WO2022044236A1 - 姿勢判定装置、姿勢判定方法、及びプログラム - Google Patents

姿勢判定装置、姿勢判定方法、及びプログラム Download PDF

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有信 新島
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日本電信電話株式会社
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    • G06F3/16—Sound input; Sound output
    • G06F3/167—Audio in a user interface, e.g. using voice commands for navigating, audio feedback

Definitions

  • the present invention relates to a technique for correcting a bad posture during work of a user.
  • Computer vision syndrome and text neck syndrome have become major problems as opportunities to work and study using laptops and smartphones increase. If you continue to work in a bad posture for a long period of time, it causes eyestrain, dry eye, neck pain, and back pain.
  • the distance between the user's eyes and the screen be 40 cm or more while the user is operating the laptop computer.
  • the smartphone it is recommended that the user bring the smartphone in front of his / her face so that he / she does not operate it in a depressed state.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 a wearable sensor for constantly monitoring such a posture has been developed (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
  • KHURANA Rusir, et al. Neck Graffe: a postural awareness system. In: CHI'14 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems. 2014. p. 227-232. MIN, Chulhong, et al. Tiger: Wearable Glasses for the 20-20-20 Rule to Alleviate Computer Vision Syndrome. In: Proceedings of the 21st International Conference on Human-Computer Interaction with Mobile Devices 11. 11.
  • Non-Patent Document 1 the posture of the user is detected by using an acceleration element (gyro), and when it is determined that the detected posture is bad, "vibration" is used to inform the user of the posture state. I'm giving feedback.
  • an acceleration element (gyro) is adhered to the user's body. However, sticking the element to the user's body makes it difficult to use as a device for daily use.
  • Non-Patent Document 2 uses a dedicated eyeglass-type module, which is equipped with an inertial measurement unit (IMU: Inertial Measurement Unit) that measures angular velocity and acceleration with high accuracy.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a device for correcting a posture that can be easily and continuously used by a user.
  • a sound wave receiving unit that receives sound waves in the inaudible range output from a sound wave transmitting unit mounted on the user, and a sound wave receiving unit.
  • a posture determination device including a posture determination unit that determines the quality of the posture of the user based on the sound wave in the non-audible region and outputs the determination result is provided.
  • a device for correcting posture is provided that can be easily and continuously used by the user.
  • a posture feedback device for preventing computer vision syndrome and text neck syndrome using a wearable speaker (neck speaker) that can be continuously used in daily life without a load is provided.
  • the posture feedback device of the present embodiment music is played from the wearable speaker and ultrasonic waves are transmitted at the same time, the ultrasonic waves are picked up by the microphone of a laptop computer or a smartphone, and the change in sound pressure between the wearable speaker and the microphone.
  • the relative positional relationship is estimated, and the user's posture is estimated accordingly.
  • the user can be made aware that the posture is bad by applying an acoustic effect to the music being played to reduce the sound quality.
  • the posture feedback device of the present embodiment is realized by using a wearable speaker used for enjoying music in daily life, the wearing load is small for the user and it can be continuously used.
  • a wearable speaker (neck speaker) is used as the sound wave transmission unit, but using a wearable speaker (neck speaker) is an example.
  • Any device may be used as the sound wave transmitter as long as it is a device that is attached to the upper body of the user (the part above the waist) and can transmit sound waves in the inaudible range so that the posture of the user can be determined. ..
  • a headset including an earphone worn on the user's head may be used.
  • a speaker, a speakerphone, or the like to be attached to the user's chest may be used.
  • the user's head, user's shoulders, user's neck, user's chest, etc. are all examples of the user's upper body.
  • FIG. 1 shows a configuration example of the posture feedback device according to the present embodiment.
  • the attitude feedback device according to the present embodiment includes a sound wave transmitting unit 10, a sound wave receiving unit 20, a frequency analysis unit 30, an attitude determining unit 40, and a sound wave processing unit 50.
  • the functions of each part are as follows. Since the posture feedback device is also a device for determining the quality of the posture, it may be referred to as a posture determination device.
  • a device including a sound wave receiving unit 20, a frequency analysis unit 30, and a posture determining unit 40 without providing the sound wave transmitting unit 10 and the sound wave processing unit 50 may be referred to as a posture determining device.
  • the frequency analysis unit 30 may be included in the posture determination unit 40.
  • the sound wave transmitting unit 10 simultaneously presents a sound wave in the audible range and an ultrasonic wave that is a sound wave in the non-audible range.
  • the sound wave in the audible range may be referred to as "sound”.
  • the sound wave receiving unit 20 receives the sound transmitted from the sound wave transmitting unit 10 and the ultrasonic wave.
  • the frequency analysis unit 30 calculates the power spectrum by frequency analysis using the FFT with respect to the waveform of the sound wave signal received by the sound wave receiving unit 20.
  • the posture determination unit 40 determines whether the user's posture is good or bad based on the ultrasonic power estimated from the power spectrum calculated by the frequency analysis unit 30.
  • the sound wave processing unit 50 processes the sound in the audible range transmitted from the sound wave transmission unit 10 according to the posture determination result by the posture determination unit 40.
  • step 1 the sound wave transmission unit 10 simultaneously transmits sound and ultrasonic waves.
  • the sound wave receiving unit 20 receives the sound and ultrasonic waves transmitted from the sound wave transmitting unit 10.
  • the frequency analysis unit 30 samples the signals (sound and ultrasonic waves) received by the sound wave receiving unit 20 and performs frequency analysis with the FFT for each fixed number of samples to calculate the power spectrum.
  • the posture determination unit 40 determines whether the user's posture is good or bad from the power in the ultrasonic frequency band, and outputs the determination result.
  • the process proceeds to S5, and the sound wave processing unit 50 receiving the determination result processes the sound in the audible range, and the processed sound (and the processed sound). Ultrasound) is presented to the sound wave transmission unit 10. This allows the user to notice that the posture is bad. If it is not determined in S4 that the user's posture is bad, the process proceeds to S6 and returns to S1 without processing the sound.
  • the posture determination unit 40 may output information (eg, voice, light, image, characters, etc.) for feeding back to the user that the user's posture is bad.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an implementation example of the posture feedback device of the present embodiment.
  • a wearable speaker (neck speaker) 100 is used as a sound wave transmitting unit 10 for transmitting sound and ultrasonic waves, and a sound wave receiving unit 20, a frequency analysis unit 30, an attitude determination unit 40, and a sound wave processing unit 50 are used.
  • a laptop PC 200 or a smartphone 300 is used as a device for realizing the above.
  • the microphone of the laptop PC 200 or the smartphone 300 corresponds to the sound wave receiving unit 20.
  • the frequency analysis unit 30, the posture determination unit 40, and the sound wave processing unit 50 are each realized by a program (application) that operates on the laptop PC 200 or the smartphone 300.
  • the wearable speaker 100 neck speaker
  • the wearable speaker 100 which is the sound wave transmission unit 10
  • the wearable speaker 100 is hung on the user's neck (or is worn near the user's shoulder), and the user works on the laptop PC 200 or the smartphone 300.
  • the sound wave transmission unit 10 (wearable speaker 100) simultaneously transmits sound and ultrasonic waves.
  • the sound is the sound of music or the like heard by the user.
  • the frequency of the ultrasonic wave is, for example, 20 kHz. By setting the frequency to 20 kHz, it is possible to present an ultrasonic wave that cannot be heard by the user but can be captured by the sound wave receiving unit 20 (microphone).
  • the sound wave transmission unit 10 (wearable speaker 100) simultaneously transmits sound and ultrasonic waves is an example.
  • a normal state a state in which the posture of the user is not bad
  • only ultrasonic waves may be transmitted without transmitting sound.
  • the sound wave transmission unit 10 (wearable speaker 100) transmits sound when notifying the user that the user's posture is bad.
  • the sound wave transmitting unit 10 may transmit only ultrasonic waves in either a normal state (a state in which the user's posture is not bad) or a state in which the user's posture is bad.
  • a normal state a state in which the user's posture is not bad
  • information for the posture determination unit 40 to feed back to the user that the user's posture is bad eg, voice, light, image, characters, etc.
  • the sound wave receiving unit 20 receives the sound and ultrasonic waves transmitted from the sound wave transmitting unit 10 (wearable speaker 100).
  • the frequency analysis unit 30 samples the signals (sound and ultrasonic waves) received by the sound wave receiving unit 20 (microphone), and performs frequency analysis with FFT for each 1024 samples, for example, to calculate the power spectrum. Then, the power around 20 kHz, which is the frequency of the ultrasonic wave, is calculated. As will be described later, when a specific smartphone is used as a device provided with a microphone (sound wave receiving unit 20), a power near 12 kHz may be calculated and the power near 12 kHz may be used for posture determination. ..
  • the posture determination unit 40 determines whether or not the user's posture is bad according to a predetermined procedure based on the power near 20 kHz calculated by the frequency analysis unit 30. The details of the determination method will be described later.
  • the method of processing the sound is not limited to a specific method, but for example, audio such as adding white noise to the sound, applying a bandpass filter to narrow the range, or applying distortion to distort the sound.
  • the sound quality is reduced by applying a digital effect. The user notices that the posture is bad due to the deterioration of the sound quality, and corrects the posture to improve the sound quality.
  • Example of posture judgment procedure An example of a posture determination procedure executed by the posture determination unit 40 when ultrasonic waves are presented downward (including diagonally downward) from the sound wave transmission unit 10 (wearable speaker 100) will be described.
  • a case where a user wearing the wearable speaker 100 operates the laptop PC 200 will be described as an example 1
  • a case where a user wearing the wearable speaker 100 will operate the smartphone 300 will be described as an example 2.
  • Example 1 If the user is operating the laptop PC 200 and the posture becomes bad (bent forward), the distance between the wearable speaker 100 and the microphone (sound wave receiver 20) of the laptop PC 200 becomes short, and the result is As a result, the power (sound pressure) of ultrasonic waves increases.
  • the posture determination unit 40 detects that the power of the ultrasonic wave becomes larger than a predetermined threshold value, it is determined that the posture of the user has deteriorated while the user is operating the laptop PC 200. do.
  • FIG. 4 is a diagram showing an image of Example 1.
  • A the position of the wearable speaker 100 when the user is in a normal state
  • B the position of the wearable speaker 100 when the user's posture becomes poor.
  • the speaker portion (the portion where sound and ultrasonic waves are output) of the wearable speaker 100 becomes closer to the microphone. Therefore, as described above, the power of the ultrasonic wave increases.
  • Example 2 When the user is operating the smartphone 300 and the posture becomes bad (operated by turning down), the smartphone 300 is located under the wearable speaker 100, so that the microphone (sound wave receiving unit 20) emits ultrasonic waves. It becomes easier to pick up, and as a result, the power (sound pressure) of ultrasonic waves increases.
  • the posture determination unit 40 detects that the power of the ultrasonic wave becomes larger than a predetermined threshold value, it determines that the posture of the user has deteriorated when the user is operating the smartphone 300. ..
  • FIG. 5 is a diagram showing an image of Example 2.
  • A the position of the wearable speaker 100 when the user is in a normal state
  • B the position of the wearable speaker 100 when the user's posture becomes poor.
  • the ultrasonic power increases as described above.
  • the threshold value can be determined by calibrating in advance (measuring the power when the posture is good and when the posture is bad).
  • FIG. 6 shows the value of the power spectrum near 20 kHz when the distance between the wearable speaker 100 and the microphone of the laptop PC 200 is changed from 0 cm to 40 cm in 10 cm increments.
  • the values in the graph show the median of the results of 100 measurements at each distance, and are normalized by dividing by the power at a distance of 0 cm. From FIG. 6, it can be seen that the power is increased in the bad posture (0-30 cm) as compared with the good posture (40 cm).
  • FIG. 7 shows the power when the user wearing the wearable speaker 100 holds the smartphone 300 in a good posture (holding it in front of the face) and in a bad posture (holding it down).
  • the results of the experiment are shown as a box plot of the results of 100 measurements. Here, it is normalized by the value when the distance is 0 cm. From FIG. 7, it can be seen that the power is increased in the bad posture as compared with the good posture.
  • the posture when used on a laptop PC 200 or a smartphone 300 other than a specific smartphone, the posture may be determined with a power of around 20 kHz, and when used on a specific smartphone, the posture may be determined with a power of around 12 kHz.
  • the frequency analysis unit 30, the attitude determination unit 40, and the sound wave processing unit 50 in the attitude feedback device according to the present embodiment can all be realized by, for example, causing a computer including a microphone (sound wave receiving unit 20) to execute a program. ..
  • the laptop PC 200 and smartphone 300 described above are examples of such computers.
  • the device (a device having a frequency analysis unit 30, an attitude determination unit 40, a sound wave processing unit 50, etc.) is a process performed by the device using hardware resources such as a CPU and a memory built in the computer. It can be realized by executing the program corresponding to.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory, etc.), stored, and distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the above computer.
  • the computer of FIG. 8 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, and the like, which are connected to each other by a bus B, respectively.
  • the program that realizes the processing on the computer is provided by, for example, a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • the program is installed in the auxiliary storage device 1002 from the recording medium 1001 via the drive device 1000.
  • the program does not necessarily have to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores the installed program and also stores necessary files, data, and the like.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when there is an instruction to start the program.
  • the CPU 1004 realizes the function related to the device according to the program stored in the memory device 1003.
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network.
  • the display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) or the like by a program.
  • the input device 1007 is composed of a microphone, a keyboard, a mouse, a button, a touch panel, or the like, and is used for inputting various information.
  • the output device 1008 outputs the calculation result.
  • the technique according to the present embodiment provides a device for correcting a posture that can be easily and continuously used by a user.
  • the sound wave transmitting unit 10 that outputs sound and ultrasonic waves is not limited to the wearable speaker.
  • a general-purpose device that outputs sound and ultrasonic waves By attaching a general-purpose device that outputs sound and ultrasonic waves to the user, it is possible to provide a device for correcting the posture that the user can easily and continuously use.
  • the acceleration element (gyro) is adhered to the user's body, which makes it difficult to use as a device for daily use.
  • the posture of the user can be detected by using ultrasonic waves, and the posture state can be fed back to the user by "sound", so that the device is adhered to the user's body. There is no need, and the user can easily and continuously use the device according to the present embodiment on a daily basis.
  • Non-Patent Document 2 uses a dedicated device, is expensive, and is difficult for the user to use on a daily basis.
  • a general-purpose device eg, a wearable speaker
  • a dedicated device can be used as an ultrasonic wave presenting device and a feedback device of the posture determination result to the user, so that a dedicated device can be used.
  • the device configuration can be realized at low cost without using it.
  • the posture determination device includes the sound wave transmission unit.
  • the posture determination device according to item 1 wherein the sound wave transmitting unit is attached to the upper body of the user and transmits sound waves in the inaudible region downward of the user's body.
  • the posture determination device (Section 3) The posture determination device according to item 1 or 2, further comprising a frequency analysis unit that analyzes the frequency of the sound wave received from the sound wave receiving unit and acquires the power of the frequency of the sound wave in the inaudible region. (Section 4) The posture determination device according to item 3, wherein the posture determination unit determines whether or not the user's posture is good or bad by comparing the power with the threshold value. (Section 5) The posture determination according to any one of paragraphs 1 to 4, further comprising a sound wave processing unit for processing sound waves in the audible range output from the sound wave transmission unit according to the posture determination result for the user. Device.

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Abstract

ユーザに装着された音波送信部から出力された非可聴域の音波を受信する音波受信部と、前記非可聴域の音波に基づいて、前記ユーザの姿勢の良否を判定し、判定結果を出力する姿勢判定部とを備える姿勢判定装置。

Description

姿勢判定装置、姿勢判定方法、及びプログラム
　本発明は、ユーザの作業中の悪い姿勢を矯正するための技術に関連するものである。
　ノートパソコンやスマートフォンを使って仕事や勉強をする機会が増えるにつれ、コンピュータビジョン症候群やテキストネック症候群が大きな問題となっている。長期間、悪い姿勢で作業を続けると、眼精疲労、ドライアイ、頸部痛、腰痛などを引き起こす。
　これらの症状を防ぐためには、ユーザが作業中に良い姿勢を意識することが重要である。例えば、ユーザがノートパソコンを操作中には、ユーザの目とスクリーンとの間の距離を４０ｃｍ以上離すことが推奨されている。また、ユーザがスマートフォンを操作するときには、ユーザは顔の正面にスマートフォンを持ってきて、うつむいた状態で操作しないようにすることが推奨されている。
　しかしながら、ユーザにとって作業中の姿勢を常に意識することは難しい。そこで、そのような姿勢を常時モニタリングするためのウェアラブルセンサが開発されている（例えば、非特許文献１、２）。
KHURANA, Rushil, et al. NeckGraffe: a postural awareness system. In: CHI'14 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems. 2014. p. 227-232. MIN, Chulhong, et al. Tiger: Wearable Glasses for the 20-20-20 Rule to Alleviate Computer Vision Syndrome. In: Proceedings of the 21st International Conference on Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services. 2019. p. 1-11.
　非特許文献１に開示された技術では、ユーザの姿勢を加速度素子（ジャイロ）を用いて検出し、検出姿勢が悪いと判定した際には、「振動」を利用してユーザに姿勢の状態をフィードバックしている。非特許文献１に開示された技術では、ユーザの身体に対して、加速度素子（ジャイロ）を粘着させる。しかし、ユーザに対して身体に素子を粘着させることは、日常的な利用機器としては使い難いものになってしまう。
　また、非特許文献２に開示された技術では、眼鏡型の専用モジュールを用いており、当該モジュールにおいて、角速度・加速度を高精度に計測する慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）を装備している。このような装置は、汎用的な機器ではないので高価であり、ユーザが日常的に利用することは困難である。
　ユーザの作業中の悪い姿勢を矯正するために使用する装置は日常的に継続して利用する必要がある。しかし、上記のような従来技術では、姿勢検出のためだけに専用のウェアラブルデバイスを日常的に装着する必要があり、ユーザにとって負荷が大きく、継続して利用することが難しい。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ユーザが容易に継続して利用することができる、姿勢を矯正するための装置を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、ユーザに装着された音波送信部から出力された非可聴域の音波を受信する音波受信部と、
　前記非可聴域の音波に基づいて、前記ユーザの姿勢の良否を判定し、判定結果を出力する姿勢判定部と
　を備える姿勢判定装置が提供される。
　開示の技術によれば、ユーザが容易に継続して利用することができる、姿勢を矯正するための装置が提供される。
姿勢フィードバック装置の構成例を示す図である。 姿勢フィードバック装置の動作を説明するためのフローチャートである。 姿勢フィードバック装置を構成する具体的な装置の例を示す図である。 ウェアラブルスピーカとラップトップＰＣとの間の位置関係のイメージを示す図である。 ウェアラブルスピーカとスマートフォンとの間の位置関係のイメージを示す図である。 ラップトップＰＣのマイクによるパワー測定結果を示す図である。 スマートフォンのマイクによるパワー測定結果を示す図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　（実施の形態の概要）
　本実施の形態では、日常生活で負荷なく継続して利用できるウェアラブルスピーカ（ネックスピーカ）を用いた、コンピュータビジョン症候群やテキストネック症候群を防ぐための姿勢フィードバック装置が提供される。
　本実施の形態の姿勢フィードバック装置において、ウェアラブルスピーカから音楽を流すと同時に超音波を送信し、ノートパソコンやスマートフォンのマイクでその超音波を拾い、音圧の変化からウェアラブルスピーカとマイクとの間の相対位置関係を推定し、それによりユーザの姿勢を推定する。姿勢が悪いと判定した場合は、流れている音楽に音響エフェクトをかけて音質を低下させることで、ユーザに姿勢が悪いことを気づかせることができる。
　本実施の形態の姿勢フィードバック装置は、日常生活において音楽を楽しむために使われているウェアラブルスピーカを使って実現しているため、ユーザにとって装着負荷が少なく、継続して利用することができる。
　なお、本実施の形態では、音波送信部としてウェアラブルスピーカ（ネックスピーカ）を用いているが、ウェアラブルスピーカ（ネックスピーカ）を用いることは一例である。ユーザの姿勢を判定できるように、ユーザの上半身（腰よりも上の部分）に装着され、非可聴域の音波を送信できる装置であれば、音波送信部としてどのような装置を用いてもよい。
　例えば、ウェアラブルスピーカ（ネックスピーカ）に代えて、ユーザの頭部に装着するヘッドセット（イヤーフォーンを含む）等を用いてもよい。また、ユーザの胸部（胸ポケット等）に装着するスピーカやスピーカフォン等を用いてもよい。
　ユーザの頭部、ユーザの肩、ユーザの首、ユーザの胸部等は、いずれもユーザの上半身の例である。
　以下、本実施の形態における姿勢フィードバック装置の構成と動作を、図面を参照して詳細に説明する。
　（装置構成）
　図１に、本実施の形態における姿勢フィードバック装置の構成例を示す。図１に示すように、本実施の形態における姿勢フィードバック装置は、音波送信部１０と、音波受信部２０と、周波数解析部３０と、姿勢判定部４０と、音波加工部５０とを有する。各部の機能は下記のとおりである。なお、姿勢フィードバック装置は、姿勢の良否を判定する装置でもあるため、これを姿勢判定装置と称してもよい。
　また、音波送信部１０と音波加工部５０を備えずに、音波受信部２０と、周波数解析部３０と、姿勢判定部４０とを備える装置を姿勢判定装置と称してもよい。また、周波数解析部３０が姿勢判定部４０の中に含まれる構成であってもよい。
　音波送信部１０は、可聴域の音波と、非可聴域の音波である超音波とを同時に提示する。なお、便宜上、可聴域の音波を「音」と記載する場合がある。音波受信部２０は、音波送信部１０から送信された音と超音波とを受信する。周波数解析部３０は、音波受信部２０により受信した音波の信号の波形に対してＦＦＴを用いて周波数解析することでパワースペクトルを算出する。
　姿勢判定部４０は、周波数解析部３０により算出されたパワースペクトルから推定される超音波のパワーを基にユーザの姿勢の良否を判定する。音波加工部５０は、姿勢判定部４０による姿勢判定結果に応じて、音波送信部１０から送信される可聴域の音を加工する。
　（動作概要）
　図２のフローチャートを参照して、本実施の形態における姿勢フィードバック装置の動作概要を説明する。
　Ｓ１（ステップ１）において、音波送信部１０が音と超音波を同時に送信する。Ｓ２において、音波受信部２０は、音波送信部１０から送信された音と超音波を受信する。
　Ｓ３において、周波数解析部３０は、音波受信部２０により受信した信号（音と超音波）に対してサンプリングを行って、一定サンプル数毎にＦＦＴで周波数解析をしてパワースペクトルを算出する。
　その後、Ｓ４において、姿勢判定部４０が、超音波の周波数帯におけるパワーからユーザの姿勢の良否を判定し、判定結果を出力する。Ｓ４において、ユーザの姿勢が悪いことを示す判定結果が出力された場合、Ｓ５に進み、当該判定結果を受信した音波加工部５０が、可聴域の音を加工して、加工後の音（及び超音波）を音波送信部１０に提示させる。これにより、ユーザは姿勢が悪いことに気づくことができる。Ｓ４において、ユーザの姿勢が悪いと判定されない場合、Ｓ６に進み、音を加工せずにＳ１に戻る。
　なお、上記のように、音波加工部５０を用いることで、ユーザの姿勢が悪いことをユーザにフィードバックすることは一例である。音波加工部５０を用いずに、例えば、姿勢判定部４０が、ユーザの姿勢が悪いことをユーザにフィードバックするための情報（例：音声、光、画像、文字等）を出力してもよい。
　（具体的な構成例）
　以下、本実施の形態をより具体的に説明する。図３は、本実施の形態の姿勢フィードバック装置の実装例を説明するための図である。本実施の形態では、音と超音波を送信するための音波送信部１０としてウェアラブルスピーカ（ネックスピーカ）１００を用い、音波受信部２０、周波数解析部３０、姿勢判定部４０、及び音波加工部５０を実現する装置として、ラップトップＰＣ２００又はスマートフォン３００を使用している。
　より具体的には、ラップトップＰＣ２００又はスマートフォン３００のマイクが音波受信部２０に相当する。周波数解析部３０、姿勢判定部４０、及び音波加工部５０はそれぞれ、ラップトップＰＣ２００又はスマートフォン３００上で動作するプログラム（アプリケーション）により実現される。
　（動作例）
　次に、ウェアラブルスピーカ１００と、ラップトップＰＣ２００又はスマートフォン３００を使用する構成例に基づいて、図２に示したフローチャートの手順における処理をより詳細に説明する。ここでは、音波送信部１０であるウェアラブルスピーカ１００（ネックスピーカ）が、ユーザの首にかけられており（あるいは、ユーザの肩付近に装着されており）、ユーザがラップトップＰＣ２００又はスマートフォン３００で作業を行っているとする。
　＜Ｓ１＞
　Ｓ１において、音波送信部１０（ウェアラブルスピーカ１００）が音と超音波を同時に送信する。音は、ユーザに聞こえる音楽等の音である。超音波の周波数は、例えば２０ｋＨｚである。周波数を２０ｋＨｚとすることで、ユーザには聞こえないが音波受信部２０（マイク）では捉えることができる超音波を提示できる。
　なお、音波送信部１０（ウェアラブルスピーカ１００）が音と超音波を同時に送信することは一例である。通常状態（ユーザの姿勢が悪くない状態）において、音を送信せずに、超音波のみを送信することとしてもよい。この場合、ユーザの姿勢が悪いことをユーザに知らせるときに、音波送信部１０（ウェアラブルスピーカ１００）は音を送信する。
　また、通常状態（ユーザの姿勢が悪くない状態）と、ユーザの姿勢が悪い状態のいずれの場合においても、音波送信部１０（ウェアラブルスピーカ１００）が超音波のみを送信することとしてもよい。この場合、ユーザの姿勢が悪いことをユーザに知らせる場合に、例えば、姿勢判定部４０が、ユーザの姿勢が悪いことをユーザにフィードバックするための情報（例：音声、光、画像、文字等）を、ラップトップＰＣ２００又はスマートフォン３００のディスプレイあるいはスピーカから出力する。
　＜Ｓ２、Ｓ３＞
　Ｓ２において、音波受信部２０（マイク）は、音波送信部１０（ウェアラブルスピーカ１００）から送信された音と超音波を受信する。
　Ｓ３において、周波数解析部３０は、音波受信部２０（マイク）により受信した信号（音と超音波）に対してサンプリングを行って、例えば１０２４サンプル毎にＦＦＴで周波数解析をしてパワースペクトルを算出し、超音波の周波数である２０ｋＨｚ付近のパワーを算出する。なお、後述するように、マイク（音波受信部２０）を備える装置として、特定のスマートフォンを使用する場合には、１２ｋＨｚ付近のパワーを算出し、１２ｋＨｚ付近のパワーを姿勢判定に用いることとしてもよい。
　＜Ｓ４＞
　Ｓ４において、姿勢判定部４０は、周波数解析部３０により算出された２０ｋＨｚ付近のパワーに基づいて、予め定めた手順により、ユーザの姿勢が悪いか否かを判定する。判定方法の詳細は後述する。
　＜Ｓ５＞
　Ｓ４において、ユーザの姿勢が悪いと判定された場合、Ｓ５に進み、音波加工部５０が、音を加工して、加工後の音を音波送信部１０に送信させる。超音波は継続して音波送信部１０から送信されている。
　音の加工方法は、特定の方法に限られないが、例えば、音にホワイトノイズを加えたり、バンドパスフィルタを適用して音域を絞ったり、ディストーションを適用して音を歪めたりする等のオーディオデジタルエフェクトを適用することで音質を低下させる。ユーザは音質の低下から姿勢が悪いことに気づき、音質を上げるために姿勢を正す。
　（姿勢判定手順例）
　音波送信部１０（ウェアラブルスピーカ１００）から超音波が下向き（斜め下向きを含む）に提示されている場合における、姿勢判定部４０が実行する姿勢判定手順の例を説明する。以下では、ウェアラブルスピーカ１００を装着しているユーザがラップトップＰＣ２００を操作する場合を例１とし、ウェアラブルスピーカ１００を装着しているユーザがスマートフォン３００を操作する場合を例２として説明する。
　　＜例１＞
　ユーザがラップトップＰＣ２００を操作している状態で姿勢が悪くなった（前屈みになった）場合、ウェアラブルスピーカ１００とラップトップＰＣ２００のマイク（音波受信部２０）との間の距離が近くなり、結果として超音波のパワー（音圧）が増加する。
　従って、姿勢判定部４０は、超音波のパワーが予め定めた閾値よりも大きくなったことを検知した場合に、ユーザがラップトップＰＣ２００を操作しているときに、ユーザの姿勢が悪くなったと判定する。
　図４は、例１のイメージを示す図である。図４には、ユーザが通常状態である場合のウェアラブルスピーカ１００の位置がＡとして示され、ユーザの姿勢が悪くなった場合のウェアラブルスピーカ１００の位置がＢとして示されている。図４に示すように、ＡからＢになると、ウェアラブルスピーカ１００のスピーカ部分（音・超音波が出力される部分）は、マイクに近くなる。よって、上述したとおり超音波のパワーが増加する。
　　＜例２＞
　ユーザがスマートフォン３００を操作している状態で姿勢が悪くなった（うつむいて操作した）場合、スマートフォン３００がウェアラブルスピーカ１００の下側に位置することで、マイク（音波受信部２０）が超音波を拾いやすくなり、結果として超音波のパワー（音圧）が増加する。
　従って、姿勢判定部４０は、超音波のパワーが予め定めた閾値よりも大きくなったことを検知した場合に、ユーザがスマートフォン３００を操作しているときに、ユーザの姿勢が悪くなったと判定する。
　図５は、例２のイメージを示す図である。図５には、ユーザが通常状態である場合のウェアラブルスピーカ１００の位置がＡとして示され、ユーザの姿勢が悪くなった場合のウェアラブルスピーカ１００の位置がＢとして示されている。図５に示すように、ＡからＢになると、スマートフォン３００がウェアラブルスピーカ１００の下側に位置するため、上述したとおり超音波のパワーが増加する。
　例１と例２のいずれの場合も、閾値については、事前にキャリブレーションする（姿勢が良い場合と悪い場合のパワーを測定する）ことによって決定することができる。
　（実験結果）
　実際に、ウェアラブルスピーカ１００を下向きにして超音波を出力し、マイクが受信した超音波のパワー（音圧）を測定する実験を行った。実験結果のグラフを図６、図７に示す。
　図６は、ウェアラブルスピーカ１００とラップトップＰＣ２００のマイクとの間の距離を０ｃｍから４０ｃｍまで、１０ｃｍごとに変えたときの２０ｋＨｚ付近のパワースペクトルの値を示している。
　グラフの値は、各距離において１００回測定した結果の中央値を示し、距離０ｃｍのときのパワーで割ることで正規化している。図６より、良い姿勢（４０ｃｍ）のときに比べて悪い姿勢（０－３０ｃｍ）のときにはパワーが増加していることがわかる。
　図７は、ウェアラブルスピーカ１００を装着しているユーザがスマートフォン３００を良い姿勢で持った（顔の正面に持った）場合と悪い姿勢で持った（うつむいて持った）場合におけるパワーを示す。
　実験の結果は、１００回測定した結果の箱ひげ図として示されている。ここでは、距離０ｃｍのときの値で正規化している。図７より、良い姿勢のときに比べて悪い姿勢のときはパワーが増加していることがわかる。
　以上の結果から、２０ｋＨｚ付近のパワーの変化を見ることで、ユーザがラップトップＰＣ２００やスマートフォン３００を操作している状態における姿勢の悪化を推定することができることがわかる。また、超音波は、可聴域の音波と干渉しないため、ウェアラブルスピーカ１００で音楽を流しながら利用することができ、姿勢が悪い場合は、その音楽の音質を低下させることで、ユーザに姿勢改善を促すことができる。
　なお、一部のスマートフォンのマイクは、声の帯域に合わせて１５ｋＨｚ付近でローパスフィルタをかけているものがあり、その場合は２０ｋＨｚのパワーを算出することができない。しかし、マイクのアンプの特性により、超音波により、可聴域（１２ｋＨｚ付近）にノイズとしてパワーのピークが見えることが知られている。従って、ラップトップＰＣ２００又は特定のスマートフォン以外のスマートフォン３００で利用する場合は２０ｋＨｚ付近のパワーで姿勢を判定し、特定のスマートフォンで利用する場合は１２ｋＨｚ付近のパワーで姿勢を判定することとしてもよい。
　（ハードウェア構成例）
　本実施の形態における姿勢フィードバック装置における、周波数解析部３０、姿勢判定部４０、及び音波加工部５０はいずれも、例えば、マイク（音波受信部２０）を備えるコンピュータにプログラムを実行させることにより実現できる。前述したラップトップＰＣ２００及びスマートフォン３００は、当該コンピュータの例である。
　すなわち、当該装置（周波数解析部３０、姿勢判定部４０、音波加工部５０等を有する装置）は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、当該装置で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図８は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図８のコンピュータは、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、当該装置に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はマイク、キーボード、マウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な情報を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　（実施の形態の効果）
　以上、説明したとおり、本実施の形態に係る技術により、ユーザが容易に継続して利用することができる、姿勢を矯正するための装置が提供される。
　また、音波送信部１０として、日常生活において音楽を楽しむために使われているウェアラブルスピーカを使用することで、ユーザにとって装着負荷が少なく、継続して利用できる構成が提供される。なお、音及び超音波を出力する音波送信部１０は、ウェアラブルスピーカに限られるわけではない。音及び超音波を出力する汎用的な装置をユーザに装着することで、ユーザが容易に継続して利用することができる、姿勢を矯正するための装置を提供できる。
　前述したように、非特許文献１に開示された技術では、ユーザの身体に対して、加速度素子（ジャイロ）を粘着させるので、日常的な利用機器としては使い難いものになってしまう。それに対し、本実施の形態に係る技術では、超音波を用いてユーザの姿勢を検出し、「音」で姿勢の状態をユーザにフィードバックすることができるので、ユーザの身体に対し機器を粘着する必要がなく、ユーザは本実施の形態に係る装置を日常的に容易に継続して使用できる。
　また、非特許文献２に開示された技術では、専用装置を使用しており、高価であり、ユーザが日常的に利用することは困難である。それに対し、本実施の形態に係る技術では、汎用の装置（例：ウェアラブルスピーカ）を超音波の提示装置、及び、ユーザへの姿勢判定結果のフィードバック装置として利用することができるので、専用装置を用いなくても安価に装置構成を実現できる。
　（実施の形態のまとめ）
　本明細書には、少なくとも下記各項の姿勢判定装置、姿勢判定方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
　ユーザに装着された音波送信部から出力された非可聴域の音波を受信する音波受信部と、
　前記非可聴域の音波に基づいて、前記ユーザの姿勢の良否を判定し、判定結果を出力する姿勢判定部と
　を備える姿勢判定装置。
（第２項）
　前記姿勢判定装置は、前記音波送信部を備え、
　前記音波送信部は、前記ユーザの上半身に装着され、前記ユーザの身体の下方向に前記非可聴域の音波を送信する
　第１項に記載の姿勢判定装置。
（第３項）
　前記音波受信部より受信した音波の周波数解析を行って、前記非可聴域の音波の周波数のパワーを取得する周波数解析部
　を更に備える第１項又は第２項に記載の姿勢判定装置。
（第４項）
　前記姿勢判定部は、前記パワーと閾値とを比較することにより、前記ユーザの姿勢の良否を判定する
　第３項に記載の姿勢判定装置。
（第５項）
　前記ユーザに対する姿勢判定結果に応じて、前記音波送信部から出力する可聴域の音波を加工するための音波加工部
　を更に備える第１項ないし第４項のうちいずれか１項に記載の姿勢判定装置。
（第６項）
　前記姿勢判定部により、前記ユーザの姿勢が悪いと判定された場合において、前記音波加工部は、前記可聴域の音波に対してオーディオデジタルエフェクトを適用することで音質を低下させる
　第５項に記載の姿勢判定装置。
（第７項）
　姿勢判定装置が実行する姿勢判定方法であって、
　ユーザに装着された音波送信部から出力された非可聴域の音波を受信する音波受信ステップと、
　前記非可聴域の音波に基づいて、前記ユーザの姿勢の良否を判定し、判定結果を出力する姿勢判定ステップと
　を備える姿勢判定方法。
（第８項）
　コンピュータを、第１項ないし第６項のうちいずれか１項に記載の姿勢判定装置における姿勢判定部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０　音波送信部
２０　音波受信部
３０　周波数解析部
４０　姿勢判定部
５０　音波加工部
１００　ウェアラブルスピーカ
２００　ラップトップＰＣ
３００　スマートフォン
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置

Claims (8)

  1. 　ユーザに装着された音波送信部から出力された非可聴域の音波を受信する音波受信部と、
    　前記非可聴域の音波に基づいて、前記ユーザの姿勢の良否を判定し、判定結果を出力する姿勢判定部と
    　を備える姿勢判定装置。
  2. 　前記姿勢判定装置は、前記音波送信部を備え、
    　前記音波送信部は、前記ユーザの上半身に装着され、前記ユーザの身体の下方向に前記非可聴域の音波を送信する
    　請求項１に記載の姿勢判定装置。
  3. 　前記音波受信部より受信した音波の周波数解析を行って、前記非可聴域の音波の周波数のパワーを取得する周波数解析部
    　を更に備える請求項１又は２に記載の姿勢判定装置。
  4. 　前記姿勢判定部は、前記パワーと閾値とを比較することにより、前記ユーザの姿勢の良否を判定する
    　請求項３に記載の姿勢判定装置。
  5. 　前記ユーザに対する姿勢判定結果に応じて、前記音波送信部から出力する可聴域の音波を加工するための音波加工部
    　を更に備える請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の姿勢判定装置。
  6. 　前記姿勢判定部により、前記ユーザの姿勢が悪いと判定された場合において、前記音波加工部は、前記可聴域の音波に対してオーディオデジタルエフェクトを適用することで音質を低下させる
    　請求項５に記載の姿勢判定装置。
  7. 　姿勢判定装置が実行する姿勢判定方法であって、
    　ユーザに装着された音波送信部から出力された非可聴域の音波を受信する音波受信ステップと、
    　前記非可聴域の音波に基づいて、前記ユーザの姿勢の良否を判定し、判定結果を出力する姿勢判定ステップと
    　を備える姿勢判定方法。
  8. 　コンピュータを、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の姿勢判定装置における姿勢判定部として機能させるためのプログラム。
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