(57)【要約】      （修正有）【課題】対象者が前進あるいは後退している場合にも、対象者の向き（前後）を正確に判定することができる人体前後判定装置および人体前後判定プログラムを提供する。【解決手段】人体前後判定装置１は、歩行中の対象者Ｈの膝上付近の位置および膝上付近の位置の測距値が膝上及び膝下測距センサ３，４により取得する。測距値に基づいて、対象者Ｈの身体中心Ｃが推定され、対象者Ｈの膝上位置Ｒ１，Ｌ１と、膝下位置Ｒ２，Ｌ２とが算出する。身体中心Ｃと膝上位置Ｒ１，Ｌ１と膝下位置Ｒ２，Ｌ２とから、右脚角度θＲと左脚角度θＬとを算出する。右脚角度θＲと左脚角度θＬとのうち、いずれか一方が１８０度より大きく、かつ他方が１８０度より小さい場合は対象者Ｈが後ろ向きと判定する。よって、対象者Ｈが前進あるいは後退している場合にも、対象者Ｈの向きを正確に判定できる。【選択図】図１
2018169286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行中の対象者の膝上脚部を測距する膝上測距手段と、
前記対象者の膝下脚部を測距する膝下測距手段と、
前記膝上測距手段および膝下測距手段による測距データに基づいて前記対象者の身体中心を推定する身体中心推定手段と、
前記対象者の歩行に伴い変化する、前記身体中心推定手段により推定された身体中心と、前記膝上測距手段による測距データに基づく膝上測距点と、前記膝下測距手段による測距データに基づく膝下測距点との関係に基づいて、前記対象者の前後を判定する前後判定手段と、
を備えていることを特徴とする人体前後判定装置。
【請求項２】
前記前後判定手段は、前記身体中心と前記膝上測距点と前記膝下測距点との３点を結んだ直線の角度が、前記対象者の歩行に伴い所定条件を満たした場合に前記対象者が後ろ向きであると判定するものであることを特徴とする請求項１記載の人体前後判定装置。
【請求項３】
前記前後判定手段は、前記身体中心と右脚の前記膝上測距点と前記膝下測距点との３点を結んだ直線がなす角度と、前記身体中心と左脚の前記膝上測距点と前記膝下測距点との３点を結んだ直線がなす角度とのうち、一方が１８０°より大きく、他方が１８０°より小さい場合に、前記所定条件を満たしたと判断して前記対象者が後ろ向きであると判定するものであることを特徴とする請求項２記載の人体前後判定装置。
【請求項４】
前記対象者の右脚および左脚について、それぞれ、前記膝上測距手段による膝上脚部の測距データを円弧とする推定円を推定し、その推定円のうち前記対象者の進行方向先端または後端を前記膝上測距点とする膝上測距点算出手段と、
前記対象者の右脚および左脚について、それぞれ、前記膝下測距手段による膝下脚部の測距データを円弧とする推定円を推定し、その推定円のうち前記対象者の進行方向先端または後端を前記膝下測距点とする膝下測距点算出手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の人体前後判定装置。
【請求項５】
前記対象者の右脚および左脚について前記膝上測距手段による膝上脚部の測距データを円弧とする推定円をそれぞれ推定し、その推定された２つの推定円の中心に基づいて前記対象者の膝上脚部の中心を推定する膝上中心推定手段と、
前記対象者の右脚および左脚について前記膝下測距手段による膝下脚部の測距データを円弧とする推定円をそれぞれ推定し、その推定された２つの推定円の中心に基づいて前記対象者の膝下脚部の中心を推定する膝下中心推定手段と、を備え、
前記身体中心推定手段は、前記膝上中心推定手段により推定された前記対象者の膝上脚部の中心と、前記膝下中心推定手段により推定された前記対象者の膝下脚部の中心とに基づいて前記対象者の身体中心を推定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人体前後判定装置。
【請求項６】
歩行中の対象者の膝上脚部を測距した測距データを取得する膝上測距取得機能と、
前記対象者の膝下脚部を測距した測距データを取得する膝下測距取得機能と、
前記膝上測距取得機能および膝下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身体中心を推定する身体中心推定機能と、
前記対象者の歩行に伴い変化する、前記身体中心推定機能により推定された身体中心と、前記膝上測距取得機能により取得された測距データに基づく膝上測距点と、前記膝下測距取得機能により取得された測距データに基づく膝下測距点との関係に基づいて、前記対象者の前後を判定する前後判定機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする人体前後判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象者が前進あるいは後退している場合にも、対象者の向き（前後）を正確に判定することができる人体前後判定装置および人体前後判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。また特許文献２の位置検出装置によれば、複数の距離センサ１１〜１４により対象者を測定し、その測定結果に応じて対象者の向きを推定している。
【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、上記特許文献１，２の技術では、いずれも距離センサによる測定結果に基づいて対象者の移動方向を検出し、対象者は移動方向を向いているとの前提に立って、その移動方向を対象者の向きと推定している。よって、対象者が後退（後ずさり）している場合には、対象者の向きを誤ってしまうという問題点があった。
【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、対象者が前進あるいは後退している場合にも、対象者の向き（前後）を正確に判定することができる人体前後判定装置および人体前後判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人体前後判定装置は、歩行中の対象者の膝上脚部を測距する膝上測距手段と、前記対象者の膝下脚部を測距する膝下測距手段と、前記膝上測距手段および膝下測距手段による測距データに基づいて前記対象者の身体中心を推定する身体中心推定手段と、前記対象者の歩行に伴い変化する、前記身体中心推定手段により推定された身体中心と、前記膝上測距手段による測距データに基づく膝上測距点と、前記膝下測距手段による測距データに基づく膝下測距点との関係に基づいて、前記対象者の前後を判定する前後判定手段と、を備えている。
【０００８】
また本発明の人体前後判定プログラムは、歩行中の対象者の膝上脚部を測距した測距データを取得する膝上測距取得機能と、前記対象者の膝下脚部を測距した測距データを取得する膝下測距取得機能と、前記膝上測距取得機能および膝下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身体中心を推定する身体中心推定機能と、前記対象者の歩行に伴い変化する、前記身体中心推定機能により推定された身体中心と、前記膝上測距取得機能により取得された測距データに基づく膝上測距点と、前記膝下測距取得機能により取得された測距データに基づく膝下測距点との関係に基づいて、前記対象者の前後を判定する前後判定機能と、をコンピュータに実現させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明者は、長年の数々の研究の結果、人体の前後判定にあたって、歩行中（前進および後退を含む）の人体（対象者）の動き特に脚の動きを観察したところ、人体の前方から観察した場合と後方から観察した場合とで脚の動きに違いがあることを発見した。特に、人体の後方から脚の動きを観察した場合には、人体の前方からの観察では決して現れることのない特異な状態が歩行に伴い現れることを発見した。そこで、本願発明者は、かかる特異な状態を検出して人体の前後を判定する本発明をした。
【００１０】
本発明の人体前後判定装置によれば、歩行中の対象者の膝上脚部を膝上測距手段により測距し、膝下脚部を膝下測距手段により測距する。測距した各測距データに基づいて対象者の身体中心を推定する。前後判定手段は、この身体中心と、膝上測距点と、膝下測距点との関係に基づいて、歩行中の対象者の脚の動きに関し、前記特異な状態が現出したかを判断することにより歩行中の対象者の前後を判定する。該判定によれば、対象者が前進あるいは後退している場合にも、対象者の向き（前後）を正確に判定できるという効果がある。
【００１１】
同様に、本発明の人体前後判定プログラムによっても、歩行中の対象者の脚の動きについて、前記特異な状態が現出したかを判断することにより歩行中の対象者の前後を判定するので、対象者が前進あるいは後退している場合にも、対象者の向き（前後）を正確に判定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、人体前後判定装置の外観を示す模式図であり、（ｂ）は、対象者が前向きで前進している場合における、対象者の歩行動作と右脚角度および左脚角度とを示す模式図である。
【図２】（ａ）は、人体前後判定装置の外観を示す模式図であり、（ｂ）は、対象者が前向きで後退している場合における、対象者の各歩行動作と、右脚角度および左脚角度とを示す模式図である。
【図３】（ａ）は、人体前後判定装置の外観を示す模式図であり、（ｂ）は、対象者が後ろ向きで前進している場合における、対象者の各歩行動作と、右脚角度および左脚角度とを示す模式図である。
【図４】（ａ）は、人体前後判定装置の外観を示す模式図であり、（ｂ）は、対象者が後ろ向きで後退している場合における、対象者の各歩行動作と、右脚角度および左脚角度とを示す模式図である。
【図５】人体前後判定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】メイン処理のフローチャートである。
【図７】対象者が前向きで前進している場合における、メイン処理の説明図であり、（ａ）は、膝上測距センサから取得された測距値と膝上推定円とを模式的に示す図であり、（ｂ）は、膝下測距センサから取得された測距値と膝下推定円とを模式的に示す図である。
【図８】対象者が前向きで後退している場合における、メイン処理の説明図であり、（ａ）は、膝上測距センサから取得された測距値と膝上推定円とを模式的に示す図であり、（ｂ）は、膝下測距センサから取得された測距値と膝下推定円とを模式的に示す図である。
【図９】対象者が人体前後判定装置に正対せずに、前向きで前進している場合における、メイン処理の説明図であり、（ａ）は、膝上測距センサから取得された測距値と膝上推定円とを模式的に示す図であり、（ｂ）は、膝下測距センサから取得された測距値と膝下推定円とを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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〜図４を参照して、人体前後判定装置１の概要について説明する。図１（ａ）は人体前後判定装置１の外観を示す模式図である。人体前後判定装置１は、歩行中の対象者Ｈの進行方向側における、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係によって、対象者Ｈの向き（前向き、後ろ向き）を判定するための装置である。人体前後判定装置１は、人体前後判定装置１の各部を制御する制御部２と、膝上測距センサ３と、膝下測距センサ４と、表示部５とを有する。
【００１４】
膝上測距センサ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の膝上付近（膝上脚部）との距離を検出（測距）するための装置である。膝上測距センサ３は、角度０．２５度毎に検出された対象者Ｈの膝上付近との距離を、その角度に対応付けて制御部２へ送信する。膝下測距センサ４は、膝上測距センサ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の膝下付近との距離を検出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の膝下付近との距離を、角度に対応付けて制御部２へ送信する。以下、膝上及び膝下測距センサ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。
【００１５】
膝上及び膝下測距センサ３，４は、それぞれ上下方向に移動可能とされる。予め、膝上及び膝下測距センサ３，４からのレーザ光が、対象者Ｈの膝上の位置および膝下の位置に照射されるよう、膝上及び膝下測距センサ３，４の位置を適宜上下させることで、膝上及び膝下測距センサ３，４は、対象者Ｈの膝上付近の距離および膝下付近の測距値を正確に検出することができる。なお、膝上及び膝下測距センサ３，４が配設される高さは、後述の表示部５等によって制御部２へ入力され、ＨＤＤ７（図５参照）に記憶される。
【００１６】
以下、本実施形態においては、膝上及び膝下測距センサ３，４が配設された側と、対象者Ｈの正面側とが向き合った場合は、対象者Ｈは「前向き」であるとし、膝上及び膝下測距センサ３，４の配設側と対象者Ｈの背面側とが向き合った場合は、対象者Ｈは「後ろ向き」であるとする。また、対象者Ｈの進行方向と対象者Ｈの向きとが一致する場合は、対象者Ｈは「前進」しているとされ、対象者Ｈが進行方向と対象者Ｈの向きとが反対である場合は、対象者Ｈは「後退」しているとされる。
【００１７】
表示部５は、対象者Ｈの向きの判定結果等の表示およびユーザからの人体前後判定装置１への指示を入力するための装置であり、対象者Ｈの向きの判定結果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５参照）、人体前後判定装置１の上部に設けられる。
【００１８】
制御部２は、膝上及び膝下測距センサ３，４から取得された歩行中の対象者Ｈの測距値（測距データ）ＭＰから、対象者Ｈの進行方向側における右脚の角度θＲと、左脚の角度θＬとを算出し、この右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係によって、人体前後判定装置１に対する対象者Ｈの向きを判定する。ここで、対象者Ｈにおける右脚角度θＲ及び左脚角度θＬについて説明する。
【００１９】
図１において対象者Ｈは、前向きで前進している。右脚角度θＲは、対象者Ｈにおける進行方向側の、身体中心Ｃと膝上位置Ｒ１と膝下位置Ｒ２とのなす角であり、左脚角度θＬは、対象者Ｈにおける進行方向側の、身体中心Ｃと膝上位置Ｌ１と膝下位置Ｌ２とのなす角である。身体中心Ｃは、膝上及び膝下測距センサ３，４から取得された測距値ＭＰから推定される、対象者Ｈの身体の中心位置である。
【００２０】
膝上位置Ｒ１は、膝上測距センサ３で取得された測距値ＭＰから推定された、膝上推定円ＥＲ１（図７（ａ）参照）における、対象者Ｈの進行方向の先端または後端の位置であり、膝上位置Ｌ１は、膝上測距センサ３で取得された測距値ＭＰから推定された、膝上推定円ＥＬ１における、進行方向の先端側または後端側の位置である。なお、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１における、対象者Ｈの進行方向の先端の位置または後端の位置のうち、人物判定装置１に近い方が、膝上位置Ｒ１，Ｌ１とされる。即ち膝上位置Ｒ１は、人物判定装置１側における対象者Ｈの右膝上の先端位置とされ、膝上位置Ｌ１は、人物判定装置１側における対象者Ｈの左膝上の先端位置とされる。
【００２１】
膝下位置Ｒ２は、膝下測距センサ４で取得された測距値ＭＰから推定された、膝下推定円ＥＲ２（図７（ｂ）参照）における、進行方向の先端側または後端側の位置であり、膝下位置Ｌ２は、膝下測距センサ４で取得された測距値ＭＰから推定された、膝下推定円ＥＬ２における進行方向の先端側または後端側の位置である。膝下位置Ｒ２，Ｌ２においても、膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２における、対象者Ｈの進行方向の先端の位置または後端の位置のうち、人物判定装置１に近い方が膝下位置Ｒ２，Ｌ２とされる。即ち膝下位置Ｒ２は、人物判定装置１側における対象者Ｈの右膝下の先端位置とされ、膝下位置Ｌ２は、人物判定装置１側における対象者Ｈの左膝下の先端位置とされる。
【００２２】
次に、図１（ｂ）を参照して、かかる場合の対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬとの関係について説明する。図１（ｂ）は、対象者Ｈが人体前後判定装置１に対して前向きで前進している場合における、対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲおよび左脚角度θＬとを示す模式図である。対象者Ｈは、図１（ｂ）に示す歩行シーケンスＭ１〜Ｍ９を繰り返すことで歩行動作を行う。図１（ｂ）に示す通り、対象者Ｈが前向きで前進している場合は、いずれの歩行シーケンスＭ１〜Ｍ９においても、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬは１８０度以上となる。
【００２３】
これは、対象者Ｈが前向きである場合は、膝上及び膝下測距センサ３，４のレーザ光は対象者Ｈの正面側に照射されるので、測距値ＭＰから算出される膝上位置Ｒ１，Ｌ１は常に、膝下位置Ｒ２，Ｌ２の進行方向側における前方に位置するからである。従って、身体中心Ｃと、膝上位置Ｒ１，Ｌ１及び膝下位置Ｒ２，Ｌ２とに基づいて算出される右脚角度θＲ及び左脚角度θＬは、共に１８０度以上となり、これは歩行中の対象者Ｈの両膝が実際に折れ曲がる進行方向側の角度（１８０度以上）と略一致する。また、かかる場合は、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬは共に１８０度以上であるので、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係は安定している。
【００２４】
次に図２を参照して、対象者Ｈが前向きで後退している場合について、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬについて説明する。図２（ａ）は、人体前後判定装置１の外観を示す模式図であり、図２（ｂ）は、対象者Ｈが前向きで後退している場合における、対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲおよび左脚角度θＬとを示す模式図である。
【００２５】
図２において対象者Ｈは、前向きで後退している。図２（ｂ）を参照して、対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬとの関係について説明する。図２（ｂ）は、対象者Ｈが前向きで後退している場合における対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲおよび左脚角度θＬとを示す模式図である。対象者Ｈが前向きで後退している場合は、図１（ｂ）で示した歩行シーケンスＭ１〜Ｍ９とは、逆順の歩行シーケンスＭ１〜Ｍ９を繰り返すことで歩行動作を行う。かかる場合は、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬは、共に１８０度以下となり、歩行中の対象者Ｈの両膝が実際に折れ曲がる進行方向側の角度（１８０度以下）と略一致する。また、かかる場合も、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬは共に１８０度以下であるので、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係は安定している。
【００２６】
次に図３，４を参照して、対象者Ｈが後ろ向きで前進または後退する場合について説明する。図３（ａ）は、人体前後判定装置１の外観を示す模式図であり、図３（ｂ）は、対象者Ｈが後ろ向きで前進している場合における、対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲおよび左脚角度θＬとを示す模式図である。図４（ａ）は、人体前後判定装置１の外観を示す模式図であり、図４（ｂ）は、対象者Ｈが後ろ向きで後退している場合における、対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲおよび左脚角度θＬとを示す模式図である。
【００２７】
図３において対象者Ｈは、後ろ向きで前進している。図３（ｂ）を参照して、かかる場合の対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲ及び左脚角度θＬとの関係について説明する。図３（ｂ）は、対象者Ｈが後ろ向きで前進している場合における、対象者Ｈの各歩行動作と、右脚角度θＲおよび左脚角度θＬとを示す模式図である。図３（ｂ）に示す通り、対象者Ｈが後ろ向きで歩行している場合は、必ずしも右脚角度θＲ及び左脚角度θＬは、対象者Ｈの両膝が実際に折れ曲がる進行方向側の角度とは一致しない。
【００２８】
これは、対象者Ｈが後ろ向きである場合は、膝上及び膝下測距センサ３，４のレーザ光は対象者Ｈの背面側に照射される。従って、身体に対する脚の位置や、膝の角度によっては、歩行シーケンスＭ３における膝上位置Ｒ１や、歩行シーケンスＭ６における膝上位置Ｌ１のように、測距値ＭＰから検出される膝上位置Ｒ１，Ｌ１が、膝下位置Ｒ２，Ｌ２の進行方向側における後方に位置する場合が存在するからである。
【００２９】
そのため、歩行シーケンスＭ１〜Ｍ９によっては、右脚角度θＲおよび左脚角度θＬが共に１８０度以下の場合（歩行シーケンスＭ５等）や、右脚角度θＲが１８０度より小かつ左脚角度θＬが１８０度より大の場合（歩行シーケンスＭ３）や、右脚角度θＲが１８０度より大かつ左脚角度θＬが１８０度より小の場合（歩行シーケンスＭ６）等が混在し、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係が安定しない。特に、右脚角度θＲと左脚角度θＬとのいずれか一方が１８０度より大きく、他方が１８０度より小さい（図３（ｂ）の歩行シーケンスＭ３，Ｍ６）場合は、実際の対象者Ｈの歩行動作として、あり得ない角度の組み合わせである。また、図４（ｂ）の、対象者Ｈが後ろ向きで後退している場合の歩行動作においても、同様に右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係が安定しない。  そこで本実施形態の人体前後判定装置１では、かかる対象者Ｈの右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係に着目し、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係が安定しない状態とされた場合に、対象者Ｈは後ろ向きであると判断する。具体的には、右脚角度θＲと左脚角度θＬとのうち、いずれか一方の角度が１８０度より大きく、かつ他方の角度が１８０度より小さくなった場合には、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係が安定しない状態であるとされ、対象者Ｈは後ろ向きであると判断する。
【００３０】
次に図５を参照して、人体前後判定装置１の電気的構成について説明する。図５は、人体前後判定装置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、膝上測距センサ３と、膝下測距センサ４と、表示部５とがそれぞれ接続されている。
【００３１】
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。
【００３２】
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、膝上測距センサ３から取得された、対象者Ｈの膝上付近の測距値ＭＰが記憶される膝上測距値メモリ８ａと、膝下測距センサ４から取得された、対象者Ｈの膝下付近の測距値ＭＰが記憶される膝下測距値メモリ８ｂと、対象者Ｈの進行方向が記憶される進行方向メモリ８ｃと、膝上中心メモリ８ｄと、膝下中心メモリ８ｅと、身体中心Ｃが記憶される身体中心メモリ８ｆと、膝上位置Ｒ１と膝上位置Ｌ１とが記憶される膝上位置メモリ８ｇと、膝下位置Ｒ２と膝下位置Ｌ２とが記憶される膝下位置メモリ８ｈと、右脚角度θＲと左脚角度θＬとが記憶される脚角度メモリ８ｉと、身体中心メモリ８ｆの前回値が記憶される身体中心前回値メモリ８ｊとがそれぞれ設けられる。
【００３３】
膝上中心メモリ８ｄは、右脚における膝上推定円ＥＲ１（図７〜図９参照）の膝上中心ＣＲ１と、左脚における膝上推定円ＥＬ１の膝上中心ＣＬ１とが記憶されるメモリであり、膝下中心メモリ８ｅは、右脚における膝下推定円ＥＲ２の膝下中心ＣＲ２と、左脚における膝下推定円ＥＬ２の膝下位置ＣＬ２とが記憶されるメモリである。
【００３４】
次に図６〜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、人体前後判定装置１の電源投入直後に実行される。図６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、膝上測距センサ３と、膝下測距センサ４とから取得した測距値ＭＰを、それぞれ膝上測距値メモリ８ａと、膝下測距値メモリ８ｂとに保存する（Ｓ１）。そして、膝上測距値メモリ８ａの値から膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１を推定し、膝下測距値メモリ８ｂの値から膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２を推定する（Ｓ２）。図７を参照して、Ｓ２の処理を説明する。
【００３５】
図７（ａ）は、膝上測距センサ３から取得された測距値ＭＰと、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１とを模式的に示す図であり、図７（ｂ）は、膝下測距センサ４から取得された測距値ＭＰと、膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２を模式的に示す図である。図７において、対象者Ｈは前向きで前進している。即ち対象者の向きは前向きとされ、かつ対象者Ｈの進行方向は矢印Ｆの方向とされる。
【００３６】
なお図７〜図９においては、平面視における膝上及び膝下測距センサ３，４の位置を（０，０）としたＸＹ平面上に、膝上及び膝下測距センサ３，４から取得した、対象者Ｈの測距値ＭＰ（白抜きの四角形）を表す。
【００３７】
Ｓ２の処理では、膝上及び膝下測距センサ３，４から取得した測距値ＭＰに基づき、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１、膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２をそれぞれ推定する。具体的には、図７（ａ）に示す膝上推定円ＥＲ１は、膝上測距値メモリ８ａにおける、右脚の膝上付近の測距値ＭＰに基づき、最小二乗法による近似演算で推定された円弧から構成される推定円であり、膝上推定円ＥＬ１は、膝上測距値メモリ８ａにおける左脚の膝上付近の測距値ＭＰに基づき、最小二乗法による近似演算で推定された円弧から構成される推定円である。
【００３８】
また、図７（ｂ）に示す膝下推定円ＥＲ２は、膝上測距値メモリ８ａにおける、右脚の膝下付近の測距値ＭＰに基づき、最小二乗法による近似演算で推定された円弧から構成される推定円であり、膝下推定円ＥＬ２は、膝上測距値メモリ８ａにおける、左脚の膝下付近の測距値ＭＰに基づき、最小二乗法による近似演算で推定された円弧から構成される推定円である。なお、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１，膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２を、それぞれ近似演算する方法は、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。また、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１，膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２は、図７（ａ），（ｂ）に表す円で近似されるものに限られるものではなく、楕円形等、他の形状で近似されても良い。
【００３９】
図６に戻る。Ｓ２の処理の後、膝上推定円ＥＲ１の軌跡から膝上推定円ＥＲ１の中心位置である、膝上中心ＣＲ１を推定する。同様に、膝上推定円ＥＲ１の軌跡から膝上推定円ＥＲ１の中心位置である、膝上中心ＣＲ１を推定し、膝下推定円ＥＲ２の円弧の軌跡から、膝下推定円ＥＲ２の中心位置である膝下中心ＣＲ２を推定し、膝下推定円ＥＬ２の円弧の軌跡から、膝下推定円ＥＬ２の中心位置である膝下中心ＣＬ２を推定する。そして、推定された膝上中心ＣＲ１，ＣＬ１，膝下中心ＣＲ２，ＣＬ２をそれぞれ該当する膝上中心メモリ８ｄと膝下中心メモリ８ｅとのメモリ領域に保存する（Ｓ３）。
【００４０】
Ｓ３の処理の後、膝上中心ＣＲ１，ＣＬ１，膝下中心ＣＲ２，ＣＬ２から、身体中心Ｃを推定し、身体中心メモリ８ｆに保存する（Ｓ４）。図７を参照して、Ｓ４の処理を説明する。Ｓ４の処理はまず、膝上中心ＣＲ１と膝上中心ＣＬ１との中点Ｃ１を算出し、また、膝下中心ＣＲ２と膝上中心ＣＬ２との中点Ｃ２を算出する。中点Ｃ１と、中点Ｃ２との中間位置が身体中心Ｃとされる。なお、身体中心Ｃにおける高さ方向の位置は、膝上測距センサ３の高さよりも十分高い位置で固定されるものとされ、膝上測距センサ３の高さの２倍の位置が例示される。なお、身体中心Ｃにおける高さ方向の位置は、膝上測距センサ３の高さの２倍の位置に限られるものではなく、固定値（１ｍ等）が設定されても良いし、対象者Ｈの身長に応じて、表示部５のタッチパネル１２等から設定される構成としても良い。
【００４１】
Ｓ４の処理の後、身体中心前回値メモリ８ｊの値が有効であるか、具体的には後述のＳ１２の処理で、身体中心前回値メモリ８ｊに身体中心メモリ８ｆの値が保存されたかを確認する（Ｓ５）。これは、後述のＳ６の処理では、身体中心Ｃの差分値によって進行方向を算出するので、身体中心Ｃの前回値である身体中心前回値メモリ８ｊに対して、後述のＳ１２の処理によって身体中心メモリ８ｆの値が保存されたかを確認する。
【００４２】
Ｓ５の処理において、身体中心前回値メモリ８ｊの値が有効である場合は、身体中心メモリ８ｆの値と、身体中心前回値メモリ８ｊの値との差分から対象者Ｈの進行方向を算出し、進行方向メモリ８ｃに保存する（Ｓ６）。即ち本実施形態においては、対象者Ｈの進行方向を身体中心Ｃと、前回の身体中心Ｃとの差分から算出する。
【００４３】
これは、身体中心Ｃは他の中心位置ＣＲ１，ＣＬ１，ＣＲ２，ＣＬ２，Ｃ１，Ｃ２と比較して、歩行動作による進行方向側へのブレが小さいからである。歩行動作によって両脚が交互に送り出されるので、膝上中心ＣＲ１，ＣＬ１と、膝下中心ＣＲ２，ＣＬ２との位置は、定期的に進行方向側へ前後するのでブレが生じる。また、中点Ｃ１，Ｃ２も、膝上中心ＣＲ１，ＣＬ１と、膝下中心ＣＲ２，ＣＬ２とから推定されるので、膝上中心ＣＲ１，ＣＬ１や膝下中心ＣＲ２，ＣＬ２ほどではないものの、これらも進行方向側へのブレが含まれる。一方、身体中心Ｃは中点Ｃ１と中点Ｃ２との中間位置であるので、中点Ｃ１と中点Ｃ２と比較しても進行方向側のブレは少ない。従って、この身体中心Ｃによって算出された進行方向は、進行方向側のブレによる外乱の混入がより抑えられたものとなる。
【００４４】
Ｓ６の処理の後、Ｓ２の処理で算出された膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１と、膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２から、膝上位置Ｒ１，Ｌ１及び膝下位置Ｒ２，Ｌ２を算出する（Ｓ７）。図７を参照して、Ｓ７の処理を説明する。
【００４５】
Ｓ７の処理ではまず、膝上推定円ＥＲ１の膝上中心ＣＲ１を通り、進行方向と同一の角度を持つ線ＤＲ１と、膝上推定円ＥＲ１との交点Ｐ，Ｑを取得する。２つの交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近いものが膝上位置Ｒ１とされる。同様に、膝上推定円ＥＬ１の膝上中心ＣＬ１を通り、進行方向と同一の角度を持つ線ＤＬ１と、膝上推定円ＥＬ１との交点Ｐ，Ｑを取得し、２つの交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近いものが膝上位置Ｌ１とされる。図７（ａ）で例示すると、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１における交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近い交点Ｐ、即ち膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１のうち進行方向おける先端の点が、膝上位置Ｒ１，Ｌ１とされる。
【００４６】
また、膝下推定円ＥＲ２の膝下中心ＣＲ２を通り、進行方向と同一の角度を持つ線ＤＲ２と、膝下推定円ＥＲ２との交点Ｐ，Ｑを取得し、２つの交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近いものが膝下位置Ｒ２とされ、膝下推定円ＥＬ２の膝下中心ＣＬ２を通り、進行方向と同一の角度を持つ線ＤＬ２と、膝下推定円ＥＬ２との交点Ｐ，Ｑを取得し、２つの交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近いものが膝下位置Ｌ２とされる。図７（ｂ）で例示すると、膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２における交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近い交点Ｐ、即ち膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２における進行方向側の先端の点が、膝下位置Ｒ２，Ｌ２とされる。
【００４７】
図７では、対象者Ｈが前向きで前進している場合を例示したが、図８を用いて、対象者Ｈが前向きで後退している場合について説明する。図８は、対象者Ｈが前向きで後退している場合における、メイン処理の説明図であり、図８（ａ）は、膝上測距センサ３から取得された測距値ＭＰと膝上推定円とを模式的に示す図であり、図８（ｂ）は、膝下測距センサ４から取得された測距値ＭＰと膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２とを模式的に示す図である。図８において、対象者Ｈは前向きで後退している。即ち対象者Ｈの向きは前向きとされ、かつ対象者Ｈの進行方向は矢印Ｂの方向とされる。
【００４８】
図８（ａ）に示す通り、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１と、膝上中心ＣＲ１，ＣＬ１を通り、進行方向と同一の角度を持つ線ＤＲ１，ＤＬ１との交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近い交点Ｐ、即ち膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１のうち進行方向における後端の点が、それぞれ膝上位置Ｒ１，Ｌ１とされる。同様に、図８（ｂ）に示す通り、膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２と、膝下中心ＣＲ２，ＣＬ２進行方向と同一の角度を持つ線ＤＲ２，ＤＬ２との交点Ｐ，Ｑのうち、人体前後判定装置１に近い交点Ｐ、即ち膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２のうち進行方向における後端の点が、それぞれ膝下位置Ｒ２，Ｌ２とされる。
【００４９】
図７，図８では、対象者Ｈと人体前後判定装置１とが正対した場合を説明したが、図９を用いて、対象者Ｈと人体前後判定装置１と正対しない場合についての、膝上位置Ｒ１，Ｌ１，膝下位置Ｒ２，Ｌ２について説明する。図９は、対象者Ｈと人体前後判定装置１とが正対しなかった場合における、メイン処理の説明図であり、図９（ａ）は、膝上測距センサ３から取得された測距値ＭＰと膝上推定円とを模式的に示す図であり、図９（ｂ）は、膝下測距センサ４から取得された測距値ＭＰと膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２とを模式的に示す図である。図９において、対象者Ｈは前向きで前進している。即ち対象者の向きは前向きとされ、かつ対象者Ｈの進行方向は矢印Ｆの方向とされる。
【００５０】
図９（ａ），（ｂ）に示す通り、対象者Ｈと人体前後判定装置１と正対しない場合においても、膝上及び膝下測距センサ３，４から取得された測距値ＭＰに基づいて、膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１，膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２が推定される。そして、この膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１、膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２と、進行方向に基づいて、膝上位置Ｒ１，Ｌ１，膝下位置Ｒ２，Ｌ２がそれぞれ算出される。
【００５１】
ここで対象者Ｈと人体前後判定装置１と正対しない場合は、膝上及び膝下測距センサ３，４から、右左の膝上や右左の膝下の先端位置付近に対する測距値ＭＰが十分に検出されない。そこで本実施形態においては、取得された測距値ＭＰから、膝上位置Ｒ１，Ｌ１，膝下位置Ｒ２，Ｌ２が決定されるのではなく、測距値ＭＰから推定された膝上推定円ＥＲ１，ＥＬ１，膝下推定円ＥＲ２，ＥＬ２からそれぞれ、膝上位置Ｒ１，Ｌ１，膝下位置Ｒ２，Ｌ２が算出される。これにより、右左の膝上や右左の膝下の先端位置付近に対する測距値ＭＰが十分に検出されない場合であっても、膝上位置Ｒ１，Ｌ１，膝下位置Ｒ２，Ｌ２が算出されるので、これらを用いて、後述のＳ８の処理により右脚角度θＲと左脚角度θＬとを算出することができる。
【００５２】
図６に戻る。Ｓ７の処理の後、進行方向メモリ８ｃに記憶される進行方向側における、身体中心メモリ８ｆに記憶される身体中心Ｃと、膝上位置メモリ８ｇに記憶される膝上位置Ｒ１と、膝下位置メモリ８ｈに記憶される膝下位置Ｒ２との角度である右脚角度θＲを算出する。そして、進行方向メモリ８ｃに記憶される進行方向側における、身体中心メモリ８ｆに記憶される身体中心Ｃと、膝上位置メモリ８ｇに記憶される膝上位置Ｌ１と、膝下位置メモリ８ｈに記憶される膝下位置Ｌ２との角度である左脚角度θＬを算出する。そして、算出された右脚角度θＲと左脚角度θＬとを、それぞれ該当する脚角度メモリ８ｉのメモリ領域にそれぞれ保存する（Ｓ８）。
【００５３】
Ｓ８の処理の後、脚角度メモリ８ｉに記憶された右脚角度θＲと左脚角度θＬとのうち、いずれか一方が１８０度より大きく、かつ他方が１８０度より小さいかを確認する（Ｓ９）。右脚角度θＲと左脚角度θＬとのうち、いずれか一方が１８０度より大きく、かつ他方が１８０度より小さい場合は（Ｓ９：Ｙｅｓ）、図３（ｂ）の歩行シーケンスＭ３，Ｍ６で上述した、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係が安定しない状態であるとされるので、対象者Ｈは後ろ向きで歩行していると判定される（Ｓ１０）。一方、右脚角度θＲと左脚角度θＬが共に、１８０度以上または１８０度以下である場合は（Ｓ９：Ｎｏ）、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係が安定している状態とされるので、対象者Ｈは前向きで歩行していると判定される（Ｓ１１）。
【００５４】
Ｓ５の処理において、身体中心前回値メモリ８ｊの値が無効である場合は、Ｓ６の処理による進行方向の算出ができないので、Ｓ６〜Ｓ１１の処理をスキップする。Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１１の処理の後、身体中心前回値メモリ８ｊに身体中心メモリ８ｆの値を設定し、再度Ｓ１の処理を繰り返す。
【００５５】
以上説明した通り、本実施形態における人体前後判定装置１によれば、歩行中の対象者Ｈの膝上付近の位置と、膝下付近の位置との測距値ＭＰが膝上測距センサ３と膝下測距センサ４とにより取得される。測距値ＭＰに基づいて、対象者Ｈの身体中心Ｃが推定され、対象者Ｈの膝上位置Ｒ１，Ｌ１と、膝下位置Ｒ２，Ｌ２とが算出される。身体中心Ｃと、膝上位置Ｒ１，Ｌ１と、膝下位置Ｒ２，Ｌ２とによって、対象者Ｈの右脚角度θＲと左脚角度θＬとが算出される。そして右脚角度θＲと左脚角度θＬとのうち、いずれか一方が１８０度より大きく、かつ他方が１８０度より小さい場合は、対象者Ｈが後ろ向きと判定される。一方、右脚角度θＲと左脚角度θＬが共に、１８０度以上または１８０度以下である場合は、対象者Ｈが前向きである判定される。これにより、対象者Ｈが前進あるいは後退している場合にも、対象者Ｈの向きを正確に判定できる。
【００５６】
さらに、その時点での右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係により、向きが判定されるので、かかる向きの判定を素早くすることができる。図３（ｂ）で示した通り、対象者Ｈが後ろ向きで歩行する場合は数歩毎に、右脚角度θＲと左脚角度θＬとのうち、いずれか一方が１８０度より大きく、かつ他方が１８０度より小さくなる。従って対象者Ｈが数歩、歩行する間に、人体前後判定装置１は、対象者Ｈが前向きであるか、後ろ向きであるかを判定することができる。
【００５７】
ここで、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との位置関係を一定に保つように走行している。従来、移動体においては、対象者Ｈの進行方向は把握しているが、対象者Ｈが前向きであるか、後ろ向きであるかは把握していなかった。そのため、対象者Ｈが移動体に対して、後ろ向きで歩行している場合は、移動体は対象者Ｈの背面に位置することになるので、対象者Ｈは動作状況、例えば、移動体のディスプレイの表示や、移動体の走行状況等を把握することができなかった。
【００５８】
そこで移動体に人体前後判定装置１を搭載し、人体前後判定装置１によって対象者Ｈが後ろ向きであると判定された場合は、移動体を対象者Ｈの目線の届くとされる位置まで移動させる。これにより、移動体は対象者が確認できる位置を保って移動するので、対象者Ｈは、移動体の動作状況を把握しながら歩行をすることができる。
【００５９】
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。
【００６０】
上記実施形態において、制御プログラム７ａを、人体前後判定装置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。
【００６１】
上記実施形態において、膝上及び膝下付近の測距値をレーザ光によって検出する、膝上及び膝下測距センサ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、膝上及び膝下付近の測距値を検出する構成としても良い。
【００６２】
上記実施形態において、右脚角度θＲと左脚角度θＬとの角度関係に基づいて、対象者Ｈが前向きであるか、後ろ向きであるかを判定する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、膝上位置Ｒ１及び膝下位置Ｒ２の位置関係と、膝上位置Ｌ１及び膝下位置Ｌ２の位置関係とに基づいて、対象者Ｈが前向きであるか、後ろ向きであるかを判定する構成としても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１                  人体前後判定装置
３                  膝上測距センサ（膝上測距手段）
４                  膝下測距センサ（膝下測距手段）
７ａ                制御プログラム（人体前後判定プログラム）
Ｃ                  身体中心
Ｈ                  対象者
Ｌ１                膝上位置（膝上測距点の一部）
Ｒ１                膝上位置（膝上測距点の一部）
Ｌ２                膝下位置（膝下測距点の一部）
Ｒ２                膝下位置（膝下測距点の一部）
Ｓ３                膝上中心推定手段、膝下中心推定手段
Ｓ４                身体中心推定手段
Ｓ７                膝上測距点算出手段、膝下測距点算出手段
Ｓ９〜Ｓ１１        前後判定手段
【図１】
2018169286.tif 000003
【図２】
2018169286.tif 000004
【図３】
2018169286.tif 000005
【図４】
2018169286.tif 000006
【図５】
2018169286.tif 000007
【図６】
2018169286.tif 000008
【図７】
2018169286.tif 000009
【図８】
2018169286.tif 000010
【図９】
2018169286.tif 000011