JPWO2017222072A1 - 姿勢分析装置、姿勢分析方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

姿勢分析装置（１０）は、対象者の姿勢を分析するための装置であって、対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、データ取得部（１１）と、画像データに基づいて、対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、骨格情報作成部（１２）と、骨格情報に基づいて、対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、状態特定部（１３）と、特定された、対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、対象者の姿勢を分析する、姿勢分析部（１４）と、を備えている。

Description

本発明は、人の姿勢を分析するための、姿勢分析装置、及び姿勢分析方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

従来から、生産現場、建設現場等では、作業員が無理な姿勢をとること等により、腰痛等の健康障害が発生することがある。また、同様の健康障害は、介護施設、病院等において介護士等にも発生している。このため、作業員、介護士等の姿勢を分析して、腰痛等の健康障害の発生を抑制することが求められている。

具体的には、姿勢を分析する手法としては、ＯＷＡＳ(Ovako Working Posture Analysing System)が知られている(非特許文献１及び２参照)。ここで、図８及び図９を用いて、ＯＷＡＳについて説明する。図８は、ＯＷＡＳで用いられる姿勢コードを示す図である。図９は、ＯＷＡＳで用いられる評価表を示す図である。

図８に示すように、姿勢コードは、背部、上肢、下肢、及び対象物の重量、それぞれ毎に設定されている。また、図８に示す各姿勢コードの内容は下記の通りである。

［背部］
１：背筋は真っ直ぐ
２：前屈又は後屈
３：捻る又は体側を曲げる
４：捻る動作と前後屈又は体側曲

［上肢］
１：両腕とも肩より下
２：片腕が肩の高さ以上
３：両腕が肩の高さ以上

［下肢］
１：座る
２：直立
３：片足重心（重心足は真っ直ぐ）
４：中腰
５：片足重心の中腰
６：膝立ち又は片膝立ち
７：歩く（移動）

［重量］
１：１０ｋｇ以下
２：１０〜２０ｋｇ
３：２０ｋｇを超える

まず、分析者は、ビデオで撮影した作業者の作業の様子を観察しながら、各作業者について、動作毎に、背部、上肢、下肢の動きを、図８に示す姿勢コードに照合する。そして、分析者は、背部、上肢、下肢それぞれについて対応するコードを特定し、特定したコードを記録する。また、分析者は、作業者が扱う対象物の重量に対応するコードも記録する。その後、分析者は、記録した各コードを、図９に示す評価表に当てはめて、各作業における健康障害のリスクを判定する。

図９において、各コード以外の数値は、リスクを表している。具体的なリスクの内容は下記の通りである。
１：この姿勢による筋骨格系負担は問題ない。リスクは極めて低い。
２：この姿勢は筋骨格系に有害である。リスクは低いが近いうちに改善が必要。
３：この姿勢は筋骨格系に有害である。リスクも高く早急に改善すべき。
４：この姿勢は筋骨格系に非常に有害である。リスクは極めて高く、直ちに改善すべき。

このように、ＯＷＡＳを用いれば、作業者、介護士等における負担を客観的に評価することができる。この結果、生産、建設、介護及び医療等の各種現場において、作業工程等の見直しが容易となり、健康障害の発生が抑制されることになる。

"「職場における腰痛予防対策指針」の概要と腰痛等防止のためのリスク評価手法の例"，［online］，愛知労働局，［平成２６年６月１日検索］，インターネット＜URL：http://aichi-roudoukyoku.jsite.mhlw.go.jp/library/aichi-roudoukyoku/jyoho/roudoueisei/youtuubousi.pdf＞ "「OWAS: Ovako式作業姿勢分析システム"，［online］，平成２６年６月１日，愛知労働局，［平成２６年６月１日検索］，インターネット＜URL：http://aichi-roudoukyoku.jsite.mhlw.go.jp/library/aichi-roudoukyoku/jyoho/roudoueisei/youtuubousi.pdf＞

ところで、上述したようにＯＷＡＳは、通常、人手によるビデオ分析にて行なわれている。このため、ＯＷＡＳの実行には、時間及び労力がかかり過ぎるという問題がある。また、ＯＷＡＳの実行を支援するコンピュータソフトウェアは開発されているが、このソフトウェアを利用しても、作業の様子からコードを特定する作業は人手による必要があり、時間及び労力の軽減には限界がある。

本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、人手によることなく、対象者の姿勢の分析を行ない得る、姿勢分析装置、姿勢分析方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一側面における姿勢分析装置は、対象者の姿勢を分析するための装置であって、
前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、データ取得部と、
前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、骨格情報作成部と、
前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、状態特定部と、
特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、姿勢分析部と、
を備えていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における姿勢分析方法は、対象者の姿勢を分析するための方法であって、
（ａ）前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、ステップと、
（ｂ）前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、ステップと、
（ｃ）前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、ステップと、
（ｄ）特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、ステップと、
を有することを特徴とする。

更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータによって、対象者の姿勢を分析するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、ステップと、
（ｂ）前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、ステップと、
（ｃ）前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、ステップと、
（ｄ）特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、ステップと、
を実行させる、命令を含むプログラムを記録していることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、人手によることなく、対象者の姿勢の分析を行なうことができる。

図１は、本発明の実施の形態における姿勢分析装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態における姿勢分析装置の具体的構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態で作成された骨格情報の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態における三次元座標の算出処理を説明する図であり、図４（ａ）は画像の水平方向（Ｘ座標）における算出処理を示し、図４（ｂ）は画像の垂直方向（Ｙ座標）における算出処理を示している。 図５は、本発明の実施の形態における姿勢分析装置の動作を示すフロー図である。 図６は、図５に示した下肢コードの判定処理を具体的に示すフロー図である。 図７は、本発明の実施の形態における姿勢分析装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。 図８は、ＯＷＡＳで用いられる姿勢コードを示す図である。 図９は、ＯＷＡＳで用いられる評価表を示す図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における、姿勢分析装置、姿勢分析方法、及びプログラムについて、図１〜図７を参照しながら説明する。

［装置構成］
最初に、図１を用いて、本実施の形態における姿勢分析装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態における姿勢分析装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す本実施の形態における姿勢分析装置１０は、対象者の姿勢を分析するための装置である。図１に示すように、姿勢分析装置１０は、データ取得部１１と、骨格情報作成部１２と、状態特定部１３と、姿勢分析部１４とを備えている。

データ取得部１１は、対象者の動作に応じて変化するデータを取得する。骨格情報作成部１２は、取得されたデータに基づいて、対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する。

状態特定部１３は、骨格情報に基づいて、対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する。姿勢分析部１４は、特定された、対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、対象者の姿勢を分析する。

このように、本実施の形態では、対象者の動作に応じて変化するデータから、作業者、介護士等の姿勢を特定できる。つまり、本実施の形態によれば、人手によることなく、対象者の姿勢の分析を行なうことができる。

続いて、図２を用いて、本実施の形態における姿勢分析装置１０の具体的構成について説明する。図２は、本実施の形態における姿勢分析装置の具体的構成を示すブロック図である。

図２に示すように、本実施の形態における姿勢分析装置１０には、デプスセンサ２０と、分析者の端末装置３０とが接続されている。デプスセンサ２０は、例えば、特定のパターンで赤外線レーザ光を出射する光源と、対象物で反射された赤外線を受光する撮像素子とを備えており、これらによって、画素毎の深度が付加された画像データを出力する。デプスセンサの具体例としては、Ｋｉｎｅｃｔ（登録商標）といった既存のデプスセンサが挙げられる。

また、デプスセンサ２０は、対象者４０の動作を撮影可能となるように配置されている。従って、本実施の形態では、データ取得部１１は、デプスセンサ２０から、対象者４０の動作に応じて変化するデータとして、対象者４０が写った深度付の画像データを取得し、これを骨格情報作成部１２に入力する。

骨格情報作成部１２は、本実施の形態では、画像データ毎に、画像データ上での座標と画素に付加された深度とを用いて、ユーザの特定の部位の三次元座標を算出し、算出した三次元座標を用いて骨格情報を作成する。

図３は、本発明の実施の形態で作成された骨格情報の一例を示す図である。図３に示すように、骨格情報は、撮影開始時からの経過時間毎の各関節の三次元座標によって構成されている。なお、本明細書において、Ｘ座標は、画像データ上での水平方向における位置の値であり、Ｙ座標は、画像データ上での垂直方向における位置の値であり、Ｚ座標は、画素に付与された深度の値である。

特定の部位としては、例えば、頭、首、右肩、右肘、右手首、右手、右親指、右手先、左肩、左肘、左手首、左手、左親指、左手先、胸部、胸腰部、骨盤部、右股関節、右膝、右くるぶし、右足、左股関節、左膝、左くるぶし、左足等が挙げられる。図３においては、骨盤部、胸腰部、親指右の三次元座標が例示されている。

また、画像データ上での座標と深度とから三次元座標を算出する手法は、下記の通りである。図４は、本発明の実施の形態における三次元座標の算出処理を説明する図であり、図４（ａ）は画像の水平方向（Ｘ座標）における算出処理を示し、図４（ｂ）は画像の垂直方向（Ｙ座標）における算出処理を示している。

まず、深度が付加された画像データ上における、特定点の座標を（ＤＸ，ＤＹ）、特定点における深度をＤＰＴとする。また、画像データの水平方向の画素数を２ＣＸ、垂直方向の画素数を２ＣＹとする。そして、デプスセンサの水平方向の視野角を２θ、垂直方向の視野角を２φとする。この場合、特定点の三次元座標（ＷＸ，ＷＹ，ＷＺ）は、図４（ａ）及び（ｂ）から分かるように、以下の数１〜数３によって算出される。

（数１）
ＷＸ＝（（ＣＸ−ＤＸ）×ＤＰＴ×ｔａｎθ）/ＣＸ

（数２）
ＷＹ＝（（ＣＹ−ＤＹ）×ＤＰＴ×ｔａｎφ）/ＣＹ

（数３）
ＷＺ＝ＤＰＴ

また、状態特定部１３は、本実施の形態では、骨格情報から対象者４０の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定する。この判定の結果から、背部、上肢、下肢、それぞれの状態が特定される。

具体的には、状態特定部１３は、骨格情報から特定される各部位の三次元座標を用いて、背部、上肢、及び下肢、それぞれ毎に、対象者４０の姿勢が、図８に示した姿勢コードのいずれに該当しているかを判定する。

また、このとき、状態特定部１３は、左右の下肢の位置が特定された部位のうち、最も接地面に近い位置にある部位（例えば、右足、左足）を選択し、選択した部位の位置（Ｙ座標）を用いて、対象者４０の接地面の位置（Ｙ座標）を検出する。そして、状態特定部１３は、検出した接地面の位置を基準にして、下肢についてのパターン（姿勢コード）を判定する。

例えば、状態特定部１３は、接地面の位置と対象者４０の右足及び左足の位置とを比較して、対象者４０の下肢が片足重心（下肢コード３）又は片足重心の中腰（下肢コード５）に該当しているかどうかを判定する（図８参照）。また、状態特定部１３は、接地面の位置と対象者４０の右膝及び左膝の位置とを比較して、対象者４０の下肢が膝立ち又は片膝立ち（下肢コード６）に該当しているかどうかを判定する。

姿勢分析部１４は、本実施の形態では、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、対象者４０の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する。

具体的には、姿勢分析部１４は、状態特定部１３によって判定された、背部、上肢、及び下肢それぞれのコードを、図９に示した評価表に照合し、該当するリスクを特定する。そして、姿勢分析部１４は、状態特定部１３によって判定された各コードと、特定したリスクとを、端末装置３０に通知する。これにより、端末装置３０の画面上には、通知された内容が表示される。

［装置動作］
次に、本発明の実施の形態における姿勢分析装置１０の動作について図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態における姿勢分析装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図１〜図４を参酌する。また、本実施の形態では、姿勢分析装置１０を動作させることによって、姿勢分析方法が実施される。よって、本実施の形態における姿勢分析方法の説明は、以下の姿勢分析装置１０の動作説明に代える。

図５に示すように、まず、データ取得部１１は、デプスセンサ２０から出力された深度付の画像データを取得する（ステップＡ１）。

次に、骨格情報作成部１２は、ステップＡ１で取得された画像データに基づいて、対象者４０の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する（ステップＡ２）。

次に、状態特定部１３は、ステップＡ２で作成された骨格情報に基づいて、対象者４０の背部の状態を特定する（ステップＡ３）。具体的には、状態特定部１３は、骨格情報から、頭、首、胸部、胸腰部、骨盤部の三次元座標を取得し、取得した三次元座標を用いて、対象者４０の背部が、図８に示した背部コードのいずれに該当しているかを判定する。

次に、状態特定部１３は、ステップＡ２で作成された骨格情報に基づいて、対象者４０の上肢の状態を特定する（ステップＡ４）。具体的には、状態特定部１３は、骨格情報から、右肩、右肘、右手首、右手、右親指、右手先、左肩、左肘、左手首、左手、左親指、左手先、の三次元座標を取得し、取得した三次元座標を用いて、対象者４０の上肢が、図８に示した上肢コードのいずれに該当しているかを判定する。

次に、状態特定部１３は、ステップＡ２で作成された骨格情報に基づいて、対象者４０の下肢の状態を特定する（ステップＡ５）。具体的には、状態特定部１３は、骨格情報から、右股関節、右膝、右くるぶし、右足、左股関節、左膝、左くるぶし、左足の三次元座標を取得し、取得した三次元座標を用いて、対象者４０の下肢が、図８に示した下肢コードのいずれに該当しているかを判定する。なお、ステップＡ５については図６を用いてより具体的に説明する。

次に、姿勢分析部１４は、対象者４０の背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、対象者４０の姿勢を分析する（ステップＡ６）。具体的には、姿勢分析部１４は、状態特定部１３によって判定された、背部、上肢、及び下肢それぞれのコードを、図９に示した評価表に照合し、該当するリスクを特定する。そして、姿勢分析部１４は、状態特定部１３によって判定された各コードと、特定したリスクとを、端末装置３０に通知する。なお、重量コードについてきは、分析者が予め設定しているとする。

以上のステップＡ１からＡ６の実行により、端末装置３０の画面上には、判定された各コードと、特定したリスクとが表示されるので、分析者は、画面を確認するだけで、作業者等における健康障害の発生リスクを予測することができる。また、ステップＡ１からＡ６は、デプスセンサ２０から画像データが出力される度に繰り返し実行される。

続いて、図６を用いて、図５に示した下肢のコードの判定処理（ステップＡ５）について更に具体的に説明する。図６は、図５に示した下肢コードの判定処理を具体的に示すフロー図である。

図６に示すように、最初に、状態特定部１３は、対象者４０の接地面の位置が検出されているかどうかを判定する（ステップＢ１）。ステップＢ１の判定の結果、接地面の位置が検出されていない場合は、姿勢分析部１４は、接地面の位置の検出を実行する（ステップＢ２）。

具体的には、ステップＢ１では、状態特定部１３は、左右の足の位置が特定された部位のうち、最も接地面に近い位置にある部位（例えば、右足、左足）を選択し、選択した部位のＹ座標を用いて、対象者４０の接地面のＹ座標を検出する。

また、対象者４０がジャンプしていると、接地面の位置が正しく検出できないため、状態特定部１３は、設定された時間の間に出力された複数の画像データを用いて、接地面のＹ座標を検出しても良い。

ステップＢ３の実行後は、状態特定部１３における処理は終了する。下肢の状態の特定は、次に出力されてきた画像データに基づいて行なわれることになる。なお、接地面の位置の検出精度を高めるため、状態特定部１３は、定期的にステップＢ１を実行することもできる。

一方、ステップＢ１の判定の結果、接地面の位置が既に検出されている場合は、姿勢分析部１４は、対象者４０の膝が接地面に着いているかどうかを判定する（ステップＢ３）。

具体的には、ステップＢ３では、状態特定部１３は、骨格情報から、右膝のＹ座標を取得し、取得した右膝のＹ座標と接地面のＹ座標との差を算出し、算出した差が閾値以下なら、右膝が接地面に着いていると判定する。また、同様に、状態特定部１３は、骨格情報から、左膝のＹ座標を取得し、取得した左膝のＹ座標と接地面のＹ座標との差を算出し、算出した差が閾値以下なら、左膝が接地面に着いていると判定する。

ステップＢ３の判定の結果、いずれかの膝が接地面に着いている場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード６（片方又は両方の膝が地面に着けている）と判定する（ステップＢ４）。

また、ステップＢ３の判定の結果、いずれの膝も接地面に着いていない場合は、状態特定部１３は、対象者４０の両足が接地面から浮いているかどうかを判定する（ステップＢ５）

具体的には、ステップＢ５では、状態特定部１３は、骨格情報から、右足及び左足のＹ座標を取得し、それぞれのＹ座標と接地面のＹ座標との差を算出し、両方において、算出した差が閾値超えているなら、両足が接地面から浮いていると判定する。

ステップＢ５の判定の結果、両足が接地面から浮いている場合は、状態特定部１３は、該当コードなしと判定する（ステップＢ６）。

一方、ステップＢ５の判定の結果、両足が接地面から浮いているのではない場合は、状態特定部１３は、右足が接地面から浮いているかどうかを判定する（ステップＢ７）。具体的には、ステップＢ７では、状態特定部１３は、ステップＢ５で算出した右足のＹ座標と接地面のＹ座標との差が閾値を超えているなら、右足が接地面から浮いていると判定する。

ステップＢ７の判定の結果、右足が接地面から浮いている場合は、状態特定部１３は、更に、左膝が曲がっているかどうかを判定する（ステップＢ８）。

具体的には、ステップＢ８では、状態特定部１３は、骨格情報から、左股関節、左膝、左くるぶし、それぞれの三次元座標を取得し、取得した各三次元座標を用いて、左股関節と左膝との距離、左膝と左くるぶしとの距離を算出する。そして、各三次元座標と、各距離とを用いて、左膝の角度を算出し、算出した角度が閾値（例えば１５０度）以下の場合は、状態特定部１３は左膝が曲がっていると判定する。

ステップＢ８の判定の結果、左膝が曲がっている場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード５（片足重心の中腰）と判定する（ステップＢ９）。一方、ステップＢ８の判定の結果、左膝が曲がっていない場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード３（片足重心）と判定する（ステップＢ１０）。

また、ステップＢ７の判定の結果、右足が接地面から浮いていない場合は、状態特定部１３は、左足が接地面から浮いているかどうかを判定する（ステップＢ１１）。具体的には、ステップＢ１１では、状態特定部１３は、ステップＢ５で算出した左足のＹ座標と接地面のＹ座標との差が閾値を超えているなら、左足が接地面から浮いていると判定する。

ステップＢ１１の判定の結果、左足が接地面から浮いている場合は、状態特定部１３は、更に、右膝が曲がっているかどうかを判定する（ステップＢ１２）。

具体的には、ステップＢ１２では、状態特定部１３は、骨格情報から、右股関節、右膝、右くるぶし、それぞれの三次元座標を取得し、取得した各三次元座標を用いて、右股関節と右膝との距離、右膝と右くるぶしとの距離を算出する。そして、各三次元座標と、各距離とを用いて、右膝の角度を算出し、算出した角度が閾値（例えば１５０度）以下の場合は、状態特定部１３は右膝が曲がっていると判定する。

ステップＢ１２の判定の結果、右膝が曲がっている場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード５（片足重心の中腰）と判定する（ステップＢ１３）。一方、ステップＢ１２の判定の結果、右膝が曲がっていない場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード３（片足重心）と判定する（ステップＢ１４）。

また、ステップＢ１１の判定の結果、左足が接地面から浮いていない場合は、状態特定部１３は、両膝が曲がっているかどうかを判定する（ステップＢ１５）。

具体的には、ステップＢ１５では、状態特定部１３は、ステップＢ８と同様に、右膝の角度を算出し、ステップＢ１２と同様に、左膝の角度も算出する。そして、状態特定部１３は、右膝及び左膝の角度がそれぞれ閾値（例えば１５０度）以下の場合は、両膝が曲がっていると判定する。

ステップＢ１５の判定の結果、両膝が曲がっている場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード４（中腰）と判定する（ステップＢ１６）。一方、ステップＢ１５の判定の結果、両膝が曲がっていない場合は、状態特定部１３は、右膝は曲がっているが、左膝は真っ直ぐになっているかどうかを判定する（ステップＢ１７）。

具体的には、ステップＢ１７では、状態特定部１３は、ステップＢ１５で算出した右膝及び左膝の角度のうち、右膝の角度のみが閾値（例えば１５０度）以下の場合は、状態特定部１３は、右膝は曲がっているが、左膝は真っ直ぐになっていると判定する。

次に、ステップＢ１７の判定の結果、右膝は曲がっているが、左膝は真っ直ぐになっている場合は、状態特定部１３は、対象者４０の重心が右足にかかっているかどうかを判定する（ステップＢ１８）

具体的には、ステップＢ１８では、状態特定部１３は、骨格情報から、骨盤部、右足及び左足、それぞれの三次元座標を取得し、取得した各三次元座標を用いて、骨盤部と右足との距離、骨盤部と左足との距離を算出する。そして、状態特定部１３は、算出した２つの距離を比較し、骨盤部と左足との距離が、骨盤部と右足との距離よりも大きい場合は、対象者４０の重心が右足にかかっていると判定する。

ステップＢ１８の判定の結果、対象者４０の重心が右足にかかっている場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード５（片足重心の中腰）と判定する（ステップＢ１９）。一方、ステップＢ１８の判定の結果、対象者４０の重心が右足にかかっていない場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード３（片足重心）と判定する（ステップＢ２０）。

また、ステップＢ１７の判定の結果、右膝は曲がっているが、左膝は真っ直ぐになっている状態でない場合は、状態特定部１３は、左膝が曲がっているが、右膝は真っ直ぐになっているかどうかを判定する（ステップＢ２１）。

具体的には、ステップＢ２１では、状態特定部１３は、ステップＢ１５で算出した右膝及び左膝の角度のうち、左膝の角度のみが閾値（例えば１５０度）以下の場合は、状態特定部１３は、左膝は曲がっているが、右膝は真っ直ぐになっていると判定する。

次に、ステップＢ２１の判定の結果、左膝は曲がっているが、右膝は真っ直ぐになっている場合は、状態特定部１３は、対象者４０の重心が左足にかかっているかどうかを判定する（ステップＢ２２）

具体的には、ステップＢ２２では、状態特定部１３は、骨格情報から、骨盤部、右足及び左足、それぞれの三次元座標を取得し、取得した各三次元座標を用いて、骨盤部と右足との距離、骨盤部と左足との距離を算出する。そして、状態特定部１３は、算出した２つの距離を比較し、骨盤部と右足との距離が、骨盤部と左足との距離よりも大きい場合は、対象者４０の重心が左足にかかっていると判定する。

ステップＢ２２の判定の結果、対象者４０の重心が左足にかかっている場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード５（片足重心の中腰）と判定する（ステップＢ２３）。一方、ステップＢ２２の判定の結果、対象者４０の重心が左足にかかっていない場合は、状態特定部１３は、下肢の状態を、コード３（片足重心）と判定する（ステップＢ２４）。

次に、ステップＢ２１の判定の結果、左膝は曲がっているが、右膝は真っ直ぐになっている状態でない場合は、状態特定部１３は、対象者４０の足は真っ直ぐになっていると判定する（ステップＢ２５）。

以上のステップＢ１〜Ｂ２５により、下肢の状態は、図８に示した下肢のコードによって特定される。なお、ステップＢ１〜Ｂ２５では、コード１及び７については判定されないが、コード１については、椅子等に圧力センサを配置して、圧力センサからのセンサデータが、姿勢分析装置１０に入力されるようにすることで判定可能となる。また、コード７については、例えば、骨盤部の移動速度を算出することで判定可能となる。

［実施の形態における効果］
以上のように、本実施の形態によれば、デプスセンサ２０の前で対象者４０に作業をしてもらうだけで、対象者４０の動作に該当するコードが特定され、手によることなく、対象者４０における健康障害のリスクを判定できる。

［変形例］
上述した例では、対象者４０の動作に応じて変化するデータを取得するために、デプスセンサ２０が用いられているが、本実施の形態では、データ取得のための手段は、デプスセンサ２０に限定されることはない。本実施の形態では、デプスセンサ２０の代わりに、モーションキャプチャシステムが用いられていても良い。また、モーションキャプチャシステムは、光学式、慣性センサ式、機械式、磁気式、及びビデオ式のいずれであっても良い。

［プログラム］
本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、図５に示すステップＡ１〜Ａ６を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における姿勢分析装置１０と姿勢分析方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、データ取得部１１、骨格情報作成部１２、状態特定部１３及び姿勢分析部１４として機能し、処理を行なう。

また、本実施の形態におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、データ取得部１１、骨格情報作成部１２、状態特定部１３及び姿勢分析部１４のいずれかとして機能しても良い。

ここで、本実施の形態におけるプログラムを実行することによって、姿勢分析装置１０を実現するコンピュータについて図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態における姿勢分析装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。

図７に示すように、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１と、メインメモリ１１２と、記憶装置１１３と、入力インターフェイス１１４と、表示コントローラ１１５と、データリーダ／ライタ１１６と、通信インターフェイス１１７とを備える。これらの各部は、バス１２１を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３に格納された、本実施の形態におけるプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１２０に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス１１７を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。

また、記憶装置１１３の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス１１４は、ＣＰＵ１１１と、キーボード及びマウスといった入力機器１１８との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ１１５は、ディスプレイ装置１１９と接続され、ディスプレイ装置１１９での表示を制御する。

データリーダ／ライタ１１６は、ＣＰＵ１１１と記録媒体１２０との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体１２０からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ１１０における処理結果の記録媒体１２０への書き込みを実行する。通信インターフェイス１１７は、ＣＰＵ１１１と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。

また、記録媒体１２０の具体例としては、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記憶媒体、又はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記憶媒体が挙げられる。

なお、本実施の形態における姿勢分析装置１０は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、姿勢分析装置１０は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。

上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する（付記１）〜（付記１５）によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。

（付記１）
対象者の姿勢を分析するための装置であって、
前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、データ取得部と、
前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、骨格情報作成部と、
前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、状態特定部と、
特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、姿勢分析部と、
を備えていることを特徴とする姿勢分析装置。

（付記２）
前記データ取得部が、前記対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、前記データとして、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、
付記１に記載の姿勢分析装置。

（付記３）
前記状態特定部が、前記骨格情報から前記対象者の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定し、判定結果に基づいて、それぞれの状態を特定する、
付記１または２に記載の姿勢分析装置。

（付記４）
前記姿勢分析部が、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、前記対象者の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する、
付記３に記載の姿勢分析装置。

（付記５）
前記状態特定部が、前記下肢において位置が特定された前記部位のうち、最も地面に近い位置にある部位を選択し、選択した部位の位置を用いて、前記対象者の接地面の位置を検出し、そして、検出した前記接地面の位置を基準にして、前記下肢についてのパターンを判定する、
付記３または４に記載の姿勢分析装置。

（付記６）
対象者の姿勢を分析するための方法であって、
（ａ）前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、ステップと、
（ｂ）前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、ステップと、
（ｃ）前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、ステップと、
（ｄ）特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、ステップと、
を有することを特徴とする姿勢分析方法。

（付記７）
前記（ａ）のステップにおいて、前記対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、前記データとして、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、
付記６に記載の姿勢分析方法。

（付記８）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記骨格情報から前記対象者の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定し、判定結果に基づいて、それぞれの状態を特定する、付記６または７に記載の姿勢分析方法。

（付記９）
前記（ｄ）のステップにおいて、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、前記対象者の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する、
付記８に記載の姿勢分析方法。

（付記１０）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記下肢において位置が特定された前記部位のうち、最も地面に近い位置にある部位を選択し、選択した部位の位置を用いて、前記対象者の接地面の位置を検出し、そして、検出した前記接地面の位置を基準にして、前記下肢についてのパターンを判定する、
付記８または９に記載の姿勢分析方法。

（付記１１）
コンピュータによって、対象者の姿勢を分析するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、ステップと、
（ｂ）前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、ステップと、
（ｃ）前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、ステップと、
（ｄ）特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、ステップと、
を実行させる、命令を含むプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

（付記１２）
前記（ａ）のステップにおいて、前記対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、前記データとして、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、
付記１１に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

（付記１３）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記骨格情報から前記対象者の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定し、判定結果に基づいて、それぞれの状態を特定する、付記１１または１２に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

（付記１４）
前記（ｄ）のステップにおいて、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、前記対象者の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する、
付記１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

（付記１５）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記下肢において位置が特定された前記部位のうち、最も地面に近い位置にある部位を選択し、選択した部位の位置を用いて、前記対象者の接地面の位置を検出し、そして、検出した前記接地面の位置を基準にして、前記下肢についてのパターンを判定する、
付記１３または１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願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。

この出願は、２０１６年６月２３日に出願された日本出願特願２０１６−１２４８７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

以上のように、本発明によれば、人手によることなく、対象者の姿勢の分析を行なうことができる。本発明は、生産現場、建設現場、医療現場、介護現場等において有用である。

１０ 姿勢分析装置
１１ データ取得部
１２ 骨格情報作成部
１３ 状態特定部
１４ 姿勢分析部
２０ デプスセンサ
３０ 端末装置
４０ 対象者
１１０ コンピュータ
１１１ ＣＰＵ
１１２ メインメモリ
１１３ 記憶装置
１１４ 入力インターフェイス
１１５ 表示コントローラ
１１６ データリーダ／ライタ
１１７ 通信インターフェイス
１１８ 入力機器
１１９ ディスプレイ装置
１２０ 記録媒体
１２１ バス

本発明は、人の姿勢を分析するための、姿勢分析装置、及び姿勢分析方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。

［実施の形態における効果］
以上のように、本実施の形態によれば、デプスセンサ２０の前で対象者４０に作業をしてもらうだけで、対象者４０の動作に該当するコードが特定され、人手によることなく、対象者４０における健康障害のリスクを判定できる。

（付記１１）
コンピュータによって、対象者の姿勢を分析するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、ステップと、
（ｂ）前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、ステップと、
（ｃ）前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、ステップと、
（ｄ）特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、ステップと、
を実行させるプログラム。

（付記１２）
前記（ａ）のステップにおいて、前記対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、前記データとして、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、
付記１１に記載のプログラム。

（付記１３）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記骨格情報から前記対象者の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定し、判定結果に基づいて、それぞれの状態を特定する、付記１１または１２に記載のプログラム。

（付記１４）
前記（ｄ）のステップにおいて、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、前記対象者の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する、
付記１３に記載のプログラム。

（付記１５）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記下肢において位置が特定された前記部位のうち、最も地面に近い位置にある部位を選択し、選択した部位の位置を用いて、前記対象者の接地面の位置を検出し、そして、検出した前記接地面の位置を基準にして、前記下肢についてのパターンを判定する、
付記１３または１４に記載のプログラム。

Claims (15)

1. 対象者の姿勢を分析するための装置であって、
   前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、データ取得部と、
   前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、骨格情報作成部と、
   前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、状態特定部と、
   特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、姿勢分析部と、
   を備えていることを特徴とする姿勢分析装置。
2. 前記データ取得部が、前記対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、前記データとして、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、
   請求項１に記載の姿勢分析装置。
3. 前記状態特定部が、前記骨格情報から前記対象者の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定し、判定結果に基づいて、それぞれの状態を特定する、
   請求項１または２に記載の姿勢分析装置。
4. 前記姿勢分析部が、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、前記対象者の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する、
   請求項３に記載の姿勢分析装置。
5. 前記状態特定部が、前記下肢において位置が特定された前記部位のうち、最も地面に近い位置にある部位を選択し、選択した部位の位置を用いて、前記対象者の接地面の位置を検出し、そして、検出した前記接地面の位置を基準にして、前記下肢についてのパターンを判定する、
   請求項３または４に記載の姿勢分析装置。
6. 対象者の姿勢を分析するための方法であって、
   （ａ）前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、ステップと、
   （ｂ）前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、ステップと、
   （ｃ）前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、ステップと、
   （ｄ）特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、ステップと、
   を有することを特徴とする姿勢分析方法。
7. 前記（ａ）のステップにおいて、前記対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、前記データとして、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、
   請求項６に記載の姿勢分析方法。
8. 前記（ｃ）のステップにおいて、前記骨格情報から前記対象者の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定し、判定結果に基づいて、それぞれの状態を特定する、請求項６または７に記載の姿勢分析方法。
9. 前記（ｄ）のステップにおいて、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、前記対象者の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する、
   請求項８に記載の姿勢分析方法。
10. 前記（ｃ）のステップにおいて、前記下肢において位置が特定された前記部位のうち、最も地面に近い位置にある部位を選択し、選択した部位の位置を用いて、前記対象者の接地面の位置を検出し、そして、検出した前記接地面の位置を基準にして、前記下肢についてのパターンを判定する、
    請求項８または９に記載の姿勢分析方法。
11. コンピュータによって、対象者の姿勢を分析するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記コンピュータに、
    （ａ）前記対象者の動作に応じて変化するデータを取得する、ステップと、
    （ｂ）前記データに基づいて、前記対象者の複数の部位の位置を特定する骨格情報を作成する、ステップと、
    （ｃ）前記骨格情報に基づいて、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢、それぞれの状態を特定する、ステップと、
    （ｄ）特定された、前記対象者における、背部、上肢、及び下肢の状態に基づいて、前記対象者の姿勢を分析する、ステップと、
    を実行させる、命令を含むプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
12. 前記（ａ）のステップにおいて、前記対象者を撮影するように配置されたデプスセンサから、前記データとして、画素毎の深度が付加された画像データを取得する、
    請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
13. 前記（ｃ）のステップにおいて、前記骨格情報から前記対象者の各部位の位置を特定し、特定した各部位の位置から、背部、上肢、及び下肢、それぞれが、予め定められたパターンのいずれに該当するかを判定し、判定結果に基づいて、それぞれの状態を特定する、請求項１１または１２に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
14. 前記（ｄ）のステップにおいて、各パターンとリスクとの関係を予め規定したリスク表に、背部、上肢、及び下肢、それぞれについて判定されたパターンを照合することによって、前記対象者の姿勢にリスクがあるかどうかを判定する、
    請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
15. 前記（ｃ）のステップにおいて、前記下肢において位置が特定された前記部位のうち、最も地面に近い位置にある部位を選択し、選択した部位の位置を用いて、前記対象者の接地面の位置を検出し、そして、検出した前記接地面の位置を基準にして、前記下肢についてのパターンを判定する、
    請求項１３または１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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