JPWO2016208290A1 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
〔装置構成〕
図1は、第一実施形態における測定装置10のハードウェア構成例を概念的に示す図である。第一実施形態における測定装置10は、いわゆるコンピュータであり、例えば、バスで相互に接続される、CPU(Central Processing Unit)1、メモリ2、入出力インタフェース(I/F)3、通信ユニット4等を有する。
メモリ2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置(ハードディスク等)である。
図2は、第一実施形態における測定装置10の処理構成例を概念的に示す図である。第一実施形態における測定装置10は、取得部11、算出部12、出力処理部13等を有する。これら各処理モジュールは、例えば、CPU1によりメモリ2に格納されるプログラムが実行されることにより実現される。また、当該プログラムは、例えば、CD(Compact Disc)、メモリカード等のような可搬型記録媒体やネットワーク上の他のコンピュータから通信ユニット4を介してインストールされ、メモリ2に格納されてもよい。
「測定期間」とは、被験者により行われる体操の全期間内の一部の期間であり、或る一つの肢体能力種を測定できる動きが行われる期間を意味する。即ち、「測定期間」は、測定される能力種毎にそれぞれ設けられる。「測定期間」は、体操期間の一部の期間であれば、その時間長は制限されない。測定対象となる肢体能力種は、例えば、上記非特許文献1で規定されている全ての項目又はその一部の項目である。
図3は、肩の屈曲運動の能力を測定するために設定された測定期間を例示する。図3では、ラジオ体操第一における最初の運動である「伸びの運動」の中の、腕を体の正面で下から上に上げる動きの間が測定期間M11及びM12に設定されている。「伸びの運動」では、同じ動作が2回繰り返されるため、2つの測定期間M11及びM12が設定されている。即ち、図3の例では、肩の屈曲運動の能力に関し2つの測定期間M11及びM12が設けられている。
算出部12は、肩の位置P1を端点としy軸負方向の線分L1と、肩の位置P1と手の位置P2とを結ぶ線分L2との、x軸に直交する平面(yz平面、図3の紙面)上になす角度A1を肩の屈曲運動の能力指標として算出する。
算出部12は、線分L1と、線分L2との、x軸に直交する平面(yz平面、図3の紙面)上になす角度A2を肩の伸展運動の能力指標として算出する。
算出部12は、肩の位置P3を端点としy軸負方向の線分L3と、肩の位置P3と手の位置P4とを結ぶ線分L4との、z軸に直交する平面(xy平面、図3の紙面)上になす角度A3を肩の外転運動又は内転運動の能力指標として算出する。
算出部12は、肘の位置P5を端点としz軸負方向の線分L5と、肘の位置P5と手の位置P6とを結ぶ線分L6との、y軸に直交する平面(xz平面、図3の紙面)上になす角度A5を、肩の外旋運動の能力指標として算出する。
算出部12は、線分L5と、線分L6との、y軸に直交する平面(xz平面、図3の紙面)上になす角度A6を、肩の内旋運動の能力指標として算出する。
算出部12は、肩の位置P7を端点としx軸負方向の線分L7と、肩の位置P7と手の位置P8とを結ぶ線分L8との、y軸に直交する平面(xz平面、図3の紙面)上になす角度A7を、肩の水平屈曲運動の能力指標として算出する。
算出部12は、線分L7と、線分L8との、y軸に直交する平面(xz平面、図3の紙面)上になす角度A8を、肩の水平伸展運動の能力指標として算出する。
世界座標系の距離=(PX1・DPT・tan30)/PX2
但し、被験者の指先と床面との間の距離の算出手法は、この式に限定されない。例えば、PX2は、深度画像の高さの半分の画素数とし、垂直視野角は、深度センサの垂直視野角としてもよい。また、PX1は、二次元画像上における画素数としてもよい。
以下、第一実施形態における測定方法について図8を用いて説明する。
図8は、第一実施形態における測定装置10の動作例を示すフローチャートである。図8に示されるように、第一実施形態における測定方法は、測定装置10のような少なくとも一つのコンピュータにより実行される。図8に示される各処理工程は、測定装置10が有する上述の各処理モジュールの処理内容と同様であるため、各処理工程の詳細は、適宜省略される。
上述したとおり、第一実施形態では、肢体能力の測定期間を特定するための時間情報(第一所定時間及び第二所定時間)が測定装置10で予め保持されており、この時間情報で特定された測定期間における肢体データに基づいて、被験者の肢体の、その測定期間に対応する肢体能力種の指標となる角度又は距離が算出される。このように、第一実施形態では、或る体操を構成する運動の中で、被験者の肢体能力を測定できる動きの期間が測定期間として自動で特定され、その測定期間内の被験者の肢体の所定部位の位置又は向きから、或る肢体能力種の指標値が算出される。
第一実施形態は、ラジオ体操第一及びラジオ体操第二のように複数種の体操に対応することもできる。即ち、測定装置10(取得部11)は、各体操種について、その体操種で測定可能な肢体能力種毎の時間情報のペアをそれぞれ保持する。具体的には、測定装置10は、体操種の識別情報、肢体能力種の識別情報、及び時間情報のペアの対応付けを予め保持する。測定装置10(取得部11)は、被験者により行われている体操種を特定し、その特定された体操種に対応付けられた、肢体能力種毎の時間情報のペアを取得することで、各測定期間をそれぞれ特定することができる。体操種は、入力装置6を用いたユーザ操作により指定されてもよいし、体操の開始後一定期間の被験者の動作を認識することで、自動で特定されてもよい。
上述の第一実施形態では、肢体能力の測定期間を特定するための時間情報(第一所定時間及び第二所定時間)が測定装置10で予め保持されていた。第二実施形態における測定装置10及び測定方法は、体操をしている被験者の三次元的な動きが記録(格納)された記録情報に基づいて、第一実施形態のような時間情報を用いず、自動的に測定期間を特定する。以下、第二実施形態における測定装置及び測定方法について、第一実施形態と異なる内容を中心に説明する。以下の説明では、第一実施形態と同様の内容については適宜省略する。
取得部11は、上述のように取得された記録情報に対する測定期間に対応する所定の肢体動作の認識処理により、その記録情報の中のその測定期間を特定する。取得部11は、肢体能力種毎に、その肢体能力種の能力指標を測定できる肢体動作の情報を予め保持しておく。保持される情報は、例えば、その肢体動作を構成する複数の姿勢を表す骨格データパターン又は深度画像の輪郭(シルエット)パターンである。骨格データパターンは、各姿勢をそれぞれ表す骨格データの集合である。骨格データパターンを形成する骨格データは、或る姿勢の肢体における複数の所定部位の位置情報である。例えば、両手を挙げた姿勢は、両手、頭、両肩、腰中央、両膝、及び両足の位置を示す骨格データにより表される。骨格データパターンを形成する骨格データは、頭に対する左手の位置のように、所定部位間の相対位置を示すデータであってもよい。輪郭パターンは、深度画像における人の各姿勢をそれぞれ表す輪郭の集合である。
以下、第二実施形態における測定方法について図10を用いて説明する。
図10は、第二実施形態における測定装置10の動作例を示すフローチャートである。図10に示されるように、第二実施形態における測定方法は、測定装置10のような少なくとも一つのコンピュータにより実行される。図10に示される各処理工程は、測定装置10が有する上述の各処理モジュールの処理内容と同様であるため、各処理工程の詳細は、適宜省略される。
上述のように、第二実施形態では、体操をしている被験者の三次元的な動きが記録された記録情報が存在し、この記録情報に対する所定の肢体動作の認識処理により記録情報の中の測定期間が自動で特定される。このように、第二実施形態によれば、測定期間を特定するための時間情報が予め保持されていなくても、肢体動作の認識処理により測定期間を特定することができる。従って、測定装置10にとって知らない体操が被験者により行われたとしても、その体操を行う被験者の動きの記録情報があれば、被験者の肢体能力を測定することができる。即ち、第二実施形態によれば、体操が行われるリアルタイムな時間での測定はできないものの、被験者に行わせる体操の種類を限定せず、どんな体操が行われたとしても、肢体能力を測定することができる。
上述の第一実施形態では、測定期間の特定のために体操の開始時点が特定された。しかしながら、体操の開始時点が特定されなくてもよい。ラジオ体操第一やラジオ体操第二等では、同じ運動が複数回繰り返される。具体的には、ラジオ体操第一において、伸びの運動では、同じ動きが2回繰り返され、腕を回す運動では、同じ動きが4回繰り返される。そこで、複数回繰り返される運動において測定が行われる場合、体操の開始時点の代わりに、繰り返される運動間の時間関係により、測定期間が特定されてもよい。
上述の説明では、測定装置10には三次元センサ7が接続され、三次元センサ7から取得される、二次元画像及び深度画像、又は深度画像のみに基づいて、肢体データが取得される例が示された。しかしながら、肢体データの元となる情報は、二次元画像及び深度画像のみに制限されない。即ち、測定装置10(取得部11)は、体操をしている被験者の三次元的な動きを表す時系列情報、又は体操をしている被験者の三次元的な動きが記録された記録情報から肢体データを取得することができる。この時系列情報及び記録情報の一具体例が、二次元画像、深度画像である。例えば、測定装置10(取得部11)は、人の体に取り付けられたマーカの検出又はセンサとの通信により、被験者の肢体の所定部位に関する位置情報又は向き情報を取得し、この取得された位置情報又は向き情報の中から、測定期間における位置情報又は向き情報を取得してもよい。また、深度情報は、二次元位置毎の深度を示す情報であれば、どのような形式で表されていてもよい。
以下、第三実施形態における測定装置及び測定方法について図1、図2、及び図11を用いて説明する。また、第三実施形態は、この測定方法を少なくとも1つのコンピュータに実行させるプログラムであってもよいし、このようなプログラムを記録した当該少なくとも1つのコンピュータが読み取り可能な記録媒体であってもよい。
前記取得された位置情報又は向き情報に基づいて、前記被験者の肢体の、前記測定期間に対応する肢体能力種の指標となる角度又は距離を算出する算出手段と、
前記算出された角度又は距離を出力する出力処理手段と、
を備える測定装置。
2. 前記出力処理手段は、前記測定期間における複数の位置情報又は複数の向き情報に基づいて算出された複数の角度又は複数の距離の中の最大値又は最小値を、前記測定期間に対応する肢体能力種の指標値として出力する、
1.に記載の測定装置。
3. 前記測定期間は、測定される肢体能力種毎にそれぞれ設けられ、
前記出力処理手段は、複数の肢体能力種をそれぞれ識別する各識別情報と関連付けて、前記算出された角度又は距離をそれぞれ出力する、
1.又は2.に記載の測定装置。
4. 前記取得手段は、
第一所定時間の情報及び第二所定時間の情報を予め保持し、
前記体操の開始時点から前記第一所定時間の経過後の時点を前記測定期間の開始時点として特定し、
前記体操の開始時点又は前記測定期間の開始時点から前記第二所定時間の経過後の時点を前記測定期間の終了時点として特定し、
前記測定期間の開始時点の後かつ前記測定期間の終了時点の前の、位置情報又は向き情報を取得する、
1.から3.のいずれか1つに記載の測定装置。
5. 前記取得手段は、前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きを表す時系列情報に対する前記体操の開始時点に対応する所定の肢体姿勢の認識処理により、前記体操の開始時点を特定する、
4.に記載の測定装置。
6. 前記体操は、同一運動の繰り返しを含み、
前記取得手段は、
第一所定時間の情報及び第二所定時間の情報を予め保持し、
前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きを表す時系列情報に対する所定の肢体動作の認識処理により、前記繰り返しの中の一つである第一運動の期間内で仮の測定期間を検出し、
前記検出された仮の測定期間の開始時点又は終了時点から前記第一所定時間の経過後の時点を前記測定期間の開始時点として特定し、
前記検出された仮の測定期間の開始時点又は終了時点から前記第二所定時間の経過後の時点、若しくは前記測定期間の開始時点から前記第二所定時間の経過後の時点を前記測定期間の終了時点として特定し、
前記測定期間の開始時点の後かつ前記測定期間の終了時点の前の、位置情報又は向き情報を取得する、
1.から3.のいずれか1つに記載の測定装置。
7. 前記取得手段は、
第一所定時間の情報と第二所定時間の情報とのペアを肢体能力種毎にそれぞれ保持し、
保持される複数のペアを用いて特定された複数の測定期間の各々について、位置情報又は向き情報を取得し、
前記出力処理手段は、前記複数の測定期間に対応する複数の肢体能力種をそれぞれ識別する各識別情報と関連付けて、前記算出された角度又は距離をそれぞれ出力する、
4.から6.のいずれか1つに記載の測定装置。
8. 前記取得手段は、前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きが記録された記録情報に対する前記測定期間に対応する所定の肢体動作の認識処理により、その記録情報の中の前記測定期間を特定する、
1.から3.のいずれか1つに記載の測定装置。
体操をしている被験者の肢体の所定部位に関する、体操期間内の一部の測定期間における位置情報又は向き情報を取得し、
前記取得された位置情報又は向き情報に基づいて、前記被験者の肢体の、前記測定期間に対応する肢体能力種の指標となる角度又は距離を算出し、
前記算出された角度又は距離を出力する、
ことを含む測定方法。
10. 前記測定期間における複数の位置情報又は複数の向き情報に基づいて算出された複数の角度又は複数の距離の中の最大値又は最小値を、前記測定期間に対応する肢体能力種の指標値として決定する、
ことを更に含む9.に記載の測定方法。
11. 前記測定期間は、測定される肢体能力種毎にそれぞれ設けられ、
前記出力は、複数の肢体能力種をそれぞれ識別する各識別情報と関連付けて、前記算出された角度又は距離をそれぞれ出力する、
9.又は10.に記載の測定方法。
12. 前記取得は、
前記体操の開始時点から予め保持される第一所定時間の経過後の時点を前記測定期間の開始時点として特定し、
前記体操の開始時点又は前記測定期間の開始時点から予め保持される第二所定時間の経過後の時点を前記測定期間の終了時点として特定し、
前記測定期間の開始時点の後かつ前記測定期間の終了時点の前の、位置情報又は向き情報を取得する、
ことを含む9.から11.のいずれか1つに記載の測定方法。
13. 前記取得は、
前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きを表す時系列情報に対する前記体操の開始時点に対応する所定の肢体姿勢の認識処理により、前記体操の開始時点を特定する、
ことを更に含む12.に記載の測定方法。
14. 前記体操は、同一運動の繰り返しを含み、
前記取得は、
前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きを表す時系列情報に対する所定の肢体動作の認識処理により、前記繰り返しの中の一つである第一運動の期間内で仮の測定期間を検出し、
前記検出された仮の測定期間の開始時点又は終了時点から予め保持される第一所定時間の経過後の時点を前記測定期間の開始時点として特定し、
前記検出された仮の測定期間の開始時点又は終了時点から予め保持される第二所定時間の経過後の時点、若しくは前記測定期間の開始時点からその第二所定時間の経過後の時点を前記測定期間の終了時点として特定し、
前記測定期間の開始時点の後かつ前記測定期間の終了時点の前の、位置情報又は向き情報を取得する、
ことを含む9.から11.のいずれか1つに記載の測定方法。
15. 前記取得は、肢体能力種毎に保持される、第一所定時間の情報と第二所定時間の情報との複数のペアを用いて特定された複数の測定期間の各々について、位置情報又は向き情報を取得し、
前記出力は、前記複数の測定期間に対応する複数の肢体能力種をそれぞれ識別する各識別情報と関連付けて、前記算出された角度又は距離をそれぞれ出力する、
12.から14.のいずれか1つに記載の測定方法。
16. 前記取得は、前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きが記録された記録情報に対する前記測定期間に対応する所定の肢体動作の認識処理により、その記録情報の中の前記測定期間を特定する、
ことを含む9.から11.のいずれか1つに記載の測定方法。
Claims (10)
- 体操をしている被験者の肢体の所定部位に関する、体操期間内の一部の測定期間における位置情報又は向き情報を取得する取得手段と、
前記取得された位置情報又は向き情報に基づいて、前記被験者の肢体の、前記測定期間に対応する肢体能力種の指標となる角度又は距離を算出する算出手段と、
前記算出された角度又は距離を出力する出力処理手段と、
を備える測定装置。 - 前記出力処理手段は、前記測定期間における複数の位置情報又は複数の向き情報に基づいて算出された複数の角度又は複数の距離の中の最大値又は最小値を、前記測定期間に対応する肢体能力種の指標値として出力する、
請求項1に記載の測定装置。 - 前記測定期間は、測定される肢体能力種毎にそれぞれ設けられ、
前記出力処理手段は、複数の肢体能力種をそれぞれ識別する各識別情報と関連付けて、前記算出された角度又は距離をそれぞれ出力する、
請求項1又は2に記載の測定装置。 - 前記取得手段は、
第一所定時間の情報及び第二所定時間の情報を予め保持し、
前記体操の開始時点から前記第一所定時間の経過後の時点を前記測定期間の開始時点として特定し、
前記体操の開始時点又は前記測定期間の開始時点から前記第二所定時間の経過後の時点を前記測定期間の終了時点として特定し、
前記測定期間の開始時点の後かつ前記測定期間の終了時点の前の、位置情報又は向き情報を取得する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の測定装置。 - 前記取得手段は、前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きを表す時系列情報に対する前記体操の開始時点に対応する所定の肢体姿勢の認識処理により、前記体操の開始時点を特定する、
請求項4に記載の測定装置。 - 前記体操は、同一運動の繰り返しを含み、
前記取得手段は、
第一所定時間の情報及び第二所定時間の情報を予め保持し、
前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きを表す時系列情報に対する所定の肢体動作の認識処理により、前記繰り返しの中の一つである第一運動の期間内で仮の測定期間を検出し、
前記検出された仮の測定期間の開始時点又は終了時点から前記第一所定時間の経過後の時点を前記測定期間の開始時点として特定し、
前記検出された仮の測定期間の開始時点又は終了時点から前記第二所定時間の経過後の時点、若しくは前記測定期間の開始時点から前記第二所定時間の経過後の時点を前記測定期間の終了時点として特定し、
前記測定期間の開始時点の後かつ前記測定期間の終了時点の前の、位置情報又は向き情報を取得する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の測定装置。 - 前記取得手段は、
第一所定時間の情報と第二所定時間の情報とのペアを肢体能力種毎にそれぞれ保持し、
保持される複数のペアを用いて特定された複数の測定期間の各々について、位置情報又は向き情報を取得し、
前記出力処理手段は、前記複数の測定期間に対応する複数の肢体能力種をそれぞれ識別する各識別情報と関連付けて、前記算出された角度又は距離をそれぞれ出力する、
請求項4から6のいずれか1項に記載の測定装置。 - 前記取得手段は、前記体操をしている前記被験者の三次元的な動きが記録された記録情報に対する前記測定期間に対応する所定の肢体動作の認識処理により、その記録情報の中の前記測定期間を特定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の測定装置。 - 少なくとも一つのコンピュータにより実行される測定方法において、
体操をしている被験者の肢体の所定部位に関する、体操期間内の一部の測定期間における位置情報又は向き情報を取得し、
前記取得された位置情報又は向き情報に基づいて、前記被験者の肢体の、前記測定期間に対応する肢体能力種の指標となる角度又は距離を算出し、
前記算出された角度又は距離を出力する、
ことを含む測定方法。 - 請求項9に記載の測定方法を少なくとも一つのコンピュータに実行させるプログラム。
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