(57)【要約】      （修正有）【課題】人体の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して人体の動作に関連するデータを取得する複数の検出部から出力される複数の出力信号を同期させることを可能とする装置を提供する。【解決手段】信号処理装置４０は、人体の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して人体の動作に関連するデータを取得する複数の検出部１０，２０のそれぞれから出力される出力信号が入力され、一つの検出部１０からの第一の出力信号と他の検出部２０からの第二の出力信号を、各々の波形を維持しながら、時間軸上で互いにずらして、第一、第二の出力信号の相互相関関数の値が最大となる、時間軸上での第１、第２の出力信号の特定の位置を抽出し、第一、第二の出力信号を、時間軸上で特定の位置に設定することにより、第一の出力信号と第二の出力信号とを同期させる。【選択図】図３
2016097200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号が入力される入力部と、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらして、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での前記複数の出力信号の各々の特定の位置を抽出し、前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定する制御部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の信号処理装置において、
前記制御部は、前記複数の出力信号のそれぞれについて、前記各出力信号の値をその最大値を１とするように正規化し、前記正規化を行った後の前記複数の出力信号に対して前記相互相関関数の値を算出することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の信号処理装置において、
前記複数の検出部は、前記対象物の第１箇所に取り付けられた第一の検出部と前記対象物の前記第一箇所と異なる第二箇所に取り付けられた第二の検出部とを有し、
前記複数の出力信号は、前記第一の検出部から出力される第一の出力信号と前記第二の検出部から出力される第二の出力信号とを有し、
前記制御部は、
前記時間軸上で、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の一方の開始タイミングに対する、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の他方の開始タイミングの時間差の値を複数の異なる値に設定したときの、前記時間差の前記複数の値の各々に対する前記相互相関関数の値を算出し、
前記時間差の前記複数の値のうちの、前記相互相関関数の値が最大となる値を、特定の時間差として抽出し、
前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の前記他方の開始タイミングを、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の前記一方の開始タイミングから前記特定の時間差だけ経過したタイミングに設定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記対象物は人体であり、
前記第一の検出部は、前記人体の足の裏面に接する箇所に取り付けられていて、前記第一の出力信号は、前記足が接地している間において変化し、前記足が接地していない間には変化しない信号であり、
前記第二の検出部は、前記人体の前記足の裏面を除く箇所に取り付けられていて、前記第二の出力信号は、前記足の動作に関連する信号であり、
前記制御部は、前記第二の出力信号に対して、前記第二の出力信号における前記第一の出力信号が変化しない期間に対応する部分の信号を削除する第一の信号処理を行い、前記第一の出力信号と、前記第一の信号処理を行った後の前記第二の出力信号とに基づいて、前記相互相関関数の値の算出を行うことを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の信号処理装置において、
前記第一の検出部は、前記人体の左右の足の一方の裏面に接する箇所に取り付けられていて、
前記制御部は、前記第二の出力信号に対して、前記第二の出力信号の、前記人体の左右の足の他方の動きに対応して変化する部分の信号を削除する第二の信号処理を行い、前記第一の出力信号と、前記第一の信号処理と前記第二の信号処理とを行った後の前記第二の出力信号とに対して、前記相互相関関数の値の算出を行うことを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号を処理する信号処理装置の信号処理方法であって、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらし、
前記複数の出力信号の各々の、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での特定の位置を抽出し、
前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定することを特徴とする信号処理方法。
【請求項７】
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号を処理するコンピュータに、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらせ、
前記複数の出力信号の各々の、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での特定の位置を抽出させ、
前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定させることを特徴とする信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラムに関し、特に、非同期で動作する複数の装置から出力される複数の出力信号を同期させて、各出力信号の複合的な処理を可能とする信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサや圧力センサなどの複数のセンサを人体の異なる箇所に取り付け、これらの出力信号を基に運動の特性を評価する技術が知られている（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２０１２−１６１４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、複数のセンサの出力信号を個別に評価するだけでなく、各センサの出力信号を組み合わせて複合的に処理することで、より有益な運動の特性の評価を行うことができる。このような処理を行う場合、複数のセンサの動作を同期させておかなければ正確な評価を下すことができない。このため、上記特許文献１に記載の構成においては各々がセンサを備える複数の検出部がそれぞれ無線通信を行う通信部を備え、各検出部間で通信部を介して互いに無線通信を行うことにより、各センサの動作を同期させるような構成とされている。すなわち、各検出部は互いの動作を同期させるための無線通信等の通信部を備えているため、それによるコストの増加があるとともに、通信部による消費電力の増加があり、各検出部がバッテリによって動作している場合、検出部の動作可能時間が減少するという問題もあった。
そこで、本発明は、人体の互いに異なる箇所に取り付けられて人体の動作に関連するデータを取得する複数のセンサを互いに独立して動作する簡素な構成としておきながら、各センサから出力される複数の出力信号を同期させることを可能とする信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム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】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明によれば、
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号が入力される入力部と、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらして、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での前記複数の出力信号の各々の特定の位置を抽出し、前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定する制御部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置が提供される。
【０００６】
また、本発明の他の態様によれば、
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号を処理する信号処理装置の信号処理方法であって、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらし、
前記複数の出力信号の各々の、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での特定の位置を抽出し、
前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定することを特徴とする信号処理方法が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の態様によれば、
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号を処理するコンピュータに、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらせ、
前記複数の出力信号の各々の、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での特定の位置を抽出させ、
前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定させることを特徴とする信号処理プログラムが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のセンサを非同期で動作させながら、各センサからの複数の出力信号を同期させることができて、それにより各センサからの複数の出力信号に対する複合的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る二つの検出部をユーザが装着した状態を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る第二の検出部の具体的構成を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る二つの検出部と、これらに接続される信号処理装置との主制御構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る信号処理方法の流れを示すフローチャートである。
【図５】信号処理方法の各処理を施すことで変化する加速度波形の一例を示す説明図である。
【図６】走行区間を抽出する走行区間抽出処理を説明するための説明図である。
【図７】各圧力センサから出力された圧力波形の一例の一部を示すグラフである。
【図８】同期処理を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る信号処理装置について説明する。
なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１１】
まず、本発明に係る信号処理装置に接続される検出部の一例について説明する。
図１は、二つの検出部１０，２０をユーザが装着した状態を示す説明図である。
図１に示すように、第一の検出部１０は、例えば本体部１１と、ベルト部１２とを有しており、ベルト部１２によって、ユーザの腰の位置で本体部１１が固定されている。ここで、例えば左右方向をＸ軸とし、前後方向をＹ軸とし、上下方向をＺ軸とする。Ｘ軸においては左手方向を正、右手方向を負とする。Ｙ軸においては進行方向逆向きを正とし、進行方向を負とする。Ｚ軸においては上方向を正、下方向を負とする。
【００１２】
図２は第二の検出部２０の具体的構成を示す説明図である。
図２に示すように、第二の検出部２０は、例えば靴の中敷きとして用いられるものであり、例えば４つの圧力センサ２１，２２，２３，２４と、これらを保持する中敷き体２５とを備えている。４つの圧力センサ２１，２２，２３，２４のうち、つま先に配置されたものを第一圧力センサ２１とし、親指の付け根近傍に配置されたものを第二圧力センサ２２とし、小指の付け根近傍に配置されたものを第三圧力センサ２３とし、踵に配置されたものを第四圧力センサ２４とする。
【００１３】
ここで、第一の検出部１０と第二の検出部２０とは互いに独立して動作していて、互いに同期するような構成は有していない。
図３は、二つの検出部１０，２０と、これらに接続される信号処理装置４０との主制御構成を示すブロック図である。
図３に示すように第一の検出部１０は、センサ部１３、出力部１４、表示部１５、操作部１６、記憶部１７及びこれらを制御する制御部１８を本体部１１内に備えて構成されている。
センサ部１３は、例えば加速度センサを有し、前後方向、左右方向、上下方向それぞれの加速度データを所定時間（例えば５ｍｓ）毎に取得し、出力信号を制御部１８に出力するようになっている。
記憶部１７は、センサ部１３の加速度センサにより取得されて制御部１８に出力された加速度データを時間データに関連付けて記憶するものである。なお、記憶部１７は、第一の検出部１０に対して一体的に構成されているものであってもよいし、その一部又は全部が、例えばメモリカード等のリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、第一の検出部１０に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。
出力部１４は、記憶部１７に記憶されている加速度データを、制御部１８による制御に基づいて信号処理装置４０に出力するものであり、例えばＵＳＢ端子などのインターフェースを有している。
表示部１５は、センサ部１３の加速度センサが取得した加速度データ或いは記憶部１７に記憶されている加速度データを制御部１８による制御に基づいて表示するものであり、例えば液晶パネルなどである。
操作部１６は、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源ボタン（図示省略）、データ取得の開始／停止を指示する開始／停止ボタン（図示省略）、表示内容を切り替える表示切替ボタン（図示省略）等を備えており、この操作部１６からの指示に基づいて制御部１８は各部を制御するようになっている。
【００１４】
制御部１８は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）からなり、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行するものである。
具体的には、制御部１８は、所定時間毎にセンサ部１３の加速度センサによって取得された前後方向、左右方向、上下方向それぞれの加速度データを、記憶部１７に時間データに関連付けて記憶させる。
【００１５】
また、第二の検出部２０は、センサ部２６、出力部２７、操作部２８、記憶部２９及びこれらを制御する制御部３０を中敷き体２５内に備えて構成されている。この中敷き体２５はユーザが履くシューズ内に設けられる。
センサ部２６は圧力センサ２１，２２，２３，２４を有し、上記の第二の検出部２０を有する中敷き体２５が設けられたシューズを履いたユーザが走行動作を行っているときに、当該部分に作用する圧力に対応する圧力データを所定時間（例えば５ｍｓ）毎に取得し、出力信号を制御部３０に出力するようになっている。
記憶部２９は、センサ部２６の圧力センサ２１，２２，２３，２４のそれぞれにより取得されて制御部３０に出力された圧力データを時間データに関連付けて記憶するものである。なお、記憶部２９は、第二の検出部２０に対して一体的に構成されているものであってもよいし、その一部又は全部が、例えばメモリカード等のリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、第二の検出部２０に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。
出力部２７は、記憶部２９に記憶されている圧力データを制御部３０による制御に基づいて信号処理装置４０に出力するものであり、例えばＵＳＢ端子などのインターフェースを有している。
操作部２８は、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源ボタン（図示省略）であり、電源がＯＮとする指示が入力されると制御部３０は各部を制御して、センサ部２６の圧力センサ２１，２２，２３，２４からの出力信号を取得するようになっている。
【００１６】
制御部３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）からなり、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行するものである。
具体的には、制御部３０は、所定時間毎にセンサ部２６の圧力センサ２１，２２，２３，２４によって取得された圧力データを、記憶部２９に時間データに関連付けて記憶させる。
【００１７】
信号処理装置４０は、例えばパソコンや携帯電話、スマートフォン、タブレット機器、リストバンド型端末などの情報端末などであり、入力部４１、表示部４２、操作部４３、記憶部４４及びこれらを制御する制御部４５を備えている。
【００１８】
入力部４１は、検出部１０，２０から出力された加速度データや圧力データを制御部４５による制御に基づいて取得するものであり、例えばＵＳＢ端子などのインターフェースを有している。
記憶部４４は、入力部４１を介して取得した加速度データや圧力データを時間データに関連付けて記憶するものである。なお、記憶部４４は、信号処理装置４０に対して一体的に構成されているものであってもよいし、その一部又は全部が、例えばメモリカード等のリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、信号処理装置４０に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。
表示部４２は、入力部４１を介して取得したデータあるいは記憶部４４に記憶されている加速度データや圧力データを制御部４５による制御に基づいて表示するものであり、例えば液晶パネルなどである。
操作部４３は、例えばキーボードやマウス、タッチパネルなどであり、この操作部４３からの指示に基づいて制御部４５は各部を制御するようになっている。
制御部４５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）からなり、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行するものである。処理プログラムとしては、二つの検出部１０，２０のそれぞれから出力された出力信号間の同期を取るための信号処理用プログラムが含まれている。
【００１９】
以下、信号処理プログラムに基づいて行われる信号処理方法について説明する。
図４は、信号処理方法の流れを示すフローチャートである。
【００２０】
ここで、信号処理装置４０の制御部４５は、第一の検出部１０から取得された、第一の検出部１０及び第二の検出部２０を装着したユーザが走行動作を行ったときの、第一の検出部１０による前後方向の加速度、左右方向の加速度、上下方向の加速度データのうちの、上下方向の加速度データと、第二の検出部２０による圧力データと、に対して以下の処理を行う。
【００２１】
図５は、各処理を施すことで変化する加速度波形の一例を示す説明図である。
信号処理装置４０の制御部４５は、第一の検出部１０から取得した上下方向の加速度のデータに対して、加速度の時間的変化を示す加速度波形Ａ１（図５（ａ）参照）を生成し、この加速度波形Ａ１に対して、例えば単純平均等の周知の平滑化処理を行う（ステップＳ１）。この平滑化処理による加速度波形Ａ２は図５（ｂ）に示す波形となる。なお、走行速度が速いときの加速度波形の場合、多峰性の波形になる可能性があるため、この平滑化処理においてはタップ数を極力多くすることが望ましい。
なお、各処理の対象とする加速度波形は、上下方向の加速度波形Ａ１単体に限るものではなく、前後方向の加速度又は左右方向の加速度と上下方向の加速度とを合成した合成加速度の波形を用いることも可能である。
【００２２】
次いで、信号処理装置４０の制御部４５は、平滑化処理後の加速度波形Ａ２における加速度の平均値Ａｖｅを算出し、加速度波形Ａ２の縦軸の値を、平均値Ａｖｅをゼロとする値に変更する平均化処理を施した加速度波形Ａ３（図５（ｃ）参照）を生成する（ステップＳ２）。この平均化処理により生成される加速度波形Ａ３は、図５（ｃ）に示すように、加速度波形Ａ２を全体として負側にシフトした波形となる。
【００２３】
次いで、信号処理装置４０の制御部４５は、平均化処理後の加速度波形Ａ３のうち、負値の部分を削除して、当該部分の加速度波形の値をゼロとする負値処理を行う（ステップＳ３）。そして、負値処理を行った加速度波形に対して、加速度の最大値を１とするように正規化する正規化処理を行う（ステップＳ４）。図５（ｄ）に正規化処理後の加速度波形Ａ４を示す。ここで、各圧力センサ２１〜２４により取得される圧力は、後述するように、各圧力センサ２１〜２４を有する第二の検出部２０が取り付けられた足が接地している間は変化するが、当該足が蹴り上げられて空中にあって接地していない間は変化しない。このため、各圧力センサ２１〜２４により取得される圧力の時間的変化を示す圧力波形は、後述する図８（ａ）に示すように、波形の山が間欠的に現れる波形となる。上記の加速度波形Ａ３の負値の部分を削除する負値処理は、この圧力波形Ｃ１との相関をとり易くするための処理である。また、センサ部１３の加速度センサで取得される加速度の値とセンサ部２６の圧力センサ２１〜２４で取得される圧力の値とは単位が異なっているため、そのままでは相関をとり難い。上記の加速度波形に対する正規化処理は、圧力の値の値と次元を揃えて相関をとり易くするための処理である。
【００２４】
次いで、信号処理装置４０の制御部４５は、正規化後の加速度波形Ａ４から、奇数番目の波形の山あるいは偶数番目の波形の山を削除して、当該部分の加速度波形の値をゼロとする不要波形削除処理を行ってパルス化した加速度波形Ａ５を生成する（ステップＳ５）。正規化後の加速度波形Ａ４において、例えば奇数番目の波形の山が右足による加速度変化を示しているとすると、偶数番目の波形の山は左足による加速度波形を示すことになる。そして、第二の検出部２０が右足か左足かに取り付けられているのは予め分かっているので、加速度波形Ａ５においては、加速度波形Ａ４における第二の検出部２０が取り付けられた足に対応する波形の山を残し、他の足に対応する波形は不要であるので、これを削除して、その部分の加速度波形の値をゼロとする。図５（ｅ）は、奇数番目の山が残された加速度波形Ａ５を示す。この加速度波形Ａ５の波形の各山が右足又は左足の一方の足の動きによる加速度変化を示している。
なお、他の足に対応する加速度波形Ａ３の山を削除するのではなく、所定の閾値以下をカットする方法を用いてもよい。
【００２５】
次いで、信号処理装置４０の制御部４５は、パルス化した加速度波形Ａ４から走行区間を抽出する走行区間抽出処理を行う（ステップＳ６）。
図６は、走行区間を抽出する走行区間抽出処理を説明するための説明図である。
図６（ａ）は、上記の不要波形削除処理を行ってパルス化した加速度波形Ａ５の、ユーザの走行動作の開始前から終了後までの全体を示している。この加速度波形Ａ５に対して、所定時間ｔｓ毎の標準偏差を、１サンプル（例えば５ｍｓ）ずつサンプリングタイミングをずらして算出する。ここで、所定時間ｔｓは、加速度波形Ａ５の山と山の谷間の部分であっても標準偏差がゼロとならない時間に設定する必要がある。標準偏差がゼロとなってしまうと、後述する閾値による走行区間の判定の際に、山と山の間である谷間部分が走行区間に含まれなくなる。これを防ぐべく、サンプリングタイミングが山と山の谷間にあったとしても、山の終わりのいくつかの値と、山の始まりのいくつかの値を含むように所定時間ｔｓの値を設定しておけば、谷間の部分でも標準偏差がゼロとならない。
本発明者は、種々の実験やシミュレーションを行うことで、遅く走った場合であっても加速度波形Ａ５の隣り合う一対の山のうち、先の山の始まりから次の山の半分を超える時間が約１ｓｅｃになっているということを見出したので、所定時間ｔｓとして８００ｍｓ〜１２００ｍｓの範囲に収まる時間を採用している。
【００２６】
次いで、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す加速度波形Ａ５に基づいて算出された、所定時間ｔｓ毎の標準偏差の時間的変化を示す標準偏差波形Ｂを示す。
例えば加速度波形Ａ５における最初の所定区間（例えば、図６（ａ）のＢ１区間）においては、加速度波形Ａ５に変化がないので標準偏差はゼロとなる。この区間では、加速度が変化していないから、ユーザは実質的に動いていなくて、静止している状態とみなすことができる。また、加速度波形Ａ５における走行地点（図６（ａ）のＢ２区間）においては、加速度波形Ａ５の変化があるため、標準偏差は大きくなる。つまり、図６（ｂ）に示すように、ユーザが静止しているところではセンサーノイズを含めても標準偏差がほぼゼロとなり、走っている区間においては標準偏差が大きな値を示す。
そして、図６（ｃ）に示すように、標準偏差が所定の閾値（例えば０．０１）を上回る区間を全走行区間として抽出する。ここで、全走行区間の開始タイミングをｔａ、終了タイミングをｔｂとする。
なお、この走行区間には、実際には、例えば走り始めの助走、準備期間等や、走り終わりの減速期間等が含まれている。そこで、図６（ｄ）に示すように、全走行区間からこの部分を除いた部分を実走行区間として抽出して、後述する同期処理において、この実走行区間の加速度波形と圧力波形との相互相関係数を算出するようにしてもよい。実走行区間の具体的な抽出方法としては、実際にスタート地点からゴール地点までの走行時間は予め分かっているのでその時間よりも短い時間を実走行区間として自動で抽出する方式や、ユーザが手動で設定する方式等がある。
【００２７】
次いで、信号処理装置４０の制御部４５は、第二の検出部２０から取得された圧力データに対して、平均圧力の時間的変化を示す圧力波形Ｃ１を生成し、この圧力波形Ｃ１に対して、圧力の最大値を１とする正規化を行う（ステップＳ７）。
図７は、センサ部２６の各圧力センサ２１，２２，２３，２４のそれぞれで取得される圧力及び平均圧力の時間的変化を示す圧力波形の一例の一部を示すグラフである。ここで、図７の縦軸の数値は圧力センサの出力値を10ｂｉｔのデジタル値で表した値である。信号処理装置４０の制御部４５は、まず各圧力センサ２１，２２，２３，２４のそれぞれで取得された圧力の時間ごとの平均圧力を算出して、平均圧力の時間的変化を示す圧力波形Ｃ１を生成する。そして、この圧力波形Ｃ１に対して、圧力の最大値を１とする正規化を行う。図８（ａ）に正規化後の圧力波形Ｃ２を示す。
【００２８】
次いで、信号処理装置４０の制御部４５は、正規化後の圧力波形Ｃ２の全体に対して同期対象区間の加速度波形Ａ５の時間軸上での相対的なタイミングを複数の値に設定して、このタイミングの設定値毎の圧力波形Ｃ２に対する加速度波形Ａ５の相互相関関数の値を算出する。そして、この相互相関関数の値に基づいて、加速度波形Ａ５と圧力波形Ｃ２とが最も良く同期するタイミングを抽出する同期処理を行う（ステップＳ８）。
図８は、相互相関関数による同期処理を説明するための説明図である。
図８（ａ）は、同期処理における、正規化後の圧力波形Ｃ２と全走行区間の加速度波形Ａ５との時間軸上での相互のタイミングの関係を示している。同期処理において、正規化後の圧力波形Ｃ２の終了タイミングをｔｐとする。そして、正規化後の圧力波形Ｃ２の開始タイミングに対する全走行区間の加速度波形Ａ５の開始タイミングｔａとの時間差をＤとして、この時間差Ｄを、加速度波形１，加速度波形２，加速度波形３に示すように、時間軸上でゼロからｔ１、ｔ２、・・・と徐々に変えていき、全走行区間の加速度波形Ａ５の終了タイミングｔｂが圧力波形Ｃ２の終了タイミングｔｐに一致するまで行う。そして、時間差Ｄの値を変える毎に、圧力波形Ｃ２と加速度波形Ａ５との相互相関関数の値を算出する。
図８（ｂ）は、時間差Ｄをゼロから（ｔｐ−ｔｂ）まで変えたときの相互相関関数の値の変動を、時間差Ｄを横軸として示したグラフである。信号処理装置４０の制御部４５は、図８（ｂ）に示すように、この相互相関関数の値が最も大きいところの時間差Ｄの値を最適時間差ｔｍとして抽出する。すなわち、時間差Ｄの値が最適時間差ｔｍであるとき、相互相関関数の値が最も大きくなり、圧力波形Ｃ２と加速度波形Ａ５とが最も良く同期している状態になっているとみなすことができる。図８（ｃ）は、時間差Ｄが最適時間差ｔｍであって、圧力波形Ｃ２と加速度波形Ａ５とが最も良く同期しているとみなせる状態であるときの、圧力波形Ｃ２と加速度波形Ａ５とのタイミングの関係を示している。このとき、図８（ｃ）に示すように、圧力波形Ｃ２の波形の山と加速度波形Ａ５の波形の山とがほぼ同じタイミングとなるとともに、圧力波形Ｃ２の波形の山の大きさの変化傾向と加速度波形Ａ５の波形の山の大きさの変化傾向とがほぼ同じとなる。
信号処理装置４０の制御部４５は、上記の同期処理を行って圧力波形Ｃ２に対する加速度波形Ａ５の時間軸上での時間差を最適時間差ｔｍに設定することで、圧力波形Ｃ２と加速度波形Ａ５とを同期させる。その後、圧力波形と加速度波形とを組み合わせて複合的に処理して、ユーザの運動特性の評価を行う。
この運動特性の評価においては、加速度波形だけでは明確に分からなかった足の接地タイミングや接地時間を圧力波形から知ることが出来て、それにより、この足の接地タイミングや接地時間と加速度波形に基づく身体の上下左右の動きとを対応付けることができる。そして、例えば、走行速度が互いに異なる場合に、接地タイミングを互いに合わせるようにデータ処理することで、データを比較することができる。これにより、ユーザの走行動作中の身体の動き方を複数の人と比較することも比較的容易になる。更に、これを例えば走行能力の高い人と比較することにより、自身の走行動作での身体の動き方との違いを分析することも比較的容易となり、例えばユーザのランニングフォームの改善に役立てることもできる。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、複数の検出部を、互いに独立して非同期で動作する構成としながら、各検出部から出力される複数の出力信号を、各出力信号の相互相関関数の値を算出することに基づいて、同期させることができる。これにより、各検出部を、互いの動作を同期させるための通信部を備えない簡素な構成とすることができて、各検出部のコストを低減させることができるとともに、各検出部の消費電力を低減してバッテリによる動作可能時間を長くすることができる。
【００３０】
また、第一の検出部の出力信号の波形と、第二の検出部の出力信号の波形とをそれぞれ最大値を１とするように正規化し、正規化後の波形に対して相互相関関数の値を算出するようにしているので、第一、第二の検出部が有するセンサの種類や出力信号の大きさによらず、同期処理を良好に行うことができる。
【００３１】
なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、二つの検出部１０，２０の２つの出力信号について相互相関関数の値を算出して、各出力信号を同期させる構成について説明したが、３つ以上の検出部の３つ以上の複数の出力信号について相互相関関数の値を算出して、各出力信号を同期させるようにしてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、パルス化した加速度波形Ａ４から走行区間を抽出する場合を例示して説明したが、正規化後の圧力波形Ｃ２から走行区間を抽出するようにしてもよい。この場合、圧力波形Ｃ２から同期対象区間が求められ、それに基づいて加速度波形Ａ５との相互相関係数の値が算出されることになる。
【００３４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲をその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
【００３５】
〔付記〕
＜請求項１＞
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号が入力される入力部と、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらして、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での前記複数の出力信号の各々の特定の位置を抽出し、前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定する制御部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
＜請求項２＞
請求項１記載の信号処理装置において、
前記制御部は、前記複数の出力信号のそれぞれについて、前記各出力信号の値をその最大値を１とするように正規化し、前記正規化を行った後の前記複数の出力信号に対して前記相互相関関数の値を算出することを特徴とする信号処理装置。
＜請求項３＞
請求項１又は２に記載の信号処理装置において、
前記複数の検出部は、前記対象物の第１箇所に取り付けられた第一の検出部と前記対象物の前記第一箇所と異なる第二箇所に取り付けられた第二の検出部とを有し、
前記複数の出力信号は、前記第一の検出部から出力される第一の出力信号と前記第二の検出部から出力される第二の出力信号とを有し、
前記制御部は、
前記時間軸上で、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の一方の開始タイミングに対する、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の他方の開始タイミングの時間差の値を複数の異なる値に設定したときの、前記時間差の前記複数の値の各々に対する前記相互相関関数の値を算出し、
前記時間差の前記複数の値のうちの、前記相互相関関数の値が最大となる値を、特定の時間差として抽出し、
前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の前記他方の開始タイミングを、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の前記一方の開始タイミングから前記特定の時間差だけ経過したタイミングに設定することを特徴とする信号処理装置。
＜請求項４＞
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記対象物は人体であり、
前記第一の検出部は、前記人体の足の裏面に接する箇所に取り付けられていて、前記第一の出力信号は、前記足が接地している間において変化し、前記足が接地していない間には変化しない信号であり、
前記第二の検出部は、前記人体の前記足の裏面を除く箇所に取り付けられていて、前記第二の出力信号は、前記足の動作に関連する信号であり、
前記制御部は、前記第二の出力信号に対して、前記第二の出力信号における前記第一の出力信号が変化しない期間に対応する部分の信号を削除する第一の信号処理を行い、前記第一の出力信号と、前記第一の信号処理を行った後の前記第二の出力信号とに基づいて、前記相互相関関数の値の算出を行うことを特徴とする信号処理装置。
＜請求項５＞
請求項４に記載の信号処理装置において、
前記第一の検出部は、前記人体の左右の足の一方の裏面に接する箇所に取り付けられていて、
前記制御部は、前記第二の出力信号に対して、前記第二の出力信号の、前記人体の左右の足の他方の動きに対応して変化する部分の信号を削除する第二の信号処理を行い、前記第一の出力信号と、前記第一の信号処理と前記第二の信号処理とを行った後の前記第二の出力信号とに対して、前記相互相関関数の値の算出を行うことを特徴とする信号処理装置。
＜請求項６＞
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号を処理する信号処理装置の信号処理方法であって、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらし、
前記複数の出力信号の各々の、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での特定の位置を抽出し、
前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定することを特徴とする信号処理方法。
＜請求項７＞
対象物の互いに異なる箇所に取り付けられて、互いに独立して動作して前記対象物の動作に関連したデータを取得する複数の検出部の各々から出力される複数の出力信号を処理するコンピュータに、
前記複数の出力信号を、前記複数の出力信号の各々の波形を維持しながら時間軸上で互いにずらせ、
前記複数の出力信号の各々の、前記複数の出力信号の相互相関関数の値が最大となる前記時間軸上での特定の位置を抽出させ、
前記複数の出力信号の各々を、前記時間軸上で前記特定の位置に設定させることを特徴とする信号処理プログラム。
【符号の説明】
【００３６】
１０      第一の検出部
１３      センサ部
１８      制御部
２０      第二の検出部
２１      第一圧力センサ
２２      第二圧力センサ
２３      第三圧力センサ
２４      第四圧力センサ
２８      制御部
４０      信号処理装置
４５      制御部
【図１】
2016097200.tif 000003
【図２】
2016097200.tif 000004
【図３】
2016097200.tif 000005
【図４】
2016097200.tif 000006
【図５】
2016097200.tif 000007
【図６】
2016097200.tif 000008
【図７】
2016097200.tif 000009
【図８】
2016097200.tif 000010