JPWO2017179423A1 - 運動計測装置、情報処理装置及び運動計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記検出部は、検出対象に取り付けられ、空間内で運動する上記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する。
上記制御部は、上記速度関連情報に基づいて上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。
上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。
ここで、知覚可能な計測信号としては、聴覚、視覚、触覚等によりユーザが識別可能な種々の信号を意味し、典型的には、音波、光、振動等が挙げられる。
これにより、複数の運動学的物理量に基づく検出対象の動きをユーザに直感的に提示することができる。
上記制御部は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する。
上記制御部は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。
上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。
上記速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量が抽出される。
上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号が生成される。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
[装置概要]
図1は、本技術の一実施形態に係る運動計測装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、運動計測装置の適用例を説明する模式図である。
一方、運動器具としては、例えば、ユーザが手に持って使用するクラブやバット、ラケット、バトン等の競技用器具等が挙げられる。
図4は、運動計測装置1のシステム構成図であり、図5はその主要部分の基本構成を示すブロック図である。運動計測装置1は、センサデバイス1Aと端末装置1Bとを含む計測システムを構成する。
センサデバイス1Aは、検出部10と、制御部20と、送受信部101と、内部電源102と、メモリ103と、電源スイッチ(図示略)を有する。
端末装置1Bは、典型的には携帯情報端末で構成され、CPU401と、メモリ402と、内部電源403と、送受信部404と、カメラ405と、位置情報取得部(GPS(Global Positioning System)装置)406と、表示部407と、スピーカ408と、発光部409と、振動発生部410とを有する。
続いて、センサデバイス1Aにおける制御部20の詳細について説明する。図5は、制御部20の基本構成を示すブロック図である。
運動認識部22は、上記所定の運動学的物理量に基づいて、特定の運動パターンの有無等を抽出し、その出力を端末装置1Bへ送信して表示部407やメモリ402にその計測結果を表示あるいは記録するためのものである。なお運動認識部22の実装は任意であり、仕様等に応じて省略されてもよい。
演算回路211は、速度関連情報Voに基づいて、1又は複数の運動特徴量を抽出する演算部として構成される。演算回路211は、所定の運動特徴量として、接線速度(vt)、接線加速度(at)、法線加速度(an)、仰角(Vθ)等の複数の運動特徴量を算出する。
図6は、演算回路211の一構成例を示す運動計測システム101のブロック図である。
図7は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム102のブロック図である。なお図7において図6と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
図8は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム103のブロック図である。なお図8において図6と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
図9は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム104のブロック図である。なお図9において図8と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
グローバル座標系での任意の時刻における軌道上のセンサデバイス1Aの接線速度ベクトル、接線加速度ベクトル及び法線加速度ベクトルは、それぞれ図10のように示される。
法線加速度ベクトルは、加速度ベクトルの接線速度ベクトルと直交する成分(法線面に平行な成分)であり、運動仰角は、接線速度ベクトルとXY平面とのなす角から求めることができる。
また、接線速度(vt)、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を参照する構成例4によれば、より多彩な計測が可能となる。例えば図11Bにおいて点線及び実線で示すセンサデバイス1Aの運動軌跡において、構成例3は両者で同じ音の計測信号Swを出力する場合があるが、構成例4によれば、両者で異なる音の計測信号Swを出力することができる。
典型的には、第1の計測信号S1(接線速度)が大きいほど高い音階の音声信号が出力され、第2の計測信号S2(法線加速度、仰角等)が大きいほど、ビブラート等の変調成分が強くかかるように構成される。
図12は、信号発生回路212の一構成例を示す運動計測システム105のブロック図である。
図13は、信号発生回路212の他の構成例を示す運動計測システム106のブロック図である。なお図13において図12と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
続いて、以上のように構成される運動計測システム1の典型的な動作について説明する。図14は、運動計測システム1の動作例を説明するフローチャートである。ここでは、図7及び図9を参照して説明した運動計測システム102,104を例に挙げて説明する。
なお説明を容易にするため、運動の軌道、速度、加速度、座標系は同一平面(XZ平面)上にあるものとし、運動は軌道半径(r)1mの円運動、運動開始から運動終了までの一連の動作時間(図15におけるセンサデバイス1AのA位置からB位置までの移動時間)は1秒とする。
水平加速度(aX)及び鉛直加速度(aZ)は、図16B,Cの角速度(ω)、接線加速度(at)及び法線加速度(an)から算出されたグローバル座標系における水平方向及び鉛直方向の加速度である。水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)は、図17Aの水平加速度(aX)及び鉛直加速度(aZ)をそれぞれ時間積分して得られた、グローバル座標系における水平方向及び鉛直方向の速度である。
図20は、本技術の第2の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
図22は、本技術の第3の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
図23は、本技術の第4の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
図24は、本技術の第5の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
図25は、本技術の第6の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
図26は、本技術の第7の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
本実施形態の運動計測システム7は、例えば楽器の演奏者の身体の運動の計測に用いられる。この場合、外部音源信号Saには楽器から出力される音声信号が用いられる。検出部10は演奏者の身体の任意の部位に取り付けられ、出力部30は楽器と一体的にあるいは別機器として構成される。
本実施形態の運動計測システム7においては、例えば楽器練習に付随した使用が可能である。この場合、外部音源信号Saには楽器の演奏音をマイクで拾った信号が用いられる。検出部10は演奏者の身体の一部、例えば手指、腕等に取り付けられる。また、運動計測システム7は、演算部273a,273bへ許容運動誤差を調整する第3の信号S3が入力可能に構成される(図26)。
(1) 検出対象に取り付けられ、空間内で運動する前記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する検出部と、
前記速度関連情報に基づいて前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を出力する出力部と
を具備する運動計測装置。
(2)上記(1)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、
前記出力部は、前記変調信号に基づいて前記計測信号を生成する
運動計測装置。
(3)上記(2)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記運動特徴量を抽出する演算部と、前記変調信号を生成する変調部とを有する
運動計測装置。
(4)上記(2)又は(3)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の接線速度を前記第1の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
(5)上記(2)〜(4)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の加速度、法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを前記第2の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として音波を発生することが可能な発音素子を含む
運動計測装置。
(7)上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として光を発生することが可能な発光素子を含む
運動計測装置。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含む
運動計測装置。
(9)上記(8)に記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットをさらに含む
運動計測装置。
(10) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する制御部
を具備する情報処理装置。
(11)上記(10)に記載の情報処理装置であって、
前記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備する
情報処理装置。
(12) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する出力部と
を具備する情報処理装置。
(13) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得し、
前記速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する
運動計測方法。
1A…センサデバイス
1B…端末装置
10…検出部
12…加速度センサユニット
13…角速度センサユニット
20…制御部
21…特徴量抽出部
30…出力部
211…演算回路
212…信号発生回路
S0…制御信号
S1…第1の計測信号
S2a,S2b…第2の計測信号
Sw…計測信号
Vo…速度関連情報
Claims (13)
- 検出対象に取り付けられ、空間内で運動する前記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する検出部と、
前記速度関連情報に基づいて前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を出力する出力部と
を具備する運動計測装置。 - 請求項1に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、
前記出力部は、前記変調信号に基づいて前記計測信号を生成する
運動計測装置。 - 請求項2に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記運動特徴量を抽出する演算部と、前記変調信号を生成する変調部とを有する
運動計測装置。 - 請求項2に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の接線速度を前記第1の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。 - 請求項2に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の加速度、法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを前記第2の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。 - 請求項1に記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として音波を発生することが可能な発音素子を含む
運動計測装置。 - 請求項1に記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として光を発生することが可能な発光素子を含む
運動計測装置。 - 請求項1に記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含む
運動計測装置。 - 請求項8に記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットをさらに含む
運動計測装置。 - 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する制御部
を具備する情報処理装置。 - 請求項10に記載の情報処理装置であって、
前記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備する
情報処理装置。 - 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する出力部と
を具備する情報処理装置。 - 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得し、
前記速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する
運動計測方法。
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