(57)【要約】  装着者（１）の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサー（４０）と、検出結果を体動データとして記録するメモリ（１１４）と、蓄積された体動データに基づいて、各体動センサー（４０）の周期運動を抽出する周期抽出部（１７０ｃ）と、抽出した周期運動における角速度変化の特性を解析する解析部（１７０ｄ）と、解析部（１７０ｄ）が解析した特性を、周期抽出部（１７０ｃ）が抽出した周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力するディスプレイ（１００ａ，１００ｂ）とを備え、複雑な体動を瞬時に理解できるように表示・出力する。
2018100696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャシステムであって、  前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、  前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、  前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、  前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を解析する特性解析部と、  前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスとを備えることを特徴とするモーションキャプチャシステム。
【請求項２】
前記体動センサーは、前記装着者の両足首よりも下の部位に装着されることを特徴とする請求項１に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項３】
前記出力デバイスは、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示することを特徴とする請求項１又は２に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項４】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項３に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項５】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項３又は４に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項６】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャプログラムであって、情報処理端末を、  前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、  前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、  前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、  前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を解析する特性解析部と、  前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスとして機能させることを特徴とするモーションキャプチャプログラム。
【請求項７】
前記体動センサーは、前記装着者の両足首よりも下の部位に装着されることを特徴とする請求項６に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項８】
前記出力デバイスは、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示することを特徴とする請求項６又は７に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項９】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項８に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項１０】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項８又は９に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項１１】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャ方法であって、  前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着された体動センサーにより、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定するとともに、前記体動センサーによる検出結果を体動データとして体動記録部に記録する体動記録ステップと、  前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、周期抽出部が、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出ステップと、  前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を特性解析部が解析する特性解析ステップと、  前記特性解析ステップで解析した特性を、前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて出力デバイスが表示又は出力する出力ステップとを含むことを特徴とするモーションキャプチャ方法。
【請求項１２】
前記測定・記録ステップにおいて前記体動センサーは、前記装着者の両足首よりも下の部位に装着されることを特徴とする請求項１１に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１３】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１４】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項１３に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１５】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のモーションキャプチャ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、いわゆるスマートフォンやウェアラブルタイプ、その他の情報端末装置を用いたモーションキャプチャシステム、モーションキャプチャプログラム及びモーションキャプチャ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、情報端末装置の小型・軽量化、多機能化が進み、ユーザーの身体に装着可能ないわゆるウェアラブル端末と呼ばれる装着型情報処理端末が普及しつつあり、このウェアラブル端末は、軽量であるうえ、時計機能やＧＰＳ機能の他、心拍センサー等の各種センサー類との通信機能などを備えていることから、ランニングやウォーキング、自転車等のスポーツトレーニングやエクササイズ時に装着して、その体動を記録したりモニタリングしたりするシステムが開発されている（例えば、特許文献１）。【０００３】  この特許文献１に開示されたシステムによれば、ユーザーの靴底に運動パラメータを測定する装置を取り付け、運動活動中の運動者のモニタリングにより得られる運動パラメータを、基本的なベースラインデータと比較して、その比較結果が許容範囲内にあるか否かに応じて、再生される音楽を変化させるなどして、運動活動時におけるリアルタイムのフィードバックをユーザーに与えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１５５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、人間の体動はその可動部分や動きが複雑であり、それを数値化するパラメーターも多数あることから、その多数ある運動パラメーターの変化を運動活動中にユーザーに対して表示するためのユーザーインターフェイスが望まれている。特に、運動中にリアルタイムに体動をキャプチャし、そのキャプチャー結果に基づくコーチングを行うような場合には、リアルタイムに変換するパラメーターを、ユーザーが瞬時に理解できるように表示させる必要がある。【０００６】  そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、ユーザーの身体の運動活動をキャプチャーするシステムにおいて、複雑な体動を瞬時に理解できるように表示・出力するモーションキャプチャシステム、モーションキャプチャプログラム及びモーションキャプチャ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するために、本発明は、  装着者の体動を検出するモーションキャプチャシステムであって、  前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、  前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、  前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、  前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を検出する特性解析部と、  前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスとを備えることを特徴とする。【０００８】  また、本発明は、装着者の体動を検出するモーションキャプチャ方法であって、  前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着された体動センサーにより、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定するとともに、前記体動センサーによる検出結果を体動データとして体動記録部に記録する体動記録ステップと、  前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、周期抽出部が、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出ステップと、  前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を特性解析部が解析する特性解析ステップと、  前記特性解析ステップで解析した特性を、前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて出力デバイスが表示又は出力する出力ステップとを含むことを特徴とする。【０００９】  これらの発明によれば、例えば自転車を漕ぐような周期的な運動について体動を検出し、その周期的な運動の特性を回転角度に対応させて表示又は出力することによって、自転車のペダルを踏み込むときのフォームの乱れやリズムの崩れ等の発生を瞬時に理解できる。【００１０】  上記発明において前記体動センサーは、前記装着者の両足首よりも下の部位に装着されることが好ましい。この場合には、例えばスポーツシューズなど、足首よりも下に装着する履物に体動センサーを配置することができ、履物とともに体動センサーを装着できることから、体動センサーの装着が容易となる。【００１１】  上記発明において前記出力デバイスは、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示することが好ましい。この場合において前記出力デバイスは、前記体動センサーが解析した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することができる。また、このとき、前記出力デバイスは、前記体動センサーが解析した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現するようにしてもよい。この場合には、自転車のペダルを漕ぐような周期的な運動を、その回転角度に応じて幾何学的に表現することができ、周期運動の特性を一目で理解することができる。
【発明の効果】
【００１２】  以上述べたように、この発明によれば、ユーザーの身体の運動活動をキャプチャーするシステムにおいて、複雑な体動を瞬時に理解できるように表示・出力することができ、運動フォームにおけるパラメータ相互の影響を分析して、適切に運動フォームの崩れを調整できる。特に、本発明によれば、装着位置や装着方向を自由に体動センサーを装着できるため、ユーザビリティの向上を図ることができる。【００１３】  なお、上述した本発明に係るモーションキャプチャシステム及びモーションキャプチャ方法は、所定の言語で記述された本発明のモーションキャプチャプログラムをコンピューター上で実行することにより実現することができる。すなわち、本発明のプログラムを、携帯端末装置やスマートフォン、ウェアラブル端末、モバイルＰＣその他の情報処理端末、パーソナルコンピュータやサーバーコンピューター等の汎用コンピューターのＩＣチップ、メモリ装置にインストールし、ＣＰＵ上で実行することにより、上述した各機能を有するシステムを構築してモーションキャプチャ方法を実施することができる。【００１４】  このような本発明のモーションキャプチャプログラムでは、例えば、通信回線を通じて配布することが可能であり、また、コンピューターで読み取り可能な記録媒体に記録することにより、スタンドアローンの計算機上で動作するパッケージアプリケーションとして譲渡することができる。この記録媒体として、具体的には、フレキシブルディスクやカセットテープ等の磁気記録媒体、若しくはＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭ等の光ディスクの他、ＲＡＭカードなど、種々の記録媒体に記録することができる。そして、このプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体によれば、汎用のコンピューターや専用コンピューターを用いて、上述したシステム及び方法を簡便に実施することが可能となるとともに、プログラムの保存、運搬及びインストールを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るモーションキャプチャシステムの使用態様を示す説明図である。
【図２】実施形態で取得される体動再現データの一例である。
【図３】実施形態に係る各装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係る情報端末装置の説明図であり、（ａ）は実施形態に係る情報端末装置（大型ディスプレイ実装時）の全体構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその使用態様を示す説明図である。
【図５】（ａ）は実施形態に係る情報端末装置（小型ディスプレイ実装時）の全体構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその使用態様を示す説明図である。
【図６】（ａ）は実施形態に係る情報端末装置をマウント器具に装着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）はその使用態様を示す説明図である。
【図７】実施形態に係るモーションキャプチャ方法を示すシーケンス図である。
【図８】実施形態に係るモーションキャプチャシステムの表示画面を示す画面構成図である。
【図９】実施形態に係る体動センサーを取り付けるためのクリップの全体構成を示す斜視図である。
【図１０】実施形態に係る体動センサーをクリップに取り付ける動作を示す斜視図である。
【図１１】実施形態に係るクリップを他の部位に取り付ける際の動作を示す斜視図である。
【図１２】実施形態に係るクリップを、紐部材を用いて他の部位に取り付ける際の動作を示す斜視図である。
【図１３】実施形態における体動データの解析方法を示す説明図である。
【図１４】実施形態における体動データの解析方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、一つの情報端末装置１００を用いて、トライアスロン競技のバイクとランといったような複数種の競技についての計測及びコーチングを可能とするシステムを提供する。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置などを例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１７】（システムの構成）  図１は、本実施形態に係る情報端末装置１００を用いたモーションキャプチャシステムの使用態様を示す説明図であり、図２は、本実施形態に係るモーションキャプチャシステムにより取得された体動再現データの一例である。また、図３は、各装置の内部構成を示すブロック図である。
【００１８】  図１〜図３に示すように、本実施形態に係るモーションキャプチャシステムは、装着者１に装着される情報端末装置１００と、装着者の身体各部位に装着され情報端末装置１００に対して無線接続される体動センサー４０（４０ａ，４０ｂ）とから構成されている。なお、本実施形態では、基本的に情報端末装置１００と体動センサー４０との間における近距離無線通信で構築される範囲でシステムが構築可能となっており、通信ネットワーク上のサーバー等とは実際の測定時には接続されず、いわゆるオフラインでのスタンドアローンとして、システムの運用が可能となっている。
【００１９】（各装置の構成）（１）体動センサー  体動センサー４０ａ，４０ｂは、装着者１の周期的な運動が行われる部位に装着され各部位の三次元的な変位又は加速度を検出する一対のセンサーである。本実施形態において体動センサー４０ａ，４０ｂは、装着者１の両足首よりも下の部位に装着されるようになっており、装着者の右足の甲に取り付けられる右足体動センサー４０ａと、装着者の左足の甲に取り付けられる左足体動センサー４０ｂとから構成されている。これら体動センサー４０ａ及び４１ｂは、物体の加速度を計測する３軸加速度計と、物体の角速度を検出する３軸ジャイロスコープ、磁場の大きさ・方向を計測する３軸磁気センサーが搭載され、９軸の動きを検知可能となっている。
【００２０】  各体動センサー４０は、クリップ等の部材などによって装着者の靴などに着脱可能であり、靴を履いたり脱いだりする日常的な感覚で装着者が各センサーを着脱して測定を行うことができ、装着者に負担を与えずに継続的な測定を行うことが容易である。
【００２１】  そして、これらの体動センサー４０（各体動センサー４０ａ，４０ｂ）は、図３に示すように、それぞれ無線通信部を有している。この無線通信部は、内部にアンテナを有し、ＢＴＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy，Bluetooth（登録商標） 4.0）等による近距離無線通信のデータ通信用プロトコルを実行する機能によって、情報端末装置１００と通信処理が可能となっている。なお、本実施形態において、各体動センサー４０の無線通信部は、低消費電力通信用のプロトコルとしてＢＴＬＥを採用したが、例えば、ＡＮＴ、ＡＮＴ＋等を採用することもできる。また、通常のBluetooth（登録商標）を採用することもできる。
【００２２】  次いで、上記体動センサー４０ａ，４０ｂを装着者１が身体に装着するために用いられるクリップ４について説明する。図９（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る体動センサー４０を取り付けるためのクリップ４の全体構成を示す斜視図及び断面図であり、図１０は、体動センサー４０をクリップ４に取り付ける動作を示す斜視図である。なお、本実施形態に係る体動センサー４０ａ，４０ｂは、自転車用のシューズにクリップなどで固定され、そのシューズは一般的な自転車用のクリップレスペダル用のクリートが装着してあり、運動時にはクリートを介してシューズはペダルに固定されることを前提としている。
【００２３】  上記各体動センサー４０は、クリップ４に取り付けることによって、クリップ４を介して装着者の衣服や靴などに簡単に取り付けることができる。具体的にクリップ４は、体動センサー４０の溝部に着脱自在に取り付けられる器具であり、体動センサー４０が取り付けられた状態において、装着者の衣服などに取り付けるための把持部材４２を有する。この把持部材４２は、矩形状をなす本体フレーム４４の底面側に突出された舌状の部材であり、本体フレーム４４に形成された凹部４１の一部をなす連結部４４ａを介して一体形成されている。そして、この把持部材４２は、連結部４４ａの弾性力により本体フレーム４４の底面と平行な状態が保持され、図１１に示すように、本体フレーム４４底面と把持部材４２とにより、衣類の縁部のような、他の部位を挟み込んで把持できるようになっている。
【００２４】  また、この本体フレーム４４の後端部分には、凹部４１内に嵌め込まれた体動センサー４０を固定するストッパー４３が形成されている。このストッパー４３は、凹部４１に嵌め込まれて係合された体動センサー４０を固定する固定部であり、把持部材４２と連設され、把持部材４２が他の部位を把持する反力により、体動センサー４０を押圧して固定するようになっている。詳述すると、ストッパー４３は、把持部材４２の後端部分に一体的に形成され、本体フレーム４４の凹部４１に形成された連結部４４ａを介して、本体フレーム４４に接続されており、連結部４４ａの弾性力に逆らって把持部材４２が本体フレーム４４から離れるように押し下げられると、ストッパー４３が上昇し、ストッパー４３を押し下げると、把持部材４２が把持するようになっている。そして、凹部４１には、体動センサー４０それぞれの側部に設けられた溝部が嵌合されるように突出されたフランジ部４１ａが設けられている。そして、図１０に例示するように、体動センサー４０をクリップに取り付ける際には、溝部にフランジ部４１ａが差し込まれるように、図中矢印の方向に体動センサー４０を凹部４１内へ滑り込ませるようにして嵌め込み、嵌合させる。
【００２５】  この体動センサー４０が凹部４１に対して嵌合された状態では、ストッパー４３が、体動センサー４０の後端部を前方に向けて押圧するように付勢されるため、フランジ部４１ａと溝部とが強固に係合されて固定される。この体動センサー４０を凹部４１に嵌合した状態で、把持部材４２と、本体フレーム４４底面とにより、衣類の縁部のような他の部位５を挟み込むと、連結部４４ａの弾性力に逆らって把持部材４２が本体フレーム４４から離れるように押し下げられることとなり、ストッパー４３が上昇してより強固に体動センサー４０が固定されることとなる。なお、体動センサー４０をクリップ４から取り外す際には把持部材４２と本体フレーム４４底面とによって把持していた他の部位５からクリップ４を取り外すことにより、ストッパー４３による係合力が弱まり、ストッパー４３が押し下げやすくなり、ストッパー４３を押し下げてやることにより、フランジ部４１ａから溝部を外すことができ、体動センサー４０がクリップ４から容易に取り外せるようになる。
【００２６】  さらに、クリップ４には、例えば、スポーツシューズの靴紐などの部位に取り付けるため、靴紐等の緊結部材を係止するための係止部が設けられている。図１２は、本実施形態に係るクリップ４を他の部位に取り付ける際の動作を示す斜視図である。
【００２７】  具体的には、図９にも示したように、把持部材４２には、両側端部に切込４２ａ，４２ｂ，４２ｂが形成されており、図１２に示すように、本体フレーム４４の下面と、把持部材４２との間に挿通された靴紐５１等の緊結部材を引っ掛けることにより、このクリップ４をスポーツシューズの上面、すなわち装着者の足の甲上部にクリップ４を固定することができる。これによりこのスポーツシューズ上面に固定されたクリップ４に、体動センサー４０を取り付けることにより、容易に体動センサー４０を装着者の身体に装着させることができ、また、ストッパー４３を押し下げることで体動センサー４０をクリップ４から簡単に取り外すことができる。なお、本体フレーム４４の前端部には紐やストラップが取り付け可能な係止孔４４ｂが形成されており、この係止孔４４ｂを利用して他の緊結部材を係止するようにしてもよい。
【００２８】（２）情報端末装置  図４〜図６は、本実施形態に係る情報端末装置の全体構成及び使用態様を示す。本実施形態に係る情報端末装置１００は、図４及び図５に示すように、ベルト部材１０４によってユーザーが装着可能な腕時計タイプのウェアラブル端末としたり、図６に示すように、自転車のハンドル部分等にマウントしたりできるように構成されている。
【００２９】  詳述すると情報端末装置１００は、図４（ｂ）に示すように、ベルト部材１０４又はドック用装置１０１ｂに選択的に合体できるように構成されている。情報端末装置１００と、ドック用装置１０１ｂ又はベルト部材１０４も相互に着脱可能となっており、必要に応じて適宜分離・合体できるようになっている。また、情報端末装置１００やドック用装置１０１ｂは、使用目的によりそれぞれの追加機能やデザインが異なる多数の種類があり、目的に応じて、適宜選択して組み合せを自由に変えることができる。例えば、図４（ｂ）や図６に示すように、情報端末装置１００が合体されるドック用装置１０１ｂには、自転車のハンドル部分にマウントするためのマウント器具１０１を取付けたり、電源用装置１０１ｃとして拡張用のバッテリーを装着したりできるようになっている。
【００３０】  また、情報端末装置１００は、本実施形態では、装着用端末としてベルト部材１０４を用いてユーザーの腕などにリストバンドとして装着したり、自転車のハンドル１０２部分などにマウント器具１０１のクランプを連結して取付けたりできる機能を備えており、一つの（１種類の）情報端末装置をバイクとランの両方の競技にわたって引き続き用いることができるとともに、身体に装着したセンサー類もバイクとランの両方で継続して装着したままシームレスに使用できる。
【００３１】  情報端末装置１００自体も、図５（ｂ）に示すように、操作ボタンやタッチパネル等を備えた操作部１００ｃとディスプレイ部（１００ａ或いは１００ｂ）とが分離可能となっており、競技の種目や測定目的に応じて、ディスプレイを大型のもの（大型ディスプレイ１００ｂ）と小型のもの（小型ディスプレイ１００ａ）と交換できるようになっている。これによりディスプレイの面積応じた情報表示能力を優先させるか、装置の小型による省電力性を優先させるかなどを適宜選択できる。なお、大型ディスプレイ１００ｂ若しくは小型ディスプレイ１００ａのいずれを選択して操作部１００ｃに連結させても、同じベルト部材１０４に装着できるようになっている。
【００３２】  小型ディスプレイ１００ａ及び大型ディスプレイ１００ｂは、上面に液晶ディスプレイを有し、側面に操作部１００ｃと連結するための係合構造及び電気接続コネクタを備えている。これら小型ディスプレイ１００ａ及び大型ディスプレイ１００ｂと、操作部１００ｃの底面部には、ベルト部材１０４と係合するための係合構造を備えている。ベルト部材１０４は、情報端末装置１００を腕に装着するための部材であり、ユーザーの用途に応じて種々のベルトを用いることができ、金属ベルト、ラバーベルト、皮ベルト、ナイロンベルトなど種々のベルトが選択可能となっている。
【００３３】  小型ディスプレイ１００ａ及び大型ディスプレイ１００ｂは操作部１００ｃに対して傾斜して係合されるようになっており、係合後は情報端末装置１００はその側面形状が全体としてくの字状に屈曲することとなり、装着者の腕の丸みに沿うようになっている。小型ディスプレイ１００ａ及び大型ディスプレイ１００ｂは、ユーザーにメッセージや入力文字などを表示させるディスプレイであり、その上面にタッチパネルが一体的に形成されている。このタッチパネルは、感圧式や光学式、静電式、電磁誘導式等の検出方式によってディスプレイ上のタッチされた位置を、例えばディスプレイを構成するドット単位で検出し、検出した位置（以下、適宜「タッチ位置」という。）の信号をタッチ位置として出力する。タッチ位置は、タッチパネルの検出面の座標系として設定されているＸＹ座標系で表現される。ユーザーは、付属のタッチペンや、指等を用いてディスプレイ上でのタッチ操作により各種の操作入力を行うことができる。
【００３４】  防水対応しているこのタッチパネルは、水面においても、特殊な静電容量検知方式により、ディスプレイ上のタッチされた位置を検出し、検出信号をタッチ位置として出力する。タッチ位置は、タッチパネルの検出面の座標系として設定されているＸＹ座標系で表現される。ユーザーは、水面の付くような環境化でも、ディスプレイ上でのタッチ操作により各種の操作入力を行うことができる。なお、時計本体にも装備されている機械式のボタンでも、時計本体の操作は可能である。
【００３５】  なお、小型ディスプレイ１００ａは、ベルト部材１０４の幅の範囲に収まるような大きさであり、略台形形状をなしている。一方、大型ディスプレイ１００ｂは、ベルト部材１０４の幅の範囲から側方へ向けて拡張された形状をなしており、この拡張された形状部分は、装着者の手首と反対側の腕方向に突出した形状となっている。
【００３６】  操作部１００ｃには、ＧＰＳアンテナ，無線アンテナが外装ケース内に配置されており、ＧＰＳアンテナは、図示しないＳＡＷフィルタが抽出した１．５ＧＨｚ帯の衛星信号から航法メッセージに含まれる衛星軌道情報、ＧＰＳ時刻情報、或いは位置情報等の衛星情報を取得する無線通信用のアンテナ（第１のアンテナ）であり、ステンレスなどの導電性部材で形成されている。また、操作部１００ｃに内蔵された無線アンテナは、極低電力の近距離無線規格であるＢＴＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）用のアンテナであり、各種のセンサーや体に身につける小型の他の装置との通信を行うためのものである。この無線アンテナも、ステンレスなどの導電性部材で形成されている。
【００３７】  また、本実施形態において、操作部１００ｃには、その側面において使用者が手動操作するための操作ボタンが装備されているとともに、操作部１００ｃの表面はタッチパネルや状態表示用のＬＥＤなどが配置されている。さらに、本実施形態において操作部１００ｃは、防水機能を有しているとともに、ＧＰＳ衛星からの電波（無線信号）を処理して速度情報や位置情報を取得して表示する機能も有している。また、操作部１００ｃには、加速度センサーなどを内蔵させて、体動による加速度の測定に基づいた行動計としての機能を設けることもできる。
【００３８】  一方、ドック用装置１０１ｂは、情報端末装置１００と着脱可能に係合される情報端末装置であり、情報端末装置１００の外形と合致するように屈曲された凹部を有する函体である。本実施形態において、ドック用装置１０１ｂは、例えば、硬化プラスチック等の合成樹脂で形成され、内部にＣＰＵなどの情報端末装置を備えている。そして、本実施形態において、このドック用装置１０１ｂは、その上面にドック側接続端子（第１の接続端子）２１が形成されており、ドック側接続端子を介して情報端末装置１００の外装ケース底部である着脱可能に係合されている。
【００３９】  具体的に、情報端末装置１００の底部には、ドック側接続端子に対応する位置に端末側接続端子が設けられており、ドック側接続端子が端末側接続端子と接触することで、ドック用装置１０１ｂと情報端末装置１００とが電気的に接続されるようになっている。そして、情報端末装置１００及びドック用装置１０１ｂは、このドック側接続端子を介して、ドック用装置１０１ｂから情報端末装置１００に対して、電源を供給したり、小型ディスプレイ１００ａ及び大型ディスプレイ１００ｂに表示するためのデータの送受信を行うようになっている。
【００４０】  また、このドック用装置１０１ｂには、バッテリーが着脱可能に搭載されているとともに、無線電波を介して非接触でデータの読出しや書き込みが可能なＲＦＩＤ通信機能を有しており、ドック用装置１０１ｂに設けられた無線通信用の無線アンテナを用いて、外部のリーダライタ装置と無線通信が可能となっている。この無線アンテナは、外部のリーダライタ装置が発信する弱い電波を利用してデータを送受信する非接触式の無線通信用（ＮＦＣ（Near Field Communication））のアンテナである。さらに、本実施形態において、ドック用装置１０１ｂには、パーソナルコンピュータ等の外部装置と電気的に接続されるＵＳＢ端子を備えている。ＵＳＢ端子は、ドック用装置１０１ｂの外部に設けられ、ＵＳＢケーブルを介して外部装置と接続される外部端子であって、ドック用装置１０１ｂ側部に配置されたＵＳＢ端子を保護するコネクタ内に設置されている。
【００４１】  電源用装置１０１ｃは、ドック用装置１０１ｂ底部に着脱可能に係合され、情報端末装置１００及びドック用装置１０１ｂに対して電源を供給したり、充電したりする装置である。本実施形態において、電源用装置１０１ｃは、ユーザー宅などの室内設置型であってもよく、自動車、自転車などに設置される携帯型であってもよい。ここで、室内設置型である場合には、コンセントと電源ケーブルを介して電力が供給され、一方、携帯型である場合には、外部のＡＣアダプタ機器から供給された電源を蓄積するバッテリーを備えるようにしてもよい。なお、このバッテリーには、交流を直流に変換する変圧器や整流器、安定化回路などを内蔵させてもよい。なお、電源用装置１０１ｃの構成は、使用される用途に応じて変更可能であり、例えば、テーブル等に設置される場合には、下面に設置台が設けられ、自転車に設置される場合には、ハンドル部分に収納又は固定するためのアタッチメント部品を取り付けるようにしてもよい。
【００４２】  次いで、このような本実施形態に係る情報端末装置１００の内部構成について説明する。具体的に情報端末装置１００は、図３に示すように、無線インターフェース１１３と、制御部１７０と、メモリ１１４と、出力インターフェース１１１と、入力インターフェース１１２とを備えている。
【００４３】  詳述すると、本実施形態に係る情報端末装置１００は、各体動センサー４０によって検出された検出結果を収集する機能を有し、無線インターフェース１１３によって各体動センサー４０と相互に通信処理を行って、検出結果を取得できるようになっている。情報端末装置１００のメモリ１１４は、体動センサー４０による検出結果を体動データとして記録する体動記録部としての機能を果たしている。ここで、体動データとは、各種センサーが検出した生データであり、この体動データを記録し解析し、必要な情報を抽出したり、補正したりしたデータが体動再現データである。
【００４４】  なお、各体動センサー４０から送信される検出結果には、各体動センサー４０を識別するセンサー識別情報が付加されており、情報端末装置１００のメモリ１１４には、当該識別情報が蓄積され、制御部１７０では無線インターフェース１１３から取得した際、いずれの体動センサー４０から取得した検出結果であるかを判別可能となっている。なお、この識別情報には、各センサーの装着部位を特定する装着部位情報が含まれており、この装着部位情報に基づいて、体動再現データの算出が可能となっている。さらに体動データ内には、各体動センサー４０から検出結果を取得した際の時刻情報も含まれている。
【００４５】  なお、情報端末装置１００は、通信機能として無線インターフェース１１３を備えている。無線インターフェース１１３は、通信ネットワークを介した各種情報の送受信や、wifiやBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信を制御するモジュールであり、種々のプロトコルにより、各体動センサー４０と通信をしたり、３Ｇ通信により上記サーバー装置等との間でデータの送受信を行う。
【００４６】  さらに、情報端末装置１００は、体動再現データに対する解析結果を表示又は出力する出力インターフェース１１１を有しており、表示情報生成部１７０ｅによって生成された表示情報が出力インターフェース１１１を通じてディスプレイ１００ａ又は１００ｂに表示される。
【００４７】  また、情報端末装置１００は、本実施形態において、各センサーから取得した体動データに基づいて、装着者の体動を解析し、体動再現データを生成する機能を有している。具体的に情報端末装置１００は、図３に示すように、制御部１７０を備えており、この制御部１７０は、各部を制御する際に必要な種々の演算を行うＣＰＵ等の演算処理装置である。なお、大型ディスプレイ１００ｂの各機能は、この制御部１７０において、本発明のモーションキャプチャープログラムを実行することにより、制御部１７０上に仮想的に構築される。詳述すると、制御部１７０は、モーションキャプチャアプリが実行されることによって、体動データ取得部１７０ａと、体動算出部１７０ｂと、周期抽出部１７０ｃと、解析部１７０ｄと、表示情報生成部１７０ｅとが仮想的に構築される。
【００４８】  体動データ取得部１７０ａは、無線インターフェース１１３を介して、各体動センサー４０から体動データを取得するモジュールであり、本実施形態では、各体動センサー４０ａから４１ｅと無線通信を行って、これらの検出結果である体動データを取得する。この体動データは、一時的にメモリ１１４内に蓄積され、その後、体動センサー４０による各検出結果は、体動算出部１７０ｂに送信される。
【００４９】  体動算出部１７０ｂは、メモリ１１４（体動記録部）に蓄積された体動センサー４０ａ及びｂによる各検出結果と、各体動センサー４０の変位や回転、それらの加速度に基づいて、装着者の体動を体動再現データとして算出するモジュールである。ここで、体動センサー４０による各検出結果とは、いわゆる９軸センサーで測定される値であり、本実施形態では、物体に作用する加速度（重力加速度を含む。）の方向と大きさ、物体の角速度（大きさ、方向、中心位置）、磁場の大きさ・方向（方角）である。
【００５０】  ここで、算出される体動としては、ペダリングのスムーズさの指標、自転車のペダル軸の角速度ω、この角速度ωの時間的変化、及びその変化の滑らかさが含まれる。なお、本実施形態では、体動センサー４０は左右のシューズに取付けられ、センサーによって検出される回転運動はシューズの回転となるが、自転車を漕ぐ場合、シューズはペダル軸を中心として回転するので、このペダル軸の角速度をωとする。
【００５１】  さらに、本実施形態では、この体動算出部１７０ｂには、周期抽出部１７０ｃが備えられている。この周期抽出部１７０ｃは、メモリ１１４に蓄積された体動再現データに基づいて、体動に含まれる周期的な変化を抽出する。この周期的な変化としては、単純な円運動だけではなく、図２に示すように、立体的で且つ８の字や波状運動が複合された複雑な自由周回軌跡Ｃ１，Ｃ２などが含まれる。
【００５２】  本実施形態では、装着者１の右足の甲に取り付けられる右足体動センサー４０ａによる周回運動がＣ１ａ、装着者の左足の甲に取り付けられる左足体動センサー４０ｂによる周回運動がＣ１ａとして抽出される。これら周回運動は、Ｃ１ａ，Ｃ１ｂは、ランニング時及び自転車競技時に装着者１の進行方向ｘと鉛直方向ｙを含む平面ｘｙに沿った方向を主成分とした周回運動を行う。なお、解析部１７０ｄは、この周回運動のパターンを解析する機能も備えており、周回運動の特徴を抽出することにより、現在行われている競技の種目を自動的に判別し、種目に適した処理設定を切り替えることができる。
【００５３】  この周期的変化の抽出方法として、本実施形態では、以下のような演算を行う。  先ず、下式によって３軸のジャイロの値から回転軸を推定する。 【数１】
2018100696.tif 000003
ここでAxisの長さは１ではないので、次式の通り、正規化（Normalize）したものを回転軸（RotationAxis）とする 
【数２】
2018100696.tif 000004
【００５４】  このRotationAxisが装着者１の人体に関する座標に対して、どれだけ回転しているかを次式の回転行列QuatAxisとして算出する。【数３】
2018100696.tif 000005
【００５５】  体動センサー４０が検出した体動データに対してこの回転行列QuatAxisで回転してやることで、次式に示すように、X軸にRotationAxis中心の回転成分を抜き出すことができる。【数４】
2018100696.tif 000006
このMainComponentGyroがペダル軸の角速度ωとして得られる。
【００５６】  なお、本実施形態において、体動算出部１７０ｂは、体動センサー４０による各検出結果と、これら体動センサー４０の周回運動の変化特性に基づいて、装着者の体動を体動再現データとして算出する。このとき、体動算出部１７０ｂは、例えば、図２に示すように、各体動センサー４０の三次元的な自由周回軌跡Ｃ１を算出する。そして、体動算出部１７０ｂは、算出した自由周回軌跡Ｃ１（Ｃ１ａ及びＣ１ｂ）の特性変化に基づいて、装着者の左右のそれぞれにおける周回運動の崩れ等を評価する。そして、このようにして算出された自由周回軌跡Ｃ１に基づいて体動再現データを算出する。
【００５７】  解析部１７０ｄは、体動再現データに基づいて、装着者１の体動を解析するモジュールである。本実施形態では、解析部１７０ｄは、周期抽出部１７０ｃが抽出した周期運動における角速度変化の特性を解析する特性解析部としての機能を果たし、ここで解析された特性は、周期抽出部１７０ｃが抽出した周期運動の回転角度に対応させて出力デバイスで表示又は出力される。
【００５８】  具体的には、ペダルの角速度ωは一般的に、図１３（ａ）に示すようなサイン波に近い形を示すことが知られており、熟練した選手においてその傾向は顕著である一方で、同図（ｂ）や（ｃ）に示すように、アマチュア、疲労した状態などではこの形が崩れ、なめらかなサイン波ではなくなるという傾向がある。本実施形態では、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、このサイン波が崩れる際のローカルピークに於ける最大値と最小値の落差を周期運動における角速度変化の特性の度合いを示すスコアとして評価する。図１４に示した例では、（ａ）ではスコア１６．５、（ｂ）ではスコア４０．２であり、（ｂ）の方が崩れ方が大きいものとして評価される。
【００５９】  また、解析部１７０ｄによる解析では、ペダル位置の推定を行う。上記ペダルの角速度ω（MainComponentGyro）を減速させる要因は、ペダルクランクを回転させる際に何処かで起きているが、その位置を角速度変化特性の解析結果として、装着者１に示すために同じセンサーの加速度を用いてペダル位置を推定する。自転車のクランクは一般的に３０rpm〜２００rpmの範囲で回転する。クランク長は一般的に160mm〜180mm程度であり、体動センサー４０を装着する位置にもよるが、回転中心から200〜300mmほど離れた状態において100rpm程度で回転する。この際にセンサーにかかる遠心力を、理想値では次式のように表される。【数５】
2018100696.tif 000007
この式によれば、重力加速度の３倍以上の遠心力がかかることになり、回転数が３０ｒｐｍでも１倍の遠心力がかかる。この状態であれば、３軸加速度センサーの示すベクトルの長さは、ペダルが上死点付近で遠心力と重力加速度が打ち消し合い最小値を示し、下死点付近で遠心力と重力加速度が加算され最大値を示す。
【００６０】  ベクトルの長さは、下式で単純に計算され、この最大値が下死点、最小値が上死点として、他を線形補間してペダル位置を推定することができる。【数６】
2018100696.tif 000008
なお、この解析部１７０ｄによる他の解析方法としては、体動再現データに基づいて、装着者１を３次元的に表示させた立体画像データを生成するものであってもよく、また、例えば、模範となる体動データが蓄積されたメモリ１１４から、模範となる体動データを抽出し、装着者の体動再現データと比較することで、正常な体動とのズレなどを示した改善データを生成してもよい。さらには、予め、性別、身長、体重、年齢などユーザー情報を登録しておくことで、各ユーザー情報に基づいた解析を行ってもよい。そして、解析部１７０ｄは、この立体画像データや改善データなどの解析結果を情報端末装置１００に送信する。
【００６１】  表示情報生成部１７０ｅは、出力インターフェース１１１で表示される表示情報を生成するモジュールであり、解析部１７０ｄが解析した特性を、周期抽出部１７０ｃが抽出した周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する表示情報を生成する。この表示情報は、本実施形態では図８に示すような、周期抽出部１７０ｃが抽出した周期運動を平面的な円形で表し、解析部１７０ｄが解析した周期運動の各特性が出現する回転角度をその円形の中心角度によって表示するとともに、周期運動の特性の強度が円形の原点からの距離により表現され、周期運動の特性の変化が、記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現される。なお、この表示情報には表示データとともに、音響信号やその他の出力制御信号が含まれる。
【００６２】  メモリ１１４は、各種のデータを記録する記憶装置であり、各情報端末装置１００を識別する識別情報や、各体動センサー４０の装着部位情報、各部位に装着された体動センサー４０の相対位置関係、及び上述したユーザー情報や模範となる体動データなどが蓄積されている。
【００６３】（モーションキャプチャ方法）  以上の構成を有すモーションキャプチャシステムを動作させることによって、本実施形態に係るモーションキャプチャ方法を実施することができる。図７は、本実施形態に係るモーションキャプチャ方法を示すシーケンス図である。なお、ここでは、自転車競技においてコーチングを行う場合を例に説明する。
【００６４】  先ず、装着者１は、両足に各体動センサー４０ａ及び４０ｂを装着する。また、装着者１は、マウント器具１０１及びドック用装置１０１ｂを介して情報端末装置１００を自転車のハンドル１０２に固定し、ドック用装置１０１ｂ及び電源用装置１０１ｃから情報端末装置１００を充電しつつ、モーションキャプチャを実行する。
【００６５】  情報端末装置１００の固定が完了したら、次いで、各体動センサー４０から検出結果を取得するように操作する（Ｓ２０１）。このとき、ユーザー操作により競技種目を選択するようにしてもよいし、上述した周回運動の特徴を抽出して、抽出されたパターンから予めプリセットされた競技種目を自動的に判別し、種目に適した処理設定を切り替えることができる。この機能により、途中で競技種目が切り替わっても、特別な走査を要することなく、シームレスに計測を継続することができる。
【００６６】  そして、検出開始操作を受けて、情報端末装置１００の制御部１７０は、操作信号を取得すると各体動センサー４０と接続処理を行う（Ｓ１０１）。接続処理された後、各体動センサー４０では、装着者１の動作を検出する。具体的に、装着者の身体各部位に取り付けられた体動センサー４０により、各部位の三次元的な変位、又は加速度を検出する（Ｓ１０２）。次いで、取得された各検出結果は、各体動センサー４０の無線通信部を介して、微弱電波により情報端末装置１００の無線インターフェース１１３へと送信される（Ｓ１０３）。情報端末装置１００の無線インターフェース１１３が各検出結果を取得すると（Ｓ２０２）、体動記録部であるメモリ１１４は、体動センサー４０ａ，４１ｂによる検出結果を体動データとして記録する（Ｓ２０３）。
【００６７】  その後、体動データ取得部１７０ａにより体動データが取得されると、周期抽出部１７０ｃは、体動センサー４０による各検出結果を体動算出部１７０ｂに送信する。体動算出部１７０ｂでは、体動記録部に蓄積された体動センサー４０による各検出結果と、各体動センサー４０の相対位置関係に基づいて、装着者の体動を体動再現データとして算出し（Ｓ２０４）、その体動再現データを解析部１７０ｄに送信する。一方、解析部１７０ｄは、周期抽出部１７０ｃによる検出結果に基づいて、所定の周期が到来した際に、体動算出部１７０ｂが算出した体動再現データを補正する（Ｓ２０６）。
【００６８】  さらに、解析部１７０ｄでは、体動再現データに基づいて、装着者の体動を解析する（Ｓ２０７）。解析された解析結果のデータは、解析結果をディスプレイ１００ａ又は１００ｂやスピーカーによる音響等によって表示又は出力する（Ｓ２０８）。なお、抽出された周回運動や体動再現データのパターンに変化が検出された場合（Ｓ２０９における「Ｙ」）、そのパターンを照合して現在行われている競技種目を自動的に判定し、競技種目に適した計測設定に切り替えることができる（Ｓ２１０）。
【００６９】  以上の処理を競技中、継続して実行し（Ｓ２１１における「Ｎ」）、検出処理が終了次第（Ｓ２１１における「Ｙ」）、各センサーとの通信を切断する（Ｓ２１２及びＳ１０４）。
【００７０】（モーションキャプチャプログラム）  なお、上述した本発明に係るモーションキャプチャシステム及びモーションキャプチャ方法は、上述したモーションキャプチャアプリのように、所定の言語で記述された本発明のモーションキャプチャプログラムをコンピューター上で実行することにより実現することができる。すなわち、本発明のプログラムを、携帯端末装置やスマートフォン、ウェアラブル端末、モバイルＰＣその他の情報処理端末、パーソナルコンピュータやサーバーコンピューター等の汎用コンピューターのＩＣチップ、メモリ装置にインストールし、ＣＰＵ上で実行することにより、上述した各機能を有するシステムを構築してモーションキャプチャ方法を実施することができる。
【００７１】（作用・効果）  このような本実施形態によれば、自転車を漕ぐような周期的な運動について体動を検出し、その周期的な運動の特性を回転角度に対応させて表示又は出力することによって、自転車のペダルを踏み込むときのフォームの乱れやリズムの崩れ等の発生を瞬時に理解できる。
【００７２】  特に、上記発明において前記体動センサーは、例えばスポーツシューズなど、足首よりも下に装着する履物に体動センサー４０を配置することができ、履物とともに体動センサーを装着できることから、体動センサーの装着が容易となる。また、装着位置や装着方向を自由に体動センサーを装着できるため、ユーザビリティの向上を図ることができる。
【００７３】  さらに、出力デバイスは、図８に示すような、周期抽出部が抽出した周期運動を平面的な円形で表し、特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示するため、周期的な運動を、その回転角度に応じて幾何学的に表現することができ、周期運動の特性を一目で理解することができる。
【００７４】  また、本実施形態に係るモーションキャプチャプログラムでは、例えば、通信回線を通じて配布することが可能であり、また、コンピューターで読み取り可能な記録媒体に記録することにより、スタンドアローンの計算機上で動作するパッケージアプリケーションとして譲渡することができる。この記録媒体として、具体的には、フレキシブルディスクやカセットテープ等の磁気記録媒体、若しくはＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭ等の光ディスクの他、ＲＡＭカードなど、種々の記録媒体に記録することができる。そして、このプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体によれば、汎用のコンピューターや専用コンピューターを用いて、上述したシステム及び方法を簡便に実施することが可能となるとともに、プログラムの保存、運搬及びインストールを容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００７５】  Ｃ１…自由周回軌跡  ｘ…進行方向  ｙ…鉛直方向  １…装着者  ４０…体動センサー  ４０ａ…右足体動センサー  ４０ｂ…左足体動センサー  ４１…凹部  ４１ａ…フランジ部  ４２…把持部材  ４２ａ，４２ｂ…切込  ４３…ストッパー  ４４…本体フレーム  ４４ａ…連結部  ４４ｂ…係止孔  ５１…靴紐  １００…情報端末装置  １００ａ…小型ディスプレイ  １００ｂ…大型ディスプレイ  １００ｃ…操作部  １０１…マウント器具  １０１ｂ…ドック用装置  １０２…ハンドル  １０４…ベルト部  １１１…出力インターフェース  １１２…入力インターフェース  １１３…無線インターフェース  １１４…メモリ  １７０…制御部  １７０ａ…体動データ取得部  １７０ｂ…体動算出部  １７０ｃ…周期抽出部  １７０ｄ…解析部  １７０ｅ…表示情報生成部
【図１】
2018100696.tif 000009
【図２】
2018100696.tif 000010
【図３】
2018100696.tif 000011
【図４】
2018100696.tif 000012
【図５】
2018100696.tif 000013
【図６】
2018100696.tif 000014
【図７】
2018100696.tif 000015
【図８】
2018100696.tif 000016
【図９】
2018100696.tif 000017
【図１０】
2018100696.tif 000018
【図１１】
2018100696.tif 000019
【図１２】
2018100696.tif 000020
【図１３】
2018100696.tif 000021
【図１４】
2018100696.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月9日(2018.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャシステムであって、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、
前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、
前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を解析する特性解析部と、
前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスと
を備え、
前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とするモーションキャプチャシステム。
【請求項２】
前記体動センサーは、自転車のペダルを漕いでいる場合の前記装着者の両足首よりも下の部位に装着され、
前記特性解析部は、
前記ペダルの上死点付近において遠心力と重力加速度が打ち消し合って示される最小値と、前記ペダルの下死点付近において心身力と重力加速度とが加算されて示される最大値ととして、前記ペダル位置を推定するとともに、
前記ペダルの周期運動の角速度をサイン波で示し、前記サイン波が崩れた部分における最大値と最小値の落差を前記角速度変化の特性の度合いとして評価する
ことを特徴とする請求項１に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項３】
前記出力デバイスは、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項４】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項３に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項５】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項３又は４に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項６】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャプログラムであって、情報処理端末を、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、
前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、
前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を解析する特性解析部と、
前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスとして
機能させ、
前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とするモーションキャプチャプログラム。
【請求項７】
前記体動センサーは、自転車のペダルを漕いでいる場合の前記装着者の両足首よりも下の部位に装着され、
前記特性解析部は、
前記ペダルの上死点付近において遠心力と重力加速度が打ち消し合って示される最小値と、前記ペダルの下死点付近において心身力と重力加速度とが加算されて示される最大値ととして、前記ペダル位置を推定するとともに、
前記ペダルの周期運動の角速度をサイン波で示し、前記サイン波が崩れた部分における最大値と最小値の落差を前記角速度変化の特性の度合いとして評価する
ことを特徴とする請求項６に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項８】
前記出力デバイスは、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項９】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項８に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項１０】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項８又は９に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項１１】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャ方法であって、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着された体動センサーにより、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定するとともに、前記体動センサーによる検出結果を体動データとして体動記録部に記録する体動記録ステップと、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、周期抽出部が、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出ステップと、
前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を特性解析部が解析する特性解析ステップと、
前記特性解析ステップで解析した特性を、前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて出力デバイスが表示又は出力する出力ステップと
を含み、
前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とするモーションキャプチャ方法。
【請求項１２】
前記測定・記録ステップにおいて前記体動センサーは、自転車のペダルを漕いでいる場合の前記装着者の両足首よりも下の部位に装着され、
前記特性解析部は、
前記ペダルの上死点付近において遠心力と重力加速度が打ち消し合って示される最小値と、前記ペダルの下死点付近において心身力と重力加速度とが加算されて示される最大値ととして、前記ペダル位置を推定するとともに、
前記ペダルの周期運動の角速度をサイン波で示し、前記サイン波が崩れた部分における最大値と最小値の落差を前記角速度変化の特性の度合いとして評価する
ことを特徴とする請求項１１に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１３】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示する
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１４】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項１３に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１５】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のモーションキャプチャ方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、装着者の体動を検出するモーションキャプチャシステムであって、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、
前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、
前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を検出する特性解析部と、
前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスと
を備え、
前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明は、装着者の体動を検出するモーションキャプチャ方法であって、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着された体動センサーにより、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定するとともに、前記体動センサーによる検出結果を体動データとして体動記録部に記録する体動記録ステップと、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、周期抽出部が、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出ステップと、
前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を特性解析部が解析する特性解析ステップと、
前記特性解析ステップで解析した特性を、前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて出力デバイスが表示又は出力する出力ステップと
を含み、
前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える機能を有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記発明において前記前記体動センサーは、自転車のペダルを漕いでいる場合の前記装着者の両足首よりも下の部位に装着され、特性解析部は、ペダルの上死点付近において遠心力と重力加速度が打ち消し合って示される最小値と、ペダルの下死点付近において心身力と重力加速度とが加算されて示される最大値ととして、ペダル位置を推定するとともに、ペダルの周期運動の角速度をサイン波で示し、サイン波が崩れた部分における最大値と最小値の落差を角速度変化の特性の度合いとして評価することが好ましい。この場合には、例えばスポーツシューズなど、足首よりも下に装着する履物に体動センサーを配置することができ、履物とともに体動センサーを装着できることから、体動センサーの装着が容易となる。
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月4日(2018.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャシステムであって、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、
前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、
前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を解析する特性解析部と、
前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスと
を備え、
前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とするモーションキャプチャシステム。
【請求項２】
前記体動センサーは、自転車のペダルを漕いでいる場合の前記装着者の両足首よりも下の部位に装着され、
前記特性解析部は、
前記ペダルの上死点付近において遠心力と重力加速度が打ち消し合って示される最小値と、前記ペダルの下死点付近において心身力と重力加速度とが加算されて示される最大値ととして、前記ペダル位置を推定するとともに、
前記ペダルの周期運動の角速度をサイン波で示し、前記サイン波が崩れた部分における最大値と最小値の落差を前記角速度変化の特性の度合いとして評価する
ことを特徴とする請求項１に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項３】
前記出力デバイスは、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項４】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項３に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項５】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項３又は４に記載のモーションキャプチャシステム。
【請求項６】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャプログラムであって、情報処理端末を、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着され、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定可能な複数の体動センサーと、
前記体動センサーによる検出結果を体動データとして記録する体動記録部と、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出部と、
前記周期抽出部が抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を解析する特性解析部と、
前記特性解析部が解析した特性を、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて表示又は出力する出力デバイスとして
機能させ、
前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える機能を有する
ことを特徴とするモーションキャプチャプログラム。
【請求項７】
前記体動センサーは、自転車のペダルを漕いでいる場合の前記装着者の両足首よりも下の部位に装着され、
前記特性解析部は、
前記ペダルの上死点付近において遠心力と重力加速度が打ち消し合って示される最小値と、前記ペダルの下死点付近において心身力と重力加速度とが加算されて示される最大値ととして、前記ペダル位置を推定するとともに、
前記ペダルの周期運動の角速度をサイン波で示し、前記サイン波が崩れた部分における最大値と最小値の落差を前記角速度変化の特性の度合いとして評価する
ことを特徴とする請求項６に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項８】
前記出力デバイスは、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項９】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項８に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項１０】
前記出力デバイスは、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項８又は９に記載のモーションキャプチャプログラム。
【請求項１１】
装着者の体動を検出するモーションキャプチャ方法であって、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着された体動センサーにより、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定するとともに、前記体動センサーによる検出結果を体動データとして体動記録部に記録する体動記録ステップと、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、周期抽出部が、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出ステップと、
前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を特性解析部が解析する特性解析ステップと、
前記特性解析ステップで解析した特性を、前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて出力デバイスが表示又は出力する出力ステップと
を含み、
前記特性解析ステップにおいて前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、さらに前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替える
ことを特徴とするモーションキャプチャ方法。
【請求項１２】
前記測定・記録ステップにおいて前記体動センサーは、自転車のペダルを漕いでいる場合の前記装着者の両足首よりも下の部位に装着され、
前記特性解析ステップにおいて前記特性解析部は、さらに
前記ペダルの上死点付近において遠心力と重力加速度が打ち消し合って示される最小値と、前記ペダルの下死点付近において心身力と重力加速度とが加算されて示される最大値ととして、前記ペダル位置を推定するとともに、
前記ペダルの周期運動の角速度をサイン波で示し、前記サイン波が崩れた部分における最大値と最小値の落差を前記角速度変化の特性の度合いとして評価する
ことを特徴とする請求項１１に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１３】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記周期抽出部が抽出した前記周期運動を平面的な円形で表し、前記特性解析部が解析した特性を、各特性が出現する回転角度を前記円形の中心角度によって表示する
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１４】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記体動センサーが検出した特性の強度を前記円の原点からの距離により表示することを特徴とする請求項１３に記載のモーションキャプチャ方法。
【請求項１５】
前記出力ステップにおいて前記出力デバイスが、前記体動センサーが検出した特性の変化を記号、図形又はこれらの色彩若しくはサイズによって表現することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のモーションキャプチャ方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明は、装着者の体動を検出するモーションキャプチャ方法であって、
前記装着者の周期的な運動が行われる部位に装着された体動センサーにより、各部位の三次元的な変位又は加速度を測定するとともに、前記体動センサーによる検出結果を体動データとして体動記録部に記録する体動記録ステップと、
前記体動記録部に蓄積された前記体動データに基づいて、周期抽出部が、前記各体動センサーの周期運動を抽出する周期抽出ステップと、
前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動における角速度変化の特性を特性解析部が解析する特性解析ステップと、
前記特性解析ステップで解析した特性を、前記周期抽出ステップで抽出した前記周期運動の回転角度に対応させて出力デバイスが表示又は出力する出力ステップと
を含み、
前記特性解析ステップにおいて前記特性解析部は、前記周期運動のパターンを解析し、前記周期運動の特徴を抽出し、前記装着者により行われている競技の種目を判別し、判別された種目に適した処理設定を切り替えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2018100696.tif 000023
2018100696.tif 000024
2018100696.tif 000025
2018100696.tif 000026