JP7177994B2 - 情報処理装置、歩行環境判定装置、歩行環境判定システム、情報処理方法及びプログラム - Google Patents

情報処理装置、歩行環境判定装置、歩行環境判定システム、情報処理方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、情報処理装置、歩行環境判定装置、歩行環境判定システム、情報処理方法及び記憶媒体に関する。
特許文献1には、膝部の三次元角度情報、圧力情報等を用いて歩行状態を計測するシステムが開示されている。
特開2017-144237号公報
歩行状態の計測に関連して、ユーザが歩行している場所が平地であるか否かといった歩行環境の判定が更に求められる場合がある。特許文献1に開示されているような歩行状態の計測手法において、歩行状態の判定に用いる要素によっては、歩行環境を精度良く判定できない場合がある。
本発明は、歩行環境の判定に用いられる特徴量を好適に抽出することができる情報処理装置、歩行環境判定装置、歩行環境判定システム、情報処理方法及び記憶媒体を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得する取得部と、前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出する特徴量抽出部と、を備える情報処理装置が提供される。
本発明の他の一観点によれば、ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得するステップと、前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出するステップと、を備える情報処理方法が提供される。
本発明の他の一観点によれば、コンピュータに、ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得するステップと、前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出するステップと、を備える情報処理方法を実行させるためのプログラムが記憶された記憶媒体が提供される。
本発明によれば、歩行環境の判定に用いられる特徴量を好適に抽出することができる情報処理装置、歩行環境判定装置、歩行環境判定システム、情報処理方法及び記憶媒体を提供することができる。
第1実施形態に係る歩行環境判定システムの全体構成を示す模式図である。 第1実施形態に係る荷重計測装置の配置を示す模式図である。 第1実施形態に係る歩行環境判定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る情報通信端末のハードウェア構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る歩行環境判定装置の機能ブロック図である。 第1実施形態に係る歩行環境判定装置により行われる歩行環境判定処理の一例を示すフローチャートである。 歩行周期について説明するための概念図である。 荷重の時系列データの一例を示すグラフである。 荷重の時系列データの一例を示すグラフである。 第1実施形態に係るサーバにより行われる学習処理の一例を示すフローチャートである。 学習処理により得られる特徴量ベクトルと歩行状態ラベルとの対応関係を模式的に示す表である。 交差検証の結果を示す表である。 第2実施形態に係る歩行環境判定装置の機能ブロック図である。 第2実施形態に係る歩行環境判定装置により行われる歩行環境判定処理の一例を示すフローチャートである。 荷重の時系列データの一例を示すグラフである。 学習処理により得られる特徴量ベクトルと歩行状態ラベルとの対応関係を模式的に示す表である。 交差検証の結果を示す表である。 第3実施形態に係る歩行環境判定装置の機能ブロック図である。 第3実施形態に係る歩行環境判定装置により行われるモード切り替え処理の一例を示すフローチャートである。 第4実施形態に係る情報処理装置の機能ブロック図である。
以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態を説明する。図面において同様の要素又は対応する要素には同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化することがある。
[第1実施形態]
本実施形態に係る歩行環境判定システムについて説明する。本実施形態の歩行環境判定システムは、ユーザの歩行環境の判定を含む歩行状態の計測及び解析を行うためのシステムである。なお、本明細書において「歩行環境」とは、ユーザが歩行している場所の地面の状況を意味する。より具体的には、「歩行環境」とは、例えば、ユーザが歩行している場所が平地であるか、あるいは、階段、坂道等の平地以外の場所であるかを指す。また、「歩行状態」とは、歩行環境に加えて、ユーザの歩行パターンに含まれる特徴(歩容)を含む。
図1は、本実施形態に係る歩行環境判定システムの全体構成を示す模式図である。歩行環境判定システムは、互いに無線通信接続され得る歩行環境判定装置1と、情報通信端末2と、サーバ3と、荷重計測装置6a、6bとを備える。なお、荷重計測装置6aは第1の荷重計測装置と呼ばれることもあり、荷重計測装置6bは第2の荷重計測装置と呼ばれることもある。
歩行環境判定装置1及び荷重計測装置6a、6bは、例えば、ユーザ4が履いている靴5の底付近に設けられる。歩行環境判定装置1と荷重計測装置6aとの間及び歩行環境判定装置1と荷重計測装置6bとの間は、配線等により通信可能に接続される。荷重計測装置6a、6bは、ユーザ4の足底から受ける荷重を計測するためのセンサである。荷重計測装置6a、6bは、歩行環境判定装置1の制御に応じてユーザ4から受ける荷重を電気信号に変換して歩行環境判定装置1に出力する。荷重計測装置6a、6bの荷重変換方式は、ばね式、圧電素子式、磁歪式、静電容量式、ジャイロ式、歪ゲージ式等であり得るが、特に限定されるものではない。荷重計測装置6a、6bは、ロードセルと呼ばれることもある。歩行環境判定装置1は、荷重計測装置6a、6bの制御機能、計測された荷重情報を解析する情報処理機能、情報通信端末2との通信機能等を備える電子機器である。
なお、歩行環境判定装置1及び荷重計測装置6a、6bは、靴5の中敷に設けられていてもよく、靴5の底面に設けられていてもよく、靴5の本体に埋め込まれていてもよい。また、歩行環境判定装置1及び荷重計測装置6a、6bは、靴5と着脱可能であってもよく、靴5に着脱不可能に固着されていてもよい。また、歩行環境判定装置1及び荷重計測装置6a、6bは、足の荷重を計測できる位置であれば、靴5以外の部分に設けられていてもよい。例えば、歩行環境判定装置1は、ユーザ4が履いている靴下に設けられていてもよく、装飾品に設けられていてもよく、ユーザ4の足に直接貼り付けられるものであってもよく、足に埋め込まれるものであってもよい。また、図1においては、1つの歩行環境判定装置1及び2つの荷重計測装置6a、6bがユーザ4の片足に設けられている例が図示されているが、ユーザ4の両足にそれぞれ1つの歩行環境判定装置1及び2つの荷重計測装置6a、6bが設けられていてもよい。この場合、両足分の荷重情報を並行して取得することができ、より多くの情報を得ることができる。
なお、本明細書において「足(foot)」とは、ユーザ4の下肢のうちの足首よりも先端側を意味するものとする。また、本明細書において、「ユーザ」とは、歩行環境判定装置1を用いた歩行環境の判定の対象になっている人物を意味するものである。「ユーザ」に該当するか否かは、歩行環境判定システムを構成する歩行環境判定装置1以外の装置の使用者であるか、歩行環境判定システムにより提供されるサービスを受ける者であるか等とは無関係である。
情報通信端末2は、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ等のユーザ4が携帯する端末装置である。情報通信端末2には、歩行状態の解析用のアプリケーションソフトがあらかじめインストールされており、当該アプリケーションソフトに基づく処理を行う。情報通信端末2は、歩行環境判定装置1で得られた歩行環境の判定結果、歩行状態等のデータを歩行環境判定装置1から取得し、当該データを用いた情報処理を行う。情報処理の結果は、ユーザ4に通知されてもよく、サーバ3に送信されてもよい。また、情報通信端末2は、歩行環境判定装置1の制御プログラム、データ解析プログラム等のソフトウェアを歩行環境判定装置1に提供する機能を有していてもよい。
サーバ3は、情報通信端末2に対して歩行状態の解析用のアプリケーションソフトの提供及びアップデートを行う。また、サーバ3は、情報通信端末2から取得したデータを蓄積し、当該データを用いた情報処理を行ってもよい。
なお、この全体構成は一例であり、例えば、歩行環境判定装置1がサーバ3に直接接続される構成であってもよい。また、歩行環境判定装置1と情報通信端末2が一体の装置として構成されていてもよく、歩行環境判定システム内に更にエッジサーバ、中継装置等の別の装置が含まれていてもよい。
図2は、本実施形態に係る荷重計測装置6a、6bの配置を示す模式図である。図2は、靴5を底面側からみたときの透視図である。荷重計測装置6aは、ユーザ4の踵に対応する位置に設けられており、荷重計測装置6bは、荷重計測装置6aよりも爪先側に設けられている。より具体的には、荷重計測装置6aは、足のリスフラン関節7(中足骨と足根骨の間の関節)に対応する位置よりも踵側に設けられており、荷重計測装置6bは、足のリスフラン関節7に対応する位置よりも爪先側に設けられている。なお、図中の符号「7」が付された一点鎖線は、ユーザ4が靴5を履いたときのリスフラン関節7の位置を示している。
図3は、歩行環境判定装置1のハードウェア構成例を示すブロック図である。歩行環境判定装置1は、例えば、マイクロコンピュータ又はマイクロコントローラである。歩行環境判定装置1は、CPU(Central Processing Unit)101、RAM(Random Access Memory)102、ROM(Read Only Memory)103、フラッシュメモリ104、通信I/F(Interface)105、センサ制御装置106及びバッテリ107を備える。なお、歩行環境判定装置1内の各部は、バス、配線、駆動装置等を介して相互に接続される。
CPU101は、ROM103、フラッシュメモリ104等に記憶されたプログラムに従って所定の演算を行うとともに、歩行環境判定装置1の各部を制御する機能をも有するプロセッサである。RAM102は、揮発性記憶媒体から構成され、CPU101の動作に必要な一時的なメモリ領域を提供する。ROM103は、不揮発性記憶媒体から構成され、歩行環境判定装置1の動作に用いられるプログラム等の必要な情報を記憶する。フラッシュメモリ104は、不揮発性記憶媒体から構成され、データの一時記憶、歩行環境判定装置1の動作用プログラムの記憶等を行う記憶装置である。
通信I/F105は、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)等の規格に基づく通信インターフェースであり、情報通信端末2との通信を行うためのモジュールである。
センサ制御装置106は、荷重を計測させるように荷重計測装置6a、6bを制御し、荷重計測装置6a、6bから荷重を示す電気信号を取得する制御装置である。取得された電気信号はデジタルデータとしてフラッシュメモリ104に記憶される。これにより、歩行環境判定装置1は、荷重計測装置6a、6bにより計測された荷重を時系列データとして取得することができる。荷重計測装置6aにより計測された荷重は、第1の荷重情報と呼ばれることもあり、荷重計測装置6bにより計測された荷重は、第2の荷重情報と呼ばれることもある。また、荷重計測装置6aにより計測された荷重の時系列データは、第1の時系列データと呼ばれることもあり、荷重計測装置6bにより計測された荷重の時系列データは、第2の時系列データと呼ばれることもある。なお、荷重計測装置6a、6bで計測されたアナログ信号をデジタルデータに変換するAD変換(Analog-to-Digital Conversion)は、荷重計測装置6a、6b内で行われてもよく、センサ制御装置106により行われてもよい。
バッテリ107は、例えば二次電池であり、歩行環境判定装置1の動作に必要な電力を供給する。また、荷重計測装置6a、6bに電力供給が必要な場合には、荷重計測装置6a、6bにも電力を供給してもよい。歩行環境判定装置1にバッテリ107が内蔵されていることにより、歩行環境判定装置1は、外部の電源に有線接続することなく、ワイヤレスで動作することができる。
なお、図3に示されているハードウェア構成は例示であり、これら以外の装置が追加されていてもよく、一部の装置が設けられていなくてもよい。また、一部の装置が同様の機能を有する別の装置に置換されていてもよい。例えば、歩行環境判定装置1は、ユーザ4による操作を受け付けることができるようにボタン等の入力装置を更に備えていてもよく、ユーザ4に情報を提供するためのディスプレイ、表示灯、スピーカ等の出力装置を更に備えていてもよい。このように図3に示されているハードウェア構成は適宜変更可能である。
図4は、情報通信端末2のハードウェア構成例を示すブロック図である。情報通信端末2は、CPU201、RAM202、ROM203及びフラッシュメモリ204を備える。また、情報通信端末2は、通信I/F205、入力装置206及び出力装置207を備える。なお、情報通信端末2の各部は、バス、配線、駆動装置等を介して相互に接続される。
図4では、情報通信端末2を構成する各部が一体の装置として図示されているが、これらの機能の一部は外付け装置により提供されるものであってもよい。例えば、入力装置206及び出力装置207は、CPU201等を含むコンピュータの機能を構成する部分とは別の外付け装置であってもよい。
CPU201は、ROM203、フラッシュメモリ204等に記憶されたプログラムに従って所定の演算を行うとともに、情報通信端末2の各部を制御する機能をも有するプロセッサである。RAM202は、揮発性記憶媒体から構成され、CPU201の動作に必要な一時的なメモリ領域を提供する。ROM203は、不揮発性記憶媒体から構成され、情報通信端末2の動作に用いられるプログラム等の必要な情報を記憶する。フラッシュメモリ204は、不揮発性記憶媒体から構成され、歩行環境判定装置1と送受信するデータの記憶、情報通信端末2の動作用プログラムの記憶等を行う記憶装置である。
通信I/F205は、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)、4G等の規格に基づく通信インターフェースであり、他の装置との通信を行うためのモジュールである。
入力装置206は、ユーザ4が情報通信端末2を操作するために用いられるユーザインターフェースである。入力装置206の例としては、マウス、トラックボール、タッチパネル、ペンタブレット、ボタン等が挙げられる。
出力装置207は、例えば表示装置である。表示装置は、液晶ディスプレイ、OLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ等であって、情報の表示、操作入力用のGUI(Graphical User Interface)の表示等に用いられる。入力装置206及び出力装置207は、タッチパネルとして一体に形成されていてもよい。
なお、図4に示されているハードウェア構成は例示であり、これら以外の装置が追加されていてもよく、一部の装置が設けられていなくてもよい。また、一部の装置が同様の機能を有する別の装置に置換されていてもよい。更に、本実施形態の一部の機能がネットワークを介して他の装置により提供されてもよく、本実施形態の機能が複数の装置に分散されて実現されるものであってもよい。例えば、フラッシュメモリ204は、HDD(Hard Disk Drive)に置換されていてもよく、クラウドストレージに置換されていてもよい。このように図4に示されているハードウェア構成は適宜変更可能である。
サーバ3は、図4に示したものと概ね同様のハードウェア構成を有するコンピュータである。サーバ3のハードウェア構成は、携帯可能でなくてもよい点を除けば情報通信端末2と概ね同様であるため、詳細な説明を省略する。
図5は、本実施形態に係る歩行環境判定装置1の機能ブロック図である。歩行環境判定装置1は、取得部120、特徴量抽出部130、歩行環境判定部140、記憶部150及び通信部160を有する。特徴量抽出部130は、歩行周期特定部131及び特徴量演算部132を有する。
CPU101は、ROM103、フラッシュメモリ104等に記憶されたプログラムをRAM102にロードして実行する。これにより、CPU101は、特徴量抽出部130及び歩行環境判定部140の機能を実現する。また、CPU101は、当該プログラムに基づいてセンサ制御装置106を制御することにより取得部120の機能を実現する。また、CPU101は、当該プログラムに基づいてフラッシュメモリ104を制御することにより記憶部150の機能を実現する。また、CPU101は、当該プログラムに基づいて通信I/F105を制御することにより通信部160の機能を実現する。これらの各部で行われる具体的な処理については後述する。
本実施形態においては図5の機能ブロックの各機能は歩行環境判定装置1に設けられているものとするが、図5の機能ブロックの機能の一部が情報通信端末2又はサーバ3に設けられていてもよい。すなわち、上述の各機能は、歩行環境判定装置1、情報通信端末2及びサーバ3のいずれによって実現されてもよく、歩行環境判定装置1、情報通信端末2及びサーバ3が協働することにより実現されてもよい。
図6は、本実施形態に係る歩行環境判定装置1により行われる歩行環境判定処理の一例を示すフローチャートである。図6の処理は、例えば、ユーザ4が歩行しているときのように、歩行環境判定装置1が歩行を検出しているときに実行される。あるいは、図6の処理は、歩行の有無とは無関係に常に実行されるものであってもよく、所定の時間間隔で実行されるものであってもよい。
ステップS101において、取得部120は、荷重計測装置6a、6bを制御して、各々から荷重の時系列データを取得する。すなわち、取得部120は、荷重計測装置6aから第1の時系列データを取得し、荷重計測装置6bから第2の時系列データを取得する。これにより、取得部120は、ユーザ4の歩行により生じた荷重の時間変化を取得することができる。取得された荷重の時系列データは、デジタルデータに変換された上で記憶部150に記憶される。また、この荷重の時系列データは歩行の特徴を示すものであることから歩行データと呼ばれることもある。この歩行データは、本実施形態の歩行環境判定に用いるだけでなく、ユーザ4の歩容解析又は個人識別に用いることもできる。
ここで、歩行に含まれる特徴が十分得られるためには、荷重の時系列データは、少なくとも1歩行周期に相当する期間のデータを含むことが望ましい。1歩行周期について図7を参照して説明する。図7は、歩行周期について説明するための概念図である。図7は、1歩行周期分のユーザ4の右足と左足の動きを模式的に示している。図中の正規化時間は、1歩行周期の長さが100になるように正規化した時間を示している。すなわち、図中の正規化時間0は右足が着地する瞬間であり、図中の正規化時間50は左足が着地する瞬間であり、図中の正規化時間100は再び右足が着地する瞬間である。正規化時間0から100までの期間が1歩行周期である。
また、足が地面に着いている期間を立脚期と呼び、足が地面から離れている期間を遊脚期と呼ぶ。より詳細には、例えば、右足の立脚期は、右足の踵が着地する瞬間(着地時)から、右足の爪先が地面から離れる瞬間までの期間(離地時)であり、一般的には1歩行周期の約60%の期間を占める。右足の遊脚期は、右足の爪先が地面から離れる瞬間から、右足の踵が着地する瞬間までの期間であり、一般的には1歩行周期の約40%の期間を占める。図7に示されるように、歩行時には、立脚期と遊脚期が交互に繰り返される。また、右足と左足とで、立脚期と遊脚期の位相が逆である。
ステップS102において、歩行周期特定部131は、第1の時系列データ及び第2の時系列データの1歩行周期を特定する。歩行時には、一歩ごとに概ね同じ動きが繰り返されるため、時系列データの周期性を検出することにより1歩行周期を特定することができる。例えば、時系列データのピーク又はディップの出現時刻、時系列データをフーリエ変換して得られた周波数スペクトルに含まれるピークの周波数等に基づいて1歩行周期を特定することができる。
ステップS103において、特徴量演算部132は、少なくとも1歩行周期内の第1の時系列データ及び第2の時系列データから歩行環境を示す特徴量を抽出する。抽出された特徴量は記憶部150に記憶される。この特徴量の抽出について、具体例を挙げて説明する。
図8は、1歩行周期内に荷重計測装置6aで取得された荷重の第1の時系列データの一例を示すグラフである。また、図9は、1歩行周期内に荷重計測装置6bで取得された荷重の第2の時系列データの一例を示すグラフである。図8及び図9の横軸は1歩行周期における正規化時間を示しており、図8及び図9の縦軸は任意単位(arbitrary unit)による荷重を示している。なお、正規化時間の値は歩行周期の始点と終点の定義によって変わり得るため、図8及び図9においては、正規化時間の値は図7と必ずしも一致していない。
図8及び図9において、線種の異なる5つのグラフは、ユーザ4の歩行環境の違いによる荷重の時間変動の違いを示している。グラフ中の「平地」は、ユーザ4が平地を歩行している場合を示している。グラフ中の「階段登り」及び「階段下り」は、ユーザ4が階段を登っている場合及び階段を下っている場合をそれぞれ示している。グラフ中の「傾斜登り」及び「傾斜下り」は、ユーザ4が傾斜を登っている場合及び傾斜を下っている場合をそれぞれ示している。
図8及び図9より理解されるように、歩行環境の違いに応じてピークの出現時刻が顕著に異なっている。また、歩行環境の違いによりピークの大きさの差も見られる。そのため、1歩行周期内の第1の時系列データ及び第2の時系列データから特徴量を抽出することにより、ユーザ4の歩行環境を判定することができる。本処理において抽出される特徴量の具体例としては、ピークの出現時刻、ピークの大きさ等が挙げられる。本処理において抽出される特徴量は複数の要素を含んでもよく、言い換えると、本処理において抽出される特徴量は特徴量ベクトルであり得る。
ステップS104において、歩行環境判定部140は、抽出された特徴量に基づいて歩行環境を判定する。これにより、歩行環境判定部140は、ユーザ4が歩行している場所が平地であるか、あるいは、階段、坂道等の平地以外の場所であるかといった歩行環境を判定することができる。
なお、歩行環境判定部140によって行われる特徴量から歩行環境を判定する処理には、あらかじめ機械学習により生成され、記憶部150に記憶されている学習済みモデルが用いられる。機械学習に用いられるアルゴリズムの例としては、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクトルマシン、ニューラルネットワーク、ディープラーニング、ロジスティック回帰、最近傍分類法(K-NN:k-nearest neighbor algorithm)、アンサンブル分類学習法、判別分析等が挙げられる。また、機械学習による学習済みモデルの生成(学習処理)は、あらかじめ準備されたサンプルデータを用いて、歩行環境判定装置1、情報通信端末2又はサーバ3において行われる。
上述のステップS104における歩行環境の判定に用いられる学習済みモデルを生成するための学習処理についてより詳細に説明する。本処理は、図6の処理に先立ってあらかじめ歩行環境判定装置1、情報通信端末2又はサーバ3において行われる。本実施形態の説明では、学習処理はサーバ3において行われるものとする。
図10は、本実施形態に係るサーバ3により行われる学習処理の一例を示すフローチャートである。図10の処理は、歩行状態判定処理に先立って、工場出荷時、ユーザ4が歩行環境判定装置1を使用する前のキャリブレーション時等のタイミングで行われる。
ステップS201において、サーバ3は、学習用のサンプルデータを取得する。このサンプルデータは、例えば、ステップS101からステップS103の処理により得られる特徴量ベクトルに歩行状態を示すラベルを対応付けたものであり得る。なお、歩行状態を示すラベルは、ユーザ4、歩行環境判定システムの管理者等によりあらかじめ付されている。より具体的には、ユーザ4が平地、坂道等の様々な場所を実際に歩いて歩行環境判定装置1にデータを取得させるとともに歩いた場所を入力することにより、特徴量ベクトルとラベルとが対応付けられたサンプルデータを作成することができる。
ステップS202において、サーバ3は、サンプルデータを教師データとして機械学習を行う。これにより、特徴量ベクトルの入力に対して適切な歩行状態が出力されるような学習済みモデルが生成される。
ステップS203において、サーバ3は、学習済みモデルを記憶装置に記憶する。その後、サーバ3は、学習済みモデルを歩行環境判定装置1に提供する。具体的には、サーバ3は、学習済みモデルを情報通信端末2に送信する。情報通信端末2は、受信した学習済みモデルを歩行環境判定部140における処理用のソフトウェアとして歩行環境判定装置1にインストールさせる。
図11は、本学習処理により得られる特徴量ベクトルと歩行状態ラベルとの対応関係を模式的に示す表である。図11に示されるように、「第1の時系列データのピーク時刻」、「第1の時系列データのピークの大きさ」、「第2の時系列データのピーク時刻」等を含む特徴量ベクトルに対応して「平地」、「階段登り」等の歩行状態ラベルが決定される。言い換えると、本学習処理により得られる学習済みモデルは、特徴量ベクトルを説明変数として入力したときに、歩行状態ラベルを応答変数として出力する機能を有する。なお、本学習処理による学習済みモデルの生成は、歩行環境判定の対象者ごとに個別に行われてもよく、対象者によらず共通であってもよい。
[実施例1]
第1実施形態の歩行環境判定システムを用いて実際に歩行環境の判定を行った結果を実施例1として説明する。本実施例では、「平地」、「階段登り」、「階段下り」、「傾斜登り」、「傾斜下り」の5種の歩行環境を含む歩行データを取得した。これらの歩行データから多数の特徴量ベクトルを抽出して学習用及び検証用のデータ群を作成した。本実施例では、このデータ群を用いて交差検証を行った。具体的には、データ群のうちのランダムに選択した一部のデータを検証用データとし、残りのデータを学習用データとした。すなわち、データ群の一部の学習用データを用いて学習済みモデルを生成し、残りのデータを用いて学習済みモデルの認識率を検証した。なお、交差検証の分割数は10である。
図12は、このデータ群を用いて交差検証を行った結果を示す表である。表の「予測されたクラス」は、第1実施形態の歩行環境判定システムにより判定された歩行環境のクラスであり、「真のクラス」は、被験者が実際に歩行した場所の歩行環境を示すクラスである。表中のクラスの番号「1」、「2」、「3」、「4」、「5」は、それぞれ、「平地」、「階段登り」、「階段下り」、「傾斜登り」、「傾斜下り」を示している。例えば、真のクラスが「4(傾斜登り)」である16個のデータ群について歩行環境判定システムにより予測を行った場合には、16個のうちの14個について正しくクラス「4」を予測することができている。これに対し、16個のうちの2個については誤ったクラス「5」が予測されている。図12に示されているように、第1実施形態の歩行環境システムでは約85%の高い正解率で歩行環境を判定できた。このように、本実施形態によれば、高精度に歩行環境を判定することができる歩行環境判定装置1及び歩行環境判定システムが提供される。
以上のように、本実施形態によれば、歩行環境の判定に用いられる特徴量を好適に抽出することができる情報処理装置が提供される。また、情報処理装置により抽出された特徴量を用いることにより、高精度に歩行環境を判定することができる歩行環境判定装置1及び歩行環境判定システムが提供される。
本実施形態の歩行環境判定システムは、ユーザ4が歩行している場所は平地であるか否かを判別することができる。以下、本実施形態の歩行環境判定システムの用途の例を説明する。
一般的に、人間の歩行パターンは、平地と平地以外とで異なる。そのため、ユーザ4の歩行パターンの解析(歩容解析)を行う際に、坂道、階段等の平地以外の場所の歩行データを除外して解析を行う場合がある。そのような場合に、歩行データからユーザ4が歩行している場所が平地であるか否かを判定するニーズがある。本実施形態の歩行環境判定システムを用いて歩行環境を判定することにより、歩容解析用の歩行データから平地以外の場所の歩行データを容易に除外することができる。また、歩行データの取得時に平地以外の場所の歩行データを削除するデータ処理を行うことで、歩行データの記憶容量及び通信量を低減することができる。あるいは、平地以外の場所の歩行データを取得しないように歩行環境判定装置1を制御することにより、歩行環境判定装置1の消費電力を低減することができる。
[第2実施形態]
本実施形態の歩行環境判定システムは、2つの荷重計測装置6a、6bから取得された時系列データを加算してから特徴量の抽出を行う点が第1実施形態と相違する。以下では主として第1実施形態との相違点について説明するものとし、共通部分については説明を省略又は簡略化する。
図13は、本実施形態に係る歩行環境判定装置1の機能ブロック図である。歩行環境判定装置1の特徴量抽出部130は、第1実施形態で述べた構成に加えて、時系列データ処理部133を更に有する。
図14は、本実施形態に係る歩行環境判定装置1により行われる歩行環境判定処理の一例を示すフローチャートである。図6の処理と同じステップには同じ符号が付されており、図6と共通する説明を省略又は簡略化する。
ステップS105において、時系列データ処理部133は、荷重計測装置6aから取得された第1の時系列データと、荷重計測装置6bから取得された第2の時系列データとを加算して第3の時系列データを生成する。この処理では、第1の時系列データと第2の時系列データの同時刻の荷重のデジタルデータ同士を加算する。これにより、荷重計測装置6a、6bの両方から出力された荷重に基づく特徴を含む第3の時系列データを取得することができる。
なお、ステップS101とステップS105の順序及び内容は適宜変更可能である。ステップS101とステップS105は、同時に行われてもよく、一連の処理として行われてもよい。例えば、これらの処理は、荷重計測装置6a、6bから時系列データを取得する際に両者を加算して第3の時系列データを生成し、保存するといった処理に変形されてもよい。この場合、第1の時系列データと第2の時系列データを記憶する必要はない。また、これらの処理は、荷重計測装置6a、6bで計測されたアナログ信号をAD変換前に回路的に加算する処理に変形されてもよい。この場合、加算は、取得部120によるデータの取得前に完了している。この処理方法では、AD変換の処理回数が低減される。
ステップS106において、歩行周期特定部131は、第3の時系列データの1歩行周期を特定する。ステップS107において、特徴量演算部132は、少なくとも1歩行周期内の第3の時系列データから歩行環境を示す特徴量を抽出する。抽出された特徴量は記憶部150に記憶される。この特徴量の抽出について、具体例を挙げて説明する。
図15は、荷重計測装置6a、6bで取得された荷重の合計値である第3の時系列データの一例を示すグラフである。グラフの表記は図8及び図9と同様であるため説明を省略する。
図15より理解されるように、各グラフには2つのピークが存在する。以下、この2つのピークを時刻の早い方から順にP1、P2と呼ぶこともある。歩行環境の違いに応じてピークP1、P2の出現時刻は、顕著に異なっている。また、歩行環境の違いによりピークP1、P2の大きさの差も見られる。そのため、1歩行周期内の第3の時系列データから特徴量を抽出することにより、ユーザ4の歩行環境を判定することができる。本処理において抽出される特徴量の具体例としては、ピークP1、P2の出現時刻、ピークP1、P2の大きさ、P1とP2の時間差等が挙げられる。本処理において抽出される特徴量は複数の要素を含んでもよく、言い換えると、本処理において抽出される特徴量は特徴量ベクトルであり得る。
ステップS104において、歩行環境判定部140は、第1実施形態と同様にして学習済みモデルを用いた歩行環境の判定を行う。図16は、本実施形態の学習済みモデルの生成のための学習処理により得られる特徴量ベクトルと歩行状態ラベルとの対応関係を模式的に示す表である。図16に示されるように、「P1の時刻」、「P1の大きさ」、「P2の時刻」、「P2の大きさ」、「P1とP2の時間差(P2の出現時刻とP1の出現時刻との差)」等を含む特徴量ベクトルに対応して「平地」、「階段登り」等の歩行状態ラベルが決定される。このように複数のピークに基づいて特徴量を抽出することにより、多くの特徴を抽出することでき、判定精度が向上され得る。
[実施例2]
第2実施形態の歩行環境判定システムを用いて実際に歩行環境の判定を行った結果を実施例2として説明する。本実施例では、「平地」、「階段登り」、「階段下り」、「傾斜登り」、「傾斜下り」の5種の歩行環境を含む歩行データを取得した。これらの歩行データから多数の特徴量ベクトルを抽出して学習用及び検証用のデータ群を作成した。本実施例では、このデータ群を用いて実施例1と同様の交差検証を行った。なお、交差検証の分割数は10である。
図17は、このデータ群を用いて交差検証を行った結果を示す表である。表の記載は図12と同様であるため説明を省略する。図17に示されているように、第1実施形態の歩行環境システムでは約83%の高い正解率で歩行環境を判定できた。このように、本実施形態においても、第1実施形態と同様に高精度に歩行環境を判定することができる歩行環境判定装置1及び歩行環境判定システムが提供される。
以上のように、本実施形態においても第1実施形態と同様に、歩行環境の判定に用いられる特徴量を好適に抽出することができる情報処理装置が提供される。また、情報処理装置により抽出された特徴量を用いることにより、高精度に歩行環境を判定することができる歩行環境判定装置1及び歩行環境判定システムが提供される。
[第3実施形態]
本実施形態の歩行環境判定システムは、歩容解析用の歩行データの測定機能と、消費電力が異なる2種のモードの切り替え機能とを備える点が第1実施形態と相違する。以下では主として第1実施形態との相違点について説明するものとし、共通部分については説明を省略又は簡略化する。
図18は、本実施形態に係る歩行環境判定装置1の機能ブロック図である。歩行環境判定装置1は、第1実施形態で述べた要素に加えて、更にモード切替部170を有する。本実施形態の荷重計測装置6a、6bは、通常モードと、通常モードよりも消費電力が小さい省電力モードとにより動作可能である。モード切替部170は、荷重計測装置6a、6bの動作モードを通常モード又は省電力モードに制御する機能を有する。なお、通常モードはより一般的に第1モードと呼ばれることもあり、省電力モードはより一般的に第2モードと呼ばれることもある。
通常モードと省電力モードとの間の差は、荷重計測装置6a、6bが実行可能な処理の種類の差であり得る。例えば、省電力モードは、荷重計測装置6a、6b内の一部の装置の機能を停止させることで消費電力を低減させるものであってもよい。あるいは、通常モードと省電力モードとの間の差は、サンプリングレートの違いであってもよい。この場合、省電力モードでは通常モードに比べてデータを取得する頻度を小さくすることにより、荷重計測装置6a、6b内のセンサにおける消費電力を小さくすることができる。
CPU101は、ROM103、フラッシュメモリ104等に記憶されたプログラムをRAM102にロードして実行することにより、モード切替部170の機能を実現する。なお、モード切替部170の機能は、情報通信端末2又はサーバ3に設けられていてもよく、荷重計測装置6a、6b内に設けられていてもよい。
図19は、本実施形態に係る歩行環境判定装置1により行われるモード切り替え処理の一例を示すフローチャートである。図19の処理は、例えば、ユーザ4が歩行しているときのように、歩行環境判定装置1が歩行を検出しているときに実行される。あるいは、図19の処理は、歩行の有無とは無関係に常に実行されるものであってもよく、所定の時間間隔で実行されるものであってもよい。
ステップS301において、歩行環境判定装置1の各部は、歩行環境判定処理を行う。この歩行環境判定処理は、図6のステップS101からステップS104と同様のものであり、説明を省略する。
ステップS302において、モード切替部170は、歩行環境判定処理の結果に基づいて、ユーザ4の歩行環境が平地であるか否かを判定する。歩行環境が平地であると判定された場合(ステップS302においてYES)には、処理はステップS303に移行する。歩行環境が平地ではないと判定された場合(ステップS302においてNO)には、処理はステップS304に移行する。
ステップS303において、モード切替部170は、荷重計測装置6a、6bの動作モードを通常モードに制御する。その後、ステップS305において、取得部120は、荷重計測装置6a、6bを制御して歩容解析用の歩行データを取得する。
ステップS304において、モード切替部170は、荷重計測装置6a、6bの動作モードを省電力モードに制御し、処理は終了する。なお、省電力モードにおいても歩容解析用の歩行データの取得が可能である場合には、ステップS304の後にステップS305と同様の処理を行ってもよい。
適切に歩容解析を行うためには、歩行環境が平地である歩行データを用いることが望ましい。これに対し、平地以外の歩行環境で得られた歩行データは歩容解析に対してはさほど有効でないことも多い。そこで、本実施形態の歩行環境判定装置1は、歩行環境が平地である場合には通常モードにより歩容解析用の歩行データを取得でき、歩行環境が平地でない場合には省電力モードに切り替えることで消費電力を低減させる。したがって、適切な歩行データの取得と低消費電力とを両立することができる。
以上のように、本実施形態の歩行環境判定装置1は、第1実施形態と同様の効果が得られることに加え、歩行環境が平地でない場合に荷重計測装置6a、6bを省電力モードに制御することにより、消費電力を低減させることができる。本実施形態のように荷重計測装置6a、6bがユーザ4の靴5等に設けられる場合には、荷重計測装置6a、6bを駆動するバッテリ107の電力容量をあまり大きくすることができない。そのため、本実施形態による消費電力の低減が有効である。
なお、上述の例では、荷重計測装置6a、6bの動作モードを切り替える例を説明したが、歩行環境判定装置1が通常モード又は省電力モードで動作可能な構成である場合には、歩行環境判定装置1の動作モードを切り替えてもよい。具体的には、歩行環境判定装置1は、通常モードのときに荷重計測装置6a、6bからデータを取得し、省電力モードのときはデータを取得しない、あるいは取得頻度を小さくするというものであり得る。この場合、歩行環境判定装置1の消費電力を低減させることができる。
なお、上述の例では、第1実施形態の構成にモード切替部170の機能を追加したものを例示したが、本実施形態は、第2実施形態の構成にモード切替部170の機能を追加したものであってもよい。
上述の実施形態において説明した装置又はシステムは以下の第4実施形態のようにも構成することができる。
[第4実施形態]
図20は、第4実施形態に係る情報処理装置61の機能ブロック図である。情報処理装置61は、取得部611及び特徴量抽出部612を備える。取得部611は、ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得する。特徴量抽出部612は、荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出する。
本実施形態によれば、歩行環境の判定に用いられる特徴量を好適に抽出することができる情報処理装置61が提供される。
[変形実施形態]
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
上述の実施形態では、歩行環境判定処理は歩行環境判定装置1の内部で行われているが、この機能は、情報通信端末2に設けられていてもよい。この場合、情報通信端末2は、歩行環境判定装置として機能する。
上述の実施形態では2つの荷重計測装置から荷重の時系列データを取得する例を示したが、荷重計測装置の個数、配置等はこれに限定されるものではない。例えば、荷重計測装置の個数は1個であってもよく、3個以上であってもよい。荷重計測装置が1個である場合には、取得されるデータの量が少なくなるため、データ処理量が低減し得る。荷重計測装置が3個以上である場合には、より多くの情報を得ることができるため、歩行環境の判定精度が向上し得る。
また、上述の実施形態では荷重計測装置はロードセル等のユーザ4の足底の局所的な荷重を取得する例を示したが、足底の広範囲にわたる荷重分布を取得可能な構成であってもよい。例えば、靴5に多数の荷重計測装置を配置する構成、あるいは、多数の荷重検出素子が2次元配列されたシートセンサを靴5に配置する構成であってもよい。この場合、ユーザ4の足底の荷重分布の時系列データを取得することができ、より多くの情報を得ることができるため、歩行環境の判定精度が向上し得る。
上述の実施形態の機能を実現するように該実施形態の構成を動作させるプログラムを記憶媒体に記録させ、記憶媒体に記録されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する処理方法も各実施形態の範疇に含まれる。すなわち、コンピュータ読取可能な記憶媒体も各実施形態の範囲に含まれる。また、上述のプログラムが記録された記憶媒体だけでなく、そのプログラム自体も各実施形態に含まれる。また、上述の実施形態に含まれる1又は2以上の構成要素は、各構成要素の機能を実現するように構成されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の回路であってもよい。
該記憶媒体としては例えばフロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD(Compact Disk)-ROM、磁気テープ、不揮発性メモリカード、ROMを用いることができる。また該記憶媒体に記録されたプログラム単体で処理を実行しているものに限らず、他のソフトウェア、拡張ボードの機能と共同して、OS(Operating System)上で動作して処理を実行するものも各実施形態の範疇に含まれる。
上述の各実施形態の機能により実現されるサービスは、SaaS(Software as a Service)の形態でユーザに対して提供することもできる。
なお、上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得する取得部と、
前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
を備える情報処理装置。
(付記2)
前記特徴量抽出部は、前記時系列データに含まれるピークに基づいて前記特徴量を抽出する、
付記1に記載の情報処理装置。
(付記3)
前記特徴量抽出部は、前記ピークの出現時刻及び前記ピークの大きさの少なくとも1つに基づいて前記特徴量を抽出する、
付記2に記載の情報処理装置。
(付記4)
前記取得部は、前記足底に設けられた第1の荷重計測装置によって計測された第1の時系列データと、前記第1の荷重計測装置よりも前記足底の爪先側に設けられた第2の荷重計測装置によって計測された第2の時系列データとを取得し、
前記特徴量抽出部は、前記第1の時系列データ及び前記第2の時系列データに基づいて、前記特徴量を抽出する、
ことを特徴とする付記1に記載の情報処理装置。
(付記5)
前記特徴量抽出部は、前記第1の時系列データと前記第2の時系列データとを加算することにより得られる第3の時系列データに基づいて前記特徴量を抽出する、
付記4に記載の情報処理装置。
(付記6)
前記特徴量抽出部は、前記第3の時系列データに含まれるピークに基づいて前記特徴量を抽出する、
付記5に記載の情報処理装置。
(付記7)
前記特徴量抽出部は、前記第3の時系列データに含まれる複数の前記ピークに基づいて前記特徴量を抽出する、
付記6に記載の情報処理装置。
(付記8)
前記第1の荷重計測装置は、前記ユーザの足のリスフラン関節よりも踵側に設けられており、
前記第2の荷重計測装置は、前記リスフラン関節よりも爪先側に設けられている、
付記4乃至7のいずれか1項に記載の情報処理装置。
(付記9)
前記特徴量抽出部は、前記第1の時系列データ及び前記第2の時系列データのみに基づいて、前記特徴量を抽出する、
付記4乃至8のいずれか1項に記載の情報処理装置。
(付記10)
前記取得部は、前記荷重計測装置によって計測された前記足底の荷重分布の時系列データを取得し、
前記特徴量抽出部は、前記荷重分布の時系列データに基づいて、前記特徴量を抽出する、
ことを特徴とする付記1に記載の情報処理装置。
(付記11)
前記特徴量は、前記ユーザの歩行環境が平地であるか否かの判定に用いられる、
付記1乃至10のいずれか1項に記載の情報処理装置。
(付記12)
前記情報処理装置又は前記荷重計測装置は、第1モードと、前記第1モードよりも消費電力が小さい第2モードとで動作可能であり、
前記ユーザの歩行環境が平地であると判定された場合には、前記情報処理装置又は前記荷重計測装置は、前記第1モードで動作し、
前記ユーザの歩行環境が平地ではないと判定された場合には、前記情報処理装置又は前記荷重計測装置は、前記第2モードで動作する、
付記11に記載の情報処理装置。
(付記13)
付記1乃至12のいずれか1項に記載の情報処理装置により抽出された前記特徴量に基づいて前記ユーザの歩行環境を判定する、
歩行環境判定装置。
(付記14)
付記1乃至12のいずれか1項に記載の情報処理装置と、
前記特徴量に基づいて前記ユーザの歩行環境を判定する歩行環境判定装置と、
前記荷重計測装置と、
を備える、歩行環境判定システム。
(付記15)
ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得するステップと、
前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出するステップと、
を備える情報処理方法。
(付記16)
コンピュータに、
ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得するステップと、
前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出するステップと、
を備える情報処理方法を実行させるためのプログラムが記憶された記憶媒体。
1 歩行環境判定装置
2 情報通信端末
3 サーバ
4 ユーザ
5 靴
6a、6b 荷重計測装置
7 リスフラン関節
61 情報処理装置
101、201 CPU
102、202 RAM
103、203 ROM
104、204 フラッシュメモリ
105、205 通信I/F
106 センサ制御装置
107 バッテリ
120、611 取得部
130、612 特徴量抽出部
131 歩行周期特定部
132 特徴量演算部
133 時系列データ処理部
140 歩行環境判定部
150 記憶部
160 通信部
170 モード切替部
206 入力装置
207 出力装置

Claims (7)

  1. ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得する取得部と、
    前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
    を備え
    前記取得部は、前記足底に設けられた第1の荷重計測装置によって計測された第1の時系列データと、前記第1の荷重計測装置よりも前記足底の爪先側に設けられた第2の荷重計測装置によって計測された第2の時系列データとを取得し、
    前記特徴量抽出部は、前記第1の時系列データと前記第2の時系列データとを加算することにより得られる第3の時系列データに基づいて前記特徴量を抽出する、
    情報処理装置。
  2. 前記特徴量抽出部は、前記第3の時系列データに含まれるピークに基づいて前記特徴量を抽出する、
    請求項1に記載の情報処理装置。
  3. 前記特徴量抽出部は、前記ピークの出現時刻及び前記ピークの大きさの少なくとも1つに基づいて前記特徴量を抽出する、
    請求項2に記載の情報処理装置。
  4. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の情報処理装置により抽出された前記特徴量に基づいて前記ユーザの歩行環境を判定する、
    歩行環境判定装置。
  5. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の情報処理装置と、
    前記特徴量に基づいて前記ユーザの歩行環境を判定する歩行環境判定装置と、
    前記荷重計測装置と、
    を備える、歩行環境判定システム。
  6. ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得するステップと、
    前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出するステップと、
    を備え
    前記荷重情報は、前記足底に設けられた第1の荷重計測装置によって計測された第1の時系列データと、前記第1の荷重計測装置よりも前記足底の爪先側に設けられた第2の荷重計測装置によって計測された第2の時系列データとを含み、
    前記第1の時系列データと前記第2の時系列データとを加算することにより得られる第3の時系列データに基づいて前記特徴量が抽出される、
    情報処理方法。
  7. コンピュータに、
    ユーザの足底から荷重計測装置に加えられた荷重に基づく荷重情報を取得するステップと、
    前記荷重情報に含まれる少なくとも1歩行周期の時系列データから、歩行環境を示す特徴量を抽出するステップと、
    を備える情報処理方法を実行させるためのプログラムであって、
    前記荷重情報は、前記足底に設けられた第1の荷重計測装置によって計測された第1の時系列データと、前記第1の荷重計測装置よりも前記足底の爪先側に設けられた第2の荷重計測装置によって計測された第2の時系列データとを含み、
    前記第1の時系列データと前記第2の時系列データとを加算することにより得られる第3の時系列データに基づいて前記特徴量が抽出される、
    プログラム
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110054359A1 (en) 2009-02-20 2011-03-03 The Regents of the University of Colorado , a body corporate Footwear-based body weight monitor and postural allocation, physical activity classification, and energy expenditure calculator
US20190101387A1 (en) 2014-09-09 2019-04-04 Apple Inc. Electronic Devices with Pressure Sensors for Characterizing Motion

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013072729A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Equos Research Co Ltd 荷重センサ、及び歩行支援装置
JP2015055510A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 株式会社テック技販 荷重検出機能付き履き物

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110054359A1 (en) 2009-02-20 2011-03-03 The Regents of the University of Colorado , a body corporate Footwear-based body weight monitor and postural allocation, physical activity classification, and energy expenditure calculator
US20190101387A1 (en) 2014-09-09 2019-04-04 Apple Inc. Electronic Devices with Pressure Sensors for Characterizing Motion

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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堀江 直正,満田 隆,川村 貞夫,足圧情報による歩行状態の推定法,生体医工学,公益社団法人 日本生体医工学会,2006年,Vol.44,No.4,p.621-627,ISSN 1881-4379, 特にp.621左欄-p.626左欄, 第1-3章
大橋 勇介,榎掘 優,間瀬 健二,歩行時の最大圧選択足圧デ-タを用いた路面コンテキストの識別,情報処理学会研究報告,一般社団法人 情報処理学会,2014年10月07日,Vol.2014-UBI-44,No.17,p.1-8,特にp.2右欄-p.3左欄, 第2章
大西 鮎美,寺田 努,塚本 昌彦,足圧分布センサを用いた姿勢認識手法,マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2017)シンポジウム論文集 情報処理学会シンポジ,日本,一般社団法人情報処理学会,2017年06月28日,Vo.2017,No.1,p.810-818,ISSN 1882-0840,特にp.810右欄-p.811右欄, 第2章
葉山 浩樹,福田 博也,インソ-ル型フォ-スセンサによる足圧中心軌跡の推定,生体医工学,公益社団法人 日本生体医工学会,2016年02月10日,Vol.54,No.1,p.15-21,ISSN 1881-4379, 特にp.15左欄-p.17左欄, 第1-2章, 図1-5

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