(57)【要約】【課題】ユーザーの頭部や頸部に装着される加速度センサを利用して、ランニング時のユーザーの接地タイミングを推定する。【解決手段】ランニング解析装置１００は、ユーザーの頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づきユーザーのランニングを解析するランニング解析装置１００であって、ユーザーのランニング中に加速度センサで検出されたユーザーの進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応するＺ軸加速度データＡｃｃＺとユーザーの進行方向逆向きの加速度に対応するＹ軸加速度データＡｃｃＹとを取得し、Ｚ軸加速度データＡｃｃＺに基づき、ユーザーの接地タイミングの候補となる候補範囲Ｒを設定し、候補範囲Ｒにおいて、Ｙ軸加速度データＡｃｃＹの値が最も低くなるタイミングを基準としてユーザーの接地タイミングを推定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する第１の加速度データと前記被測定者の進行方向逆向きの加速度に対応する第２の加速度データとを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記第１の加速度データに基づき、前記被測定者の足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲を設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された前記候補範囲において、前記取得手段によって取得された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する推定手段と、
を備えることを特徴とするランニング解析装置。
【請求項２】
前記取得手段によって取得された前記第１の加速度データ及び前記第２の加速度データに対して平滑化処理を施す平滑化手段を備え、
前記設定手段は、前記平滑化手段によって平滑化処理が施された前記第１の加速度データに基づき、前記候補範囲を設定し、
前記推定手段は、前記候補範囲において、前記平滑化手段によって平滑化処理が施された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のランニング解析装置。
【請求項３】
前記推定手段は、前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングの所定時間前のタイミングを前記接地タイミングとして推定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のランニング解析装置。
【請求項４】
前記所定時間として、前記被測定者のランニング中の速度に応じた複数種類の所定時間が予め定められており、
前記センシングデータに基づいて前記被測定者のランニング中の速度を導出する導出手段と、
前記複数種類の所定時間のうちから前記導出手段によって導出された前記速度に対応する一の所定時間を特定する特定手段と、
を備え、
前記推定手段は、前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングの前記一の所定時間前のタイミングを前記接地タイミングとして推定する、
ことを特徴とする請求項３に記載のランニング解析装置。
【請求項５】
前記ランニング解析装置は、前記被測定者の頭部又は頸部に装着される装着品に内蔵されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のランニング解析装置。
【請求項６】
被測定者の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析方法であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する第１の加速度データと前記被測定者の進行方向逆向きの加速度に対応する第２の加速度データとを取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された前記第１の加速度データに基づき、前記被測定者の足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲を設定する設定工程と、
前記設定工程によって設定された前記候補範囲において、前記取得工程によって取得された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する推定工程と、
を含むことを特徴とするランニング解析方法。
【請求項７】
被測定者の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置のコンピュータを、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する第１の加速度データと前記被測定者の進行方向逆向きの加速度に対応する第２の加速度データとを取得する取得手段、
前記取得手段によって取得された前記第１の加速度データに基づき、前記被測定者の足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲を設定する設定手段、
前記設定手段によって設定された前記候補範囲において、前記取得手段によって取得された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する推定手段、
として機能させることを特徴とするランニング解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランニング解析装置、ランニング解析方法及びランニング解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザーに装着される加速度センサを利用して、ランニング時のユーザーの足が地面に接地する接地タイミングを推定する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５９７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている装置は、ユーザーの腰に装着して使用するものであり、ユーザーの頭部や頸部に当該装置を装着して使用した場合、ランニング時のユーザーの接地タイミングを推定することができない。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ユーザーの頭部や頸部に装着される加速度センサを利用して、ランニング時のユーザーの接地タイミングを推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るランニング解析装置は、
被測定者の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する第１の加速度データと前記被測定者の進行方向逆向きの加速度に対応する第２の加速度データとを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記第１の加速度データに基づき、前記被測定者の足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲を設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された前記候補範囲において、前記取得手段によって取得された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ユーザーの頭部や頸部に装着される加速度センサを利用して、ランニング時のユーザーの接地タイミングを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した一実施形態のランニング解析装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【図２】接地タイミング推定処理を示すフローチャートである。
【図３】平滑化処理が施されたＹ軸加速度データ及びＺ軸加速度データの一部分を例示的に抜き出して示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。
【００１０】
≪ランニング解析装置１００の概略構成≫
本実施形態のランニング解析装置１００は、ユーザー（被測定者）のランニング時における接地タイミング（ユーザーの足が地面に接地するタイミング）を推定するための装置であって、ランニング時にユーザーの頭部に装着されるヘッドホン、イヤホン、サングラス、ランニングキャップや、ユーザーの頸部に装着されるネックウォーマ、ネックレス等に内蔵して用いられる。
【００１１】
図１は、本発明を適用した一実施形態のランニング解析装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ランニング解析装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、記憶部１３と、操作部１４と、通信部１５と、モーションセンサ部１６と、電源部１７とを備えている。また、ランニング解析装置１００の各部は、バスＢを介して接続されている。
【００１２】
ＣＰＵ（取得手段、設定手段、推定手段、平滑化手段、導出手段、特定手段）１１は、操作部１４から入力される制御信号に基づいて、記憶部１３に記憶されているシステムプログラムやアプリケーションプログラムといった各種プログラムを読み出し、ＲＡＭ１２のワークエリアに展開し、当該各種プログラムを逐次実行する。
【００１３】
ＲＡＭ１２は、例えば、揮発性のメモリであり、ＣＰＵ１１により読み出された各種プログラムやデータを一時的に格納するワークエリアを有する。
【００１４】
記憶部１３は、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性のメモリにより構成される。記憶部１３には、ＣＰＵ１１で実行される各種プログラム（ランニング解析プログラムを含む）、当該各種プログラムの実行に必要なデータ等が記憶されている。
【００１５】
操作部１４は、例えば、ランニング解析装置１００の電源のＯＮ／ＯＦＦに係る電源ボタン等を備えている。各種ボタンが操作されると、操作部１４は、操作されたボタンに応じた操作指示をＣＰＵ１１に出力する。
【００１６】
通信部１５は、外部の機器と無線によりデータ通信を行うためのインターフェースである。具体的には、通信部１５は、例えば、アンテナ、変復調回路、信号処理回路等により構成されており、Bluetooth（登録商標）等の規格により通信を行う。
【００１７】
モーションセンサ部１６は、３軸加速度センサ、ジャイロセンサ等のランニング解析装置１００の動き、すなわちユーザーの頭部又は頸部の動きを検出可能なモーションセンサ、アンプ、ＡＤコンバーター等により構成される。モーションセンサ部１６は、モーションセンサによって検出されたアナログのセンシングデータをアンプで増幅させた後、当該アナログのセンシングデータをＡＤコンバーターでデジタルのセンシングデータに変換させ、当該デジタルのセンシングデータをＣＰＵ１１に出力する。
【００１８】
電源部１７は、例えば、バッテリを備える。電源部１７のバッテリとしては、二次電池が用いられている。なお、電源部１７のバッテリとしては、二次電池の他にボタン型乾電池などの一次電池を用いるようにしてもよい。
【００１９】
≪ランニング解析装置１００の動作≫
次に、図２及び図３を参照して、ランニング解析装置１００のＣＰＵ１１で実行される接地タイミング推定処理を説明する。図２は、接地タイミング推定処理を示すフローチャートである。図３は、平滑化処理が施されたＹ軸加速度データＡｃｃＹ及びＺ軸加速度データＡｃｃＺの一部分を例示的に抜き出して示したグラフである。
【００２０】
図２に示すように、まず、ＣＰＵ１１は、モーションセンサ部１６の３軸加速度センサで検出された加速度データ、及び、ジャイロセンサで検出された角速度データを取得する（ステップＳ１）。
【００２１】
次いで、ＣＰＵ１１は、モーションセンサ部１６より取得された加速度データ及び角速度データをセンサ座標系からワールド座標系へ変換する軸変換処理を行う（ステップＳ２）。ここで、ワールド座標系の座標は、Ｘ軸をランニング中のユーザーの左右方向、Ｙ軸を当該ユーザーの前後方向、Ｚ軸を当該ユーザーの上下方向であるものとする。また、Ｘ軸においては左手方向を正、右手方向を負とする。Ｙ軸においては進行方向逆向きを正とし、進行方向を負とする。Ｚ軸においては上方向を正、下方向を負とする。
なお、センサ座標系からワールド座標系へのデータ変換方法は公知であるため説明は省略する。
【００２２】
次いで、ＣＰＵ１１は、軸変換処理が施されたＹ軸加速度データ（第２の加速度データ）及びＺ軸加速度データ（第１の加速度データ）に対して平滑化処理を施す（ステップＳ３）。具体的には、ＣＰＵ１１は、平滑化処理として、例えば、サンプル数を１３としてＹ軸加速度データ及びＺ軸加速度データのそれぞれの移動平均を導出する。
【００２３】
次いで、ＣＰＵ１１は、図３に示すように、平滑化処理が施されたＺ軸加速度データＡｃｃＺの極小点からその直後に現れる極大点までの範囲を接地タイミングの候補となる候補範囲Ｒとして設定する（ステップＳ４）。ここで、候補範囲ＲをＺ軸加速度データＡｃｃＺの極小点からその直後に現れる極大点までの範囲としているのは、足が地面に接地すると重力加速度が発生し、さらにこの足が地面を蹴る際に重力加速度以上の加速度（ユーザーの進行方向に対して垂直方向上向きの加速度）が発生することに鑑みたものである。
【００２４】
次いで、ＣＰＵ１１は、図３に示すように、候補範囲ＲにおいてＹ軸加速度データＡｃｃＹの下向きのピーク（最小値）Ｐを検出する（ステップＳ５）。ここで、Ｙ軸加速度データＡｃｃＹの下向きのピーク（最小値）Ｐを検出するのは、足が地面に接地した際のブレーキに対してユーザーの体の重心が慣性の法則により等速を保とうとバランスをとり頭部に進行方向の加速度が発生することに鑑みたものである。
【００２５】
次いで、ＣＰＵ１１は、実際の接地タイミングから当該接地タイミングにおける加速度データが検出されるまでのライムラグを見越し、Ｙ軸加速度データＡｃｃＹの下向きのピーク（最小値）Ｐが検出された時間の所定時間前（例えば、３サンプル分の時間前）を接地タイミングとして推定し（ステップＳ６）、接地タイミング推定処理を終了する。
【００２６】
以上のように、ランニング解析装置１００は、ユーザー（被測定者）の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき当該ユーザーのランニングを解析するランニング解析装置１００であって、当該ユーザーのランニング中に加速度センサで検出された当該ユーザーの進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応するＺ軸加速度データ（第１の加速度データ）ＡｃｃＺと当該ユーザーの進行方向逆向きの加速度に対応するＹ軸加速度データ（第２の加速度データ）ＡｃｃＹとを取得し、取得されたＺ軸加速度データＡｃｃＺに基づき、当該ユーザーの足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲Ｒを設定し、設定された候補範囲Ｒにおいて、Ｙ軸加速度データＡｃｃＹの値が最も低くなるタイミングを基準として当該ユーザーの接地タイミングを推定する。
このため、ランニング解析装置１００によれば、ユーザーの頭部や頸部に装着される加速度センサを利用して、ランニング時のユーザーの接地タイミングを推定することができる。
【００２７】
また、ランニング解析装置１００は、Ｚ軸加速度データＡｃｃＺ及びＹ軸加速度データＡｃｃＹに対して平滑化処理を施し、平滑化処理が施されたＺ軸加速度データＡｃｃＺ及びＹ軸加速度データＡｃｃＹに基づき、候補範囲Ｒを設定し、候補範囲Ｒにおいて、平滑化処理が施されたＹ軸加速度データＡｃｃＹの値が最も低くなるタイミング（下向きのピークＰ）を基準としてユーザーの接地タイミングを推定するので、接地タイミングの推定精度を向上させることができる。
【００２８】
また、ランニング解析装置１００は、Ｙ軸加速度データＡｃｃＹの値が最も低くなるタイミング（下向きのピークＰ）の所定時間前のタイミングを接地タイミングとして推定する。このため、実際の接地タイミングから当該接地タイミングにおける加速度データが検出されるまでのライムラグを見越して当該接地タイミングを推定することができるので、接地タイミングの推定精度をより向上させることができる。
【００２９】
また、ランニング解析装置１００は、ユーザーの頭部又は頸部に装着される装着品（例えば、ヘッドホン、イヤホン、サングラス、ランニングキャップ、ネックウォーマ、ネックレス等）に内蔵されているので、ユーザーがランニングを行う際に普段使用する装着品を身に着けるだけで当該ユーザーの接地タイミングを推定することができる。このため、接地タイミングを推定するための装置を追加で装着する負担を軽減することができるとともに、普段通りのランニング動作での接地タイミングを推定することができる。
【００３０】
以上の説明では、本発明に係るランニング解析プログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体として記憶部１３のフラッシュメモリを使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るランニング解析プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も本発明に適用される。
【００３１】
なお、上記実施形態における記述は、本発明に係るランニング解析装置、ランニング解析方法及びランニング解析プログラムの一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ランニング解析装置１００にモーションセンサ部１６及び電源部１７を備える構成としたが、モーションセンサ部１６及び電源部１７を別体とし、ランニング解析装置１００は、解析装置本体部と、モーションセンサ部及び電源部と、から構成されるようにしてもよい。そして、この別体のモーションセンサ部が、ユーザーがランニングを行っている際の加速度と角速度を検出するとともに検出された加速度と角速度のデータを記憶し、ランニングの終了後に、解析装置本体部がモーションセンサ部に記憶されている加速度と角速度のデータを取得して、ユーザーの接地タイミングを推定するようにしてもよい。かかる場合、別体のモーションセンサ部及び電源部がユーザーの頭部又は頸部に装着される装着品に内蔵されているものとする。また、かかる場合、解析装置本体部は、ランニング解析を行う専用端末であってもよいし、汎用のＰＣ、携帯端末（例えば、スマートフォンやスマートウォッチ等）であってもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、ランニング解析装置１００のＣＰＵ１１によって、実際の接地タイミングから当該接地タイミングにおける加速度データが検出されるまでのライムラグを見越し、Ｙ軸加速度データＡｃｃＹの下向きのピーク（最小値）Ｐが検出された時間の所定時間前（例えば、３サンプル分の時間前）を接地タイミングとして推定するようにした。つまり、タイムラグに相当する所定時間を一律に考慮して接地タイミングを推定するようにしたが、例えば、タイムラグに相当する所定時間として、ユーザー（被測定者）のランニング中の速度に応じた複数種類の所定時間を予め定めておき、ＣＰＵ（導出手段、特定手段）１１がモーションセンサ部１６のモーションセンサに含まれるＧＰＳ等からユーザーのランニング中の速度を導出し、導出された速度に対応する一の所定時間をタイムラグとして特定し、Ｙ軸加速度データＡｃｃＹの下向きのピーク（最小値）Ｐが検出された時間の当該一の所定時間前を接地タイミングとして推定するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、モーションセンサ部１６のモーションセンサの例示として、３軸加速度センサとジャイロセンサを挙げたが、その他にもＧＰＳや気圧センサ、磁気センサ、温度センサ等を備えるようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態におけるランニング解析装置１００の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
【００３５】
本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
被測定者の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する第１の加速度データと前記被測定者の進行方向逆向きの加速度に対応する第２の加速度データとを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記第１の加速度データに基づき、前記被測定者の足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲を設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された前記候補範囲において、前記取得手段によって取得された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する推定手段と、
を備えることを特徴とするランニング解析装置。
＜請求項２＞
前記取得手段によって取得された前記第１の加速度データ及び前記第２の加速度データに対して平滑化処理を施す平滑化手段を備え、
前記設定手段は、前記平滑化手段によって平滑化処理が施された前記第１の加速度データに基づき、前記候補範囲を設定し、
前記推定手段は、前記候補範囲において、前記平滑化手段によって平滑化処理が施された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のランニング解析装置。
＜請求項３＞
前記推定手段は、前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングの所定時間前のタイミングを前記接地タイミングとして推定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のランニング解析装置。
＜請求項４＞
前記所定時間として、前記被測定者のランニング中の速度に応じた複数種類の所定時間が予め定められており、
前記センシングデータに基づいて前記被測定者のランニング中の速度を導出する導出手段と、
前記複数種類の所定時間のうちから前記導出手段によって導出された前記速度に対応する一の所定時間を特定する特定手段と、
を備え、
前記推定手段は、前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングの前記一の所定時間前のタイミングを前記接地タイミングとして推定する、
ことを特徴とする請求項３に記載のランニング解析装置。
＜請求項５＞
前記ランニング解析装置は、前記被測定者の頭部又は頸部に装着される装着品に内蔵されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のランニング解析装置。
＜請求項６＞
被測定者の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析方法であって、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する第１の加速度データと前記被測定者の進行方向逆向きの加速度に対応する第２の加速度データとを取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された前記第１の加速度データに基づき、前記被測定者の足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲を設定する設定工程と、
前記設定工程によって設定された前記候補範囲において、前記取得工程によって取得された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する推定工程と、
を含むことを特徴とするランニング解析方法。
＜請求項７＞
被測定者の頭部又は頸部に装着された加速度センサを含むモーションセンサから取得されるセンシングデータに基づき前記被測定者のランニングを解析するランニング解析装置のコンピュータを、
前記被測定者のランニング中に前記加速度センサで検出された前記被測定者の進行方向に対して垂直方向上向きの加速度に対応する第１の加速度データと前記被測定者の進行方向逆向きの加速度に対応する第２の加速度データとを取得する取得手段、
前記取得手段によって取得された前記第１の加速度データに基づき、前記被測定者の足が地面に接地する接地タイミングの候補となる候補範囲を設定する設定手段、
前記設定手段によって設定された前記候補範囲において、前記取得手段によって取得された前記第２の加速度データの値が最も低くなるタイミングを基準として前記被測定者の前記接地タイミングを推定する推定手段、
として機能させることを特徴とするランニング解析プログラム。
【符号の説明】
【００３６】
１００  ランニング解析装置
１１  ＣＰＵ（取得手段、設定手段、推定手段、平滑化手段、導出手段、特定手段）
【図１】
2020156529.tif 000003
【図２】
2020156529.tif 000004
【図３】
2020156529.tif 000005