JPH11113884A - 歩行分析方法及び装置及びこの方法を記録した記録媒体 - Google Patents
歩行分析方法及び装置及びこの方法を記録した記録媒体Info
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- JPH11113884A JPH11113884A JP9274894A JP27489497A JPH11113884A JP H11113884 A JPH11113884 A JP H11113884A JP 9274894 A JP9274894 A JP 9274894A JP 27489497 A JP27489497 A JP 27489497A JP H11113884 A JPH11113884 A JP H11113884A
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Abstract
したパラメータを出力できる歩行分析方法および装置を
提供する。 【解決手段】 圧力センサ部101により計測した各時
刻での足圧分布から、1歩の足内の足圧中心軌跡を足圧
中心軌跡抽出部102で抽出する。正規化処理部103
は、足の大きさと足の向きにより足圧中心軌跡の大きさ
と方向の正規化を行う。方向検出部104は、正規化後
の足圧中心軌跡に対し、軌跡の始点Sと終点Eの位置情
報に基づき始点Sと終点Eの間に特徴点Cを設定し、始
点Sから特徴点Cへの足圧中心軌跡の方向を検出する。
また、方向検出部105は、特徴点Cから終点Eへの足
圧中心軌跡の方向を検出する。このように、足圧中心軌
跡を2つの線分で表現し、各線分の方向をパラメータと
して出力することで、歩行特徴を定量化し、歩き方の良
さを反映したパラメータを出力できるようにする。
Description
を計測し、その計測結果から歩行動作を解析し、その特
徴をパラメータとして出力する歩行分析方法および装置
に関するものである。
で、良い歩き方、健康的な歩き方を判定したり、歩行障
害者の回復度を評価したりできる。
り、足圧中心軌跡を表示したりする装置がある。足圧中
心軌跡を表示する従来の装置は、計測結果をそのまま表
示するだけであり、その結果を解析しパラメータとして
出力する機能はない。
心軌跡を表示する従来の装置は、計測結果をそのまま表
示するだけなので、歩行特徴を解析するには、足圧中心
軌跡を目視で判定する必要がある。このような装置で
は、熟知した人しか判定や判断ができないことと、自動
的に判定することが困難なので大量のデータを高速に処
理できないことの問題があった。
ら、歩き方の良さを反映したパラメータを出力できるよ
うにした歩行分析方法および装置を提供することを課題
とする。
めに、本発明による第1の発明は、物体が所定の面を通
過するとき、該面に接地したときの圧力分布を計測する
手順と、各時刻に前記計測した圧力分布のデータから、
1歩の足が接地してから離地するまでの足内の足圧中心
軌跡を検出する手順と、前記足の大きさと足の向きによ
り、前記検出した足圧中心軌跡の大きさと方向を正規化
する手順と、前記正規化後の足圧中心軌跡に対し、該足
圧中心軌跡の始点Sと終点Eの位置情報に基づいて、該
始点Sと終点Eの間に特徴点Cを設定し、該始点Sから
該特徴点Cへの足圧中心軌跡の方向と、該特徴点Cから
該終点Eへの足圧中心軌跡の方向とを検出する手順と、
を有する方法もしくはこの方法を記録した記録媒体とす
るか、または、物体が所定の面を通過するとき、該面に
接地したときの圧力分布を計測する圧力センサ部と、各
時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足が
接地してから離地するまでの足内の足圧中心軌跡を検出
する手段と、前記足の大きさと足の向きにより、前記検
出した足圧中心軌跡の大きさと方向を正規化する手段
と、前記正規化後の足圧中心軌跡に対して、該足圧中心
軌跡の始点Sと終点Eの位置情報に基づいて、該始点S
と終点Eの間に特徴点Cを設定し、該始点Sから該特徴
点Cへの足圧中心軌跡の方向と、該特徴点Cから該終点
Eへの足圧中心軌跡の方向とを検出する手段と、を有す
る装置としたことを特徴とする。
圧分布データから1歩の足内の足圧中心軌跡を抽出し、
この足圧中心軌跡の始点Sと終点Eの間に特徴点Cを設
定して足圧中心軌跡を2つの線分で表現し、各線分の方
向を検出してパラメータとして出力することで、歩行特
徴を自動的に定量化し、足圧分布や足圧中心軌跡を歩き
方の良さを反映したパラメータとして出力できるように
した。
物体が所定の面を通過するとき、該面に接地したときの
圧力分布を計測する手順と、各時刻に前記計測した圧力
分布のデータから、1歩の足が接地してから離地するま
での足内の足圧中心軌跡を検出する手順と、前記足の向
きにより、前記検出した足圧中心軌跡の方向を正規化す
る手順と、各時刻に前記計測した圧力分布のデータか
ら、1歩の足が接地してから離地するまでの足内の床反
力を検出する手順と、前記検出した床反力が極小となる
時刻での足圧中心を特徴点Cとして検出する手順と、前
記足圧中心軌跡の始点Sから前記検出した特徴点Cへの
足圧中心軌跡の方向と該特徴点Cから前記足圧中心軌跡
の終点Eへの足圧中心軌跡の方向とを検出する手順と、
を有する方法もしくはこの方法を記録した記録媒体とす
るか、または、物体が所定の面を通過するとき、該面に
接地したときの圧力分布を計測する圧力センサ部と、各
時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足が
接地してから離地するまでの足内の足圧中心軌跡を検出
する手段と、前記足の向きにより、前記検出した足圧中
心軌跡の方向を正規化する手段と、各時刻に前記計測し
た圧力分布のデータから、1歩の足が接地してから離地
するまでの足内の床反力を検出する手段と、前記検出し
た床反力が極小となる時刻での足圧中心を特徴点Cとし
て検出する手段と、前記足圧中心軌跡の始点Sから前記
検出した特徴点Cへの足圧中心軌跡の方向と該特徴点C
から前記足圧中心軌跡の終点Eへの足圧中心軌跡の方向
とを検出する手段と、を有する装置としたことを特徴と
する。
圧分布データから1歩の足内の足圧中心軌跡を抽出し、
この足圧中心軌跡の始点Sと終点Eの間に床反力が極小
となる時刻での足圧中心を特徴点Cとして検出して足圧
中心軌跡を2つの線分で表現し、各線分の方向を検出し
てパラメータとして出力することで、歩行特徴を自動的
に定量化し、足圧分布や足圧中心軌跡を歩き方の良さを
反映したパラメータとして出力できるようにした。
に基づいて説明する。
形態例の構成図を示す。
02は足圧中心軌跡抽出部、103は正規化処理部、1
04は始点Sから特徴点Cへの方向検出部、105は特
徴点Cから終点Eへの方向検出部である。
より生じる圧力分布(足圧分布)を計測し、計測した圧
力分布データを足圧中心軌跡抽出部102に出力する。
人物の歩行を床に設置した圧力センサで計測する様子を
図2に示す。また、毎秒30回の速度で計測したときの
足圧分布を図3に示す。
足圧中心軌跡を求め、その結果を正規化処理部103に
出力する。各時刻に計測した足圧分布から、その空間的
中心である足圧中心を求める。足圧中心は、圧力値で重
み付けした分布の空間的中心として算出できる。図3の
圧力分布から足圧中心を求めた結果を図4に示す。同図
の×印が足圧中心である。各時刻の足圧中心を連結すれ
ば図5に示すような足圧中心軌跡が得られる。圧力セン
サ部101での足圧計測において、複数歩にわたる足圧
分布を連続して計測した場合には、前処理として各足領
域を分離すればよい。足領域を分離する方法としては、
各足領域の位置を推定し、その推定位置を初期位置とし
て圧力値を有する画素をグルーピングすることで切り出
す方法が有効である(参考文献:嶌田、大塚、伴野、新
井『圧力センサによる歩行運動分析装置の検討』電子情
報通信学会MEとサイバネティックス研究会MBE96
−138、1996年)。
部102より受けた足圧中心軌跡の方向と大きさに関す
る正規化処理を行い、正規化後の足圧分布を方向検出部
104と105に出力する。
形態例について説明する。
る。この外接矩形を求めるには、足領域の最大長方向を
長軸とし、各辺が足圧分布領域を内接する矩形を求めれ
ばよい。矩形を求めた例を図6に示す。同図において、
u−v座標系は101の足圧センサ部で計測する圧力分
布の座標系である。
X軸に直交し、足の内側から外側に向けた方向をY軸と
するX−Y座標系を設定し、足圧中心軌跡をu−v座標
系からX−Y座標系に変換することにより方向の正規化
処理を行う。
求め、これらが予め設定しておいた値、長さL、幅Wと
なるように変換することにより大きさの正規化を行う。
具体的には足圧中心軌跡をX方向にL/l倍、Y方向に
W/w倍だけ拡大(または縮小)する変換を施せばよ
い。
7に示すように、足圧中心軌跡の始点と終点のX方向の
長さをl′とし、この長さがL′となるように大きさの
正規化を行い、X軸の原点を足圧中心の始点とする方法
も有効である。この方法を適用した場合には、足圧中心
の始点と終点のX座標値が全ての計測において一致する
ので、他の計測と比較する上で都合がよい。
ら受けた正規化後の足圧中心軌跡について始点Sから特
徴点Cへの方向を求め、その方向を出力する。図8に示
すように始点Sから特徴点Cへの方向がX軸となす角度
αを求めればよい。特徴点Cは、始点SからCまでと始
点Sから終点EまでのX方向の距離の比が、例えば7:
10となるように設定すればよい。
ら受けた正規化後の足圧中心軌跡について特徴点Cから
終点Eへの方向を求め、その方向を出力する。具体的に
は、図8に示すように特徴点Cから終点Eへの方向がX
軸となす角度βを求めればよい。
実施形態例を、図1の実施形態例の全体の動作として説
明する。
計測した足圧分布を足圧中心軌跡抽出部102に出力す
る。足圧中心軌跡抽出部102は圧力センサ部101よ
り受けた足圧分布の一歩の足内における足圧中心軌跡を
求め、その結果を正規化処理部103に出力する。正規
化処理部103は、足圧中心軌跡抽出部102より受け
た足圧中心軌跡の方向と大きさに関する正規化処理を行
い、正規化後の足圧分布を方向検出部104と105に
出力する。方向検出部104は正規化処理部103から
受けた正規化後の足圧中心軌跡における始点Sから特徴
点Cへの方向を求め、その方向を出力する。方向検出部
105は正規化処理部103から受けた正規化後の足圧
中心軌跡における特徴点Cから終点Eへの方向を求め、
その方向を出力する。
行速度を規定した場合11回の合計22回の試行を行
い、足圧中心軌跡から2つの方向を求めた結果を図9に
示す。図9は各人の22試行の平均値のみ示している。
W=2,L=5と設定して正規化処理を行っている。2
0人のなかでαの値は正と負の場合があるが、正のとき
は踵を着いてから足圧中心が足の外側に傾いたことを示
す。また、βは全て負であり、足圧中心軌跡が特徴点C
からは親指の方に傾くことを示す。HumanIDが
1、3の人は、αが正の値で、βが約−10°であるの
で、図8に示したように足圧中心軌跡が特徴点Cで大き
く曲がっていることを示す。このような変化は、あおり
運動と呼ばれる健康的な歩き方をしているからと考えら
れる。一方、HumanIDが2の人はαもβも小さ
く、足圧中心軌跡は直線的であり、あおり運動ができて
いないことを示す。
を2つの線分で表現し、各線分の方向をパラメータとし
て出力するので、歩行特徴を自動的に定量化することが
できる。
態例を説明する。図10に本実施形態例の構成図を示
す。
102は足圧中心軌跡抽出部であり、図1のものと同じ
である。また、901は床反力算出部、902は特徴点
検出部、903は方向正規化処理部、904始点Sから
特徴点Cへの方向検出部、905は特徴点Cから終点E
への方向検出部である。
と同様にして足が接地することにより生じる圧力分布
(足圧分布)を計測し、計測した圧力データを足圧中心
軌跡抽出部102と床反力算出部901に出力する。
形態例と同様にして足内における足圧中心軌跡を求め、
その結果を方向正規化処理部903に出力する。すなわ
ち、各時刻に計測した足圧分布から、その空間的中心で
ある足圧中心を求める。
1で計測した足圧分布から、一歩の足による床反力を算
出し、その結果を特徴点検出部902に出力する。床反
力は一歩の足内の圧力値の総和として算出できる。
1より受けた床反力の時間的変化から特徴点を検出し、
特徴点Cを方向検出部904と905に出力する。特徴
点の抽出は、図11に示すように、床反力の時間変化が
極小となる時刻Tcを検出し、この時刻での足圧分布の
中心位置を求めればよい。
抽出部102より受けた足圧中心軌跡の方向を正規化
し、正規化後の足圧中心軌跡を方向検出部904と90
5に出力する。方向の正規化処理は、図1の正規化処理
部103と同様の処理で実現できる。
03から受けた正規化後の足圧中心軌跡および特徴点検
出部902から受けた特徴点Cに基づいて、足圧中心軌
跡の始点Sから特徴点Cへの方向を求め、その方向を出
力する。図8の場合と同様に、始点Sから特徴点Cへの
方向がX軸となす角度αを求めればよい。
から受けた特徴点Cおよび方向正規化処理部903から
受けた正規化後の足圧中心軌跡に基づいて、特徴点Cか
ら足圧中心軌跡の終点Eへの方向を求め、その方向を出
力する。具体的には、図8の場合と同様に、特徴点Cか
ら終点Eへの方向がX軸となす角度βを求めればよい。
実施形態例を、図10の実施形態例の全体の動作として
説明する。
し、計測した足圧分布を足圧中心軌跡抽出部102と床
反力算出部901に出力する。足圧中心軌跡抽出部10
2は、圧力センサ部101より受けた足圧分布の一歩の
足内における足圧中心軌跡を求め、その結果を方向正規
化処理部903に出力する。方向正規化処理部903
は、足圧中心軌跡の方向を正規化し、正規化後の軌跡を
方向検出部904と905に出力する。床反力検出部9
01は、圧力センサ部101より受けた足圧分布の一歩
の足内における床反力を求め、その結果を特徴点検出部
902に出力する。特徴点検出部902は、床反力検出
部901より受けた床反力の時間変化から特徴点Cを検
出し、その特徴点位置を方向検出部904と905に出
力する。方向検出部904は、足圧中心軌跡の始点Sか
ら、特徴点検出部102より受けた特徴点Cへの方向を
求め、その方向を出力する。方向検出部905は、特徴
点検出部102より受けた特徴点Cから、足圧中心軌跡
の終点Eへの方向を求め、その方向を出力する。
を自由に読み出し可能なハードディスクやそれに準ずる
装置と、データを処理する際に必要なバッファやそれに
準ずる装置と、所望の情報を表示、出力するディスプレ
イなどの装置を備え、それらハードディスク、バッファ
及びディスプレイなどをあらかじめ定められた手順に基
いて制御する中央演算装置などを備えたコンピュータや
それに準ずる装置を基に、上述した図1、図10で説明
した実施形態例での各部の処理、ないしは手順もしくは
アルゴリズムを記述した処理プログラムやそれに準ずる
物を、該コンピュータに対して与え、制御、実行させる
ことで実現することが可能である。ここで、該処理プロ
グラムやそれに準ずる物を、コンピュータが実行する際
に読み出しを実行できるCD−ROM、フロッピーディ
スク(FD)、光磁気ディスク(MO)あるいはそれら
に準ずる記憶媒体に記録して、配布することが可能であ
る。
の発明によれば、各時刻に計測した足圧分布データから
1歩の足内の足圧中心軌跡を抽出し、足の大きさと足の
向きにより足圧中心軌跡の大きさと方向の正規化を行う
手順もしくは手段と、正規化後の足圧中心軌跡に対し
て、足圧中心軌跡の始点Sと終点Eの位置情報に基づい
て始点Sと終点Eの間に特徴点Cを設定し、始点Sから
特徴点Cへの足圧中心軌跡の方向と、特徴点Cと終点E
の足圧中心軌跡の方向とを検出する手順もしくは手段を
有するので、足圧中心軌跡から歩き方の良さをパラメー
タとして出力することができる。
各時刻に計測した足圧分布データから1歩の足内の足圧
中心軌跡を抽出し、床反力が極小となる時刻での足圧中
心を特徴点Cとして検出する手順もしくは手段と、始点
Sから特徴点Cへの足圧中心軌跡の方向と、特徴点Cか
ら終点Eへの足圧中心軌跡の方向とを検出する手順もし
くは手段を有するので、足圧中心軌跡から歩き方の良さ
をパラメータとして出力することができる。
の構成を示すとともに、方法の一実施形態例を説明する
ための図である。
ンシングする様子を説明する図である。
を示す図である。
を示す図である。
の例を示す図である。
理の第1の方法を説明する図である。
理の第2の方法を説明する図である。
軌跡から抽出するパラメータを説明する図である。
示す図である。
構成を示すとともに、方法の一実施形態例を説明するた
めの図である。
Cの検出方法を説明する図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 物体が所定の面を通過するとき、該面に
接地したときの圧力分布を計測する手順と、 各時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足
が接地してから離地するまでの足内の足圧中心軌跡を検
出する手順と、 前記足の大きさと足の向きにより、前記検出した足圧中
心軌跡の大きさと方向を正規化する手順と、 前記正規化後の足圧中心軌跡に対し、該足圧中心軌跡の
始点Sと終点Eの位置情報に基づいて、該始点Sと終点
Eの間に特徴点Cを設定し、該始点Sから該特徴点Cへ
の足圧中心軌跡の方向と、該特徴点Cから該終点Eへの
足圧中心軌跡の方向とを検出する手順と、 を有することを特徴とする歩行分析方法。 - 【請求項2】 物体が所定の面を通過するとき、該面に
接地したときの圧力分布を計測する手順と、 各時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足
が接地してから離地するまでの足内の足圧中心軌跡を検
出する手順と、 前記足の向きにより、前記検出した足圧中心軌跡の方向
を正規化する手順と、 各時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足
が接地してから離地するまでの足内の床反力を検出する
手順と、 前記検出した床反力が極小となる時刻での足圧中心を特
徴点Cとして検出する手順と、 前記足圧中心軌跡の始点Sから前記検出した特徴点Cへ
の足圧中心軌跡の方向と該特徴点Cから前記足圧中心軌
跡の終点Eへの足圧中心軌跡の方向とを検出する手順
と、 を有することを特徴とする歩行分析方法。 - 【請求項3】 物体が所定の面を通過するとき、該面に
接地したときの圧力分布を計測する圧力センサ部と、 各時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足
が接地してから離地するまでの足内の足圧中心軌跡を検
出する手段と、 前記足の大きさと足の向きにより、前記検出した足圧中
心軌跡の大きさと方向を正規化する手段と、 前記正規化後の足圧中心軌跡に対して、該足圧中心軌跡
の始点Sと終点Eの位置情報に基づいて、該始点Sと終
点Eの間に特徴点Cを設定し、該始点Sから該特徴点C
への足圧中心軌跡の方向と、該特徴点Cから該終点Eへ
の足圧中心軌跡の方向とを検出する手段と、 を有することを特徴とする歩行分析装置。 - 【請求項4】 物体が所定の面を通過するとき、該面に
接地したときの圧力分布を計測する圧力センサ部と、 各時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足
が接地してから離地するまでの足内の足圧中心軌跡を検
出する手段と、 前記足の向きにより、前記検出した足圧中心軌跡の方向
を正規化する手段と、 各時刻に前記計測した圧力分布のデータから、1歩の足
が接地してから離地するまでの足内の床反力を検出する
手段と、 前記検出した床反力が極小となる時刻での足圧中心を特
徴点Cとして検出する手段と、 前記足圧中心軌跡の始点Sから前記検出した特徴点Cへ
の足圧中心軌跡の方向と該特徴点Cから前記足圧中心軌
跡の終点Eへの足圧中心軌跡の方向とを検出する手段
と、 を有することを特徴とする歩行分析装置。 - 【請求項5】 請求項1または請求項2に記載の歩行分
析方法における手順をコンピュータに実行させるプログ
ラムを、該コンピュータが読み取り可能な媒体に記録し
た、 ことを特徴とする歩行分析方法を記録した記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9274894A JPH11113884A (ja) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | 歩行分析方法及び装置及びこの方法を記録した記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9274894A JPH11113884A (ja) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | 歩行分析方法及び装置及びこの方法を記録した記録媒体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11113884A true JPH11113884A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=17548018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9274894A Pending JPH11113884A (ja) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | 歩行分析方法及び装置及びこの方法を記録した記録媒体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11113884A (ja) |
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