(57)【要約】【課題】センサ位置から見て測定対象物の可動部位が測定対象物の他の部位に重ならずに精度の高い測定を実現すること。【解決手段】可動範囲測定装置は、第１方向から測定対象物の第１距離画像と、第２方向から測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサであって、第１方向は、第１方向に測定対象物を視たときに測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって測定対象物の可動部位が測定対象物の他の部位に重ならないように設定され、第２方向は、第２方向に測定対象物を視たときに測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって測定対象物の可動部位が測定対象物の他の部位に重ならないように設定されるセンサと、第１距離画像に基づいて第１測定項目に係る可動範囲を算出し、第２距離画像に基づいて第２測定項目に係る可動範囲を算出する処理装置とを含む。【選択図】図１
2015211765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹ平面に対して第１方向から測定対象物の第１距離画像と、ＸＹ平面に対して前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサであって、前記第１方向は、前記第１方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定され、前記第２方向は、前記第２方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目であって前記第１測定項目とは異なる第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定されるセンサと、
前記第１距離画像に基づいて前記第１測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第２距離画像に基づいて前記第２測定項目に係る可動範囲を算出する処理装置とを含む、可動範囲測定装置。
【請求項２】
前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１センサと、前記第１センサとは異なる第２センサであって前記第２距離画像を取得する第２センサとを含み、
前記処理装置は、前記第１測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第２測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記第１センサと前記第２センサとを切り替えて用いる、請求項１に記載の可動範囲測定装置。
【請求項３】
前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１位置と、前記第２距離画像を取得する第２位置との間で移動可能であり、
前記処理装置は、前記第１測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第２測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記センサの位置を前記第１位置と前記第２位置の間で切り替える、請求項１に記載の可動範囲測定装置。
【請求項４】
前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記第１方向は、ＸＹ平面上で仰向け状態の前記被験者を基準としたとき右上方から前記被験者に向かう方向であり、前記第２方向は、左上方から前記被験者に向かう方向であり、
第１測定項目は、右股関節の外転／内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の右足の股関節を中心として右足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、左股関節の外旋／内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の左足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか１つであり、
第２測定項目は、左股関節の外転／内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の左足の股関節を中心として左足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、右股関節の外旋／内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の右足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか１つである、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の可動範囲測定装置。
【請求項５】
前記第１測定項目は、右股関節の外転／内転時の可動範囲であり、
前記第２測定項目は、左股関節の外転／内転時の可動範囲であり、
前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれは、ＸＹ平面に対してなす角度θ１が以下の関係を満たし、
０＜θ１≦tan−１ｍ
【数４】
2015211765.tif 000006
ｈはＸＹ平面に対して垂直なＺ方向における股関節から膝までの距離を表し、ｄはＺ方向に視た平面視で内転時に一方の足が他方の足の外に出る距離を表し、ｒは被験者の足の断面の径を表す、請求項４に記載の可動範囲測定装置。
【請求項６】
前記第１測定項目は、左股関節の外旋／内旋時の可動範囲であり、
前記第２測定項目は、右股関節の外旋／内旋時の可動範囲であり、
前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれは、ＸＹ平面に対してなす角度θ２が以下の関係を満たし、
０＜θ２≦tan−１ｍ
【数５】
2015211765.tif 000007
ｈはＸＹ平面に対して垂直なＺ方向における股関節から膝までの距離を表し、ｄはＺ方向に視た平面視で外旋時に一方の足が他方の足の外に出る距離を表し、ｒは被験者の足の断面の径を表す、請求項４に記載の可動範囲測定装置。
【請求項７】
前記処理装置は、前記被験者の関節位置情報と、前記第１距離画像又は前記第２距離画像とに基づいて、ｈ、ｄ及びｒを算出する、請求項５又は６に記載の可動範囲測定装置。
【請求項８】
測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第１方向に視たときの前記測定対象物の第１距離画像であって、前記第１方向が、前記第１方向に前記測定対象物を視たときに前記第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第１距離画像を取得し、
前記取得した第１距離画像に基づいて前記第１測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目であって、前記第１測定項目とは異なる第２測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第２方向に視たときの前記測定対象物の第２距離画像であって、前記第２方向が、前記第２方向に前記測定対象物を視たときに前記第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第２距離画像を取得し、
前記取得した第２距離画像に基づいて前記第２測定項目に係る可動範囲を測定することを含む、可動範囲測定方法。
【請求項９】
測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第１方向に視たときの前記測定対象物の第１距離画像であって、前記第１方向が、前記第１方向に前記測定対象物を視たときに前記第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第１距離画像を取得し、
前記取得した第１距離画像に基づいて前記第１測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目であって、前記第１測定項目とは異なる第２測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第２方向に視たときの前記測定対象物の第２距離画像であって、前記第２方向が、前記第２方向に前記測定対象物を視たときに前記第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第２距離画像を取得し、
前記取得した第２距離画像に基づいて前記第２測定項目に係る可動範囲を測定する、
処理をコンピューターに実行させる可動範囲測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、可動範囲測定装置、可動範囲測定方法及び可動範囲測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マーカがそれぞれ取り付けられた複数の身体部位の位置を測定し、測定した各位置から対応する関節の角度を求め、求めた関節角度から関節の可動域を求める関節可動域検査訓練システムが知られている（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2002-000584号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、能動型のアクティブステレオ方式／Time-of-Flight(TOF)方式を用いた距離画像センサによって空間全体の距離情報を取得し、距離情報から機械学習を用いた3次元身体部位位置推定手法により関節位置を求める手法が実用化されている。かかる手法によれば、距離画像センサのみで被験者にマーカを貼りつけることなく容易に関節位置の取得が可能となる。
【０００５】
しかしながら、被験者の人体のように測定対象物が可動部位を有する場合、距離画像センサのセンサ位置によっては、測定中に、センサ位置から見て測定対象物の可動部位が測定対象物の他の部位に重なる場合がある。かかる場合には、正確な測定が実現できない虞がある。
【０００６】
そこで、開示の技術は、センサ位置から見て測定対象物の可動部位が測定対象物の他の部位に重ならずに精度の高い測定を実現することが可能な可動範囲測定装置、可動範囲測定方法及び可動範囲測定プログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一局面によれば、ＸＹ平面に対して第１方向から測定対象物の第１距離画像と、ＸＹ平面に対して前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサであって、前記第１方向は、前記第１方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定され、前記第２方向は、前記第２方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目であって前記第１測定項目とは異なる第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定されるセンサと、
前記第１距離画像に基づいて前記第１測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第２距離画像に基づいて前記第２測定項目に係る可動範囲を算出する処理装置とを含む、可動範囲測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、センサ位置から見て測定対象物の可動部位が測定対象物の他の部位に重ならずに精度の高い測定を実現することが可能な可動範囲測定装置、可動範囲測定方法及び可動範囲測定プログラムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一例による可動範囲測定装置１の概略構成を模式的に示す斜視図。
【図２】処理装置１００のハードウェア構成の一例を示す図。
【図３】可動範囲測定装置１の機能ブロック図。
【図４】股関節に関する測定項目の説明図。
【図５】右股関節の外旋／内旋に対する第２方向の設定方法の説明図。
【図６】右股関節の外旋／内旋に対する第２方向の設定方法の説明図。
【図７】右股関節の外旋／内旋に対する第２方向の設定方法の説明図。
【図８】左股関節の外転／内転に対する第２方向の設定方法の説明図。
【図９】他の一例による可動範囲測定装置２の概略構成を模式的に示す正面図。
【図１０】可動範囲測定装置２の機能ブロック図。
【図１１】可動範囲測定装置２の関節可動域測定装置全体制御部１６２により実行される処理フローの一例。
【図１２】身体部位サイズ取得処理の処理フローの一例。
【図１３】図１２のステップ１２０６の処理フローの一例。
【図１４】図１３の処理フローの説明図。
【図１５】図１３のステップ１３０２の処理フローの一例。
【図１６】図１３のステップ１３０４の処理フローの一例。
【図１７】センサ角度算出・保存処理の処理フローの一例。
【図１８】センサ角度・位置制御部１５６により実行される処理フローの一例。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、一例による可動範囲測定装置１の概略構成を模式的に示す図である。図１には、説明用に、ベッド上に仰向けで横たわった状態の被験者Ｓが示されている。以下では、説明の都合上、水平面をＸＹ平面とし、被験者Ｓの足が伸びる方向をＹ方向、左右方向をＸ方向とし、上下方向をＺ方向とする。
【００１２】
可動範囲測定装置１は、第１距離画像センサ２１と、第２距離画像センサ２２と、処理装置１００とを含む。
【００１３】
第１距離画像センサ２１は、被験者Ｓにとって右上方に設けられる。第１距離画像センサ２１は、ＸＹ平面に対して第１方向Ｒ１から被験者Ｓの距離情報を含む第１距離画像を取得する。以下の説明において、第１方向Ｒ１を表すとき、第１方向Ｒ１が水平面に対してなす角度（鋭角）を用いる場合がある。
【００１４】
第１距離画像センサ２１は、３次元画像センサであり、センサを用いて空間全体のセンシングを行って距離を計測し、デジタル画像のように画素単位でセンサからの距離の情報を持った距離画像を取得する。距離情報の取得方式は任意である。例えば、距離情報の取得方式は、特定のパターンを対象に投影してそれをイメージセンサで読み取り、投影パターンの幾何学的な歪みから三角測量の方式により距離を取得するアクティブステレオ方式であってもよい。また、レーザー光を照射してイメージセンサで反射光を読み取り、その位相のずれから距離を計測するTOF方式であってもよい。第１方向Ｒ１の設定方法等について後述する。
【００１５】
第２距離画像センサ２２は、被験者Ｓにとって左上方に設けられる。第２距離画像センサ２２は、ＸＹ平面に対して第２方向Ｒ２から被験者Ｓの距離情報を含む第２距離画像を取得する。以下の説明において、第２方向Ｒ２を表すとき、第２方向Ｒ２が水平面に対してなす角度（鋭角）を用いる場合がある。第２距離画像センサ２２のセンサ構成自体は第１距離画像センサ２１と同様であってよい。第２方向Ｒ２の設定方法等について後述する。尚、以下では、特に第１距離画像と第２距離画像とを区別する必要がないときは、単に「距離画像」とも称する。
【００１６】
図２は、処理装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００１７】
図２に示す例では、処理装置１００は、制御部１０１、主記憶部１０２、補助記憶部１０３、ドライブ装置１０４、ネットワークＩ／Ｆ部１０６、入力部１０７を含む。
【００１８】
制御部１０１は、主記憶部１０２や補助記憶部１０３に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、入力部１０７や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工した上で、記憶装置などに出力する。
【００１９】
主記憶部１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などであり、制御部１０１が実行する基本ソフトウェアであるＯＳやアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。
【００２０】
補助記憶部１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。
【００２１】
ドライブ装置１０４は、記録媒体１０５、例えばフレキシブルディスクからプログラムを読み出し、記憶装置にインストールする。
【００２２】
記録媒体１０５は、所定のプログラムを格納する。この記録媒体１０５に格納されたプログラムは、ドライブ装置１０４を介して処理装置１００にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、処理装置１００により実行可能となる。
【００２３】
ネットワークＩ／Ｆ部１０６は、有線及び／又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたネットワークを介して接続された通信機能を有する周辺機器と処理装置１００とのインターフェースである。
【００２４】
入力部１０７は、カーソルキー、数字入力及び各種機能キー等を備えたキーボード、マウスやスライスパット等を有する。入力部１０７は、音声入力やジェスチャー等の他の入力方法に対応してもよい。
【００２５】
尚、図２に示す例において、以下で説明する各種処理等は、プログラムを処理装置１００に実行させることで実現することができる。また、プログラムを記録媒体１０５に記録し、このプログラムが記録された記録媒体１０５を処理装置１００に読み取らせて、以下で説明する各種処理等を実現させることも可能である。なお、記録媒体１０５は、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等であってよい。なお、記録媒体１０５には、搬送波は含まれない。
【００２６】
図３は、可動範囲測定装置１の機能ブロック図である。
【００２７】
図３に示す例では、可動範囲測定装置１は、第１身体部位位置計測装置２１０と、第２身体部位位置計測装置２２０と、処理装置１００とを含む。
【００２８】
第１身体部位位置計測装置２１０は、第１距離画像センサ２１と、距離画像保持部２１２と、関節位置推定部２１４と、学習データ保持部２１６とを含む。尚、距離画像保持部２１２、関節位置推定部２１４及び学習データ保持部２１６は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよいし、双方で実現されてもよい。
【００２９】
距離画像保持部２１２は、第１距離画像センサ２１により取得された第１距離画像を保存する。関節位置推定部２１４は、学習データ保持部２１６内の学習データと、第１距離画像とに基づいて、被験者Ｓの関節位置（座標）を表す関節位置情報を生成する。
【００３０】
第２身体部位位置計測装置２２０は、第２距離画像センサ２２と、距離画像保持部２２２と、関節位置推定部２２４と、学習データ保持部２２６とを含む。距離画像保持部２２２、関節位置推定部２２４及び学習データ保持部２２６は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよいし、双方で実現されてもよい。
【００３１】
距離画像保持部２２２は、第２距離画像センサ２２により取得された第２距離画像を保存する。関節位置推定部２２４は、学習データ保持部２２６内の学習データと、第２距離画像とに基づいて、被験者Ｓの関節位置（座標）を表す関節位置情報を生成する。例えば、関節位置推定部２２４は、機械学習を用いた３次元身体部位位置推定手法により関節位置を推定し、関節位置情報を生成する。
【００３２】
尚、距離画像保持部２１２、関節位置推定部２１４、学習データ保持部２１６、距離画像保持部２２２、関節位置推定部２２４及び学習データ保持部２２６の一部又は全部は処理装置１００により実現されてもよい。
【００３３】
処理装置１００は、身体部位位置計測装置切り替え部１３０と、関節角度算出部１３２と、関節角度保持部１３４と、可動域算出部１３６と、出力部１３８と、測定項目指定部１４０と、関節角度算出式保持部１４２と、可動域算出条件保持部１４４とを含む。
【００３４】
身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、測定項目指定部１４０によって指定された測定項目に応じて、動作させる身体部位位置計測装置の切り替え処理を行う。即ち、身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、測定項目指定部１４０によって指定された測定項目に応じて、第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０のうちの一方を動作させる。これについては後述する。
【００３５】
関節角度算出部１３２は、第１身体部位位置計測装置２１０又は第２身体部位位置計測装置２２０から得られる関節位置情報に基づいて、関節角度を算出する。関節角度保持部１３４は、関節角度算出部１３２により算出された関節角度を保存する。可動域算出部１３６は、関節角度保持部１３４に保存された関節角度に基づいて関節の可動域（可動範囲）を算出する。
【００３６】
出力部１３８は、可動域算出部１３６により算出された関節の可動域を表す情報を表示部（図示せず）に出力する。尚、表示部は、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置により実現されてよい。
【００３７】
測定項目指定部１４０は、入力部１０７からの測定項目に関する入力に従って、測定項目を指定する。ここでは、測定項目は、左右のそれぞれの股関節に関する外転／内転及び外旋／内旋を含む。
【００３８】
関節角度算出式保持部１４２は、関節角度算出部１３２で関節角度を算出する際に用いる関節角度算出式を保存する。関節角度算出式は、測定項目毎に予め用意されてよい。可動域算出条件保持部１４４は、関節の可動域に関する条件を保存する。可動域算出部１３６は、可動域算出条件保持部１４４で保存された条件を満たす範囲内の関節の可動域を算出する。関節の可動域に関する条件は、例えばＸＹ平面内で動く等の条件であってよい。
【００３９】
図４は、股関節に関する測定項目の説明図であり、（Ａ）は、外転／内転の説明図であり、（Ｂ）は、外旋／内旋の説明図である。尚、図４においては、被験者Ｓは、仰向け状態の上面視で、下半身のみが模式的に図示されている。ここでは、右股関節の外転／内転及び外旋／内旋について説明するが、左股関節の外転／内転及び外旋／内旋についても同様である。
【００４０】
股関節に関する測定項目は、図４（Ａ）に示すように、右足を伸ばした状態で左右に開く角度(外転／内転)と、図４（Ｂ）に示すように、右膝を直角に曲げて固定し、右膝より先の部分（可動部位の一例）を左右に動かした際の角度（外旋／内旋）とを含む。外転／内転に係る測定項目は、左足と右足のそれぞれ別であるとする。外旋／内旋に係る測定項目は、左足と右足のそれぞれ別であるとする。尚、以下では、可動域の角度の基準は、図４に示すように、Ｙ方向に平行な方向（足の方向）とする。即ち、可動域の角度の原点は、図４に示すように、外旋／内旋や外転／内転の角度が０°の位置である。尚、図４に示すような測定項目は、日本整形外科学会および日本リハビリテーション医学会により示された「関節可動域表示ならびに測定法」内の測定項目として示されている。
【００４１】
身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、右股関節の外転／内転および左股関節の外旋／内旋については、被験者から見て右上方の第１距離画像センサ２１を持つ第１身体部位位置計測装置２１０を動作させる。他方、身体部位位置計測装置切り替え部１３０は、左股関節の外転／内転および右股関節の外旋／内旋については、被験者から見て左上方の第２距離画像センサ２２を持つ第２身体部位位置計測装置２２０を動作させる。
【００４２】
ここで、外転／内転については、足を伸ばした状態で内側に動かす内転の際、内側に動かす足（可動部位の一例）を他方の足を上げて下を通すため、上面視（Ｚ方向）で、内側に動かす足が他方の足と重なる。また、外旋／内旋については、膝を曲げて内側に動かす外旋の際、上面視で、内側に動かす足の膝より先の部分（可動部位の一例）が他方の足（下の足）と重なる。このような重なりが発生すると、関節位置推定部２１４，２２４での推定精度が悪化し、距離画像から精度の高い関節位置情報を得ることが困難となる。この結果、股関節の可動域の測定を正確に実現するのが困難となる。
【００４３】
尚、肩、肘等の立った姿勢で測定可能な項目については、被験者が第１身体部位位置計測装置２１０又は第２身体部位位置計測装置２２０に対する向きを変えることで重なりを無くすことが一応は可能である。これに対して、股関節の測定は寝た姿勢で行う必要があり、被験者が自由に向きを変えられないため、上述の如く、股関節の可動域の測定を正確に実現するのが困難となる。
【００４４】
この点、本実施例では、上述の如く、測定項目に応じて第１身体部位位置計測装置２１０及び第２身体部位位置計測装置２２０を切り替えて用いるので、上述のような重なりが生じ難い態様で計測を行うことができる。
【００４５】
更に、本実施例では、第１距離画像センサ２１及び第２距離画像センサ２２のそれぞれは、以下で説明するように、上述のような重なりが可動域の全体にわたって生じない向きに配置される。即ち、第１方向及び第２方向のそれぞれは、その方向で被験者を視たときに外転／内転や外旋／内旋の測定中に足の重なりが可動域の全体にわたって生じないように設定される。以下、この構成について説明する。
【００４６】
図５は、右股関節の外旋／内旋に対する第２方向の設定方法の説明図であり、（Ａ）は、上面視であり、（Ｂ）は、被験者の足裏方向から視た正面視である。尚、図５においては、被験者の足のみが模式的に図示されている。ここでは、右股関節の外旋／内旋に対する第２方向の設定方法について説明するが、左股関節の外旋／内旋に対する第１方向の設定方法については左右対称になるだけで実質的に同様である。
【００４７】
図５において、Ｐ１は、右足の膝の関節を表し、Ｐ２は、右足の爪先部分（例えば足首の関節）を表す。ここで、左右の股関節間の長さをw、正面視での股関節から膝までの長さ（Ｚ方向）をh、膝から爪先までの長さをlshin、重なる方向(外旋方向)の限界可動角度をθrmaxとする。また、爪先部分が下側の足（左足）からどれだけ重なる方向にはみ出しているかをdとする。即ち、ｄは、外旋時に右足の爪先部分が左足の外に出る距離を表す。
【００４８】
限界可動角度θrmaxでの爪先と膝から下した直線からの距離はlshin×sinθrmaxとなるため、dは、以下の式で表すことができる。尚、限界可動角度θrmaxは、所定の固定値が使用されてもよいし、被験者に応じた値が使用されてもよい。被験者に応じた値を使用する場合は、事前に限界可動角度θrmaxが別の方法で測定されてもよい。
ｄ＝lshin×sinθrmax−ｗ
この時の足の裏方向から視た場合の位置関係ＸＺ平面上に表すと図６のようになり、下側の足の領域を表す円の中心を原点O(0,0)とすると、上側の足の領域を示す円の中心の座標はA(d,h)となる。
両方の円に接する直線の式は、z=mx+n、すなわちmx-z+n=0となる。
ここで、ｍは、直線の傾きであり、第２方向の最大角度θsensorを表す。具体的には、θsensor＝tan−１ｍである。
円の半径をrとすると、円の中心と直線との距離がrとなるため、点と直線の距離の公式から以下の２式が得られる。
【００４９】
【数１】
2015211765.tif 000003
【００５０】
【数２】
2015211765.tif 000004
数１の式から、｜ｎ｜は、以下のとおりである。
｜ｎ｜＝ｒ√（ｍ２＋１）    式１
また、数２の式から、以下の関係が得られる。
｜ｍｄ−ｈ＋ｎ｜＝ｒ√（ｍ２＋１）
よって、|md-h+n|=|n|となる。従って、
±ｎ＝md-h+nとなる。
ここで、md-h＝０の場合は、ｍ＝ｈ／ｄとなり、mはO(0,0)とA(d,h)を通る直線の傾きと同じで、2つの円の共通外接線の傾きとなっているため対象外とする。
md-h+2n=0の場合は、上記式１より、以下の通りとなる。
|(h-md)/2|=ｒ√（ｍ２＋１）
この式から、以下の二次方程式が得られる。尚、記号“^”は、べき乗を表す。
(d^2-4r^2 ) m^2-2dhm+h^2-4r^2=0    式２
これを解くと、以下の解ｍが得られる。
【００５１】
【数３】
2015211765.tif 000005
数３の解について、センサ位置（第２方向）を示す接線は共通内接線の片方で、図７に示すようにdとrの関係によって解のどちらの値を使用するか異なってくるため、以下のそれぞれの場合で考える。
【００５２】
d>2rの場合は、図７（Ａ）に示すように、両方の共通内接線の傾きが正であるため、目的となる接線の傾きは、数３で求められるmの値の小さい方となる。
【００５３】
d=2rの場合は、図７（Ｂ）に示すように、片方の接線は傾きが垂直となるため、目的の接線の傾きは、式２からd=2rとした場合の垂直でない方の値となり、具体的には以下の通りとなる。
m=(h^2-4r^2)/4hr
-2r<d<2rの場合は、図７（Ｃ）に示すように、片方の共通内接線の傾きが正で、もう片方が負となり、目的となる接線は正の方なので、数３で求められるmの値の正の方となる。
【００５４】
d≦-2rの場合は、図７（Ｄ）に示すように、d=-2rの時にちょうど上側の足の外側と下側の足の内側の境界が接する状態となり、それより内側ではセンサを真上に設置しても重ならないため、この場合のセンサ位置（第２方向）は真上(θsensor=90°)となる。
【００５５】
図８は、左股関節の外転／内転に対する第２方向の設定方法の説明図であり、（Ａ）は、上面視であり、（Ｂ）は、足裏方向から視た断面図である。尚、図８においては、被験者の足のみが模式的に図示されている。ここでは、左股関節の外転／内転に対する第２方向の設定方法について説明するが、右股関節の外転／内転に対する第１方向の設定方法については左右対称になるだけで実質的に同様である。
【００５６】
図８において、Ｐ１は、右足の膝を表し、Ｐ２は、右足の爪先部分（例えば足首）を表す。また、Ｐ３は、左股関節を表し、Ｐ４は、左足の爪先部分（例えば足首）を表す。
【００５７】
左股関節の外転／内転に対する第２方向の設定方法は、上述した右股関節の外旋／内旋に対する第２方向の設定方法と実質的に同じであり、パラメータのみが異なる。具体的には、ｄの算出方法だけが異なる。外転／内転の際に足が重なる境界を考える場合、上側の膝から爪先部分の先端付近で切った断面における上下の足の位置関係（図８（Ｂ）参照）を考えればよい。従って、dを求める際は上側の足（右足）の爪先部分を通る水平線Ｌ１と下側の伸ばした足（左足）の交点Ｐ６の位置を計算すればよい。
【００５８】
ここで、重なる方向(内転方向)の限界可動角度をθamaxとする。交点Ｐ６と左足股関節から下した垂線の距離は、lshin×tanθamaxとなるため、dは、以下の式で表すことができる。尚、限界可動角度θamaxは、所定の固定値が使用されてもよいし、被験者に応じた値が使用されてもよい。被験者に応じた値を使用する場合は、事前に限界可動角度θamaxが別の方法で測定されてもよい。
ｄ＝lshin×tanθamax−ｗ
この後は、図６を参照して上述した態様で、下側の足を示す円をO(0,0)、上側の足を示す円をA(d,h)として同じ手順で計算を行うことにより、外転／内転時の第２方向の最大角度θsensorを算出することができる。
【００５９】
ここで、第２方向の最大角度θsensorは、足が重ならないぎりぎりの角度であり、従って、第２方向は、０よりも大きく最大角度θsensor以下の範囲内に設定されればよい。これにより、第２距離画像センサ２２を、足の重なりが可動域の全体にわたって生じない向きに配置することができ、股関節の可動域の測定精度を高めることができる。尚、このとき、限界可動角度θrmaxについては、考えられる最大値が考慮されてもよい。第２距離画像センサ２２の位置（第２方向）が基本的に固定である場合は、第２方向は、測定項目毎に異なる各第２方向の最大角度θsensorのうちの最小値以下の範囲内に設定されればよい。また、各身体サイズ（h等）は、平均的な値が使用されてもよいし、最大角度θsensorを最小化するような最大値／最小値が使用されてもよい。
【００６０】
このように本実施例１によれば、第１距離画像センサ２１及び第２距離画像センサ２２を用いることで、被験者にマーカを貼りつけることなく容易に関節位置の取得が可能である。また、第１距離画像センサ２１及び第２距離画像センサ２２を測定項目に応じて切り替えることで、測定項目に応じて適切な距離画像を取得することができ、精度の高い関節位置情報を取得することができる。また、第１距離画像センサ２１及び第２距離画像センサ２２を、足の重なりが可動域の全体にわたって生じない向きに配置することで、例えば上面視等では足の重なりが生じるような可動域の測定時においても、精度の高い関節位置情報を取得することができる。この結果、例えば上面視等では足の重なりが生じるような可動域の測定時においても、精度の高い測定結果を得ることができる。
【００６１】
図９は、他の一例による可動範囲測定装置２の概略構成を模式的に示す正面図である。図９には、説明用に、ベッドに仰向けで横たわった状態の被験者Ｓが、足裏方向から視た正面視で示されている。
【００６２】
可動範囲測定装置２は、距離画像センサ２４と、処理装置１００Ａ（図９には図示されず）とを含む。
【００６３】
距離画像センサ２４は、被験者Ｓの距離情報を含む距離画像を取得する。距離画像センサ２４は、上述した第１距離画像センサ２１及び第２距離画像センサ２２に対して、センサとしての構成自体は同様であってよい。
【００６４】
距離画像センサ２４は、位置（向き）を可変制御可能である。即ち、第２方向に係る角度θs（以下、この角度を「センサ角度」とも称する）が可変である。この構成は任意であるが、図９に示す例では、距離画像センサ２４は、ＸＺ面内の円弧状（被験者Ｓを中心とした円弧状）のレール２６上を移動可能な可動部２５に設けられる。距離画像センサ２４は、レール２６に沿って可動部２５が移動することで位置が変化される。尚、距離画像センサ２４の移動のための動力は、可動部２５における任意のアクチュエータ（図示せず）により生成されてよい。アクチュエータは、電気モータ等であってよい。
【００６５】
図１０は、可動範囲測定装置２の機能ブロック図である。
【００６６】
図１０に示す例では、可動範囲測定装置２は、身体部位位置計測装置２４０と、処理装置１００Ａとを含む。
【００６７】
身体部位位置計測装置２４０は、距離画像センサ２４と、可動部２５と、距離画像保持部２４２と、関節位置推定部２４４と、学習データ保持部２４６と、可動部制御部２４８とを含む。距離画像保持部２４２、関節位置推定部２４４、学習データ保持部２４６及び可動部制御部２４８は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよいし、双方で実現されてもよい。
【００６８】
距離画像保持部２４２は、距離画像センサ２４により取得された距離画像を保存する。関節位置推定部２４４は、学習データ保持部２４６内の学習データと、距離画像とに基づいて、被験者Ｓの関節位置を表す関節位置情報を生成する。
【００６９】
可動部制御部２４８は、可動部２５を制御して距離画像センサ２４の位置（図９のセンサ角度θs）を変化させる。可動部制御部２４８は、例えば移動する方向と移動距離を可動部２５に入力することにより、可動部２５を目標位置へ移動させる。或いは、可動部２５に加速度センサを搭載し、その値を可動部制御部２４８が読み出して角度を算出し、目標位置となるよう可動部２５を制御する構成であってもよい。この場合、加速度センサからは加速度情報を可動部制御部２４８に送り、可動部制御部２４８からは移動方向と移動のON/OFFの情報を可動部２５に入力することにより移動制御を行うこととしてよい。
【００７０】
尚、距離画像保持部２４２、関節位置推定部２４４、学習データ保持部２４６及び可動部制御部２４８の一部又は全部は処理装置１００Ａにより実現されてもよい。
【００７１】
処理装置１００Ａのハードウェア構成自体は、図２を参照した説明した処理装置１００のハードウェア構成と同様であってよい。
【００７２】
処理装置１００Ａは、測定項目指定部１４０と、身体部位サイズ取得部１５０と、センサ角度算出部１５２と、センサ角度保持部１５４と、センサ角度・位置制御部１５６と、関節角度／可動域算出・出力部１５８と、センサ角度算出完了フラグ保持部１６０と、関節可動域測定装置全体制御部１６２とを含む。これらの各部については後述する。
【００７３】
身体部位サイズ取得部１５０は、距離画像、関節位置からセンサ角度の算出に必要な身体部位のサイズを取得する。センサ角度算出部１５２は、各身体部位のサイズから足が重ならない（境界が接する）角度θsensorを算出し、センサ角度をセンサ角度保持部１５４に保存する。センサ角度・位置制御部１５６は測定項目の変更が発生した際、センサ角度保持部１５４からセンサ角度を読み出して可動部２５の移動方向・移動距離を算出して可動部制御部２４８に出力する。センサ角度算出完了フラグ保持部１６０はセンサ角度の算出が完了したかどうかを示すフラグを保持する。関節可動域測定装置全体制御部１６２はセンサ位置の算出、関節角度の算出等の装置全体の制御を行う関節角度／可動域算出・出力部１５８は関節角度の算出・出力処理を行う。関節角度／可動域算出・出力部１５８は、図３に示した関節角度算出部１３２、関節角度保持部１３４、可動域算出部１３６及び出力部１３８と同様の機能を有してよい。
【００７４】
図１１は、可動範囲測定装置２の関節可動域測定装置全体制御部１６２により実行される処理フローの一例を示す。この処理フローは、例えば、距離画像及び関節位置が更新される毎に１回行われる。例えば毎秒30フレーム分の距離画像及び関節位置が身体部位位置計測装置２４０から出力される場合、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、このフローを１秒間に３０回実行することとなる。
【００７５】
ステップ１１００では、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、センサ角度算出完了フラグを読み出してセンサ角度算出が完了しているか否かを判定する。センサ角度算出が完了している場合は、ステップ１１１０に進み、それ以外の場合は、ステップ１１０２に進む。
【００７６】
ステップ１１０２では、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、身体部位サイズ取得部１５０に身体部位サイズ取得処理を実行させる。身体部位サイズ取得処理については後述する。
【００７７】
ステップ１１０４では、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、センサ角度算出部１５２にセンサ角度算出処理を実行させる。センサ角度算出処理については後述する。
【００７８】
ステップ１１０６では、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、センサ角度算出部１５２に算出したセンサ角度をセンサ角度保持部１５４に保存させる。
【００７９】
ステップ１１０８では、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、センサ角度算出完了フラグをセットする。
【００８０】
ステップ１１０８では、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、関節角度／可動域算出・出力部１５８に関節角度/可動域算出・出力処理を実行させる。例えば、関節可動域測定装置全体制御部１６２は、身体部位位置計測装置２４０から得られる関節位置情報に基づいて、所定の関節角度算出式により関節角度を算出する。関節可動域測定装置全体制御部１６２は、今回の測定項目に関して算出した関節角度の最大値に基づいて、関節の可動域（可動範囲）を算出する。関節可動域測定装置全体制御部１６２は、算出した関節の可動域を表す情報を表示部（図示せず）に出力する。
【００８１】
図１２は、身体部位サイズ取得処理の処理フローの一例を示す。
【００８２】
ステップ１２００では、身体部位サイズ取得部１５０は、関節位置推定部２４４から関節位置情報を取得する。
【００８３】
ステップ１２０２では、身体部位サイズ取得部１５０は、センサ位置の算出に必要な関節間のサイズを算出する。例えば、図５で示した股関節の外旋/内旋の場合、身体部位サイズ取得部１５０は、股関節間のサイズw、股関節から膝までのサイズh及び膝から爪先までのサイズlshinを両端の２つの関節の座標から算出する。
【００８４】
ステップ１２０４では、身体部位サイズ取得部１５０は、必要な関節間のサイズをすべて算出したか否かを判定する。必要な関節間のサイズをすべて算出した場合は、ステップ１２０６に進み、それ以外の場合はステップ１２０２に戻る。
【００８５】
ステップ１２０６では、身体部位サイズ取得部１５０は、関節位置情報を用いて足の半径rを算出する。この処理については後述する。
【００８６】
図１２に示す処理によれば、関節の可動域を求めるのに使用する距離画像から得られる関節位置情報を用いて、センサ角度の算出に必要な身体部位サイズ（股関節間のサイズ等）を算出することができる。この身体部位サイズは、被験者本人の距離画像を用いて算出されるので、被験者毎に最適なセンサ角度の算出が可能となる。
【００８７】
図１３は、図１２のステップ１２０６の処理フローの一例を示す。図１４は、図１３の処理フローの説明図であり、（Ａ）は、距離画像の一例を示し、（Ｂ）は、輪郭フラグデータの一例を示し、（Ｃ）は、垂線フラグデータの一例を示し、（Ｄ）は、交点の一例を示す。
【００８８】
ステップ１３００では、身体部位サイズ取得部１５０は、距離画像を取得する。図１４（Ａ）に示す例では、距離画像は、手を挙げている被験者の距離画像である。
【００８９】
ステップ１３０２では、身体部位サイズ取得部１５０は、距離画像から輪郭を算出して輪郭フラグデータにセットする。即ち、身体部位サイズ取得部１５０は、距離画像から被験者の輪郭を算出し、図１４（Ｂ）に示すように、輪郭を示す輪郭フラグデータに保存する。輪郭フラグデータは距離画像と同じ画素数の2次元配列を有し、距離画像の画素と1対1で対応するフラグを保持する。
【００９０】
ステップ１３０４では、身体部位サイズ取得部１５０は、足の骨の垂線上の点のフラグを垂線フラグデータ上にセットする。即ち、身体部位サイズ取得部１５０は、足の骨と垂直に交わる直線の式を算出し、垂線フラグデータ内のその直線上の画素のフラグをセットする。垂線フラグデータは、同様に、距離画像と同じ画素数の2次元配列を有し、距離画像の画素と1対1で対応するフラグを保持する。尚、図１４（Ｃ）に示す例では、説明のために骨格も示されているが、実際は直線上の画素のみフラグがセットされる。直線の算出については、垂線フラグデータの左下の画素を原点としたx-y平面を考え、まず足の関節2点を結ぶ直線（足骨の直線）を求める。そしてその直線と直交する直線の式y=ａx+ｂを算出して、垂線フラグデータ上の各画素の位置を代入して式を満たす場合のみその画素のフラグをセットする。
【００９１】
ステップ１３０６では、身体部位サイズ取得部１５０は、上記ステップ１３０２で得た輪郭フラグデータと上記ステップ１３０４で得た垂線フラグデータの同じ位置の画素を1つずつ読みだす。
【００９２】
ステップ１３０８では、身体部位サイズ取得部１５０は、輪郭フラグデータと垂線フラグデータに基づいて、上記ステップ１３０６で読み出した画素について、輪郭フラグ及び垂線フラグの両方のフラグがセットされているか否かを判定する。輪郭フラグ及び垂線フラグの両方のフラグがセットされている場合は、ステップ１３１０に進み、それ以外の場合（片方のみにセット又は双方とも未セットの場合）、ステップ１３１２に進む。
【００９３】
ステップ１３１０では、身体部位サイズ取得部１５０は、上記ステップ１３０６で読み出した画素の座標を保存する。即ち、身体部位サイズ取得部１５０は、輪郭フラグ及び垂線フラグの両方のフラグがセットされている画素の座標（以下、「交点座標」とも称する）を保存する。
【００９４】
ステップ１３１２では、身体部位サイズ取得部１５０は、全ての画素について輪郭フラグ及び垂線フラグの有無のチェックを行ったか否かを判定する。全ての画素についてフラグのチェックを行った場合は、ステップ１３１４に進み、それ以外の場合は、ステップ１３０６に戻り、新たな画素について処理を繰り返す。
【００９５】
ステップ１３１４では、身体部位サイズ取得部１５０は、保存された交点座標を１つずつ読み出す。
【００９６】
ステップ１３１６では、身体部位サイズ取得部１５０は、上記ステップ１３１４で読み出した交点座標について、足骨の直線からの距離を求め、左右のいずれか側で距離が最小か否かを判定する。即ち、身体部位サイズ取得部１５０は、今回読み出した交点座標が左右のどちらかの側で足骨に最も近いか否かを判定する。読み出した交点座標がどちらかの側で足骨に最も近い場合は、ステップ１３１８に進み、それ以外の場合は、ステップ１３２０に進む。
【００９７】
ステップ１３１８では、身体部位サイズ取得部１５０は、足骨に最も近い交点座標（最近の交点座標）を左右の近い側について更新する。例えば、今回読み出した交点座標が左側で足骨に最も近い場合は、左側の最近の交点座標を、今回読み出した交点座標により更新（置換）する。
【００９８】
ステップ１３２０では、身体部位サイズ取得部１５０は、全ての交点座標を読み出したか否かを判定する。全ての交点座標を読み出した場合は、ステップ１３２２に進み、それ以外の場合は、ステップ１３１４に戻り、新たな交点座標を読み出して処理を繰り返す。
【００９９】
ステップ１３２２では、身体部位サイズ取得部１５０は、左右の最近の交点座標の間の距離を求め、求めた距離を２で割った値を足の半径rとする。例えば、図１４（Ｄ）に示す例では、交点座標Ａ，Ｂが、右足の骨に対するそれぞれ左右の最近の交点座標であり、交点座標Ａ，Ｂ間の距離の半分が足の半径rとして算出される。尚、交点座標Ｃ，Ｄはここでは用いられない。左足の半径を求めるときは、左足の骨に対する垂線を別途求めることとしてよい。
【０１００】
図１３に示す処理によれば、関節の可動域を求めるのに使用する距離画像を用いて、センサ角度の算出に必要な身体部位サイズ（足の半径r）を算出することができる。この身体部位サイズは、被験者本人の距離画像を用いて算出されるので、被験者毎に最適なセンサ角度の算出が可能となる。
【０１０１】
図１５は、図１３のステップ１３０２の処理フローの一例を示す。
【０１０２】
ステップ１５００では、身体部位サイズ取得部１５０は、距離画像からチェック対象の１画素と、その周辺の画素(上下左右、右上、左上、右下、左下)を読み出す。
【０１０３】
ステップ１５０２では、身体部位サイズ取得部１５０は、読み出した周辺の画素の距離とチェック対象画素の距離と比較し、距離の差が閾値以上であるか否かを判定する。距離の差が閾値以上である場合は、ステップ１５０４に進み、それ以外の場合は、ステップ１５００に戻り、新たなチェック対象の1画素を選択して、処理を繰り返す。
【０１０４】
ステップ１５０４では、身体部位サイズ取得部１５０は、比較した２つの画素のうち、距離が遠い方の画素を輪郭線としてフラグをセットする。これは、被験者の輪郭となる画素で距離が急変するためである。
【０１０５】
ステップ１５０６では、身体部位サイズ取得部１５０は、全ての画素についてチェックを完了したか否かを判定する。全ての画素についてチェックを完了した場合は、終了となり、それ以外の場合は、ステップ１５００に戻り、新たなチェック対象の1画素を選択して、処理を繰り返す。このようにして、すべての画素に対して実行することで、輪郭線（輪郭フラグデータ）が得られる。
【０１０６】
図１６は、図１３のステップ１３０４の処理フローの一例を示す。
【０１０７】
ステップ１６００では、身体部位サイズ取得部１５０は、足の骨に垂直な直線の式を求める。直線の算出については、垂線フラグデータの左下の画素を原点としたx-y平面を考え、まず足の関節2点を結ぶ直線（足骨の直線）を求める。そしてその直線と直交する直線の式y=ａx+ｂを算出する。
【０１０８】
ステップ１６０２では、身体部位サイズ取得部１５０は、距離画像から画素を１つずつ読み出す。
【０１０９】
ステップ１６０４では、身体部位サイズ取得部１５０は、上記ステップ１６０２で読み出した画素が、足の骨に垂直な直線上にあるか否かを判定する。具体的には、身体部位サイズ取得部１５０は、上記ステップ１６０２で読み出した画素の位置を上記ステップ１６００で求めた式に代入し、式が満たされるか否かを判定する。上記ステップ１６０２で読み出した画素が、足の骨に垂直な直線上にある場合は、ステップ１６０６に進み、それ以外の場合は、ステップ１６０２に戻り、新たな画素を読み出して処理を繰り返す。
【０１１０】
ステップ１６０６では、身体部位サイズ取得部１５０は、上記ステップ１６０２で読み出した画素のフラグをセットする。
【０１１１】
ステップ１６０８では、身体部位サイズ取得部１５０は、全ての画素についてチェックを完了したか否かを判定する。全ての画素についてチェックを完了した場合は、終了となり、それ以外の場合は、ステップ１６０２に戻り、新たなチェック対象の１画素を選択して、処理を繰り返す。このようにして、すべての画素に対して実行することで、足骨の垂線（垂線フラグデータ）が得られる。
【０１１２】
図１７は、センサ角度算出・保存処理（図１１のステップ１１０６及びステップ１１０８）の処理フローの一例を示す。
【０１１３】
ステップ１７００では、センサ角度算出部１５２は、ステップ１１０２で得た関節間のサイズ及び足の半径rを読み出す。
【０１１４】
ステップ１７０２では、センサ角度算出部１５２は、前述の計算式（数３の式）と、dとrの関係から最大角度θsensorを算出し、算出した最大角度θsensorに基づいて、センサ角度θsを算出する。本例では、センサ角度算出部１５２は、最大角度θsensorをセンサ角度θsを算出する（即ちθs＝θsensor）。
【０１１５】
ステップ１７０４では、センサ角度算出部１５２は、ステップ１７０２で算出したセンサ角度θsをセンサ角度保持部１５４に保存する。
【０１１６】
図１８は、センサ角度・位置制御部１５６により実行される処理フローの一例を示す。このフローは測定項目指定部１４０により測定項目が変更される毎に実行されてよい。
【０１１７】
ステップ１８００では、センサ角度・位置制御部１５６は、指定された測定項目情報を取得する。
【０１１８】
ステップ１８０２では、センサ角度・位置制御部１５６は、距離画像センサ２４の現在位置に対して変更が必要であるか否かを判定する。距離画像センサ２４の現在位置に対して変更が必要であるか否かは、前回の測定項目と今回の測定項目の関係に基づいて判定されてよい。例えば、前回の測定項目が、右股関節の外転／内転又は左股関節の外旋／内旋であり、今回の測定項目が、左股関節の外転／内転又は右股関節の外旋／内旋である場合は、変更が必要であると判定してよい。同様に、前回の測定項目が、左股関節の外転／内転又は右股関節の外旋／内旋であり、今回の測定項目が、右股関節の外転／内転又は左股関節の外旋／内旋である場合は、変更が必要であると判定してよい。距離画像センサ２４の位置に対して変更が必要である場合は、ステップ１８０４に進み、必要でない場合は、そのまま終了する。
【０１１９】
ステップ１８０４では、センサ角度・位置制御部１５６は、センサ角度保持部１５４からセンサ角度θsを読み出し、距離画像センサ２４の現在位置から移動方向と移動距離を算出する。即ち、センサ角度・位置制御部１５６は、センサ角度θsを実現するための距離画像センサ２４の移動方向と移動距離（移動角度）であって、現在位置から移動方向と移動距離を算出する。尚、この際、例えば、あらかじめ変化角度と対応する移動距離を示すテーブルを用意しておき、変化角度に応じた移動距離を算出してもよい。尚、変化角度とは、今回実現すべきセンサ角度θsと現在位置に係るセンサ角度θsとの差である。
【０１２０】
ステップ１８０６では、センサ角度・位置制御部１５６は、上記ステップ１８０４で算出した移動方向及び移動距離を可動部制御部２４８に出力する。これに応じて、可動部制御部２４８は、可動部２５を制御して、指示された移動方向及び移動距離を実現する。
【０１２１】
ステップ１８０６では、センサ角度・位置制御部１５６は、距離画像センサ２４の現在位置を更新する。
【０１２２】
本実施例２によれば、距離画像センサ２４を用いることで、被験者にマーカを貼りつけることなく容易に関節位置の取得が可能である。また、距離画像センサ２４の位置（センサ角度θs）を測定項目に応じて切り替えることで、測定項目に応じて適切な距離画像を取得することができ、精度の高い関節位置情報を取得することができる。また、距離画像センサ２４の位置を、足の重なりが可動域の全体にわたって生じない位置に移動させることで、例えば上面視等では足の重なりが生じるような可動域の測定時においても、精度の高い関節位置情報を取得することができる。この結果、例えば上面視等では足の重なりが生じるような可動域の測定時においても、精度の高い測定結果を得ることができる。
【０１２３】
尚、本実施例２における図１１に示した処理フローは、上述した実施例１におけるセンサ角度の設定時に利用されてもよい。
【０１２４】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【０１２５】
例えば、上述した実施例では、測定対象は人体の関節の可動域であるが、ロボットのような人体以外の関節を有する測定対象物に適用されてもよい。この場合は、測定対象は、同様に、例えばロボットの、関節の可動域であってよい。
【０１２６】
また、上述した実施例では、ＸＹ平面は水平面であるが、測定対象によっては、ＸＹ平面は、他の面（例えば鉛直面や斜めの面）であってもよい。
【０１２７】
また、上述した実施例において、身体部位サイズ取得部１５０は、ｈ、ｄ、ｒ等の身体部位サイズを別のセンサからの取得した情報を用いて算出してもよい。別のセンサは、例えば、被験者の立った姿勢での測定用に設けられるセンサであってよい。
【０１２８】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
ＸＹ平面に対して第１方向から測定対象物の第１距離画像と、ＸＹ平面に対して前記第１方向とは異なる第２方向から前記測定対象物の第２距離画像とを取得するセンサであって、前記第１方向は、前記第１方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定され、前記第２方向は、前記第２方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目であって前記第１測定項目とは異なる第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定されるセンサと、
前記第１距離画像に基づいて前記第１測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第２距離画像に基づいて前記第２測定項目に係る可動範囲を算出する処理装置とを含む、可動範囲測定装置。
（付記２）
前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１センサと、前記第１センサとは異なる第２センサであって前記第２距離画像を取得する第２センサとを含み、
前記処理装置は、前記第１測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第２測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記第１センサと前記第２センサとを切り替えて用いる、付記１に記載の可動範囲測定装置。
（付記３）
前記センサは、前記第１距離画像を取得する第１位置と、前記第２距離画像を取得する第２位置との間で移動可能であり、
前記処理装置は、前記第１測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第２測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記センサの位置を前記第１位置と前記第２位置の間で切り替える、付記１に記載の可動範囲測定装置。
（付記４）
前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記第１方向は、ＸＹ平面上で仰向け状態の前記被験者を基準としたとき右上方から前記被験者に向かう方向であり、前記第２方向は、左上方から前記被験者に向かう方向であり、
第１測定項目は、右股関節の外転／内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の右足の股関節を中心として右足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、左股関節の外旋／内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の左足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか１つであり、
第２測定項目は、左股関節の外転／内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の左足の股関節を中心として左足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、右股関節の外旋／内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の右足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか１つである、付記１〜３のうちのいずれか１項に記載の可動範囲測定装置。
（付記５）
前記第１測定項目は、右股関節の外転／内転時の可動範囲であり、
前記第２測定項目は、左股関節の外転／内転時の可動範囲であり、
前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれは、ＸＹ平面に対してなす角度θ１が以下の関係を満たし、
０＜θ１≦tan−１ｍ
ｍは、上記の数３の式であり、
ｈはＸＹ平面に対して垂直なＺ方向における股関節から膝までの距離を表し、ｄはＺ方向に視た平面視で内転時に一方の足が他方の足の外に出る距離を表し、ｒは被験者の足の断面の径を表す、付記４に記載の可動範囲測定装置。
（付記６）
前記第１測定項目は、左股関節の外旋／内旋時の可動範囲であり、
前記第２測定項目は、右股関節の外旋／内旋時の可動範囲であり、
前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれは、ＸＹ平面に対してなす角度θ２が以下の関係を満たし、
０＜θ２≦tan−１ｍ
ｍは、上記の数３の式であり、
ｈはＸＹ平面に対して垂直なＺ方向における股関節から膝までの距離を表し、ｄはＺ方向に視た平面視で外旋時に一方の足が他方の足の外に出る距離を表し、ｒは被験者の足の断面の径を表す、付記４に記載の可動範囲測定装置。
（付記７）
前記処理装置は、前記被験者の関節位置情報と、前記第１距離画像又は前記第２距離画像とに基づいて、ｈ、ｄ及びｒを算出する、付記５又は６に記載の可動範囲測定装置。
（付記８）
前記処理装置は、前記第１距離画像又は前記第２距離画像から前記被験者の輪郭を検出すると共に、前記関節位置情報から前記被験者の足の骨と垂直に交わる直線を算出し、前記直線と前記輪郭との交点のうち、前記足の骨に最も近い交点を、前記足の骨の両側でそれぞれ探索し、前記足の骨に最も近い交点間の距離に基づいて、ｒを算出する、付記７に記載の可動範囲測定装置。
（付記９）
前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記処理装置は、前記第１距離画像に基づいて得られる前記被験者の関節位置を表す第１関節位置情報に基づいて、前記第１測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第２距離画像に基づいて得られる前記被験者の関節位置を表す第２関節位置情報に基づいて、前記第２測定項目に係る可動範囲を算出する、付記１に記載の可動範囲測定装置。
（付記１０）
測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第１方向に視たときの前記測定対象物の第１距離画像であって、前記第１方向が、前記第１方向に前記測定対象物を視たときに前記第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第１距離画像を取得し、
前記取得した第１距離画像に基づいて前記第１測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目であって、前記第１測定項目とは異なる第２測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第２方向に視たときの前記測定対象物の第２距離画像であって、前記第２方向が、前記第２方向に前記測定対象物を視たときに前記第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第２距離画像を取得し、
前記取得した第２距離画像に基づいて前記第２測定項目に係る可動範囲を測定することを含む、可動範囲測定方法。
（付記１１）
測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第１測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第１方向に視たときの前記測定対象物の第１距離画像であって、前記第１方向が、前記第１方向に前記測定対象物を視たときに前記第１測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第１距離画像を取得し、
前記取得した第１距離画像に基づいて前記第１測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のＸＹ平面内の可動範囲に関する第２測定項目であって、前記第１測定項目とは異なる第２測定項目を測定するときに、ＸＹ平面に対して第２方向に視たときの前記測定対象物の第２距離画像であって、前記第２方向が、前記第２方向に前記測定対象物を視たときに前記第２測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第２距離画像を取得し、
前記取得した第２距離画像に基づいて前記第２測定項目に係る可動範囲を測定する、
処理をコンピューターに実行させる可動範囲測定プログラム。
【符号の説明】
【０１２９】
１，２    可動範囲測定装置
２１    第１距離画像センサ
２２    第２距離画像センサ
２４    距離画像センサ
１００，１００Ａ    処理装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１４】
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