JP7335046B2 - 歩行分析装置、歩行分析方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、人の歩行を分析するための、歩行分析装置、及び歩行分析方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。
近年、人の歩行を分析する技術が注目されている。歩行を分析すれば、その人の健康状態、身体能力を推定することができ、健康の促進を図ることができると考えられるからである。このため、歩行分析のための技術が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１及び２参照）。
具体的には、特許文献１、非特許文献１及び２は、それぞれ、人の歩行の分析を行うシステムを開示している。このうち、非特許文献１に開示されたシステムは、床に取り付けられた床反力計で測定された歩行時の床への圧力と、モーションキャプチャーシステムによって取得された各関節の座標とから、人の歩行を分析する。一方、非特許文献２及び特許文献１に開示されたシステムは、歩行者の腰に取り付けた加速度センサからのセンサ信号に基づいて、人の歩行を分析する。
Gerald F. Harris, Jacqueline J. Wertsch,"Procedures for Gait Analysis", Arch. Phys. Med. Rehab., 75 (1994), pp. 216-225
高田 耕太郎、安保 雅博著、「小型三次元加速度計を用いた歩行評価の臨床的有用性の検討」、慈恵医大誌、２００４年
ところで、上記非特許文献１に開示されたシステムを採用する場合は、分析対象となる人の各関節に、マーカーを付ける必要がある。また、上記非特許文献２又は特許文献１に開示されたシステムを採用する場合は、分析対象となる人の腰に加速度センサを取り付ける必要がある。このため、これらのシステムには、分析対象者に負担がかかるという問題が発生する。また、歩行分析の対象者は、特に、歩行に障害がある方、高齢者であることが多く、負担はできる限り小さいことが求められている。
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、分析対象者にかかる負担を抑制しつつ、分析対象者の歩行の分析を行い得る、歩行分析装置、歩行分析方法、及びプログラム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歩行分析装置は、
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得部と、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出部と、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出部と、
を備えている、ことを特徴とする。
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得部と、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出部と、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出部と、
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歩行分析方法は、
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
を有する、ことを特徴とする。
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
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プログラムは、
コンピュータに、
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
を実行させる、プログラム。
コンピュータに、
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
を実行させる、プログラム。
以上のように、本発明によれば、分析対象者にかかる負担を抑制しつつ、分析対象者の歩行を分析することができる。
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における、歩行分析装置、歩行分析方法、及びプログラムについて、図１～図６を参照しながら説明する。
以下、本発明の実施の形態における、歩行分析装置、歩行分析方法、及びプログラムについて、図１～図６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歩行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歩行分析装置の概略構成を示すブロック図である。
最初に、図１を用いて、本実施の形態における歩行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歩行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歩行分析装置１０は、分析対象者２０の歩行を分析するための装置である。図１に示すように、歩行分析装置１０は、データ取得部１１と、重心位置算出部１２と、歩行指標算出部１３とを備えている。
データ取得部１１は、分析対象者２０の３次元点群データを取得する。重心位置算出部１２は、データ取得部１１が取得した３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、分析対象者２０の３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する。歩行指標算出部１３は、重心位置算出部１２が算出した重心位置を用いて、分析対象者２０の歩行指標を算出する。
このように、本実施の形態では、分析対象者２０の３次元点群データのみを用いて、歩行指標を算出することができる。また、３次元点群データは、専用の撮像装置を用いれば、分析対象者２０にセンサ、マーカー等を取り付けることなく得ることができる。このため、本実施の形態によれば、分析対象者にかかる負担を抑制しつつ、分析対象者の歩行を分析することができる。
続いて、図１に加えて、図２～図４を用いて、歩行分析装置の構成及び機能について具体的に説明する。まず、図１に示すように、本実施の形態では、歩行分析装置１０は、撮像装置３０に接続されている。
撮像装置３０は、被写体までの距離を画素毎に測定可能な装置である。撮像装置３０の具体例としては、ＴＯＦ（Time-of-Flight）カメラが挙げられる。ＴＯＦカメラは、被写体に向けて、近赤外光等の光を照射し、照射した光が被写体で反射されて戻ってくるまでの時間を計測して、画素毎に、被写体までの距離を測定し、測定した画素毎の距離を特定するデータを出力する。本実施の形態では、この出力されたデータが、３次元点群データとなる。
図２は、本発明の実施の形態において用いられる撮像装置と分析対象者との位置関係を示す図である。図３は、本発明の実施の形態において撮像装置から出力される３次元点群データの一例を示す図である。図２に示すように、撮像装置３０は、本実施の形態では、歩行する分析対象者２０の正面を撮影できるように配置されている。この場合において、撮像装置３０は、例えば、図３に示す３次元点群データ３１を出力する。
また、図３に示すように、３次元点群データ３１は、被写体までの距離を画素毎に測定することによって得られている。このため、３次元点群データ３１は、それを構成する点毎に、水平方向（Ｘ方向）における座標と、垂直方向（Ｙ方向）における座標と、距離に相当する奥行方向（Ｚ方向）における座標とを有している。
更に、本実施の形態では、図２に示すように、撮像装置３０による、分析対象者２０を被写体とした撮影は、設定間隔をおいて行われ、撮像装置３０は、設定間隔をおいて、３次元点群データ３１を連続して出力する。従って、図２の例では、分析対象者２０が、設定されたコースを、撮像装置３０に近づくように歩行した場合に、歩行状態を時系列に沿って示す３次元点群データ３１が得られることになる。また、この場合、本実施の形態では、データ取得部１１は、設定間隔毎の３次元点群データ３１を取得する。
重心位置算出部１２は、本実施の形態では、データ取得部１１によって設定間隔毎に取得された３次元点群データ毎に、その重心位置の座標を算出する。従って、図２の例では、分析対象者２０の歩行に合わせて、時系列に沿って重心位置の座標が算出される。
また、重心位置算出部１２は、本実施の形態では、３次元点群データを構成する各点の水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出する。また、重心位置算出部１２は、各点の奥行方向における座標から奥行方向における代表値も算出する。そして、重心位置算出部１２は、算出した各方向の代表値を、重心位置の座標とすることができる。
歩行指標算出部１３は、本実施の形態では、歩行指標として、分析対象者２０における、移動速度、移動時の直進性を示す数値、及び歩行時の接地タイミングのうちのいずれか、または全部を算出する。
具体的には、歩行指標算出部１３は、設定間隔毎に算出された重心位置の座標から、重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、歩行指標として、分析対象者２０の移動速度を算出する。
また、歩行指標算出部１３は、設定間隔毎に算出された重心位置の座標から、重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、歩行指標として、分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する。
更に、歩行指標算出部１３は、設定間隔毎に算出された重心位置の座標から、重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、歩行指標として、分析対象者の歩行時の接地タイミングを算出する。
図４は、本発明の実施の形態において算出された、重心位置の垂直方向における座標の時系列変化の一例を示す図である。図４に示すように、重心位置の垂直方向（Ｙ方向）における座標は、歩行の周期に合わせて上下する。このため、歩行指標算出部１３は、例えば、座標の値の変化の方向が負から正に変化した時刻を、接地タイミングとすることができる。また、歩行指標算出部１３は、座標の値が最下点となった時刻を接地タイミングとすることもできる。
また、この場合において、歩行指標算出部１３は、算出した接地タイミング毎に、データ取得部１１で設定間隔毎に取得された３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定することもできる。この場合、歩行指標算出部１３は、特定した点の水平方向における座標に基づいて、接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定することができる。
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態における歩行分析装置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歩行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を参照する。また、本実施の形態では、歩行分析装置１０を動作させることによって、歩行分析方法が実施される。よって、本実施の形態における歩行分析方法の説明は、以下の歩行分析装置１０の動作説明に代える。
次に、本発明の実施の形態における歩行分析装置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歩行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を参照する。また、本実施の形態では、歩行分析装置１０を動作させることによって、歩行分析方法が実施される。よって、本実施の形態における歩行分析方法の説明は、以下の歩行分析装置１０の動作説明に代える。
まず、前提として、図２に示したように、分析対象者２０が、設定されたコースを、撮像装置３０に近づくように歩行する。これにより、撮像装置３０は、分析対象者２０がコースを歩行している間、設定間隔をおいて、３次元点群データを連続して出力する。
図５に示すように、まず、歩行分析装置１０において、データ取得部１１は、撮像装置３０から設定間隔毎に出力された、３次元点群データを連続して取得する（ステップＡ１）。データ取得部１１は、取得した設定間隔毎の３次元点群データを、重心位置算出部１２に出力する。
次に、重心位置算出部１２は、ステップＡ１で設定間隔毎に取得された３次元点群データ毎に、その重心位置の座標を算出する（ステップＡ２）。具体的には、重心位置算出部１２は、３次元点群データから、水平方向における代表値と、垂直方向における代表値と、奥行方向における代表値とを算出し、算出した各方向の代表値を、重心位置の座標とする。
次に、歩行指標算出部１３は、ステップＡ２で算出された重心位置を用いて、分析対象者の歩行指標を算出する（ステップＡ３）。具体的には、歩行指標算出部１３は、歩行指標として、分析対象者２０における、移動速度、移動時の直進性を示す数値、及び歩行時の接地タイミングのうちのいずれか、または全部を算出する。
その後、歩行指標算出部１３は、算出した歩行指標を、外部の表示装置、端末装置等に出力する（ステップＡ４）。これにより、歩行指標が、表示装置、端末装置等の画面上に表示され、分析者は、分析対象者２０に対して、健康のアドバイスを行うことができる。
［実施の形態における効果］
このように、本実施の形態によれば、３次元点群データを出力可能な撮像装置３０によって、分析対象者２０の歩行を撮影するだけで、分析対象者２０の歩行を分析でき、分析結果としての歩行指標が得られる。つまり、本実施の形態によれば、分析対象者にかかる負担を抑制しつつ、分析対象者の歩行を分析することができる。
このように、本実施の形態によれば、３次元点群データを出力可能な撮像装置３０によって、分析対象者２０の歩行を撮影するだけで、分析対象者２０の歩行を分析でき、分析結果としての歩行指標が得られる。つまり、本実施の形態によれば、分析対象者にかかる負担を抑制しつつ、分析対象者の歩行を分析することができる。
［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～Ａ４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歩行分析装置１０と歩行分析方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、データ取得部１１、重心位置算出部１２、及び歩行指標算出部１３として機能し、処理を行なう。
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～Ａ４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歩行分析装置１０と歩行分析方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、データ取得部１１、重心位置算出部１２、及び歩行指標算出部１３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、重心位置算出部１２、及び歩行指標算出部１３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、歩行分析装置１０を実現するコンピュータについて図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態における歩行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６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。また、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１に加えて、又はＣＰＵ１１１に代えて、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を備えていても良い。
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）等の磁気記録媒体、又はＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体が挙げられる。
なお、本実施の形態における歩行分析装置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、歩行分析装置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１８）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）
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得部と、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出部と、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出部と、
を備えている、ことを特徴とする歩行分析装置。
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得部と、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出部と、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出部と、
を備えている、ことを特徴とする歩行分析装置。
（付記２）
付記１に記載の歩行分析装置であって、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記重心位置算出部が、各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とする、
ことを特徴とする歩行分析装置。
付記１に記載の歩行分析装置であって、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記重心位置算出部が、各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とする、
ことを特徴とする歩行分析装置。
（付記３）
付記２に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得部が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出部が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動速度を算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
付記２に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得部が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出部が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動速度を算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
（付記４）
付記２に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得部が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出部が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
付記２に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得部が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出部が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
（付記５）
付記２に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得部が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出部が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングを算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
付記２に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得部が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出部が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングを算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
（付記６）
付記５に記載の歩行分析装置であって、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
付記５に記載の歩行分析装置であって、
前記歩行指標算出部が、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、
ことを特徴とする歩行分析装置。
（付記７）
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
を有する、ことを特徴とする歩行分析方法。
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
を有する、ことを特徴とする歩行分析方法。
（付記８）
付記７に記載の歩行分析方法であって、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記重心位置算出ステップにおいて、各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とする、
ことを特徴とする歩行分析方法。
付記７に記載の歩行分析方法であって、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記重心位置算出ステップにおいて、各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とする、
ことを特徴とする歩行分析方法。
（付記９）
付記８に記載の歩行分析方法であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動速度を算出する、
ことを特徴とする歩行分析方法。
付記８に記載の歩行分析方法であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動速度を算出する、
ことを特徴とする歩行分析方法。
（付記１０）
付記８に記載の歩行分析方法であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する、
ことを特徴とする歩行分析方法。
付記８に記載の歩行分析方法であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する、
ことを特徴とする歩行分析方法。
（付記１１）
付記８に記載の歩行分析方法であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングを算出する、
ことを特徴とする歩行分析方法。
付記８に記載の歩行分析方法であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングを算出する、
ことを特徴とする歩行分析方法。
（付記１２）
付記１１に記載の歩行分析方法であって、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、ことを特徴とする歩行分析方法。
付記１１に記載の歩行分析方法であって、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、ことを特徴とする歩行分析方法。
（付記１３）
コンピュータに、
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
を実行させる、プログラム。
コンピュータに、
分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得ステップと、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出ステップと、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出ステップと、
を実行させる、プログラム。
（付記１４）
付記１３に記載のプログラムであって、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記重心位置算出ステップにおいて、各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とする、
ことを特徴とするプログラム。
付記１３に記載のプログラムであって、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記重心位置算出ステップにおいて、各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とする、
ことを特徴とするプログラム。
（付記１５）
付記１４に記載のプログラムであって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記重心位置算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動速度を算出する、
ことを特徴とするプログラム。
付記１４に記載のプログラムであって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記重心位置算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動速度を算出する、
ことを特徴とするプログラム。
（付記１６）
付記１４に記載のプログラムであって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する、
ことを特徴とするプログラム。
付記１４に記載のプログラムであって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する、
ことを特徴とするプログラム。
（付記１７）
付記１４に記載のプログラムであって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングを算出する、
ことを特徴とするプログラム。
付記１４に記載のプログラムであって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得ステップにおいて、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出ステップにおいて、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングを算出する、
ことを特徴とするプログラム。
（付記１８）
付記１７に記載のプログラムであって、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、ことを特徴とするプログラム。
付記１７に記載のプログラムであって、
前記歩行指標算出ステップにおいて、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、ことを特徴とするプログラム。
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、２０１９年３月２８日に出願された日本出願特願２０１９－０６４７５２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、分析対象者にかかる負担を抑制しつつ、分析対象者の歩行を分析することができる。本発明は、歩行分析が求められる種々の分野に有用である。
１０ 歩行分析装置
１１ データ取得部
１２ 重心位置算出部
１３ 歩行指標算出部
２０ 分析対象者
３０ 撮像装置
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
１１ データ取得部
１２ 重心位置算出部
１３ 歩行指標算出部
２０ 分析対象者
３０ 撮像装置
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
Claims (5)
- 分析対象者の３次元点群データを取得する、データ取得手段と、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出する、重心位置算出手段と、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出する、歩行指標算出手段と、
を備え、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得手段が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出手段が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、
各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とし、
前記歩行指標算出手段が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化において前記座標の値の変化の方向が負から正に変化した時刻を、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングとし、前記接地タイミングを前記歩行指標とし、
更に、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、
ことを特徴とする歩行分析装置。 - 請求項１に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得手段が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出手段が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出手段が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の奥行方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動速度を算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。 - 請求項１に記載の歩行分析装置であって、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、前記データ取得手段が、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
前記重心位置算出手段が、取得された前記３次元点群データそれぞれから、前記設定間隔毎に、前記重心位置の座標を算出し、
前記歩行指標算出手段が、前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の水平方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化から、前記歩行指標として、前記分析対象者の移動時の直進性を示す数値を算出する、
ことを特徴とする歩行分析装置。 - 分析対象者の３次元点群データを取得し、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出し、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出し、
そして、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
取得された前記３次元点群データそれぞれから、
各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とし、
前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化において前記座標の値の変化の方向が負から正に変化した時刻を、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングとし、前記接地タイミングを前記歩行指標とし、
更に、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、
ことを特徴とする歩行分析方法。 - コンピュータに、
分析対象者の３次元点群データを取得させ、
取得された前記３次元点群データを構成する各点の座標を用いて、前記分析対象者の前記３次元点群データ上の重心位置の座標を算出させ、
算出された前記重心位置を用いて、前記分析対象者の歩行指標を算出させ、
そして、
前記３次元点群データが、被写体までの距離を画素毎に測定可能な撮像装置での撮影によって得られたデータであって、それを構成する点毎に、水平方向における座標と、垂直方向における座標と、前記距離に相当する奥行方向における座標とを有しており、
前記撮像装置による前記分析対象者を被写体とした撮影が、設定間隔をおいて行われている場合に、設定間隔毎の前記３次元点群データを取得し、
取得された前記３次元点群データそれぞれから、
各点の前記水平方向の座標から水平方向における代表値を算出し、各点の前記垂直方向の座標から垂直方向における代表値を算出し、更に、各点の前記奥行方向における座標から奥行方向における代表値を算出し、算出した各方向の代表値を、前記重心位置の座標とし、
前記設定間隔毎に算出された前記重心位置の座標から、前記重心位置の垂直方向における座標の時系列変化を求め、求めた時系列変化において前記座標の値の変化の方向が負から正に変化した時刻を、前記分析対象者の歩行時の接地タイミングとし、前記接地タイミングを前記歩行指標とし、
更に、前記設定間隔毎に取得された前記３次元点群データそれぞれから、最も地面に近い点を特定し、特定した点の水平方向における座標に基づいて、前記接地タイミングにおいて接地している足が右及び左のいずれであるかを判定する、
プログラム。
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