(57)【要約】      （修正有）【課題】歩行時に発生する歩行揺らぎを抑制して対象者の向きを推定できる身体向推定装置および身体向推定プログラムを提供する。【解決手段】身体向推定装置によれば、上半身測距センサから取得された対象者における上半身の測距値から近似楕円が算出され、その近似楕円から、上半身向と上半身重心と上半身角度とが算出される。下半身測距センサから取得された対象者における下半身の測距値から、推定円と下半身中心とが算出され、その下半身中心と上半身重心とから、下半身向と下半身角度が算出される。上半身角度と下半身角度とを合成することで身体角度が推定され、この身体角度による向きが対象者の身体向とされる。よって、対象者の歩行時の歩行揺らぎを抑制して、対象者の身体向を推定できる。【選択図】図４
2018169287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の上半身を測距する上半身測距手段と、
その上半身測距手段による測距データに基づいて前記対象者の上半身の向きを算出する上半身向算出手段と、
前記対象者の下半身を測距する下半身測距手段と、
その下半身測距手段による測距データに基づいて前記対象者の下半身の向きを算出する下半身向算出手段と、
前記上半身向算出手段により算出された上半身の向きと、前記下半身向算出手段により算出された下半身の向きとに基づいて、前記対象者の向きを推定する身体向推定手段と、
を備えていることを特徴とする身体向推定装置。
【請求項２】
前記上半身向算出手段は、前記上半身測距手段による測距データに基づいて前記対象者の上半身重心を算出し、
前記下半身向算出手段は、前記下半身測距手段による測距データに基づいて、前記対象者の下半身中心を算出すると共に、その下半身中心と前記上半身重心とに基づいて、前記対象者の下半身の向きを算出するものであることを特徴とする請求項１記載の身体向推定装置。
【請求項３】
前記上半身向算出手段は、前記上半身測距手段による測距データに基づいて前記対象者の上半身の近似楕円を算出し、その近似楕円の中心を前記対象者の上半身重心とするものであることを特徴とする請求項２記載の身体向推定装置。
【請求項４】
前記下半身向算出手段は、前記下半身測距手段による測距データに基づいて、前記対象者の両脚をそれぞれ推定する推定円を算出し、その２つの推定円の中点を前記下半身中心とするものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の身体向推定装置。
【請求項５】
前記上半身向算出手段は、前記上半身測距手段による測距データに基づいて前記対象者の上半身の近似楕円を算出し、その近似楕円の短軸方向を前記対象者の上半身の向きとするものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の身体向推定装置。
【請求項６】
前記下半身向算出手段は、前記下半身測距手段による測距データに基づいて、前記対象者の両脚をそれぞれ推定する推定円を算出し、その２つの推定円と前記上半身の近似楕円とに基づいて、前記対象者の下半身の向きを算出するものであることを特徴とする請求項５記載の身体向推定装置。
【請求項７】
前記下半身向算出手段は、前記２つの推定円の中点と前記上半身の近似楕円の中心とを結ぶ直線方向を、前記対象者の下半身の向きとするものであることを特徴とする請求項６記載の身体向推定装置。
【請求項８】
前記身体向推定手段は、前記上半身向算出手段により算出された上半身の向きと、前記下半身向算出手段により算出された下半身の向きとを合成して、前記対象者の向きを推定するものであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の身体向推定装置。
【請求項９】
対象者の上半身を測距した測距データを取得する上半身測距取得機能と、
その上半身測距取得機能により取得された測距データに基づいて前記対象者の上半身の向きを算出する上半身向算出機能と、
前記対象者の下半身を測距した測距データを取得する下半身測距取得機能と、
その下半身測距取得機能により取得された測距データに基づいて前記対象者の下半身の向きを算出する下半身向算出機能と、
前記上半身向算出機能により算出された上半身の向きと、前記下半身向算出機能により算出された下半身の向きとに基づいて、前記対象者の向きを推定する身体向推定機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする身体向推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行時に発生する歩行揺らぎを抑制して対象者の向きを推定できる身体向推定装置および身体向推定プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象者を撮影した画像から画像処理によって顔の位置と向きとを検出して、対象者の向きを検出する装置が知られている。しかし、顔の検出ができる解像度と広範囲の画角とを同時に満たして撮影することは困難であるし、カメラの方向に顔が向いておらず、顔を撮影できない場合には顔の向きを検出できない。
【０００３】
これに対し、特許文献１の人体向き推定装置によれば、２つの距離センサ５０を備え、一方の距離センサ５０を対象者の胸の高さに、他方の距離センサ５０を対象者の足の高さにそれぞれ設置し、これら２つの距離センサ５０による測定結果に応じて対象者の向きを推定する。詳細には、距離センサ５０で測定した測距点群に基づいて人体（対象者）を推定し、その重心位置を算出する。この重心位置の変化をトラッキングして、対象者の移動方向を算出し、これを対象者の向きと推定している。同様に特許文献２の位置検出装置も、複数の距離センサ１１〜１４により対象者を測定し、その測距点群から人体（対象者）の輪郭を形成するクラスタを検出し、その重心位置を算出する。この重心位置の変化をトラッキングして、対象者の移動方向を算出し、これを対象者の向きと推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０８１６３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６９５２１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、人は歩行時に上半身と下半身とをねじりながら歩行するので、歩行時には重心位置の揺らぎを生じる。上記特許文献１，２の技術では、いずれも重心位置をトラッキングし、その位置変化の差分を対象者の向きと推定しているので、歩行中の対象者の推定向きは揺らぎ続け安定しなかった。また、対象者が停止状態にある場合には重心位置は移動しないので、対象者の向きを推定することはできなかった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、歩行時に発生する歩行揺らぎを抑制して対象者の向きを推定できる身体向推定装置および身体向推定プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明の身体向推定装置は、対象者の上半身を測距する上半身測距手段と、その上半身測距手段による測距データに基づいて前記対象者の上半身の向きを算出する上半身向算出手段と、前記対象者の下半身を測距する下半身測距手段と、その下半身測距手段による測距データに基づいて前記対象者の下半身の向きを算出する下半身向算出手段と、前記上半身向算出手段により算出された上半身の向きと、前記下半身向算出手段により算出された下半身の向きとに基づいて、前記対象者の向きを推定する身体向推定手段とを備えている。
【０００８】
また本発明の身体向推定プログラムは、対象者の上半身を測距した測距データを取得する上半身測距取得機能と、その上半身測距取得機能により取得された測距データに基づいて前記対象者の上半身の向きを算出する上半身向算出機能と、前記対象者の下半身を測距した測距データを取得する下半身測距取得機能と、その下半身測距取得機能により取得された測距データに基づいて前記対象者の下半身の向きを算出する下半身向算出機能と、前記上半身向算出機能により算出された上半身の向きと、前記下半身向算出機能により算出された下半身の向きとに基づいて、前記対象者の向きを推定する身体向推定機能と、をコンピュータに実現させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の身体向推定装置および身体向推定プログラムによれば、上半身の向きと下半身の向きとをそれぞれ算出し、その上半身の向きと下半身の向きとに基づいて対象者の向きを推定する。よって、歩行時に発生する歩行揺らぎを抑制して対象者の向きを推定できるという効果がある。また、対象者の上半身の向きと下半身の向きとに基づいて対象者の向きを推定するので、対象者が停止状態にある場合にも、その向きを推定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】人体前後判定装置の外観を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、従来技術における、対象者の身体向の推定を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本実施形態における、対象者の身体向の推定を模式的に示す図であり、（ｃ）は、身体角度の推移を示すグラフである。
【図３】身体向推定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】メイン処理のフローチャートである。
【図５】（ａ）は、上半身及び下半身測距センサから取得された測距値を示す図であり、（ｂ）は、上半身の近似楕円を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は、下半身角度を模式的に示した図であり、（ｂ）は、対象者がその場で回転するために、脚のみを踏み出した場合の下半身角度を模式的に示す図である。
【図７】（ａ）は、対象者の歩行時に、上半身を大きく前傾した場合の下半身角度を模式的に示した図であり、（ｂ）は、対象者の歩行時に、上半身を少し前傾した場合の下半身角度を模式的に示した図である。
【図８】（ａ）は、対象者の歩行時に、脚を踏み出した場合の下半身角度を模式的に示した図であり、（ｂ）は、身体角度を模式的に示した図である。
【図９】（ａ）は、従来技術において、対象者がその場で回転した場合の対象者の身体向の推定を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本実施形態において、対象者がその場で回転した場合の対象者の身体向を推定を模式的に示す図であり、（ｃ）は、身体角度θの推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、身体向推定装置１の概要について説明する。図１は身体向推定装置１の外観を示す模式図である。身体向推定装置１は、対象者Ｈの向きである身体向Ｆを推定するための装置である。身体向推定装置１は、身体向推定装置１の各部を制御する制御部２と、上半身測距センサ３と、下半身測距センサ４と、表示部５とを有する。
【００１２】
上半身測距センサ３は、レーザ光を全方位（３６０度）に対して照射し、その散乱光を測定することで、対象者Ｈの上半身との距離を検出（測距）するための装置である。上半身測距センサ３は、角度０．２５度毎に検出された対象者Ｈの上半身との距離を、その角度に対応付けて制御部２へ送信する。上半身測距センサ３の上下方向の位置および仰角は、それぞれ変更可能であり、上半身測距センサ３の上下方向の位置は、対象者Ｈの目線より下の位置とされる。また、上半身測距センサ３の、対象者Ｈに対する仰角は、対象者Ｈの上半身との距離が検出可能な角度かつ、上半身測距センサ３のレーザ光が対象者Ｈの目に入らない角度とされる。これにより上半身測距センサ３は、対象者Ｈの目に対する安全性を確保しながらも、対象者Ｈの上半身との距離が検出できる。
【００１３】
下半身測距センサ４は、上半身測距センサ３の下部に配設され、レーザ光を全方位に対して照射し、その散乱光を測定することで、対象者Ｈの下半身との距離を検出（測距）するための装置であり、角度０．２５度毎に検出された対象者Ｈの下半身との距離を、その角度に対応付けて制御部２へ送信する。下半身測距センサ４の上下方向の位置も変更可能であり、下半身測距センサ４の上下方向の位置は、下半身測距センサ４が、対象者Ｈの下半身との距離を検出可能な位置とされる。以下、上半身及び下半身測距センサ３，４から取得された距離および角度のことを「測距値」（測距データ）と称す。
【００１４】
表示部５は、対象者Ｈの身体向Ｆの角度である身体角度θ等の表示およびユーザからの身体向推定装置１への指示を入力するための装置であり、対象者Ｈの身体角度θ等の表示するためのＬＣＤ１１と、ユーザからの指示を制御部２へ入力するタッチパネル１２とを有して構成され（図３参照）、身体向推定装置１の上部に設けられる。
【００１５】
制御部２は、上半身及び下半身測距センサ３，４から取得された対象者Ｈの測距値（測距データ）ＭＰから算出された、対象者Ｈの上半身の向きを示す上半身向Ｆｕｂと、対象者Ｈの下半身の向きを示す下半身向Ｆｌｂとを合成することにより、身体向Ｆを推定する。ここで従来技術と本実施形態とにおける、歩行時の対象者Ｈから推定される身体向Ｆについて、図２を参照して説明する。
【００１６】
図２（ａ）は、従来技術における、対象者Ｈの身体向Ｆの推定を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態における、対象者Ｈの身体向Ｆの推定を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、身体角度θの推移を示すグラフである。図２（ｃ）において、２点鎖線で表すグラフＧ１が、従来技術における、身体向Ｆの角度を示す身体角度θの推移を示すグラフであり、実線で表すグラフＧ２が、本実施形態における、身体角度θの推移を示すグラフである。なお、図面上では「ｌ」を筆記体のエルとして表示する。
【００１７】
図２においては、対象者Ｈは一定方向に対して歩行している。歩行中の対象者Ｈは、歩行動作によって、上半身と下半身とのねじれが生じるので、重心位置には、かかるねじれに起因する左右方向への周期的な揺らぎ（歩行揺らぎ）が含まれる。
【００１８】
従来技術では図２（ａ）に示す通り、身体向Ｆを重心位置の変化に基づいて推定していた。従って、対象者Ｈは一定方向に対して歩行しているにもかかわらず、推定された身体向Ｆは、重心位置に含まれる歩行揺らぎによって不安定なものとなる。また、図２（ｃ）のグラフＧ１に示す、対象者Ｈの身体向Ｆの角度を示す身体角度θも、歩行揺らぎによって左右方向へ揺らいだ、不安定なものとなる。
【００１９】
これに対して、図２（ｂ）に示す通り、本実施形態における身体向推定装置１では、上半身向Ｆｕｂと、下半身向Ｆｕｂとを合成することにより、身体向Ｆが推定される。よって、歩行によって対象者Ｈの上半身と下半身とがねじれた場合でも、上半身向Ｆｕｂと下半身向Ｆｌｂとを合成することで、かかるねじれが補正（相殺）される。従って、推定された身体向Ｆには、歩行揺らぎによる影響が抑制され、一定の方向となる。そして、この方向は対象者Ｈの歩行の向きと略一致する。
【００２０】
また、図２（ｃ）のグラフＧ２に示す、対象者Ｈの身体向Ｆの角度を示す身体角度θも、歩行揺らぎによる影響が抑制されたものとなる。よって、上半身向Ｆｕｂと下半身向Ｆｌｂとを合成して身体向Ｆを推定することにより、歩行揺らぎによる影響を最小限に抑えつつ、対象者Ｈの向きに合致する身体向Ｆを推定することができる。
【００２１】
次に図３を参照して、身体向推定装置１の電気的構成について説明する。図３は、身体向推定装置１の電気的構成を示すブロック図である。制御部２は、ＣＰＵ６と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）７と、ＲＡＭ８とを有し、これらはバスライン９を介して入出力ポート１０にそれぞれ接続されている。入出力ポート１０には、上半身測距センサ３と、下半身測距センサ４と、表示部５とがそれぞれ接続されている。
【００２２】
ＣＰＵ６は、バスライン９により接続された各部を制御する演算装置である。ＨＤＤ７は、ＣＰＵ６により実行されるプログラムや固定値データ等を格納した書き換え可能な不揮発性の記憶装置であり、制御プログラム７ａが記憶される。ＣＰＵ６によって制御プログラム７ａが実行されると、図４のメイン処理が実行される。
【００２３】
ＲＡＭ８は、ＣＰＵ６が制御プログラム７ａの実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するためのメモリであり、上半身向Ｆｕｂの角度である上半身角度θｕｂ（図５（ｂ）参照）が記憶される上半身角度メモリ８ａと、下半身向Ｆｌｂの角度である下半身角度θｌｂ（図６（ａ）参照）が記憶される下半身角度メモリ８ｂと、上半身重心Ｃｕｂ（図５（ｂ）参照）が記憶される上半身重心メモリ８ｃと、下半身中心Ｃｌｂ（図６（ａ）参照）が記憶される下半身中心メモリ８ｄと、身体角度θ（図８（ｂ）参照）が記憶される身体角度メモリ８ｅとがそれぞれ設けられる。
【００２４】
次に図４〜図９を参照して、制御部２のＣＰＵ６で実行される処理について説明する。メイン処理は、身体向推定装置１の電源投入直後に実行される。図４は、メイン処理のフローチャートである。メイン処理はまず、上半身及び下半身測距センサ３，４から、測距値ＭＰを取得する（Ｓ１）。Ｓ１の処理の後、上半身測距センサ３から取得された測距値ＭＰから、上半身の近似楕円Ｅｕｂを算出し（Ｓ２）、その近似楕円Ｅｕｂから、上半身重心Ｃｕｂと上半身角度θｕｂとを算出し、それぞれ上半身重心メモリ８ｃと上半身角度メモリ８ａとに保存する（Ｓ３）。図５を参照してＳ２，Ｓ３の処理を説明する。
【００２５】
図５（ａ）は、上半身及び下半身測距センサ３，４から取得された測距値ＭＰを示す図であり、図５（ｂ）は、上半身の近似楕円Ｅｕｂを模式的に示す図である。なお図５〜図８においては、平面視における身体向推定装置１の位置を（０，０）としたＸＹ平面上に、上半身測距センサ３から取得された対象者Ｈの上半身の測距値ＭＰを、黒塗りの四角形で表し、下半身測距センサ４から取得された対象者Ｈの下半身の測距値ＭＰを、白抜きの四角形で表す。
【００２６】
図５（ａ）に示す通り、Ｓ１の処理によって、上半身及び下半身測距センサ３，４から対象者Ｈの測距値ＭＰが取得される。上半身測距センサ３から取得された、対象者Ｈの上半身の測距値ＭＰが測距値群ＵＢとされる。また、下半身測距センサ４から取得された、対象者Ｈの下半身の測距値ＭＰのうち、右脚に該当する測距値ＭＰが測距値群ＲＦとされ、左脚に該当する測距値ＭＰが測距値群ＬＦとされる。
【００２７】
そして、Ｓ２の処理によって、測距値群ＵＢの測距値ＭＰに基づいた最小二乗法により、その測距値群ＵＢの測距値ＭＰにフィットする、近似楕円Ｅｕｂが算出される（図５（ｂ））。なお、近似楕円Ｅｕｂを算出する方法は、最小二乗法に限られるものではなく、種々の演算方法が適宜適用できる。Ｓ３の処理によって、まず近似楕円Ｅｕｂの中心Ｃｕｂが、上半身の重心位置である上半身重心Ｃｕｂとされる。右脚と左足とを含む下半身と比較して、上半身は、ほぼ一体と扱うことができるので、上半身の近似楕円Ｅｕｂの中心位置である中心Ｃｕｂを、上半身重心Ｃｕｂとすることができる。そして、近似楕円Ｅｕｂの短軸方向の向きが、上半身向Ｆｕｂとされる。その上半身向ＦｕｂとＸ軸と角度が、上半身角度θｕｂとされる。このように算出された上半身重心Ｃｕｂと上半身角度θｕｂとが、それぞれ上半身重心メモリ８ｃと上半身角度メモリ８ａとに保存される。
【００２８】
本実施形態においては、上半身向Ｆｕｂの向きと、後述の下半身向Ｆｌｂの向きと、身体向Ｆの向きとは、いずれも身体向推定装置１側に対する向きとされる。なお、これらの向きは、身体向推定装置１側に対する向きに限られるものではなく、対象者Ｈの前向き側をこれらの向きとしても良いし、その他所定の方向側を、これらの向きとしても良い。
【００２９】
図４に戻る。Ｓ３の処理の後、下半身の測距値ＭＰから右脚の推定円Ｅｒと、左脚の推定円Ｅｌとを算出し（Ｓ４）、推定円Ｅｒ及び推定円Ｅｌの、中心Ｃｒ及び中心Ｃｌとを算出する（Ｓ５）。そして、中心Ｃｒと中心Ｃｌとを結ぶ直線から、下半身中心Ｃｌｂを算出し下半身中心メモリ８ｄに保存する（Ｓ６）。上半身重心メモリ８ｃに記憶された上半身重心Ｃｕｂと、下半身中心メモリ８ｄに記憶された下半身中心Ｃｌｂとを結ぶ直線を算出し、その直線の向きとＸ軸との角度を算出し、下半身角度メモリ８ｂに保存する（Ｓ７）。ここで図６（ａ）を参照して、Ｓ４〜Ｓ７の処理における、下半身角度θｌｂの算出処理について説明する。
【００３０】
図６（ａ）は、下半身角度を模式的に示した図である。まず、Ｓ４の処理では、下半身測距センサ４から取得された、右脚に該当する測距値群ＲＦ（図５（ａ）参照）の測距値ＭＰに基づいた最小二乗法により、その測距値群ＲＦの測距値ＭＰにフィットする、推定円Ｅｒが算出される。また、左脚に該当する測距値群ＬＦ（図５（ａ）参照）の測距値ＭＰに基づいた最小二乗法により、その測距値群ＬＦの測距値ＭＰにフィットする、推定円Ｅｌが算出される。なお、推定円Ｅｒ，Ｅｌを算出する方法は、最小二乗法に限られるものではなく、種々の演算方法が適宜適用できる。
【００３１】
次にＳ５の処理により、推定円Ｅｒから中心Ｃｒが算出され、推定円Ｅｌから中心Ｃｌが算出される。そして、Ｓ６の処理により、その中心Ｃｒと中心Ｃｌとを結ぶ直線を設け、その直線における中点の位置が算出される。この位置が下半身中心Ｃｌｂとされる。ここで、中心Ｃｒの位置を（Ｘｒ，Ｙｒ），中心Ｃｌの位置を（Ｘｌ，Ｙｌ）とすると、下半身中心Ｃｌｂの位置（Ｘｌｂ，Ｙｌｂ）は、以下の数式１で算出される。
【００３２】
【数１】
2018169287.tif 000003
このように算出された下半身中心Ｃｌｂが、下半身中心メモリ８ｄに保存される。即ち下半身における中心位置は両脚の中点に位置するので、測距値群ＲＦ，ＬＦから算出された、両脚を推定する推定円Ｅｒ，Ｅｌの中点の位置が、下半身中心Ｃｌｂとされる。
【００３３】
そして、Ｓ７の処理により、上半身重心メモリ８ｃに記憶された上半身重心Ｃｕｂと、下半身中心メモリ８ｄに記憶された下半身中心Ｃｌｂを通る直線を設け、その直線の向き（直線方向）が、下半身向Ｆｌｂとされる。その下半身向ＦｌｂとＸ軸との角度が、下半身角度θｌｂとされる。ここで上半身重心Ｃｕｂの位置を（Ｘｕｂ，Ｙｕｂ）、下半身中心Ｃｌｂの位置（Ｘｌｂ，Ｙｌｂ）とすると、下半身角度θｌｂは、以下の数式２で算出される。
【００３４】
【数２】
2018169287.tif 000004
このように算出された下半身角度θｌｂが、下半身角度メモリ８ｂに保存される。即ち、両脚の中心である下半身中心Ｃｌｂと、上半身重心Ｃｕｂとを結んだ方向が下半身向Ｆｌｂとされ、その角度が下半身角度θｌｂとされる。これにより、下半身向Ｆｌｂは、本来、下半身と一体である上半身の上半身重心Ｃｕｂを考慮に入れた向きとなるので、人間の身体的特徴に、より正確な下半身の向きとなる。
【００３５】
ところで、上半身と下半身との位置関係は、対象者Ｈの歩行等の動作によって、様々に変化する。図６（ｂ），図７，図８（ａ）を参照して、上半身と下半身との位置関係における、下半身角度θｌｂについて説明する。図６（ｂ）は、対象者Ｈがその場で回転するために、脚を踏み出した場合の下半身角度を模式的に示した図である。図７（ａ）は、対象者Ｈの歩行時に、上半身を大きく前傾した場合の下半身角度θｌｂを模式的に示した図であり、図７（ｂ）は、対象者Ｈの歩行時に、上半身を少し前傾した場合の下半身角度θｌｂを模式的に示した図である。図８（ａ）は、対象者Ｈの歩行時に、脚を踏み出した場合の下半身角度θｌｂを模式的に示した図である。
【００３６】
図６（ｂ）で示す通り、対象者Ｈがその場で回転するために脚を踏み出した場合は、上半身は動かずに、先に脚（下半身）のみが移動し始めるので、上半身の測距値ＭＰから算出される上半身重心Ｃｕｂと、下半身の測距値ＭＰから算出される下半身中心Ｃｌｂとの距離が大きくなる。かかる場合においても、下半身角度θｌｂは、上半身重心Ｃｕｂを考慮に入れて算出されるので、上半身角度θｕｂと下半身角度θｌｂとの差が、実際の人間では検出されない程、大きくなることはない。
【００３７】
また、対象者Ｈの歩行時には、前傾姿勢や脚の踏み出し等、上半身と下半身との位置関係が時々刻々と変化する。ここで、対象者Ｈが歩行時に見られる上半身と下半身との位置関係に対する、下半身角度θｌｂについて図７，図８（ａ）を参照して説明する。図７（ａ），（ｂ）において、歩行時に上半身を前傾した場合は、下半身中心Ｃｌｂが、上半身重心Ｃｕｂの後方に位置する。かかる場合においては、下半身中心Ｃｌｂと、上半身重心Ｃｕｂとを通る直線の向きが下半身向Ｆｌｂとされ、下半身向ＦｌｂとＸ軸との角度が、下半身角度θｌｂとされる。
【００３８】
一方、図８（ａ）において脚を踏み出した場合は、図７とは逆に、上半身重心Ｃｕｂが下半身中心Ｃｌｂの後方に位置する。かかる場合も上半身重心Ｃｕｂと、下半身中心Ｃｌｂとを通る直線の向きが下半身向Ｆｌｂとされ、下半身向ＦｌｂとＸ軸とのなす角が下半身角度θｌｂとされる。即ち上半身重心Ｃｕｂと下半身中心Ｃｌｂとを通る直線の向きが下半身向Ｆｌｂとされ、その下半身向Ｆｌｂに対するＸ軸の角度が下半身角度θｌｂされるので、上半身重心Ｃｕｂと下半身中心Ｃｌｂとの前後左右の位置関係に依らずに、下半身向Ｆｌｂ及び下半身角度θｌｂを算出することができる。従って、対象者Ｈがいかなる歩行状態であったとしても、下半身向Ｆｌｂ及び下半身角度θｌｂの算出が可能となる。
【００３９】
図４に戻る。Ｓ７の処理の後、上半身角度メモリ８ａに記憶された上半身角度θｕｂと、下半身角度メモリ８ｂに記憶された下半身角度θｌｂとから、身体角度θを推定し、身体角度メモリ８ｅに保存する（Ｓ８）。図８（ｂ）参照して、Ｓ８における身体角度θの推定処理について説明する。
【００４０】
図８（ｂ）は、身体角度θを模式的に示した図である。身体角度θは、上半身角度θｕｂと下半身角度θｌｂとを合成して推定される。本実施形態においては、身体角度θを、上半身角度θｕｂと下半身角度θｌｂから、以下の数式３によって推定される。
【００４１】
【数３】
2018169287.tif 000005
このように推定された身体角度θが、身体角度メモリ８ｅが保存される。この身体角度θによる向きが、対象者Ｈの身体向Ｆとされる。よって上半身向Ｆｕｂと下半身向Ｆｌｂとのねじれが、互いに補正されて身体向Ｆが推定される。従って、歩行時における、上半身と下半身とのねじれによる歩行揺らぎの影響を抑制して、身体向Ｆを推定することができる。
【００４２】
ここで従来技術と本実施形態とにおける、対象者Ｈがその場で回転した場合の身体向Ｆと身体角度θとについて説明する。図９（ａ）は、従来技術において、対象者Ｈがその場で回転した場合の身体向Ｆの推定を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は、対象者Ｈがその場で回転した場合の身体向Ｆの推定を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、身体角度θの推移を示すグラフである。
【００４３】
図９においては、歩行中の対象者Ｈが、身体角度θが角度θｓｔａｒｔから、角度θｅｎｄへ滑らかにその場で回転した場合を示す。時刻Ｔ１は、その場で回転し始めたタイミングを示し、時刻Ｔ２は、その場で回転し終えたタイミングを示す。なお、図９（ａ），（ｂ）に示す矢印は身体向Ｆを示し、図９（ｃ）においては、２点鎖線で表すグラフＧ１が、対象者Ｈの重心位置の変化から身体向Ｆを推定した場合の、身体角度θの推移を示すグラフであり、実線で表すグラフＧ２が、対象者Ｈの上半身向Ｆｕｂと下半身向Ｆｌｂとから、身体向Ｆを推定とした場合の、身体角度θの推移を示すグラフである。
【００４４】
従来技術では、対象者Ｈの身体向Ｆを重心位置の変化から推定していた。対象者Ｈは、その回転動作においても上半身と下半身とのねじれが生じ、このねじれによって重心位置が揺らぐ。これによって重心位置の変化が揺らぐ。従って、図９（ａ）及び図９（ｃ）のグラフＧ１に示す通り、対象者Ｈの重心位置の変化から身体向Ｆを推定する場合は、実際には対象者Ｈが滑らかにその場で回転しても、その推定された身体向Ｆは、重心位置の揺らぎによって不安定なものとなる。
【００４５】
これに対して本実施形態では、上半身向Ｆｕｂと下半身向Ｆｌｂとを合成することで、身体向Ｆが推定される。従って、その場で回転することによって象者Ｈの上半身と下半身とがねじれ、重心位置に揺らぎが含まれる場合でも、かかる重心位置の揺らぎは補正される。よって、図９（ａ）及び図９（ｃ）のグラフＧ１に示す通り、その場で回転する場合に重心位置が揺らいでも、この揺らぎによる影響を抑制して身体向Ｆを推定することができる。
【００４６】
図４に戻る。Ｓ８の処理の後、身体角度メモリ８ｅの値を表示部５のＬＣＤ１１に出力する（Ｓ９）。なお、身体角度メモリ８ｅの値の出力先はＬＣＤ１１に限られるものではなく、身体角度メモリ８ｅの値がＨＤＤ７に記憶される構成としても良いし、身体角度メモリ８ｅの値を図示しない通信装置によって、外部のサーバやＰＣ等に送信される構成としても良い。Ｓ９の処理の後、再度Ｓ１の処理を繰り返す。
【００４７】
以上説明した通り、本実施形態における身体向推定装置１によれば、上半身測距センサ３から取得された、対象者Ｈにおける上半身の測距値ＭＰから近似楕円Ｅｕｂが算出される。その近似楕円Ｅｕｂから、上半身向Ｆｕｂと上半身重心Ｃｕｂと上半身角度θｕｂとが算出される。また、下半身測距センサ４から取得された対象者Ｈにおける下半身の測距値ＭＰから、推定円Ｅｒ，Ｅｌが算出され、下半身中心Ｃｌｂが算出される。その下半身中心Ｃｌｂと上半身重心Ｃｕｂとから、下半身向Ｆｌｂと下半身角度θｌｂが算出される。そして、上半身角度θｕｂと下半身角度θｌｂとを合成することで身体角度θが推定され、この身体角度θによる向きが、対象者Ｈの身体向Ｆとされる。これにより、対象者Ｈの歩行時の歩行揺らぎを抑制して、対象者Ｈの身体向Ｆを推定できる。
【００４８】
また従来技術では、対象者Ｈの重心位置の変化に基づいて、身体向Ｆを推定していた（図２（ａ）及び図９（ａ））。そのため、対象者Ｈの重心位置を一定時間以上トラッキングし、その重心位置の変化を算出する必要があった。よって、重心位置のトラッキングに要する時間が必要となり、身体向Ｆを迅速に推定できなかった。さらに、対象者Ｈが停止した場合は、重心位置の変化自体が見られなくなるので、身体向Ｆの推定が正確にできなかった。
【００４９】
これに対して本実施形態における身体向推定装置１では、上半身及び下半身測距センサ３，４から取得される測距値ＭＰから算出された、上半身角度θｕｂと、下半身角度θｌｂとに基づいて身体角度θが推定され、身体角度θによる向きが、対象者Ｈの身体向Ｆとされる。これにより、重心位置のトラッキングに要する時間が不要となり、身体角度θをリアルタイムに推定できる。また、上半身角度θｕｂと下半身角度θｌｂとは、上半身及び下半身測距センサ３，４から取得される測距値ＭＰから算出された、近似楕円Ｅｕｂと推定円Ｅｒ，Ｅｌとから算出される。従って、対象者Ｈが停止している場合においても、上半身角度θｕｂと下半身角度θｌｂとが算出されるので、これらに基づき身体向Ｆを正確に推定することができる。
【００５０】
ところで、対象者Ｈに追従して自律走行を行う移動体（例えば、特開２０１６−１８４３３７号における移動体１００）においては、対象者Ｈと移動体のディスプレイとが、対面するように、対象者Ｈの身体向Ｆに応じて移動体の向きを変更している。従来、カメラで取得した対象者Ｈの顔等の画像を画像解析して、解析された結果に基づいて対象者Ｈの身体向Ｆを推定していた。この場合、対象者Ｈの歩行揺らぎによって、画像解析から得られる身体向Ｆも不安定なものとなるので、移動体の向きに対する挙動が安定しなかった。
【００５１】
そこで移動体に身体向推定装置１を搭載し、身体向推定装置１によって推定された身体向Ｆにより、移動体の向きを変更させる。これにより身体向Ｆは、対象者Ｈの歩行による揺らぎの影響を最小限に抑えたものとなるので、移動体の向きに対する挙動を安定させることができる。
【００５２】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５３】
上記実施形態において、制御プログラム７ａを、身体向推定装置１で実行する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、制御プログラム７ａを、パーソナル・コンピュータやスマートフォン、タブレット端末等に記憶して、制御プログラム７ａを実行する構成としても良い。
【００５４】
上記実施形態において、上半身および下半身付近の測距値をレーザ光によって検出する、上半身及び下半身測距センサ３，４を用いる構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、取得した画像から空間内の距離情報等を検出する距離画像センサを用いて、上半身および下半身の測距値を検出する構成としても良い。
【００５５】
上記実施形態において、下半身の測距値ＭＰから右脚の推定円Ｅｒと、左脚の推定円Ｅｌとを算出する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、下半身の測距値ＭＰから右脚の近似楕円をＥｒとし、左脚の近似楕円をＥｌとする算出する構成でも良いし、円や楕円のみならず、他の形状とする構成としても良い。
【００５６】
上記実施形態において、上半身角度θｕｂ，下半身角度θｌｂ，身体角度θをそれぞれＸ軸との角度とする構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、上半身角度θｕｂ，下半身角度θｌｂ，身体角度θをＹ軸との角度とする構成としても良いし、予め設けた所定の基準線と角度とする構成としても良い。
【００５７】
上記実施形態において、数式３により上半身角度θｕｂと下半身角度θｌｂとの平均値によって、身体角度θを推定する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、上半身角度θｕｂ，下半身角度θｌｂの角度の大きさ等に応じた重み係数による、重み付け演算によって、身体角度θを推定する構成としても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１                  身体向推定装置
３                  上半身測距センサ（上半身測距手段）
４                  下半身測距センサ（下半身測距手段）
７ａ                制御プログラム（身体向推定プログラム）
Ｃｌｂ              下半身中心
Ｃｕｂ              上半身重心
Ｅｒ，Ｅｌ          推定円
Ｅｕｂ              近似楕円
Ｓ３                上半身向算出手段
Ｓ４〜Ｓ７          下半身向算出手段
Ｓ８                身体向推定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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