WO2007105648A1

WO2007105648A1 - 体動検出装置、体動検出方法および体動検出プログラム

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Publication number: WO2007105648A1
Application number: PCT/JP2007/054710
Authority: WO
Inventors: Kenichi Makino; Akane Sano; Motoyuki Takai
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2007-09-20
Also published as: CN101394787A; TW200821551A; MY150291A; KR20080104123A; EP1994883A1; JP4904861B2; TWI325491B; EP1994883A4; US7983872B2; JP2007244495A; CN101394787B; US20090240461A1; BRPI0708620A2; RU2008136904A; RU2442534C2

Abstract

　３軸の加速度センサ（１）からの使用者の体動に応じた加速度ベクトルから鉛直成分抽出手段（２）により鉛直成分を抽出し、この鉛直成分を高域／低域分解部（３）により高域成分と低域成分とに分解する。これらをピーク検出／判定処理部（４）において用いて、使用者の鉛直方向の動作のピーク位置の候補を検出すると共に、高域成分と低域成分のエネルギー比に基づいてピーク位置の候補を特定し、各ピーク位置の候補を含む所定範囲についての波形マッチングを行うことにより、ピーク位置を決定して、これに基づき体動を検出すると共に、ステップ位置解析部（５）において体動ピッチを検出する。これにより、種々のノイズの影響を受けることなく、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出すると共に、必要に応じてユーザーの体動ピッチをも正確に検出できるようにする。

Description

明細書

体動検出装置、体動検出方法および体動検出プログラム

技術分野

[0001] この発明は、例えば、歩数計などの使用者 (ユーザー）の体動を検出して利用する装置、方法、プログラムに関する。

背景技術

[0002] 自己の健康管理などのために、歩数計を用いて自己の運動量を把握することが広く行われている。従来の歩数計では、正確に歩数をカウントするためには、その構造上、本体の装着位置や装着方向に制約があるものが多力つた。しかし、近年においては、使い勝手をより向上させるために、装着位置や装着方向を自由に設定できる体動検出装置が提案される。その中でも、多軸の加速度センサを用いて姿勢推定を行いつつ、同じセンサを用いて体動検出を行う方法および装置が提案されている。これは、姿勢の推定に角度センサ等を用いる方法と比較して、安価に実現できるという禾 IJ点がある。

[0003] 例えば、特開 2004— 141669号公報には、互いに検出方向が異なる複数の体動センサにより加速度を検出し、各センサの信号パターンを解析することによって作用軸を判定/選択し、作用軸の信号解析によって歩行検出を行う方法が開示されている。また、特開 2005— 140533号公報には、互いに直交する 2軸もしくは 3軸の加速度センサを搭載し、各軸のセンサ信号の合成ベクトル力体動の運動方向を推定し、推定した運動方向の信号成分を解析することによって体動を検出する方法が開示されている。

発明の開示

[0004] し力しながら、特開 2004— 141669号公報に開示された方法では、複数のセンサ力も測定に適したセンサを作用軸として一つだけ選択するため、検出する使用者の体動の方向（運動方向）と選定した作用軸とがー致しないケースもあり、歩行以外の体動の影響を受けて正確な歩数計測ができなくなる可能性があると考えられる。また

、特開 2005— 140533号公報に開示された方法では、信号波形の性質は考慮されず、信号の強度のみを問題としているために、歩行以外の体動もカウントしてしまう可能性があると考えられる。

[0005] ここで、歩行以外の体動とは、歩行に応じて使用者の身体に発生する鉛直方向以外の動きを意味し、使用者の歩数を計測するための歩数計が使用者の手に持たれて水平方向に振られた場合の動きや例えば使用者の歩数を計測するための歩数計が吊り紐によって使用者の首に掛けられて、る場合に生じる振り子運動など、様々な動きが考えられる。

[0006] このため、歩行以外の使用者の体動の影響を受けることなぐ歩行時の使用者の鉛直方向の体動のみを正確に検出して、これをカウントできるようにし、使用者の歩数を正確に計測できるようにすることが望まれる。さらに、使用者の体動を詳しく見ると、静止している状態の場合もあれば、静止状態から歩行状態へ、あるいは、歩行状態から静止状態への過渡期の状態もある。また、動作状態であっても歩行 (ウォーキング）状態と走行 (ランニング)状態なども異なる。このため、使用者の歩行ピッチ (歩行速度、あるいは、単位時間当たりの歩数（回数)）を正確に把握することができれば、使用者の動作状態を正確に把握でき、歩数の計測をさらに正確に行うことができるなど役立つことになる。

[0007] 以上のことにかんがみ、この発明は、種々のノイズの影響を受けることなぐユーザ一の鉛直方向の体動（動作)を正確に検出できるようにすると共に、必要に応じてュ一ザ一の体動（動作)ピッチをも正確に検出して利用できるようにすることを目的とする。

[0008] 上記課題を解決するため、請求項 1に記載の発明の体動検出装置は、

使用者の身体に装着するようにされる加速度センサと、

前記加速度センサ力ゝらの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出手段と、

前記鉛直成分抽出手段によって抽出された前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解手段と、

前記分解手段によって分解された前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出されたピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定手段と、前記特定手段によって特定されるピーク位置の候補に基づ、て、前記使用者の体動を検出する体動検出手段と

を備えることを特徴とする。

[0009] この請求項 1に記載の発明の体動検出装置によれば、加速度センサ力の検出出力から鉛直成分抽出手段により使用者の体動の鉛直成分が抽出される。この抽出された鉛直成分は、分解手段によって高域成分と低域成分とに分解される。分解されて得られた低域成分は使用者の体動に応じた成分を含むものであり、検出手段により用いられて体動のピーク位置の候補が検出される。

[0010] そして、検出された各ピーク位置の候補を含む所定の範囲毎に、低域成分のエネルギ一に対する高域成分のエネルギーの比を求める。高域成分にはノイズが混入し易い。このため、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が所定値より小さい場合には、その所定範囲のピーク位置の候補をピーク位置として特定する力逆に、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が所定値より大きい場合には、その所定範囲のピーク位置の候補は、ピーク位置の候補からは除外する。このようにして特定されたピーク位置の候補に基づいて、体動検出手段により使用者の体動が検出される。

[0011] これにより、ノイズなどの影響を受けることなぐ使用者の鉛直方向の体動を精度よく検出することができるよう〖こされる。

[0012] また、この出願の請求項 2に記載の発明の体動検出装置は、請求項 1に記載の体動検出装置であって、

前記特定手段によって特定された各ピーク位置の候補を含む所定範囲について、比較対象の範囲を定めて波形を比較し、一致した場合にそのピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定手段を備え、

前記体動検出手段は、前記決定手段によって決定されたピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする。 [0013] この請求項 2に記載の発明の体動検出装置によれば、特定手段によって特定された各ピーク位置の候補を含む所定区間について、ペアとなる区間を定めて波形を比較し、両区間の波形が一致した場合には、比較元のピーク位置の候補をピーク位置として決定し、一致しな、場合にはピーク位置からは除外する。

[0014] これによつて、ノイズが混入することによってたまたまピークが生じた場合を除去して、真に使用者の鉛直方向の体動に応じてピーク位置のみを抽出、特定して、使用者の体動を正確に検出することができるようにされる。

[0015] また、請求項 3に記載の発明の体動検出装置は、請求項 1または請求項 2に記載の体動検出装置であって、

前記特定手段によって特定された複数のピーク位置の候補力なる時系列パターンについて、あるいは、前記決定手段によって決定された複数のピーク位置力なる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定手段と、

前記間隔推定手段において推定された前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行 Z走行」、「不定」の 3状態を使用者の動作状態として判別する判別手段と

を備えることを特徴とする。

[0016] この請求項 3に記載の発明の体動検出装置によれば、間隔推定手段によって、特定手段によって特定されたピーク位置の候補のステップ間隔 (特定されたピーク位置の候補間の間隔）、あるいは、決定手段によって決定されたピーク位置のステップ間隔 (決定されたピーク位置間の間隔)が推定され、この推定されたステップ間隔に基づいて、使用者の動作状態が、「静止」の状態にあるのか、「歩行 Z走行」の状態にあるのか、「不定」の状態にあるのかが判定手段により判定される。

[0017] これにより、使用者の動作状態を正確に把握し、使用者の動作状態に応じた機器制御が可能になると共に、使用者力 ^歩行 Z走行」状態にある場合においては、そのステップ間隔を正確に把握することもできるようにされる。

[0018] また、請求項 11に記載の発明の体動検出装置は、請求項 1に記載の体動検出装置であって、前記加速度センサは多軸のものであり、

前記鉛直成分抽出手段は、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出するものであることを特徴とする。

[0019] この請求項 11に記載の発明の体動検出装置によれば、鉛直成分抽出手段は、多軸の加速度センサからの検出出力（加速度ベクトル)から重力加速度ベクトルを算出し、多軸の加速度センサからの検出出力と算出した重力加速度ベクトルとを用いた演算により、加速度の鉛直成分を抽出する。

[0020] これにより、多軸の加速度センサが使用者の身体にどのような態様で装着されていても、その検出出力（加速度ベクトル)の鉛直成分を論理的に、かつ、正確に抽出することができるようにされる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]図 1は、実施の形態の体動検出装置の基本的な構成について説明するためのブロック図である。

[図 2]図 2は、 3軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトル an、重力加速度ベクトル g、加速度ベクトル anの鉛直成分 vnにつ、て説明するための図である。

[図 3]図 3は、 3軸の加速度センサを用いた場合における、重力加速度ベクトル gの偏角を考慮して加速度ベクトル anの鉛直成分 vnを求める場合を説明するための図である。

[図 4]図 4は、 3軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトル anの水平成分 hnを求める場合を説明するための図である。

[図 5]図 5は、 2軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトル an、重力加速度ベクトル g、加速度ベクトル anの鉛直成分 vnにつ、て説明するための図である。

[図 6]図 6は、加速度データ (A)、加速度ベクトルの長さ（B)、鉛直成分 (C)、水平成分 (D)のグラフの一例を説明するための図である。

[図 7]図 7は、実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。 [図 8]図 8は、実施の形態の体動検出装置を使用者のズボンのポケットに入れて用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。

[図 9]図 9は、エネルギー比 dを求めるための計算方式を説明するための図である。

[図 10]図 10は、多軸の加速度センサ 1により検出される加速度ベクトルの鉛直成分 X

(n)の低域成分 xl (n)にも不規則な信号が混入した場合のグラフを示す図である。

[図 11]図 11は、使用者の動作状態の遷移を説明するための図である。

[図 12]図 12は、図 1に示した体動検出装置において加速度センサ 1からの検出出力からステップ検出（ピーク位置の決定)をした場合の波形を示す図である。

[図 13]図 13は、基準ピッチ Psの算出式の一例を説明するための図である。

[図 14]図 14は、「歩行/走行」状態において、ピーク位置の検出漏れが生じた場合の例を説明するための図である。

[図 15]図 15は、この発明の一実施の形態が適用された歩数計を説明するためのプロック図である。

[図 16]図 16は、鉛直成分抽出処理を説明するためのフローチャートである。

[図 17]図 17は、ピーク位置の候補の検出及び特定処理を説明するためのフローチヤートである。

[図 18]図 18は、ピーク位置の候補として特定されたものの中力もピーク位置を決定し、これに基づいて使用者の歩数を計数する処理を説明するためのフローチャートである。

[図 19]図 19は、主に先頭付近のカウント漏れを防止する処理を説明するためのフロ一チャートである。

[図 20]図 20は、体動種別の推定処理と歩数カウント処理を説明するためのフローチヤートである。

[図 21]図 21は、図 20に続くフローチャートである。

[図 22]図 22は、この発明の一実施の形態が適用された音響再生装置 200を説明するためのブロック図である。

[図 23]図 23は、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理につ、て説明するためのフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下、図を参照しながら、この発明による装置、方法、プログラムの一実施の形態について説明する。

[0023] [体動検出装置の基本構成について]

図 1は、この実施の形態の体動検出装置の基本的な構成について説明するためのブロック図である。図 1に示すように、この実施の形態の体動検出装置は、加速度センサ 1と、鉛直成分抽出部 2と、高域 Z低域分解部 3と、ピーク検出 Z判定処理部 4と、ステップ位置解析部 5とからなるものである。

[0024] この実施の形態の体動検出装置は、使用者の身体に装着されて使用されるものである。加速度センサ 1は、一定のタイミング毎に使用者の体動に応じた加速度を検出し、この検出出力を鉛直成分抽出部 2に供給する。鉛直成分抽出部 2は、加速度センサ 1からの検出出力から、使用者が歩行や走行といった運動を行った場合の鉛直方向の体動に応じた成分を含む加速度べクトルの鉛直成分を抽出し、これを高域 Z 低域分解部 3に供給する。なお、加速度センサ 1において検出された加速度ベクトルのアナログ Zデジタル (AZD)変換は、加速度センサ 1側で行ってもよいし、鉛直成分抽出部 2側で行ってもよいし、あるいは、加速度センサ 1と鉛直成分抽出部 2との間で行うようにしてもよい。

[0025] 高域 Z低域分解部 3は、鉛直成分抽出部 2からの加速度ベクトルの鉛直成分を、ノィズが混入し易い高域成分と、使用者の鉛直方向の体動に応じた成分を含む低域成分とに分解し、そのそれぞれをピーク検出 Z判定処理部 4に供給する。ピーク検出 Z判定処理部 4は、高域 Z低域分解部力の加速度ベクトルの鉛直成分の高域成分と低域成分の供給を受けて、ピーク検出と検出したピークに基づく体動検出とを行う部分である。

[0026] すなわち、ピーク検出 Z判定処理部 4は、高域 Z低域分解部 3から供給された加速度ベクトルの鉛直成分のうちの低域成分に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、当該ピーク位置の候補を含む所定範囲における低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が予め決められた値よりも小さい場合に、当該ピーク位置を鉛直成分のピーク位置の候補として特定する。 [0027] このように、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比を用いるのは、後述もするように、高域成分にはノイズがのりやすぐノイズの混入によって発生したピークを除外するためである。このようにして特定されたピーク位置の候補に基づいて使用者の鉛直方向の体動を比較的に精度よく検出することが可能である。しかし、より精度よく使用者の鉛直方向の体動を検出できるようにするために、この実施の形態の体動検出装置のピーク検出 Z判定処理部 4は、波形マッチング処理をも行うようにしている。

[0028] すなわち、ピーク検出 Z判定処理部 4は、特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、この設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行、、マッチングが取れた場合に比較対象の波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する。このようにマツチングを行うのは、使用者の歩行や走行といった周期的な運動を確実に検出するためであり、異なるピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形が類似していれば、ピーク位置の候補が周期的に発生していると判別することが可能になるためである。

[0029] このようにして決定されたピーク位置は、使用者の鉛直方向の体動に応じて生じたものであることは間違いないので、決定されたピーク位置に従って、使用者の鉛直方向の体動を精度よく検出することができるようにされる。さらに、この実施の形態の体動検出装置においては、ステップ位置解析部 5が設けられている。

[0030] このステップ位置解析部 5は、ピーク検出 Z判定処理部 4において決定されたピーク位置を示す情報の提供を受けてこれを解析し、使用者の歩行や走行の体動ピッチ (歩行や走行のテンポ）を検出することができるようにしている。そして、詳しくは後述もするように、検出した使用者の体動ピッチに応じて異なる制御を行うようにするなどのことができるようにして！/、る。

[0031] なお、「ピッチ」という文言は、同じことを繰り返したり、また一定の間隔でことを行つたりする場合において、その速度や回数を意味する。したがって、「体動ピッチ」という文言は、体動の速さや回数を意味し、体動が歩行であるときには、歩行の速さ（歩行速度)あるいは単位時間当たりの歩数を意味する。

[0032] そして、この明細書においては、「ピッチ」と同義の文言として、「テンポ」という文言を用いる場合もある。「テンポ」という文言は、本来、楽曲の演奏にあたって譜面に指定された速度 (楽曲進行の速度)を意味するものである。したがって、楽曲の「再生テンポ」といったときには、音楽データの再生時の速さであり、 1分間あたりの柏の数 (B PM： Beat Per Minutes)を意味する。

[0033] また、使用者の「体動テンポ (動作テンポ）」と、つたときには、体動（動作)の速度であって、例えば、使用者の体動 (動作)が歩行 (ウォーキング)や走行 (ランニング)などの場合には、 1分間あたりの歩数であり、また、動作がジャンプの場合には、 1分間当たりのジャンプの回数であるというように、 1分間当たりの使用者の計数可能な最小の動作の単位（1つの動作 (体動））の数を意味する。このように、使用者の体動（動作

)につ、て用いる「ピッチ」と、う文言と「テンポ」 t 、う文言とは、この明細書にお！、てはほぼ同義の文言として用いる。

[0034] [体動検出装置の各部の機能、動作について]

以下に、この実施の形態の体動検出装置を構成する各部毎の機能や動作について、より詳細に説明する。

[0035] [加速度センサ 1について]

まず、加速度センサ 1について説明する。この発明の体動検出装置は、使用者の身体に装着するようにされる加速度センサ 1からの検出出力に基づ!、て、使用者の歩行や走行に応じた鉛直方向の体動を正確に検出できるようにするものである。カロ速度センサ 1としては、 1軸（単軸）のものや、 2軸や 3軸などの多軸のものを用いることが可能である。

[0036] 加速度センサ 1として、 1軸の加速度センサを用いた場合には、使用者の鉛直方向の体動を検出できるようにするために、装着位置や装着方向につ、てある程度制約を受ける。例えば、腕や足などに 1軸の加速度センサを装着した場合には、腕や足の振りの影響を受けることが考えられるなど、装着する位置によって鉛直方向以外の影響を受ける可能性がある。

[0037] このため、加速度センサ 1として 1軸の加速度センサを用いる場合には、使用者の歩行、走行に応じた鉛直方向の体動をできるだけ正確に検出できるようにするために、例えば、使用者の腰部に、加速度の検出方向が鉛直方向となるように当該 1軸の加速度センサを装着しなければならないといった制約が生じる。しかし、このような制約を遵守した場合には、 1軸の加速度センサからの検出出力は加速度の鉛直成分として用いることができる。この場合、 1軸の加速度センサ自体が鉛直成分抽出部 2としての機能を有することになる。

[0038] これに対して、加速度センサ 1として互いに直交する軸により構成される 2軸や 3軸の加速度センサを用いることにより、加速度センサ 1の装着位置や装着方向に柔軟性を持たせることが可能になる。しかし、加速度センサ 1として多軸の加速度センサを用いる場合には、多軸の検出出力から鉛直成分を抽出する必要が生じる。この実施の形態の体動検出装置において、加速度センサ 1は、例えば 3軸の加速度センサが用いられている。このため、加速度センサ 1の後段に鉛直成分抽出部 2を設けている

[0039] [鉛直成分抽出部 2について]

鉛直成分抽出部 2は、（1)当該多軸の加速度センサ 1からの検出出力を用いて、その重力場における重力加速度ベクトルを推定し、 (2)この重力加速度ベクトルの推定結果に基づ、て、同じ加速度センサ 1の検出出力から鉛直方向の信号成分を抽出する処理を行う。

[0040] このように、多軸の加速度センサ 1からの全ての軸についての検出出力を総合的に用いて、鉛直成分を抽出することによって、作用軸を推定する必要がなぐユーザーに対する加速度センサ 1の装着位置や装着方向に左右されること無ぐユーザーの鉛直方向の運動を正確に検出することができるようにしている。

[0041] ここで、加速度センサ 1として、 3軸の加速度センサを用いる場合について具体的に説明する。加速度センサ 1を X軸、 Y軸、 Z軸の 3軸とし、当該加速度センサ 1から得られるある時点 nの加速度ベクトル anを図 2の（1 1)式に示すように、 axn (X軸成分）、 ayn (Y軸成分）、 azn(Z軸成分)で表すものとする。この図 2の（1— 1)式に示した加速度ベクトル (加速度ベクトルのデータ系列） an力重力加速度ベクトル gの推定を行うと共に、体動検出をも行うようにする。

[0042] 具体的には、重力加速度ベクトル gの推定は、より簡便には加速度ベクトル anの各軸の移動平均値を算出し、その平均ベクトルを重力加速度ベクトル gとする方法がある。この場合、体動による信号成分の影響を少なくするために、十分長い区間で移動平均の計算を行うことが望ましい。また、加速度ベクトル anの各軸の値を、最小二乗法などを用いて解析し、重力加速度ベクトル gの算出を行うようにする方法を用いるようにしてもよい。

[0043] 加速度ベクトル anを用いて重力加速度ベクトル gを推定した結果を、図 2の（1— 2) 式に示すように、 gx(X軸成分）、 gy(Y軸成分）、 gz (Z軸成分)で表すものとする。この場合、加速度ベクトル anの鉛直成分 vnは、図 2の（1 3)式に示す演算により求めることができる。すなわち、加速度ベクトル anの鉛直成分 vnは、図 2の（1 3)式に示したように、重力加速度ベクトル gの内積と加速度ベクトル anの積を重力加速度べタトル gの絶対値 (大きさ)で割り算することにより求めることができる。

[0044] このように、 3軸の加速度センサ 1により検出される加速度ベクトル anと当該加速度ベクトルから求められる重力加速度ベクトル gとから、鉛直成分 vnを演算により正確に求めることができる。すなわち、 3軸の加速度センサ 1からの検出出力を総合的に用い、その中から鉛直成分のみを数値計算により分離することにより、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出できるという着想に基づいてこの発明はなされている。

[0045] また、重力加速度ベクトル gの 3次元空間における偏角を求めたうえで、加速度べクトル anを回転させることによつても同様の計算ができる。すなわち、重力加速度べタトル gについての偏角 0、 φを、図 3の（2— 1)、 (2— 2)に示すときに、図 3の（2— 3) 式により計算される xnは、加速度ベクトル anの鉛直成分であり、 a'xnは、鉛直成分 vnと一致する。また、ベクトル ynとベクトル a'znの内積は、重力加速度ベクトル g を法線ベクトルとする平面への加速度ベクトル anの正射影である。

[0046] つまり、 3軸の加速度センサ 1からの検出出力により得られる加速度ベクトル anを鉛直成分と水平成分に成分分解できるため、鉛直成分のみならず、水平成分を解析することによって水平方向の体動をも検出することができる。具体的には、水平ベクトルの長さ hnは、図 4の（3— 1)式や図 4の（3— 2)式によって求めることができる。

[0047] このように、重力加速度ベクトルの偏角を考慮した演算式を用いる場合には、ユーザ一の鉛直方向の体動と水平方向の体動とを、比較的に簡単に、し力も正確に求めることがでさる。 [0048] なお、ここでは 3軸の加速度センサ 1を用いる場合を例にして説明した力これに限るものではない。この発明の基本的なコンセプトは、 2軸の加速度センサを用いる場合にも 3軸の加速度センサを用いる場合と同様にして適用可能である。

[0049] すなわち、 2軸の加速度センサにより検出する加速度ベクトル anと重力加速度べクトル gとを、図 5の（4 1)式 (加速度ベクトル）、図 5の（4 2)式（重力加速度ベクトル )のように表すものとすると、 3軸の加速度センサを用いる場合と同様に、図 2の（1— 3 )式にしたがって鉛直成分を計算することができる。

[0050] また、重力加速度ベクトル gの偏角 0を、図 5の（4 3)式に示すように表すものとすると、図 5の（4 4)式にしたがって、加速度ベクトル anについて、その鉛直成分^ x nとこれに直交する水平成分^ ynに成分分解でき、^ xnと鉛直成分 vnとは一致する

[0051] このように、図 5に示した各式、および、図 2に示した（1 3)式により、 2軸の加速度センサを用いた場合であっても、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出すること力 Sできるし、また、重力加速度ベクトル gの偏角 Θを考慮するようにした場合には、ュ一ザ一の水平方向の体動をも正確に検出することが可能となる。

[0052] 図 6は、ユーザーに装着するようにした 3軸の加速度センサにより、当該ユーザーが歩行など運動を行っている場合に、サンプリング周波数 50Hzで 4秒間、加速度データを取得した場合における、この取得した加速度データと、これを上述したこの発明の基本的なコンセプトにしたがって成分分解した場合に得られるデータとをグラフ化して示したものである。図 6において、横軸は時間（ミリ秒）、縦軸は重力加速度 (G) である。また、後述する図 7、図 8、図 10、図 12、図 14においても、横軸は時間（ミリ秒）、縦軸は重力加速度 (G)である。

[0053] すなわち、図 6Aは、 3軸の加速度センサからの加速度データのグラフであり、図 6B は、 3軸の加速度データ力計算した加速度ベクトルの長さ（大きさ）のグラフであり、図 6Cは、図 2〜図 4を用いて説明した方法によって、 3軸の加速度データから計算して得られた鉛直成分のグラフである。また、図 6Dは、図 2〜図 4を用いて説明した方法によって、 3軸の加速度データ力も計算して得られた水平成分のグラフである。

[0054] そして、この図 6に示したグラフは、加速度データの検出時において、ユーザーは主に鉛直方向の運動を行っていた力約 80サンプル目、約 100サンプル目および 1 70サンプル目に水平方向の運動が発生し、これがノイズ成分として存在している場合を示している。

[0055] しかし、ノイズ成分は水平成分に存在するものであるために、この発明の基本的なコンセプトにしたがって、加速度データ (加速度ベクトル)を鉛直成分（図 6C)と水平成分（図 6D)とに成分分解すれば、鉛直成分からは水平成分のノイズを除去することができるので、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出できることが分かる。もちろん、水平成分からは鉛直成分のノイズを除去することができるので、ユーザーの水平方向の体動を正確に検出できる。すなわち、成分分解することにより、ノイズの低減効果がある。

[0056] なお、ここでは、演算により加速度ベクトルの鉛直成分を抽出するようにした力これに限るものではない。例えば、各軸の加速度ベクトルの長さ（大きさ）を演算により求めて、一番長さのある加速度ベクトルを使用者の体動を一番反映した加速度べタトルの鉛直成分として用いるようにしたり、あるいは、使用者の体動を一番反映していると推測される軸の検出出力（加速度ベクトル)を鉛直成分として用いるようにしたりしてちょい。

[0057] しかし、加速度ベクトルの長さに応じて鉛直成分を特定したり、あるいは、鉛直成分に応じた軸を推定したりする場合には、多軸の加速度センサ 1の使用者に対する装着位置や装着方向がある程度制限される場合もある。しかし、演算によって加速度べタトルの鉛直成分を抽出するようにした場合には、上述もしたように、多軸の加速度センサ 1の使用者に対する装着位置や装着方向の制約を受けることは無いので、体動検出装置の使用者に対する装着の自由度を向上させることができる。

[0058] [高域 Z低域分解部 3について]

次に、高域 Z低域分解部 3の機能及び動作について説明する。上述したように、鉛直成分抽出部 2において抽出された鉛直成分 vnを関数 x(n)で表すものとする。鉛直成分抽出部 2からの加速度ベクトルの鉛直成分 x(n)は、高域 Z低域分解部 3に供給される。高域 Z低域分解部 3は、例えば LPF (Low Pass Filter)の構成とされ、加速度ベクトルの鉛直成分 x(n)を帯域分割し、高域成分 xh(n)と低域成分 xl(n)とに分離する。

[0059] このとき、高域 Z低域分解部 3の LPFとしての特性としては、歩行や走行による加速度の主要成分が含まれる 2Hz〜4Hzが通過域となって、ることが望まし、。また、鉛直成分 X (n)と高域成分 xh (n)および低域成分 xl (n)の位相は揃って、ることが望ましい。

[0060] このように、鉛直成分 x(n)について、高域成分 xh (n)と低域成分 xl (n)とに分離するのは、上述もしたように、低域成分 xl(n)には使用者の鉛直方向の体動に応じて変化する成分が多く含まれ、高域成分 xh (n)にはノイズ成分が混入し易いためである。このようにして高域 Z低域分解部 3にお、て分解された高域成分 xh (n)と低域成分 x Kn)とは、ピーク検出 Z判定処理部 4に供給される。

[0061] [ピーク検出 Z判定処理部 4の機能と動作にっ、て]

ピーク検出 Z判定処理部 4は、上述もしたように、加速度ベクトルの鉛直成分 x (n) の低域成分 xl(n)に基づいて、ピーク位置の候補を検出すると共に、このピーク位置の候補を基準に用いた所定範囲毎に低域成分のエネルギーと高域成分のエネルギ一の成分比に基づ!、てピーク位置の候補を特定する。

[0062] このように、低域成分のエネルギーと高域成分のエネルギーの成分比を用いる理由について説明する。図 7、図 8は、この実施の形態の体動検出装置を使用者の異なる部位に装着した場合に検出される各帯域の加速度信号のグラフを示す図である。具体的には、図 7は、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に固定して装着して用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図であり、図 8は、この実施の形態の体動検出装置を使用者のズボンのポケットに入れて用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。

[0063] 図 7、図 8とも、使用者の歩行時における 3軸の加速度センサ 1において検出された加速度信号を 50Hzでサンプリングすることにより計測したものである。また、図 7、図 8とも最上段（図 7A、図 8A)のグラフが 3軸の加速度ベクトル力抽出した鉛直成分、すなわち x (n)であり、中段（図 7B、図 8B)に示したグラフが鉛直成分 x(n)の内の低域成分 xl (n)であり、最下段（図 7C、図 8C)のグラフが鉛直成分 x (n)の高域成分 xh (n)である。 [0064] そして、図 7に示したように、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着した場合における 3軸の加速度センサ 1の検出出力においては、中段に示した低域成分 xl (n)に周期的な変化が集中し、最下段に示した高域成分 xh (n)には周期的な変化はほとんど無いことからほぼ歩行による上下動に対応する成分のみが加速度信号として計測されて!ヽることが分かる。

[0065] したがって、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して使用するようにした場合には、使用者の鉛直方向の体動に応じた成分のみを効率よく計測することができるので、鉛直成分 X (n)の低域成分 xl (n)の波形を閾値判定あるいはピーク検出することによって歩行や走行などの体動を検出することができ、これをカウント処理すれば、正確に歩数のカウント (計数)が可能な歩数計が実現出来る。

[0066] これとは対称的に、図 8に示したように、この実施の形態の体動検出装置を使用者のポケットに入れて用いるようにした場合における 3軸の加速度センサ 1の検出出力においては、歩行に応じた周期的な上下動以外の振動成分 (ノイズ成分)が、中段に示した低域成分 xl (n)〖こも、また、最下段に示した高域成分 xh (n)にも現れており、特に、最下段に示した高域成分 xh (n)に多く現れている。したがって、低域成分について閾値判定やピーク検出を行うようにしても、歩行以外のノイズ成分を歩行に応じた体動として誤検出してしまう可能性が非常に高くなる。

[0067] ところで、図 8において、区間 A、区間 B、区間 Cに示すように、中段に示した低域成分のグラフにおいて、振幅が 1Gを下回っている区間 (領域)を区切った場合、周期的な運動である歩行による上下動に対応する波形は、区間 Aの波形と区間 Bの波形であり、区間 Cの波形は、周期的なものではなぐ歩行以外の振動、すなわちノイズ成分である。そして、図 8に示したように、区間 A及び区間 Bでは高域成分が弱いのに対して、区間 Cでは高域成分が強い。

[0068] このように、周期的な運動である歩行による使用者の体の上下動に応じた成分は、低域成分 xl (n)に顕著に現れ、ノイズ成分は高域成分 xh (n)に顕著に現れる。そこで、ピーク位置の候補として検出したそれぞれのピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補の前後に予め決められた時間幅を有する所定領域を定める。

[0069] 例えば、ピーク位置の候補の前 Mサンプル区間と後 Mサンプル区間（Mは 1以上の整数）というように所定範囲を定めればよい。なお、図 7、図 8においては、比較的にノィズの影響を受け難、極小値をピーク値として検出し、これに対応するピーク位置をピーク位置の候補として特定するようにして!/、る。

[0070] このようにして定めたピーク位置の候補を含む各所定領域にぉ、て、低域成分 xl ( n)のエネルギーと高域成分 xh(n)のエネルギーとのエネルギー比 dを求める。図 9は、エネルギー比 dを求めるための計算方式を説明するための図である。加速度べタトルの鉛直成分 X (n)の高域成分 xh (n)のエネルギー ehは、図 9の（5— 1)式によって求めることができる。また、加速度ベクトルの鉛直成分 x(n)の低域成分 xl (n)のエネルギー elは、図 9の（5— 2)式によって求めることができる。

[0071] なお、図 9の（5— 1)式と（5— 2)式において、 nlはピーク位置の候補を含む所定領域の開始位置を示し、 n2はピーク位置の候補を含む所定領域の終了位置を示して、る。そして、低域成分 xl (n)のエネルギーと高域成分 xh (n)のエネルギーとのェネルギー比 dは、図 9の（5— 3)式によって求めることができる。

[0072] このようにして求めたエネルギー比 dが、予め決められた閾値 Dよりも小さい場合に、その所定領域に含まれるピーク位置の候補として検出された位置をピーク位置の候補として特定する。すなわち、ピーク位置の候補として特定した位置は、使用者の歩行あるいは走行といった運動に応じてピークになったものと判断し、このピーク位置の候補をカウントすることにより、歩行や走行を行った使用者の歩数を正確にカウントすることができる。すなわち、ある閾値 Dを定めたうえで、エネルギー比 d<閾値 D のときに限って歩行あるいは走行と判定することにより、歩行や走行以外の振動成分の影響を排除できる。

[0073] し力しながら、上述のように、歩行や走行といった使用者の体動に応じた変化を検出するために、加速度ベクトルの鉛直成分 x (n)の低域成分 xl(n)に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、低域成分 xl(n)のエネルギー elと高域成分 xh(n)のェネルギー ehとのエネルギー比 dを考慮してピーク位置の候補を特定するようにしても、まだ誤判定をする場合があると考えられる。

[0074] 図 10は、歩行や走行といった使用者の周期的な体動以外の影響により、多軸の加速度センサ 1により検出される加速度ベクトルの鉛直成分 x (n)の低域成分 xl (n)にも不規則な信号が混入した場合のグラフ (不規則波形)を示す図である。例えば、転んだり、体動検出装置を落としたり、あるいは、使用者がジャンプするなど、歩行や走行以外の不規則な動作が発生した場合には、図 10の中段の低域成分 xl(n)のグラフに表されるように、歩行や走行以外の不規則な体動成分が混入する場合がある。

[0075] このように、歩行や走行以外の不規則な体動成分が、加速度ベクトルの鉛直成分 X

(n)の低域成分 xl (n)に混入していた場合には、これを周期的な運動である歩行や走行に応じた体動と誤判定をしてしまう場合があると考えられる。そこで、ある区間にお!、て信号波形が似て、るかどうかを比較して、波形が似て、れば歩行や走行であると判定をするようにする。

[0076] 例えば、歩行や走行以外の不規則な動作が発生した場合の加速度ベクトルの鉛直成分 x (n) (図 10A)、低域成分 xl (n) (図 10B)、高域成分 xh (n) (図 IOC)の例のグラフである図 10において、ピーク位置として、位置 A、位置 B、位置 Cを検出することができる。これらに関して、位置 Aと位置 B、位置 Bと位置 C、位置 Aと位置 Cというようにペアを作り、そのペア間において、それぞれのピーク位置の周辺の波形についてマッチングを取るようにする。

[0077] この場合、図 10からも明らかなように、位置 Aの近傍の波形、位置 Bの近傍の波形、位置 Cの近傍の波形については、相互に類似するものがないために、周期的な体動である歩行や走行の体動とは異なるものと判断し、歩行や走行時の体動ではな、ものとして判断することが可能である。

[0078] これに対して、図 7や図 8に示したように、加速度ベクトルの鉛直成分 x (n)、低域成分 xl (n)、高域成分 xh (n)が検出された場合において、ピーク位置の候補として特定された位置を含む所定区間を設定し、その前、あるいは、後ろの 1つ以上の所定区間の波形とマッチング処理した場合には、類似する場合があるためにピーク位置の候補として特定された位置を、正式なピーク位置として決定することができる。

[0079] 具体的には、図 7に示した例の場合には、ノイズの影響が少な、ように、低域成分 X 1 (n)のグラフにお、て極小値をピーク値として取るようにすれば、隣り合うピーク位置を含む波形の類似度は非常に高、ので、各ピーク位置の候補として特定された位置をピーク位置として決定することができる。また、図 8に示した例の場合においても、ノィズの影響が少ないように、低域成分 xl (n)のグラフにおいて極小値をピーク値として取るようにしているので、ピーク位置の候補の 1つおきの当該ピーク位置を含む波形の類似度が非常に高ぐ各ピーク位置の候補として特定された位置をピーク位置として決定することができる。

[0080] このように、ピーク位置の候補を特定し、その候補を含む所定区間の波形にっ、て、比較する（マッチングを取る)他の所定区間を定め、両所定区間同士の波形を比較して類似度が高い場合に、比較対象の所定区間に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定することができる。

[0081] なお、比較する他の所定区間は、例えば、隣り合う所定区間同士、あるいは、 1つおきの所定区間同士、あるいは、 2つおきの所定区間同士というように、適宜定めることができる。あるいは、前 (過去方向）の 1つ以上の所定区間の波形と比較し、 2っ以上の所定区間との間で類似度が高い場合に、比較元の所定区間のピーク位置の候補をピーク位置と決定するなど、比較する所定区間の位置や数は任意に設定することが可能である。

[0082] このように、この実施の形態の体動検出装置において、ピーク検出 Ζ判定処理部 4 は、単に加速度ベクトルの鉛直成分 X (η)の低域成分 xl (n)の情報 (波形)からピーク位置の候補を検出し、低域成分のエネルギー elと高域成分のエネルギー ehとのエネルギー比 dを考慮してピーク位置の候補を特定するに止まらず、ピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形比較 (波形マッチング)を行うことによって、歩行や走行と言った使用者の周期的な体動を正確に検出することができるようにしている。

[0083] そして、使用者の歩行や走行などの周期的な体動を正確に検出することができるので、使用者の体動をカウントすることにより、正確に使用者の歩行時や走行時における歩数のカウントが可能な歩数計を実現することができる。なお、精度を若干落としてよければ、上述もしたように、波形マッチングを行うことなぐエネルギー比 dを用いて特定するようにしたピーク位置の候補に従って歩数をカウントしてもよ、。

[0084] [ステップ位置解析部 5の機能と動作にっ、て]

上述した加速度センサ 1、鉛直成分抽出部 2、高域 Z低域分解部 3、ピーク検出 Z 判定処理部 4の各部の機能により、使用者の身体に装着される加速度センサ 1からの検出出力に基づいて、使用者の歩行や走行に応じて使用者の身体に生じる鉛直方向の体動を正確に検出することができる。このようにして検出した体動をカウントすれば、使用者の歩数を正確にカウントすることも可能となる。

[0085] し力しながら、使用者の動作状態としては、歩行や走行を行っている動作状態ばかりではなぐ静止している状態もあれば、静止状態でもなく動作態でもない不定な状態である場合もある。このため、使用者の動作状態を正確に把握できれば、歩数を力ゥントするなどのように、体動をカウントする場合においても、静止状態や不定状態にあるときにおいても体動のカウントを行うといった誤動作をさらに防止することが可能である。

[0086] そして、歩行や走行など運動を行っている動作状態にあることが分ければ、その期間においては使用者の体動を正確に検出し、使用者の体動ピッチ (体動テンポ）を正確に把握し、使用者の他動ピッチに合わせた機器制御を行うことも可能となる。そこで、この実施の形態の体動検出装置において、ステップ位置解析部 5は、ピーク検出 Z判定処理部 4にお、て決定されたピーク位置を示す情報の供給を受けて、これに基づき、使用者の動作状態を正確に把握することができると共に、使用者が歩行や走行などの周期的な運動を行って、る場合にぉ、ては、その体動ピッチをも正確に検出することができるようにして!/、る。

[0087] 図 11は、使用者の動作状態の遷移を説明するための図である。図 11に示すように、使用者の動作状態として、「不定」、「静止」、「歩行 Z走行」の 3つの状態があるものとする。ここで、「静止」は使用者の体の動きが全く無い状態を、「歩行/走行」は使用者が歩行または走行している状態を、「不定」は上記 2つの状態以外の状態を意味する。また、初期状態は「不定」から開始するものとする。また、「静止」状態から「歩行 Z 走行」状態に遷移する場合、あるいは、「歩行 Z走行」状態から「静止」状態に遷移する場合には、「不定」状態を経由するものとする。

[0088] そして、ステップ位置解析部 5においては、ピーク検出 Z判定処理部 4からの決定されたピーク位置情報に基づいて、まず、使用者の動作状態を判定する。ここでは、図 11において、遷移 A〜遷移 Gのそれぞれの遷移状態を判別することにより、使用者の動作状態を判別する。 [0089] すなわち、「不定」状態が維持される場合を遷移 A、「不定」状態から「歩行 Z走行」状態に変化する場合を遷移 B、「歩行 Z走行」状態が維持される場合を遷移 C、「歩行 Z走行」状態から「不定」状態に遷移する場合を遷移 D、「不定」状態から「静止」状態に遷移する場合を遷移 E、「静止」状態から「不定」状態に遷移する場合を遷移 F、「静止」状態が維持される場合を遷移 Gというように、各状態が維持される場合にっ、ても 1つの遷移状態として動作状態の遷移を細かく把握するようにして!/、る。

[0090] 次に、各遷移状態の判別のための条件について説明する。各遷移状態の判別は、上述もしたように、ピーク検出 Z判定処理部 4にお、て決定されたピーク位置に基づいて行う。以下においては、「決定されたピーク位置」を「検出されたステップ」とも言う。すなわち、ピーク検出 Z判定処理部 4において決定されたピーク位置力使用者の鉛直方向の体動に応じたステップとみなすようにしている。そして、（1)以下に説明する遷移 Bである場合の条件も、遷移 Cである場合の条件も満たさないときには、遷移 Aの状態であると判定し、「不定」状態を維持する。

[0091] また、（2)遷移 Aの状態であると判定した後に、検出されたステップ (決定されたピーク位置）のうち新しい方力も数個について、隣接するステップの時間間隔を計算し、時間間隔が一定である場合には、「不定」から「歩行/走行」へ遷移する遷移 Bの状態であり、使用者の動作状態としては、「歩行 Z走行」状態になったと判定する。この場合、基準ステップ間隔 (基準ピッチ Ps)を算出しておく。なお、基準ステップ間隔は、後述もするが、遷移 Bであることの判定に用いたステップ間の間隔の平均値である。

[0092] また、（3)遷移 Bまたは遷移 Cと判定した後に、新しく検出されたステップとその直前のステップとの間隔が、基準ステップ間隔 (基準ピッチ Ps)の整数倍に対してある誤差範囲内である場合には、遷移 Cの状態であると判定し、「歩行/走行」状態を維持する。また、遷移 Bまたは遷移 Cであると判定した後において、上述した（3)の遷移 Cであると判定するための条件を満たさない場合には、遷移 Dの状態であり、使用者の動作状態としては、「不定」状態であると判定する。

[0093] また、（5)遷移 Aまたは遷移 Dであると判定した後において、一定時間以上、ステツプが検出されない場合 (ピーク位置が決定されない場合）には、「不定」から「静止」へ遷移する遷移 Eの状態であり、使用者の動作状態としては「静止」状態であると判定する。また、（6)遷移 Eまたは遷移 Gであると判定した後において、ステップの検出がされた場合 (ピーク位置が決定された場合）には、「静止」から「不定」へ遷移する遷移 Fの状態であり、使用者の動作状態としては、「不定」状態になったと判定する。

[0094] また、（7)遷移 Eまたは遷移 Gと判定された後において、ステップが検出されない場合 (ピーク位置が決定されない場合）には、遷移 Gであると判定し、使用者の動作状態としては。「静止」状態を維持する。

[0095] なお、上述した（2)の遷移 Bか否かの判定において、ステップ間隔が一定かどうかの判定基準は、ステップ間隔の分散や標準偏差があるかどうかで判定してもよいし、最大値と最小値の差が閾値以下であるかどうかで判定するのでもよ、。また基準ステップ間隔は、上述もしたように判定に用いたステップの時間間隔の平均を用いたり、あるヽは、判定に用、たステップの時間間隔の中間値を用、たりしてもよ、。

[0096] 図 12は、図 1に示した体動検出装置の加速度センサ 1、鉛直成分抽出部 2、高域 Z低域分解部 3、ピーク検出 Z判定処理部 4の各部の機能を用いて、加速度センサ 1からの検出出力からステップ検出（ピーク位置の決定)をした場合の波形を示す図である。この図 12においても、ピークは極小値側で取るようにしている。図 12Aに示す波形は、「不定」状態力 4つのステップ (決定されたピーク位置）が検出された場合の波形を示す、図 12Bは、図 12Aの状態から、その直後のステップが検出された場合の波形を示している。このような図 12を用いて、状態遷移の例について具体的に説明する。

[0097] まず、図 12Aに示した波形において、最初は「不定」の状態であったとする。この後、 4つのステップが検出（2つのピーク位置が決定）されているため、ステップ位置解析部 5は、隣接するステップ区間 Tl、 Τ2、 Τ3の各ステップ間隔を算出し、それらを比較する。この例の場合、ステップ区間 Tl、 Τ2、 Τ3の各区間の間隔はほぼ一定であるので、この場合には、「不定」から「歩行 Ζ走行」へ遷移する遷移 Βの状態であると判定することができる。

[0098] このとき、ステップ位置解析部 5は、図 13に示す (6— 1)式により、基準ピッチ (基準ステップ間隔) Psを算出する。なお、図 13に示した（6— 1)式は、図 12Aの状態にあるときの基準ピッチ Psを算出するための式であり、ステップ区間が増えれば、分子の加算される区間と、分母の区間数が変わることになる。

[0099] そして、図 12Aに示した状態から、図 12Bに示した状態に変化した場合には、最新のステップ区間 T4のステップ間隔と、図 13の（6— 1 )式によって算出した基準ピッチ Psとを比較する。この場合、ステップ区間 T4のステップ間隔と基準ピッチ Psとはほぼ同じであり、差分は誤差範囲内であると判定されることにより、遷移 Cの状態であると判定され、「歩行 Z走行」の状態が維持されることになる。

[oioo] なお、「歩行 Z走行」状態における歩行時や走行時におけるピッチの周期 (ステップ間隔）は、基準ピッチを代表値として用いてもよいし、ある時間区間内のステップ間隔の平均値や、一定数のステップ間隔の平均値を用いてもよ!、。

[oioi] また、上述の説明にお、ては、「歩行」状態と「走行」状態とを区別せずに、「歩行 Z 走行」状態というように 1つの状態として把握するようにした。しかし、これに限るものではなヽ。「歩行」状態と「走行」状態とをそれぞれ別の状態として把握できるようにしてちょい。

[0102] 歩行と走行を分ける基準として、上述した（2)の遷移 Bの判定の条件にカ卩えて、（A )ステップ間隔がある一定未満の場合は「走行」状態と判定し、それ以外の場合には「歩行」と判定するようにしたり、あるいは、（B)加速度波形のピーク値が一定以上の場合は「走行」状態であると判定し、それ以外の場合には「歩行」状態であると判定したりすることが可能である。もちろん、上述のように、上述 (A)または（B)の何れかの条件を用いてもょ、し、上述の (A)と（B)との両方の条件用いるようにしてもよ!、。

[0103] また、上述したように、「歩行」状態と「走行」状態とを全く別の動作状態として定義してもよいが、状態遷移は図 11にしたがうものとして、「歩行 Z走行」状態の属性とし、上述した (A)、（B)の一方または両方の条件 (基準)を用いて、「歩行」と「走行」とを分けて把握するようにしてもょ、。

[0104] また、遷移 Cであるか否かの判定にぉ、ては、ステップ間隔と基準ピッチ（基準ステップ間隔) Psとをそのまま比較するのではなぐ基準ピッチ Psの整数倍を基準に判定するようにした。このようにすることによって、ステップの検出漏れがあった場合の意図しない状態遷移を防止することに役立つ。

[0105] 例えば、この実施の形態の体動検出装置においては、上述もしたように、ピーク検出 Z判定処理部 4において、ピーク位置の候補を検出して、高域と低域のエネルギ一を考慮してピーク位置の候補を特定し、さらに、このピーク位置の候補を含む所定間隔毎に波形比較を行うことによって、ピーク位置を決定するようにしている。

[0106] しかし、実際には使用者の歩行が続行しているのにも関わらず、一時的に加速度波形が乱れると周囲の波形とのマッチングが取れず、検出漏れが起こる可能性がある。このため、上述もしたように、ステップ位置解析部 5において、遷移 Cの判定を行う場合に、「基準ピッチの整数倍を基準に判定」することにより、前段のピーク検出 Z判定処理部 4において、歩行ステップ検出漏れ (ピーク位置の決定漏れ)が起こっても安定した状態推定を行うことが可能となる。

[0107] 例えば、図 14は、「歩行/走行」状態において、 X印（ばつ印）で示した 2つのステツプ (ピーク位置）の検出漏れ (カウント漏れ)が生じ、一番最近に検出されたステップ（ピーク位置）とその直前に検出されたステップ (ピーク位置）との間隔が 3ステップ分になる場合の例を示している。

[0108] この図 14に示した例の場合には、遷移 Cである力否かを判断するために条件において、新しく検出されたステップとその直前のステップとの間隔力基準ステップ間隔 (基準ピッチ Ps)の整数倍に対してある誤差範囲内である場合には、遷移 Cの状態であると判断され、「歩行/走行」の状態は維持されることになる。

[0109] 従って、単純に検出されたステップを 1つづつ積算するのではなぐステップ (ピーク位置)が検出されない場合であっても、「歩行 Z走行」状態が維持されている場合においては、基準ピッチに対する倍数を積算の対象とすることで、より正確な歩数計測も可能となる。したがって、この発明を歩数計に適用することで、歩数計の精度向上にも役立つ。

[0110] このように、この実施の形態の体動検出装置は、加速度センサ 1、鉛直成分抽出部 2、高域 Z低域分解部 3、ピーク検出 Z判定処理部 4、ステップ位置解析部 5の各部が有機的に機能することによって、使用者の歩行や走行といった体動を正確に検出、これを把握することができる。

[0111] [具体的な装置への適用 ]

次に、この発明による装置、方法、プログラムを具体的な装置に適用した場合について説明する。以下においては、この発明を歩数計に適用した場合と、音響再生装置に適用した場合とに分けて説明する。

[0112] [歩数計への適用について]

まず、この発明の装置、方法、プログラムの一実施の形態を歩数計に適用した場合について説明する。図 15は、この実施の形態の歩数計 100を説明するためのブロック図である。図 15に示すように、この実施の形態の歩数計 100は、制御部 110に対して、 3軸の加速度センサ 101が AZD変換部 102を介して接続されると共に、表示部 103、操作部 104が接続されて形成されたものである。

[0113] 3軸の加速度センサ 101は、 1軸の加速度センサを互いに直交する X軸、 Y軸、 Z軸の 3軸に配置して形成されたもの、あるいは、直交する 3軸の加速度センサがひとつのパッケージに封入されて形成されたものの、ずれを用いてもょヽ。 3軸の加速度センサ 101からの X軸、 Y軸、 Z軸のそれぞれの検出出力（アナログ出力）は、 AZD変換部 102に供給され、ここで制御部 110にお、て処理可能な形式のデジタルデータに変換されて制御部 110に供給される。

[0114] 制御部 110は、この実施の形態の歩数計 100の各部を制御するものであり、図 15 に示すように、 CPU (Central Processing Unit) 111、 ROM (Read Only Memory) 11 2、 RAM (Random Access Memory) 113、不揮発性メモリ 114が、 CPUバス 115を通じて接続されてマイクロコンピュータの構成とされたものである。

[0115] ここで、 CPU111は、各種のプログラムを実行し、各部に供給する制御信号を形成したり、各種の演算を行ったりするなど、制御部 110における処理や制御の主体となるものである。 ROM112は、 CPU111が実行する各種のプログラムや処理に必要になるデータを記憶保持する。

[0116] また、 RAM113は、処理の途中結果を一時記憶するなど、主に作業領域として用いられるものであり、 AZD変換部 102を通じて供給される加速度センサ 101からの数値ィ匕された加速度データを記憶保持するバッファメモリなどとしても用いられる。不揮発性メモリ 114は、例えば、 EEPROM (Electrically Erasable and Programmable R OM)やフラッシュメモリなどの電源が落とされても記憶データが消滅することのな!/、メモリであり、電源が落とされても保持しておくべきデータ、例えば設定されたパラメ一タゃ追加されたプログラムなどを記憶保持する。

[0117] また、制御部 110に接続された表示部 103は、表示制御回路を含み、例えば、 LC D (Liquid Crystal Display)、有機 EL (Electro Luminescence)ディスプレイ、 CRT (Ca thode-Ray Tube)等の表示素子を備え、制御部 110の制御に応じて歩数のカウント値や種々のガイダンス情報等を表示する。具体的には、表示部 103は、制御部 110 力表示データの供給を受けて、この表示データ力表示素子に供給する映像信号を形成し、これを表示素子に供給することによって、制御部 110からの表示データに応じた表示情報を表示素子の表示画面に表示する。

[0118] また、操作部 104は、リセットキーや各種のファンクションキーなどを備え、ユーザー力ゝらの操作入力を受け付けて、これに応じた電気信号を制御部 110に供給することができるものである。これに応じて、制御部 110は各部を制御し、ユーザーの指示に応じた処理を行うことができるようにして、る。

[0119] そして、この実施の形態の歩数計 100において、制御部 110が、図 1に示す体動検出装置における鉛直成分抽出部 2、高域 Z低域分解部 3、ピーク検出 Z判定処理部 4、ステップ位置解析部 5としての機能を実現すると共に、ステップ計測を行うステップ計測部としての機能をも実現するようにしている。

[0120] すなわち、この実施の形態の歩数計 100の制御部 110は、加速度センサ 101からの検出出力に基づいて、図 1を用いて説明したように、鉛直成分抽出、鉛直成分の高域 Z低域の分解、ピーク位置の候補の検出とピーク位置の候補の特定、波形マツチングによるピーク位置の決定を行って、決定したピーク位置に基づ、て歩数を計測する。

[0121] さらには、決定したピーク位置に基づいて、使用者の動作状態を正確に把握すると共に、歩行や走行などの体動ピッチを正確に把握し、使用者の動作状態が「歩行 Z 走行」である場合にぉ、て、体動ピッチに基づ、て使用者の歩数をより正確に計測することちでさるよう〖こしてヽる。

[0122] 以下、図 16〜図 21のフローチャートを参照しながら、図 15に示したこの実施の形態の歩数計の主に制御部 110において行われる種々の処理について詳細に説明する。 [0123] [鉛直成分抽出処理について]

図 16は、図 15に示したこの実施の形態の歩数計 100の主に制御部 110において実行される鉛直成分抽出処理を説明するためのフローチャートである。この実施の形態の歩数計 100に電源が投入され、操作部 104を通じて歩数の計測を実行するようにする指示入力を受け付けると、制御部 110の CPU111は、まず、図 16に示す処理を実行する。

[0124] 制御部 110は、 AZD変換部 102を通じて供給される加速度データ (加速度べタトル）を取得して RAMI 13にバッファリングする処理を開始し (ステップ S101)、取得した加速度ベクトルを用いて重力加速度ベクトル gの初期値を算出する (ステップ S102 )。そして、サンプルカウンタ cをリセット（ゼロクリア）する（ステップ S 103)。このステツプ S101〜ステップ S103までの処理が電源投入後のいわゆる初期処理に相当する

[0125] そして、制御部 110は、サンプルカウンタ cの値は、予め決められた値 Nより大きいか否かを判断する (ステップ S 104)。この実施の形態においては、演算量を削減するために、重力加速度ベクトル gの再計算は、 N (Nは、 1以上の整数)サンプルおきに行うようにしている。

[0126] ステップ S 104の判断処理において、サンプルカウンタ cが規定値 Nよりも大きいと判断したときには、制御部 110は、重力加速度ベクトル gの再計算処理を行って (ステップ S105)、この後、サンプルカウンタ cに値 0をセットする（ステップ S 106)。すなわち、ステップ S 106の処理は、サンプルカウンタ cのリセット処理である。そして、最新に再計算して得た重力加速度ベクトル gと、加速度ベクトル anとを用いて、図 2または図 3を用いて説明したように演算により鉛直成分 vnを求める (ステップ S107)。

[0127] また、制御部 110は、ステップ S104において、サンプルカウンタ cの値は、値 Nより大きくないと判断した場合には、ステップ S102において算出した重力加速度べタトル gの初期値と最新の加速度ベクトル anとを用いて、上述もしたように、図 2または図 3を用いて説明したように演算により鉛直成分 vnを求める (ステップ S107)。

[0128] そして、ステップ S107の処理の後、制御部 110は、最新の加速度データを取得し（ステップ S108)、サンプルカウンタ cに 1加算して（ステップ S109)、ステップ S104からの処理を繰り返す。このようにして、ステップ S 107で求められた加速度ベクトルの鉛直成分が、高域 Z低域分離処理に用いられる。

[0129] なお、この実施の形態において、ステップ S 105の重力加速度ベクトル gの再計算処理と、ステップ S 102の重力加速度ベクトルの初期値の算出処理は、基本的に同じ処理であり、加速度ベクトルの各軸のデータの移動平均を取ることによって、重力加速度の推定値として、重力加速度ベクトル gを算出する。

[0130] ステップ S 102、ステップ S 105で行われる処理を具体的に説明する。ここでは、現在のサンプル位置を nlとして、過去 Mサンプル分の加速度データから重力加速度を求める場合を考える。この場合において、 X軸の重力加速度ベクトル gxを求めには、現在のサンプル位置よりも M+ 1サンプル前から nlまでの各サンプルにおける X軸の加速度データ axnを加算して合計値を求め、この合計値を値 Mで割り算することにより、 X軸の重力加速度ベクトル gxが求められる。

[0131] 同様に、 Y軸の重力加速度ベクトル gyを求める場合には、現在のサンプル位置よりも M+ 1サンプル前から nlまでの各サンプルにおける Y軸の加速度データ aynをカロ算して合計値を求め、この合計値を値 Mで割り算することにより、 Y軸の重力加速度ベクトル gyが求められる。また、 Z軸の重力加速度ベクトル gzを求める場合には、現在のサンプル位置よりも M+ 1サンプル前から nlまでの各サンプルにおける Z軸の加速度データ aznを加算して合計値を求め、この合計値を値 Mで割り算することにより、 Z軸の重力加速度ベクトル gzが求められる。

[0132] このようにして重力加速度ベクトルを算出する場合には、動きによる加速度成分が平均化されてキャンセルされるように十分長い区間で平均を取るようにすることが望ましい。しかし、あまり長すぎると装置の傾きに追従しなくなりため（装置の傾きを正しく反映させることができなくなるために）、例えば、数秒間程度に設定するのが適当である。

[0133] そして、ステップ S107の鉛直成分の抽出処理においては、上述もしたように、図 2 に示した (1 3)式により、あるいは、図 3に示した（2— 3)式により、最新の加速度べタトル anと重力加速度ベクトル gとに基づいて、鉛直成分 vnを求める（抽出する）ことができる。 [0134] このように、制御部 110は、図 16に示した処理を実行することによって、鉛直成分抽出部 2としての機能を実現するようにして、る。

[0135] なお、図 16に示したように、この実施の形態の歩数計 100においては、重力加速度の推定は、演算量削減のために Nサンプルおきに行うようにした力これに限るものではない。重力加速度の推定についても毎サンプルごとに行ってもよい。重力加速度の推定のための演算処理は、各軸のデータの移動平均をとるものに限るものではない。例えば、最小二乗法などを用いてもよい。

[0136] [鉛直成分の高域 Z低域分離処理にっ、て]

そして、図 16に示した処理により抽出された加速度ベクトルの鉛直成分を高域成分と低域成分とに分離するのであるが、これを上述もしたように、例えば、歩行や走行による加速度の主要成分が含まれる 2Hz〜4Hzの帯域の成分を低域成分として抽出し、 4Hzより高い帯域の成分を高域成分として抽出するようにすれば、鉛直成分を予め決められた帯域の高域成分と予め決められた帯域の低域成分とに分離することができる。

[0137] 図 16に示した処理により抽出される鉛直成分 x(n)には、使用者の歩行運動に伴う上下動に対応したピークが現れ、特に、鉛直成分 x (n)の低域成分 xl(n)には、使用者の歩行運動に伴う上下動に対応したピークが顕著に現れる。このため、鉛直成分 X (n)を分離することにより得られた低域成分 xl(n)に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、低域成分 xl (n)のエネルギーと高域成分 xh (n)のエネルギーとの比に基づいて、ピーク位置の候補を特定する。

[0138] [ピーク位置の候補の検出及び特定処理について]

図 17は、図 15に示したこの実施の形態の歩数計 100の主に制御部 110において実行されるピーク位置の候補の検出及び特定処理を説明するためのフローチャートである。この図 17に示す処理は、図 16を用いて説明した鉛直成分抽出処理により抽出された鉛直成分 X (n)を分離することにより得られる低域成分 xl (n)と高域成分 xh ( n)とに基づいて、例えば、サンプリング毎に実行される。

[0139] まず、制御部 110は、上述したように、鉛直成分 x (n)から分離された低域成分 xl(n )に基づいてピーク位置の候補を探索 (検出）する処理を行う（ステップ S201)。具体的には、低域成分 xl (x)について、例えば、サンプリング毎に、最新に取得した低域成分データとその直前の低域成分データとを比較し、直前の低域成分データの方が大きぐかつ、当該直前の低域成分データが所定値以上の場合には、当該直前の低域成分データをピーク値の候補として検出すると共に、そのピーク値の位置をピーク位置の候補として検出するようにする。

[0140] そして、制御部 110は、ピーク位置の候補が検出されたか否かを判断し (ステップ S 202)、検出されていないと判断したときには、この図 17に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図 17に示す処理を実行するようにする。

[0141] また、ステップ S 202の判断処理において、ピーク位置の候補が検出されたと判断したときには、制御部 110は、ピーク位置の候補近傍の低域成分 xl (n)を用いて、ピーク位置の候補を含む所定範囲における低域成分 xl(n)のエネルギー elを図 9の（5 — 2)式に従って算出する (ステップ S203)。また、同様にして、制御部 110は、ピーク位置の候補近傍の高域成分 xh (n)を用いて、ピーク位置の候補を含む所定範囲における高域成分 xh (n)のエネルギー ehを図 9の（5— 1)式に従って算出する (ステップ S 204)。

[0142] そして、制御部 110は、図 9の（5— 3)式に従って、ステップ S203において算出した低域成分 xl (n)のエネルギー elとステップ S204にお!/、て算出した高域成分 xh (n) のエネルギー ehとのエネルギー比 dを算出し (ステップ S205)、算出したエネルギー比 dが、予め決められた閾値 Dより小さいか否かを判断する (ステップ S206)。

[0143] ステップ S206の判断処理において、エネルギー比 dが、予め決められた閾値 Dより小さくない、すなわち、高域成分 xh (n)にノイズが多いと判断した場合には、ピーク位置の候補として検出したものは誤検出の可能性が高いので、検出したピーク位置の候補をピーク位置の候補としては特定せずに、この図 17に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図 17に示す処理を実行するようにする。

[0144] ステップ S206の判断処理において、エネルギー比 dが、予め決められた閾値 Dより小さい、すなわち、高域成分 xh(n)にノイズが少ないと判断した場合には、ピーク位置の候補として検出したものはピーク位置としての信憑性が高、ので、検出したピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定して、ピーク位置の候補を例えば RAM 113などのピーク位置記録バッファに記録するようにし (ステップ S207)、この後、この図 17に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図 17に示す処理を実行するようにする。

[0145] このようにして、この実施の形態の歩数計 100の制御部 110は、加速度ベクトル an カゝら抽出した鉛直成分 X (n)を帯域分割することにより得られた低域成分 xl (n)に基づ、てピーク位置の候補を検出し、さらにピーク位置の候補として検出した位置を含む所定範囲における低域成分 xl (n)のエネルギー elと高域成分 xh(n)のエネルギー ehとに基づ、て、ピーク位置の候補として信憑性の高、ものだけをピーク位置の候補として特定するようにして、る。

[0146] なお、この図 17に示した処理は、制御部 110が実現するピーク検出 Z判定処理部としての機能の内のピーク検出機能 (ピーク位置の候補の検出と特定機能)を実現するものである。

[0147] [波形マッチングと歩数カウント処理にっヽて]

図 18は、図 15に示したこの実施の形態の歩数計 100の主に制御部 110において実行される処理であって、ピーク位置の候補として特定されたものの中力ピーク位置を決定し、これに基づいて使用者の歩数を計数する処理を説明するためのフローチャートである。

[0148] この図 18に示す処理は、図 17に示した処理により特定されたピーク位置の候補に基づいて、ピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形マッチングを行うことにより、真のピーク位置を決定し、決定したピーク位置をカウントすることによって、使用者の歩数を正確にカウントするものである。

[0149] 図 17に示した処理により特定されたピーク位置の候補は、図 17に示した処理のステツプ S207の処理により、例えば、 RAMI 13などのピーク位置記録バッファに格納される。このため、制御部 110は、ピーク位置記録バッファ力未チェックのピーク位置の候補を探索 (検索)する (ステップ S301)。未チック力否かは、後述もするように、特定されたピーク位置の候補毎に設定されるチェック済みフラグのオン Zオフによつて判別できる力通常、最新に記録されたピーク位置の候補が未チェックのピーク位置の候補となる。 [0150] そして、制御部 110は、ステップ S301の処理において、未チェックのピーク位置の候補 plが見つ力つた力否かを判断する（ステップ S302)。ステップ S302の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 piが見つ力つたと判断したときには、ピーク位置の候補 p 1から過去 N秒以内の範囲にぉ、て、ピーク位置の候補 p 1を含む所定範囲の波形と、他のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチング処理を行う（ステップ S 303)。

[0151] なお、ステップ S303の処理においては、サンプリング周波数にもよる力過去の 1 つ以上の所定範囲の波形とのマッチングが行われることになる。また、マッチングに用いられる波形は、低域成分 xl(n)の波形に基づいて行うようにすればよい。もちろん、比較する波形としては、鉛直成分 x (n)の波形を用いるようにしてもよい。

[0152] そして、制御部 110は、ステップ S303の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補 piとマッチする過去のピーク位置の候補 p2が見つ力た力否かを判断する（ステップ S304)。すなわち、ステップ S304の判断処理においては、未チェックのピーク位置の候補 piを含む所定範囲の波形と類似度の高い過去のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つ力つた力否かを判断している。

[0153] ステップ S304の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 piとマッチする過去のピーク位置の候補 p2が見つ力つたと判断したときには、未チェックのピーク位置の候補 piをピーク位置として決定して歩数カウントに値「1」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補 piのカウント済みフラグをオンにする（ステップ S305)

[0154] そして、今回、マッチするものとして見つかった過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグはオンになっているか否かを判断する（ステップ S306)。ステップ S30 6の判断処理にお!、て、過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグがオンになつて、ると判断した場合には、未チェックのピーク位置の候補 piにつ、てのチェック済みフラグをオンにして (ステップ S307)、この図 18に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つ。

[0155] また、ステップ S306の判断処理において、過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグはオンになっていないと判断したときには、過去のピーク位置の候補 p2について、それ以前にマッチするピークは存在しな力つたものの、新たにピーク位置の候補 plとマッチしたので、過去のピーク位置の候補 p2につ、てもピーク位置として決定して歩数カウントに値「1」を加算すると共に、過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグをオンにして (ステップ S308)、ステップ S307の処理に進み、未チエツクのピーク位置の候補 plについてのチェック済みフラグをオンにして (ステップ S307 )、この図 18に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つ。

[0156] また、ステップ S302の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 plが見つからないと判断した場合と、ステップ S304の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 plとマッチする過去のピーク位置の候補 _P2が見つ力ないと判断した場合には、この図 18に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。

[0157] このように、図 17を用いて説明した処理により、ピーク位置の候補を特定した後において、この図 18に示した処理により、ピーク位置を決定し、決定したピーク位置をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数を正確にカウントすることができる。

[0158] なお、ここでは、図 18の処理により、決定したピーク位置をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数を正確にカウントするようにしたが、目的とする精度が確保できれば、図 17の処理により、特定したピーク位置の候補をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数をカウントするようにしてもよい。

[0159] なお、この図 18に示した処理は、制御部 110が実現するピーク検出 Z判定処理部 4としての機能の内のピーク位置の決定機能を実現するとともに、歩数計としての歩数計測の機能を実現するものである。

[0160] [先頭のカウント漏れ防止処理について]

ところで、図 18に示した処理の場合、静止状態力も歩き始めた時など過去 N秒以内にピークが無い場合についてはカウント漏れが生じてしまう。そこで、図 19のように過去のピーク力現在のピークに対してマッチングを取る処理を追加することによつてカウント漏れを防ぐことができる。

[0161] すなわち、使用者の動作 (運動）開始直後の歩数のカウント漏れを防止する場合には、図 19に示す処理を、図 18に示した処理前段または後段に追加する。この場合、制御部 110は、ピーク位置記録バッファ力現在よりも N秒前のピーク位置の候補であって、未カウントのピーク位置の候補 piを探索 (検索）する（ステップ S401)。

[0162] このステップ S401の処理は、過去の未カウントのピーク位置の候補を見つける処理であり、端的に言えば、先頭のピーク位置の候補を検索する処理である。そして、制御部 110は、未カウントのピーク位置の候補 piが見つ力つた力否かを判断する (ステツプ S402)。

[0163] ステップ S402の判断処理において、未カウントのピーク位置の候補 piが見つかつたと判断したときには、未カウントのピーク位置の候補 piから現在にかけての範囲を対象として、未カウントのピーク位置の候補 piを含む所定範囲の波形と、未カウントのピーク位置の候補 p 1から現在にかけての範囲に存在するピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチングを行う（ステップ S403)。

[0164] 図 18に示したステップ S303の処理が現在から過去方向に向力う波形マッチング処理であるのに対して、ステップ S403の処理は、過去から現在に向かう波形マッチング処理である。

[0165] そして、制御部 110は、ステップ S403の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補 piとマッチする現在方向のピーク位置の候補 p2が見つ力た力否かを判断する（ステップ S404)。すなわち、ステップ S404の判断処理においては、未カウントとなって!/、るピーク位置の候補 piを含む所定範囲の波形と、ピーク位置の候補 piから見て現在方向（時間の経過方向）に類似度の高いピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つかった力否かを判断して、る。

[0166] ステップ S404の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 piとマッチする現在方向のピーク位置の候補 p2が見つ力つたと判断したときには、歩数カウントに値「 1」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補 p 1のカウント済みフラグをォンにする（ステップ S405)。

[0167] これにより、過去にピーク位置の候補が存在しないために、ピーク位置として決定できな力つた過去のピーク位置の候補を、それよりも後の波形と比較することにより類似度の高、波形が存在した場合に、過去のピーク位置の候補をピーク位置として決定して、これをカウントすることができる。 [0168] さらに、制御部 110は、現在方向のピーク位置の候補 p2についてのカウント済みフラグがオンか否かを判断する（ステップ S406)。ステップ S406の判断処理において、現在方向のピーク位置の候補 p2についてのカウント済みフラグがオンでないと判断したときには、その現在方向のピーク位置の候補 p2についてもピーク位置として決定して、歩数カウントに値「1」を加算すると共に、現在方向のピーク位置の候補 p2につ V、てのカウント済みフラグをオンにする（ステップ S407)。

[0169] そして、ステップ S406の判断処理において、現在方向のピーク位置の候補 p2についてのカウント済みフラグがオンであると判断した場合、または、ステップ S407の処理の後においては、制御部 110はこの図 19に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。

[0170] このような図 19に示した処理を、図 18に示した処理にカ卩えて実行することにより、例えば、一番初めのピーク近傍の波形については、時間的に後（未来）のピーク近傍の波形とマッチングを取ることにより、真にピーク力否かを判断し、ピークであるときにはこれをカウントすることができる。

[0171] [体動種別の推定処理と歩数カウント処理につ!、て]

上述したように、ピーク位置の候補を特定して、これをカウントしたり、あるいは、ピーク位置の候補の中力真のピーク位置を決定して、これをカウントしたりすることにより、使用者の歩行や走行などの運動時における歩数を計測することが可能である。しかし、ノイズなどの影響で、マッチングが取れないピークが生ずることがある。

[0172] このため、この実施の形態の歩数計 100においては、制御部 110が実現するステツプ位置解析部 5としての機能によって、使用者の動作状態 (動作状態に応じた体動種別）をも正確に把握し、歩行や走行を行っている場合には、マッチングが取れないピークが存在する期間においても、使用者の歩数を正確にカウントすることができるようにしている。

[0173] 図 20、図 21は、この実施の形態の歩数計 100の主に制御部 110において実行される体動種別の推定処理と歩数カウント処理を説明するためのフローチャートである。この図 20、図 21に示す処理において用いられるピーク位置の情報としては、図 17 の処理により特定されピーク位置記録バッファに記録されたピーク位置の候補のデータを用い、波形マッチングによるピーク位置の決定処理と、体動種別の推定処理と、歩数カウント処理とを行うようにしているものである。

[0174] すなわち、図 16、図 17の処理に続いて、この図 20、図 21に示す処理が実行される。この図 20、図 21の処理は、ピーク検出 Z判定処理部 4の機能と、ステップ位置解析部 5の機能とにより実現されるものである。

[0175] そして、制御部 110は、 RAMI 13などのピーク位置記録バッファ力未チェックのピーク位置の候補を探索 (検索)する (ステップ S501)。未チック力否かは、後述もするように、特定されたピーク位置の候補毎に設定されるチヱック済みフラグのオン Z オフによって判別できる力通常、最新に記録されたピーク位置の候補が未チェックのピーク位置の候補となる。

[0176] そして、制御部 110は、ステップ S501の処理において、未チェックのピーク位置の候補 plが見つ力つた力否かを判断する（ステップ S502)。ステップ S502の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 piが見つ力つたと判断したときには、静止タイマ Cに値「0 (ゼロ）」をセットする (ステップ S503)。そして、制御部 110は、ピーク位置の候補 p 1から過去 N秒以内の範囲にぉ、て、ピーク位置の候補 p 1を含む所定範囲の波形と、他のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチング処理を行う（ステップ S 504)。

[0177] なお、ステップ S504の処理においては、サンプリング周波数にもよる力過去の 1 つ以上の所定範囲の波形とのマッチングが行われることになる。また、マッチングに用いられる波形は、低域成分 xl(n)の波形に基づいて行うようにすればよい。もちろん、比較する波形としては、鉛直成分 x (n)の波形を用いるようにしてもよい。

[0178] そして、制御部 110は、ステップ S504の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補 piとマッチする過去のピーク位置の候補 p2が見つ力た力否かを判断する（ステップ S505)。すなわち、ステップ S505の判断処理においては、未チェックのピーク位置の候補 piを含む所定範囲の波形と類似度の高い過去のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つ力つた力否かを判断している。

[0179] ステップ S505の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 piとマッチする過去のピーク位置の候補 p2が見つ力つたと判断したときには、未チェックのピーク位置の候補 plをピーク位置として決定して歩数カウントに値「1」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補 piのカウント済みフラグをオンにする（ステップ S506)

[0180] そして、今回、マッチするものとして見つかった過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグはオンになっているか否かを判断する（ステップ S507)。ステップ S50 7の判断処理にお!、て、過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグがオンになつていると判断した場合には、図 21に示す処理に進む。

[0181] また、ステップ S507の判断処理において、過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグはオンになっていないと判断したときには、過去のピーク位置の候補 p2について、それ以前にマッチするピークは存在しな力つたものの、新たにピーク位置の候補 plとマッチしたので、過去のピーク位置の候補 p2につ、てもピーク位置として決定して歩数カウントに値「1」を加算すると共に、過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグをオンにして (ステップ S508)、図 21の処理に進む。

[0182] また、図 20に示したステップ S502の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補 P 1が見つからな、と判断したときには、静止タイマ Cに値「 1」を加算し (ステツプ S509)、静止タイマ Cが基準値よりも大きくなつた力否かを判断する (ステップ S51 0)。

[0183] ステップ S510の判断処理において、静止タイマ Cが基準値よりも大きくなつたと判断したときには、使用者の動作状態は「静止」状態であると設定し (ステップ S511)、この図 20、図 21の処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。また、ステツプ S510の判断処理にぉ、て、静止タイマ Cが基準値よりも大きくなつて、な、と判断したときには、何もせずに、この図 20、図 21に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。

[0184] そして、上述したように、ステップ S507の判断処理にお!、て、過去のピーク位置の候補 p2のカウント済みフラグがオンになっていると判断した場合と、ステップ S508の処理の後においては、図 21に示す処理を行うことになる。図 21に示す処理においては、制御部 110は、まず、未チェックのピーク位置の候補 plについてのチェック済みフラグをオンにする (ステップ S 512)。 [0185] 次に、制御部 110は、ステップ S512の処理により、最新にチェック済みフラグがォンになつたピーク位置 p 1に最も近、過去のピーク位置 p 1 'を特定し (ステップ S 513) 、ピーク位置 piとその直近のピーク位置 ρΓとの間隔 TOを算出する (ステップ S514) 。この実施の形態の歩数計 100においては、図 12を用いて説明したように、直近の 4 つのピーク位置のそれぞれによって挟まれた 3つのピーク間隔 TO、 Tl、 Τ2を保持することができるようにしている。もちろん、より多くのピーク間隔を保持して用いるようにしてちよい。

[0186] そして、制御部 110は、最新の使用者の動作状態の判定結果が [歩行 Ζ走行]状態か否かを判断する (ステップ S515)。ステップ S515の判断処理において、使用者の動作状態力 S [歩行 Ζ走行]状態ではないと判断したときには、上述したように、直近の 4つのピーク位置に応じて決まる 3つの間隔 ΤΟ、 Tl、 Τ2の平均値 Taを算出し (ステツプ S516)、全てのピーク間隔 TO、 Tl、 Τ2のそれぞれについて、平均値 Taを減算した値を求め、この求めた値が全てのピーク間隔について、基準値よりも小さいか否かを判断する (ステップ S517)。

[0187] このステップ S517の判断処理は、ピーク間隔 TO、 Tl、 Τ2のそれぞれがほぼ同じピッチであり、周期的な体動である歩行や走行が行われるようになった力否かを判断する処理である。ステップ S517の判断処理において、ピーク間隔 ΤΟ、 Tl、 Τ2のそれぞれと平均値 Taとの差分のそれぞれが、基準値以下であると判断したときには、制御部 110は、平均値 Taを基準ピッチ Psとするとともに、使用者の動作状態を「歩行 Z走行」状態にあると判定 (特定)する (ステップ S 518)。

[0188] そして、制御部 110は、ピーク間隔 TO、 Tl、 Τ2のシフト処理を行う（ステップ S519 ) οすなわち、ピーク間隔 Τ2にピーク間隔 T1を移行し、ピーク間隔 T1にピーク間隔 Τ 0を移行する。なお、ピーク間隔 TOについては、初期化を行うようにしてもよい。

[0189] このステップ S519の処理の後、および、ステップ S517の判断処理において、ステップ S517の判断処理において、ピーク間隔 TO、 Tl、 Τ2のそれぞれと平均値 Taとの差分のそれぞれが、基準値以下ではないと判断したときには、制御部 110は、この図 20、図 21に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。

[0190] また、ステップ S515の判断処理において、使用者の動作状態が [歩行 Z走行]状態であると判断したときには、制御部 110は、最新のピーク間隔 TOを基準ピッチ Psで割り算することにより値 rを算出する（ステップ S520)。このステップ S520の処理は、図 14を用いて説明したように、ノイズ等の影響により、本来、ピーク値として検出されるべきものがピーク値として検出されない場合を考慮する処理であり、最新に検出したピーク間隔 TO力基準ピッチ Psの何倍になるかを計算する処理である。

[0191] そして、ステップ S520において算出した値 rに最も近い整数 Rを算出する (ステップ S521)。例えば、値 rが「0. 1」や「0. 2」などである場合には、整数 Rは「0」であり、値 rが「0. 9」や「1. 1」などである場合には、整数 Rは「1」であり、また、値 rが「1. 9」や「 2. 1」であれば、整数 Rは「2」になる。そして、制御部 110は、値 rから整数 Rを減算することにより得られる値の絶対値力予め決められる基準値よりも小さいか否かを判断する (ステップ S522)。

[0192] このステップ S522の判断処理は、最新のピーク間隔 TO力基準ピッチ Psの整数倍か否かを判断する処理である。ステップ S522の判断処理において、値 rから整数 Rを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さくないと判断したときには、最新のピーク間隔 TOが、基準ピッチ Psの整数倍ではないと判断し、使用者の動作状態を「不定」状態にあると判定 (特定)する (ステップ S523) 。そして制御部 110は、この図 20、図 21に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。

[0193] また、ステップ S522の判断処理において、値 r力も整数 Rを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さいと判断したときには、最新のピーク間隔 TOが、基準ピッチ Psの整数倍であると判断し、整数 R1は、値「1」より大きいか否かを判断する（ステップ S 524)。このステップ S524の判断処理は、ピーク間隔 T 0が基準ピッチ Psの 2倍以上力否かを判断する処理である。

[0194] ステップ S524の判断処理において、整数 Rは 1より大きくないと判断したときには、最新のピーク間隔 TOは、基準ピッチの 2倍以上の区間ではないので、制御部 110は、何もすることなぐこの図 20、図 21に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。

[0195] 一方、ステップ S524の判断処理において、整数 Rは 1より大きいと判断したときには、最新のピーク間隔 TOは、基準ピッチの 2倍以上の区間であるので、制御部 110 は、カウント数に、整数 Rから 1減算した値を加算して (ステップ S525)、この図 20、図 21に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。

[0196] このように、図 20、図 21に示した処理により、使用者の動作状態をも正確に判別しつつ、歩行や走行を行っている場合には、マッチングが取れないピークが存在する期間においても、使用者の歩数を正確にカウントすることができ、しかも、「静止」状態、「不定」状態、「歩行」状態、「走行」状態の 4つの動作状態 (動作状態に応じた体動種別）をリアルタイムに判別することもできるようにしてヽる。

[0197] なお、図 20、図 21を用いて説明した処理において、最新のピーク間隔 TOが、基準ピッチの整数倍の区間であるときには、計測できな力つたピーク位置に応じて、歩数の計測を行うようにした力これに限るものではない。すなわち、最新のピーク間隔 T 0が、基準ピッチの整数倍の区間であるときには、その区間における鉛直成分の低域成分の振幅、あるいは、鉛直成分自体の振幅をも考慮し、基準ピッチの整数倍の位置に確実にピーク位置が存在するカゝ否かを判別するようにしてもょ、。

[0198] 具体的には、基準ピッチの整数倍の位置の振幅に対する基準値を設けておき、この基準値以上であれば、ピーク値及びピーク位置として認識し、基準値より小さい場合には、ピーク値及びピーク位置として認識しないようにすればよい。なお、基準値は、実験を行うことにより、適切な値を説定することが可能である。

[0199] [音響再生装置への適用について]

次に、この発明の装置、方法、プログラムの一実施の形態を音響再生装置に適用した場合について説明する。図 22は、この実施の形態の音響再生装置 200を説明するためのブロック図である。この実施の形態の音響再生装置 200は、後述もするように、楽曲データ (音楽データ)を記憶するための比較的に大容量の記録媒体を用 V、ることができるようにされた携帯型のものである。

[0200] 記録媒体としては、ハードディスク、 MD (ミニディスク (登録商標） )などの光磁気デイスク、 CDや DVDなどの光ディスク、メモリカード、半導体メモリなど、種々の記憶媒体を用いるものが考えられる。しかし、ここでは、説明を簡単にするため、楽曲データなどのコンテンツデータを記憶する記録媒体はハードディスクであるものとして説明する。

[0201] 図 22に示すように、この実施の形態の音響再生装置 200は、制御部 210に対して、 3軸の加速度センサ 201が AZD変換部 202を介して接続されると共に、比較的に記憶容量の大きな記録媒体として、楽曲データベース（以下、楽曲 DBという。） 203 と、プレイリスト格納部 204とが接続される。

[0202] また、制御部 210に対しては、音声再生処理部 205を介してスピーカ 206が接続されると共に、ユーザインターフェースとしての操作部 221と、表示部 222とが接続され、さらに外部インターフェース（以下、外部 IZFという。） 223を介して入出力端子 224 が接続された構成とされて、る。

[0203] 3軸の加速度センサ 201は、上述した歩数計 100の加速度センサ 101の場合と同様に、 1軸の加速度センサを互いに直交する X軸、 Y軸、 Z軸の 3軸に配置して形成されたもの、あるいは、直交する 3軸の加速度センサがひとつのパッケージに封入されて形成されたもののいずれを用いてもよい。 3軸の加速度センサ 201からの X軸、 Y 軸、 Z軸のそれぞれの検出出力（アナログ出力）は、 AZD変換部 202に供給され、ここで制御部 210において処理可能な形式のデジタルデータに変換されて制御部 21 0に供給される。

[0204] 制御部 210は、この実施の形態の音響再生装置 200の各部を制御するものであり、上述した歩数計 100の帘 IJ御咅 10と同様に、 CPU211、 ROM212, RAM213, 不揮発性メモリ 214力 CPUバス 215を通じて接続されてマイクロコンピュータの構成とされたものである。

[0205] ここで、 CPU211は、各種のプログラムを実行し、各部に供給する制御信号を形成したり、各種の演算を行ったりするなど、制御部 210における処理や制御の主体となるものである。 ROM212は、 CPU211が実行する各種のプログラムや処理に必要になるデータを記憶保持する。

[0206] また、 RAM213は、処理の途中結果を一時記憶するなど、主に作業領域として用いられるものであり、 AZD変換部 202を通じて供給される加速度センサ 201からの数値ィ匕された加速度データを記憶保持するバッファメモリなどとしても用いられる。不揮発性メモリ 214は、例えば、 EEPROMやフラッシュメモリなどの電源が落とされても記憶データが消滅することのないメモリであり、電源が落とされても保持しておくべきデータ、例えば設定されたパラメータや追加されたプログラムなどを記憶保持する。

[0207] そして、楽曲 DB203、プレイリスト格納部 204は、上述もしたように、いずれもハードディスクである。楽曲 DBには、この実施の形態の音響再生装置 200において再生可能な多数の楽曲データ力例えば所定のデータ圧縮方式に従ってデータ圧縮されて記憶保持されている。

[0208] また、プレイリスト格納部 204には、使用者が「静止」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する静止時プレイリストと、使用者が「歩行」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する歩行時プレイリストと、使用者が「走行」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する走行時プレイリストとが記憶保持されている。

[0209] すなわち、プレイリスト格納部 204に格納されているプレイリストは、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの別力例えば、各プレイリストに付加されるプレイリスト種別等の情報によって区別することができるようにされている。また、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれは複数存在し、各プレイリストには、再生すべき 1曲以上の楽曲を特定するファイル名などの楽曲 I D (楽曲識別子）が例えば再生順に予め登録されて形成されたものである。

[0210] なお、図 22においては、構成を明確にするために、楽曲 DB203と、プレイリスト格納部 204とを別個に示した力これらは同じハードディスク上に形成される場合ももちろんある。

[0211] 音声再生処理部 205は、制御部 210により楽曲 DB203から読み出された楽曲データの供給を受けて、これを圧縮解凍処理してデータ圧縮前の元の楽曲データを復元すると共に、復元した楽曲データからスピーカ 206に供給する形式のアナログ音声信号を形成し、これをスピーカ 206に供給する。これにより、再生するようにされた楽曲データに応じた音声がスピーカ 206から放音される。

[0212] なお、図示しないが、この実施の形態の音声再生処理部 205には、ヘッドホン端子も接続するようにされており、当該ヘッドホン端子にヘッドホンが接続された場合には、音声再生処理部 205において処理された音声信号は、スピーカ 206にではなくへッドホン端子を介して、これに接続されたヘッドホンに供給され、当該ヘッドホンを通じて再生音声を聴取することができるようにして、る。

[0213] また、操作部 221は、再生キー、停止キー、早送りキー、早戻しキー、その他、各種のファンクションキーなどを備え、ユーザー力の操作入力を受け付けて、これに応じた電気信号を制御部 210に供給することができるものである。これに応じて、制御部 2 10は各部を制御し、ユーザーの指示に応じた処理を行うことができるようにしている。

[0214] また、表示部 222は、表示制御回路を含み、例えば、 LCD (Liquid Crystal Display 有機 EL (Electro Luminescence)ディスプレイ、 CRT (Cathode- Ray Tube)等の表示素子を備え、制御部 210の制御に応じて種々のガイダンス情報等を表示する。具体的には、表示部 222は、制御部 210から表示データの供給を受けて、この表示データから表示素子に供給する映像信号を形成し、これを表示素子に供給することによって、制御部 210からの表示データに応じた表示情報を表示素子の表示画面に表示する。

[0215] また、外部 I/F223、入出力端子 224を通じて、パーソナルコンピュータなどの外部機器に接続することができるようにされている。そして、入出力端子 224、外部 IZF 223を通じて、外部機器から楽曲データやプレイリストの供給を受け、楽曲データについては楽曲 DB203に格納し、プレイリストについては、プレイリスト格納部 204に格納することができるようにして、る。

[0216] 逆に、制御部 210の制御により、楽曲 DB203に格納されている楽曲データを制御部 210、外部 IZF223、入出力端子 224を通じて外部機器に出力し、外部機器の記録媒体にバックアップを形成したり、同様にして、プレイリスト格納部 204に記憶保持されているプレイリストのノックアップを外部機器の記録媒体に作成したりすることもできるようにしている。

[0217] また、表示部 222に楽曲 DB203に格納されていえる楽曲データの一覧リストを表示させ、操作部 221を通じて目的する楽曲データを選択すると共に、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの別を入力することにより、この実施の形態の音響再生装置 200においてもプレイリストを作成することができる。

[0218] そして、この実施の形態の音響再生装置 200は、操作部 221を通じて選択された楽曲データが制御部 210により楽曲 DB203から読み出され、これが音声再生処理部 205に供給される。これにより、使用者から操作部 221を通じて指示された楽曲を再生し、その楽曲を聴取することができるようにされる。

[0219] また、操作部を通じて用いるプレイリストを指示した場合は、その指示したプレイリスに従って、制御部 210により楽曲 DB203から楽曲データが読み出され、音声再生処理部 205に供給するようにされ、プレイリストに従って楽曲を再生することもできるようにしている。

[0220] さらに、プレイリストを自動選択するモードが選ばれている場合には、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択することもできるようにしている。この実施の形態の音響再生装置 200において、制御部 210が、図 1に示す体動検出装置における鉛直成分抽出部 2、高域 Z低域分解部 3、ピーク検出 Z判定処理部 4、ステップ位置解析部 5としての機能を実現すると共に、使用者の動作ピッチ (動作テンポ)を正確に把握し、使用者の動作状態に応じて、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの中力適切なものを自動選択することができるようにして、る。

[0221] すなわち、この実施の形態の音響再生装置 200の制御部 210は、加速度センサ 2 01からの検出出力に基づいて、図 1を用いて説明したように、鉛直成分抽出、鉛直成分の高域 Z低域の分解、ピーク位置の候補の検出とピーク位置の候補の特定、波形マッチングによるピーク位置の決定などの処理を行う機能を有している。

[0222] そして、決定したピーク位置に基づいて、使用者の動作状態を正確に把握すると共に、歩行や走行などの体動ピッチを正確に把握し、体動ピッチをも考慮して、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを自動的に選択し、この選択したプレイリストを用いて楽曲の再生を行うことができるようにして、る。

[0223] 以下、図 23のフローチャートを参照しながら、この実施の形態の音響再生装置において、プレイリストを自動選択するモードが選ばれている場合において、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明する。図 23 は、この実施の形態の音響再生装置において、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明するためのフローチャートである。

[0224] 図 23に示す処理は、主に、この実施の形態の音響再生装置 200の制御部 210において行われる。まず、制御部 210は、図 15に示した歩数計 100の制御部 110の場合と同様に、体動種別の推定処理を実行する (ステップ S601)。このステップ S601 の処理は、（1)図 16を用いて説明したように、 3軸の加速度センサ 201からの加速度ベクトルから鉛直成分を抽出すると共に、 (2)この抽出した鉛直成分を高域成分と低域成分とに分離し、（3)これらを用いて、図 17を用いて説明したように、ピーク位置の候補を特定して、（4)この特定したピーク位置の候補の情報を用いて、図 20、図 21 に示した処理を実行することにより、使用者の動作状態と動作ピッチを把握する処理である。

[0225] なお、図 20、図 21に示した処理においては、歩数をカウントする処理を行う必要はない。ステップ S506〜ステップ S508の処理、および、ステップ S525の処理を行う必要はない。

[0226] そして、制御部 210は、使用者の動作状態が変化した力否かを判断する (ステップ S602)。この判断処理は、例えば、動作状態の判定結果として、前回の判定結果と今回の判定結果とを保持しておき、両者が異なる場合に動作状態が変化したと判断することができる。

[0227] ステップ S602の判断処理にぉ、て、動作状態は変化して!/、な、と判断したときには、この図 23に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。ステップ S602の判断処理において、動作状態が変化したと判断したときには、変化後の状態、すなわち、今回の判定結果が、「静止」状態である力否かを判断する (ステップ S 603)。

[0228] ステップ S603の判断処理において、今回の判定結果が「静止」状態であると判断したときには、プレイリスト格納部 204に格納されている静止時プレイリストを用いるようにし、当該静止時プレイリストに従って楽曲（音楽)を再生する (ステップ S604)。この後、この図 23に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。

[0229] また、ステップ S603の判断処理にぉ、て、今回の判定結果が「静止」状態ではないと判断したときには、今回の判定結果力 ^歩行 Z走行」状態か否かを判断する (ステツプ S605)。ステップ S605の判断処理において、「歩行 Z走行」状態であると判断したときには、ステップ S601の処理であって、図 20、図 21の処理において求められた基準ピッチ Psが規定値よりも小さ、か否かを判断する (ステップ S606)。 [0230] このステップ S606の判断処理において用いられる規定値は、使用者の動作状態 1S 歩行か走行かを判断するためのものであり、基準ピッチ Psが規定値よりも小さくない場合には、基準ピッチはまだ十分に早くない状態であり、歩行状態であると判断することができる。逆に、基準ピッチが規定値よりも小さい場合には、基準ピッチは十分に早く走行状態であると判断することができる。

[0231] このため、ステップ S606の判断処理において、基準ピッチ PSが規定値よりも小さくないと判断したときには、使用者の動作状態は、「歩行」状態であると判断し、プレイリスト格納部 204に格納されて、る歩行時プレイリストを用いるようにし、当該歩行時プレイリストに従って楽曲（音楽)を再生する (ステップ S607)。この後、制御部 210は、図 23に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。

[0232] また、ステップ S606の判断処理にぉ、て、基準ピッチ PSが規定値よりも小さ、と判断したときには、使用者の動作状態は、「走行」状態であると判断し、プレイリスト格納部 204に格納されている走行時プレイリストを用いるようにし、当該走行時プレイリストに従って楽曲（音楽)を再生する (ステップ S608)。この後、制御部 210は、図 23に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。

[0233] このように、この実施の形態の音響再生装置 200は、使用者の動作状態を適切に判定し、使用者の動作状態に応じたプレイリストに自動的に切り換えて、使用者の体動に応じた楽曲を再生することができるようにされる。

[0234] なお、上述もしたように、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれが複数用意されている場合もある。このような場合には、使用する順番を予め定めておき、その順番に従って使用するようにしたり、各プレイリスト毎に使用頻度を記憶しておき、使用頻度の低いものを用いるようにしたり、逆に、使用頻度の高いものを用いるようにしたりしてもよい。また、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれにつ！/、て用いるものを予め使用者が指定するようにしてもよい。

[0235] また、上述した歩数計 100においても、図 20、図 21の処理に先立って、図 19の処理を行うことにより、歩数の計測処理の初めから、正確の歩数の計測を行うようにすることができる。 [0236] また、上述した歩数計 100、音響再生装置 200においては、 3軸の加速度センサ 1 01、 201を用いるものとして説明した。しかし、これに限るものではない。 1軸の加速度センサを用いてもよいし、 2軸の加速度センサを用いてもよい。しかし、 1軸または 2 軸の加速度センサを用いる場合は、体動の主要成分が信号として拾えるような向きに配置される必要がある。

[0237] しかし、 3軸の加速度センサを用い、上述もしたように、鉛直成分の抽出、高域成分と低域成分のエネルギー比の考慮といった処理を行うことによって、加速度センサの装着位置や装着方向に制限を生じさせることが無いので、 3軸の加速度センサを用、ることが好まし!/、。

[0238] また、上述した実施の形態においては、 3軸の加速度センサを用い、 3軸の加速度ベクトル力も鉛直成分を抽出するようにした力これに限るものではない。例えば、 3 軸の内で最も信号強度の強!ヽ軸の信号を鉛直成分とみなして選択するようにしてもよい。

[0239] また、上述した歩数計 100、音響再生装置 200にお、ては、加速度ベクトルの鉛直成分のピーク位置を検出していくことにより、体動のピッチ周期を求めるようにした力これに限るものではな、。ピーク位置 (ステップ位置）を特定するための手段としては、靴底にスィッチを配置し歩行または走行時足を踏み込むことでスィッチの接点が閉じるような機構を用いたり、靴底にひずみゲージを配置したりして踏み込みを検出する手段を用いてもよい。

[0240] また、上述した実施の形態の音響再生装置 200においては、使用者の体動ピッチ ( 歩行テンポや走行テンポ）を正確に計測することができるので、制御部 210が音声再生処理部 205を制御することにより、使用者の体動テンポに応じて、再生する楽曲の再生テンポを制御するようにすることもできる。

[0241] このように、使用者の体動テンポに応じて、再生する楽曲の再生テンポを制御することにより、使用者は再生される楽曲に対して一体感を感じ、歩行や走行などの運動を効率よく行ったり、無理なく継続したりすることができるようにされる。

[0242] また、上述した実施の形態の体動検出装置、体動検出方法、体動検出プログラムは、歩数計、携帯型の音響再生装置だけでなぐフィットネスクラブ等で用いられる室内用のランニングマシンなどのトレーニングマシンに適用したり、据え置き型の音響再生装置に適当したりするなど、使用者の鉛直方向の体動を検出して利用する必要性のある種々の電子機器に適用することができる。

[0243] また、図 16〜図 21、図 23は、この発明による、方法、プログラムが適用されたものであり、図 16〜図 21、図 23に示したフローチャートに従って処理を行うことにより、この発明による方法を用いることができるし、また、図 16〜図 21、図 23に示したフローチャートに従ったプログラムを作成することにより、この発明によるプログラムを実現することがでさる。

[0244] また、図 1に示した各部の機能を実現するように制御部での処理を規定することによりこの発明による方法を実現でき、同様に、図 1に示した各部の機能を実現するように制御部で実行するプログラムを作成することにより、この発明によるプログラムを実現することができる。

[0245] この発明によれば、ノイズを除去し使用者の鉛直方向の体動を正確に検出することができる。すなわち、ノイズに強い（ノイズの影響を受け難い)体動を検出するための装置、方法、プログラムを実現できる。

Claims

請求の範囲

[1] 使用者の身体に装着するようにされる加速度センサと、

前記分解手段によって分解された前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出手段と、

前記検出手段によって検出されたピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定手段と、前記特定手段によって特定されるピーク位置の候補に基づ、て、前記使用者の体動を検出する体動検出手段と

を備えることを特徴とする体動検出装置。

[2] 請求項 1に記載の体動検出装置であって、

前記特定手段によって特定された各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定された所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定手段を備え、

前記体動検出手段は、前記決定手段によって決定されたピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出装置。

[3] 請求項 1または請求項 2に記載の体動検出装置であって、

を備えることを特徴とする体動検出装置。

[4] 請求項 3に記載の体動検出装置であって、

判定手段は、ピーク位置が全く検出されない「静止」状態でもなぐステップ間隔が等間隔でもない「不定」の状態にあるときに、前記間隔推定手段によって、数ステップの間、ステップ間隔が等間隔であることが推定された場合に、使用者の動作状態を「不定」から「歩行 Z走行」に変更することができるものであり、

前記判定手段によって、使用者の動作状態が「不定」から「歩行 Z走行」に変更された場合に、前記間隔推定手段によって推定されたステップ間隔に基づいて、基準ピッチを算出する基準ピッチ算出手段と

を備えることを特徴とする体動検出装置。

[5] 請求項 4に記載の体動検出装置であって、

前記判定手段は、前記間隔推定手段により推定された最新のステップ間隔と、前記基準ピッチとを比較し、その差が、予め設定された誤差範囲に収まっているか、基準ピッチの整数倍に対して所定の誤差範囲に収まっている場合には、「歩行 Z走行」の状態を維持することを特徴とする体動検出装置。

[6] 請求項 4に記載の体動検出装置であって、

前記間隔推定手段によって推定されたステップ間隔に基づ!/、て、使用者のステツプをカウントするカウント手段を備え、

前記判別手段によって使用者の動作状態が「歩行 Z走行」であると判別されて、る場合に、前記カウント手段は、前記ステップ間隔の前記基準ピッチに対する倍数に基づいて、カウントの補間を行うことを特徴とする体動検出装置。

[7] 請求項 4に記載の体動検出装置であって、

前記判別手段により、使用者の動作状態が「歩行 Z走行」の状態にあると判別されている場合において、前記間隔推定手段によって推定された前記ステップ間隔に基づヽて、使用者の動作状態が「歩行」か「走行」かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする体動検出装置。

[8] 請求項 1に記載の体動検出装置であって、前記判別手段により、使用者の動作状態が「歩行 Z走行」の状態にあると判別されて、る場合にぉ、て、前記取得手段によって取得された前記低域成分のピーク値と、前記間隔推定手段によって推定された前記ステップ間隔とに基づいて、使用者の動作状態が「歩行」か「走行」かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする体動検出装置。

[9] 請求項 3に記載の体動検出装置であって、

使用者の動作状態に対応して形成された 1以上の楽曲再生リストを記憶保持する楽曲再生リスト保持手段と、

前記判別手段によって判別された使用者の動作状態に応じて、前記楽曲再生リスト保持手段力楽曲の再生に用いる楽曲再生リストを選択する選択手段と

を備えることを特徴とする体動検出装置。

[10] 請求項 1に記載の体動検出装置であって、

楽曲データの再生手段と、

前記体動検出手段によって検出される使用者の体動の周期に応じて、前記再生手段における楽曲の再生速度を制御する再生制御手段と

を備え、楽曲再生装置としての機能を備えることを特徴とする体動検出装置。

[11] 請求項 1に記載の体動検出装置であって、

前記加速度センサは多軸のものであり、

前記鉛直成分抽出手段は、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出するものであることを特徴とする体動検出装置。

[12] 使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサ力の検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出工程と、

前記鉛直成分抽出工程において抽出した前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解工程と、

前記分解工程にお!ヽて分解した前記鉛直成分の前記低域成分に基づ!ヽてピーク位置の候補を検出する検出工程と、前記検出工程において検出したピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定工程と、前記特定工程にぉ、て特定したピーク位置の候補に基づ!、て、前記使用者の体動を検出する体動検出工程と

を有することを特徴とする体動検出方法。

[13] 請求項 12に記載の体動検出方法であって、

前記特定工程にぉ、て特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定工程を有し、

前記体動検出工程においては、前記決定工程において決定したピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出方法。

[14] 請求項 12または請求項 13に記載の体動検出方法であって、

前記特定工程において特定した複数のピーク位置の候補力なる時系列パターンについて、あるいは、前記決定工程において決定した複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定工程と前記間隔推定工程において推定した前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行 Z走行」、「不定」の 3状態を使用者の動作状態として判別する判別工程と

を有することを特徴とする体動検出方法。

[15] 請求項 12に記載の体動検出方法であって、

使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサは多軸のものであり、前記鉛直成分抽出工程においては、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトル力重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出することを特徴とする体動検出方法。

[16] 使用者の身体に装着するようにされる加速度センサを備え、当該加速度センサからの検出出力を用いて使用者の体動を検出する体動検出装置に搭載されたコンビュータに、

前記加速度センサ力ゝらの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出ステップと、

前記鉛直成分抽出ステップにおいて抽出した前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解ステップと、

前記分解ステップにおヽて分解した前記鉛直成分の前記低域成分に基づ!ヽてピーク位置の候補を検出する検出ステップと、

前記検出ステップにおいて検出したピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定ステップと、前記特定ステップにお、て特定したピーク位置の候補に基づ、て、前記使用者の体動を検出する体動検出ステップと

を実行させることを特徴とする体動検出プログラム。

[17] 請求項 16に記載の体動検出プログラムであって、

前記特定ステップにお、て特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定ステップを備え、

前記体動検出ステップにお、ては、前記決定ステップにお、て決定したピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出プログラム。

[18] 請求項 16または請求項 17に記載の体動検出プログラムであって、

前記特定ステップにおいて特定した複数のピーク位置の候補力なる時系列バターンについて、あるいは、前記決定ステップにおいて決定した複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定ステップと、

前記間隔推定ステップにおいて推定した前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行 Z走行」、「不定」の 3状態を使用者の動作状態として判別する判別ステツプと

を有することを特徴とする体動検出プログラム。

請求項 16に記載の体動検出プログラムであって、

使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサは多軸のものであり、前記鉛直成分抽出ステップにおいては、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出することを特徴とする体動検出プログラム。