(57)【要約】【課題】  評価を得るまでの時間を短くするとともに身体の歪みを正確に評価するのに好適な姿勢評価システムを提供する。【解決手段】  姿勢評価装置１００は、身体における部位の位置情報を測定装置４０から取得し、取得した位置情報に基づいて、空間座標系における身体の重心位置を算出し、算出した重心位置に基づいて、身体座標系における身体の水平面上の重心位置を算出し、算出した重心位置に基づいて、水平面に対する身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、算出した姿勢評価要素に基づいて、身体の歪みに関する評価値を算出する。【選択図】  図３
2018011941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触センサの検出結果に基づいて対象物の身体における部位の位置情報を生成する位置情報生成手段から、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位及び基準位置に対し対称となる２つの部位を含む前記身体における各部位の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、前記重心位置を求める部位ごとに、空間座標系における当該部位の重心位置を算出し、算出した重心位置に当該部位に対応する重み係数を乗算し、前記各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における前記身体の重心位置を算出する第１重心位置算出手段と、
前記第１重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、身体座標系における前記身体の水平面上の重心位置を算出する第２重心位置算出手段と、
前記第２重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、水平面に対する前記身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、さらに、前記対称となる２つの部位のうち一方の部位から前記基準位置までの距離と他方の部位から前記基準位置までの距離との差分を姿勢評価要素として算出する姿勢評価要素算出手段と、
前記姿勢評価要素算出手段で算出した姿勢評価要素に基づいて、前記身体の歪みに関する評価情報を生成する評価情報生成手段とを備えることを特徴とする姿勢評価システム。
【請求項２】
非接触センサの検出結果に基づいて対象物の身体における部位の位置情報を生成する位置情報生成手段から、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位、基準位置に対し対称となる２つの部位及び基準位置に対し対称となる他の２つの部位を含む前記身体における各部位の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、前記重心位置を求める部位ごとに、空間座標系における当該部位の重心位置を算出し、算出した重心位置に当該部位に対応する重み係数を乗算し、前記各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における前記身体の重心位置を算出する第１重心位置算出手段と、
前記第１重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、身体座標系における前記身体の水平面上の重心位置を算出する第２重心位置算出手段と、
前記第２重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、水平面に対する前記身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、さらに、前記対称となる２つの部位の間の距離と前記対称となる他の２つの部位の間の距離との差分を姿勢評価要素として算出する姿勢評価要素算出手段と、
前記姿勢評価要素算出手段で算出した姿勢評価要素に基づいて、前記身体の歪みに関する評価情報を生成する評価情報生成手段とを備えることを特徴とする姿勢評価システム。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項において、
前記第２重心位置算出手段は、空間座標系における左足のＸＹ座標から、空間座標系における右足のＸＹ座標への単位ベクトルをｖ1'、前記左足のＸＹ座標から、空間座標系における前記身体の重心ＸＹ座標への単位ベクトルをｖ2'とし、単位ベクトルｖ1'、ｖ2'のなす角度θを算出し、
前記左足のＸＹ座標から前記右足のＸＹ座標までの距離をＬ1、前記左足のＸＹ座標から前記身体の重心ＸＹ座標までの距離をＬ2とし、身体座標系における前記身体の水平面上の重心ＸＹ座標Ｐ’（Ｘ0’，Ｙ0’）を下式により算出することを特徴とする姿勢評価システム。
Ｘ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×cosθ−１
Ｙ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×sinθ
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記姿勢評価要素算出手段は、さらに、２つの部位を結ぶ直線の傾斜角度を姿勢評価要素として算出することを特徴とする姿勢評価システム。
【請求項５】
請求項４において、
前記姿勢評価要素算出手段は、水平面に対する前記身体の傾き、頭と首を結ぶ直線の傾斜角度、首から左肩までの距離と首から右肩までの距離との差分、首と腰を結ぶ直線の傾斜角度、腰と仙骨を結ぶ直線の傾斜角度、及び、左右膝関節の距離と左右足首関節の距離との差分を姿勢評価要素として算出することを特徴とする姿勢評価システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記評価情報生成手段は、前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、身体における複数の点について前記非接触センサからの距離を示す分布画像を前記評価情報として生成することを特徴とする姿勢評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体の姿勢を評価するシステムに係り、特に、評価を得るまでの時間を短くするとともに身体の歪みを正確に評価するのに好適な姿勢評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、身体の歪みを評価するシステムとしては、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１記載の技術は、２つのセンサを左右の上腕にそれぞれ取り付け、各センサにより当該センサ自体の３次元的な姿勢を測定し、両腕を用いた所定動作を終えた状態において、センサによって得られるデータから左右の腕の姿勢を決定し、左右の腕の姿勢の差違に応じて上半身の筋肉の強い部位を決定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０７３９９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、特許文献１記載の技術にあっては、センサを身体に取り付ける必要があるので、評価を得るまでに時間を要するという問題があった。
【０００６】
また逆に、測距センサ等の非接触センサを用いる方式にあっては、評価を得るまでの時間は短いが、身体の歪みを正確に評価することができないという問題があった。具体的には、身体の歪みを評価する一つの項目として、水平面に対して身体がどれぐらい傾いているかを評価したい場合、測距センサによって身体の部位の位置情報を得ることができるが、この位置情報から、水平面に対して身体がどれぐらい傾いているかを判定することは難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、評価を得るまでの時間を短くするとともに身体の歪みを正確に評価するのに好適な姿勢評価システ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】
【０００８】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の姿勢評価システムは、非接触センサの検出結果に基づいて対象物の身体における部位の位置情報を生成する位置情報生成手段から、前記身体における少なくとも２つの部位の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、空間座標系における前記身体の重心位置を算出する第１重心位置算出手段と、前記第１重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、前記身体座標系における前記身体の水平面上の重心位置を算出する第２重心位置算出手段と、前記第２重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、水平面に対する前記身体の傾きを姿勢評価要素として算出する姿勢評価要素算出手段と、前記姿勢評価要素算出手段で算出した姿勢評価要素に基づいて、前記身体の歪みに関する評価情報を生成する評価情報生成手段とを備える。
【０００９】
このような構成であれば、位置情報取得手段により、対象物の身体における少なくとも２つの部位の位置情報が位置情報生成手段から取得される。次いで、第１重心位置算出手段により、取得された位置情報に基づいて、空間座標系における身体の重心位置が算出され、第２重心位置算出手段により、算出された重心位置に基づいて、身体座標系における身体の水平面上の重心位置が算出される。そして、姿勢評価要素算出手段により、算出された重心位置に基づいて、水平面に対する身体の傾きが姿勢評価要素として算出され、評価情報生成手段により、算出された姿勢評価要素に基づいて評価情報が生成される。
【００１０】
ここで、対象物としては、例えば、人間、動物又はロボットが含まれる。以下、発明４及び５の姿勢評価システムにおいて同じである。
【００１１】
また、非接触センサとしては、例えば、測距センサ又は画像センサが含まれる。測距センサの場合、位置情報生成手段は、測距センサから得られる対象物までの距離情報を処理することにより位置情報を生成する。画像センサの場合、位置情報生成手段は、画像センサから得られる対象物の画像情報を処理することにより位置情報を生成する。その他、非接触センサとしては、超音波センサ、光電センサ、磁気センサその他の非接触式のセンサを採用することができる。以下、発明４及び５の姿勢評価システムにおいて同じである。
【００１２】
〔発明２〕  さらに、発明２の姿勢評価システムは、発明１の姿勢評価システムにおいて、前記第１重心位置算出手段は、前記各部位ごとに、空間座標系における当該部位の重心位置を算出し、算出した重心位置に当該部位に対応する重み係数を乗算し、前記各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における前記身体の重心位置を算出する。
【００１３】
このような構成であれば、第１重心位置算出手段により、各部位ごとに、空間座標系におけるその部位の重心位置が算出され、算出された重心位置にその部位に対応する重み係数が乗算される。そして、各部位ごとの乗算結果が加算されることにより空間座標系における身体の重心位置が算出される。
【００１４】
〔発明３〕  さらに、発明３の姿勢評価システムは、発明１及び２のいずれか１の姿勢評価システムにおいて、前記姿勢評価要素算出手段は、さらに、２つの部位を結ぶ直線の傾斜角度、基準位置に対し対称となる２つの部位のうち一方の部位から前記基準位置までの距離と他方の部位から前記基準位置までの距離との差分、又は、基準位置に対し対称となる２つの部位の間の距離と基準位置に対し対称となる他の２つの部位の間の距離との差分を姿勢評価要素として算出する。
【００１５】
このような構成であれば、姿勢評価要素算出手段により、２つの部位を結ぶ直線の傾斜角度、基準位置に対し対称となる２つの部位のうち一方の部位から基準位置までの距離と他方の部位から基準位置までの距離との差分、又は、基準位置に対し対称となる２つの部位の間の距離と基準位置に対し対称となる他の２つの部位の間の距離との差分が姿勢評価要素として算出される。
【００１６】
ここで、基準位置としては、例えば、身体の中心軸線上の位置が含まれる。以下、発明４及び５の姿勢評価システムにおいて同じである。
【００１７】
〔発明４〕  さらに、発明４の姿勢評価システムは、非接触センサの検出結果に基づいて対象物の身体における部位の位置情報を生成する位置情報生成手段から、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位及び基準位置に対し対称となる２つの部位を含む前記身体における各部位の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、前記重心位置を求める部位ごとに、空間座標系における当該部位の重心位置を算出し、算出した重心位置に当該部位に対応する重み係数を乗算し、前記各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における前記身体の重心位置を算出する第１重心位置算出手段と、前記第１重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、身体座標系における前記身体の水平面上の重心位置を算出する第２重心位置算出手段と、前記第２重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、水平面に対する前記身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、さらに、前記対称となる２つの部位のうち一方の部位から前記基準位置までの距離と他方の部位から前記基準位置までの距離との差分を姿勢評価要素として算出する姿勢評価要素算出手段と、前記姿勢評価要素算出手段で算出した姿勢評価要素に基づいて、前記身体の歪みに関する評価情報を生成する評価情報生成手段とを備える。
【００１８】
このような構成であれば、位置情報取得手段により、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについてその重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位及び基準位置に対し対称となる２つの部位を含む各部位の位置情報が位置情報生成手段から取得される。
【００１９】
次いで、第１重心位置算出手段により、取得された位置情報に基づいて、重心位置を求める部位ごとに、空間座標系におけるその部位の重心位置が算出され、算出された重心位置にその部位に対応する重み係数が乗算される。そして、各部位ごとの乗算結果が加算されることにより空間座標系における身体の重心位置が算出される。次いで、第２重心位置算出手段により、算出された重心位置に基づいて、身体座標系における身体の水平面上の重心位置が算出される。
【００２０】
次いで、姿勢評価要素算出手段により、算出された水平面上の重心位置に基づいて、水平面に対する身体の傾きが姿勢評価要素として算出される。さらに、姿勢評価要素算出手段により、対称となる２つの部位のうち一方の部位から基準位置までの距離と他方の部位から基準位置までの距離との差分が姿勢評価要素として算出される。そして、評価情報生成手段により、算出された姿勢評価要素に基づいて、身体の歪みに関する評価情報が生成される。
【００２１】
ここで、位置情報取得手段において、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位（この段落で「部位Ａ」と表記する。）及び基準位置に対し対称となる２つの部位（この段落で「部位Ｂ」と表記する。）は、互いに重複しない関係であってもよいし、一部又は全部が重複する関係であってもよい。部位Ａ及び部位Ｂの関係としては、例えば、部位Ａが部位Ｂを含まない関係、部位Ａが部位Ｂの一部を含む関係、部位Ａが部位Ｂのすべてを含む関係が含まれる。すなわち、位置情報取得手段で位置情報を取得する部位は、空間座標系における重心位置の算出に必要であること、基準位置に対し対称となることの条件のうち１又は複数の条件を満たす部位の集合であって、集合全体として当該条件のすべてを満たすものであればよい。
【００２２】
〔発明５〕  さらに、発明５の姿勢評価システムは、非接触センサの検出結果に基づいて対象物の身体における部位の位置情報を生成する位置情報生成手段から、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位、基準位置に対し対称となる２つの部位及び基準位置に対し対称となる他の２つの部位を含む前記身体における各部位の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、前記重心位置を求める部位ごとに、空間座標系における当該部位の重心位置を算出し、算出した重心位置に当該部位に対応する重み係数を乗算し、前記各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における前記身体の重心位置を算出する第１重心位置算出手段と、前記第１重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、身体座標系における前記身体の水平面上の重心位置を算出する第２重心位置算出手段と、前記第２重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、水平面に対する前記身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、さらに、前記対称となる２つの部位の間の距離と前記対称となる他の２つの部位の間の距離との差分を姿勢評価要素として算出する姿勢評価要素算出手段と、前記姿勢評価要素算出手段で算出した姿勢評価要素に基づいて、前記身体の歪みに関する評価情報を生成する評価情報生成手段とを備える。
【００２３】
このような構成であれば、位置情報取得手段により、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについてその重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位、基準位置に対し対称となる２つの部位及び基準位置に対し対称となる他の２つの部位を含む各部位の位置情報が位置情報生成手段から取得される。
【００２４】
次いで、第１重心位置算出手段により、取得された位置情報に基づいて、重心位置を求める部位ごとに、空間座標系におけるその部位の重心位置が算出され、算出された重心位置にその部位に対応する重み係数が乗算される。そして、各部位ごとの乗算結果が加算されることにより空間座標系における身体の重心位置が算出される。次いで、第２重心位置算出手段により、算出された重心位置に基づいて、身体座標系における身体の水平面上の重心位置が算出される。
【００２５】
次いで、姿勢評価要素算出手段により、算出された水平面上の重心位置に基づいて、水平面に対する身体の傾きが姿勢評価要素として算出される。さらに、姿勢評価要素算出手段により、対称となる２つの部位の間の距離と対称となる他の２つの部位の間の距離との差分が姿勢評価要素として算出される。そして、評価情報生成手段により、算出された姿勢評価要素に基づいて、身体の歪みに関する評価情報が生成される。
【００２６】
ここで、位置情報取得手段において、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位（この段落で「部位Ａ」と表記する。）、基準位置に対し対称となる２つの部位（この段落で「部位Ｃ」と表記する。）及び基準位置に対し対称となる他の２つの部位（この段落で「部位Ｄ」と表記する。）は、互いに重複しない関係であってもよいし、一部又は全部が重複する関係であってもよい。部位Ａ、部位Ｂ及び部位Ｃの関係としては、例えば、部位Ａが部位Ｃを含まない関係、部位Ａが部位Ｃの一部を含む関係、部位Ａが部位Ｃのすべてを含む関係、部位Ａが部位Ｄを含まない関係、部位Ａが部位Ｄの一部を含む関係、部位Ａが部位Ｄのすべてを含む関係、部位Ａが部位Ｃ及び部位Ｄを含まない関係、部位Ａが部位Ｃ及び部位Ｄの一部を含む関係、部位Ａが部位Ｃ及び部位Ｄのすべてを含む関係（完全一致の関係を含む。）が含まれる。すなわち、位置情報取得手段で位置情報を取得する部位は、空間座標系における重心位置の算出に必要であること、基準位置に対し対称となる第１の関係を有すること、基準位置に対し対称となる第２の関係を有することの条件のうち１又は複数の条件を満たす部位の集合であって、集合全体として当該条件のすべてを満たすものであればよい。
【００２７】
〔発明６〕  さらに、発明６の姿勢評価システムは、発明１乃至５のいずれか１の姿勢評価システムにおいて、前記第２重心位置算出手段は、空間座標系における左足のＸＹ座標から、空間座標系における右足のＸＹ座標への単位ベクトルをｖ1'、前記左足のＸＹ座標から、空間座標系における前記身体の重心ＸＹ座標への単位ベクトルをｖ2'とし、単位ベクトルｖ1'、ｖ2'のなす角度θを算出し、前記左足のＸＹ座標から前記右足のＸＹ座標までの距離をＬ1、前記左足のＸＹ座標から前記身体の重心ＸＹ座標までの距離をＬ2とし、身体座標系における前記身体の水平面上の重心ＸＹ座標Ｐ’（Ｘ0’，Ｙ0’）を下式により算出する。
Ｘ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×cosθ−１
Ｙ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×sinθ
【００２８】
このような構成であれば、第２重心位置算出手段により、空間座標系における左足のＸＹ座標から、空間座標系における右足のＸＹ座標への単位ベクトルをｖ1'、左足のＸＹ座標から、空間座標系における身体の重心ＸＹ座標への単位ベクトルをｖ2'とし、単位ベクトルｖ1'、ｖ2'のなす角度θが算出される。そして、左足のＸＹ座標から右足のＸＹ座標までの距離をＬ1、左足のＸＹ座標から身体の重心ＸＹ座標までの距離をＬ2とし、身体座標系における身体の水平面上の重心ＸＹ座標Ｐ’（Ｘ0’，Ｙ0’）が上式により算出される。
【００２９】
〔発明７〕  さらに、発明７の姿勢評価システムは、発明３乃至５のいずれか１の姿勢評価システムにおいて、前記姿勢評価要素算出手段は、水平面に対する前記身体の傾き、頭と首を結ぶ直線の傾斜角度、首から左肩までの距離と首から右肩までの距離との差分、首と腰を結ぶ直線の傾斜角度、腰と仙骨を結ぶ直線の傾斜角度、及び、左右膝関節の距離と左右足首関節の距離との差分を姿勢評価要素として算出する。
【００３０】
このような構成であれば、姿勢評価要素算出手段により、水平面に対する身体の傾き、頭と首を結ぶ直線の傾斜角度、首から左肩までの距離と首から右肩までの距離との差分、首と腰を結ぶ直線の傾斜角度、腰と仙骨を結ぶ直線の傾斜角度、及び、左右膝関節の距離と左右足首関節の距離との差分が姿勢評価要素として算出される。
【００３１】
〔発明８〕  さらに、発明８の姿勢評価システムは、発明１乃至７のいずれか１の姿勢評価システムにおいて、前記評価情報生成手段は、前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、身体における複数の点について前記非接触センサからの距離を示す分布画像を前記評価情報として生成する。
【００３２】
このような構成であれば、評価情報生成手段により、取得された位置情報に基づいて、身体における複数の点について非接触センサからの距離を示す分布画像が評価情報として生成される。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、発明１の姿勢評価システムによれば、非接触センサを用いているので、センサを身体に取り付けたりセンサ自体を作用させたりすることを必要とせず、評価を得るまでの時間を短くすることができる。また、部位の位置情報から空間座標系における重心位置を求め、この重心位置から身体座標系における重心位置を求め、さらにこの重心位置から水平面に対する身体の傾きを求めているので、非接触センサを用いる方式であっても、身体の歪みを比較的正確に評価することができる。
【００３４】
さらに、発明２の姿勢評価システムによれば、各部位ごとにその重心位置に重み係数を乗算し、各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における重心位置が算出されるので、部位の位置情報から空間座標系における重心位置を比較的簡単に求めることができ、処理時間及び処理負荷を低減することができる。
【００３５】
さらに、発明３の姿勢評価システムによれば、水平面に対する身体の傾きのほか、２つの部位を結ぶ直線の傾斜角度、基準位置に対し対称となる２つの部位のうち一方の部位から基準位置までの距離と他方の部位から基準位置までの距離との差分、又は、基準位置に対し対称となる２つの部位の間の距離と基準位置に対し対称となる他の２つの部位の間の距離との差分に基づいて評価情報が生成されるので、非接触センサを用いる方式であっても、身体の歪みをさらに正確に評価することができる。
【００３６】
さらに、発明４の姿勢評価システムによれば、非接触センサを用いているので、センサを身体に取り付けたりセンサ自体を作用させたりすることを必要とせず、評価を得るまでの時間を短くすることができる。また、部位の位置情報から空間座標系における重心位置を求め、この重心位置から身体座標系における重心位置を求め、さらにこの重心位置から水平面に対する身体の傾きを求めているので、非接触センサを用いる方式であっても、身体の歪みを比較的正確に評価することができる。さらに、各部位ごとにその重心位置に重み係数を乗算し、各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における重心位置が算出されるので、部位の位置情報から空間座標系における重心位置を比較的簡単に求めることができ、処理時間及び処理負荷を低減することができる。さらに、基準位置に対し対称となる２つの部位のうち一方の部位から基準位置までの距離と他方の部位から基準位置までの距離との差分に基づいて評価情報が生成されるので、非接触センサを用いる方式であっても、身体の歪みをさらに正確に評価することができる。
【００３７】
さらに、発明５の姿勢評価システムによれば、非接触センサを用いているので、センサを身体に取り付けたりセンサ自体を作用させたりすることを必要とせず、評価を得るまでの時間を短くすることができる。また、部位の位置情報から空間座標系における重心位置を求め、この重心位置から身体座標系における重心位置を求め、さらにこの重心位置から水平面に対する身体の傾きを求めているので、非接触センサを用いる方式であっても、身体の歪みを比較的正確に評価することができる。さらに、各部位ごとにその重心位置に重み係数を乗算し、各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における重心位置が算出されるので、部位の位置情報から空間座標系における重心位置を比較的簡単に求めることができ、処理時間及び処理負荷を低減することができる。さらに、基準位置に対し対称となる２つの部位の間の距離と基準位置に対し対称となる他の２つの部位の間の距離との差分に基づいて評価情報が生成されるので、非接触センサを用いる方式であっても、身体の歪みをさらに正確に評価することができる。
【００３８】
さらに、発明６の姿勢評価システムによれば、簡素な式により、身体座標系における身体の水平面上の重心座標を得ることができるので、処理時間及び処理負荷をさらに低減することができる。
【００３９】
さらに、発明７の姿勢評価システムによれば、水平面に対する身体の傾き、頭と首を結ぶ直線の傾斜角度、首から左肩までの距離と首から右肩までの距離との差分、首と腰を結ぶ直線の傾斜角度、腰と仙骨を結ぶ直線の傾斜角度、及び、左右膝関節の距離と左右足首関節の距離との差分に基づいて評価情報が生成されるので、非接触センサを用いる方式であっても、身体の歪みをさらに正確に評価することができる。
【００４０】
さらに、発明８の姿勢評価システムによれば、分布画像を見れば、身体がどれぐらい傾いているかを視覚的に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】姿勢評価装置１００のハードウェア構成を示す図である。
【図２】身体の測定部位を示す図である。
【図３】姿勢評価処理を示すフローチャートである。
【図４】姿勢評価要素と評価値の対応を示す表である。
【図５】評価結果を示す表示画面である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１乃至図５は、本実施の形態を示す図である。
【００４３】
まず、本実施の形態の構成を説明する。
図１は、姿勢評価装置１００のハードウェア構成を示す図である。
【００４４】
姿勢評価装置１００は、図１に示すように、制御プログラムに基づいて演算及びシステム全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、所定領域に予めＣＰＵ３０の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、ＲＯＭ３２等から読み出したデータやＣＰＵ３０の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ（Random Access Memory）３４と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ（InterFace）３８とで構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス３９で相互に且つデータ授受可能に接続されている。
【００４５】
Ｉ／Ｆ３８には、外部装置として、測距センサにより対象者の身体における各部位の位置情報を算出する測定装置４０と、データやテーブル等をファイルとして格納する記憶装置４２と、画像信号に基づいて画面を表示する表示装置４４とが接続されている。
【００４６】
図２は、身体の測定部位を示す図である。
測定装置４０は、例えば、赤外線レーザで構造化光の単一のパターンを対象物に投影した状態で赤外線カメラで対象物を撮影し、パラメータを用いて三角測量により画像上の各点の距離情報を算出する３Ｄセンサを備え、３Ｄセンサから得られた距離情報に基づいて、対象者の身体における各部位（以下「測定部位」という。）の位置情報を生成する。測定部位としては、例えば、図２に示すように、身体の中央部位について、「頭」「首」「肩中央」「背骨」「腰中央」を、身体の右側部位について、「右手先」「右手親指」「右手」「右手首」「右肘」「右肩」「右腰」「右膝」「右かかと」「右足」を、身体の左側部位について、右側各部位と対称となる部位を対象とすることができる。測定装置４０としては、例えば、米マイクロソフト社製の「ｋｉｎｅｃｔ  ｖ２」を採用することができる。
【００４７】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
図３は、姿勢評価処理を示すフローチャートである。
【００４８】
姿勢評価処理は、ＣＰＵ３０において実行されると、図３に示すように、まず、ステップＳ１００に移行して、対象者の身体における各測定部位の位置情報を測定装置４０から取得する。
【００４９】
次いで、ステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１００で取得した位置情報に基づいて、測定部位を両端に有する部位（以下「重心部位」という。）ごとに、空間座標系におけるその重心部位の重心ＸＹ座標を算出し、算出した重心ＸＹ座標にその重心部位に対応する重み係数を乗算し、各重心部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における身体の重心ＸＹ座標を算出する。ここで、Ｘ座標とは、測定装置４０の投影面における水平方向の座標をいい、Ｙ座標とは、測定装置４０の投影方向の座標をいう。
【００５０】
重心部位としては、例えば、（１）測定部位「頭」「首」を両端に有する部位「頭部」、（２）測定部位「肩中央」「背骨」を両端に有する部位「胴体」、（３）測定部位「左肩」「左肘」を両端に有する部位「左上腕」、（４）測定部位「右肩」「右肘」を両端に有する部位「右上腕」、（５）測定部位「左肘」「左手首」を両端に有する部位「左前腕」、（６）測定部位「右肘」「右手首」を両端に有する部位「右前腕」、（７）測定部位「左腰」「左膝」を両端に有する部位「左大腿」、（８）測定部位「右腰」「右膝」を両端に有する部位「右大腿」、（９）測定部位「左膝」「左かかと」を両端に有する部位「左下腿」、（１０）測定部位「右膝」「右かかと」を両端に有する部位「右下腿」を設定することができる。
【００５１】
Ｘ座標については、下式（１）に示すように、各重心部位ごとに、空間座標系におけるその重心部位の重心Ｘ座標Ｘ1〜Ｘnを算出し、算出した重心Ｘ座標Ｘ1〜Ｘnにその重心部位に対応する重み係数Ｗ1x〜Ｗnxを乗算する。重心Ｘ座標は、例えば、その重心部位の両端にある測定部位のＸ座標の中点として算出することができる。重み係数は、重心部位ごとに設定されており、記憶装置４２のテーブル等に格納されている。そして、各重心部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における身体の重心Ｘ座標Ｘ0を算出する。
【００５２】
Ｘ0  ＝  Ｘ1×Ｗ1x＋Ｘ2×Ｗ2x＋…＋Ｘn×Ｗnx  …（１）
例えば、重心部位「頭部」「胴体」「左上腕」「右上腕」「左前腕」「右前腕」「左大腿」「右大腿」「左下腿」「右下腿」については、上式（１）は次のようになる。
【００５３】
Ｘ0  =  Ｘ1（頭部のＸ座標）×Ｗ1x（頭部の重み係数）＋Ｘ2（胴体のＸ座標）×Ｗ2x（胴体の重み係数）＋Ｘ3（左上腕のＸ座標）×Ｗ3x（左上腕の重み係数）＋Ｘ4（右上腕のＸ座標）×Ｗ4x（右上腕の重み係数）＋Ｘ5（左前腕のＸ座標）×Ｗ5x（左前腕の重み係数）＋Ｘ6（右前腕のＸ座標）×Ｗ6x（右前腕の重み係数）＋Ｘ7（左大腿のＸ座標）×Ｗ7x（左大腿の重み係数）＋Ｘ8（右大腿のＸ座標）×Ｗ8x（右大腿の重み係数）＋Ｘ9（左下腿のＸ座標）×Ｗ9x（左下腿の重み係数）＋Ｘ10（右下腿のＸ座標）×Ｗ10x（右下腿の重み係数）  …（１）
ここで、
Ｘ1（頭部のＸ座標）  ＝  （頭のＸ座標＋首のＸ座標）／２
Ｘ2（胴体のＸ座標）  ＝  （肩中央のＸ座標＋背骨のＸ座標）／２
Ｘ3（左上腕のＸ座標）  ＝  （左肩のＸ座標＋左肘のＸ座標）／２
Ｘ4（右上腕のＸ座標）  ＝  （右肩のＸ座標＋右肘のＸ座標）／２
Ｘ5（左前腕のＸ座標）  ＝  （左肘のＸ座標＋左手首のＸ座標）／２
Ｘ6（右前腕のＸ座標）  ＝  （右肘のＸ座標＋右手首のＸ座標）／２
Ｘ7（左大腿のＸ座標）  ＝  （左腰のＸ座標＋左膝のＸ座標）／２
Ｘ8（右大腿のＸ座標）  ＝  （右腰のＸ座標＋右膝のＸ座標）／２
Ｘ9（左下腿のＸ座標）  ＝  （左膝のＸ座標＋左かかとのＸ座標）／２
Ｘ10（右下腿のＸ座標）  ＝  （右膝のＸ座標＋右かかとのＸ座標）／２
また、Ｗ1x〜Ｗ10xはそれぞれ、例えば、0.070、0.430、0.035、0.035、0.023、0.023、0.116、0.116、0.053、0.053である。
【００５４】
また、Ｙ座標については、下式（２）に示すように、各重心部位ごとに、空間座標系におけるその重心部位の重心Ｙ座標Ｙ1〜Ｙnを算出し、算出した重心Ｙ座標Ｙ1〜Ｙnにその重心部位に対応する重み係数Ｗ1y〜Ｗnyを乗算する。重心Ｙ座標は、例えば、その重心部位の両端にある測定部位のＹ座標の中点として算出することができる。重み係数は、重心部位ごとに設定されており、記憶装置４２のテーブル等に格納されている。そして、各重心部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における身体の重心Ｙ座標Ｙ0を算出する。
【００５５】
Ｙ0  ＝  Ｙ1×Ｗ1y＋Ｙ2×Ｗ2y＋…＋Ｙn×Ｗny  …（２）
例えば、重心部位「頭部」「胴体」「左上腕」「右上腕」「左前腕」「右前腕」「左大腿」「右大腿」「左下腿」「右下腿」については、上式（２）は次のようになる。
【００５６】
Ｙ0  =  Ｙ1（頭部のＹ座標）×Ｗ1y（頭部の重み係数）＋Ｙ2（胴体のＹ座標）×Ｗ2y（胴体の重み係数）＋Ｙ3（左上腕のＹ座標）×Ｗ3y（左上腕の重み係数）＋Ｙ4（右上腕のＹ座標）×Ｗ4y（右上腕の重み係数）＋Ｙ5（左前腕のＹ座標）×Ｗ5y（左前腕の重み係数）＋Ｙ6（右前腕のＹ座標）×Ｗ6y（右前腕の重み係数）＋Ｙ7（左大腿のＹ座標）×Ｗ7y（左大腿の重み係数）＋Ｙ8（右大腿のＹ座標）×Ｗ8y（右大腿の重み係数）＋Ｙ9（左下腿のＹ座標）×Ｗ9y（左下腿の重み係数）＋Ｙ10（右下腿のＹ座標）×Ｗ10y（右下腿の重み係数）  …（２）
ここで、
Ｙ1（頭部のＹ座標）  ＝  （頭のＹ座標＋首のＹ座標）／２
Ｙ2（胴体のＹ座標）  ＝  （肩中央のＹ座標＋背骨のＹ座標）／２
Ｙ3（左上腕のＹ座標）  ＝  （左肩のＹ座標＋左肘のＹ座標）／２
Ｙ4（右上腕のＹ座標）  ＝  （右肩のＹ座標＋右肘のＹ座標）／２
Ｙ5（左前腕のＹ座標）  ＝  （左肘のＹ座標＋左手首のＹ座標）／２
Ｙ6（右前腕のＹ座標）  ＝  （右肘のＹ座標＋右手首のＹ座標）／２
Ｙ7（左大腿のＹ座標）  ＝  （左腰のＹ座標＋左膝のＹ座標）／２
Ｙ8（右大腿のＹ座標）  ＝  （右腰のＹ座標＋右膝のＹ座標）／２
Ｙ9（左下腿のＹ座標）  ＝  （左膝のＹ座標＋左かかとのＹ座標）／２
Ｙ10（右下腿のＹ座標）  ＝  （右膝のＹ座標＋右かかとのＹ座標）／２
また、Ｗ1y〜Ｗ10yはそれぞれＷ1x〜Ｗ10xとは独立且つ任意に設定することができる。例えば、0.070、0.430、0.035、0.035、0.023、0.023、0.116、0.116、0.053、0.053として設定することができる。
【００５７】
次いで、ステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２で算出した重心ＸＹ座標に基づいて、身体座標系における身体の水平面上の重心ＸＹ座標を算出する。
【００５８】
空間座標系における身体の重心ＸＹ座標をＰ（Ｘ0，Ｙ0）、左足（空間座標系における部位「左足」のＸＹ座標）から右足（空間座標系における部位「右足」のＸＹ座標）への単位ベクトルをｖ1'、左足からＰ（Ｘ0，Ｙ0）への単位ベクトルをｖ2'とすると、単位ベクトルｖ1'、ｖ2'のなす角度θは、下式（３）により求めることができる。
【００５９】
ｖ1'・ｖ2'  ＝  cosθ
θ  ＝  cos-1（ｖ1'・ｖ2'）  …（３）
そして、左足から右足までの距離をＬ1、左足からＰ（Ｘ0，Ｙ0）までの距離をＬ2とすると、身体座標系における身体の水平面上の重心ＸＹ座標Ｐ’（Ｘ0’，Ｙ0’）は、下式（４）により求めることができる。
【００６０】
Ｘ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×cosθ−１
Ｙ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×sinθ      …（４）
【００６１】
次いで、ステップＳ１０６に移行して、ステップＳ１０４で算出した重心Ｘ座標に基づいて、水平面に対する身体の傾き（以下「水平面の傾き」という。）を姿勢評価要素として算出する。水平面の傾きは、上式（４）のＸ0’が身体の中心から右側に位置している場合は、中心からＸ0’までの距離に応じた正の値（０〜２０）として算出し、上式（４）のＸ0’が身体の中心から左側に位置している場合は、中心からＸ0’までの距離に応じた負の値（０〜−２０）として算出する。
【００６２】
また、ステップＳ１０６では、頭と首を結ぶ直線の傾斜角度（以下「頭−首の角度」という。）を姿勢評価要素として算出する。頭−首の角度は、首を起点として頭が右側に位置している場合は、傾斜角度に応じた正の値（０〜２０）として算出し、首を起点として頭が左側に位置している場合は、傾斜角度に応じた負の値（０〜−２０）として算出する。ここで、「頭」とは、空間座標系における部位「頭」のＸＹＺ座標をいい、「首」とは、空間座標系における部位「首」のＸＹＺ座標をいう。以下、以下、「首」「肩」「腰」「仙骨」「膝」「足首」についても同様である。
【００６３】
また、ステップＳ１０６では、首から左肩までの距離と首から右肩までの距離との差分（以下「首−肩の差分」という。）を姿勢評価要素として算出する。首−肩の差分は、首から右肩までの距離の方が長い場合は、差分に応じた正の値（０〜２０）として算出し、首から左肩までの距離の方が長い場合は、差分に応じた負の値（０〜−２０）として算出する。
【００６４】
また、ステップＳ１０６では、首と腰を結ぶ直線の傾斜角度（以下「首−腰の角度」という。）を姿勢評価要素として算出する。首−腰の角度は、腰を起点として首が右側に位置している場合は、傾斜角度に応じた正の値（０〜２０）として算出し、腰を起点として首が左側に位置している場合は、傾斜角度に応じた負の値（０〜−２０）として算出する。
【００６５】
また、ステップＳ１０６では、腰と仙骨を結ぶ直線の傾斜角度（以下「腰−仙骨の角度」という。）を姿勢評価要素として算出する。腰−仙骨の角度は、腰を起点として仙骨が右側に位置している場合は、傾斜角度に応じた正の値（０〜２０）として算出し、腰を起点として仙骨が左側に位置している場合は、傾斜角度に応じた負の値（０〜−２０）として算出する。
【００６６】
また、ステップＳ１０６では、左右膝関節の距離と左右足首関節の距離との差分（以下「膝関節−足首関節の差分」という。）を姿勢評価要素として算出する。膝関節−足首関節の差分は、左右膝関節の距離の方が長い場合は、差分に応じた正の値（０〜２０）として算出し、左右足首関節の距離の方が長い場合は、差分に応じた負の値（０〜−２０）として算出する。
【００６７】
次いで、ステップＳ１０８に移行して、ステップＳ１０６で算出した姿勢評価要素に基づいて、身体の歪みに関する評価値を算出する。具体的には、各姿勢評価要素ごとに評価値を算出し、それら評価値の合計を最終の評価値として算出する。
【００６８】
図４は、姿勢評価要素と評価値の対応を示す表である。
水平面の傾きの評価値については、図４に示すように、ステップＳ１０６で算出した水平面の傾きが０の場合は「５」、０よりも大きく５以下の場合は「４」、５よりも大きく１０以下の場合は「３」、１０よりも大きく１５以下の場合は「２」、１５よりも大きく２０以下の場合は「１」とする。また、０よりも小さく−５以上の場合は「４」、５よりも小さく−１０以上の場合は「３」、１０よりも小さく−１５以上の場合は「２」、１５よりも小さく−２０以上の場合は「１」とする。
【００６９】
頭−首の角度の評価値、首−肩の差分の評価値、首−腰の角度の評価値、腰−仙骨の角度の評価値及び膝関節−足首関節の差分の評価値についても同様に、その値（−２０〜２０）の区分に応じた評価値とする。
【００７０】
図５は、評価結果を示す表示画面である。
次いで、ステップＳ１１０に移行して、図５の最右欄に示すように、ステップＳ１０８で算出した評価値を表示装置４４に表示する。図５の例では、８３点が表示されている。評価値は、１００点満点であり、点数が高いほど身体の傾きが小さく、逆に点数が低いほど身体の傾きが大きいことを示している。点数に応じたコメントも表示し、例えば、２０点以上４０点未満の場合は「日常から大変ではないですか？もう一度身体の状態を見直してみましょう。」、４０点以上６０点未満の場合は「姿勢のアンバランス性が目立つようです。専門家に相談してみてください。」を表示する。また、６０点以上８０点未満の場合は「やや特徴的な姿勢といえます。対称的な姿勢をとるよう普段より心がけましょう。」、８０点以上の場合は「とても素晴らしい姿勢です。自分の特徴を確認してさらなるよい姿勢を目指しましょう。」を表示する。
【００７１】
次いで、ステップＳ１１２に移行して、ステップＳ１００で取得した位置情報に基づいて、身体における複数の点について測定装置４０からの距離を示す分布画像を生成し、生成した分布画像を表示装置４４に表示する。分布画像は、図５上段最左欄に示すように、身体における複数の点ごとに測定装置４０からその点までの距離に応じた色をプロットしてなり、例えば、距離が大きいほど寒色系の色となり、距離が小さいほど暖色系の色となるように色が設定される。距離が同じ点は同じ色で表されるので等高線図のような画像が得られる。図５の例では、測定装置４０を正面に真っ直ぐ立った場合の分布画像において、右肩と左肩の色を対比したときに、右肩の方が暖色系であるので、右肩の方が前方に突き出るように身体がＺ軸周りに傾いていることが分かる。ここで、Ｚ座標とは、測定装置４０の投影面における垂直方向をいう。
【００７２】
次いで、ステップＳ１１４に移行して、ステップＳ１０４で算出した重心ＸＹ座標に基づいて、体重比重を示す体重比重画像を生成し、生成した体重比重画像を表示装置４４に表示する。体重比重画像は、図５の下段左から２番目の欄に示すように、両足の輪郭画像上に、身体の中心を原点とした縦軸及び横軸、並びに、身体座標系における身体の水平面上の重心位置が表示されてなる。図５の例では、身体の中心よりも左後ろ側に重心位置が表示されているので、左後ろ側に身体が傾いていることが分かる。
【００７３】
次いで、ステップＳ１１６に移行して、ステップＳ１００で取得した位置情報に基づいて、身体の正面側の姿勢を示す正面姿勢画像を生成し、生成した正面姿勢画像を表示装置４４に表示する。正面姿勢画像は、図５の上段左から２番目の欄に示すように、身体の正面輪郭画像上に、各部位及び部位同士を結ぶリンクを表示してなる。また、傾きが大きい部位又はリンクに「ｃｈｅｃｋ」のマークを表示し、該当の部位又はリンクを特定の色（例えば赤色）で強調表示する。図５の例では、右肩と右肘を結ぶリンク、右肘と右手を結ぶリンク、左腰と左膝を結ぶリンク及び左膝と左足を結ぶリンクが特定の色で強調表示されているので、上半身右側及び下半身左側が傾いていることが分かる。
【００７４】
次いで、ステップＳ１１８に移行して、ステップＳ１００で取得した位置情報に基づいて、身体の側面側の姿勢を示す側面姿勢画像を生成し、生成した側面姿勢画像を表示装置４４に表示する。側面姿勢画像は、図５の上段左から３番目の欄に示すように、身体の左側面輪郭画像上に、各部位及び部位同士を結ぶリンクを表示してなる。また、傾きが大きい部位又はリンクを特定の色（例えば赤色）で強調表示する。図５の例では、左腰と左膝を結ぶリンク及び左膝と左足を結ぶリンクが特定の色で強調表示されているので、下半身左側が傾いていることが分かる。
【００７５】
次いで、ステップＳ１２０に移行して、ステップＳ１００で取得した位置情報に基づいて、上空から見下ろした身体の姿勢を示す上空姿勢画像を生成し、生成した上空姿勢画像を表示装置４４に表示する。上空姿勢画像は、図５の下段最左欄に示すように、上空から見下ろした身体の輪郭画像上に、各部位及び部位同士を結ぶリンクを表示してなる。また、傾きが大きい部位又はリンクを特定の色（例えば赤色）で強調表示する。図５の例では、右肩と右手を結ぶリンク及び左腰と左足を結ぶリンクが特定の色で強調表示されているので、上半身右側及び下半身左側が傾いていることが分かる。
【００７６】
次に、本実施の形態の効果を説明する。
本実施の形態では、身体における部位の位置情報を測定装置４０から取得し、取得した位置情報に基づいて、空間座標系における身体の重心位置を算出し、算出した重心位置に基づいて、身体座標系における身体の水平面上の重心位置を算出し、算出した重心位置に基づいて、水平面に対する身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、算出した姿勢評価要素に基づいて、身体の歪みに関する評価値を算出する。
【００７７】
これにより、測距センサを用いているので、センサを身体に取り付けたりセンサ自体を作用させたりすることを必要とせず、評価を得るまでの時間を短くすることができる。また、部位の位置情報から空間座標系における重心位置を求め、この重心位置から身体座標系における重心位置を求め、さらにこの重心位置から水平面に対する身体の傾きを求めているので、測距センサを用いる方式であっても、身体の歪みを比較的正確に評価することができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態では、各部位ごとに、空間座標系におけるその部位の重心位置を算出し、算出した重心位置にその部位に対応する重み係数を乗算し、各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における身体の重心位置を算出する。
【００７９】
これにより、部位の位置情報から空間座標系における身体の重心位置を比較的簡単に求めることができる。
【００８０】
さらに、本実施の形態では、水平面の傾き、頭−首の角度、首−肩の差分、首−腰の角度、腰−仙骨の角度及び膝関節−足首関節の差分を姿勢評価要素として算出する。
【００８１】
これにより、水平面の傾き、頭−首の角度、首−肩の差分、首−腰の角度、腰−仙骨の角度及び膝関節−足首関節の差分に基づいて評価値が算出されるので、測距センサを用いる方式であっても、身体の歪みをさらに正確に評価することができる。
【００８２】
さらに、本実施の形態では、取得した位置情報に基づいて、身体における複数の点について測距センサからの距離を示す分布画像を生成する。
【００８３】
これにより、分布画像を見れば、身体がどれぐらい傾いているかを視覚的に把握することができる。
【００８４】
本実施の形態において、測距センサは、発明１、４、５又は８の非接触センサに対応し、測定装置４０は、発明１、４又は５の位置情報生成手段に対応し、ステップＳ１００は、発明１、４、５又は８の位置情報取得手段に対応し、ステップＳ１０２は、発明１、２、４又は５の第１重心位置算出手段に対応している。また、ステップＳ１０４は、発明１、４乃至６の第２重心位置算出手段に対応し、ステップＳ１０６は、発明１、３乃至５又は７の姿勢評価要素算出手段に対応し、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２は、発明１、４、５又は８の評価情報生成手段に対応している。
【００８５】
〔変形例〕
なお、上記実施の形態においては、水平面の傾き、頭−首の角度、首−肩の差分、首−腰の角度、腰−仙骨の角度及び膝関節−足首関節の差分を姿勢評価要素として採用したが、これに限らず、これらのうち少なくとも１つを姿勢評価要素として採用すればよく、これ以外にも任意の姿勢評価要素を組み合わせることができる。
【００８６】
また、上記実施の形態及びその変形例においては、ステップＳ１０２で重心ＸＹ座標を算出したが、これに限らず、Ｚ座標も対象とし、重心ＸＹＺ座標を算出することもできる。ここで、Ｚ座標とは、測定装置４０の投影面における垂直方向の座標をいう。Ｚ座標については、下式（５）に示すように、各重心部位ごとに、空間座標系におけるその重心部位の重心Ｚ座標Ｚ1〜Ｚnを算出し、算出した重心Ｚ座標Ｚ1〜Ｚnにその重心部位に対応する重み係数Ｗ1z〜Ｗnzを乗算する。重心Ｚ座標は、例えば、その重心部位の両端にある測定部位のＺ座標の中点として算出することができる。重み係数は、重心部位ごとに設定されており、記憶装置４２のテーブル等に格納されている。そして、各重心部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における身体の重心Ｚ座標Ｚ0を算出する。
【００８７】
Ｚ0  ＝  Ｚ1×Ｗ1z＋Ｚ2×Ｗ2z＋…＋Ｚn×Ｗnz  …（５）
また、上記実施の形態及びその変形例においては、Ｘ座標及びＹ座標についてそれぞれ重み係数を設定したが、これに限らず、Ｘ座標及びＹ座標について共通の重み係数を設定することもできる。この場合、上式（１）（２）は次のようになる。また、Ｚ座標についても同様であり、上式（５）は次のようになる。
【００８８】
Ｘ0  ＝  Ｘ1×Ｗ1＋Ｘ2×Ｗ2＋…＋Ｘn×Ｗn  …（１）
Ｙ0  ＝  Ｙ1×Ｗ1＋Ｙ2×Ｗ2＋…＋Ｙn×Ｗn  …（２）
Ｚ0  ＝  Ｚ1×Ｗ1＋Ｚ2×Ｗ2＋…＋Ｚn×Ｗn  …（５）
【００８９】
また、上記実施の形態及びその変形例においては、頭−首の角度、首−肩の差分、首−腰の角度、腰−仙骨の角度及び膝関節−足首関節の差分を姿勢評価要素として算出したが、これに限らず、他の姿勢評価要素を算出することができる。例えば、首と頭を結んだ線とＹＺ平面上のＹ軸との傾きを姿勢評価要素を算出し、猫背度を評価する。また、肩中央と背骨を結んだ線とＸＹ平面上のＸ軸との傾きを姿勢評価要素を算出し、背骨の傾斜度を評価する。また、左右肩を結んだ線とＸＹ平面上のＸ軸との傾きを姿勢評価要素を算出し、肩の水平度を評価する。
【００９０】
また、上記実施の形態及びその変形例においては、膝関節−足首関節の差分を姿勢評価要素として算出したが、これに限らず、基準位置（例えば、身体の中心軸線上の位置）に対し対称となる２つの部位の間の距離と、基準位置に対し対称となる他の２つの部位の間の距離との差分を姿勢評価要素として算出することができる。例えば、左右肘関節の距離と左右膝関節の距離との差分、又は左右肘関節の距離と左右足首関節の距離との差分を姿勢評価要素として算出することができる。
【００９１】
また、上記実施の形態及びその変形例においては、重心部位の重心位置を２つの測定部位の中点として算出したが、これに限らず、３つ以上の測定部位に基づいて算出することもできる。例えば、３つ以上の測定部位の重心点や重み付け平均点として算出することができる。
【００９２】
また、上記実施の形態及びその変形例においては、「頭部」「胴体」「左上腕」「右上腕」「左前腕」「右前腕」「左大腿」「右大腿」「左下腿」「右下腿」のように、重心部位として人体の骨格に沿った部位を設定したが、これに限らず、測定部位「右手首」と測定部位「右腰」を両端に有する部位のように、仮想の部位として設定することもできる。
【００９３】
また、上記実施の形態及びその変形例においては、単一の装置である姿勢評価装置１００として実現したが、これに限らず、複数の端末をネットワークで接続してなるネットワークシステムとして実現することもできる。
【００９４】
また、上記実施の形態及びその変形例において、図３のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、ＲＯＭ３２に予め格納されているプログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをＲＡＭ３４に読み込んで実行するようにしてもよい。
【００９５】
また、上記実施の形態及びその変形例においては、人間の身体の姿勢を評価する場合について本発明を適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。例えば、ロボットの重心位置を求めたりロボットの姿勢を評価したりする場合について適用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１００…姿勢評価装置、  ３０…ＣＰＵ、  ３２…ＲＯＭ、  ３４…ＲＡＭ、  ３８…Ｉ／Ｆ、  ３９…バス、  ４０…測定装置、  ４２…記憶装置、  ４４…表示装置
【図１】
2018011941.tif 000003
【図２】
2018011941.tif 000004
【図３】
2018011941.tif 000005
【図４】
2018011941.tif 000006
【図５】
2018011941.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月28日(2017.7.28)
【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】
非接触センサの検出結果に基づいて対象物の身体における部位の位置情報を生成する位置情報生成手段から、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位及び基準位置に対し対称となる２つの部位を含む前記身体における各部位の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、前記重心位置を求める部位ごとに、空間座標系における当該部位の重心位置を算出し、算出した重心位置に当該部位に対応する重み係数を乗算し、前記各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における前記身体の重心位置を算出する第１重心位置算出手段と、
前記第１重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、身体座標系における前記身体の水平面上の重心位置を算出する第２重心位置算出手段と、
前記第２重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、水平面に対する前記身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、さらに、前記対称となる２つの部位のうち一方の部位から前記基準位置までの距離と他方の部位から前記基準位置までの距離との差分を姿勢評価要素として算出する姿勢評価要素算出手段と、
前記姿勢評価要素算出手段で算出した姿勢評価要素に基づいて、前記身体の歪みに関する評価情報を生成する評価情報生成手段とを備え、
前記第２重心位置算出手段は、空間座標系における左足のＸＹ座標から、空間座標系における右足のＸＹ座標への単位ベクトルをｖ1'、前記左足のＸＹ座標から、空間座標系における前記身体の重心ＸＹ座標への単位ベクトルをｖ2'とし、単位ベクトルｖ1'、ｖ2'のなす角度θを算出し、
前記左足のＸＹ座標から前記右足のＸＹ座標までの距離をＬ1、前記左足のＸＹ座標から前記身体の重心ＸＹ座標までの距離をＬ2とし、身体座標系における前記身体の水平面上の重心ＸＹ座標Ｐ’（Ｘ0’，Ｙ0’）を下式により算出することを特徴とする姿勢評価システム。
Ｘ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×cosθ−１
Ｙ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×sinθ
【請求項２】
非接触センサの検出結果に基づいて対象物の身体における部位の位置情報を生成する位置情報生成手段から、空間座標系における重心位置を求める複数の部位のそれぞれについて当該重心位置の算出に必要な少なくとも２つの部位、基準位置に対し対称となる２つの部位及び基準位置に対し対称となる他の２つの部位を含む前記身体における各部位の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、前記重心位置を求める部位ごとに、空間座標系における当該部位の重心位置を算出し、算出した重心位置に当該部位に対応する重み係数を乗算し、前記各部位ごとの乗算結果を加算することにより空間座標系における前記身体の重心位置を算出する第１重心位置算出手段と、
前記第１重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、身体座標系における前記身体の水平面上の重心位置を算出する第２重心位置算出手段と、
前記第２重心位置算出手段で算出した重心位置に基づいて、水平面に対する前記身体の傾きを姿勢評価要素として算出し、さらに、前記対称となる２つの部位の間の距離と前記対称となる他の２つの部位の間の距離との差分を姿勢評価要素として算出する姿勢評価要素算出手段と、
前記姿勢評価要素算出手段で算出した姿勢評価要素に基づいて、前記身体の歪みに関する評価情報を生成する評価情報生成手段とを備え、
前記第２重心位置算出手段は、空間座標系における左足のＸＹ座標から、空間座標系における右足のＸＹ座標への単位ベクトルをｖ1'、前記左足のＸＹ座標から、空間座標系における前記身体の重心ＸＹ座標への単位ベクトルをｖ2'とし、単位ベクトルｖ1'、ｖ2'のなす角度θを算出し、
前記左足のＸＹ座標から前記右足のＸＹ座標までの距離をＬ1、前記左足のＸＹ座標から前記身体の重心ＸＹ座標までの距離をＬ2とし、身体座標系における前記身体の水平面上の重心ＸＹ座標Ｐ’（Ｘ0’，Ｙ0’）を下式により算出することを特徴とする姿勢評価システム。
Ｘ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×cosθ−１
Ｙ0’  ＝  ２×Ｌ2／Ｌ1×sinθ
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項において、
前記姿勢評価要素算出手段は、さらに、２つの部位を結ぶ直線の傾斜角度を姿勢評価要素として算出することを特徴とする姿勢評価システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記姿勢評価要素算出手段は、水平面に対する前記身体の傾き、頭と首を結ぶ直線の傾斜角度、首から左肩までの距離と首から右肩までの距離との差分、首と腰を結ぶ直線の傾斜角度、腰と仙骨を結ぶ直線の傾斜角度、及び、左右膝関節の距離と左右足首関節の距離との差分を姿勢評価要素として算出することを特徴とする姿勢評価システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記評価情報生成手段は、前記位置情報取得手段で取得した位置情報に基づいて、身体における複数の点について前記非接触センサからの距離を示す分布画像を前記評価情報として生成することを特徴とする姿勢評価システム。