JP5936038B2 - Action main identification method, action main identification system, action main identification program, and information storage medium - Google Patents
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Description
本発明の幾つかの態様は、動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体に関する。 Some embodiments of the present invention relate to an operation main identification method, an operation main identification system, an operation main identification program, and an information storage medium.
人間識別は多くの分野にとって重要であり、非特許文献1に示すように広く応用されている。人間識別として近年、音声認識、顔認識に基づいたシステムが開発されているが、これらだけでは人を常に正確に認識するのにまだ不十分である。そこで、非特許文献2、4に示すように、人間の歩行の様子も利用されるようになった。非特許文献5〜7に示すように、歩行から認証で主に使用する情報は腕の振り方、一歩の長さなどであった。 Human identification is important for many fields and is widely applied as shown in Non-Patent Document 1. In recent years, systems based on voice recognition and face recognition have been developed as human identification, but these alone are still insufficient to always recognize a person accurately. Therefore, as shown in Non-Patent Documents 2 and 4, human walking has also been used. As shown in Non-Patent Documents 5 to 7, information mainly used for authentication from walking is how to swing an arm, the length of one step, and the like.
しかし、歩行時の一歩の長さや腕の振り方は測定が困難で、例えば荷物を運んでいる場合などには、変化してしまうという問題点があった。
また人間を認識する際には、腕の振り方や一歩の長さの代わりに、人間全体の速度、腰のバランス及び胴の姿勢等を総合的に解析することでより認識精度が高まると考えられているが、解析に使用するデータが多くなると、データ処理等の演算負荷がまし、リアルタイムに判定することが困難になるという問題点があった。
However, it is difficult to measure the length of one step and how to swing an arm when walking, and there is a problem that it changes, for example, when carrying luggage.
Also, when recognizing humans, instead of how to swing the arm and the length of one step, it is thought that the recognition accuracy will be improved by comprehensively analyzing the speed of the whole human, balance of the waist, posture of the torso, etc. However, when the amount of data used for analysis increases, there is a problem that the calculation load such as data processing increases and it is difficult to make a determination in real time.
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様によれば、少ないデータ及び演算負荷で精度よく動作主の識別が可能な動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体を提供することができる。 The present invention has been made in view of the above technical problems. According to some aspects of the present invention, it is possible to provide an operation main identification method, an operation main identification system, an operation main identification program, and an information storage medium capable of accurately identifying an operation main with a small amount of data and a calculation load. .
(1)本発明は、
動作主を識別する方法であって、
サンプルとなるモーションデータとして、複数の動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得するサンプルモーションデータ取得ステップと、
サンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶部に記憶させるデータベース作成ステップと、
サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算ステップと、
ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる動作主のモーションデータを取得するターゲットモーションデータ取得ステップと、
ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別ステップと、を含む動作主識別方法に関する。
(1) The present invention
A method for identifying an actor,
As sample motion data, a sample motion data acquisition step for acquiring motion data for a given operation of a plurality of actors;
A first data conversion process is performed on the sampled motion data to generate a feature vector, and a second data conversion process is performed on the feature vector to generate a feature data of dimension m lower than the feature vector. And a database creation step of storing in the storage unit in association with the main actor as sample data,
A cluster information calculation step for clustering sample data for each operation main body to obtain cluster information including at least one of feature points and feature functions of the cluster in the m-dimensional space;
As a target motion data, a target motion data acquisition step for acquiring motion data of an operation subject to be identified;
A first data conversion process is performed on the target motion data to generate a feature vector, and a second data conversion process is performed on the feature vector to generate feature data of dimension m lower than the feature vector. The operation main identification step of calculating the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster and identifying the operation main based on the feature values And an operation main identification method.
また本発明は、
動作主を識別する動作主識別システムであって、
サンプルとなるモーションデータに対して、第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶部に記憶させるデータベース作成部と、
サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算部と、 ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別部と、を含む動作主識別システムに関する。
The present invention also provides
An operator identification system for identifying an operator,
A first data conversion process is performed on the sampled motion data, a feature vector is generated, a second data conversion process is performed on the feature vector, and feature data of dimension m lower than the feature vector A database creation unit that generates and stores the sample data in the storage unit in association with the actor,
A cluster information calculation unit that clusters sample data for each actor and obtains cluster information including at least one of feature points and feature functions of the cluster in the m-dimensional space, and first data for the target motion data Performing a transformation process, generating a feature vector, performing a second data transformation process on the feature vector, generating feature data of a dimension m lower in dimension than the feature vector, and using it as target data; The present invention relates to an operation main identification system including an operation main identification unit that calculates a feature value of target data based on target data and at least one of feature points and feature functions of each cluster and identifies an operation main based on the feature value.
動作主識別システムは、サンプルとなるモーションデータとして、複数の動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得するサンプルモーションデータ取得部をふくんでもよい。 The operation subject identification system may include a sample motion data acquisition unit that acquires motion data for a given operation of a plurality of operation subjects as sample motion data.
動作主識別システムは、ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる動作主のモーションデータを取得するターゲットモーションデータ取得部をふくんでもよい。 The operating subject identification system may include a target motion data acquisition unit that acquires the motion data of the operating subject to be identified as target motion data.
また本発明は上記各部として、コンピュータを機能させるプログラムに関する。また本発明は、上記各部として、コンピュータを機能させるプログラムが記憶された情報記憶媒体に関する。 The present invention also relates to a program that causes a computer to function as each of the above-described units. The present invention also relates to an information storage medium storing a program that causes a computer to function as each of the above-described units.
また本発明は、
動作主を識別する動作主識別システムであって、
サンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い生成された特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い生成された、当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データが、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶されているサンプルデータ記憶部と、
サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算部と、
ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別部と、を含む動作主識別システムに関する。
The present invention also provides
An operator identification system for identifying an operator,
Feature data of a dimension m lower than the feature vector generated by performing the second data conversion processing on the feature vector generated by performing the first data conversion processing on the sample motion data, A sample data storage unit stored as sample data in association with the main actor,
A cluster information calculation unit for clustering sample data for each operation main body to obtain cluster information including at least one of feature points and feature functions of a cluster in an m-dimensional space;
A first data conversion process is performed on the target motion data, a feature vector is generated, a second data conversion process is performed on the feature vector, and feature data having a dimension m lower than the feature vector is obtained. Generated as target data, calculates the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster, and identifies the actor main based on the feature value And an operation main identification system.
動作主識別システムは、サンプルとなるモーションデータとして、複数の動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得するサンプルモーションデータ取得部をふくんでもよい。
動作主識別システムは、ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる動作主のモーションデータを取得するターゲットモーションデータ取得部をふくんでもよい。
The operation subject identification system may include a sample motion data acquisition unit that acquires motion data for a given operation of a plurality of operation subjects as sample motion data.
The operating subject identification system may include a target motion data acquisition unit that acquires the motion data of the operating subject to be identified as target motion data.
また本発明は上記各部として、コンピュータを機能させるプログラムに関する。また本発明は、上記各部として、コンピュータを機能させるプログラムが記憶された情報記憶媒体に関する。 The present invention also relates to a program that causes a computer to function as each of the above-described units. The present invention also relates to an information storage medium storing a program that causes a computer to function as each of the above-described units.
動作主は例えば人間でもよいし、動物でもよい。またロボットでもよい。 The main actor may be a human or an animal, for example. A robot may also be used.
モーションデータは、動作主の所定の部位の動きを表すデータであればよい。例えば動作主の所定の部位に加速度センサやジャイロセンサ(角速度センサ)を取り付けて、変位加速度(例えば3軸の変位加速度でもよい)や、回転速度又は角速度(例えば3軸の回転速度又は角速度でもよい)を取得し、モーションデータとしてもよい。 The motion data may be data representing the movement of a predetermined part of the main operator. For example, an acceleration sensor or a gyro sensor (angular velocity sensor) is attached to a predetermined part of the operation main, and displacement acceleration (for example, triaxial displacement acceleration may be used), rotational speed or angular velocity (for example, triaxial rotational speed or angular velocity) may be used. ) To obtain motion data.
また例えばモーションキャプチャ等で動作主の所定の部位の遷移を取得して、所定の部位の変位加速度や回転速度又は角速度を求めてモーションデータとしてもよい。 Further, for example, a motion part or the like may be used to acquire a transition of a predetermined part of the operation main body, and a displacement acceleration, a rotation speed, or an angular speed of the predetermined part may be obtained to obtain motion data.
モーションデータを取得する部位は1カ所でもよいし、複数箇所でもよい。例えば人間が動作主である場合、人間の腰の動きに対応したモーションデータを取得してもよい。 The part for obtaining the motion data may be one place or a plurality of places. For example, in the case where a human is the main operator, motion data corresponding to the movement of the human waist may be acquired.
モーションデータの自由度とは、モーションデータとして取得するデータの変数によって定まる値であり、例えばある1点における3軸の加速度と3軸の回転速度をモーションデータとして取得する場合、それぞれ3個の変数を持つので自由度は6となる。 The degree of freedom of motion data is a value determined by variables of data acquired as motion data. For example, when acquiring 3-axis acceleration and 3-axis rotation speed at a certain point as motion data, 3 variables each. Has 6 degrees of freedom.
モーションデータの自由度をnとすると、モーションデータに基づき作成する特徴データの次元はm(n>m)である。例えばモーションデータに対し主成分分析(PCA)を行い、モーションデータより次元の低い特徴データを作成してもよい。 If the degree of freedom of motion data is n, the dimension of the feature data created based on the motion data is m (n> m). For example, principal component analysis (PCA) may be performed on the motion data to create feature data having a lower dimension than the motion data.
動作主のサンプルデータは、1動作主に対して複数保持することが好ましい。そしてサンプルデータを動作主毎にクラスタ化し、例えばm=2の場合には、2次元平面にクラスタ化されたサンプルデータを配置する。そして各クラスタの複数のサンプルデータの平均値を求め各クラスタの特徴値としてもよい。また各クラスタの複数のサンプルデータの重心値を求め各クラスタの特徴値としてもよい。 It is preferable that a plurality of sample data of the operation main is held for one operation main. Then, the sample data is clustered for each operation subject. For example, when m = 2, the clustered sample data is arranged on a two-dimensional plane. Then, an average value of a plurality of sample data of each cluster may be obtained and used as the feature value of each cluster. Further, the centroid value of a plurality of sample data of each cluster may be obtained and used as the feature value of each cluster.
m次元空間におけるターゲットデータ(識別対象となるモーションデータの特徴データ)のプロット点とクラスタの特徴点の距離(第1の特徴値)に基づき、ターゲットデータの特徴値を求めてもよい。またm次元空間におけるターゲットデータ(識別対象となるモーションデータの特徴データ)のプロット点からクラスタの特徴関数の示す近似直線等への垂直距離(第2の特徴値)でもよい。例えば各クラスタのサンプル点を用いて最小二乗法により1次近似直線を求めて、近似直線としてもよい。 The feature value of the target data may be obtained based on the distance (first feature value) between the plot points of the target data (feature data of motion data to be identified) in the m-dimensional space and the feature points of the cluster. Alternatively, it may be a vertical distance (second feature value) from a plot point of target data (feature data of motion data to be identified) in an m-dimensional space to an approximate straight line or the like indicated by a cluster feature function. For example, a linear approximate straight line may be obtained by the least square method using the sample points of each cluster and used as the approximate straight line.
第2の特徴値と第2の特徴値の少なくとも一方に基づき特徴値を求めてもよい。各クラスタの特徴値に基づきターゲットデータが属する可能性の高いクラスタを判定して、当該クラスタのサンプルデータの動作主がターゲットデータの動作主と同一人物であると判定してもよい。 The feature value may be obtained based on at least one of the second feature value and the second feature value. Based on the feature value of each cluster, a cluster to which target data is likely to belong may be determined, and it may be determined that the operating data of the sample data of the cluster is the same person as the operating data of the target data.
本発明によればモーションデータに基づきモーションデータより次元の低い特徴データを用いて動作主の精度よい識別が可能なので、少ないデータ及び演算負荷で精度よく動作主の識別が可能となる。 According to the present invention, it is possible to identify an operation main with high accuracy using feature data having a dimension lower than that of motion data based on the motion data. Therefore, it is possible to accurately identify the operation main with less data and a calculation load.
(2)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
前記動作主識別ステップ、又は前記動作主識別部は、
前記ターゲットデータとクラスタの特徴点に基づき求めた第1の特徴値及び前記ターゲットデータと特徴関数に基づき求めた第2の特徴値に重み付けを行い、当該ターゲットデータの特徴値を演算してもよい。
(2) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program and information storage medium,
The operation main identification step, or the operation main identification unit,
The feature value of the target data may be calculated by weighting the first feature value obtained based on the target data and the feature point of the cluster and the second feature value obtained based on the target data and the feature function. .
m次元空間におけるクラスタを構成するサンプルデータのばらつきは、特徴点の周りに均一または集中して分布しているパターンもあれば、特徴関数に沿って分布しているパターンもある。このようにすると、これらの分布パターンは動作主の歩行パターンの特徴を表すものである。従って第1の特徴値及第2の特徴値の両方を用いることにより様々な歩行パターンの特徴をカバーすることができる。 The variation of the sample data constituting the cluster in the m-dimensional space may be a pattern that is uniformly or concentratedly distributed around the feature point, and a pattern that is distributed along the feature function. In this way, these distribution patterns represent the characteristics of the main walking pattern of the motion. Therefore, the features of various walking patterns can be covered by using both the first feature value and the second feature value.
(3)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
前記動作主識別ステップ、又は前記動作主識別部は、
前記クラスタのサンプルデータの分布状態に基づき第1の特徴値と第2の特徴値に対する重み付けの比重を決定して当該ターゲットデータの特徴値を演算してもよい。
(3) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program, and information storage medium,
The operation main identification step, or the operation main identification unit,
The feature value of the target data may be calculated by determining the weighting specific gravity for the first feature value and the second feature value based on the distribution state of the sample data of the cluster.
m次元空間におけるクラスタを構成するサンプルデータのばらつきは、特徴点の周りに均一または集中して分布しているパターンもあれば、特徴関数に沿って分布しているパターンもある。これらの分布パターンは動作主の歩行パターンの特徴を表すものである。 The variation of the sample data constituting the cluster in the m-dimensional space may be a pattern that is uniformly or concentratedly distributed around the feature point, and a pattern that is distributed along the feature function. These distribution patterns represent the characteristics of the main walking pattern of the motion.
クラスタを構成する要素(サンプルデータ)が特徴関数に沿って分布している場合には、第1の特徴値より第2の特徴値の重み付けの比重が高くなるようにしてもよい。 When the elements (sample data) constituting the cluster are distributed along the feature function, the weight of the second feature value may be higher than the first feature value.
クラスタを構成する要素(サンプルデータ)が特徴点の周りに分布している場合には、第2の特徴値より第1の特徴値の重み付けの比重が高くなるようにしてもよい。 When the elements (sample data) constituting the cluster are distributed around the feature points, the weight of the first feature value may be higher than the second feature value.
クラスタ毎にクラスタを構成する要素(サンプルデータ)の分布に応じて、第1の特徴値と第2の特徴値の重み付けの比重を決定してもよい。またクラスタのサンプルデータが増減した場合にも重み付けの比重を変更してもよい。いずれかの一方の重み係数が0となるような場合も本発明の範囲内である。 The specific gravity of the weighting of the first feature value and the second feature value may be determined for each cluster according to the distribution of elements (sample data) constituting the cluster. Also, the weighting specific gravity may be changed when the sample data of the cluster increases or decreases. The case where any one of the weighting factors is 0 is also within the scope of the present invention.
(4)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
前記第1のデータ変換処理として、所与の時間差を有する少なくとも2つのモーションデータを用いて特徴ベクトルを生成してもよい。
(4) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program, and information storage medium,
As the first data conversion process, a feature vector may be generated using at least two motion data having a given time difference.
たとえば時刻tのモーションデータq(t)と時刻t−1のモーションデータq(t−1)の自己相関の共分散行列に基づき特徴ベクトルを生成してもよい。 For example, a feature vector may be generated based on an autocorrelation covariance matrix of motion data q (t) at time t and motion data q (t−1) at time t−1.
この様にすると特徴ベクトルに歩行パターンの時間的な変化を反映させることができるので、所与の時点で似ているか否かだけでなく、歩行パターンの変化が似ているか否かについても識別対象とすることができる。 In this way, since the temporal change of the walking pattern can be reflected in the feature vector, not only whether it is similar at a given time point, but also whether the change of the walking pattern is similar It can be.
(5)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
前記第2のデータ変換処理として、特徴ベクトルに対して主成分分析を行い、特徴データを生成してもよい。
(5) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program, and information storage medium,
As the second data conversion process, feature data may be generated by performing principal component analysis on the feature vector.
(6)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
前記クラスタ情報演算ステップ、又は前記クラスタ情報演算部は、
各クラスタのサンプルデータに対して最小二乗法を用いて近似直線を求め各クラスタの特徴関数としてもよい。
(6) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program, and information storage medium,
The cluster information calculation step, or the cluster information calculation unit,
An approximate straight line may be obtained by using the least square method for the sample data of each cluster and used as a feature function of each cluster.
近似直線は、1次近似直線でもよい。 The approximate straight line may be a primary approximate line.
(7)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
動作主は人間であり、所与の動作は歩行でもよい。
(7) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program, and information storage medium,
The main actor is a human and the given motion may be walking.
(8)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
前記サンプルモーションデータ取得ステップ、又は前記サンプルモーションデータ取得部は、
前記サンプルとなるモーションデータとして、前記複数の動作主の腰又は腰から所定範囲内にある部位のモーションデータを取得し、
前記ターゲットモーションデータ取得ステップ、前記ターゲットモーションデータ取得部は、
前記ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる前記動作主の腰又は腰から所定範囲内にある部位のモーションデータを取得してもよい。
(8) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program, and information storage medium,
The sample motion data acquisition step, or the sample motion data acquisition unit,
As the motion data to be the sample, obtain the motion data of a part within a predetermined range from the waist or waist of the plurality of operation mains,
The target motion data acquisition step, the target motion data acquisition unit,
You may acquire the motion data of the site | part which exists in the predetermined range from the waist | hip | lumbar of the said operation | movement main body used as identification object, or a waist | hip | lumbar as a target.
(9)この動作主識別方法、動作主識別システム、動作主識別プログラム及び情報記憶媒体において、
前記mは2又は3でもよい。
(9) In this operation main identification method, operation main identification system, operation main identification program, and information storage medium,
The m may be 2 or 3.
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not limit the contents of the present invention described in the claims. Also, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1.動作主識別方法
1.1 概要
本実施の形態のモーションデータを用いて動作主を識別する方法について説明する。
1. Action Actor Identification Method 1.1 Overview A method for identifying an action hero using motion data according to the present embodiment will be described.
本実施の形態では、サンプルとなるモーションデータとして、複数の人間(動作主の一例)の歩行パターン(所与の動作の一例)についてのモーションデータ(変位加速度、回転速度)を取得する。そしてサンプルとなるモーションデータに対し第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに基づき第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを作成し、サンプルデータとして動作主に関連づけてサンプルデータのデータベース(記憶部の一例)を作成する。 In the present embodiment, motion data (displacement acceleration, rotation speed) about a walking pattern (an example of a given motion) of a plurality of humans (an example of an action main) is acquired as sample motion data. Then, a first data conversion process is performed on the sampled motion data, a feature vector is generated, a second data conversion process is performed based on the feature vector, and feature data of a dimension m lower than the feature vector is created. Then, a sample data database (an example of a storage unit) is created as sample data in association with the actor.
そしてサンプルデータを、動作主に対応つけてクラスタ化して、m次元空間に配置して、クラスタの特徴点及び特徴関数(近似直線)のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求める。 Then, the sample data is clustered in association with the main actors, arranged in an m-dimensional space, and cluster information including at least one of the cluster feature points and feature functions (approximate straight lines) is obtained.
識別したいモーションデータ(ターゲットモーションデータ)に対し第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに基づき第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを作成しターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータとクラスタの特徴点及び特徴関数(近似直線)のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づきターゲットデータが属する可能性の高いクラスタを判定し、判定結果に基づき動作主を識別してもよい。 A first data conversion process is performed on the motion data (target motion data) to be identified, a feature vector is generated, a second data conversion process is performed based on the feature vector, and a feature of dimension m lower in dimension than the feature vector Create data and use it as target data, calculate the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions (approximate straight line) of the cluster, and the target data belongs based on the feature values A cluster having a high possibility may be determined, and the main actor may be identified based on the determination result.
動作主は例えば人間や犬や猫等の動物等でもよいし、ロボット等の機械でもよいが、本実施例では人間である場合を例に取り説明する。 The main actor may be, for example, a human, an animal such as a dog or a cat, or a machine such as a robot. However, in this embodiment, a description will be given by taking the case of a human as an example.
1.2 サンプルデータのデータベース作成
図1は、サンプルデータのデータベース作成の流れについて説明するフローチャートである。
1.2 Creating Sample Data Database FIG. 1 is a flowchart for explaining the flow of creating a sample data database.
まず、サンプルとなるモーションデータとして、複数の動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得する(ステップS10)。次にサンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成する(ステップS20)。次に生成した特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成する(ステップS30)。次に生成した特徴データを、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶部に記憶させる(ステップS40)。 First, motion data for a given operation of a plurality of operation owners is acquired as sample motion data (step S10). Next, a first data conversion process is performed on the sampled motion data to generate a feature vector (step S20). Next, a second data conversion process is performed on the generated feature vector to generate feature data having a dimension m lower than that of the feature vector (step S30). Next, the generated feature data is stored in the storage unit as sample data in association with the actor (step S40).
1.3 モーションデータの取得
モーションデータは、動作主の所定の部位の動きを表すデータであればよい。例えば動作主の所定の部位の変位加速度(例えば3軸の変位加速度でもよい)や、回転速度又は角速度(例えば3軸の回転速度又は角速度でもよい)を取得し、モーションデータとしてもよい。
1.3 Acquisition of motion data The motion data may be data representing the movement of a predetermined part of the operation subject. For example, a displacement acceleration (for example, a triaxial displacement acceleration) or a rotation speed or an angular velocity (for example, a triaxial rotation speed or an angular speed) of a predetermined part of the motion may be acquired and used as motion data.
図2及び図3はモーションデータの一例について説明するための図である。 2 and 3 are diagrams for explaining an example of motion data.
従来被験者のモーションデータを取得する場合に、図2のように複数個のマーカを取り付けてモーションキャプチャを用いて歩行データを計測することが行われていた。例えば図2、図3に示すような15個の部位(剛性リンク)を繋げた34自由度モデルを用いると、背骨の動きや頭と骨盤間の動きを考慮しているため、歩行を表すのに十分である。このようなモデルを用いて歩行時のモーションデータを取得し、様々な手法で人間識別が試みられているが、取得するデータ量が多いため、解析に時間がかかり、リアルタイムに動作主を識別することは困難であるという問題点があった。 Conventionally, when acquiring motion data of a subject, a plurality of markers are attached as shown in FIG. 2 and walking data is measured using motion capture. For example, using a 34-degree-of-freedom model in which 15 parts (rigid links) as shown in FIGS. 2 and 3 are used, the movement of the spine and the movement between the head and the pelvis are taken into account, so that walking is represented. Enough. Using such a model, motion data during walking is acquired, and human identification is attempted by various methods. However, because the amount of data to be acquired is large, analysis takes time and the main actor is identified in real time. There was a problem that it was difficult.
本実施の形態では、少なくとも1つ又は2つの部位のモーションデータで動作主の識別を行うことができる。ただし3つ以上の部位のモーションデータを用いる場合も本発明の範囲内である。 In the present embodiment, it is possible to identify the main actor with the motion data of at least one or two parts. However, the case of using motion data of three or more parts is also within the scope of the present invention.
以下、サンプルとなるモーションデータとして、動作主の腰P1と腰から所定範囲内にある部位(例えばみぞおちP2)のモーションデータを取得する場合を例にとり説明する。 Hereinafter, as an example of motion data to be sampled, the case of acquiring motion data of an operation main body P1 and a part within a predetermined range from the waist (for example, the groove P2) will be described as an example.
図9、図10、図11はモーションデータの取得例を示す図である。 9, FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing examples of motion data acquisition.
例えば図9に示すように、被験者400の腰付近にモーションセンサ410(加速度センサとジャイロセンサ(角速度センサ))を含むIMUを取り付けて、腰部の変位加速度(例えば3軸の変位加速度でもよい)や、回転速度又は角速度(例えば3軸の回転速度又は角速度でもよい)を取得し、モーションデータとしてもよい。
IMUは3軸の角速度と加速度を検出するセンサである。3軸のジャイロと3方向の加速度計によって、3次元の角速度と加速度が求められる。ジャイロの原理は主に慣性とプリセッション、コリオリの力、サニャック効果の3つである。コリオリの力とは、「速度を持ったものに角速度が印加されると、速度と角速度がともに直交する方向に生ずる力」のことである。例えば質量mがX軸方向に振動速度で振動している状態で角速度が印加されると、コリオリの力がY軸方向に発生し振動が起きる。この振動振幅は角速度に比例するので振幅を検出することで、入力角速度を計測することができる。また、加速度は重りの変位量からフックの法則により求められる。
For example, as shown in FIG. 9, an IMU including a motion sensor 410 (acceleration sensor and gyro sensor (angular velocity sensor)) is attached near the waist of the subject 400, and the displacement acceleration of the waist (for example, triaxial displacement acceleration may be used) Rotational speed or angular speed (for example, triaxial rotational speed or angular speed) may be acquired and used as motion data.
The IMU is a sensor that detects triaxial angular velocity and acceleration. A three-dimensional gyro and a three-direction accelerometer determine the three-dimensional angular velocity and acceleration. There are three main gyro principles: inertia, precession, Coriolis force, and Sagnac effect. The Coriolis force is “a force generated in a direction in which both the velocity and the angular velocity are orthogonal to each other when an angular velocity is applied to an object having a velocity”. For example, when an angular velocity is applied in a state where the mass m is vibrating in the X-axis direction, a Coriolis force is generated in the Y-axis direction, causing vibration. Since this vibration amplitude is proportional to the angular velocity, the input angular velocity can be measured by detecting the amplitude. Further, the acceleration is obtained from the weight displacement amount according to Hooke's law.
また例えば図10に示すように、ゲーム等の入力装置として使用される汎用のモーションキャプチャ装置420で被験者400のモーションデータを取得してもよい。モーションキャプチャ装置420は、カメラ、深度センサ、マルチアレイマイクロフォン、および専用ソフトウェアを動作させるプロセッサを内蔵したセンサがあり、被験者400の位置、動き、声、顔を認識することができる。モーションキャプチャ装置420は、一般的なモーションキャプチャとは異なり、通常のモーションキャプチャ時に着用する特殊なマーカ付きスーツと、マーカ検出時に使用するトラッカーは必要としない。モーションキャプチャ装置420が有するカメラに被写体を映す事で被験者400からモーションキャプチャ装置420までの距離を計測し、被験者400の骨格のさまざまな動きを検出する。 For example, as shown in FIG. 10, the motion data of the subject 400 may be acquired by a general-purpose motion capture device 420 used as an input device for games or the like. The motion capture device 420 includes a camera, a depth sensor, a multi-array microphone, and a sensor with a built-in processor that operates dedicated software, and can recognize the position, movement, voice, and face of the subject 400. Unlike general motion capture, the motion capture device 420 does not require a special suit with a marker to be worn at the time of normal motion capture and a tracker used at the time of marker detection. The distance from the subject 400 to the motion capture device 420 is measured by projecting the subject on the camera included in the motion capture device 420, and various movements of the skeleton of the subject 400 are detected.
また例えば図11に示すように、被験者400にマーカ432を装着して、カメラ430で撮影する通常のモーションキャプチャの手法により、モーションデータを取得してもよい。 For example, as shown in FIG. 11, the motion data may be acquired by a normal motion capture method in which a marker 432 is attached to the subject 400 and the camera 430 captures an image.
1.4 特徴ベクトルの生成
次にモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成する手法について説明する。
1.4 Generation of Feature Vector Next, a method for generating a feature vector by performing a first data conversion process on motion data will be described.
モーションデータの自由度は、モーションデータとして取得するデータの変数の数によって定まる。例えばある1点における3軸の加速度と3軸の回転速度をモーションデータとして取得する場合、それぞれ3個の変数を持つので自由度は6となる。 The degree of freedom of motion data is determined by the number of data variables acquired as motion data. For example, when acquiring three-axis acceleration and three-axis rotation speed at a certain point as motion data, each has three variables, so the degree of freedom is six.
従って2点(腰P1とみぞおちP2)のモーションデータを取得する場合には自由度が12となる。 Therefore, when acquiring motion data of two points (waist P1 and groove P2), the degree of freedom is 12.
モーションデータの特徴ベクトルの構成について述べる。モーションデータは腰(図2のP1)の3軸の変位加速度(3自由度)と3軸の回転速度(3自由度)、みぞおち(図2のP2)の3軸の変位加速度(3自由度)と3軸の回転速度(3自由度)の合計12自由度のデータである。このモデルを12DOF(Degree Of Freedom)モデルと呼ぶ。 The structure of the feature vector of motion data will be described. The motion data includes the three-axis displacement acceleration (three degrees of freedom) of the waist (P1 in FIG. 2), the three-axis rotational speed (three degrees of freedom), and the three-axis displacement acceleration (three degrees of freedom) of the groove (P2 in FIG. 2). ) And 3-axis rotation speed (3 degrees of freedom) in total 12 degrees of freedom data. This model is called a 12 DOF (Degree Of Freedom) model.
そして、(数1)に示す行列を、(数2)に示す時系列ベクトルの自己相関による共分散行列である(数3)とする。 Then, the matrix shown in (Equation 1) is assumed to be (Equation 3), which is a covariance matrix based on the autocorrelation of the time series vector shown in (Equation 2).
図14(A)〜(C)、図15は第1の変換処理による特徴ベクトルの生成例を示す図である。図14(A)は、時刻tにおけるモーションベクトルである。図14(B)は時刻t−l(ここではl=2)のモーションベクトルを転置したベクトルである。図14(C)は、時刻tにおけるモーションベクトルと時刻t−l(ここではl=2)のモーションベクトルを転置したベクトルの積となる行列である。 FIGS. 14A to 14C and FIG. 15 are diagrams illustrating examples of generating feature vectors by the first conversion process. FIG. 14A shows a motion vector at time t. FIG. 14B shows a vector obtained by transposing a motion vector at time t−1 (here, l = 2). FIG. 14C is a matrix that is the product of a vector obtained by transposing the motion vector at time t and the motion vector at time tl (here, l = 2).
図15の350は、(数3)に示す共分散行列を示しており、360は共分散行列350の各要素を一列に並び替えて生成した特徴ベクトルである。特徴ベクトルは下記の式で示される。 15 in FIG. 15 indicates the covariance matrix shown in (Equation 3), and 360 is a feature vector generated by rearranging the elements of the covariance matrix 350 in one line. The feature vector is expressed by the following equation.
この特徴ベクトルの構成は、いくつかの特徴を持っている。時間的に局所で定義される積の時間平均を取ることで、任意の時間幅の運動を扱うことができ、運動データの長さを前もって正規化する必要がない。また、時間をずらして積を取ることにより、速度を反映することができる。さらに、ベクトルのすべての次元の組み合わせの積をとるという空間的な大域性により、長距離の相関を反映させることができる。 This feature vector configuration has several features. By taking a time average of products defined locally in terms of time, it is possible to handle motions of any time width, and there is no need to normalize the length of motion data in advance. In addition, the speed can be reflected by taking the product by shifting the time. Furthermore, the long-range correlation can be reflected by the spatial globality of taking the product of combinations of all dimensions of the vector.
時刻t−lと時刻tのように所与の時間差を有する少なくとも2つのモーションデータを用いて特徴ベクトルを生成することにより、所与の時点で似ているか否かだけでなく、モーションデータの変化が似ているか否かも含めて歩行パターンの識別を行うことができる。 By generating a feature vector using at least two motion data having a given time difference, such as time tl and time t, not only whether or not they are similar at a given time, but also changes in motion data It is possible to identify walking patterns including whether or not they are similar.
なお上記例では時間差を有する少なくとも2つのモーションデータを用いて特徴ベクトルを生成する場合を例にとり説明したが、所与の時点の1つのモーションベクトルとそれを転置したベクトルを用いて特徴ベクトルを生成してもよい。 In the above example, the case where a feature vector is generated using at least two motion data having a time difference has been described as an example. However, a feature vector is generated using one motion vector at a given time point and a transposed vector. May be.
1.5 特徴データの生成
モーションデータの自由度をnとすると、モーションデータに対して第2の変換処理を行い生成する特徴データの次元はm(n>m)である。例えば第2の変換処理として、モーションデータに対し主成分分析(PCA;Principal Component Analysis)等を行い、モーションデータより次元の低い特徴データを生成してもよい。
1.5 Generation of Feature Data When the degree of freedom of motion data is n, the dimension of feature data generated by performing the second conversion process on motion data is m (n> m). For example, as the second conversion process, principal component analysis (PCA) or the like may be performed on the motion data to generate feature data having a lower dimension than the motion data.
本実施の形態では特徴ベクトルに対して、可視化と認識アルゴリズムの生成のために主成分分析(第2のデータ変換処理の一例)を行う。ここでは主成分分析により第2主成分までプロットする場合を例に取り説明する。 In the present embodiment, principal component analysis (an example of second data conversion processing) is performed on the feature vector for visualization and generation of a recognition algorithm. Here, a case where the second principal component is plotted by principal component analysis will be described as an example.
主成分分析は、多変量データの持つ情報を、少数個の総合特性値に要約する統計解析手法である。統計データから互いに無関係(無相関)の成分を取り出して、観測値をそれらの成分の線形結合で説明することを主成分分析と呼び、取り出された成分を主成分と呼ぶ。 Principal component analysis is a statistical analysis technique that summarizes information of multivariate data into a small number of total characteristic values. Extracting unrelated (non-correlated) components from the statistical data and explaining the observed value by a linear combination of these components is called principal component analysis, and the extracted components are called principal components.
主成分分析によれば多次元データのもつ情報をできるだけ損なわずに低次元空間に縮約することができる。多次元データを2次元や3次元データに縮約できればデータ全体の分布を視覚化することができ、サンプルデータ間の差異をはっきりさせることができる。PCAの手順については大抵、固有ベクトルか特異値分解のどちらかが出てくる。主成分の単位ベクトルが固有ベクトルとして直ちに求められ,主成分の大きさが特異値分解を使って直ちに求められるからである。 According to principal component analysis, the information of multidimensional data can be reduced to a low-dimensional space without losing as much as possible. If multidimensional data can be reduced to two-dimensional or three-dimensional data, the distribution of the entire data can be visualized, and differences between sample data can be clarified. For PCA procedures, either eigenvectors or singular value decomposition usually appear. This is because the unit vector of the principal component is immediately obtained as an eigenvector, and the size of the principal component is immediately obtained using singular value decomposition.
本実施の形態では以下の手順で主成分分析を行っている。
(1)時系列データの自己相関による共分散行列を求める
(2)共分散行列から特徴ベクトルを求める
(3)特徴ベクトルが構成した行列の左特異行列とそれに対応する特異値を求める
(4)特異値の大きい順に主成分の順番を決める
(5)各主成分の向きはそれぞれが対応している左特異値行列の列ベクトルで決まる
In the present embodiment, principal component analysis is performed in the following procedure.
(1) Finding a covariance matrix by autocorrelation of time series data (2) Finding a feature vector from the covariance matrix (3) Finding the left singular matrix of the matrix formed by the feature vector and its corresponding singular value (4) The order of principal components is determined in descending order of singular values. (5) The direction of each principal component is determined by the column vector of the left singular value matrix to which each corresponds.
1.6 サンプルデータのデータベース
図8は、サンプルデータのデータベースの例について説明するための図である。
1.6 Sample Data Database FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the sample data database.
サンプルデータのデータベース500には、動作主識別情報510に関連づけて、サンプルデータ(特徴データ)が記憶されている。動作主識別情報510は被験者を識別するための情報である。またサンプルデータ(特徴データ)は、主成分分析により得られた第1主成分(x)と第2主成分(y)の値である。 The sample data database 500 stores sample data (feature data) in association with the operation main identification information 510. The operation main identification information 510 is information for identifying the subject. The sample data (feature data) is the values of the first principal component (x) and the second principal component (y) obtained by principal component analysis.
1.7 クラスタ情報作成処理
本実施の形態ではクラスタ分析の手法を用いて動作主の識別を行う。クラスタ分析又はクラスタリングとは、分類対象の集合を、内的結合と外的分離が達成されるような部分集合に分割することである。
1.7 Cluster Information Creation Processing In this embodiment, an operation main is identified using a cluster analysis technique. Cluster analysis or clustering is to divide a set to be classified into subsets that achieve internal coupling and external separation.
図6は、クラスタ情報作成処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the cluster information creation process.
サンプルデータを、動作主に対応つけてクラスタ化して、m次元空間に配置する。(ステップS110)。そしてすべてのクラスタについて処理が終了するまで(ステップS130でN)、クラスタ(i)のサンプルデータに基づきクラスタ(i)の特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報(i)を求める(ステップS120) The sample data is clustered in association with the main operator and arranged in the m-dimensional space. (Step S110). Until all the clusters are processed (N in step S130), cluster information (i) including at least one of feature points and feature functions of cluster (i) is obtained based on the sample data of cluster (i) (step S130). S120)
図4は、被験者の歩行時に取得したモーションデータのサンプルデータ(特徴データ)のプロット点をm次元空間(ここではm=2)に配置したものである。各被験者のプロット点の集合を各被験者に関連づけてクラスタ化する。図4のC1は被験者1のサンプルデータのプロット点であり、C2は被験者2のサンプルデータのプロット点であり、C3は被験者3のサンプルデータのプロット点であり、C4は被験者4のサンプルデータのプロット点である。各被験者のプロット点の集合である各クラスタ(集合)の位置や形や大きさは被験者毎に異なる特徴を有している。これは、歩行パターンが個人で異なる特徴を持つことに起因する個人差であると考えられる。 FIG. 4 shows plot points of sample data (feature data) of motion data acquired when a subject walks in an m-dimensional space (here, m = 2). A set of plot points for each subject is associated with each subject and clustered. C1 in FIG. 4 is a plot point of the sample data of the subject 1, C2 is a plot point of the sample data of the subject 2, C3 is a plot point of the sample data of the subject 3, and C4 is the sample data of the subject 4 Plot points. The position, shape, and size of each cluster (set), which is a set of plot points for each subject, have different characteristics for each subject. This is considered to be an individual difference caused by the walking pattern having different characteristics.
この特徴を利用してターゲットとなるモーションデータの歩行パターンの識別を行うために、各クラスタの特徴点と特徴関数を求めてもよい。 In order to identify the walking pattern of the target motion data using this feature, the feature points and feature functions of each cluster may be obtained.
各被験者の5つのプロット点をクラスタ(集合)とみなし、図5に示すような第一主軸(x軸)と第二主軸(y軸)で構成した直行座標系において、4つのクラスタ(集合)の特徴点を、各クラスタ(集合)の5つの成分の平均座標点としてもよい。 Five plot points of each subject are regarded as clusters (sets), and four clusters (sets) are formed in an orthogonal coordinate system composed of a first principal axis (x axis) and a second principal axis (y axis) as shown in FIG. The feature points may be the average coordinate points of the five components of each cluster (set).
従って、集合j(1〜4)の特徴点は以下の式となる。 Therefore, the feature points of the set j (1 to 4) are as follows.
さらに、集合内の成分を最小二乗法を用いてそれぞれの集合の一次近似直線を求め、特徴関数としてもよい。 Further, a linear approximation line for each set may be obtained using the least square method for the components in the set, and may be used as a feature function.
図5は、特徴点と近似直線を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating feature points and approximate lines.
312、310は、プロット点C1の集合であるクラスタ1(被験者1のサンプルデータ)の特徴点と特徴関数であり、322、320は、プロット点C2の集合であるクラスタ2(被験者2のサンプルデータ)の特徴点と特徴関数であり、332、330は、プロット点Cの集合であるクラスタ3(被験者3のサンプルデータ)の特徴点と特徴関数であり、342、340は、プロット点C4の集合であるクラスタ4(被験者4のサンプルデータ)の特徴点と特徴関数である。 Reference numerals 312 and 310 denote feature points and feature functions of cluster 1 (sample data of subject 1), which is a set of plot points C1, and reference numerals 322 and 320 denote cluster 2 (sample data of subject 2), which is a set of plot points C2. ), 332 and 330 are the feature points and feature functions of cluster 3 (sample data of subject 3), which is a set of plot points C, and 342 and 340 are sets of plot points C4 Are feature points and feature functions of cluster 4 (sample data of subject 4).
1.8 動作主識別処理
図7は、動作主識別処理の流れを示すフローチャートである。
1.8 Actuator Identification Process FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the actor identification process.
ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得する(ステップS210)。次にターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成する(ステップS220)。次に生成した特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、ターゲットデータとする(ステップS230)。次に、すべてのクラスタについて処理が終了するまで(ステップS250でN)、ターゲットデータとクラスタ(i)の特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方のm次元空間内の位置関係に基づいて、特徴値(i)を演算する(ステップS240)。 As the motion data to be the target, the motion data for a given operation of the operation subject to be identified is acquired (step S210). Next, a first data conversion process is performed on the target motion data to generate a feature vector (step S220). Next, a second data conversion process is performed on the generated feature vector to generate feature data having a dimension m lower than that of the feature vector, which is used as target data (step S230). Next, until the processing is completed for all clusters (N in step S250), based on the positional relationship in the target data, at least one of the feature points and feature functions of cluster (i) in the m-dimensional space, the feature value ( i) is calculated (step S240).
全クラスタの特徴値に基づき、ターゲットデータが属する可能性の高いクラスタを判定する(ステップS260)。そして判定したクラスタに対応づけられた動作主をターゲットデータの動作主と判定する(ステップS270)。 Based on the feature values of all clusters, a cluster to which target data is highly likely to belong is determined (step S260). Then, the main operator associated with the determined cluster is determined as the main operator of the target data (step S270).
第1の特徴値であるi番目の点のjグループの特徴点との距離は以下の式で表せる。 The distance between the i-th point, which is the first feature value, and the feature point of the j group can be expressed by the following equation.
人間識別を行う際、特徴ベクトルをPCAで解析処理し、第一、二主成分で構成された特徴データとして2次元平面に配置した場合、ターゲットデータのプロット点とクラスタ情報を用いて求めた特徴値がもっとも小さいクラスタの動作主が、ターゲットデータの動作主である可能性が高い。 When human identification is performed, the feature vector is analyzed by PCA, and when it is arranged on the two-dimensional plane as feature data composed of the first and second principal components, the features obtained using the target data plot points and cluster information There is a high possibility that the operator of the cluster having the smallest value is the operator of the target data.
なおクラスタのサンプルデータの分布状態に基づき第1の特徴値と第2の特徴値に対する重み付けの比重を決定して当該ターゲットデータの特徴値を演算してもよい。 The feature value of the target data may be calculated by determining the weighting specific gravity for the first feature value and the second feature value based on the distribution state of the sample data of the cluster.
m次元空間におけるクラスタを構成するサンプルデータのばらつきは、C3のように特徴点の周りに均一または集中して分布しているパターンもあれば、C4のように特徴関数に沿って分布しているパターンもある。これらの分布パターンは動作主の歩行パターンの特徴を表すものである。 The variation of the sample data constituting the cluster in the m-dimensional space is distributed along the feature function as in C4 while there is a pattern distributed uniformly or concentrated around the feature points as in C3. There are also patterns. These distribution patterns represent the characteristics of the main walking pattern of the motion.
C4のようにクラスタを構成する要素(サンプルデータ)が特徴関数に沿って分布している場合には、第1の特徴値より第2の特徴値の重み付けの比重が高くなるようにしてもよい。 When the elements (sample data) constituting the cluster are distributed along the feature function as in C4, the specific gravity of the weight of the second feature value may be higher than the first feature value. .
C3のようにクラスタを構成する要素(サンプルデータ)が特徴点の周りに分布している場合には、第2の特徴値より第1の特徴値の重み付けの比重が高くなるようにしてもよい。 When elements (sample data) constituting the cluster are distributed around the feature points as in C3, the weight of the first feature value may be higher than the second feature value. .
このようにクラスタ毎にクラスタを構成する要素(サンプルデータ)の分布に応じて、第1の特徴値と第2の特徴値の重み付けの比重を決定してもよい。またクラスタのサンプルデータが増減した場合にも重み付けの比重を変更してもよい。いずれかの一方の重み係数が0となるような場合も本発明の範囲内である。 As described above, the weight of the first feature value and the second feature value may be determined according to the distribution of the elements (sample data) constituting the cluster for each cluster. Also, the weighting specific gravity may be changed when the sample data of the cluster increases or decreases. The case where any one of the weighting factors is 0 is also within the scope of the present invention.
なお上記実施の形態では、特徴データの次元が2である場合(主成分が2つである場合)を例にとり説明したが、それに限られない。特徴データの次元が3以上である場合(主成分が3つ以上である場合)でもよい。 In the above embodiment, the case where the dimension of the feature data is 2 (the case where there are two main components) has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The dimension of feature data may be 3 or more (when there are 3 or more principal components).
本実施の形態では、低次元空間上で直接クラスタリングするため,元の低次元特徴空間から線形分離可能な多次元空間に変換する非線形SVM(Supporting Vector Machine)と比べて計算量が少ない。従って、リアルタイム認識に優れていると考えられる。また特徴ベクトルを可視化することができるため、クラスタの全体的な構造と相関を直感的に把握できるというメリットがある。 In this embodiment, since direct clustering is performed in a low-dimensional space, the amount of calculation is less than that of a nonlinear SVM (Supporting Vector Machine) that converts the original low-dimensional feature space into a multi-dimensional space that can be linearly separated. Therefore, it is considered that real-time recognition is excellent. Further, since the feature vector can be visualized, there is an advantage that the overall structure and correlation of the cluster can be intuitively grasped.
また、先に構造が鮮明なクラスタから認識し、認識結果が否の場合にそのクラスタを除外して再度残りのデータのみに対してPCAを行うようにしてもようい。このようにすると残りのデータの分散がより大きくなってクラスタリングしやすくなる。 Alternatively, the cluster having a clear structure may be recognized first, and if the recognition result is negative, the cluster may be excluded and the PCA may be performed only on the remaining data again. In this way, the distribution of the remaining data becomes larger and clustering becomes easier.
図12は、主成分が3つである場合に、被験者の歩行時に取得したモーションデータのサンプルデータ(特徴データ)のプロット点を3次元空間(ここではm=3)に配置したものである。この場合には、各クラスタの特徴点は3次元データとして得られ、特徴関数は3次元関数として得られることになる。 FIG. 12 shows a case where plot points of sample data (feature data) of motion data acquired when a subject walks are arranged in a three-dimensional space (here, m = 3) when there are three main components. In this case, the feature point of each cluster is obtained as three-dimensional data, and the feature function is obtained as a three-dimensional function.
2.動作主識別システム
2.1 動作主識別システムの構成
図13は、本実施の形態の動作主識別システムの機能ブロック図の一例である。
2. 2. Action Main Identification System 2.1 Configuration of Action Main Identification System FIG. 13 is an example of a functional block diagram of the action main identification system of the present embodiment.
本実施形態の動作主識別システム1は、図13の構成要素(各部)を全て含む必要はなく、その一部を省略した構成としてもよい。なお本実施の形態の動作主識別システム1は、例えば汎用コンピュータを用いて、実現することができる。 The operation main identification system 1 of this embodiment does not need to include all the components (respective parts) of FIG. 13 and may have a configuration in which some of them are omitted. In addition, the operation main identification system 1 of this Embodiment is realizable using a general purpose computer, for example.
本実施の形態の動作主識別システム1は、記憶部20を含む。記憶部20は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能はコンピュータにより読み取り可能な媒体(光ディスク(CD、DVD等)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ(ROM))などのハードウェアにより実現できる。また記憶部20は、処理部10などのワーク領域となる一時記憶部としての機能を有するRAMなどのハードウェアを含めてもよい。 The operation main identification system 1 according to the present embodiment includes a storage unit 20. The storage unit 20 stores programs, data, and the like, and functions as a computer-readable medium (optical disk (CD, DVD, etc.), magneto-optical disk (MO), magnetic disk, hard disk, magnetic tape, or It can be realized by hardware such as a memory (ROM). The storage unit 20 may include hardware such as a RAM having a function as a temporary storage unit serving as a work area such as the processing unit 10.
記憶部20には、本実施の形態の動作主識別プログラム22が記憶されている。動作主識別プログラム22は、コンピュータ(処理部10、記憶部20)を以下に説明する各部(データベース作成処理部12、クラスタ情報演算処理部14、動作主識別処理部16、サンプルデータ記憶部24)として機能させるためのプログラムである。 The storage unit 20 stores an operation main identification program 22 according to the present embodiment. The operation main identification program 22 is a unit (database creation processing unit 12, cluster information calculation processing unit 14, operation main identification processing unit 16, sample data storage unit 24) described below for the computer (processing unit 10, storage unit 20). It is a program to make it function as.
また記憶部20はサンプルデータ記憶部24として機能する。 The storage unit 20 functions as the sample data storage unit 24.
本実施の形態の動作主識別システム1は、処理部10を含む。処理部10は、入力データ16やプログラム等に基づいて、各種処理を行うものであり、その機能は各種プロセッサ(CPU、DSP等)、ASIC(ゲートアレイ等)などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部10は、データベース作成処理部12、クラスタ情報演算処理部14、動作主識別処理部16として機能する。 The operation main identification system 1 of the present embodiment includes a processing unit 10. The processing unit 10 performs various processes based on the input data 16 and programs, and the functions are realized by hardware such as various processors (CPU, DSP, etc.), ASIC (gate array, etc.), and programs. it can. The processing unit 10 functions as a database creation processing unit 12, a cluster information calculation processing unit 14, and an operation main identification processing unit 16.
データベース作成処理部12は、サンプルとなるモーションデータに対して、第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶部に記憶させる。 The database creation processing unit 12 performs a first data conversion process on the sampled motion data, generates a feature vector, performs a second data conversion process on the feature vector, and calculates a dimension from the feature vector. Feature data of a low dimension m is generated and stored as sample data in the storage unit in association with the main actor.
サンプルデータ記憶部24には、サンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い生成された特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い生成された、当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データが、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶されている。 The sample data storage unit 24 performs a first data conversion process on the sample motion data and performs a second data conversion process on the generated feature vector. Feature data of a low dimension m is stored as sample data in association with the actor.
クラスタ情報演算処理部14は、サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求める。 The cluster information calculation processing unit 14 clusters the sample data for each operation main body and obtains cluster information including at least one of feature points and feature functions of the cluster in the m-dimensional space.
動作主識別処理部16は、ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する。 The action main identification processing unit 16 performs a first data conversion process on the target motion data, generates a feature vector, performs a second data conversion process on the feature vector, and performs a dimension based on the feature vector. The feature data of the low dimension m is generated as target data, and the feature value of the target data is calculated based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster. Identify the actor.
動作主識別処理部16は、ターゲットデータとクラスタの特徴点に基づき求めた第1の特徴値及び前記ターゲットデータと特徴関数に基づき求めた第2の特徴値に重み付けを行い、当該ターゲットデータの特徴値を演算してもよい。 The action main identification processing unit 16 weights the first feature value obtained based on the target data and the feature points of the cluster and the second feature value obtained based on the target data and the feature function, and features the target data. The value may be calculated.
また動作主識別処理部16は、クラスタのサンプルデータの分布状態に基づき第1の特徴値と第2の特徴値に対する重み付けの比重を決定して当該ターゲットデータの特徴値を演算してもよい。 In addition, the operation main identification processing unit 16 may calculate the feature value of the target data by determining the weight of the first feature value and the second feature value based on the distribution state of the sample data of the cluster.
またクラスタ情報演算処理部14は、各クラスタのサンプルデータに対して最小二乗法を用いて近似直線を求め各クラスタの特徴関数としてもよい。 In addition, the cluster information calculation processing unit 14 may obtain an approximate straight line by using the least square method for the sample data of each cluster and may use it as a feature function of each cluster.
動作主識別システム1は、1つのコンピュータで実現される構成でもよいし、複数のコンピュータで分散して処理を実行する構成でもよい。 The operation main identification system 1 may be configured by a single computer, or may be configured to execute processing in a distributed manner by a plurality of computers.
なお、サンプルデータのデータベースの作成は他のシステムで行うシステム構成でもよい。 The creation of the sample data database may be a system configuration that is performed by another system.
2.2 動作主識別システムの他の構成
図16は、サーバと端末(動作主識別装置)を含むネットワークシステム100として実現された動作主識別システムを示す。ネットワークシステム100は、複数の端末110A、110B、110C、・・とサーバ120とによって構成される。図16に示すように、本実施形態のネットワークシステム100は、サーバ120と、端末110A、110B、110C、・・・とがネットワーク130に接続可能に構成されている。
2.2 Other Configurations of Operator Identification System FIG. 16 shows an operator identification system implemented as a network system 100 including a server and a terminal (an operator identification device). The network system 100 includes a plurality of terminals 110A, 110B, 110C,. As shown in FIG. 16, the network system 100 of the present embodiment is configured such that a server 120 and terminals 110A, 110B, 110C,.
サーバ120は、ネットワーク130を介してサーバに通信接続された端末(例えばロボットに内蔵された動作主識別装置、PC、携帯電話やスマートフォン等の携帯情報通信機器、ゲーム端末等)110A、110B、・・が取得した識別対象のモーションデータに基づいて動作主を識別するサービスを提供することが可能な情報処理装置である。 The server 120 is a terminal (for example, an operation main identification device built in a robot, a personal computer, a portable information communication device such as a mobile phone or a smartphone, a game terminal, etc.) 110A, 110B,. This is an information processing apparatus capable of providing a service for identifying an operating person based on the motion data to be identified acquired by.
サーバ120は、複数のユーザのサンプルデータのデータベース等を管理している。 The server 120 manages a database of sample data of a plurality of users.
端末110A、110B、110C、・・・は、例えばロボットに内蔵された動作主識別装置、携帯端末(携帯電話、PHS端末、スマートフォン、PDA、携帯型ゲーム機等)、パーソナルコンピュータ(PC)、ゲーム機などの報処理装置であり、インターネット(WAN)、LANなどのネットワーク130を介してサーバ120に接続可能な装置である。なお、端末110A、110B、110C、・・・とサーバ120との通信回線は、有線でもよいし無線でもよい。 The terminals 110A, 110B, 110C,... Are, for example, an operation main identification device built in a robot, a portable terminal (mobile phone, PHS terminal, smartphone, PDA, portable game machine, etc.), personal computer (PC), game It is a device that can be connected to the server 120 via a network 130 such as the Internet (WAN) or LAN. The communication line between the terminals 110A, 110B, 110C,... And the server 120 may be wired or wireless.
また端末110A、110B、110C、・・・は、サーバ120との通信を行うための通信制御機能及び識別対象のモーションデータを取得するためのモーションキャプチャ機能等を備える。 The terminals 110 </ b> A, 110 </ b> B, 110 </ b> C,... Have a communication control function for communicating with the server 120, a motion capture function for acquiring motion data to be identified, and the like.
端末110A、110B、110C、・・・は、専用のハードウエアで構成された装置として実現する構成でもよいし、汎用のコンピュータに専用のクライアントソフトウェア(アプリ)をインストールする形態(専用のアプリをネットワークでダウンロードして実行する形態も含む)で実現する構成も本発明の範囲内である。 The terminals 110A, 110B, 110C,... May be configured as devices configured with dedicated hardware, or may be configured to install dedicated client software (applications) on a general-purpose computer (dedicated application network The configuration realized in (including the form downloaded and executed in the above) is also within the scope of the present invention.
本実施形態のサーバ120は、Webサーバ機能を備えてもよい。また、端末110A、110B、110C、・・・はWebページ(HTML(HyperText Markup Language)形式のデータ)を閲覧可能なウェブブラウザを備えてもよい。 The server 120 of this embodiment may have a Web server function. Further, the terminals 110A, 110B, 110C,... May include a web browser capable of browsing a web page (HTML (Hyper Text Markup Language) format data).
また専用のソフトウエアを用いず、端末のウエブブラウザ機能のみで実現する形態も本発明の範囲内である。 Also, a form that is realized only by the web browser function of the terminal without using dedicated software is within the scope of the present invention.
サーバ120は、サンプルとなるモーションデータとして、複数の動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得し、サンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶させたデータベースを有している。データベースの作成はサーバ120が行ってもよいし、他のシステムで作成されたデータベースを使用してもよい。 The server 120 obtains motion data for a given operation of a plurality of actors as sample motion data, performs a first data conversion process on the sample motion data, and generates a feature vector. Then, a second data conversion process is performed on the feature vector to generate feature data having a dimension m lower than that of the feature vector, and a database is stored as sample data in association with the actor. The database may be created by the server 120, or a database created by another system may be used.
端末110A、110B、110C、・・・は、ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる動作主のモーションデータを取得する。ターゲットとなるモーションデータを用いて動作主を識別する処理は端末側で行ってもよいし、サーバ120側で行ってもよい。 The terminals 110 </ b> A, 110 </ b> B, 110 </ b> C,... Acquire the motion data of the operation subject to be identified as the target motion data. The process of identifying the main actor using the target motion data may be performed on the terminal side or on the server 120 side.
そして端末110A、110B、110C、・・・は、ターゲットモーションデータの動作主の識別結果を用いて所与の処理を行うようにしてもよい。例えば端末110A、110B、110C、・・・がロボットに内蔵された動作主識別装置である場合には、ロボットに設けられたモーションキャプチャ機能により、ロボットの周囲に存在する人間のモーションデータを取得し、取得したモーションデータをサーバ120に送信してもよい。そしてサーバは、受信したモーションデータに基づき動作主識別処理を行い、識別結果を依頼元の端末110A、110B、110C、・・・に送信するようにしてもよい。端末110A、110B、110C、・・・では識別結果に基づき、ロボットの周囲に存在する人間を認識して、所与の処理を行うようにしてもよい。 And terminal 110A, 110B, 110C, ... may perform a given process using the identification result of the main actor of the target motion data. For example, when the terminals 110A, 110B, 110C,... Are motion main identification devices built in the robot, the motion capture function provided in the robot acquires human motion data existing around the robot. The acquired motion data may be transmitted to the server 120. Then, the server may perform an operation main identification process based on the received motion data, and transmit the identification result to the requesting terminals 110A, 110B, 110C,. The terminals 110A, 110B, 110C,... May recognize a person existing around the robot based on the identification result and perform a given process.
本実施の形態の動作主解析処理は、端末110A、110B、110C、・・・が一部又は全部を行う場合でもよいし、クラウドコンピューティングで実現される場合でもよい。 The operation main analysis processing according to the present embodiment may be performed partially or entirely by the terminals 110A, 110B, 110C,... Or may be realized by cloud computing.
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。 In addition, this invention is not limited to this embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実
施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1 動作主識別システム、10 処理部、12 データベース作成処理部、14 クラスタ情報演算処理部、16 動作主識別処理部、20 記憶部、22 動作主識別プログラム、24 サンプルデータ記憶部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Action main identification system 10 Processing part 12 Database creation processing part 14 Cluster information calculation processing part 16 Operation main identification processing part 20 Storage part 22 Action main identification program 24 Sample data storage part
Claims (20)
サンプルとなるモーションデータとして、複数の動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得するサンプルモーションデータ取得ステップと、
サンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶部に記憶させるデータベース作成ステップと、
サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算ステップと、
ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる動作主のモーションデータを取得するターゲットモーションデータ取得ステップと、
ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別ステップと、を含み、
前記動作主識別ステップにおいて、
前記ターゲットデータとクラスタの特徴点に基づき求めた第1の特徴値及び前記ターゲットデータと特徴関数に基づき求めた第2の特徴値に重み付けを行い、当該ターゲットデータの特徴値を演算することを特徴とする動作主識別方法。 A method for identifying an actor,
As sample motion data, a sample motion data acquisition step for acquiring motion data for a given operation of a plurality of actors;
First data conversion processing for the sample to become motion data to generate the feature vectors do, generates feature data of the lower dimensional m dimensioned than the feature vector performs a second data conversion processing on the feature vectors And a database creation step of storing in the storage unit in association with the main actor as sample data,
A cluster information calculation step for clustering sample data for each operation main body to obtain cluster information including at least one of feature points and feature functions of the cluster in the m-dimensional space;
As a target motion data, a target motion data acquisition step for acquiring motion data of an operation subject to be identified;
A first data conversion process is performed on the target motion data, a feature vector is generated, a second data conversion process is performed on the feature vector, and feature data having a dimension m lower than the feature vector is obtained. Generated as target data, calculates the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster, and identifies the actor main based on the feature value and the step, only including,
In the operation main identification step,
The first feature value obtained based on the target data and the feature point of the cluster and the second feature value obtained based on the target data and the feature function are weighted, and the feature value of the target data is calculated. The operation main identification method.
前記動作主識別ステップにおいて、
前記クラスタのサンプルデータの分布状態に基づき第1の特徴値と第2の特徴値に対する重み付けの比重を決定して当該ターゲットデータの特徴値を演算することを特徴とする動作主識別方法。 In claim 1 ,
In the operation main identification step,
An operation main identification method comprising: calculating a feature value of the target data by determining a weighting specific gravity for the first feature value and the second feature value based on a distribution state of the sample data of the cluster.
前記第1のデータ変換処理として、所与の時間差を有する少なくとも2つのモーションデータを用いて特徴ベクトルを生成することを特徴とする動作主識別方法。 In claim 1 or 2 ,
As the first data conversion process, a feature vector is generated using at least two motion data having a given time difference.
前記第2のデータ変換処理として、特徴ベクトルに対して主成分分析を行い、特徴データを生成することを特徴とする動作主識別方法。 In any one of claims 1 to 3,
An operation main identification method characterized in that, as the second data conversion process, a principal component analysis is performed on a feature vector to generate feature data.
前記クラスタ情報演算ステップにおいて、
各クラスタのサンプルデータに対して最小二乗法を用いて近似直線を求め各クラスタの特徴関数とすることを特徴とする動作主識別方法。 In any one of claims 1 to 4,
In the cluster information calculation step,
An operation main identification method characterized in that an approximate straight line is obtained by using the least square method for sample data of each cluster and used as a feature function of each cluster.
動作主は人間であり、所与の動作は歩行であることを特徴とする動作主識別方法。 In any one of claims 1 to 5,
A method for identifying an action main person, characterized in that the action main person is a human and the given action is walking.
前記サンプルモーションデータ取得ステップにおいて、
前記サンプルとなるモーションデータとして、前記複数の動作主の腰又は腰から所定範囲内にある部位のモーションデータを取得し、
前記ターゲットモーションデータ取得ステップにおいて、
前記ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる前記動作主の腰又は腰から所定範囲内にある部位のモーションデータを取得することを特徴とする動作主識別方法。 In claim 6 ,
In the sample motion data acquisition step,
As the motion data to be the sample, obtain the motion data of a part within a predetermined range from the waist or waist of the plurality of operation mains,
In the target motion data acquisition step,
A motion main identification method characterized in that motion data of a part within a predetermined range from the waist of the motion main subject to be identified or a waist is acquired as the target motion data.
前記mは2又は3であることを特徴とする動作主識別方法。 In any one of claims 1 to 7,
The operation main identification method, wherein m is 2 or 3.
サンプルとなるモーションデータに対して、第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶部に記憶させるデータベース作成部と、
サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算部と、
ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い、特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別部と、を含み、
前記動作主識別部は、
前記ターゲットデータとクラスタの特徴点に基づき求めた第1の特徴値及び前記ターゲットデータと特徴関数に基づき求めた第2の特徴値に重み付けを行い、当該ターゲットデータの特徴値を演算することを特徴とする動作主識別システム。 An operator identification system for identifying an operator,
For the sample to become motion data, generates a feature vector performs a first data conversion process, the feature data of the feature vectors for the second performs a data conversion process the feature vectors from the lower dimension dimension m A database creation unit that generates and stores in the storage unit as sample data in association with the actor;
A cluster information calculation unit for clustering sample data for each operation main body to obtain cluster information including at least one of feature points and feature functions of a cluster in an m-dimensional space;
A first data conversion process is performed on the target motion data, a feature vector is generated, a second data conversion process is performed on the feature vector, and feature data having a dimension m lower than the feature vector is obtained. Generated as target data, calculates the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster, and identifies the actor main based on the feature value and parts, only including,
The operation main identifier is
The first feature value obtained based on the target data and the feature point of the cluster and the second feature value obtained based on the target data and the feature function are weighted, and the feature value of the target data is calculated. The operation main identification system.
サンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い生成された特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い生成された、当該特徴ベクトルより次元の
低い次元mの特徴データが、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶されているサンプルデータ記憶部と、
サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算部と、
ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別部と、
を含み、
前記動作主識別部は、
前記ターゲットデータとクラスタの特徴点に基づき求めた第1の特徴値及び前記ターゲットデータと特徴関数に基づき求めた第2の特徴値に重み付けを行い、当該ターゲットデータの特徴値を演算することを特徴とする動作主識別システム。 An operator identification system for identifying an operator,
Feature data of a dimension m lower than the feature vector generated by performing the second data conversion processing on the feature vector generated by performing the first data conversion processing on the sample motion data, A sample data storage unit stored as sample data in association with the main actor,
A cluster information calculation unit for clustering sample data for each operation main body to obtain cluster information including at least one of feature points and feature functions of a cluster in an m-dimensional space;
A first data conversion process is performed on the target motion data to generate a feature vector, and a second data conversion process is performed on the feature vector to generate feature data of dimension m lower than the feature vector. An action main identification unit that calculates the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster, and identifies the action owner based on the feature value When,
Only including,
The operation main identifier is
The first feature value obtained based on the target data and the feature point of the cluster and the second feature value obtained based on the target data and the feature function are weighted, and the feature value of the target data is calculated. The operation main identification system.
前記動作主識別部は、
前記クラスタのサンプルデータの分布状態に基づき第1の特徴値と第2の特徴値に対する重み付けの比重を決定して当該ターゲットデータの特徴値を演算することを特徴とする動作主識別システム。 In claim 9 or 10 ,
The operation main identifier is
An operating main identification system characterized in that the feature value of the target data is calculated by determining the weighting specific gravity for the first feature value and the second feature value based on the distribution state of the sample data of the cluster.
前記第1のデータ変換処理として、所与の時間差を有する少なくとも2つのモーションデータを用いて特徴ベクトルを生成することを特徴とする動作主識別システム。 In any one of claims 9 to 11,
As the first data conversion process, a feature vector is generated using at least two motion data having a given time difference.
前記第2のデータ変換処理として、特徴ベクトルに対して主成分分析を行い、特徴データを生成することを特徴とする動作主識別システム。 In any one of claims 9 to 12,
An operation main identification system characterized in that, as the second data conversion process, a principal component analysis is performed on a feature vector to generate feature data.
前記クラスタ情報演算部は、
各クラスタのサンプルデータに対して最小二乗法を用いて近似直線を求め各クラスタの特徴関数とすることを特徴とする動作主識別システム。 In any one of claims 9 to 13,
The cluster information calculation unit includes:
An operation main identification system characterized in that an approximate straight line is obtained by using the least square method for sample data of each cluster and used as a feature function of each cluster.
動作主は人間であり、所与の動作は歩行であることを特徴とする動作主識別システム。 In any one of claims 9 to 14,
An action main identification system characterized in that an action main person is a human and a given action is walking.
サンプルとなるモーションデータとして、複数の動作主の所与の動作についてのモーションデータを取得するサンプルモーションデータ取得部と、
ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる動作主のモーションデータを取得するターゲットモーションデータ取得部と、をさらに含み、
前記サンプルモーションデータ取得部は、
前記サンプルとなるモーションデータとして、前記複数の動作主の腰又は腰から所定範囲内にある部位のモーションデータを取得し、
前記ターゲットモーションデータ取得部は、
前記ターゲットとなるモーションデータとして、識別対象となる前記動作主の腰又は腰から所定範囲内にある部位のモーションデータを取得することを特徴とする動作主識別システム。 In claim 15 ,
As sample motion data, a sample motion data acquisition unit that acquires motion data for a given operation of a plurality of operation owners;
A target motion data acquisition unit that acquires motion data of an operation subject to be identified as target motion data;
The sample motion data acquisition unit
As the motion data to be the sample, obtain the motion data of a part within a predetermined range from the waist or waist of the plurality of operation mains,
The target motion data acquisition unit
The motion main identification system characterized by acquiring motion data of a part within a predetermined range from the waist or waist of the motion main subject to be identified as the target motion data.
前記mは2又は3であることを特徴とする動作主識別システム。 In any one of claims 9 to 16,
The operating main identification system, wherein m is 2 or 3.
サンプルとなるモーションデータに対して、第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成し、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶部に記憶させるデータベース作成部と、
サンプルデータを、動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算部と、
ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別部と、
してコンピュータを機能させ、
前記動作主識別部は、
前記ターゲットデータとクラスタの特徴点に基づき求めた第1の特徴値及び前記ターゲットデータと特徴関数に基づき求めた第2の特徴値に重み付けを行い、当該ターゲットデータの特徴値を演算することを特徴とするプログラム。 A program for identifying an operating person using a computer,
A first data conversion process is performed on the sample motion data to generate a feature vector, a second data conversion process is performed on the feature vector, and feature data having a dimension m lower than the feature vector is obtained. A database creation unit that generates and stores in the storage unit as sample data in association with the actor;
A cluster information calculation unit for clustering sample data for each operation main body to obtain cluster information including at least one of feature points and feature functions of a cluster in an m-dimensional space;
A first data conversion process is performed on the target motion data to generate a feature vector, and a second data conversion process is performed on the feature vector to generate feature data of dimension m lower than the feature vector. An action main identification unit that calculates the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster, and identifies the action owner based on the feature value When,
Make your computer work ,
The operation main identifier is
The first feature value obtained based on the target data and the feature point of the cluster and the second feature value obtained based on the target data and the feature function are weighted, and the feature value of the target data is calculated. programs that.
サンプルとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い生成された特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い生成された、当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データが、サンプルデータとして動作主に関連づけて記憶されているサンプルデータ記憶部と、
サンプルデータを動作主毎にクラスタ化して、m次元空間におけるクラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方を含むクラスタ情報を求めるクラスタ情報演算部と、
ターゲットとなるモーションデータに対して第1のデータ変換処理を行い特徴ベクトルを生成し、当該特徴ベクトルに対して第2のデータ変換処理を行い当該特徴ベクトルより次元の低い次元mの特徴データを生成してターゲットデータとし、m次元空間における当該ターゲットデータと各クラスタの特徴点及び特徴関数のすくなくとも一方に基づいてターゲットデータの特徴値を演算し、特徴値に基づき動作主を識別する動作主識別部と、
してコンピュータを機能させ、
前記動作主識別部は、
前記ターゲットデータとクラスタの特徴点に基づき求めた第1の特徴値及び前記ターゲットデータと特徴関数に基づき求めた第2の特徴値に重み付けを行い、当該ターゲットデータの特徴値を演算することを特徴とするプログラム。 A program for identifying an operating person using a computer,
Feature data of a dimension m lower than the feature vector generated by performing the second data conversion processing on the feature vector generated by performing the first data conversion processing on the sample motion data, A sample data storage unit stored as sample data in association with the main actor,
A cluster information calculation unit for clustering sample data for each operation main body to obtain cluster information including at least one of feature points and feature functions of a cluster in an m-dimensional space;
A first data conversion process is performed on the target motion data to generate a feature vector, and a second data conversion process is performed on the feature vector to generate feature data of dimension m lower than the feature vector. An action main identification unit that calculates the feature value of the target data based on the target data in the m-dimensional space and at least one of the feature points and feature functions of each cluster, and identifies the action owner based on the feature value When,
Make your computer work ,
The operation main identifier is
The first feature value obtained based on the target data and the feature point of the cluster and the second feature value obtained based on the target data and the feature function are weighted, and the feature value of the target data is calculated. programs that.
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