JP7127734B2 - 判別装置、判別方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施形態に係る歩行計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩行計測システムは、靴に配置された加速度センサおよび角速度センサによって取得されるセンサデータを用いて姿勢角を算出し、姿勢角の時系列データに基づいて歩行を計測する。例えば、本実施形態の歩行計測システムは、靴の中敷き(インソールとも呼ぶ)に配置されたIMU(Inertial Measurement Unit)によって取得された加速度データおよび角速度データを用いて姿勢角を算出する。本実施形態の歩行計測システムは、センサデータを用いて動作モードを切り替える際に、加速度センサによって取得される加速度データを用いて歩行状態を判別し、判別結果に応じて歩行計測を行う。
図1は、本実施形態の歩行計測システム1の構成の一例を示すブロック図である。歩行計測システム1は、データ取得装置11、判別装置12、および歩行計測装置13を備える。データ取得装置11と判別装置12は、歩行判別装置10を構成する。データ取得装置11と判別装置12とは、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。また、判別装置12と歩行計測装置13とは、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。なお、判別装置12の判別結果や、歩行計測装置13の計測結果を表示する表示装置(図示しない)を歩行計測装置13に追加してもよい。歩行計測装置13が表示部を有する場合は、判別装置12の判別結果や、歩行計測装置13の計測結果を歩行計測装置13の表示部に表示させてもよい。
次に、判別装置12の構成について図面を参照しながら説明する。図1のように、判別装置12は、ログ取得部121、記憶部122、ログ呼出部123、判別部125、閾値設定部126、および送信部127を有する。例えば、判別装置12の構成要素は、専用回路を有するマイクロコンピュータによって実現されてもよいし、マイクロコンピュータに実装されたソフトウェアによって実現されてもよい。
A=q×P0・・・(1)
また、例えば、閾値設定部126は、以下の式2を用いて第2閾値Bを設定する(0<q<s<1)。第2閾値Bは、第1閾値Aよりも大きな値であり、初期設定後において固定される閾値である。例えば、係数s(第1係数とも呼ぶ)は0.6程度に設定される。第2閾値Bは、第1閾値Aよりも大きく、例えば重力加速度の2.5倍程度に設定される。なお、第2閾値Bは、第1閾値Aよりも大きく設定されれば、式2以外の式を用いて算出されてもよい。
B=s×P0・・・(2)
上記の式1および式2を用いる例では、第1閾値Aよりも第2閾値Bを大きな値に設定するために、同じ値(進行方向の加速度の最大値P0)を用いて第1閾値Aおよび第2閾値Bを設定する。なお、第1閾値Aおよび第2閾値Bは、第1閾値Aよりも第2閾値Bを大きな値に設定できさえすれば、異なる方向の加速度の値を用いて設定されてもよい。
次に、歩行計測システム1が備えるデータ取得装置11について図面を参照しながら説明する。図4は、データ取得装置11の構成の一例を示すブロック図である。データ取得装置11は、加速度センサ111、角速度センサ112、信号処理部113、およびデータ出力部114を有する。加速度センサ111および角速度センサ112は、センサ110を構成する。例えば、データ取得装置11はIMUによって実現される。
次に、判別装置12による動作モードの切り替えについて図面を参照しながら説明する。図5は、判別装置12による動作モードの切り替えの一例について説明するための概念図である。図5の例では、省電力モード(A)で動作していた判別装置12が、重力方向の加速度(図3のZ方向)が第1閾値を超えたことを検出した際に、通常モード(B)に切り替わる例を図示する。
次に、判別装置12の閾値設定部126による第1閾値の更新について図面を参照しながら説明する。図6は、閾値設定部126による第1閾値の更新の一例について説明するための概念図である。図6の例では、進行方向の加速度(図3のY方向)のログデータの波形を記録し(C)、その波形から最大値Mnを算出し(D)、算出された最大値Mnに基づいて第1閾値Aを第1閾値Acに更新する(E)様子を図示する。
Ac=r×Mn・・・(3)
例えば、補正係数rは、第1閾値を5~10パーセント程度大きくするために1.05~1.1程度に設定される。補正係数rが小さすぎると、誤起動が効率的に抑制されずに頻発してしまう。また、補正係数rが大きすぎると、動作モードが通常モードに移行しなくなってしまう。そのため、補正係数rは、小さすぎず、大きすぎない適度な値に設定される。補正係数rは、実際の計測値に基づいた初期設定値に設定されてもよいし、ユーザごとに個別に設定されてもよい。
次に、本実施形態の歩行計測システム1の動作について図面を参照しながら説明する。以下においては、ユーザ向けに第1閾値を初期設定する例から説明を始める。そして、歩行計測システム1が、加速度を用いた低負荷の省電力モードで歩行の開始を検出し、加速度および角速度を用いて歩行計測する通常モードに切り替える際に歩行判別を行う一連の動作について説明する。
図7は、歩行計測システム1が、第1閾値の初期値(第1閾値A0)を用いて、ユーザ向けの第1閾値Aを初期設定する動作について説明するためのフローチャートである。例えば、第1閾値A0は、歩行判別装置10の生産時や工場出荷時において設定される。なお、図7の例では、図示しない表示装置や音声装置などを介して、歩行計測システム1からユーザに指示を出すことができるものとする。例えば、スマートフォンなどの端末装置に歩行計測装置13の機能を有するアプリケーションをインストールしておけば、端末装置に実装された表示装置や音声装置などを介して指示を出すことができる。図7のフローチャートに沿った説明においては、歩行計測システム1を動作の主体として説明する。
図8は、ユーザの動作に応じて、省電力モードから通常モードに動作モードを切り替える例について説明するためのフローチャートである。図8のフローチャートに沿った説明においては、判別装置12を動作の主体として説明する。
図9は、省電力モードから通常モードに動作モードを切り替えた際に実行される歩行判別フェーズにおける動作について説明するためのフローチャートである。図9のフローチャートに沿った説明においては、判別装置12を動作の主体として説明する。
ここで、本発明の第1の実施形態に係る歩行計測装置の処理を実行するハードウェア構成について、図10の情報処理装置90を一例として挙げて説明する。なお、図10の情報処理装置90は、第1の実施形態の歩行計測装置の処理を実行するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
10 歩行判別装置
11 データ取得装置
12 判別装置
13 歩行計測装置
110 センサ
111 加速度センサ
112 角速度センサ
113 信号処理部
114 データ出力部
121 ログ取得部
122 記憶部
123 ログ呼出部
125 判別部
126 閾値設定部
127 送信部
Claims (10)
- 靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得するログ取得手段と、
前記ログ取得手段によって取得される前記センサデータのログデータが記憶される記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記ログデータを呼び出すログ呼出手段と、
前記ログ呼出手段によって呼び出された前記ログデータの波形から歩行状態を判別する判別手段と、
重力方向の加速度に関する第1閾値と、進行方向の加速度に関する第2閾値とを保持し、前記判別手段による判別結果に基づいて前記第1閾値および前記第2閾値を設定する閾値設定手段と、
前記判別手段による判別結果を送信する送信手段と、を備え、
前記判別手段は、
前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に前記第2閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力し、
前記閾値設定手段は、
誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の値に基づいて前記第1閾値を更新する判別装置。 - 前記閾値設定手段は、
誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の最大値に補正係数を乗じた値を前記第1閾値に設定する請求項1に記載の判別装置。 - 前記判別手段は、
前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に規定回数以上前記第2閾値を超えた場合、安定歩行であるという前記判別結果を出力し、
前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に規定回数以上前記第2閾値を超えなかった場合、歩行停止であるという前記判別結果を出力する請求項1または2に記載の判別装置。 - 前記判別手段は、
一定条件下において前記ログデータに含まれる加速度が前記第1閾値を超えなかった場合、前記第1閾値を下げる指示を前記閾値設定手段に出力し、
前記閾値設定手段は、
前記判別手段による前記第1閾値を下げる指示に応じて、前記第1閾値を下げる請求項1乃至3のいずれか一項に記載の判別装置。 - 前記閾値設定手段は、
前記判別手段による前記第1閾値を下げる指示に応じて、前回安定歩行であると判定された際の前記第1閾値の値に前記第1閾値を設定する請求項4に記載の判別装置。 - 前記閾値設定手段は、
初期設定時において、安定歩行するユーザの靴に設置された前記センサによって取得される前記センサデータの前記ログデータを取得し、前記進行方向の加速度の最大値に第1係数を乗じた値を前記第1閾値に設定し、前記第1係数よりも小さい第2係数に前記進行方向の加速度の最大値を乗じた値を前記第2閾値に設定する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の判別装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の判別装置と、
靴に設置され、加速度および角速度を検出し、検出した加速度および角速度を含むセンサデータを生成し、生成した前記センサデータを前記判別装置に送信するデータ取得装置と、を備える歩行計測システム。 - 前記データ取得装置によって生成される前記センサデータと、前記判別装置から前記判別結果とを取得し、前記判別結果に応じて起動および停止され、前記センサデータを用いて歩行を計測する歩行計測装置を備える請求項7に記載の歩行計測システム。
- 靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得し、
取得された前記センサデータのログデータを記憶手段に記憶させ、
前記記憶手段に記憶された前記ログデータを呼び出し、
呼び出された前記ログデータの波形から歩行状態を判別し、
歩行状態の判別結果に基づいて、重力方向の加速度に関する第1閾値と、進行方向の加速度に関する第2閾値とを設定し、
前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に前記第2閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力し、
誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の値に基づいて前記第1閾値を更新する判別方法。 - 靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得する処理と、
取得された前記センサデータのログデータを記憶手段に記憶させる処理と、
前記記憶手段に記憶された前記ログデータを呼び出す処理と、
呼び出された前記ログデータの波形から歩行状態を判別する処理と、
歩行状態の判別結果に基づいて、重力方向の加速度に関する第1閾値と、進行方向の加速度に関する第2閾値とを設定する処理と、
前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に前記第2閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力する処理と、
誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の値に基づいて前記第1閾値を更新する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。
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