JP5921973B2 - Synchro action detection method, detection apparatus, and detection program - Google Patents
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Description
本発明は、シンクロ行動の検出方法、検出装置及び検出プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば人と人との間における息の合った行動を時系列で検出することに用いて好適なシンクロ行動を検出する技術に関する。 The present invention relates to a synchronization behavior detection method, a detection apparatus, and a detection program. More specifically, the present invention relates to a technique for detecting a suitable synchronized behavior by using, for example, time-sequential behavior detection between people.
人は、ハイタッチ,バンザイ,三三七拍子,一本締めなど、コミュニケーションを円滑にするために息を合わせた独特の行動(以下、「シンクロ行動」と呼ぶ)を行う。他にも、盆踊り,子供たちの手遊び(例えば、せっせっせっ),マスゲームなどリズムを合わせたシンクロ行動によって一体感を高めることは、昔から行われている自然な親和性の表現でもある。このようなシンクロ行動は人間同士の親和性を測る指標の一つであり、何らかの形で定量化できれば様々な人間関係を理解する上で役立つと考えられる。 People perform unique actions (hereinafter referred to as “synchronous actions”), such as high touch, banzai, thirty-three seven beats, and one-stop tightening, to facilitate communication. In addition, raising the sense of unity through synchronized rhythm-synchronized actions such as Bon Odori, children's hand play (for example), and mass games is also an expression of natural affinity that has been practiced since ancient times. Such synchronized behavior is one of the indicators for measuring human affinity, and if it can be quantified in some way, it will be useful for understanding various human relationships.
近年、人と人とのつながりを情報通信技術(Information and Communication Technology;以下、ICTと表記する)を活用して分析・可視化することでコミュニケーションを促進したり、人間関係上の課題を抽出するシステムやサービスが多数登場している。たとえばソーシャルネットワークと呼ばれるシステムのいくつかにおいて採用されている技術は、人間関係をソーシャルグラフという抽象化したモデルで捉え、つながりを基本として情報推薦などを行う技術がベースになっている。そこでは参加者のクリック履歴やコメント履歴、リンク情報などをもとに関係の深いつながりが自動抽出される(非特許文献1)。 In recent years, a system that promotes communication and extracts issues related to human relationships by analyzing and visualizing the connection between people using information and communication technology (hereinafter referred to as ICT). Many services have appeared. For example, the technology adopted in some systems called social networks is based on a technology that captures human relationships with an abstract model called a social graph and recommends information based on connections. In this case, a deep connection is automatically extracted based on the click history, comment history, link information, etc. of the participant (Non-patent Document 1).
インタラクション解析や多人数インタラクション分析と呼ばれる分野における従来の研究では、人々が言語のみならず位置や姿勢,うなずき,手の動きなど非言語コミュニケーションによってどのようにインタラクションを行っているかを、情報通信技術を活用して解析することによる状況に応じたアシスタントシステムの開発や、コミュニケーションを促進する情報通信技術システムの開発が行われている(非特許文献2)。 Traditional research in the field of interaction analysis and multi-person interaction analysis has shown how information and communication technology is used to understand how people interact with non-verbal communication such as position, posture, nodding and hand movements. Development of an assistant system according to the situation by utilizing and analyzing, and development of an information communication technology system for promoting communication have been performed (Non-Patent Document 2).
しかしながら、非特許文献1や非特許文献2を始めとする、情報通信技術を用いて人と人とのインタラクションを解析する従来の研究では、息の合った瞬間を汎用的に検出することはできない。このため、汎用性が高いとは言い難い。
However, in conventional research that analyzes human-human interaction using information communication technology, such as Non-Patent
そこで、本発明は、息の合った瞬間を汎用的に検出することができるシンクロ行動の検出方法、検出装置及び検出プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a detection method, a detection device, and a detection program for synchro behavior that can detect a moment when a breath comes in general.
かかる目的を達成するため、請求項1記載のシンクロ行動の検出方法は、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いて計測を行って前記シンクロ行動検出対象者別に時系列で加速度ベクトルの計測値データを取得するステップと、数式1によって計測時刻t別の前記加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換するステップと、前記シンクロ行動検出対象者別の前記加速度スカラーa(t)を用いて数式2によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における加速度に関する相互相関ra(t0)を計算するステップと、当該加速度に関する相互相関ra(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行うステップとを有するようにしている。
In order to achieve this object, the synchronization behavior detection method according to
また、請求項5記載のシンクロ行動の検出装置は、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いた計測によって時系列で取得された前記シンクロ行動検出対象者別の加速度ベクトルの計測値データを記憶装置から読み込む手段と、数式1によって計測時刻t別の前記加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換する手段と、前記シンクロ行動検出対象者別の前記加速度スカラーa(t)を用いて数式2によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における加速度に関する相互相関ra(t0)を計算する手段と、前記加速度に関する相互相関ra(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行う手段とを有するようにしている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the synchronization behavior detection device according to the synchronization behavior detection target for each synchronization behavior detection target, which is acquired in time series by measurement using a sensor attached to the same part of each body . Means for reading measured value data of an acceleration vector from a storage device; means for converting the acceleration vector at each measurement time t into an acceleration scalar a (t) according to
また、請求項9記載のシンクロ行動の検出プログラムは、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いた計測によって時系列で取得された前記シンクロ行動検出対象者別の加速度ベクトルの計測値データを記憶装置から読み込む手段、数式1によって計測時刻t別の前記加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換する手段、前記シンクロ行動検出対象者別の前記加速度スカラーa(t)を用いて数式2によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における加速度に関する相互相関ra(t0)を計算する手段、前記加速度に関する相互相関ra(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行う手段としてコンピュータを機能させるようにしている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a synchronization behavior detection program for each synchronization behavior detection target for each synchronization behavior detection target, which is acquired in time series by measurement using a sensor attached to the same part of each body . Means for reading measured value data of an acceleration vector from a storage device; means for converting the acceleration vector for each measurement time t into an acceleration scalar a (t) according to
また、請求項2記載のシンクロ行動の検出方法は、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いて計測を行って前記シンクロ行動検出対象者別に時系列で角速度ベクトルの計測値データを取得するステップと、数式3によって計測時刻t別の前記角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換するステップと、前記シンクロ行動検出対象者別の前記角速度スカラーω(t)を用いて数式4によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における角速度に関する相互相関rω(t0)を計算するステップと、当該角速度に関する相互相関rω(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行うステップとを有するようにしている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a synchronized behavior, wherein each synchronized behavior detection target is measured using a sensor attached to the same part of each body, and the angular velocity vector is time-sequentially for each synchronized behavior detected subject. Obtaining the measured value data, converting the angular velocity vector for each measurement time t into an angular velocity scalar ω (t) according to Equation 3, and the angular velocity scalar ω (t) for each synchronization behavior detection target The step of calculating the cross-correlation r ω (t 0 ) related to the angular velocity at the same part of the body at each evaluation reference time t 0 in the pair of synchronized behavior detection subjects using the equation 4 and the cross-correlation r ω related to the angular velocity a step of evaluating the synchronization behavior based on (t 0 ) every reference time t 0 of the evaluation.
また、請求項6記載のシンクロ行動の検出装置は、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いた計測によって時系列で取得された前記シンクロ行動検出対象者別の角速度ベクトルの計測値データを記憶装置から読み込む手段と、数式3によって計測時刻t別の前記角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換する手段と、前記シンクロ行動検出対象者別の前記角速度スカラーω(t)を用いて数式4によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における角速度に関する相互相関rω(t0)を計算する手段と、前記角速度に関する相互相関rω(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行う手段とを有するようにしている。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a device for detecting a synchronization behavior according to the synchronization behavior detection target for each synchronization behavior detection target, which is acquired in time series by measurement using a sensor attached to the same part of each body . Means for reading the measured value data of the angular velocity vector from the storage device; means for converting the angular velocity vector for each measurement time t into an angular velocity scalar ω (t) according to Equation 3; and the angular velocity scalar ω for each synchronization action detection target. means for calculating the cross-correlation r ω (t 0 ) related to the angular velocity at the same part of the body at each evaluation reference time t 0 in the pair of synchronized behavior detection subjects using Equation (4) using (t), and the angular velocity Means for performing an evaluation of the synchro action at every reference time t 0 of the evaluation based on the cross-correlation r ω (t 0 ).
また、請求項10記載のシンクロ行動の検出プログラムは、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いた計測によって時系列で取得された前記シンクロ行動検出対象者別の角速度ベクトルの計測値データを記憶装置から読み込む手段、数式3によって計測時刻t別の前記角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換する手段、前記シンクロ行動検出対象者別の前記角速度スカラーω(t)を用いて数式4によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における角速度に関する相互相関rω(t0)を計算する手段、前記角速度に関する相互相関rω(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行う手段としてコンピュータを機能させるようにしている。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a synchronization behavior detection program for each synchronization behavior detection target for each synchronization behavior detection target, which is acquired in time series by measurement using a sensor attached to the same part of each body . Means for reading the measured value data of the angular velocity vector from the storage device, means for converting the angular velocity vector for each measurement time t into an angular velocity scalar ω (t) according to Equation 3, and the angular velocity scalar ω (t for each synchronization action detection target ), A means for calculating a cross-correlation r ω (t 0 ) related to the angular velocity at the same part of the body at each evaluation reference time t 0 in the pair of subjects to be detected by the synchronization behavior, using Equation 4, a cross-correlation r related to the angular velocity omega (t 0) the evaluation of the synchro act on and cause the computer to function as means for performing for each reference time t 0 of the evaluation That.
また、請求項3記載のシンクロ行動の検出方法は、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いて計測を行って前記シンクロ行動検出対象者別に時系列で磁場ベクトルの計測値データを取得するステップと、計測時刻t別の前記磁場ベクトルを方位角度値θ(t)に変換するステップと、前記シンクロ行動検出対象者別の前記方位角度値θ(t)を用いて数式5によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における磁場に関する相互相関rθ(t0)を計算するステップと、当該磁場に関する相互相関rθ(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行うステップとを有するようにしている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a synchronized behavior, wherein a measurement is performed using a sensor attached to the same part of each body for each synchronized behavior detection target, and a magnetic field vector in time series for each synchronized behavior detection target. Using the measurement value data, converting the magnetic field vector for each measurement time t into an azimuth angle value θ (t), and the azimuth angle value θ (t) for each synchronization action detection target The step of calculating the cross-correlation r θ (t 0 ) related to the magnetic field at the same part of the body at each evaluation reference time t 0 in the pair of synchronization behavior detection subjects by the equation 5 and the cross-correlation r θ ( and a step of performing an evaluation of the synchronization behavior at every reference time t 0 of the evaluation based on t 0 ).
また、請求項7記載のシンクロ行動の検出装置は、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いた計測によって時系列で取得された前記シンクロ行動検出対象者別の磁場ベクトルの計測値データを記憶装置から読み込む手段と、計測時刻t別の前記磁場ベクトルを方位角度値θ(t)に変換する手段と、前記シンクロ行動検出対象者別の前記方位角度値θ(t)を用いて数式5によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における磁場に関する相互相関rθ(t0)を計算する手段と、前記磁場に関する相互相関rθ(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行う手段とを有するようにしている。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the synchro behavior detection apparatus according to the synchro behavior detection target person acquired in time series by measurement using a sensor attached to the same part of each body for each sync action detection target person. Means for reading measured value data of a magnetic field vector from a storage device, means for converting the magnetic field vector for each measurement time t into an azimuth angle value θ (t), and the azimuth angle value θ ( means for calculating a cross-correlation r θ (t 0 ) related to the magnetic field at the same part of the body at each evaluation reference time t 0 in the pair of subjects to be detected by the synchronization behavior using Equation 5; And a means for performing an evaluation of the synchronization behavior at every reference time t 0 of the evaluation based on the correlation r θ (t 0 ).
また、請求項11記載のシンクロ行動の検出プログラムは、シンクロ行動検出対象者毎に各々の身体の同じ部位に装着したセンサを用いた計測によって時系列で取得された前記シンクロ行動検出対象者別の磁場ベクトルの計測値データを記憶装置から読み込む手段、計測時刻t別の前記磁場ベクトルを方位角度値θ(t)に変換する手段、前記シンクロ行動検出対象者別の前記方位角度値θ(t)を用いて数式5によって前記シンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の身体の同じ部位における磁場に関する相互相関rθ(t0)を計算する手段、前記磁場に関する相互相関rθ(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を前記評価の基準時刻t0毎に行う手段としてコンピュータを機能させるようにしている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a synchronization behavior detection program for each synchronization behavior detection target for each synchronization behavior detection target, which is acquired in time series by measurement using a sensor attached to the same part of each body . Means for reading magnetic field vector measurement value data from a storage device, means for converting the magnetic field vector for each measurement time t into an azimuth angle value θ (t), and the azimuth angle value θ (t) for each synchronization action detection target The means for calculating the cross-correlation r θ (t 0 ) related to the magnetic field in the same part of the body at each evaluation reference time t 0 in the pair of subjects to be detected by the synchronization behavior using Equation 5, the cross-correlation r θ related to the magnetic field Based on (t 0 ), the computer is caused to function as a means for performing the evaluation of the synchro action at each evaluation reference time t 0 .
したがって、これらのシンクロ行動の検出方法、検出装置及び検出プログラムによると、センサを用いた計測によって取得された時系列の加速度ベクトルを加速度スカラーに変換すると共に時系列の角速度ベクトルを角速度スカラーに変換し、これら加速度スカラー及び角速度スカラーを用いて正規化相互相関を評価の基準時刻t0毎に計算すると共に、計算された正規化相互相関の値の合計若しくは乗積に基づいてシンクロ行動の評価を評価の基準時刻t0毎に行うようにしているので、瞬間(或いは、僅かな時間幅)におけるシンクロ行動の評価が時系列で時間的に連続して行われる。 Therefore, according to the detection method, detection apparatus, and detection program for the synchronization behavior, the time-series acceleration vector obtained by the measurement using the sensor is converted into the acceleration scalar and the time-series angular velocity vector is converted into the angular velocity scalar. The normalized cross-correlation is calculated at each evaluation reference time t 0 using the acceleration scalar and the angular velocity scalar, and the evaluation of the synchronization behavior is evaluated based on the sum or product of the calculated normalized cross-correlation values. Since this is performed every reference time t 0, the evaluation of the synchronization behavior at the moment (or a slight time width) is performed continuously in time series.
そして、息の合った瞬間をシンクロ行動として汎用的に検出することを可能にするための本発明に特有の構成及び作用効果は以下のように整理される。 And the structure and the operation effect peculiar to the present invention for making it possible to detect the moment when the breaths come together as a synchronized action for general purposes are arranged as follows.
まず、本発明の第一のポイントは「位相」に着目している点である。加速度センサなどを用いて人と人,人とモノとの関係性を把握する研究は従来から複数行われているものの、それらは周波数解析(若しくはゼロ交差分析)を行うのが一般的であり、細かな位相成分は殆ど無視されてきた。これは、「一緒に歩いている」や「話をしている」など動きの類似性を捉えるには細かな位相成分はノイズに過ぎないと考えられてきたからである。しかしながらシンクロ行動では時間方向のタイミングの一致つまり位相が揃っていることが肝心である。例えば、微妙にタイミングのずれた一本締めでは息が合っているとは言えない。そして、本発明では、「位相」に着目してシンクロ行動の評価を行うので、時間方向でのタイミングの一致の程度が評価される。 First, the first point of the present invention is that attention is paid to “phase”. Although several studies have been conducted to grasp the relationship between people and people and people and things using acceleration sensors, etc., it is common to perform frequency analysis (or zero crossing analysis). The fine phase component has been almost ignored. This is because it has been considered that a fine phase component is nothing more than noise to capture the similarity of movement such as “walking together” and “talking”. However, in synchro behavior, it is important that the timing in the time direction matches, that is, the phases are aligned. For example, it cannot be said that breathing is tight with a single tightening that is slightly out of timing. In the present invention, the synchronization behavior is evaluated by paying attention to the “phase”, and therefore the degree of coincidence of timing in the time direction is evaluated.
本発明の第二のポイントは、センサの装着位置や身体的特徴の違いに影響されにくい検出を行うことができる点である。センサを腕や脚など身体のどの部位に装着したとしても取付位置を複数人で正確に整合させることは不可能であり、また、腕の長さや振りの大小などの動作傾向にも違いがある。一方で、このようなセンサ取付位置の不整合や身体的特徴の違いや動作傾向の違いなどはシンクロ動作としての「息の合った」動作とは無関係であると考えられるので、これらの違いや不整合に影響されにくい検出方法が必要とされる。そして、本発明では、センサ取付位置の不整合や身体的特徴の違いや動作傾向の違いなどに影響を受けにくいシンクロ行動の検出を行うので、形式的ではない本質的なシンクロ行動の有無が評価される。 The second point of the present invention is that it is possible to perform detection that is not easily influenced by differences in sensor mounting position and physical characteristics. Even if the sensor is attached to any part of the body, such as an arm or leg, it is impossible for multiple people to accurately align the mounting position, and there are differences in movement trends such as arm length and swing size. . On the other hand, such differences in sensor mounting position, physical characteristics, and movement tendencies are considered to be unrelated to the “smooth” movement as a synchronized movement. A detection method that is less susceptible to inconsistencies is needed. And, in the present invention, the detection of synchro action that is not easily affected by inconsistencies in sensor mounting positions, physical characteristics, and movement tendencies is made. Is done.
本発明の第三のポイントは、センサで計測されたデータそのもの(所謂「生データ」)の開示範囲が狭いという点である。身体に装着した加速度センサは長時間装着すればするほど微細なプライベートデータを含むことになる。このような生データを本人が閲覧できることは問題がないとしても、他人に自分の生データを閲覧させることに抵抗がある人は多いと考えられる。本発明では、生データを他人に開示する必要がないので、自己のデータそのものが他人に知られてしまうことがない。 The third point of the present invention is that the disclosure range of the data itself measured by the sensor (so-called “raw data”) is narrow. The longer the sensor is worn on the body, the more private data it contains. Even if there is no problem that the person can browse such raw data, it is considered that there are many people who are reluctant to have others browse their own raw data. In the present invention, since it is not necessary to disclose the raw data to others, the data itself is not known to others.
本発明のシンクロ行動の検出方法、検出装置及び検出プログラムによれば、瞬間(或いは、僅かな時間幅)におけるシンクロ行動の評価を時系列で時間的に連続して行うことができるので、息の合った瞬間の検出を汎用的に行うことが可能であり、シンクロ行動の検出方法等として汎用性の向上を図ることが可能になる。 According to the detection method, the detection device, and the detection program for the synchronization behavior of the present invention, the synchronization behavior can be evaluated in a time series continuously in time (or a slight time width). The combined moment can be detected for general purposes, and the versatility can be improved as a method for detecting the synchro action.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
図1から図3に、本発明のシンクロ行動の検出方法、検出装置及び検出プログラムの実施形態の一例を示す。 FIG. 1 to FIG. 3 show an example of embodiments of a detection method, a detection apparatus, and a detection program for synchro behavior according to the present invention.
本実施形態のシンクロ行動の検出方法は、シンクロ行動検出対象者毎にセンサを用いて計測を行ってシンクロ行動検出対象者別に時系列で加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータを取得するステップ(S1)と、数式6−1によって計測時刻t別の加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換すると共に数式6−2によって計測時刻t別の角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換するステップ(S2)と、シンクロ行動検出対象者別の加速度スカラーa(t)を用いて数式7によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の加速度に関する相互相関ra(t0)を計算すると共にシンクロ行動検出対象者別の角速度スカラーω(t)を用いて数式8によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の角速度に関する相互相関rω(t0)を計算してこれら相互相関の合計R(t0)を評価の基準時刻t0毎に計算するステップ(S3)と、相互相関の合計R(t0)に基づいてシンクロ行動の有無などについての評価を評価の基準時刻t0毎に行うステップ(S4)とを有する。 The synchronization behavior detection method according to the present embodiment is a step of performing measurement using a sensor for each synchronization behavior detection target person and acquiring combination data of measurement values of the acceleration vector and the angular velocity vector in time series for each synchronization behavior detection target person. (S1) and the acceleration vector for each measurement time t is converted to an acceleration scalar a (t) by Equation 6-1 and the angular velocity vector for each measurement time t is converted to an angular velocity scalar ω (t) by Equation 6-2. a step (S2), the cross-correlation r a (t 0 regarding the acceleration of each reference time t 0 of the evaluation in synchronous action detection subject pairs by equation 7 by using synchrotron action detection subject-specific acceleration scalar a (t) ) And using the angular velocity scalar ω (t) for each synchronization behavior detection target, the evaluation of the pair of synchronization behavior detection targets by Equation 8 Calculating a cross-correlation r ω (t 0 ) related to the angular velocity at each reference time t 0 and calculating a sum R (t 0 ) of these cross-correlations at each evaluation reference time t 0 (S3); A step (S4) of performing an evaluation on the presence / absence of a synchronization action at each evaluation reference time t 0 based on the total R (t 0 ).
また、本実施形態のシンクロ行動の検出装置は、シンクロ行動検出対象者毎にセンサを用いた計測によって時系列で取得されたシンクロ行動検出対象者別の加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータを記憶装置としてのデータサーバ16から読み込む手段としてのデータ読込部11aと、数式6−1によって計測時刻t別の加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換すると共に数式6−2によって計測時刻t別の角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換する手段としての計測データ変換部11bと、シンクロ行動検出対象者別の加速度スカラーa(t)を用いて数式7によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の加速度に関する相互相関ra(t0)を計算すると共にシンクロ行動検出対象者別の角速度スカラーω(t)を用いて数式8によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の角速度に関する相互相関rω(t0)を計算してこれら相互相関の合計R(t0)を評価の基準時刻t0毎に計算する手段としての相互相関計算部11cと、相互相関の合計R(t0)に基づいてシンクロ行動の有無などについての評価を評価の基準時刻t0毎に行う手段としてのシンクロ評価部11dとを有する。
In addition, the synchronization behavior detection device of the present embodiment is a combination data of acceleration vector and angular velocity vector measurement values for each synchronization behavior detection target acquired in time series by measurement using a sensor for each synchronization behavior detection target. Is read from the
さらに、本実施形態のシンクロ行動の検出プログラムは、シンクロ行動検出対象者毎にセンサを用いた計測によって時系列で取得されたシンクロ行動検出対象者別の加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータを記憶装置から読み込む手段、数式6−1によって計測時刻t別の加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換すると共に数式6−2によって計測時刻t別の角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換する手段、シンクロ行動検出対象者別の加速度スカラーa(t)を用いて数式7によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の加速度に関する相互相関ra(t0)を計算すると共にシンクロ行動検出対象者別の角速度スカラーω(t)を用いて数式8によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の角速度に関する相互相関rω(t0)を計算してこれら相互相関の合計R(t0)を評価の基準時刻t0毎に計算する手段、相互相関の合計R(t0)に基づいてシンクロ行動の有無などについての評価を評価の基準時刻t0毎に行う手段としてコンピュータを機能させる。 Furthermore, the synchronization behavior detection program of the present embodiment is a combination data of acceleration vector and angular velocity vector measurement values for each synchronization behavior detection target person acquired in time series by measurement using a sensor for each synchronization behavior detection target person. From the storage device, the acceleration vector for each measurement time t is converted to an acceleration scalar a (t) by Equation 6-1 and the angular velocity vector for each measurement time t is converted to an angular velocity scalar ω (t) by Equation 6-2. The cross correlation r a (t 0 ) relating to the acceleration at each evaluation reference time t 0 in the pair of synchronized behavior detection subjects is calculated by Equation 7 using the conversion means, the acceleration scalar a (t) for each synchronized behavior detection subject. Using the angular velocity scalar ω (t) for each synchronization action detection target and calculating the pair of synchronization action detection targets according to Equation 8 Means for calculating the cross-correlation r ω (t 0 ) related to the angular velocity at each evaluation reference time t 0 and calculating the sum R (t 0 ) of these cross-correlations at each evaluation reference time t 0 , the sum of the cross-correlations Based on R (t 0 ), the computer is caused to function as a means for performing an evaluation on the presence / absence of a synchronization action at every evaluation reference time t 0 .
そして、シンクロ行動の検出方法の実行にあたっては、まず、センサによる計測を行う(S1)。 In executing the synchro action detection method, first, measurement by a sensor is performed (S1).
本発明においては、シンクロ行動の検出の対象者の身体に装着されたセンサによって加速度ベクトルと角速度ベクトルとの計測が時間的に連続して行われる。本実施形態では、本発明によるシンクロ行動の検出の対象者として利用者A,利用者B,利用者Cの三人がそれぞれセンサを装着しているとする。 In the present invention, the acceleration vector and the angular velocity vector are continuously measured in time by a sensor attached to the body of the subject person who detects the synchronization behavior. In the present embodiment, it is assumed that three users, a user B, a user B, and a user C, are wearing sensors as subjects of detection of the synchronization behavior according to the present invention.
なお、本発明で用いられるセンサは、身体に装着されて装着部位における動き即ち動作の属性・特定に纏わるデータが得られるものであれば特定の機器に限定されるものではない。具体的には例えば、本実施形態のように加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値データを用いる場合には各種携帯端末に内蔵されている小型の三軸加速度センサや歩数計や活動量計に内蔵されている加速度センサなどによって構成され得る。 Note that the sensor used in the present invention is not limited to a specific device as long as it can be attached to the body and can obtain data relating to movement / operation attributes / specifications at the wearing site. Specifically, for example, when using measurement data of acceleration vectors and angular velocity vectors as in this embodiment, it is built into a small three-axis acceleration sensor, pedometer or activity meter built into various portable terminals. It can be constituted by an acceleration sensor or the like.
また、本発明においてセンサが装着される身体の部位は、人の動きが計測され得る部位であれば特定の部位に限定されるものではなく、具体的には例えば手首,足首,頭部,腰などが挙げられる。ここで、本発明によるシンクロ行動の検出の対象者(本実施形態では、利用者A,利用者B,利用者C)は各々の身体の同じ部位にセンサを装着する。 In the present invention, the body part to which the sensor is attached is not limited to a specific part as long as it is a part where human movement can be measured. Specifically, for example, the wrist, ankle, head, waist Etc. Here, the target person (in this embodiment, the user A, the user B, and the user C) of the detection of the synchronization behavior according to the present invention wears the sensor on the same part of each body.
なお、本発明において装着されるセンサの個数は、特定の個数に限定されるものではなく、一個でも良いし(例えば、左右どちらか一方の手首のみ,頭部のみなど)、複数個でも良い(例えば、左右両方の手首,手首と足首など)。 Note that the number of sensors to be mounted in the present invention is not limited to a specific number, and may be one (for example, only one of the left and right wrists, only the head, etc.) or a plurality of sensors ( For example, both left and right wrists, wrists and ankles).
なお、センサの装着個数が多いほど、また、一個のセンサから得られる動き情報が多いほど、シンクロ行動の検出をより一層高精度に行うことが一般的には可能になるので好ましい。 In addition, it is preferable that the greater the number of sensors attached and the more motion information obtained from one sensor, since it is generally possible to detect synchronization behavior with higher accuracy.
図3に、利用者A,B,Cの各々に装着されたセンサを用いて時間的に連続して計測され取得された時系列の計測値の組み合わせデータの波形例を示す。 FIG. 3 shows a waveform example of combination data of time-series measurement values measured and acquired continuously in time using sensors attached to the users A, B, and C, respectively.
次に、S1の処理によって得られたセンサ計測データの特徴量への変換を行う(S2)。 Next, the sensor measurement data obtained by the process of S1 is converted into a feature amount (S2).
ここで、本発明のシンクロ行動の検出方法におけるこのS2からS4までの処理は本発明のシンクロ行動の検出装置によって実行され得る。 Here, the processing from S2 to S4 in the synchronization behavior detection method of the present invention can be executed by the synchronization behavior detection device of the present invention.
そして、シンクロ行動の検出方法におけるS2からS4までの処理及び当該処理を実行するシンクロ行動の検出装置は、本発明のシンクロ行動の検出プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現され得る。本明細書では、シンクロ行動の検出プログラムをコンピュータ上で実行することによってシンクロ行動の検出装置が実現されると共にシンクロ行動の検出方法におけるS2からS4までの処理が実行される場合を説明する。 And the process from S2 to S4 in the synchronization behavior detection method and the synchronization behavior detection apparatus for executing the processing can also be realized by executing the synchronization behavior detection program of the present invention on a computer. In the present specification, a case will be described in which a synchronization behavior detection apparatus is realized by executing a synchronization behavior detection program on a computer and the processing from S2 to S4 in the synchronization behavior detection method is performed.
シンクロ行動の検出プログラム17を実行するためのコンピュータ10(本実施形態では、シンクロ行動の検出装置10でもある)の全体構成を図2に示す。このコンピュータ10(シンクロ行動の検出装置10)は、制御部11、記憶部12、入力部13、表示部14及びメモリ15を備え相互にバス等の信号回線によって接続されている。また、コンピュータ10には記憶装置としてのデータサーバ16がバス等の信号回線によって接続されており、その信号回線を介してデータや制御指令等の信号の送受信(即ち出入力)が相互に行われる。
FIG. 2 shows an overall configuration of a computer 10 (which is also a synchronization
制御部11は記憶部12に記憶されているシンクロ行動の検出プログラム17によってコンピュータ10全体の制御並びにシンクロ行動の検出処理に係る演算を行うものであり、例えばCPU(中央演算処理装置)である。
The
記憶部12は少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
The
メモリ15は制御部11が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばRAM(Random Access Memory の略)である。
The
入力部13は少なくとも作業者の命令を制御部11に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードである。
The
表示部14は制御部11の制御によって文字や図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
The
そして、本実施形態では、上述のセンサによる計測(S1)の処理において計測され取得されたシンクロ行動検出対象者である利用者A,利用者B,利用者Cの各々に関する加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータ(態様としては時系列データ)が計測値データベース18としてデータサーバ16に予め格納(保存)される。なお、計測値の組み合わせデータはシンクロ行動検出対象者毎の識別子と対応づけられると共に計測時刻と対応づけられて記録される。
In the present embodiment, the acceleration vector and the angular velocity vector relating to each of the user A, the user B, and the user C, which are the synchronization behavior detection target persons measured and acquired in the measurement (S1) process by the above-described sensor, are obtained. The combination data (measured as time series data) of the measurement values is stored (saved) in advance in the
なお、センサを用いて計測された計測値の組み合わせデータの、データサーバ16に格納(保存)される計測値データベース18への記録は、例えば、センサが計測値データを送信する仕組み(具体的には例えば電波や赤外線などによる送信機構)を備えるようにすると共に当該送信する仕組みと対になる受信する仕組みをデータサーバ16に接続して受信したものを計測値データベース18に順次記録・蓄積するようにしても良いし、センサが計測値データを記録する仕組み(具体的には例えば内部メモリや着脱自在の記憶媒体など)を備えるようにすると共にセンサとデータサーバ16とを有線で接続してセンサの内部メモリ内の計測値の組み合わせデータを計測値データベース18に記録するようにしたりセンサに装着されていた記憶媒体をデータサーバ16に接続(装着)させて当該記憶媒体内の計測値の組み合わせデータを計測値データベース18に記録するようにしたりしても良い。
In addition, the recording of the combination data of the measurement values measured using the sensor in the measurement value database 18 stored (saved) in the
なお、本発明においてセンサを用いた計測によって得られた計測値の組み合わせデータが蓄積されるデータベースやデータファイルが格納(保存)されるのは、コンピュータ10(シンクロ行動の検出装置10)の制御部11がアクセス可能な記憶装置であれば良く、データサーバ16に限られるものではない。具体的には例えば、内部記憶装置である記憶部12に格納されるようにしても良いし、光記憶媒体等の各種記憶媒体や外部記憶装置に格納されるようにしても良い。
In the present invention, the database or data file in which the combination data of the measurement values obtained by the measurement using the sensor is stored (saved) is the control unit of the computer 10 (synchronous behavior detection device 10). 11 may be any storage device that can be accessed, and is not limited to the
そして、コンピュータ10(本実施形態では、シンクロ行動の検出装置10でもある)の制御部11には、シンクロ行動の検出プログラム17を実行することにより、シンクロ行動検出対象者である利用者A,利用者B,利用者C毎にセンサを用いた計測によって時系列で取得されたシンクロ行動検出対象者である利用者A,利用者B,利用者C別の加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータを記憶装置としてのデータサーバ16から読み込む手段としてのデータ読込部11a、数式9−1によって計測時刻t別の加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換すると共に数式9−2によって計測時刻t別の角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換する手段としての計測データ変換部11b、シンクロ行動検出対象者である利用者A,利用者B,利用者C別の加速度スカラーa(t)を用いて数式10によってシンクロ行動検出対象者である利用者A,利用者B,利用者Cの中から二者を選択してなるシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の加速度に関する相互相関ra(t0)を計算すると共にシンクロ行動検出対象者である利用者A,利用者B,利用者C別の角速度スカラーω(t)を用いて数式11によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の角速度に関する相互相関rω(t0)を計算してこれら相互相関の合計R(t0)を評価の基準時刻t0毎に計算する手段としての相互相関計算部11c、相互相関の合計R(t0)に基づいてシンクロ行動の有無などについての評価を評価の基準時刻t0毎に行う手段としてのシンクロ評価部11dが構成される。
Then, the
そして、シンクロ行動の検出プログラム17が実行されてコンピュータ10(シンクロ行動の検出装置10)の制御部11に構成されたデータ読込部11aは、シンクロ行動検出対象者別の計測値の組み合わせデータの読み込みを行う。
And the
具体的には、データ読込部11aは、S1の処理においてシンクロ行動検出対象者毎にセンサを用いて計測され取得されてデータサーバ16に格納されている計測値データベース18に記録されているシンクロ行動検出対象者別の加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータをデータサーバ16から読み込む。そして、データ読込部11aは、計測値の組み合わせデータをメモリ15に記憶させる。なお、各計測値の組み合わせデータに対応づけられているシンクロ行動検出対象毎の識別子及び計測時刻を含めて読み込むと共に当該識別子及び計測時刻と対応づけて計測値の組み合わせデータをメモリ15に記憶させる。
Specifically, the
続いて、計測データ変換部11bは計測値の組み合わせデータの変換を行う。
Subsequently, the measurement
具体的には、計測データ変換部11bは、データ読込部11aによってメモリ15に記憶された加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータをメモリ15から読み込み、加速度ベクトルを加速度スカラーに変換すると共に角速度ベクトルを角速度スカラーに変換する。なお、計測値の組み合わせデータの変換(S2)の処理は、メモリ15に記憶されている計測値の組み合わせデータに対応づけられている計測時刻別にシンクロ行動検出対象者毎に繰り返し行う。
Specifically, the measurement
加速度ベクトルの加速度スカラーへの変換と角速度ベクトルの角速度スカラーへの変換とは数式13によって行う。具体的には、計測時刻tにおける加速度ベクトルと角速度ベクトルとをそれぞれ数式12−1,数式12−2のように定義すると、加速度スカラーa(t)〔m/s2〕と角速度スカラーω(t)〔rad/s〕とはそれぞれ数式13−1,数式13−2のように表される。
このようにベクトル量をスカラー化することによってセンサの装着位置の違いによる初期値の違いや重力加速度の向きの違いの影響を排除することができ、スカラー値であればセンサを大凡同じ部位(例えば、右腕など)に装着すれば各人が同じ動作をした場合に振幅を除いてほぼ同じデータになる。なお、振幅は、例えば腕の長さや身長などの影響を受けるため、各人が同じ動作をしたとしてもスカラー値としてほぼ同じデータになるとは限らない。 By scalarizing the vector quantity in this way, it is possible to eliminate the influence of the difference in the initial value due to the difference in the mounting position of the sensor and the difference in the direction of the gravitational acceleration. If it is worn on the right arm, etc., the same data will be obtained except for the amplitude when each person performs the same operation. Note that the amplitude is affected by, for example, the length of the arm and the height, so that even if each person performs the same operation, the data is not necessarily the same as the scalar value.
計測データ変換部11bは、数式13−1を用いて加速度ベクトルを加速度スカラーa(t)に変換し、さらに、数式13−2を用いて角速度ベクトルを角速度スカラーω(t)に変換する。そして、計測データ変換部11bは、変換した加速度スカラーa(t)の値及び角速度スカラーω(t)の値の組み合わせデータをシンクロ行動検出対象者毎の識別子及び計測時刻と対応づけてメモリ15に記憶させる。
The measurement
次に、相互相関計算部11cは、S2の処理によって得られた加速度スカラー及び角速度スカラーを用いて相互相関の合計の計算を行う(S3)。
Next, the
具体的には、相互相関計算部11cは、S2の処理においてメモリ15に記憶されたシンクロ行動検出対象者毎の計測時刻別の加速度スカラーa(t)及び角速度スカラーω(t)の組み合わせデータをメモリ15から読み込み、この組み合わせデータを用いて相互相関の合計を計算する。なお、相互相関の合計の計算(S3)の処理は、メモリ15に記憶されているシンクロ行動検出対象者群の中から選択した二人の組み合わせの全てについて当該組み合わせ毎に繰り返し行う。つまり、本実施形態では、シンクロ行動検出対象者が利用者A,利用者B,利用者Cの三人であるので、利用者A−利用者B,利用者A−利用者C,利用者B−利用者Cの組み合わせ毎に繰り返し行う。
Specifically, the
加速度スカラーa(t)及び角速度スカラーω(t)を用いての相互相関の合計の計算は、数式14乃至16や数式17乃至21によって行う。
Calculation of the sum of the cross-correlation using the acceleration scalar a (t) and the angular velocity scalar ω (t) is performed by
数式14乃至16による場合について、具体的に利用者Aと利用者Bとの対(言い換えると、組み合わせ)については、利用者Aのセンサの計測値から計算された加速度スカラーをa1,角速度スカラーをω1とすると共に、利用者Bのセンサの計測値から計算された加速度スカラーをa2,角速度スカラーをω2とし、さらに、評価の基準時刻をt0とすると、利用者Aのセンサと利用者Bのセンサとの計測値に基づく評価の基準時刻t0毎の加速度に関する正規化相互相関ra(t0)を数式14によって計算し、利用者Aのセンサと利用者Bのセンサとの計測値に基づく評価の基準時刻t0毎の角速度に関する正規化相互相関rω(t0)を数式15によって計算する。
なお、加速度スカラーの平均値や角速度スカラーの平均値とは、シンクロ行動の評価の対象時間内における加速度や角速度の平均値のことである。すなわち、評価の基準時刻t0から過去の範囲における平均値のことであり、時刻(即ち、評価の基準時刻t0)の進行と共に継続して更新される。平均値の算出の対象とする過去の範囲は、特定の範囲に限られるものではなく、例えば、計測の開始時刻から評価の基準時刻t0までの全ての期間を対象にしても良いし、評価の基準時刻t0から一定期間でも良い。また、評価の基準時刻t0から一定期間の過去を平均値算出の対象とする場合に、一定期間は特定の期間に限られるものではなく、具体的には例えば過去数秒や数十秒程度でも過去数分や数十分程度でも良く、シンクロ行動の評価の内容や目的によって適宜設定され得る。 The average value of the acceleration scalar and the average value of the angular velocity scalar are the average values of acceleration and angular velocity within the target time for the synchronization behavior evaluation. That is, it is an average value in the past range from the evaluation reference time t 0 , and is continuously updated with the progress of the time (that is, the evaluation reference time t 0 ). The past range for which the average value is to be calculated is not limited to a specific range. For example, the entire range from the measurement start time to the evaluation reference time t 0 may be the target. from the reference time t 0 may be a certain period of time. Further, in the case where the past of a certain period from the evaluation reference time t 0 is the target of the average value calculation, the certain period is not limited to a specific period. Specifically, for example, the past several seconds or several tens of seconds may be used. It may be in the past several minutes or several tens of minutes, and can be set as appropriate depending on the content and purpose of the synchronization behavior evaluation.
そして、数式14や数式15のように、比較する区間における平均値を減じて標準偏差で除すことにより、加速度スカラー,角速度スカラーの値そのものの大小ではなく、値の相対的な比で類似性を判定することになる。これにより、センサを用いて計測され取得された信号パターン全体が例えば底上げされたり全体のコントラストが変動したりしてもパターンの類似性にしたがった照合が可能になる。具体的には、同じ動作でも大げさな動きと控えめな動きとでは一方に対して他方の信号パターン全体が底上げされることになるが、その場合でも動作の態様が一致していればあくまでもパターンとしての類似性を照合・判定することが可能になり、また、腕の長さが違うと全体のコントラストが変動することになるが、その場合でも腕の振りが一致していればあくまでもパターンとしての類似性を照合・判定することが可能になる。
Then, as in
そして、正規化相互相関の合計R(t0)を数式16によって評価の基準時刻t0毎に計算する。
(数16) R(t0)=ra(t0)+rω(t0)
Then, the sum R (t 0 ) of the normalized cross-correlation is calculated for each evaluation reference time t 0 using Equation 16.
(Equation 16) R (t 0 ) = r a (t 0 ) + r ω (t 0 )
そして、数式16によって計算される一定時間幅(τ)における正規化相互相関の合計R(t0)を評価の基準時刻(t0+τ)におけるシンクロ率と定義する。
Then, the sum R (t 0 ) of normalized cross-correlations in a fixed time width (τ) calculated by
なお、評価の基準時刻t0=計測時刻tである。また、本実施形態では評価時間を「評価の基準時刻t0」から「評価の基準時刻t0+時間幅τ」までとしているが、評価時間を「評価の基準時刻t0−τ/2」から「評価の基準時刻t0+τ/2」までとしても良い。 Note that the evaluation reference time t 0 = measurement time t. In this embodiment, the evaluation time is from “evaluation reference time t 0 ” to “evaluation reference time t 0 + time width τ”, but the evaluation time is “evaluation reference time t 0 −τ / 2”. To “evaluation reference time t 0 + τ / 2”.
数式14乃至16で表される本発明におけるシンクロ率は、波形同士の相関を直接計算しているために位相がずれた場合にはたとえ波形が似ていても値は小さくなり、逆位相でゼロになるので、「息の合った」状態を評価する指標として適切である。さらに、数式14乃至16で表される本発明におけるシンクロ率は、相関に正規化を施して個々の波形の大小、つまり身体の大きさや腕の長さなどはシンクロ率に小さな影響しか与えないようにしているため、シンクロの度合いの評価として波形の位相の一致の程度が最優先されて次に形状としての類似性が支配的となるので、この点からも「息の合った」状態を評価する指標として適切である。
The synchronization rate in the present invention expressed by the
ここで、相関を計算する時間幅τが短い場合にはシンクロ率として直近のシンクロ動作のみを検知することになり、一方、相関を計算する時間幅τが長い場合にはシンクロ率として過去の動作の類似まで考慮することになる。なお、相関を計算する時間幅τは、特定の値に限定されるものではなく、シンクロ動作の評価の目的などを踏まえて適宜設定されれば良く、具体的には例えば1〔秒〕程度とすることが考えられる。 Here, when the time width τ for calculating the correlation is short, only the latest sync operation is detected as the sync rate. On the other hand, when the time width τ for calculating the correlation is long, the past operation is used as the sync rate. Will be taken into account. The time width τ for calculating the correlation is not limited to a specific value, and may be set as appropriate based on the purpose of the synchronization operation evaluation. Specifically, for example, about 1 [second]. It is possible to do.
また、人間の忘却を考慮し、評価の基準時刻t0に近いほどシンクロ率が低くなるように(言い換えると、評価時間の終わり(t0+τ)に近づくほどシンクロ率が高くなるように)重みをつけるようにしても良い。 In consideration of human forgetting, the weight is set such that the closer the evaluation time is to the reference time t 0 , the lower the synchronization rate (in other words, the higher the synchronization time is toward the end of the evaluation time (t 0 + τ)). You may make it attach.
なお、数式14乃至16は、利用者Aと利用者Bとの各々が装着している一つずつのセンサの計測値から計算された加速度スカラーaと角速度スカラーωとを用いてシンクロ率としての正規化相互相関の合計R(t0)を計算する式であるが、各利用者が複数のセンサを装着している場合にはこれら複数のセンサの計測値から計算された加速度スカラーaと角速度スカラーωとを全て用いるようにしても良い。複数のセンサの計測値データを用いる場合には、これら複数のセンサの計測値から計算された加速度スカラーa及び角速度スカラーωの正規化相互相関を全て足し合わせるようにする。
Note that
例えば、利用者Aがセンサα1とセンサα2とを装着していると共に利用者Bがセンサβ1とセンサβ2とを装着し、利用者Aのセンサα1と利用者Bのセンサβ1とは身体の同じ部位に装着されていると共に、利用者Aのセンサα2と利用者Bのセンサβ2とは身体の同じ部位に装着されているとする。 For example, user A wears sensor α 1 and sensor α 2 and user B wears sensor β 1 and sensor β 2, and user A's sensor α 1 and user B's sensor β 1 is attached to the same part of the body, and the sensor α 2 of the user A and the sensor β 2 of the user B are attached to the same part of the body.
そして、利用者Aのセンサα1の計測値から計算された加速度スカラーをa1,角速度スカラーをω1とし、センサα2の計測値から計算された加速度スカラーをa'1,角速度スカラーをω'1とすると共に、利用者Bのセンサβ1の計測値から計算された加速度スカラーをa2,角速度スカラーをω2とし、センサβ2の計測値から計算された加速度スカラーをa'2,角速度スカラーをω'2とする。 The acceleration scalar calculated from the measured value of the sensor α 1 of the user A is a 1 , the angular velocity scalar is ω 1 , the acceleration scalar calculated from the measured value of the sensor α 2 is a ′ 1 , and the angular velocity scalar is ω. ' 1 and the acceleration scalar calculated from the measured value of the sensor β 1 of the user B is a 2 , the angular velocity scalar is ω 2, and the acceleration scalar calculated from the measured value of the sensor β 2 is a' 2 , the angular velocity scalar and ω '2.
この場合には、利用者Aのセンサα1と利用者Bのセンサβ1との計測値に基づく加速度に関する正規化相互相関ra_1(t0)を数式17によって計算し、利用者Aのセンサα2と利用者Bのセンサβ2との計測値に基づく加速度に関する正規化相互相関ra_2(t0)を数式18によって計算すると共に、利用者Aのセンサα1と利用者Bのセンサβ1との計測値に基づく角速度に関する正規化相互相関rω_1(t0)を数式19によって計算し、利用者Aのセンサα2と利用者Bのセンサβ2との計測値に基づく角速度に関する正規化相互相関rω_2(t0)を数式20によって計算する。
In this case, the normalized cross-correlation r a — 1 (t 0 ) related to the acceleration based on the measured values of the sensor A 1 of the user A and the sensor β 1 of the user B is calculated by the
そして、シンクロ率としての正規化相互相関の合計R(t0)を数式21によって評価の基準時刻t0毎に計算する。
(数21) R(t0)=ra_1(t0)+ra_2(t0)+rω_1(t0)+rω_2(t0)
Then, the sum R (t 0 ) of normalized cross-correlations as the synchronization rate is calculated for each evaluation reference time t 0 using Equation 21.
( Expression 21) R (t 0 ) = r a_1 (t 0 ) + r a_2 (t 0 ) + r ω_1 (t 0 ) + r ω_2 (t 0 )
相互相関計算部11cは、数式14乃至16や数式17乃至21を用いて正規化相互相関の合計R(t0)を計算する。そして、相互相関計算部11cは、計算した正規化相互相関の合計R(t0)の値をシンクロ率としてシンクロ行動検出対象者の組み合わせ毎の識別子及び評価の基準時刻t0と対応づけてメモリ15に記憶させる。
The
次に、シンクロ評価部11dは、S3の処理によって得られたシンクロ率を用いてシンクロ行動の有無などについての評価を行う(S4)。
Next, the
具体的には、シンクロ評価部11dは、S3の処理においてメモリ15に記憶されたシンクロ行動検出対象者の組み合わせ毎の評価の基準時刻t0別のシンクロ率(即ち、正規化相互相関の合計R(t0))の値をメモリ15から読み込み、この値を用いてシンクロ行動の有無などについて評価する。なお、シンクロ行動の評価(S4)の処理は、メモリ15に記憶されているシンクロ率(R(t0))の値に対応づけられているシンクロ行動検出対象者の組み合わせ毎に評価の基準時刻t0別に繰り返し行う。
Specifically, the
シンクロ行動の評価は、例えば、シンクロ率の値が大きい順に利用者の組み合わせ及び評価の基準時刻t0を並べて表示するようにしたり、利用者の組み合わせ毎に時系列のシンクロ率の値を折線グラフで表すようにしたり、シンクロ率に閾値を設定して当該閾値よりもシンクロ率が大きくなっている利用者の組み合わせ・評価の基準時刻t0にこれら利用者は行動がシンクロしている(言い換えると、シンクロ行動有り)と判定するようにしたりする。なお、シンクロ行動の有無を判定するためのシンクロ率の閾値は、特定の値に限定されるものではなく、シンクロ率(即ち、正規化相互相関の合計R(t0))の実際の計算結果を踏まえて適宜設定すれば良い。具体的には例えば、数式14乃至16によって相互相関の合計を計算した場合には1.0〜1.8の範囲で設定することが考えられ、数式17乃至21によって相互相関の合計を計算した場合には2.0〜3.6の範囲で設定することが考えられる。
The evaluation of the synchronization behavior may be performed by, for example, displaying the combination of users and the reference time t 0 of the evaluation side by side in descending order of the synchronization rate, or displaying a time-series synchronization rate value for each combination of users in a line graph. The user is synchronized in behavior at the reference time t 0 of the combination / evaluation of users whose synchronization rate is higher than the threshold by setting a threshold for the synchronization rate (in other words, , And there is a synchro action). Note that the threshold of the synchronization rate for determining the presence / absence of the synchronization behavior is not limited to a specific value, and the actual calculation result of the synchronization rate (that is, the sum R (t 0 ) of normalized cross-correlations). This should be set as appropriate. Specifically, for example, when the sum of the cross-correlations is calculated by using the
そして、シンクロ評価部11dは、例えば、シンクロ率の値が大きい順に利用者の組み合わせ及び評価の基準時刻t0を並べて表示部14に表示させたり、利用者の組み合わせ毎に時系列のシンクロ率の値の折線グラフを表示部14に表示させたり、シンクロ率の閾値よりもシンクロ率が大きくなっている利用者の組み合わせ及び評価の基準時刻t0を表示部14に表示させたりする。
The
なお、図3に示す計測値の組み合わせデータの波形例についてS3までの処理を行うことにより、利用者Aと利用者Cとの間においてシンクロ行動が検出される(同図中符号Sで示す範囲)。なお、図3では、40〔ミリ秒〕毎に加速度ベクトルを変換した加速度スカラーの値(上側の折線グラフ)と角速度ベクトルを変換した角速度スカラーの値(下側の折線グラフ)とを表示しており、また、評価の基準時刻t0から過去2秒に対して(即ち、τ=2秒)相関計算をしている。 In addition, by performing the processing up to S3 for the waveform example of the combination data of the measurement values shown in FIG. 3, the synchronization behavior is detected between the user A and the user C (the range indicated by the symbol S in FIG. 3). ). In FIG. 3, the acceleration scalar value (upper line graph) obtained by converting the acceleration vector every 40 [milliseconds] and the angular velocity scalar value (lower line graph) obtained by converting the angular velocity vector are displayed. In addition, the correlation is calculated for the past 2 seconds from the evaluation reference time t 0 (ie, τ = 2 seconds).
そして、制御部11は、シンクロ行動の検出処理に係る演算を終了する(END)。
And the
以上の構成を有する本発明のシンクロ行動の検出方法、検出装置及び検出プログラムによれば、瞬間(或いは、時間幅τ)におけるシンクロ行動の評価を時系列で時間的に連続して行うことができるので、息の合った瞬間の検出を汎用的に行うことが可能であり、シンクロ行動の検出方法等として汎用性の向上を図ることが可能になる。 According to the detection method, the detection apparatus, and the detection program for the synchronization behavior of the present invention having the above-described configuration, it is possible to continuously evaluate the synchronization behavior at a moment (or time width τ) in time series. Therefore, it is possible to detect the moment of breathing for a general purpose, and it is possible to improve the versatility as a method for detecting a synchronization behavior.
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では加速度スカラーaの正規化相互相関と角速度スカラーωの正規化相互相関とを足し合わせることによってシンクロ率を算出するようにしているが、これに限られず、加速度スカラーaの正規化相互相関と角速度スカラーωの正規化相互相関とのどちらか一方のみによってシンクロ率とするようにしても良い。 In addition, although the above-mentioned form is an example of the suitable form of this invention, it is not limited to this, A various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the synchronization rate is calculated by adding the normalized cross-correlation of the acceleration scalar a and the normalized cross-correlation of the angular velocity scalar ω. However, the present invention is not limited to this. The synchronization rate may be set by only one of the normalized cross-correlation and the normalized cross-correlation of the angular velocity scalar ω.
また、上述の実施形態ではシンクロ行動の有無を判定するために加速度ベクトルの計測値データと角速度ベクトルの計測値データとを用いるようにしているが、本発明において利用され得る計測値データの種類は身体の動作の属性・特定に纏わるデータであればこれらに限定されるものではない。具体的には例えば地磁気センサを用いて計測して取得される磁場ベクトルの計測値データを利用するようにしても良い。なお、加速度ベクトルや角速度ベクトルに加えて磁場ベクトルも利用することにより、身体の動作の向きを考慮することが可能になる。したがって、身体や動作の向きを考慮しなくても良い場合(具体的には例えば向かい合って会話や手遊びなどをしているときのシンクロ行動の有無を判定する場合など)には磁場ベクトル利用の有用性は低い一方で、身体の向きが揃っている状態での動作の向きまで含めたシンクロ行動を評価する場合には磁場ベクトル利用の有用性は高い。 Further, in the above-described embodiment, the measurement value data of the acceleration vector and the measurement value data of the angular velocity vector are used to determine the presence / absence of the synchronization action, but the types of measurement value data that can be used in the present invention are as follows. The data is not limited to these as long as the data is related to the attributes / specifications of body movements. Specifically, for example, measured value data of a magnetic field vector obtained by measurement using a geomagnetic sensor may be used. In addition, it becomes possible to consider the direction of body movement by using the magnetic field vector in addition to the acceleration vector and the angular velocity vector. Therefore, when it is not necessary to consider the direction of the body and movement (specifically, for example, when determining the presence or absence of synchronized behavior when talking face to face or facing each other), using magnetic field vectors is useful. However, the use of magnetic field vectors is highly useful when evaluating synchronized behavior including the direction of motion when the body is aligned.
そして、磁場ベクトルを利用する場合には、例えば、シンクロ行動検出対象者毎にセンサを用いて計測を行ってシンクロ行動検出対象者別に時系列で磁場ベクトルの計測値データを取得し(そして、データ読込部11aが読み込む)、計測時刻t別の磁場ベクトルから方位角度値θ(0〜2π)を算出し(言い換えると、磁場ベクトルを方位角度値θに変換し)(計測データ変換部11bが変換する)、シンクロ行動検出対象者別の方位角度値θを用いて数式22によってシンクロ行動検出対象者の対における評価の基準時刻t0毎の磁場に関する相互相関rθ(t0)を計算し(相互相関計算部11cが計算する)、磁場に関する相互相関rθ(t0)に基づいてシンクロ行動の評価を評価の基準時刻t0毎に行う(シンクロ評価部11dが行う)ようにする。なお、磁場ベクトルから方位角度値θを算出する方法は、磁場ベクトルを計測・取得した地磁気センサに合わせて適宜選択される。
When using the magnetic field vector, for example, measurement is performed using a sensor for each synchronization behavior detection target person, and measurement value data of the magnetic field vector is acquired in time series for each synchronization behavior detection target person (and data The
また、本発明で利用される各種ベクトルデータの軸数(次元数)は、1軸でも2軸でも3軸でも良い。ただし、1軸よりも2軸、2軸よりも3軸の方が、身体の動作のより一層細かい類似性を評価できる点で好ましい。 Further, the number of axes (dimensions) of various vector data used in the present invention may be one axis, two axes, or three axes. However, the 2-axis rather than the 1-axis and the 3-axis rather than the 2-axis are preferable in terms of being able to evaluate a finer similarity in body motion.
また、上述の実施形態では加速度スカラーaの正規化相互相関と角速度スカラーωの正規化相互相関とを足し合わせることによってシンクロ率を算出するようにしているが、これに限られず、加速度スカラーaの正規化相互相関と角速度スカラーωの正規化相互相関とを掛け合わせることによってシンクロ率を算出するようにしても良い。正規化相互相関の総和によってシンクロ率を定義した場合には複数のセンサデータのうちの一部でも一致の程度が高ければシンクロ率は高くなる一方で、正規化相互相関の乗積によってシンクロ率を定義した場合には、相関の高いセンサデータと相関の低いセンサデータとがあるときには結果的にシンクロ率が小さくなり、シンクロ行動の有無の判定として厳しい評価が行われることになる。 In the above-described embodiment, the synchronization rate is calculated by adding the normalized cross-correlation of the acceleration scalar a and the normalized cross-correlation of the angular velocity scalar ω. However, the present invention is not limited to this. The synchronization rate may be calculated by multiplying the normalized cross-correlation and the normalized cross-correlation of the angular velocity scalar ω. When the synchronization rate is defined by the sum of normalized cross-correlation, the synchronization rate increases if the degree of coincidence is high even for some of the sensor data, while the synchronization rate is calculated by the product of normalized cross-correlation. When defined, when there is sensor data with a high correlation and sensor data with a low correlation, the synchronization rate decreases as a result, and a strict evaluation is performed as a determination of the presence or absence of a synchronization action.
また、上述の実施形態では加速度スカラーaの相互相関と角速度スカラーωの相互相関とを足し合わせることによってシンクロ率を算出するようにしているが、シンクロ行動の有無を評価・判定するためのシンクロ率の算出はこれに限られるものではない。すなわち、まず、上述のように本発明において利用され得るデータはこれら二つに限られるものではない(上述のように具体的には例えば磁場ベクトルの方位角度値θの相互相関を用いることが考えられる)。また、複数の指標の相互相関を足し合わせたり掛け合わせたりすることによってシンクロ率を算出する場合に、二つの指標の組み合わせは加速度と角速度との組み合わせに限られるものではないし、また、組み合わせる指標の数は三つ以上であっても良い。具体的には例えば、加速度の相互相関と磁場の相互相関とを組み合わせる(合計,乗積)ようにしても良いし、角速度の相互相関と磁場の相互相関とを組み合わせるようにしても良いし、加速度の相互相関と角速度の相互相関と磁場の相互相関とを組み合わせるようにしても良い。 In the above-described embodiment, the synchronization rate is calculated by adding the cross-correlation of the acceleration scalar a and the cross-correlation of the angular velocity scalar ω. However, the synchronization rate for evaluating / determining the presence / absence of the synchronization action is used. The calculation of is not limited to this. That is, first, as described above, the data that can be used in the present invention is not limited to these two (specifically, as described above, for example, it is considered to use the cross-correlation of the azimuth angle value θ of the magnetic field vector). ). In addition, when calculating the synchronization rate by adding or multiplying the cross-correlations of multiple indicators, the combination of the two indicators is not limited to the combination of acceleration and angular velocity. The number may be three or more. Specifically, for example, the cross correlation of acceleration and the cross correlation of magnetic field may be combined (sum, product), the cross correlation of angular velocity and the cross correlation of magnetic field may be combined, You may make it combine the cross correlation of acceleration, the cross correlation of angular velocity, and the cross correlation of a magnetic field.
また、上述の実施形態においてはセンサを用いて計測され取得された加速度ベクトル及び角速度ベクトルの計測値の組み合わせデータをデータサーバ16に格納(保存)される計測値データベース18に記録すると共に当該計測値データベース18から読み込んだデータを読み込んでシンクロ行動の検出装置10の制御部11がシンクロ行動の検出処理に係る演算を行うことを前提とした例について説明したが、計測値の組み合わせデータを記憶装置(上述の実施形態におけるデータサーバ16)に一旦記憶させることは本発明において必須の構成ではない。すなわち、センサを用いて計測された計測値の組み合わせデータをシンクロ行動の検出装置10に直接入力し、シンクロ行動の検出装置10の制御部11が即時・同時的にシンクロ行動の検出処理に係る演算を行うようにしても良い。この場合には、例えば、センサが計測値データを送信する仕組み(具体的には例えば電波や赤外線などによる送信機構)を備えるようにすると共に、当該送信する仕組みと対になる受信する仕組みをシンクロ行動の検出装置10が備えるようにし、当該受信する仕組みによって受信した計測値データをシンクロ行動の検出装置10に直接入力し、シンクロ行動の検出装置10の制御部11が即時・同時的にシンクロ行動の検出処理に係る演算を行うようにしても良い。
In the above-described embodiment, the combination data of the measured values of the acceleration vector and the angular velocity vector measured and acquired using the sensor is recorded in the measured value database 18 stored (saved) in the
また、上述の実施形態においてはセンサと表示部14を有するシンクロ行動の検出装置10とが別体である構成を前提とした例について説明したが、本発明の構成はこれに限られるものではなく、センサが表示部を備えるようにしても良い。この場合には、計測値データを送信する仕組み及びシンクロ行動の検出装置10によって行われたシンクロ行動の検出処理に係る演算結果を受信する仕組みをセンサが更に備えるようにすると共にシンクロ行動の検出装置10の制御部11が即時・同時的にシンクロ行動の検出処理に係る演算を行うようにすることにより、センサを装着しているシンクロ行動検出対象者が即時・同時的にシンクロ行動の有無とシンクロ行動の相手方を知ることができるようになる。
Further, in the above-described embodiment, the example has been described on the assumption that the sensor and the synchro
また、上述の実施形態においてはシンクロ行動検出対象者が利用者A,B,Cの三人である場合について説明したが、本発明の適用され得るシンクロ行動検出対象者群の人数は三人に限られるものではなく、二人以上のシンクロ行動検出対象者群に対して本発明は適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where the synchronization behavior detection target persons are three users A, B, and C has been described. However, the number of the synchronization behavior detection target group to which the present invention can be applied is three. The present invention is not limited, and the present invention can be applied to a group of two or more synchronized behavior detection subjects.
また、上述の実施形態においては人間がセンサを装着して人間同士の間のシンクロ行動を検出することを前提とした例について説明したが、本発明の適用対象は人間に限られるものではなく、人間と動物とにセンサを装着して人間と動物との間のシンクロ行動を検出するようにしても良いし、動物にセンサを装着して動物同士の間のシンクロ行動を検出するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, an example has been described on the assumption that a human wears a sensor to detect a synchronization behavior between humans, but the application target of the present invention is not limited to a human, A sensor may be attached to a person and an animal to detect a synchronization action between the person and the animal, or a sensor may be attached to an animal to detect a synchronization action between the animals. good.
10 シンクロ行動の検出装置
11 制御部
12 記憶部
13 入力部
14 表示部
15 メモリ
16 データサーバ
17 シンクロ行動の検出プログラム
18 計測値データベース
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