then, the feature candidate calculation unit 160 calculates a new feature vector including the calculated feature amount as an element as a feature candidate vector. The feature candidate calculation unit 160 may arbitrarily determine a new time interval.

特徴候補算出部160は、例えば、図5の例において、特徴番号n(1≦n≦32)の特徴を用いて、新規時区間の候補を決定する。特徴候補算出部160は、例えば、新規時区間の候補として、特徴番号nの現在の開始時刻tn及び終了時刻tn+30をそれぞれ一定時間ずつずらした時区間としてもよい。例えば、特徴番号nの現在の開始時刻tnに対して、ずらす時間間隔を15秒とした場合、「tn-30からtn」、「tn-15からtn+15」、「tnからtn+30」、「tn+15からtn+45」、「tn+30からtn+60」等の時区間を候補とすることができる。 For example, in the example of FIG. 5, the feature candidate calculation unit 160 determines a candidate for a new time interval using the feature of the feature number n (1 ≦ n ≦ 32). For example, the feature candidate calculation unit 160 may use the feature number n as a candidate for a new time interval, which is a time interval in which the current start time nt and the end time nt + 30 are shifted by a fixed time. For example, assuming that the time interval for shifting from the current start time tun of the feature number n is 15 seconds, "tn-30 to tun", "tun-15 to tun + 15", "tun to tun + 30", and "tn + 15". Time intervals such as "tn + 45" and "tn + 30 to tn + 60" can be candidates.

特徴候補算出部160は、候補として決定された新規時区間それぞれについて、新規時区間の行動センサ値に対してPCAの解析を行う。そして、特徴候補算出部160は、新規時区間の複数の行動センサ値をPCAの主成分ベクトルで表現した時の第1主成分~第32主成分の係数を算出する。新規時区間の候補数をMとしたとき、特徴番号nの係数つまり特徴量の新たな候補値としてM×32個の値が算出される。具体的には、特徴番号nの特徴の特徴量は、第1主成分~第32主成分の係数のいずれかを取り得るため、32通りの係数を取り得る。さらに、特徴番号nの32個の特徴量は、M個の新規時区間に対して算出される。よって、特徴量の新たな候補値としてM×32個の値が算出される。 The feature candidate calculation unit 160 analyzes the PCA for the behavior sensor value of the new time interval for each of the new time intervals determined as candidates. Then, the feature candidate calculation unit 160 calculates the coefficients of the first principal component to the 32nd principal component when the plurality of behavior sensor values in the new time interval are expressed by the principal component vector of the PCA. Assuming that the number of candidates for the new time interval is M, M × 32 values are calculated as the coefficient of the feature number n, that is, as a new candidate value for the feature amount. Specifically, since the feature quantity of the feature of the feature number n can take any of the coefficients of the first principal component to the 32nd principal component, 32 kinds of coefficients can be taken. Further, the 32 feature quantities of the feature number n are calculated for M new time intervals. Therefore, M × 32 values are calculated as new candidate values for the feature amount.

特徴候補算出部160は、これらの係数の値つまり特徴量を、データ取得部110で取得されたすべての行動センサ値に対して算出した値を並べることで、特徴番号nに対する特徴候補ベクトルを生成する。特徴量の新たな候補値がM×32個であるため、M×32個の特徴候補ベクトルが得られる。そして、データ取得部110で取得された行動センサ値の数をNとした時、特徴候補ベクトルはN個の要素を持つ。特徴候補算出部160は、このような特徴候補ベクトルを、すべての特徴番号(本例では特徴番号1~32)について算出する。 The feature candidate calculation unit 160 generates a feature candidate vector for the feature number n by arranging the values of these coefficients, that is, the feature quantities, for all the behavior sensor values acquired by the data acquisition unit 110. do. Since the number of new candidate values for the feature amount is M × 32, M × 32 feature candidate vectors can be obtained. Then, when the number of behavior sensor values acquired by the data acquisition unit 110 is N, the feature candidate vector has N elements. The feature candidate calculation unit 160 calculates such a feature candidate vector for all feature numbers (feature numbers 1 to 32 in this example).

(ステップS70)
特徴探索部170は、ステップS60で算出された複数の特徴候補ベクトルを用いて、現在の特徴ベクトルを特徴勾配ベクトルの方向に動かすために最も適した特徴候補ベクトルを探索する。特徴探索部170は、特徴勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす特徴候補ベクトルを探索する。具体的には、特徴探索部170は、n番目の特徴の特徴候補ベクトルを探索する場合、データ取得部110で取得したN個の行動センサ値それぞれをPCAにより解析したときの現在のn番目の係数の値である特徴量を並べたN次元のベクトル、つまり特徴ベクトルを用いる。そして、特徴探索部170は、当該特徴ベクトルから、特徴候補ベクトルを減算した時に、減算後に形成される減算後ベクトルの各要素の正負の符号と、特徴勾配ベクトルの対応する各要素の正負の符号との一致度を判断する。特徴探索部170は、減算後ベクトルの各要素の正負の符号が、特徴勾配ベクトルの対応する各要素の正負の符号と最もよく一致する減算後ベクトルの算出に用いた特徴候補ベクトルを選択する。
(Step S70)
The feature search unit 170 searches for the most suitable feature candidate vector for moving the current feature vector in the direction of the feature gradient vector by using the plurality of feature candidate vectors calculated in step S60. The feature search unit 170 searches for a feature candidate vector that satisfies a predetermined condition based on the feature gradient vector. Specifically, when the feature search unit 170 searches for the feature candidate vector of the nth feature, the current nth behavior sensor value acquired by the data acquisition unit 110 is analyzed by PCA. An N-dimensional vector in which the features that are the values of the coefficients are arranged, that is, a feature vector is used. Then, the feature search unit 170 has a positive / negative sign of each element of the subtracted vector formed after the subtraction when the feature candidate vector is subtracted from the feature vector, and a positive / negative sign of each corresponding element of the feature gradient vector. Judge the degree of agreement with. The feature search unit 170 selects the feature candidate vector used for calculating the subtracted vector whose positive and negative signs of each element of the subtracted vector best match the positive and negative signs of the corresponding elements of the feature gradient vector.

そして、特徴探索部170は、選択した特徴候補ベクトルの特徴量及び特徴量に対応する時区間を用いて、現在の特徴ベクトルの特徴量及び時区間を更新する、つまり、入れ替える。なお、減算後ベクトルと特徴候補ベクトルとの間において、両者の要素の正負の符号が一致した数よりも、一致しなかった数が多い特徴候補ベクトルしか存在しなかった場合、特徴探索部170は、適切な更新を行うことのできる特徴量、つまり特徴候補ベクトルが見つからなかったと判定し、更新処理は行わない。特徴探索部170は、以上の処理をすべての特徴番号(本実施の形態では1~32)について行う。よって、特徴探索部170は、特徴番号1~32の特徴それぞれについて、選択した特徴候補ベクトルの特徴量及び特徴量に対応する時区間を用いて、現在の特徴ベクトルの特徴量及び時区間を更新する。 Then, the feature search unit 170 updates, that is, replaces the feature amount and the time interval of the current feature vector by using the feature amount and the time interval corresponding to the feature amount and the feature amount of the selected feature candidate vector. If there are only feature candidate vectors that do not match the positive and negative signs of both elements between the subtracted vector and the feature candidate vector, the feature search unit 170 will perform the feature search unit 170. , It is determined that the feature amount that can be appropriately updated, that is, the feature candidate vector is not found, and the update process is not performed. The feature search unit 170 performs the above processing for all feature numbers (1 to 32 in this embodiment). Therefore, the feature search unit 170 updates the feature amount and the time interval of the current feature vector for each of the features of the feature numbers 1 to 32, using the time interval corresponding to the feature amount and the feature amount of the selected feature candidate vector. do.

例えば、図7を参照すると、特徴探索部170によって、図5に示す時区間及び特徴量から更新された時区間及び特徴の例が示されている。例えば、更新の前後において、特徴番号1の特徴は、第1主成分の係数を維持する。特徴番号1の特徴では、時区間が変更されない。また、特徴番号2の特徴は、第2主成分の係数から第5主成分の係数に変わる。特徴番号2の特徴では、時区間が、15秒ずれ、0~30秒の時区間から、15秒~45秒の時区間に変更されている。 For example, referring to FIG. 7, the feature search unit 170 shows an example of the time interval and the feature updated from the time interval and the feature amount shown in FIG. For example, before and after the update, the feature of feature number 1 maintains the coefficient of the first principal component. In the feature of feature number 1, the time interval is not changed. Further, the feature of feature number 2 changes from the coefficient of the second principal component to the coefficient of the fifth principal component. In the feature of feature number 2, the time interval is shifted by 15 seconds, and the time interval of 0 to 30 seconds is changed to the time interval of 15 seconds to 45 seconds.

このように、特徴候補ベクトルと特徴ベクトルとの差、つまり、特徴ベクトルから特徴候補ベクトルを減算した差が算出され、この差と特徴勾配ベクトルとの一致度が最も高いという条件を満たす特徴候補ベクトルが選出される。言い換えれば、特徴候補ベクトルと特徴ベクトルとの差に基づいて、勾配ベクトルに基づく所定の条件を満たす特徴候補ベクトルが決定される。後述するように、決定した特徴候補ベクトルに基づき、重みベクトルが調整されるが、このような特徴候補ベクトルに基づく重みベクトルは、当該特徴候補ベクトルへの変更前の特徴ベクトルに基づく重みベクトルよりも、運動能力値の推定誤差を小さくすることができる。 In this way, the difference between the feature candidate vector and the feature vector, that is, the difference obtained by subtracting the feature candidate vector from the feature vector is calculated, and the feature candidate vector satisfying the condition that the degree of coincidence between this difference and the feature gradient vector is the highest. Is elected. In other words, a feature candidate vector satisfying a predetermined condition based on the gradient vector is determined based on the difference between the feature candidate vector and the feature vector. As will be described later, the weight vector is adjusted based on the determined feature candidate vector, and the weight vector based on such a feature candidate vector is larger than the weight vector based on the feature vector before the change to the feature candidate vector. , The estimation error of the athletic ability value can be reduced.

(ステップS80)
判定部180は、運動機能推定知識生成のための学習を終了するか否かを判定する。具体的には、判定部180は、ステップS70で特徴量が更新されたか否かを判定し、更新された場合(ステップS80でNo)、学習が終了していないと判定しステップS40の処理に戻る。この結果、推定情報生成装置100は、更新後の特徴量及び時区間を用いて、重みベクトルの再調整をする。判定部180は、ステップS70で特徴量が更新されなかった場合(ステップS80でYes)、学習が終了したと判定し、ステップS90の処理に進む。なお、判定部180は、学習の終了の判定に、あらかじめ設定されたステップS80での判定の繰り返しの回数も用いてもよく、ステップS70において特徴ベクトルを特徴勾配ベクトルの方向に変化させる特徴候補ベクトルが見つからなかった場合にも学習が終了したとみなしてもよい。
(Step S80)
The determination unit 180 determines whether or not to end the learning for generating the motor function estimation knowledge. Specifically, the determination unit 180 determines whether or not the feature amount has been updated in step S70, and if it is updated (No in step S80), determines that learning has not been completed and performs the process of step S40. return. As a result, the estimation information generation device 100 readjusts the weight vector using the updated feature amount and time interval. If the feature amount is not updated in step S70 (Yes in step S80), the determination unit 180 determines that learning has been completed, and proceeds to the process of step S90. The determination unit 180 may also use the number of repetitions of the determination in the preset step S80 for the determination of the end of learning, and the feature candidate vector that changes the feature vector in the direction of the feature gradient vector in step S70. If is not found, it may be considered that the learning is completed.

(ステップS90)
推定知識出力部190は、ステップS70で算出された、新たな時区間と新たな特徴量つまり新たな特徴ベクトルとを、第一格納部200に格納する。具体的には、推定知識出力部190は、新たな特徴量がいかなる特徴の特徴量であるか、つまり、新たな特徴量に対応する特徴を、第一格納部200に格納する。例えば、図7の例では、2番目の特徴について、15秒~45秒という時区間と、第5主成分の係数という特徴とが、組み合わされて格納される。このとき、推定知識出力部190は、新たな時区間及び新たな特徴量の算出に使用された行動センサ値の計測値のパラメータを対応付けて、新たな時区間及び新たな特徴を格納してもよい。また、推定知識出力部190は、重み調整部140で取得された重みベクトルを第二格納部210に格納する。この重みベクトルは、ステップS40で更新された最も新しい重みベクトルである。この重みベクトルは、上記の新たな時区間及び新たな特徴に対応付けられてもよい。第二格納部210に格納される重みベクトルが、最も新しい重みベクトルのみであれば、上記対応付けがなくてもよい。
(Step S90)
The estimation knowledge output unit 190 stores the new time interval and the new feature quantity, that is, the new feature vector calculated in step S70 in the first storage unit 200. Specifically, the estimation knowledge output unit 190 stores in the first storage unit 200 what kind of feature the new feature is, that is, the feature corresponding to the new feature. For example, in the example of FIG. 7, for the second feature, the time interval of 15 seconds to 45 seconds and the feature of the coefficient of the fifth principal component are stored in combination. At this time, the estimation knowledge output unit 190 stores the new time interval and the new feature by associating the parameters of the measured values of the behavior sensor values used for calculating the new time interval and the new feature amount. May be good. Further, the estimation knowledge output unit 190 stores the weight vector acquired by the weight adjustment unit 140 in the second storage unit 210. This weight vector is the newest weight vector updated in step S40. This weight vector may be associated with the new time interval and new feature described above. If the weight vector stored in the second storage unit 210 is only the newest weight vector, the above correspondence may not be necessary.

以上のステップS10からS90の処理によって、推定情報生成装置100は、所定の時間の行動センサ値から運動機能を推定するために、時区間、特徴及び推定に必要な重みベクトルを推定知識として算出することができる。 Through the above steps S10 to S90, the estimation information generation device 100 calculates the time interval, the feature, and the weight vector required for estimation as estimation knowledge in order to estimate the motor function from the behavior sensor value at a predetermined time. be able to.

これにより、図8に示す概念図に示されるように、長時間の行動センサ値から、着目する時区間及び特徴までを含めた学習を実現することが可能となる。なお、図8は、実施の形態の推定知識の推定方法の一例の概念図であり、時区間及び時区間から算出される特徴量を入力することによって、人物iの運動能力値yが推定されるモデルを示す。図8では、入力される特徴量が、特徴ベクトルVXiで示され、ノード間の処理が、重みベクトルVによって重み付けされている。例えば、図8において、重みベクトルのみを更新する従来の機械学習の場合には、特徴を抽出する時区間、及び、当該時区間で算出される特徴を予め決めた場合、それらは変更できない。従来の機械学習の場合には、例えば、図8において時区間を1、2及び4とし、時区間1、2及び4それぞれで算出される特徴をA、C及びDとした場合、これら時区間及び特徴は、学習中、常に固定される。これに対し、本実施の形態の技術では、運動能力値の推定に適した時区間及び特徴を更新しながら学習を行うことができる。図8では、時区間2及び時区間2から算出される特徴Bが、時区間3及び特徴Cに更新されている例を示している。 As a result, as shown in the conceptual diagram shown in FIG. 8, it is possible to realize learning including a long-time behavior sensor value, a time interval and a feature of interest. Note that FIG. 8 is a conceptual diagram of an example of the estimation method of the estimation knowledge of the embodiment, and the motor ability value y i of the person i is estimated by inputting the time interval and the feature amount calculated from the time interval. The model to be used is shown. In FIG. 8, the input feature amount is indicated by the feature vector V Xi , and the processing between the nodes is weighted by the weight vector V W. For example, in FIG. 8, in the case of conventional machine learning in which only the weight vector is updated, if the time interval for extracting the feature and the feature calculated in the time interval are predetermined, they cannot be changed. In the case of conventional machine learning, for example, when the time intervals are 1, 2 and 4 in FIG. 8 and the features calculated in each of the time intervals 1, 2 and 4 are A, C and D, these time intervals are used. And features are always fixed during learning. On the other hand, in the technique of the present embodiment, learning can be performed while updating the time interval and the feature suitable for estimating the athletic ability value. FIG. 8 shows an example in which the feature B calculated from the time interval 2 and the time interval 2 is updated to the time interval 3 and the feature C.

本実施の形態の技術の効果として、従来の機械学習では、巨大な次元数のデータをそのまま入力した場合、データ数に対して学習するパラメータが多くなりすぎ推定精度及び識別精度が低下するため、ヒューリスティックに基づく特徴抽出が必須となる。一方、本実施の形態に記載の推定知識の構築手法では、特徴勾配ベクトルの方向に変化する特徴ベクトルの探索と重み付けベクトルの調整とを同時に行うことができるため、長時間のセンサデータ等の巨大な次元数のデータに対し、事前知識なしに効果的な学習を行うことができる。なお、重みベクトルの学習部分は、図9に示されるような多層ニューラルネットワークでもよい。 As an effect of the technique of the present embodiment, in the conventional machine learning, when the data of a huge number of dimensions is input as it is, the number of parameters to be learned becomes too large for the number of data, and the estimation accuracy and the identification accuracy are lowered. Feature extraction based on heuristics is essential. On the other hand, in the estimation knowledge construction method described in the present embodiment, since the search for the feature vector changing in the direction of the feature gradient vector and the adjustment of the weighting vector can be performed at the same time, a huge amount of long-time sensor data or the like can be obtained. Effective learning can be performed without prior knowledge for data with a large number of dimensions. The learning portion of the weight vector may be a multi-layer neural network as shown in FIG.

図9の例において、ニューラルネットワークは、機械学習の1つである。ニューラルネットワークは、脳神経系をモデルにした情報処理モデルである。ニューラルネットワークは、入力層及び出力層を含む複数のノード層で構成されている。ノード層には、1つ以上のノードが含まれる。ニューラルネットワークのモデル情報は、ニューラルネットワークを構成するノード層の数と、各ノード層に含まれるノード数と、ニューラルネットワークの全体又は各ノード層の種別とを示す。ニューラルネットワークは、例えば、入力層、中間層及び出力層で構成される。ニューラルネットワークは、入力層のノードに入力された情報について、入力層から第一中間層への出力処理、第一中間層での処理、第一中間層から第二中間層への出力処理、第二中間層での処理、第二中間層から出力層への出力処理、出力層での処理を順次行い、入力情報に適合する出力結果を出力する。なお、1つの層の各ノードは、次の層の各ノードと接続されており、ノード間の接続には、重み付けがされている。1つの層のノードの情報は、ノード間の接続の重み付けが付与されて、次の層のノードに出力される。これら重み付け要素は、重みベクトルVを形成する。ニューラルネットワークの学習では、時区間及び当該時区間で算出される特徴量、つまり、時区間に対応する特徴ベクトルVXiが入力層に入力されたとき、出力層で適正な運動能力値yが出力されるように、ノード間の重み付けが調整される。 In the example of FIG. 9, the neural network is one of machine learning. A neural network is an information processing model modeled on the cranial nerve system. The neural network is composed of a plurality of node layers including an input layer and an output layer. The node layer contains one or more nodes. The model information of the neural network indicates the number of node layers constituting the neural network, the number of nodes included in each node layer, and the entire neural network or the type of each node layer. The neural network is composed of, for example, an input layer, an intermediate layer and an output layer. In the neural network, the information input to the node of the input layer is output processed from the input layer to the first intermediate layer, processed in the first intermediate layer, output processed from the first intermediate layer to the second intermediate layer, and the first The processing in the second intermediate layer, the output processing from the second intermediate layer to the output layer, and the processing in the output layer are sequentially performed, and the output result matching the input information is output. Each node of one layer is connected to each node of the next layer, and the connection between the nodes is weighted. The information of the node of one layer is given the weight of the connection between the nodes and output to the node of the next layer. These weighting elements form a weight vector VW . In the learning of the neural network, when the feature amount calculated in the time interval and the time interval, that is, the feature vector V Xi corresponding to the time interval is input to the input layer, the appropriate motor ability value y i is obtained in the output layer. The weighting between the nodes is adjusted so that it is output.

[2-2.推定装置による運動機能推定の処理動作]
図1及び図10を参照して、推定装置300による運動機能推定の処理動作を説明する。なお、図10は、実施の形態に係る運動機能推定システム1000における運動機能推定の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
[2-2. Processing operation of motor function estimation by the estimation device]
With reference to FIGS. 1 and 10, the processing operation of motor function estimation by the estimation device 300 will be described. Note that FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation flow of the motor function estimation in the motor function estimation system 1000 according to the embodiment.

(ステップS100)
センサ値取得部310は、ユーザに取り付けられたセンサ400で計測された所定の時間にわたる行動センサ値を取得する。行動センサ値は、加速度、心拍数、体温、角速度等の計測値と、計測値の計測時刻とを対応付けて含む。
(Step S100)
The sensor value acquisition unit 310 acquires the behavior sensor value over a predetermined time measured by the sensor 400 attached to the user. The behavior sensor value includes the measured values such as acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity in association with the measured time of the measured values.

(ステップS110)
特徴取得部320は、行動センサ値中から運動機能推定に使用する特徴量を抽出するために、第一格納部200から、行動センサ値から抽出されるべき時区間及び特徴の組み合わせを取得する。取得される時区間及び特徴の組み合わせは、推定情報生成の動作のステップS90において、第一格納部200に格納されたものである。特徴取得部320は、行動センサ値の計測値のパラメータに対応する特徴及び時区間の組み合わせを取得する。
(Step S110)
The feature acquisition unit 320 acquires a combination of time intervals and features to be extracted from the behavior sensor value from the first storage unit 200 in order to extract the feature amount used for motor function estimation from the behavior sensor value. The combination of the acquired time interval and the feature is stored in the first storage unit 200 in step S90 of the operation of generating the estimated information. The feature acquisition unit 320 acquires a combination of features and time intervals corresponding to the parameters of the measured values of the behavior sensor values.

(ステップS120)
特徴量算出部330は、ステップS100において取得された行動センサ値から、ステップS110で取得された時区間に対応する時区間を抽出し、さらに、抽出した時区間の計測結果から、ステップS110で取得された特徴の特徴量を算出する。そして、特徴量算出部330は、算出した特徴量を要素とする特徴ベクトルを算出する。
(Step S120)
The feature amount calculation unit 330 extracts the time interval corresponding to the time interval acquired in step S110 from the behavior sensor value acquired in step S100, and further acquires it in step S110 from the measurement result of the extracted time interval. The feature amount of the created feature is calculated. Then, the feature amount calculation unit 330 calculates a feature vector having the calculated feature amount as an element.

(ステップS130)
推定知識取得部340は、第二格納部210から、特徴ベクトルと運動能力値とを関連付ける重みベクトルを取得する。取得される重みベクトルは、推定情報生成の動作のステップS90において、第二格納部210に格納されたものである。第二格納部210に複数の重みベクトルが格納されている場合、推定知識取得部340は、ステップS110で取得された特徴及び時区間の組み合わせとの対応関係に基づき、取得する重みベクトルを決定してもよい。これにより、推定知識取得部340は、運動機能を構成する運動能力値を算出するための推定知識を取得する。
(Step S130)
The estimation knowledge acquisition unit 340 acquires a weight vector that associates the feature vector with the athletic ability value from the second storage unit 210. The acquired weight vector is stored in the second storage unit 210 in step S90 of the operation of generating the estimation information. When a plurality of weight vectors are stored in the second storage unit 210, the estimation knowledge acquisition unit 340 determines the weight vector to be acquired based on the correspondence with the combination of the feature and the time interval acquired in step S110. You may. As a result, the estimated knowledge acquisition unit 340 acquires the estimated knowledge for calculating the athletic ability value constituting the motor function.

(ステップS140)
運動機能推定部350は、ステップS120で算出された特徴ベクトルと、ステップS130で取得された重みベクトルとから運動能力値を推定する。推定には、重みベクトルによって構成される推定知識が用いられ、さらに、推定情報生成装置100での処理動作、つまり機械学習で用いた方法と同一の推定方法が用いられる。上記推定手法には、図8で例示した推定手法が用いられてもよく、図9で例示したニューラルネットワークが用いられてもよい。上記重みベクトルが適用された推定知識に、特徴ベクトルが入力されることによって、運動能力の推定値が出力される。また、運動機能推定部350は、推定した運動能力値を出力部360に出力する。
(Step S140)
The motor function estimation unit 350 estimates the motor performance value from the feature vector calculated in step S120 and the weight vector acquired in step S130. For the estimation, the estimation knowledge composed of the weight vectors is used, and further, the processing operation in the estimation information generation device 100, that is, the same estimation method as the method used in machine learning is used. As the estimation method, the estimation method exemplified in FIG. 8 may be used, or the neural network exemplified in FIG. 9 may be used. By inputting the feature vector to the estimated knowledge to which the weight vector is applied, the estimated value of the athletic ability is output. Further, the motor function estimation unit 350 outputs the estimated motor performance value to the output unit 360.

(ステップS150)
出力部360は、ステップS140で推定された運動能力値を出力する。出力先は、表示部500であってもよく、表示部500は、運動能力値を直接表示してもよい。また、出力先は、メモリ等の記憶媒体であってもよく、記憶媒体は、運動能力値を保存してもよい。
(Step S150)
The output unit 360 outputs the athletic ability value estimated in step S140. The output destination may be the display unit 500, and the display unit 500 may directly display the athletic ability value. Further, the output destination may be a storage medium such as a memory, and the storage medium may store the athletic ability value.

以上のステップS110からS150の処理によって、推定に有用な時区間と特徴とが用いられ、それにより、長時間であっても所定の時間の行動センサ値から高い精度での運動能力値の推定を実現することが可能になる。 By the processing of the above steps S110 to S150, the time interval and the feature useful for estimation are used, and thereby the estimation of the motor ability value with high accuracy from the behavior sensor value for a predetermined time even for a long time is performed. It will be possible to realize.

[実施例]
実施の形態の実施例を説明する。具体的には、実施の形態に係る運動機能推定システム1000での推定方法による運動機能の推定結果を検討し、さらに、このような推定結果と、他の推定方法による運動機能の推定結果とを比較した。
[Example]
An embodiment of the embodiment will be described. Specifically, the estimation result of the motor function by the estimation method in the motor function estimation system 1000 according to the embodiment is examined, and further, such an estimation result and the estimation result of the motor function by another estimation method are examined. Compared.

例えば、図11を参照すると、本実施の形態の推定方法を用いて、被験者の膝伸展筋力を推定した結果が示されている。なお、図11は、被験者の膝伸展筋力の実測値と推定値との相関を示す図である。実験の被験者は、102名であった。本実験では、推定知識には、32ノードの1層の中間層を有するニューラルネットワーク回帰を用いた。また、膝伸展筋力の実測値と推定値との関係は、6-fold crosss validation(6-分割交差検証)で評価した。評価した結果、実測値と本実施の形態の推定手法による推定値との相関係数として、R=0.85が得られた。このような相関係数から、高い精度で運動機能を推定できていることが分かる。 For example, referring to FIG. 11, the result of estimating the knee extension muscle strength of the subject using the estimation method of the present embodiment is shown. Note that FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the measured value and the estimated value of the knee extension muscle strength of the subject. The number of subjects in the experiment was 102. In this experiment, neural network regression having one intermediate layer of 32 nodes was used for the estimation knowledge. The relationship between the measured value and the estimated value of knee extension muscle strength was evaluated by 6-fold cross validation (6-fold cross-validation). As a result of the evaluation, R = 0.85 was obtained as the correlation coefficient between the actually measured value and the estimated value by the estimation method of the present embodiment. From such a correlation coefficient, it can be seen that the motor function can be estimated with high accuracy.

例えば、特許文献1に記載される技術を用いた場合の実験結果では、推定に用いる指標と実測値との相関係数Rは、最大でもR=0.65程度であった。本実施の形態の推定方法によって高い精度での運動機能推定が実現できているといえる。 For example, in the experimental results when the technique described in Patent Document 1 is used, the correlation coefficient R between the index used for estimation and the measured value is about R = 0.65 at the maximum. It can be said that the estimation method of the present embodiment has realized the estimation of the motor function with high accuracy.

例えば、図12は、実施の形態に係る推定方法による運動能力値の推定結果と他の手法による運動能力値の推定結果とを比較した結果を示す。図12には、推定値と実測値との相関係数と、推定値と実測値との間の誤差の平均誤差率とが、推定方法と対応付けて示されている。図12に示されるように、実施の形態と比較する他の推定手法として、6分間歩行テスト及び10m歩行テストを用いた。6分間歩行テスト及び10m歩行テストは、現在、臨床上一般的に行われている検査であり、6分間の歩行距離及び10mの歩行速度をそれぞれ、運動能力値の簡易的な指標とする方法である。10m歩行テストは、10mの歩行速度を計測することで、運動能力値を簡易に評価する方法である。 For example, FIG. 12 shows a result of comparing the estimation result of the athletic ability value by the estimation method according to the embodiment with the estimation result of the athletic ability value by another method. FIG. 12 shows the correlation coefficient between the estimated value and the actually measured value and the average error rate of the error between the estimated value and the actually measured value in association with the estimation method. As shown in FIG. 12, a 6-minute walk test and a 10 m walk test were used as other estimation methods to be compared with the embodiments. The 6-minute walking test and the 10-m walking test are clinically commonly performed tests, and the 6-minute walking distance and the 10-m walking speed are used as simple indexes of the athletic ability value, respectively. be. The 10m walking test is a method for simply evaluating an athletic ability value by measuring a walking speed of 10m.

特許文献1の方法は、進行方向の加速度を用いているため、上記の6分間歩行距離に近い意味合いを持つ。特許文献1における固定特徴量(歩行全体PCA)は、実施の形態による推定方法のように、着目点を定めず、6分間の歩行全体から平均歩行波形を算出し、PCAによって固定の特徴量を算出した手法である。 Since the method of Patent Document 1 uses acceleration in the traveling direction, it has a meaning close to the above-mentioned 6-minute walking distance. For the fixed feature amount (PCA of the entire walking) in Patent Document 1, the average walking waveform is calculated from the entire walking for 6 minutes without determining the point of interest as in the estimation method according to the embodiment, and the fixed feature amount is determined by the PCA. This is the calculated method.

そして、図12では、「6分間歩行距離及び10m歩行速度」並びに「固定特徴量(歩行全体PCA)」のそれぞれを特徴量としてニューラルネットワーク回帰で下肢筋力の推定を行う推定手法を、比較手法としている。「6分間歩行距離及び10m歩行速度」を特徴量とした推定手法の結果は、図12の上段に示されている。「固定特徴量(歩行全体PCA)」を特徴量とした推定手法の結果は、図12の中段に示されている。図12の下段に示される本実施の形態の推定方法の結果は、6分間の歩行テストから計測された加速度等の行動センサ値から運動機能を推定した結果である。 Then, in FIG. 12, as a comparative method, an estimation method for estimating lower limb muscle strength by neural network regression with each of "6 minutes walking distance and 10 m walking speed" and "fixed feature amount (total walking PCA)" as feature amounts is used. There is. The results of the estimation method using "6 minutes walking distance and 10 m walking speed" as features are shown in the upper part of FIG. The result of the estimation method using the "fixed feature amount (PCA of the whole walking)" as the feature amount is shown in the middle part of FIG. The result of the estimation method of the present embodiment shown in the lower part of FIG. 12 is the result of estimating the motor function from the behavior sensor value such as acceleration measured from the walking test for 6 minutes.

図12に示す結果から、実施の形態に係る運動能力値の推定方法は、比較手法を上回る推定精度を得ており、歩行という低負荷な動作から高精度に運動機能を推定できていることがわかる。 From the results shown in FIG. 12, the method for estimating the motor ability value according to the embodiment has obtained an estimation accuracy higher than that of the comparison method, and it is possible to estimate the motor function with high accuracy from the low-load motion of walking. Recognize.

[その他]
以上、1つ又は複数の態様に係る運動機能推定システム等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、1つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
[others]
Although the motor function estimation system and the like according to one or more embodiments have been described above based on the embodiments, the present disclosure is not limited to the embodiments. As long as it does not deviate from the gist of the present disclosure, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the present embodiment, and a form constructed by combining components in different embodiments is also within the scope of one or more embodiments. May be included within.

例えば、本開示に係る運動機能推定システム1000は、加速度センサ、心拍センサ、温度センサ及び角速度センサを用いて、ユーザの下肢の運動能力値を推定していたが、これに限定されない。上記のセンサは、腕等のユーザのいかなる可動部分に取り付けられてもよく、それにより、運動機能推定システム1000は、当該可動部分に関する運動能力値を推定してもよい。 For example, the motor function estimation system 1000 according to the present disclosure estimates the motor performance value of the lower limbs of the user by using an acceleration sensor, a heart rate sensor, a temperature sensor, and an angular velocity sensor, but the present invention is not limited to this. The sensor may be attached to any movable part of the user such as an arm, whereby the motor function estimation system 1000 may estimate the motor ability value for the movable part.

例えば、本開示に係る運動機能推定システム1000では、推定情報生成装置100は、ユーザの行動センサ値及び運動能力値を用いて、推定知識を構築していたが、推定知識の構築に用いるデータの対象は、特定の1人のユーザであってもよく、複数のユーザであってもよい。複数のユーザは、不特定多数であってもよい。特定の1人のユーザのデータを用いて構築される推定知識は、当該ユーザ専用の推定知識であり、当該ユーザの特性を反映した運動能力値を出力することができる。不特定多数のユーザのデータを用いて構築される推定知識は、汎用的な推定知識であり、特定のユーザ固有の特性の影響を受けない運動能力値を出力することができる。 For example, in the motor function estimation system 1000 according to the present disclosure, the estimation information generation device 100 constructs the estimation knowledge by using the behavior sensor value and the motor ability value of the user, but the data used for constructing the estimation knowledge is used. The target may be a specific user or a plurality of users. The plurality of users may be an unspecified number of users. The estimated knowledge constructed using the data of one specific user is the estimated knowledge dedicated to the user, and can output the athletic ability value reflecting the characteristics of the user. The estimation knowledge constructed using the data of an unspecified number of users is general-purpose estimation knowledge, and can output an athletic ability value that is not affected by the characteristics peculiar to a specific user.

本開示において、ユニット、装置、部材又は部の全部又は一部、又は図1に示されるようなブロック図の機能ブロックの全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路(IC、Integration Circuit)、又はLSI(大規模集積回路、Large Scale Integration)を含む一つ又は複数の電子回路によって実行されてもよい。LSI又はICは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、格納部のような記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、LSI又はICと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、若しくはULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるものであってもよい。LSIの製造後にプログラムされる、Field Programmable Gate Array(FPGA)、又はLSI内部の接合関係の再構成又はLSI内部の回路区画のセットアップができるReconfigurable Logic Device(RLD)も同じ目的で使うことができる。 In the present disclosure, all or part of a unit, device, member or part, or all or part of a functional block in a block diagram as shown in FIG. 1, is a semiconductor device, a semiconductor integrated circuit (IC, Integration Circuit). Alternatively, it may be executed by one or more electronic circuits including an LSI (Large Scale Integration). The LSI or IC may be integrated on one chip, or may be configured by combining a plurality of chips. For example, functional blocks other than storage elements such as storage units may be integrated on one chip. Here, it is called LSI or IC, but the name changes depending on the degree of integration, and it may be called system LSI, VLSI (Very Large Scale Integration), or ULSI (Ultra Large Scale Integration). A Field Programmable Gate Array (FPGA) programmed after the LSI is manufactured, or a Reconfigurable Logic Device (RLD) that can reconfigure the junction relationship inside the LSI or set up the circuit partition inside the LSI can also be used for the same purpose.

さらに、ユニット、装置、部材又は部の全部又は一部の機能又は操作は、ソフトウエア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウエアは一つ又は複数のROM、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアが処理装置(processor)によって実行されたときに、そのソフトウエアで特定された機能が処理装置(processor)及び周辺装置によって実行される。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は複数の非一時的記録媒体、処理装置(processor)、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えばインターフェース、を備えていてもよい。 Further, all or part of the function or operation of a unit, device, member or part can be performed by software processing. In this case, the software is recorded on a non-temporary recording medium such as one or more ROMs, optical disks, hard disk drives, and is identified by the software when it is run by a processor. Functions are performed by processors and peripherals. The system or device may include one or more non-temporary recording media on which the software is recorded, a processor, and the required hardware device, such as an interface.

本開示は、ユーザの体に装着された所定時間の行動センサ値から、推定に有効な時区間と特徴を算出することによって、簡易且つ高い精度での運動能力の推定を実現することができる。本開示の技術は、上述を実現するためのいかなる用途にも適用可能である。 In the present disclosure, it is possible to easily and highly accurately estimate the motor ability by calculating the time interval and the feature effective for the estimation from the behavior sensor value of the predetermined time worn on the user's body. The techniques of the present disclosure are applicable to any application for achieving the above.

100 推定情報生成装置
110 データ取得部
120 初期特徴決定部
130 初期特徴算出部
140 重み調整部
150 特徴勾配算出部
160 特徴候補算出部
170 特徴探索部
180 判定部
190 推定知識出力部
200 第一格納部
210 第二格納部
300 推定装置
310 センサ値取得部
320 特徴取得部
330 特徴量算出部
340 推定知識取得部
350 運動機能推定部
360 出力部
100 Estimated information generator 110 Data acquisition unit 120 Initial feature determination unit 130 Initial feature calculation unit 140 Weight adjustment unit 150 Feature gradient calculation unit 160 Feature candidate calculation unit 170 Feature search unit 180 Judgment unit 190 Estimated knowledge output unit 200 First storage unit 210 Second storage unit 300 Estimator 310 Sensor value acquisition unit 320 Feature acquisition unit 330 Feature amount calculation unit 340 Estimated knowledge acquisition unit 350 Motor function estimation unit 360 Output unit

Claims (9)

所定の時間において、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つを計測するセンサと、
第1の処理回路とを備え、
前記第1の処理回路は、
(a1)前記ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、かつ、前記少なくとも1つのセンサ値を取得したときの前記ユーザの筋力、持久力またはバランス能力に関する第1運動能力値を取得し、
(a2)前記センサ値の時間的変化における特徴と、前記所定の時間内における時区間とを決定し、
(a3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出し、
(a4)前記特徴ベクトルと前記第1運動能力値とを入力として前記ユーザの第2運動能力値を機械学習に基づいて推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第1の重みベクトルを取得し、
(a5)前記第2運動能力値の推定における推定誤差を前記特徴ベクトルで偏微分することで、前記推定誤差の前記特徴ベクトルに対する勾配を示す勾配ベクトルを算出し、
(a6)前記所定の時間内における、前記時区間とは異なる任意の時区間である新たな時区間と、前記新たな時区間における前記センサ値の特徴である新たな特徴とを決定し、
(a7)前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、
(a8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度が最も高いという所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、
(a9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルと前記第1運動能力値とから推定される前記ユーザの第2運動能力値を推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第2の重みベクトルを取得し、かつ、前記第1の重みベクトルを前記第2の重みベクトルに修正し、
(a10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納する、
運動機能推定情報生成装置。
A sensor that measures at least one selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity at a given time.
Equipped with a first processing circuit
The first processing circuit is
(A1) The user's muscular strength, endurance, or balance ability when at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired and the at least one sensor value is acquired. Obtain the first athletic ability value for
(A2) The characteristics of the sensor value in time change and the time interval within the predetermined time are determined.
(A3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(A4) A coefficient indicating the weight of an element of the feature vector included in an estimation formula for estimating the second motor ability value of the user based on machine learning by inputting the feature vector and the first motor ability value. Get the first weight vector as an element
(A5) By partially differentiating the estimation error in the estimation of the second motor ability value with the feature vector, a gradient vector showing the gradient of the estimation error with respect to the feature vector is calculated.
(A6) Within the predetermined time, a new time interval that is an arbitrary time interval different from the time interval and a new feature that is a feature of the sensor value in the new time interval are determined.
(A7) A feature candidate vector, which is a candidate of the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval, is calculated.
(A8) The feature candidate vector satisfying a predetermined condition that the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector is the highest is determined.
(A9) The weight of the element of the feature vector included in the estimation formula for estimating the second motor ability value of the user estimated from the feature candidate vector satisfying the predetermined condition and the first motor ability value. A second weight vector having the indicated coefficient as an element is acquired, and the first weight vector is modified to the second weight vector.
(A10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.
Motor function estimation information generator.
前記重みベクトルは、ニューラルネットワークを構成し、前記ニューラルネットワークのノード間を重み付けする、
請求項1に記載の運動機能推定情報生成装置。
The weight vector constitutes a neural network and weights between the nodes of the neural network.
The motor function estimation information generation device according to claim 1.
請求項1に記載の運動機能推定情報生成装置と、
第2の処理回路とを備え、
前記第2の処理回路は、
ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、
前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値の時間的変化における特徴、及び、前記センサ値が取得された時区間との対応関係に基づいて推定特徴ベクトルを算出し、
前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを入力として機械学習に基づいて、筋力、持久力またはバランス能力に関する運動能力値を推定し、
前記運動能力値を出力する、
運動機能推定システム。
The motor function estimation information generator according to claim 1 and
Equipped with a second processing circuit
The second processing circuit is
Acquires at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity,
An estimated feature vector is calculated based on the correspondence between the feature and the time interval stored in the storage unit, the feature in the temporal change of the sensor value, and the time interval from which the sensor value is acquired .
Using the second weight vector stored in the storage unit and the estimated feature vector as inputs, the motor ability values related to muscle strength, endurance, or balance ability are estimated based on machine learning .
Output the athletic ability value,
Motor function estimation system.
プロセッサが、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、かつ、前記少なくとも1つのセンサ値を取得したときの前記ユーザの筋力、持久力またはバランス能力に関する第1運動能力値を取得し、
(b2)前記センサ値の時間的変化における特徴と、所定の時間内における時区間とを決定し、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出し、
(b4)前記特徴ベクトルと前記第1運動能力値とを入力として前記ユーザの第2運動能力値を機械学習に基づいて推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第1の重みベクトルを取得し、
(b5)前記第2運動能力値の推定における推定誤差を前記特徴ベクトルで偏微分することで、前記推定誤差の前記特徴ベクトルに対する勾配を示す勾配ベクトルを算出し、
(b6)前記所定の時間内における、前記時区間とは異なる任意の時区間である新たな時区間と、前記新たな時区間における前記センサ値の特徴である新たな特徴とを決定し、
(b7)前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度が最も高いという所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルと前記第1運動能力値とから推定される前記ユーザの第2運動能力値を推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第2の重みベクトルを取得し、かつ、前記第1の重みベクトルを前記第2の重みベクトルに修正し、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納する、
運動機能推定情報生成方法。
The processor,
(B1) The user's muscular strength, endurance, or balance ability when at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired and the at least one sensor value is acquired. Obtain the first athletic ability value,
(B2) The characteristics of the sensor value in time change and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) A coefficient indicating the weight of an element of the feature vector included in an estimation formula for estimating the second motor ability value of the user based on machine learning by inputting the feature vector and the first motor ability value. Get the first weight vector as an element
(B5) By partially differentiating the estimation error in the estimation of the second motor ability value with the feature vector, a gradient vector showing the gradient of the estimation error with respect to the feature vector is calculated.
(B6) Within the predetermined time, a new time interval that is an arbitrary time interval different from the time interval and a new feature that is a feature of the sensor value in the new time interval are determined.
(B7) A feature candidate vector, which is a candidate of the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval, is calculated.
(B8) The feature candidate vector satisfying a predetermined condition that the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector is the highest is determined.
(B9) The weight of the element of the feature vector included in the estimation formula for estimating the second motor ability value of the user estimated from the feature candidate vector satisfying the predetermined condition and the first motor ability value. A second weight vector having the indicated coefficient as an element is acquired, and the first weight vector is modified to the second weight vector.
(B10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.
Motor function estimation information generation method.
前記重みベクトルは、ニューラルネットワークを構成し、前記ニューラルネットワークのノード間を重み付けする、
請求項4に記載の運動機能推定情報生成方法。
The weight vector constitutes a neural network and weights between the nodes of the neural network.
The method for generating motor function estimation information according to claim 4.
プロセッサが、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、かつ、前記少なくとも1つのセンサ値を取得したときの前記ユーザの筋力、持久力またはバランス能力に関する第1運動能力値を取得し、
(b2)前記センサ値の時間的変化における特徴と、所定の時間内における時区間とを決定し、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出し、
(b4)前記特徴ベクトルと前記第1運動能力値とを入力として前記ユーザの第2運動能力値を機械学習に基づいて推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第1の重みベクトルを取得し、
(b5)前記第2運動能力値の推定における推定誤差を前記特徴ベクトルで偏微分することで、前記推定誤差の前記特徴ベクトルに対する勾配を示す勾配ベクトルを算出し、
(b6)前記所定の時間内における、前記時区間とは異なる任意の時区間である新たな時区間と、前記新たな時区間における前記センサ値の特徴である新たな特徴とを決定し、
(b7)前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出し、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度が最も高いという所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定し、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルと前記第1運動能力値とから推定される前記ユーザの第2運動能力値を推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第2の重みベクトルを取得し、かつ、前記第1の重みベクトルを前記第2の重みベクトルに修正し、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納し、
(b11)さらに、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得し、
(b12)前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値の時間的変化における特徴、及び、前記センサ値が取得された時区間との対応関係に基づいて推定特徴ベクトルを算出し、
(b13)前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを入力として機械学習に基づいて、筋力、持久力またはバランス能力に関する運動能力値を推定する、
運動機能推定方法。
The processor,
(B1) The user's muscular strength, endurance, or balance ability when at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired and the at least one sensor value is acquired. Obtain the first athletic ability value,
(B2) The characteristics of the sensor value in time change and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) A coefficient indicating the weight of the element of the feature vector included in the estimation formula for estimating the second motor ability value of the user based on machine learning by inputting the feature vector and the first motor ability value. Get the first weight vector as an element
(B5) By partially differentiating the estimation error in the estimation of the second motor ability value with the feature vector, a gradient vector showing the gradient of the estimation error with respect to the feature vector is calculated.
(B6) Within the predetermined time, a new time interval which is an arbitrary time interval different from the time interval and a new feature which is a feature of the sensor value in the new time interval are determined.
(B7) A feature candidate vector, which is a candidate of the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval, is calculated.
(B8) The feature candidate vector satisfying a predetermined condition that the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector is the highest is determined.
(B9) The weight of the element of the feature vector included in the estimation formula for estimating the second motor ability value of the user estimated from the feature candidate vector satisfying the predetermined condition and the first motor ability value. A second weight vector having the indicated coefficient as an element is acquired, and the first weight vector is modified to the second weight vector.
(B10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.
(B11) Further, at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired, and the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity are acquired.
(B12) An estimated feature vector is calculated based on the correspondence between the feature and the time interval stored in the storage unit, the feature in the temporal change of the sensor value, and the time interval in which the sensor value is acquired. death,
(B13) Using the second weight vector stored in the storage unit and the estimated feature vector as inputs, the motor ability values related to muscle strength, endurance, or balance ability are estimated based on machine learning .
Motor function estimation method.
プロセッサを備える機器に、処理を実行させるための制御プログラムを備えた記録媒体であって、前記記録媒体は不揮発性で、コンピュータ読み取り可能であり、前記処理は、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得させ、かつ、前記少なくとも1つのセンサ値を取得したときの前記ユーザの筋力、持久力またはバランス能力に関する第1運動能力値を取得させ、
(b2)前記センサ値の時間的変化における特徴と、所定の時間内における時区間とを決定させ、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出させ、
(b4)前記特徴ベクトルと前記第1運動能力値とを入力として前記ユーザの第2運動能力値を機械学習に基づいて推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第1の重みベクトルを取得させ、
(b5)前記第2運動能力値の推定における推定誤差を前記特徴ベクトルで偏微分することで、前記推定誤差の前記特徴ベクトルに対する勾配を示す勾配ベクトルを算出させ、
(b6)前記所定の時間内における、前記時区間とは異なる任意の時区間である新たな時区間と、前記新たな時区間における前記センサ値の特徴である新たな特徴とを決定させ、
(b7)前記新たな時区間における前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出させ、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度が最も高いという所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定させ、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルと前記第1運動能力値とから推定される前記ユーザの第2運動能力値を推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第2の重みベクトルを取得させ、かつ、前記第1の重みベクトルを前記第2の重みベクトルに修正させ、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納させる、
ことを含む記録媒体。
A recording medium comprising a control program for causing a device including a processor to execute a process, wherein the recording medium is non-volatile and can be read by a computer.
(B1) The user's muscular strength, endurance or balance ability when at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired and the at least one sensor value is acquired. Get the first athletic ability value,
(B2) The characteristics of the sensor value in time change and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) A coefficient indicating the weight of the element of the feature vector included in the estimation formula for estimating the second motor ability value of the user based on machine learning by inputting the feature vector and the first motor ability value. Get the first weight vector as an element ,
(B5) By partially differentiating the estimation error in the estimation of the second motor ability value with the feature vector, a gradient vector showing the gradient of the estimation error with respect to the feature vector is calculated.
(B6) Within the predetermined time, a new time interval that is an arbitrary time interval different from the time interval and a new feature that is a feature of the sensor value in the new time interval are determined.
(B7) The feature candidate vector, which is a candidate of the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval, is calculated.
(B8) The feature candidate vector satisfying a predetermined condition that the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector is the highest is determined.
(B9) The weight of the element of the feature vector included in the estimation formula for estimating the second motor ability value of the user estimated from the feature candidate vector satisfying the predetermined condition and the first motor ability value. A second weight vector having the indicated coefficient as an element is acquired, and the first weight vector is corrected to the second weight vector.
(B10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.
Recording medium including that.
前記重みベクトルは、ニューラルネットワークを構成し、前記ニューラルネットワークのノード間を重み付けする、
請求項7に記載の記録媒体。
The weight vector constitutes a neural network and weights between the nodes of the neural network.
The recording medium according to claim 7.
プロセッサを備える機器に、処理を実行させるための制御プログラムを備えた記録媒体であって、前記記録媒体は不揮発性で、コンピュータ読み取り可能であり、前記処理は、
(b1)ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得させ、かつ、前記少なくとも1つのセンサ値を取得したときの前記ユーザの筋力、持久力またはバランス能力に関する第1運動能力値を取得させ、
(b2)前記センサ値の時間的変化における特徴と、所定の時間内における時区間とを決定させ、
(b3)前記センサ値を用いて、前記時区間における前記特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルを算出させ、
(b4)前記特徴ベクトルと前記第1運動能力値とを入力として前記ユーザの第2運動能力値を機械学習に基づいて推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第1の重みベクトルを取得させ、
(b5)前記第2運動能力値の推定における推定誤差を前記特徴ベクトルで偏微分することで、前記推定誤差の前記特徴ベクトルに対する勾配を示す勾配ベクトルを算出させ、
(b6)前記所定の時間内における、前記時区間とは異なる任意の時区間である新たな時区間と、前記新たな時区間における前記センサ値の特徴である新たな特徴とを決定させ、
(b7)前記新たな時区間において前記新たな特徴の特徴量に対応する特徴ベクトルの候補である特徴候補ベクトルを算出させ、
(b8)前記特徴候補ベクトルと前記特徴ベクトルとの差と、前記勾配ベクトルとの一致度が最も高いという所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルを決定させ、
(b9)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルと前記第1運動能力値とから推定される前記ユーザの第2運動能力値を推定する推定式に含まれる、前記特徴ベクトルの要素の重みを示す係数を要素とする第2の重みベクトルを取得させ、かつ、前記第1の重みベクトルを前記第2の重みベクトルに修正させ、
(b10)前記所定の条件を満たす前記特徴候補ベクトルに対応する特徴及び時区間、並びに、前記第2の重みベクトルを格納部に格納させ、
(b11)さらに、ユーザの加速度、心拍、体温、及び角速度から選択される少なくとも1つのセンサ値を取得させ、
(b12)前記格納部に格納されている特徴及び時区間と、前記センサ値の時間的変化における特徴、及び、前記センサ値が取得された時区間との対応関係に基づいて推定特徴ベクトルを算出させ、
(b13)前記格納部に格納されている前記第2の重みベクトルと、前記推定特徴ベクトルとを入力として機械学習に基づいて、筋力、持久力またはバランス能力に関する運動能力値を推定させる、
ことを含む記録媒体。
A recording medium comprising a control program for causing a device including a processor to execute a process, wherein the recording medium is non-volatile and can be read by a computer.
(B1) The user's muscular strength, endurance or balance ability when at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired and the at least one sensor value is acquired. Get the first athletic ability value,
(B2) The characteristics of the sensor value in time change and the time interval within a predetermined time are determined.
(B3) Using the sensor value, a feature vector corresponding to the feature amount of the feature in the time interval is calculated.
(B4) A coefficient indicating the weight of the element of the feature vector included in the estimation formula for estimating the second motor ability value of the user based on machine learning by inputting the feature vector and the first motor ability value. Get the first weight vector as an element ,
(B5) By partially differentiating the estimation error in the estimation of the second motor ability value with the feature vector, a gradient vector showing the gradient of the estimation error with respect to the feature vector is calculated.
(B6) Within the predetermined time, a new time interval that is an arbitrary time interval different from the time interval and a new feature that is a feature of the sensor value in the new time interval are determined.
(B7) The feature candidate vector, which is a candidate of the feature vector corresponding to the feature amount of the new feature in the new time interval, is calculated.
(B8) The feature candidate vector satisfying a predetermined condition that the difference between the feature candidate vector and the feature vector and the degree of coincidence with the gradient vector is the highest is determined.
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(B10) The feature and the time interval corresponding to the feature candidate vector satisfying the predetermined condition, and the second weight vector are stored in the storage unit.
(B11) Further, at least one sensor value selected from the user's acceleration, heart rate, body temperature, and angular velocity is acquired.
(B12) An estimated feature vector is calculated based on the correspondence between the feature and the time interval stored in the storage unit, the feature in the temporal change of the sensor value, and the time interval in which the sensor value is acquired. Let me
(B13) Using the second weight vector stored in the storage unit and the estimated feature vector as inputs, the motor ability values related to muscle strength, endurance, or balance ability are estimated based on machine learning .
Recording medium including that.
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