JP7243852B2 - 足角計算装置、歩容計測システム、歩容計測方法、およびプログラム - Google Patents

足角計算装置、歩容計測システム、歩容計測方法、およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、歩行者の歩容を計測する歩容計測システム等に関する。
体調管理を行うヘルスケアへの関心の高まりから、歩行者の歩行の特徴を含む歩容を計測する技術が開発されている。
非特許文献１には、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）によって計測された加速度データを用いて、歩行者の足の姿勢角を計算する方法が開示されている。
特許文献１には、被験者の歩行特徴の評価結果をディスプレイに表示する歩行特徴の表示方法について開示されている。特許文献１の方法では、歩行跡計測で得られる歩行因子を含む歩行パラメータを複数の被験者から取得し、その歩行パラメータを標準化して主成分分析することにより得られる複数の主成分を歩行特徴の評価軸として取得する。そして、特許文献１の方法では、任意の被験者の歩行跡から計測される歩行因子を含む歩行パラメータを用いて、該被験者の評価軸における歩行特徴を複数段階に評価し、その評価段階に基づいて足跡画像の動画を評価結果として作製する。
特許文献２には、下腿および足を含む脚下部の挙動を分析する分析システムについて開示されている。特許文献２の分析システムは、下腿に対する踵の内外への倒れ度合いを表す相対角度情報と、足の地面に対する踵の内外への倒れ度合いを表す傾倒角度情報とに基づいて、脚下部の挙動に関する分析情報を導出する。
特許文献３には、姿勢、速度、角速度、および加速度のいずれかの検出値を補正するための参照値を生成する参照値生成方法について開示されている。特許文献３の方法では、ユーザーの移動時に検出された検出値を記憶部に記憶させておき、現在までの検出値の変遷に類似する過去の検出値の変遷部分を記憶部から抽出し、抽出結果を用いて参照値を生成する。
特許第６２９９１４７号公報 国際公開第２０１８／０３３９６５号 特開２０１３－０８８２８０号公報
S. Madgwick, A. Harrison, R. Vaidyanathan, "Estimation of IMU and MARG orientation using a gradient descent algorithm," 2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, Rehab Week Zurich, ETH Zurich Science City, Switzerland, June 29 - July 1, pp.179-185, 2011.
特許文献１の方法によれば、被験者の歩行跡を用いて歩行特徴を端的に評価し、その被験者の歩行特徴を示す評価結果をわかりやすく画面に表示できる。しかしながら、特許文献１の方法は、歩行者の歩容として、歩行者の進行方向と足の中心線の成す角度（以下、足角と呼ぶ）を計測するためにシート式圧力センサで歩行跡を検出する必要があり、大掛かりな装置が必要である。
特許文献２のシステムによれば、下腿および足を含む脚下部の挙動を分析できる。しかしながら、特許文献２のシステムでは、足角を計測するためにカメラで撮影された画像を分析する必要があり、足角を簡易に測定するものではない。
特許文献３の方法によれば、現在までの検出値の変遷に類似する過去の検出値の変遷部分を記憶部から抽出することによって参照値を生成できる。しかしながら、特許文献３の方法では、現在までの検出値の変遷に類似する過去の検出値の変遷部分が記憶部に記憶されていない場合、検出値の計測誤差を補正できなかった。
本発明の目的は、上述した課題を解決し、歩行者の足角を高精度かつ簡易に計測できる足角計算装置等を提供することにある。
本発明の一態様の足角計算装置は、足部の角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算する姿勢角計算部と、足部の速度ベクトルと姿勢角とを用いて速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する足角計算部と、を備える。
本発明の一態様の歩容計測方法においては、コンピュータが、足部の角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算し、足部の速度ベクトルと姿勢角とを用いて速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する。
本発明の一態様のプログラムは、足部の角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算する処理と、足部の速度ベクトルと姿勢角とを用いて速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する処理と、をコンピュータに実行させる。
本発明によれば、歩行者の足角を高精度かつ簡易に計測できる足角計算装置等を提供することが可能になる。
本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムのデータ取得装置の配置例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムが取得するセンサデータの座標系について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムが算出する姿勢角の座標系について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムが算出する足角について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムが算出する足角の一例について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムが算出する足角の別の一例について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムのデータ取得装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムの足角計算装置の構成の一例を示すブロック図である。 一般的な歩行者の歩行周期の変化について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムが算出する速度ベクトルの時系列データの一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムの足角計算装置の動作の一例について説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る歩容計測システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る歩容計測システムのデータ取得装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る歩容計測システムの足角計算装置の構成の一例について説明するためのブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る歩容計測システムの足角計算装置の動作の一例について説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る歩容計測システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る歩容計測システムの表示装置のモニターに表示させる情報の一例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る歩容計測システムの表示装置のモニターに表示させる情報の別の一例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る歩容計測システムの動作の一例について説明するためのフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る歩容計測システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る歩容計測システムの動作の一例について説明するためのフローチャートである。 本発明の各実施形態に係る足角計算装置を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向き等を限定するものではない。また、以下の実施形態においては、ベクトルを表記する際に太字や矢印を用いずに通常の書体で表記する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る歩容計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩容計測システムは、靴などの履物に配置されたセンサによって取得されるセンサデータを用いて、歩行者の進行方向と足の中心線の成す角度（以下、足角と呼ぶ）を計算する足角計算装置を備える。歩行者が、カーブに沿って歩いていたり、蛇行して歩いていたりするような場合、足を踏み出してから着地するまでの期間において歩行者の進行方向が変化するため正確な足角を計算できない状況がある。そのため、本実施形態においては、歩行者がまっすぐに歩いていない場合であっても正確な足角を計算できるように、歩行者の足の速度ベクトルを歩行者の進行方向とみなす。すなわち、本実施形態の足角計算装置は、歩行者の足の速度ベクトルと、その足の中心線との成す角度を足角として計算する。以下においては、足角計算装置が、履物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速度ベクトルおよび姿勢角を算出し、算出された速度ベクトルおよび姿勢角を用いて足角を計算する例について説明する。
（構成）
図１は、本実施形態の歩容計測システム１の構成の概略を示すブロック図である。歩容計測システム１は、データ取得装置１１および足角計算装置１２を備える。データ取得装置１１と足角計算装置１２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、データ取得装置１１と足角計算装置１２は、単一の装置で構成してもよい。なお、歩容計測システム１の構成からデータ取得装置１１を除き、足角計算装置１２だけで歩容計測システム１を構成してもよい。
データ取得装置１１は、足角計算装置１２に接続される。データ取得装置１１は、少なくとも加速度センサと角速度センサを有する。例えば、データ取得装置１１は、ユーザの履物に設置される。データ取得装置１１は、加速度センサおよび角速度センサによって取得された加速度や角速度などの物理量をデジタルデータ（センサデータとも呼ぶ）に変換し、変換後のセンサデータを足角計算装置１２に送信する。
データ取得装置１１は、例えば、加速度センサと角速度センサを含む慣性計測装置によって実現される。慣性計測装置の一例として、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）が挙げられる。ＩＭＵは、３軸の加速度センサと、３軸の角速度センサを含む。また、慣性計測装置の一例として、ＶＧ（Vertical Gyro）が挙げられる。ＶＧは、ＩＭＵと同様の構成であり、ストラップダウンという手法によって重力方向を基準としてロール角とピッチ角を出力できる。また、慣性計測装置の一例として、ＡＨＲＳ（Attitude Heading Reference System）が挙げられる。ＡＨＲＳは、ＶＧに電子コンパスを追加した構成を有する。ＡＨＲＳは、ロール角およびピッチ角に加えて、ヨー角を出力できる。また、慣性計測装置の一例として、ＧＰＳ／ＩＮＳ（Global Positioning System/Inertial Navigation System）が挙げられる。ＧＰＳ／ＩＮＳは、ＡＨＲＳにＧＰＳを追加した構成を有する。ＧＰＳ／ＩＮＳは、ロール角、ピッチ角、ヨー角に加えて、３次元空間における位置を計算できるため、高精度で位置を推定できる。
図２は、データ取得装置１１を靴１１０の中に設置する一例を示す概念図である。図２の例では、データ取得装置１１は、足の土踏まずの裏側に当たる位置に設置される。なお、データ取得装置１１を設置する位置は、靴１１０の中や表面であれば、足の土踏まずの裏側ではない位置であってもよい。例えば、データ取得装置１１は、爪先や踵の裏側に設置されてもよい。
図３は、データ取得装置１１を土踏まずの裏側に設置する場合に、データ取得装置１１に設定される座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）について説明するための概念図である。図３は、歩行者の横方向がＸ軸方向（右向きが正）、歩行者の進行方向がＹ軸方向（前向きが正）、重力方向がＺ軸方向（鉛直上向きが正）に設定される例である。なお、データ取得装置１１は、足首や足に装着するように構成してもよい。図３には、左足の足首の位置にバンド１００によってデータ取得装置１１を固定する例を示す。例えば、データ取得装置１１は、靴下やサポータなどによって、足首や足の位置に固定してもよい。図３には、右足の土踏まずの裏側と左足の足首の位置にデータ取得装置１１を設置するように図示しているが、右足の土踏まずの裏側と左足の足首の両方にデータ取得装置１１を設置することを示すわけではない。通常、データ取得装置１１は、左右の足や足首の同様の位置に設置することが好ましい。
足角計算装置１２は、データ取得装置１１からセンサデータを受信する。足角計算装置１２は、受信したセンサデータを用いて足角を計算する。より具体的には、足角計算装置１２は、加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算し、角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算し、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する。
図４は、足角計算装置１２が算出する姿勢角の座標系について説明するための概念図である。本実施形態において、姿勢角は、重力方向の軸（Ｚ軸）を中心とする床平面（水平面とも呼ぶ）の面内における足の回転角度を示す。図４においては、姿勢角は、重力方向の軸（Ｚ軸）を中心とし、歩行者の進行方向（Ｙ軸の正方向）と足の中心線（破線の矢印）との成す角θである。
例えば、足角計算装置１２は、姿勢角の時系列データを生成する。例えば、足角計算装置１２は、一般的な歩行周期や、ユーザに固有の歩行周期に合わせて設定された所定のタイミングや時間間隔で姿勢角の時系列データを生成する。例えば、足角計算装置１２は、ユーザの歩行が継続されている期間、姿勢角の時系列データを生成し続ける。なお、足角計算装置１２が姿勢角の時系列データを生成するタイミングは任意に設定できる。また、足角計算装置１２は、特定の時刻において、加速度や角速度を計測するように構成してもよい。
足角計算装置１２は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各々を中心軸とする角速度の値を積分することによって、それらの軸周りの姿勢角を計算できる。なお、角速度データには、主にバイアスに起因する誤差が含まれる。角速度データに含まれる誤差は積分によって蓄積される。そのため、以下の非特許文献１に開示されたＭａｄｇｗｉｃｋの手法によって、加速度データを用いて姿勢角を計算してもよい。Ｍａｄｇｗｉｃｋの手法によれば、重力加速度を基準にして、角速度の計測データと加速度の計測データとを統合利用することにより誤差の蓄積を低減できる。
非特許文献１：S. Madgwick, A. Harrison, R. Vaidyanathan, “Estimation of IMU and MARG orientation using a gradient descent algorithm,” 2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, Rehab Week Zurich, ETH Zurich Science City, Switzerland, June 29 - July 1, pp.179-185, 2011。
加速度データおよび角速度データには、色々な方向に変化する高周波数および低周波のノイズが入る。そのため、加速度データおよび角速度データにローパスフィルタおよびハイパスフィルタをかけて高周波成分および低周波成分を除去すれば、ノイズが乗りやすい足部からのセンサデータの精度を向上できる。また、加速度データおよび角速度データの各々に相補フィルタをかけて重み付き平均を取れば、センサデータの精度を向上できる。
図５は、データ取得装置１１が右足に設置された場合において、足角計算装置１２が算出する足角について説明するための概念図である。Ｙ軸は、データ取得装置１１に設定された座標系における進行方向を示す軸である。Ｖは、データ取得装置１１によって取得される加速度ベクトルを用いて算出される速度ベクトルの方向を示す。Ｆは、足の中心線に沿った方向を示す。例えば、足の中心線Ｆは、足の人差し指の中心と踵の中央とを結ぶ直線によって定義できる。なお、足の中心線Ｆは、足の方向を定義できればよく、足の人差し指の中心と踵の中央とを結ぶ直線に限定されない。
ヨー角θyawは、足の中心線ＦとＹ軸が成す角である。ヨー角θyawは、データ取得装置１１によって計測される。速度角θvは、床平面において速度ベクトルＶとＹ軸が成す角である。足角計算装置１２は、以下の式１を用いて速度角θvを算出する。
Figure 0007243852000001
上記の式１において、ｖxは速度ベクトルＶのＸ成分であり、ｖyは速度ベクトルＶのＹ成分である。
足角θは、速度ベクトルＶと足の中心線Ｆが成す角である。言い換えると、足角θとは、速度ベクトルＶの向きが０度の場合におけるＺ軸回りの足の中心線Ｆの回転角度を示す。足角計算装置１２は、以下の式２を用いて足角θを算出する。
Figure 0007243852000002
上記の式２においては、Ｚ軸に関して時計回りの向きを正とし、Ｚ軸に関して反時計回りの向きを負とする。
図６および図７は、歩行者の足角の一例について説明するための概念図である。図６および図７においては、左足の足角をθL、右足の足角をθRと表記する。図６および図７の例では、データ取得装置１１が両足に設置されているものとする。片足の足角を評価する場合は、評価対象の足にデータ取得装置１１を設置すればよい。以下においては、右足と左足の座標系を同じにする例を示すが、右足と左足の座標系が異なっていてもよい。
図６は、歩行者が内股で歩行する例を示す。図６のように足が内旋する場合、左足の足角θLは正、右足の足角θRは負である。すなわち、左足の足角θLが正であり、右足の足角θRが負であれば、歩行者が内股で歩行していると判定できる。
図７は、歩行者が蟹股で歩行する例を示す。図７のように足が外旋する場合、左足の足角θLは負、右足の足角θRは正である。すなわち、左足の足角θLが負であり、右足の足角θRが正であれば、歩行者が蟹股で歩行していると判定できる。
足角計算装置１２は、算出した足角に関する情報を出力する。例えば、足角計算装置１２は、算出した足角のデータ値を出力する。また、例えば、足角計算装置１２は、足角に関する情報を表示装置（図示しない）に出力する。また、例えば、足角計算装置１２は、足角のデータ値に基づいて歩数や歩容を計測するシステムや装置（図示しない）に対して、足角に関する情報を出力する。なお、足角に関する情報の出力先は、その情報を用いるシステムや装置であれば、特に限定されない。
足角計算装置１２は、例えば、スマートフォンや携帯電話、タブレット、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯型の端末装置にインストールされたソフトウェア（アプリケーション）や、回路によって実現される。また、例えば、足角計算装置１２は、据え置き型のコンピュータやサーバなどの情報処理装置にインストールされたソフトウェアや、回路によって実現されてもよい。
以上が、本実施形態の歩容計測システム１の構成の概略についての説明である。なお、図１の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム１を図１の構成に限定するものではない。
〔データ取得装置〕
次に、歩容計測システム１が備えるデータ取得装置１１の詳細について図面を参照しながら説明する。図８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、およびデータ送信部１１５を有する。
加速度センサ１１１は、３軸方向の加速度を計測するセンサである。加速度センサ１１１は、信号処理部１１３に接続される。加速度センサ１１１は、計測した加速度を信号処理部１１３に出力する。
角速度センサ１１２は、３軸方向の角速度を計測するセンサである。角速度センサ１１２は、信号処理部１１３に接続される。角速度センサ１１２は、計測した角速度を信号処理部１１３に出力する。
信号処理部１１３は、加速度センサ１１１、角速度センサ１１２、およびデータ送信部１１５に接続される。信号処理部１１３は、加速度センサ１１１および角速度センサ１１２の各々から、加速度および角速度の各々を取得する。信号処理部１１３は、取得した加速度および角速度をデジタルデータに変換し、変換後のデジタルデータ（センサデータとも呼ぶ）をデータ送信部１１５に出力する。センサデータには、アナログデータの加速度をデジタルデータに変換した加速度データ（３軸方向の加速度ベクトルを含む）と、アナログデータの角速度をデジタルデータに変換した角速度データ（３軸方向の角速度ベクトルを含む）とが少なくとも含まれる。なお、加速度データおよび角速度データには、それらのデータの取得時刻が紐付けられる。また、信号処理部１１３は、取得した加速度データおよび角速度データに対して、実装誤差や温度補正、直線性補正などの補正を加えたセンサデータを出力するように構成してもよい。
データ送信部１１５は、信号処理部１１３に接続される。また、データ送信部１１５は、足角計算装置１２に接続される。データ送信部１１５は、信号処理部１１３からセンサデータを取得する。データ送信部１１５は、取得したセンサデータを足角計算装置１２に送信する。データ送信部１１５は、ケーブルなどの有線を介してセンサデータを足角計算装置１２に送信してもよいし、無線通信を介してセンサデータを足角計算装置１２に送信してもよい。例えば、データ送信部１１５は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）などの規格に則した無線通信機能（図示しない）を介して、センサデータを足角計算装置１２に送信するように構成できる。なお、データ送信部１１５の通信機能は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）以外の規格に則していてもよい。
以上が、データ取得装置１１の構成の詳細についての説明である。なお、図８の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム１が備えるデータ取得装置１１の構成を図８の形態に限定するものではない。
〔足角計算装置〕
次に、歩容計測システム１が備える足角計算装置１２の詳細について図面を参照しながら説明する。図９は、足角計算装置１２の構成の一例を示すブロック図である。足角計算装置１２は、積分部１２１、姿勢角計算部１２３、および足角計算部１２５を有する。
積分部１２１は、データ取得装置１１に接続される。また、積分部１２１は、足角計算部１２５に接続される。積分部１２１は、データ取得装置１１から加速度データを取得する。積分部１２１は、取得した加速度データに含まれる加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する。積分部１２１は、算出した速度ベクトルを足角計算部１２５に出力する。
例えば、積分部１２１は、以下の式３を用いて、サンプリング時刻ｔnにおける速度ベクトルＶ（ｔn）を計算する（ｉ、ｎは整数）。
Figure 0007243852000003
式３において、ａ（ｔi）＝［ａx（ｔi）、ａy（ｔi）、ａz（ｔi）］は加速度ベクトルである。加速度ベクトルａ（ｔi）のベクトル要素ａx（ｔi）、ａy（ｔi）、およびａz（ｔi）の各々は、サンプリング時刻ｔiにおける加速度ベクトルａ（ｔi）のＸ成分、Ｙ成分、およびＺ成分の各々を示す。また、式３において、ｆsはサンプリング周波数である。例えば、サンプリング周波数ｆsは、２５０ヘルツなどに設定される。
姿勢角計算部１２３は、データ取得装置１１に接続される。また、姿勢角計算部１２３は、足角計算部１２５に接続される。姿勢角計算部１２３は、データ取得装置１１から角速度データを取得する。非特許文献１の手法を用いる場合、姿勢角計算部１２３は、角速度データに加えて、加速度データをデータ取得装置１１から取得する。姿勢角計算部１２３は、取得したデータを用いて姿勢角を計算する。例えば、姿勢角計算部１２３は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各々を中心軸とする角速度の値を積分することによって、それらの軸周りの姿勢角を計算する。例えば、姿勢角は、ロール角θroll、ピッチ角θpitch、およびヨー角θyawで表される。ロール角θroll、ピッチ角θpitch、およびヨー角θyawの各々は、Ｙ、Ｘ、およびＺ軸の各々を中心軸とする回転を表す。姿勢角計算部１２３は、算出した姿勢角を足角計算部１２５に出力する。
足角計算部１２５は、積分部１２１および姿勢角計算部１２３に接続される。また、足角計算部１２５は、外部のシステムや装置（図示しない）に接続される。足角計算部１２５は、積分部１２１から速度ベクトルを取得し、姿勢角計算部１２３から姿勢角を取得する。足角計算部１２５は、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する。例えば、足角計算部１２５は、上述した式１を用いて、床平面において速度ベクトルＶとＹ軸が成す角である速度角θvを計算する。そして、足角計算部１２５は、上述した式２を用いて足角θを計算する。足角計算部１２５は、左足と右足の各々の速度角θvを取得する場合は、左足の足角θLと右足の足角θRを別々に算出できる。足角計算部１２５は、算出した足角を外部のシステムや装置（図示しない）に出力する。
以上が、足角計算装置１２の構成の詳細についての説明である。なお、図９の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム１が備える足角計算装置１２の構成を図９の形態に限定するものではない。
〔歩行周期〕
ここで、歩容計測システム１が速度ベクトルを計算するのに適した期間について図面を参照しながら説明する。図１０は、一般的な歩行者の歩行周期について説明するための概念図である。図１０の横軸は、片足の一歩行周期を１００パーセントとして正規化された時間（正規化時間とも呼ぶ）である。
一般に、片足の一歩行周期は、足の裏側の少なくとも一部が地面に接している立脚相と、足の裏側が地面から離れている遊脚相とに大別される。立脚相は、さらに、荷重反応期Ｔ１、立脚中期Ｔ２、立脚終期Ｔ３、遊脚前期Ｔ４に分類分けされる。また、遊脚相は、さらに、初期遊脚期Ｔ５、遊脚中期Ｔ６、遊脚終期Ｔ７に分類分けされる。
図１１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の速度の時系列データの一例である。遊脚相におけるＹ軸方向の速度は、初期遊脚期Ｔ５や遊脚終期Ｔ７と比べると、遊脚中期Ｔ６において比較的変化が小さい。そのため、速度変化が比較的小さい遊脚中期Ｔ６において算出された速度ベクトルを用いた方が、精度よく足角を計算できる。例えば、足角計算装置１２は、遊脚相において平均化された速度ベクトルを用いて足角を計算する。例えば、足角計算装置１２は、遊脚相に含まれる遊脚中期に重み付けされた速度ベクトルを用いて足角を計算する。
以上が、本実施形態の歩容計測システム１の構成についての説明である。なお、図１、図８、および図９の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム１の構成を図１、図８、および図９の構成に限定するものではない。
（動作）
次に、本実施形態の足角計算装置１２の動作の一例について図面を参照しながら説明する。図１２は、足角計算装置１２の動作の一例について説明するためのフローチャートである。以下の図１２のフローチャートに沿った説明においては、足角計算装置１２を動作主体とする。
図１２において、まず、足角計算装置１２は、データ取得装置１１からセンサデータを取得する（ステップＳ１１）。
次に、足角計算装置１２は、センサデータに含まれる加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する（ステップＳ１２）。
次に、足角計算装置１２は、センサデータに含まれる角速度データを用いて姿勢角を計算する（ステップＳ１３）。なお、速度ベクトルの算出（ステップＳ１２）と姿勢角の計算（ステップＳ１３）の順番は入れ替わってもよいし、並行して行われてもよい。
次に、足角計算装置１２は、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する（ステップＳ１４）。
そして、足角計算装置１２は、算出した足角を出力する（ステップＳ１５）。
以上が、本実施形態の足角計算装置１２の動作の一例についての説明である。なお、図１２のフローチャートは一例であって、本実施形態の足角計算装置１２の動作を図１２のフローチャートに沿った処理に限定するものではない。
以上のように、本実施形態の足角計算装置は、積分部、姿勢角計算部、および足角計算部を備える。積分部は、加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する。姿勢角計算部は、足部の角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算する。足角計算部は、足部の速度ベクトルと姿勢角とを用いて速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する。
本実施形態の一態様において、足角計算部は、遊脚相において平均化された速度ベクトルを用いて足角を計算する。また、本実施形態の一態様において、足角計算部は、遊脚相に含まれる遊脚中期に重み付けされた速度ベクトルを用いて足角を計算する。また、本実施形態の一態様において、足角計算部は、遊脚相に含まれる遊脚中期の速度ベクトルを用いて足角を計算する。
また、本実施形態の一態様の歩容計測システムは、足部の加速度および角速度を計測し、計測した加速度および角速度を用いて加速度ベクトルおよび角速度ベクトルを含むセンサデータを生成するデータ取得装置を備える。データ取得装置は、生成したセンサデータを足角計算装置に送信する。
本実施形態によれば、速度ベクトルを用いることによって、歩行者の方向に伴って変化する進行方向に正確に追従するため、歩行者の足角を高精度かつ簡易に計測できる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る歩容計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩容計測システムは、データ取得装置の側で速度ベクトルを計算する点において第１の実施形態の歩容計測システムと異なる。以下において、第１の実施形態と同様の構成や作用に関しては、説明を省略する場合がある。
（構成）
図１３は、本実施形態の歩容計測システム２の構成の概略を示すブロック図である。歩容計測システム２は、データ取得装置２１および足角計算装置２２を備える。データ取得装置２１と足角計算装置２２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、データ取得装置２１と足角計算装置２２は、単一の装置で構成してもよい。なお、歩容計測システム２の構成からデータ取得装置２１を除き、足角計算装置２２だけで歩容計測システム２を構成してもよい。
データ取得装置２１は、足角計算装置２２に接続される。データ取得装置２１は、少なくとも加速度センサと角速度センサを有する。データ取得装置２１は、加速度センサおよび角速度センサによって取得されたデータをデジタルデータに変換する。また、データ取得装置２１は、加速度センサによって取得されたデータを用いて速度ベクトルを計算する。データ取得装置２１は、第１の実施形態の歩容計測システム１に含まれる足角計算装置１２の積分部１２１と同様の方法によって、加速度ベクトルを用いて速度ベクトルを計算する。データ取得装置２１は、デジタルデータに変換後の加速度ベクトルおよび角速度ベクトル、速度ベクトルを含むセンサデータを足角計算装置２２に送信する。データ取得装置２１は、第１の実施形態のデータ取得装置１１に対応する構成である。
足角計算装置２２は、データ取得装置２１に接続される。足角計算装置２２は、データ取得装置２１からセンサデータを受信する。足角計算装置２２は、受信したセンサデータを用いて足角を計算する。より具体的には、足角計算装置２２は、角速度データを用いて姿勢角を計算し、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する。足角計算装置２２は、第１の実施形態の足角計算装置１２に対応する構成である。
以上が、本実施形態の歩容計測システム２の構成の概略についての説明である。なお、図１３の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム２を図１３の構成に限定するものではない。
〔データ取得装置〕
次に、歩容計測システム２が備えるデータ取得装置２１の詳細について図面を参照しながら説明する。図１４は、データ取得装置２１の構成の一例を示すブロック図である。データ取得装置２１は、加速度センサ２１１、角速度センサ２１２、信号処理部２１３、積分部２１４、およびデータ送信部２１５を有する。
加速度センサ２１１は、３軸方向の加速度を計測するセンサである。加速度センサ２１１は、信号処理部２１３に接続される。加速度センサ２１１は、計測した加速度を信号処理部２１３に出力する。加速度センサ２１１は、第１の実施形態の加速度センサ１１１に対応する構成である。
角速度センサ２１２は、３軸方向の角速度を計測するセンサである。角速度センサ２１２は、信号処理部２１３に接続される。角速度センサ２１２は、計測した角速度を信号処理部２１３に出力する。角速度センサ２１２は、第１の実施形態の角速度センサ１１２に対応する構成である。
信号処理部２１３は、加速度センサ２１１、角速度センサ２１２、積分部２１４、およびデータ送信部２１５に接続される。信号処理部２１３は、加速度センサ２１１および角速度センサ２１２のそれぞれから、加速度および角速度のそれぞれを取得する。信号処理部２１３は、取得した加速度および角速度をデジタルデータに変換する。信号処理部２１３は、変換後の加速度データを積分部２１４に出力する。また、信号処理部２１３は、変換後の加速度データ（３軸方向の加速度ベクトルを含む）および角速度データ（３軸方向の角速度ベクトルを含む）をデータ送信部２１５に出力する。信号処理部２１３は、第１の実施形態の信号処理部１１３に対応する構成である。
積分部２１４は、信号処理部２１３およびデータ送信部２１５に接続される。積分部２１４は、信号処理部２１３から加速度ベクトルを取得する。積分部２１４は、取得した加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する。積分部２１４は、第１の実施形態の積分部１２１と同様の方法で速度ベクトルを計算する。積分部２１４は、算出した速度ベクトルをデータ送信部２１５に出力する。積分部２１４は、第１の実施形態の積分部１２１に対応する構成である。
データ送信部２１５は、信号処理部２１３および積分部２１４に接続される。また、データ送信部２１５は、足角計算装置２２に接続される。データ送信部２１５は、加速度ベクトルおよび角速度ベクトルを信号処理部２１３から取得する。また、データ送信部２１５は、速度ベクトルを積分部２１４から取得する。データ送信部２１５は、同一のタイミングで計測された加速度および角速度に基づいた加速度ベクトル、角速度ベクトル、および速度ベクトルを含むセンサデータを足角計算装置２２に送信する。データ送信部２１５は、第１の実施形態のデータ送信部１１５に対応する構成である。
以上が、データ取得装置２１の構成の詳細についての説明である。なお、図１４の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム２が備えるデータ取得装置２１の構成を図１４の形態に限定するものではない。
〔足角計算装置〕
次に、歩容計測システム２が備える足角計算装置２２の詳細について図面を参照しながら説明する。図１５は、足角計算装置２２の構成の一例を示すブロック図である。足角計算装置２２は、姿勢角計算部２２３および足角計算部２２５を有する。
姿勢角計算部２２３は、データ取得装置２１に接続される。また、姿勢角計算部２２３は、足角計算部２２５に接続される。姿勢角計算部２２３は、データ取得装置２１から角速度データを取得する。非特許文献１の手法を用いる場合、姿勢角計算部２２３は、角速度データに加えて、加速度データをデータ取得装置２１から取得する。姿勢角計算部２２３は、取得したデータを用いて姿勢角を計算する。姿勢角計算部２２３は、算出した姿勢角を足角計算部２２５に出力する。姿勢角計算部２２３は、第１の実施形態の姿勢角計算部１２３に対応する構成である。
足角計算部２２５は、姿勢角計算部２２３に接続される。また、足角計算部２２５は、外部のシステムや装置（図示しない）に接続される。足角計算部２２５は、データ取得装置２１から速度ベクトルを取得し、姿勢角計算部２２３から姿勢角を取得する。足角計算部２２５は、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する。足角計算部２２５は、算出した足角を外部のシステムや装置（図示しない）に出力する。足角計算部２２５は、第１の実施形態の足角計算部１２５に対応する構成である。
以上が、足角計算装置２２の構成の詳細についての説明である。なお、図１５の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム２が備える足角計算装置２２の構成を図１５の形態に限定するものではない。
（動作）
次に、本実施形態の足角計算装置２２の動作の一例について図面を参照しながら説明する。図１６は、足角計算装置２２の動作の一例について説明するためのフローチャートである。以下の図１６のフローチャートに沿った説明においては、足角計算装置２２を動作主体とする。
図１６において、まず、足角計算装置２２は、データ取得装置２１からセンサデータを取得する（ステップＳ２１）。
次に、足角計算装置２２は、センサデータに含まれる角速度データを用いて姿勢角を計算する（ステップＳ２２）。
次に、足角計算装置２２は、速度データと姿勢角を用いて足角を計算する（ステップＳ２３）。
そして、足角計算装置２２は、算出した足角を出力する（ステップＳ２４）。
以上が、本実施形態の足角計算装置２２の動作の一例についての説明である。なお、図１６のフローチャートは一例であって、本実施形態の足角計算装置２２の動作を図１６のフローチャートに沿った処理に限定するものではない。
以上のように、本実施形態の足角計算装置は、足部の角速度データを用いて姿勢角を計算する姿勢角計算部と、足部の速度ベクトルと姿勢角とを用いて速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する足角計算部と、を備える。
本実施形態の一態様において、データ取得装置は、計測した加速度を用いて速度ベクトルを計算する。足角計算部は、データ取得装置によって算出された速度ベクトルと、姿勢角とを用いて足角を計算する。
本実施形態によれば、速度ベクトルを用いることによって、歩行者の方向に伴って変化する進行方向に正確に追従するため、歩行者の足角を高精度かつ簡易に計測できる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る歩容計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩容計測システムは、歩行者の足角に関する情報を表示する表示装置を備える点において、第１および第２の実施形態の歩容計測システムと異なる。以下においては、第１の実施形態の歩容計測システムに表示装置を追加する構成を例示し、第１の実施形態と同様の構成や作用に関しては、説明を省略する場合がある。
（構成）
図１７は、本実施形態の歩容計測システム３の構成の概略を示すブロック図である。歩容計測システム３は、データ取得装置３１、足角計算装置３２、および表示装置３３を備える。データ取得装置３１、足角計算装置３２、および表示装置３３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、データ取得装置３１、足角計算装置３２、および表示装置３３は、単一の装置で構成してもよい。
データ取得装置３１は、足角計算装置３２に接続される。データ取得装置３１は、少なくとも加速度センサと角速度センサを有する。データ取得装置３１は、加速度センサおよび角速度センサによって取得されたデータをデジタルデータ（センサデータとも呼ぶ）に変換し、変換後のセンサデータを足角計算装置３２に送信する。データ取得装置３１は、第１の実施形態のデータ取得装置１１に対応する構成である。
足角計算装置３２は、データ取得装置３１および表示装置３３に接続される。足角計算装置３２は、第１の実施形態の足角計算装置１２と同様に、積分部、姿勢角計算部、および足角計算部（図示しない）を有する。足角計算装置３２は、データ取得装置３１からセンサデータを受信する。足角計算装置３２は、受信したセンサデータを用いて足角を計算する。より具体的には、足角計算装置３２の積分部は、足部の加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する。足角計算装置３２の姿勢角計算部は、角速度データを用いて姿勢角を計算する。足角計算装置３２の足角計算部は、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する。足角計算装置３２の足角計算部は、算出した足角に関する情報を表示装置３３に出力する。例えば、足角計算装置３２は、立脚相と遊脚相の各々の継続時間の比率や、歩幅、歩行速度、センサの高さなどを出力してもよい。足角計算装置３２は、第１の実施形態の足角計算装置１２に対応する構成である。なお、積分部は、データ取得装置３１に備えられてもよい。データ取得装置３１に積分部が備えられる場合、足角計算装置３２は、第２の実施形態の足角計算装置２２に対応する。
表示装置３３は、足角計算装置３２に接続される。表示装置３３は、足角計算装置３２から足角に関する情報を取得する。表示装置３３は、取得した足角に関する情報を表示装置３３のモニターに表示させる。
図１８は、歩行者の足角と、その足角に関する情報を表示装置３３のモニター３３０に表示させる例である。図１８の例では、足角が＋１５度以上の場合に「やや外旋の傾向がある」と判定するものとする。図１８は、足角計算装置３２によって算出された足角（＋１７度）と、その足角（＋１７度）に応じたコメントをモニター３３０に表示させる例を示す。例えば、モニター３３０には、足角に応じたコメントとして、足角が外旋・内旋のいずれの傾向であるかを示す情報や、足角に応じた歩行のアドバイスを示す情報が表示される。
図１９は、歩行者の足角に応じた足型を表示装置３３のモニター３３０に表示させる例である。図１９の例では、歩行者の一歩ごとの足角に合わせて足型を時系列でモニター３３０に表示させる。
図１８や図１９の例のように表示装置３３のモニター３３０に表示された情報を視認したユーザは、モニター３３０に表示された情報に応じて歩行者の歩行状態を推定できる。例えば、歩容計測システム３のユーザが歩行者の歩行状態を確認する場合、ユーザが視認できるモニター３３０に情報を表示させる。また、例えば、歩容計測システム３のユーザが歩行者自身である場合、その歩行者が視認できるモニター３３０に情報を表示させる。なお、モニター３３０に表示させる情報は、足角に応じた情報であれば、図１８や図１９の例に限定されない。
以上が、本実施形態の歩容計測システム３の構成の概略についての説明である。なお、図１７の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム３を図１７の構成に限定するものではない。
（動作）
次に、本実施形態の歩容計測システム３の動作の一例について図面を参照しながら説明する。図２０は、歩容計測システム３の動作の一例について説明するためのフローチャートである。以下の図２０のフローチャートに沿った説明においては、歩容計測システム３を動作主体とする。
図２０において、まず、歩容計測システム３は、加速度および角速度を計測する（ステップＳ３１）。
次に、歩容計測システム３は、加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する（ステップＳ３２）。
次に、歩容計測システム３は、角速度データを用いて姿勢角を計算する（ステップＳ３３）。なお、速度ベクトルの算出（ステップＳ３２）と姿勢角の計算（ステップＳ３３）の順番は入れ替わってもよいし、並行して行われてもよい。
次に、歩容計測システム３は、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する（ステップＳ３４）。
そして、歩容計測システム３は、算出した足角に関する情報を表示する（ステップＳ３５）。
以上が、本実施形態の歩容計測システム３の動作の一例についての説明である。なお、図２０のフローチャートは一例であって、本実施形態の歩容計測システム３の動作を図２０のフローチャートに沿った処理に限定するものではない。
以上のように、本実施形態の歩容計測システムが備える足角計算装置の足角計算部は、算出された足角に関する情報を表示装置に出力する。足角計算部から出力された足角に関する情報は、表示装置に表示される。本実施形態によれば、表示装置に表示された足角に関する情報を参照することによって、歩行者の歩行状態を推定できる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る歩容計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩容計測システムは、歩行者の足角に応じた通知を行う通知装置を備える点において、第１～第３の実施形態の歩容計測システムと異なる。以下においては、第１の実施形態の歩容計測システムに通知装置を追加する構成を例示し、第１の実施形態と同様の構成や作用に関しては、説明を省略する場合がある。
（構成）
図２１は、本実施形態の歩容計測システム４の構成の概略を示すブロック図である。歩容計測システム４は、データ取得装置４１、足角計算装置４２、および通知装置４５を備える。データ取得装置４１、足角計算装置４２、および通知装置４５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、データ取得装置４１、足角計算装置４２、および通知装置４５は、単一の装置で構成してもよい。
データ取得装置４１は、足角計算装置４２に接続される。データ取得装置４１は、少なくとも加速度センサと角速度センサを有する。データ取得装置４１は、加速度センサによって取得されたデータをデジタルデータ（センサデータとも呼ぶ）に変換し、変換後のセンサデータを足角計算装置４２に送信する。データ取得装置４１は、第１の実施形態のデータ取得装置１１に対応する構成である。
足角計算装置４２は、データ取得装置４１および通知装置４５に接続される。足角計算装置４２は、第１の実施形態の足角計算装置１２と同様に、積分部、姿勢角計算部、および足角計算部（図示しない）を有する。足角計算装置４２は、データ取得装置４１からセンサデータを受信する。足角計算装置４２は、受信したセンサデータを用いて足角を計算する。より具体的には、足角計算装置４２の積分部は、加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する。足角計算装置４２の姿勢角計算部は、角速度データを用いて姿勢角を計算する。足角計算装置４２の足角計算部は、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する。足角計算装置４２の足角計算部は、算出した足角に関する情報を通知装置４５に出力する。例えば、足角計算装置４２は、立脚相と遊脚相の各々の継続時間の比率や、歩幅、歩行速度、センサの高さなどを出力してもよい。足角計算装置４２は、第１の実施形態の足角計算装置１２に対応する構成である。なお、積分部は、データ取得装置４１に備えられてもよい。データ取得装置４１に積分部が備えられる場合、足角計算装置４２は、第２の実施形態の足角計算装置２２に対応する。
通知装置４５は、足角計算装置４２に接続される。通知装置４５は、足角計算装置４２から足角に関する情報を取得する。通知装置４５は、取得した足角の値に応じた通知を行う。例えば、通知装置４５は、発光部を有し、足角の値が閾値を上回ったり下回ったりした場合に発光部を発光させる。例えば、通知装置４５は、スピーカを有し、足角の値が閾値を上回ったり下回ったりした場合にスピーカから音を出す。例えば、通知装置４５は、振動部を有し、足角の値が閾値を上回ったり下回ったりした場合に振動部を振動させる。例えば、通知装置４５は、発光部やスピーカ、振動部などを有する場合、足角の値が閾値を上回ったり下回ったりする程度に応じて、発光部の発光や、スピーカの音量、振動部の振動に強弱をつける。また、例えば、通知装置４５は、発光部やスピーカ、振動部などを有する場合、足角の値が正常範囲内である場合、発光部の発光や、スピーカの音量、振動部の振動によって正常であることを通知するように構成してもよい。なお、通知装置４５による通知方法は、足角の状態を通知できさえすれば、ここで挙げた例に限定されない。
通知装置４５による通知を確認したユーザは、通知された情報によって歩行者の歩行状態を推定できる。例えば、歩容計測システム４のユーザが歩行者の歩行状態を確認する場合、ユーザが確認できるように、発光部を発光させたり、スピーカから音を出したり、振動部を振動させたりする。また、例えば、歩容計測システム４のユーザが歩行者自身である場合、その歩行者が確認できるように、発光部を発光させたり、スピーカから音を出したり、振動部を振動させたりする。
以上が、本実施形態の歩容計測システム４の構成の概略についての説明である。なお、図２１の構成は一例であって、本実施形態の歩容計測システム４を図２１の構成に限定するものではない。
（動作）
次に、本実施形態の歩容計測システム４の動作の一例について図面を参照しながら説明する。図２２は、歩容計測システム４の動作の一例について説明するためのフローチャートである。以下の図２２のフローチャートに沿った説明においては、歩容計測システム４を動作主体とする。
図２２において、まず、歩容計測システム４は、加速度および角速度を計測する（ステップＳ４１）。
次に、歩容計測システム４は、加速度ベクトルを時間積分して速度ベクトルを計算する（ステップＳ４２）。
次に、歩容計測システム４は、角速度データを用いて姿勢角を計算する（ステップＳ４３）。なお、速度ベクトルの算出（ステップＳ４２）と姿勢角の計算（ステップＳ４３）の順番は入れ替わってもよいし、並行して行われてもよい。
次に、歩容計測システム４は、速度ベクトルと姿勢角を用いて足角を計算する（ステップＳ４４）。
そして、歩容計測システム４は、算出した足角に関する情報を通知する（ステップＳ４５）。
以上が、本実施形態の歩容計測システム４の動作の一例についての説明である。なお、図２２のフローチャートは一例であって、本実施形態の歩容計測システム４の動作を図２２のフローチャートに沿った処理に限定するものではない。
以上のように、本実施形態の歩容計測システムが備える足角計算装置の足角計算部は、算出された足角に関する情報を通知装置に出力する。足角計算部から出力された足角に関する情報は、通知装置によって通知される。本実施形態によれば、通知装置による通知に基づいて足角に関する情報を認識できる。
（ハードウェア）
ここで、本発明の各実施形態に係る足角計算装置を実現するハードウェア構成について、図２３の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図２３の情報処理装置９０（コンピュータとも呼ぶ）は、各実施形態の足角計算装置を実現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。
図２３のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図２３においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。
プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、各実施形態に係る足角計算装置による処理を実行する。
主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。
補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。
入出力インターフェース９５は、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続するように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。
また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。
また、情報処理装置９０には、情報を通知するための通知機器を備え付けてもよい。通知機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、通知機器を制御するための制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。通知機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。
また、情報処理装置９０には、必要に応じて、ディスクドライブを備え付けてもよい。ディスクドライブは、バス９９に接続される。ディスクドライブは、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。また、記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体や、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現してもよい。
以上が、本発明の各実施形態に係る足角計算装置を実現するためのハードウェア構成の一例である。なお、図２３のハードウェア構成は、各実施形態に係る足角計算装置を実現するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る足角計算装置に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。各実施形態の足角計算装置の構成要素は、任意に組み合わせることができる。また、各実施形態の足角計算装置の構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよいし、回路によって実現してもよい。
以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
１、２、３、４ 歩容計測システム
１１、２１、３１、４１ データ取得装置
１２、２２、３２、４２ 足角計算装置
３３ 表示装置
４５ 通知装置
１１１、２１１ 加速度センサ
１１２、２１２ 角速度センサ
１１３、２１３ 信号処理部
１１５、２１５ データ送信部
１２１ 積分部
１２３、２２３ 姿勢角計算部
１２５、２２５ 足角計算部
２１４ 積分部
３３０ モニター

Claims (10)

  1. 足部の角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算する姿勢角計算手段と、
    前記足部の速度ベクトルと前記姿勢角とを用いて前記速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する足角計算手段と、を備える
    足角計算装置。
  2. 前記足部の加速度ベクトルを時間積分して前記速度ベクトルを計算する積分手段を備える
    請求項１に記載の足角計算装置。
  3. 前記足角計算手段は、
    遊脚相において平均化された前記速度ベクトルを用いて前記足角を計算する
    請求項１または２に記載の足角計算装置。
  4. 前記足角計算手段は、
    前記遊脚相に含まれる遊脚中期に重み付けされた前記速度ベクトルを用いて前記足角を計算する
    請求項３に記載の足角計算装置。
  5. 前記足角計算手段は、
    算出された前記足角に関する情報を表示装置に出力する
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の足角計算装置。
  6. 前記足角計算手段は、
    算出された前記足角に関する情報を通知装置に出力する
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の足角計算装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の足角計算装置と、
    足部の加速度および角速度を計測し、計測した前記加速度および前記角速度を用いて加速度ベクトルおよび角速度ベクトル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足角計算装置に送信するデータ取得装置と
    を備える歩容計測システム。
  8. 前記データ取得装置は、
    計測した前記加速度を用いて速度ベクトルを計算し、
    前記足角計算装置は、
    前記データ取得装置によって算出された前記速度ベクトルと、前記角速度ベクトルを用いて算出された姿勢角とを用いて、前記速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する
    請求項７に記載の歩容計測システム。
  9. コンピュータが、
    足部の角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算し、
    前記足部の速度ベクトルと前記姿勢角とを用いて前記速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する
    歩容計測方法。
  10. 足部の角速度ベクトルを用いて姿勢角を計算する処理と、
    前記足部の速度ベクトルと前記姿勢角とを用いて前記速度ベクトルと足の中心線の成す角度である足角を計算する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
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