特開 2022-190799 歩行状態測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190799

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】歩行状態測定システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20221220BHJP

   G06T 7/20 20170101ALI20221220BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20221220BHJP

   A61H 1/02 20060101ALN20221220BHJP

【ＦＩ】

A61B5/11 230

G06T7/20 300Z

G06T7/70

A61H1/02 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099240

(22)【出願日】2021-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】瀧口 義宏

(72)【発明者】

【氏名】加藤 禎章

【テーマコード（参考）】

4C038

4C046

5L096

【Ｆターム（参考）】

4C038VA12

4C038VB14

4C038VC05

4C038VC20

4C046AA22

4C046BB07

5L096CA05

5L096FA66

5L096FA69

5L096GA51

(57)【要約】

【課題】複数カメラ間の校正においてマーカの誤認識を防止する歩行状態測定システムを提供する。
【解決手段】歩行訓練システム１は、訓練者９００が歩行する歩行面を形成し、歩行前後方向に沿って走行する無端状のベルト１３２と、ベルト１３２の周方向に沿ってベルト１３２の少なくとも歩行面上に形成されたマーカ４００と、訓練者９００を前方から撮像するための第１のカメラ１４０であって、歩行面のマーカ４００を上方から撮像して第１画像を生成する第１のカメラ１４０と、訓練者９００を前方から撮像するための第２のカメラ１４１であって、歩行面のマーカ４００を上方から撮像して第２画像を生成する第２のカメラ１４１と、第１画像及び第２画像の各々に含まれるマーカ４００の画像領域の位置に基づいて、第１のカメラ１４０及び第２のカメラ１４１の少なくとも一方が生成した画像を補正する補正処理部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被験者が歩行する歩行面を形成し、歩行前後方向に沿って走行する無端状のベルトと、
前記ベルトの周方向に沿って前記ベルトの少なくとも歩行面上に形成されたマーカと、
前記被験者を前方から撮像するための第１のカメラであって、前記歩行面の前記マーカを上方から撮像して第１画像を生成する第１のカメラと、
前記被験者を前方から撮像するための第２のカメラであって、前記歩行面の前記マーカを上方から撮像して第２画像を生成する第２のカメラと、
前記第１画像及び前記第２画像の各々に含まれる前記マーカの画像領域の位置に基づいて、前記第１及び第２のカメラの少なくとも一方が生成した画像を補正する補正処理部と
を備える
歩行状態測定システム。

【請求項2】

前記第１画像では、歩行左右方向における前記第１画像の両端から前記マーカの両端までの画素数が、第１閾値以上であり、
前記第２画像では、歩行左右方向における前記第２画像の両端から前記マーカの両端までの画素数が、第２閾値以上である
請求項１に記載の歩行状態測定システム。

【請求項3】

前記第１画像では、歩行前後方向における前記第１画像の両端から少なくとも１つの前記マーカの両端までの画素数が、第３閾値以上であり、
前記第２画像では、歩行前後方向における前記第２画像の両端から少なくとも１つの前記マーカの両端までの画素数が、第４閾値以上である
請求項１又は２に記載の歩行状態測定システム。

【請求項4】

前記マーカは、前記ベルトの全周にわたって予め定められた距離以上の間隔で配列する
請求項１から３のいずれか一項に記載の歩行状態測定システム。

【請求項5】

前記歩行面の前記マーカは、互いに異なる形状又は色を有する
請求項４に記載の歩行状態測定システム。

【請求項6】

前記マーカは、前記ベルトの少なくとも半周を１周期としたパターンを形成する
請求項４又は５に記載の歩行状態測定システム。

【請求項7】

前記マーカは、前記ベルトの全周にわたって無端状に形成される
請求項１から３のいずれか一項に記載の歩行状態測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歩行状態測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

リハビリテーション（リハビリ）の患者が歩行動作を訓練するためのリハビリ訓練システムが開発されている。例えば特許文献１には、脚部に歩行補助装置を装着したユーザの歩行状態に応じて、歩行補助装置を介して、患者の関節の動きを補助する歩行訓練装置が開示されている。そして近年、リハビリ訓練システムにおいて、ＲＧＢカメラと深度カメラとを用いて訓練者の脚の三次元位置を計測し、トレッドミル上を歩行する患者の歩行状態を判定する技術が開発されている。

【0003】

ここで、ＲＧＢカメラおよび深度カメラの少なくとも一方に、カメラ自体の角度ずれや位置ずれが生じた場合、三次元位置の計測精度が低下し、患者の歩行状態を正確に判定できず、ひいては関節の動きを適切に補助できなくなるという問題があった。これを回避するため、リハビリ訓練システムのブースフレームにマーカを設置し、ＲＧＢカメラおよび深度カメラの各画像に写るマーカの位置を照合することで、角度ずれや位置ずれを校正することが行われていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－０３５２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、マーカがカメラの視野の端部に位置する場合、レンズ周辺部の歪みの影響を受けやすく、照合対象のマーカを誤認識しやすいという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数カメラ間の校正においてマーカの誤認識を防止する歩行状態測定システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様にかかる歩行状態測定システムは、被験者が歩行する歩行面を形成し、歩行前後方向に沿って走行する無端状のベルトと、前記ベルトの周方向に沿って前記ベルトの少なくとも歩行面上に形成されたマーカと、前記被験者を前方から撮像するための第１のカメラであって、前記歩行面の前記マーカを上方から撮像して第１画像を生成する第１のカメラと、前記被験者を前方から撮像するための第２のカメラであって、前記歩行面の前記マーカを上方から撮像して第２画像を生成する第２のカメラと、前記第１画像及び前記第２画像の各々に含まれる前記マーカの画像領域の位置に基づいて、前記第１及び第２のカメラの少なくとも一方が生成した画像を補正する補正処理部とを備える。ベルトの周方向に沿って形成されるマーカにより、ベルトが回転してもカメラがマーカを認識できる。またマーカは、歩行面上、つまりカメラの視野の中央寄りに形成されているため、レンズ周辺部の歪みによる影響を軽減させることができる。

【0007】

前記第１画像では、歩行左右方向における前記第１画像の両端から前記マーカの両端までの画素数が、第１閾値以上であってよい。また、前記第２画像では、歩行左右方向における前記第２画像の両端から前記マーカの両端までの画素数が、第２閾値以上であってよい。これにより、カメラの視野の中央寄りにマーカが位置することになる。

【0008】

また、前記第１画像では、歩行前後方向における前記第１画像の両端から少なくとも１つの前記マーカの両端までの画素数が、第３閾値以上であってよい。また、前記第２画像では、歩行前後方向における前記第２画像の両端から少なくとも１つの前記マーカの両端までの画素数が、第４閾値以上であってよい。これにより、カメラの視野の中央寄りにマーカが位置することになる。

【0009】

また、前記マーカは、前記ベルトの全周にわたって予め定められた距離以上の間隔で配列してよい。これにより、複数のカメラ間での形状の誤認識を回避できる。またマーカの特徴点がベルト最端部よりも内側に写るため、レンズ周辺部の歪みの影響を軽減できる。いずれかのカメラがベルト最端部を写しきれなかった場合にもマーカの特徴点を検出できる。

【0010】

また、前記歩行面の前記マーカは、互いに異なる形状又は色を有してよい。これにより、複数のカメラ間のマーカの特徴点の対応付けの誤認識によりカメラ間の校正が正しくなされないという問題を回避できる。なお、前記マーカは、前記ベルトの少なくとも半周を１周期としたパターンを形成してもよい。

【0011】

また、前記マーカは、前記ベルトの全周にわたって無端状に形成されてよい。これにより、ベルトが回転してもカメラがマーカを捉えやすくなる。

【発明の効果】

【0012】

本発明により、複数カメラ間の校正においてマーカの誤認識を防止する歩行状態測定システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態１にかかる歩行訓練システムの概略斜視図である。

【図2】歩行補助装置の一構成例を示す概略斜視図である。

【図3】実施形態１にかかるシステム制御部の動作を説明するための図である。

【図4】実施形態１にかかるベルトおよびカメラの視野を示す斜視図である。

【図5】実施形態１にかかる第１画像および第２画像の一例を示す図である。

【図6】実施形態１にかかる情報処理装置の機能構成を示すブロック図である。

【図7】実施形態１にかかる情報処理装置の情報処理手順を示すフローチャートである。

【図8】実施形態２にかかるマーカの第１の例を説明するための図である。

【図9】実施形態２にかかるマーカの第２の例を説明するための図である。

【図10】実施形態２にかかるマーカの第３の例を説明するための図である。

【図11】実施形態２にかかるマーカの第４の例を説明するための図である。

【図12】実施形態２にかかるマーカの第５の例を説明するための図である。

【図13】実施形態２にかかるマーカの第６の例を説明するための図である。

【図14】実施形態１～２にかかるコンピュータの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されている。

【0015】

＜実施形態１＞
まず、本発明の実施形態１について説明する。図１は、実施形態１にかかる歩行訓練システム１の概略斜視図である。歩行訓練システム１は、実施形態１にかかる歩行状態測定装置（歩行状態測定システムとも呼ばれる）の一例である。歩行訓練システム１は、一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者である訓練者９００が、歩行訓練を行うためのシステムである。訓練者９００は、被験者とも呼ばれる。なお、以下の説明における上下方向、左右方向、前後方向は、訓練者９００の向きを基準とする方向である。

【0016】

歩行訓練システム１は、主に、全体の骨格を成すフレーム１３０に取り付けられた制御盤１３３と、訓練者９００が歩行するトレッドミル１３１と、訓練者９００の麻痺側の脚部である患脚に装着する歩行補助装置１２０とを備える。

【0017】

フレーム１３０は、床面に設置されるトレッドミル１３１上に立設されている。トレッドミル１３１は、不図示のモータにより無端状のベルト１３２を回転させる。これにより、ベルト１３２は、周回軌道に沿って走行する。トレッドミル１３１は、訓練者９００の歩行を促す装置である。歩行訓練を行う訓練者９００は、ベルト１３２に乗り、歩行前後方向に沿って走行するベルト１３２上に形成された歩行面に対して、歩行動作を試みる。尚、ベルト１３２には、後述するマーカ４００が形成されている。

【0018】

フレーム１３０は、制御盤１３３、及び訓練用モニタ１３８を支持している。
制御盤１３３は、情報処理装置１００とシステム制御部２００とを収容する。
情報処理装置１００は、後述する第１のカメラ１４０および第２のカメラ１４１の角度ずれや位置ずれを校正するコンピュータ装置である。
システム制御部２００は、情報処理装置１００及び荷重分布センサ１５０に接続され、情報処理装置１００及び荷重分布センサ１５０から出力される情報に基づいて、各種モータやセンサの制御を行うコンピュータ装置である。

【0019】

訓練用モニタ１３８は、訓練や測定に関する情報を訓練者９００へ呈示する表示装置である。訓練用モニタ１３８は、例えば液晶パネルである。訓練用モニタ１３８は、訓練者９００がトレッドミル１３１のベルト１３２上を歩行しながら視認できるように設置されている。

【0020】

また、フレーム１３０は、訓練者９００の頭上部前方付近で前側引張部１３５を、頭上部付近でハーネス引張部１１２を、頭上部後方付近で後側引張部１３７を支持している。また、フレーム１３０は、訓練者９００が掴むための手摺り１３０ａを含んでよい。

【0021】

第１のカメラ１４０は、前方から訓練者９００の歩容が認識できる画角で訓練者９００を撮像するためのカメラユニットである。第１のカメラ１４０は、レンズと撮像素子とを含む。撮像素子は、例えばＣＭＯＳイメージセンサであり、結像面に結像した光学像を画像信号に変換する。本実施形態１では、第１のカメラ１４０は、ＲＧＢカメラとも呼ばれ、ベルト１３２上に立つ訓練者９００の頭部を含む全身を捉えられる画角となるように上方に設置される。

【0022】

第２のカメラ１４１も、前方から訓練者９００の歩容が認識できる画角で訓練者９００を撮像するためのカメラユニットである。第２のカメラ１４１も、レンズと撮像素子とを含む。本実施形態１では、第２のカメラ１４１は、深度カメラとも呼ばれる。第２のカメラ１４１は、例えば、被写体に光を照射してから反射光がＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子に受光されるまでの時間を計測することで、距離を計測するＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式の深度カメラであってよい。本実施形態１では、第２のカメラ１４１は、第１のカメラ１４０の近傍に、例えば第１のカメラ１４０から所定距離以内の位置に設置される。本図では、第２のカメラ１４１は、第１のカメラ１４０の下方に設置される。本実施形態１では、第２のカメラ１４１も、ベルト１３２上に立つ訓練者９００の頭部を含む全身を捉えられる画角となるように上方に設置される。

【0023】

以下、第１のカメラ１４０および第２のカメラ１４１をまとめて言及する場合、単にカメラと呼ぶことがある。

【0024】

なお、歩行訓練システム１は、側面から訓練者９００の歩容が認識できる画角で訓練者９００を撮像する側面カメラユニットを備えてもよい。この場合は、側面カメラユニットは、手摺り１３０ａに、訓練者９００を側方から捉えるように設置されてよい。

【0025】

前側ワイヤ１３４は、一端が前側引張部１３５の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置１２０に連結されている。前側引張部１３５の巻取機構は、システム制御部２００の指示に従って不図示のモータをオン／オフさせることにより、患脚の動きに応じて前側ワイヤ１３４を巻き取ったり繰り出したりする。同様に、後側ワイヤ１３６は、一端が後側引張部１３７の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置１２０に連結されている。後側引張部１３７の巻取機構は、システム制御部２００の指示に従って不図示のモータをオン／オフさせることにより、患脚の動きに応じて後側ワイヤ１３６を巻き取ったり繰り出したりする。このような前側引張部１３５と後側引張部１３７の連携した動作により、歩行補助装置１２０の荷重が患脚の負担とならないように当該荷重を相殺し、更には、設定の程度に応じて患脚の振り出し動作をアシストする。

【0026】

訓練補助者であるオペレータ（不図示）は、重度の麻痺を抱える訓練者に対しては、アシストするレベルを大きく設定する。オペレータは、歩行訓練システム１の設定項目を選択したり、修正したり、追加したりする権限を有する理学療法士や医師である。アシストするレベルが大きく設定されると、前側引張部１３５は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、比較的大きな力で前側ワイヤ１３４を巻き取る。訓練が進み、アシストが必要でなくなったら、オペレータは、アシストするレベルを最小に設定する。アシストするレベルが最小に設定されると、前側引張部１３５は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、歩行補助装置１２０の自重をキャンセルするだけの力で前側ワイヤ１３４を巻き取る。

【0027】

歩行訓練システム１は、安全装具１１０、ハーネスワイヤ１１１、ハーネス引張部１１２を主な構成要素とする安全装置を備える。安全装具１１０は、訓練者９００の腹部に巻き付けられるベルトであり、例えば面ファスナによって腰部に固定される。ハーネスワイヤ１１１は、一端が安全装具１１０に連結されており、他端がハーネス引張部１１２の巻取機構に連結されているワイヤである。ハーネス引張部１１２の巻取機構は、不図示のモータをオン／オフさせることにより、ハーネスワイヤ１１１を巻き取ったり繰り出したりする。このような構成により、安全装置は、訓練者９００が体勢を大きく崩した場合に、その動きを検知したシステム制御部２００の指示に従ってハーネスワイヤ１１１を巻き取り、安全装具１１０により訓練者９００の上体を支える。

【0028】

歩行補助装置１２０は、訓練者９００の患脚に装着され、患脚の膝関節における伸展および屈曲の負荷を軽減することにより訓練者９００の歩行を補助する。歩行補助装置１２０は、歩行訓練によって得られる運脚に関するデータをシステム制御部２００に送信したり、システム制御部２００からの指示に従って関節部分を駆動させたりする。歩行補助装置１２０は、転送防止ハーネス装置の一部である安全装具１１０に取り付けられたヒップジョイント（回転部を有する接続部材）と、ワイヤなどを介して接続しておくこともできる。

【0029】

図２は、歩行補助装置１２０の一構成例を示す概略斜視図である。歩行補助装置１２０は、主に、制御ユニット１２１と、患脚の各部を支える複数のフレームと、を備える。なお、歩行補助装置１２０は、脚ロボットとも称す。

【0030】

制御ユニット１２１は、歩行補助装置１２０の制御を行う補助制御部２２０を含み、また、膝関節の伸展運動及び屈曲運動を補助するための駆動力を発生させる不図示のモータを含む。患脚の各部を支えるフレームは、上腿フレーム１２２と、上腿フレーム１２２に回動自在に連結された下腿フレーム１２３と、を含む。また、このフレームは、下腿フレーム１２３に回動自在に連結された足平フレーム１２４と、前側ワイヤ１３４を連結するための前側連結フレーム１２７と、後側ワイヤ１３６を連結するための後側連結フレーム１２８と、を含む。

【0031】

上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３は、図示するヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に回動する。制御ユニット１２１のモータは、補助制御部２２０の指示に従って回転して、上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３がヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。制御ユニット１２１に収められた角度センサ２２３は、例えばロータリエンコーダであり、ヒンジ軸Ｈａ周りの上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３の成す角を検出する。下腿フレーム１２３と足平フレーム１２４は、図示するヒンジ軸Ｈｂ周りに相対的に回動する。相対的に回動する角度範囲は、調整機構１２６によって事前に調整される。

【0032】

前側連結フレーム１２７は、上腿の前側を左右方向に伸延し、両端で上腿フレーム１２２に接続するように設けられている。また、前側連結フレーム１２７には、前側ワイヤ１３４を連結するための連結フック１２７ａが、左右方向の中央付近に設けられている。後側連結フレーム１２８は、下腿の後側を左右方向に伸延し、両端でそれぞれ上下に伸延する下腿フレーム１２３に接続するように設けられている。また、後側連結フレーム１２８には、後側ワイヤ１３６を連結するための連結フック１２８ａが、左右方向の中央付近に設けられている。

【0033】

上腿フレーム１２２は、上腿ベルト１２９を備える。上腿ベルト１２９は、上腿フレームに一体的に設けられたベルトであり、患脚の上腿部に巻き付けて上腿フレーム１２２を上腿部に固定する。これにより、歩行補助装置１２０の全体が訓練者９００の脚部に対してずれることを防止している。

【0034】

図３は、実施形態１にかかるシステム制御部の動作を説明するための図である。本図に示すトレッドミル１３１は、リング状のベルト１３２と、プーリ１５１と、図示しないモータを少なくとも備える。モータによりプーリ１５１が回転することで、ベルト１３２が走行する。

【0035】

また、ベルト１３２の内側、すなわちベルト１３２の、訓練者９００が搭乗する面と反対側には、荷重分布センサ１５０が配置されている。荷重分布センサ１５０は、トレッドミル１３１本体に、ベルト１３２の移動に伴わないで固定されている。

【0036】

荷重分布センサ１５０は、複数の圧力検出点を有する荷重分布センサシートである。複数の圧力検出点は、立位状態の訓練者９００の足裏を支持する歩行面（載置面）に平行に、マトリックス状に配置されている。また荷重分布センサ１５０は、歩行前後方向に直交する左右方向において、歩行面の中央側に配置される。尚、歩行前後方向とは、ベルト１３２の走行方向に平行な方向である。荷重分布センサ１５０は、複数の圧力検出点における計測結果を用いることにより、訓練者９００の足裏から受ける垂直荷重の大きさと分布とを検出することができる。それにより、荷重分布センサ１５０は、ベルト１３２を介して、立位状態の訓練者９００の足裏の位置や、訓練者９００の足裏から受ける荷重を検出することができる。

【0037】

ここで、荷重分布センサ１５０は、システム制御部２００に接続され、システム制御部２００に対して、計測情報として荷重分布情報を出力する。

【0038】

情報処理装置１００は、第１のカメラ１４０及び第２のカメラ１４１に接続される。情報処理装置１００は、第１のカメラ１４０及び第２のカメラ１４１の各々から画像を取得し、少なくとも一方の画像を、カメラパラメータを用いて補正する。情報処理装置１００はまた、システム制御部２００に接続され、少なくとも一方が補正された画像をシステム制御部２００に供給する。カメラパラメータは、各画像に写るマーカ４００の位置に基づいて、情報処理装置１００により予め算出される。

【0039】

システム制御部２００は、荷重分布センサ１５０から出力された荷重分布情報及び情報処理装置１００から供給される補正後の画像に基づいて、訓練者９００の歩行状態を測定する。具体的には、システム制御部２００は、情報処理装置１００から取得した、少なくとも一方が補正された、つまり校正された上記２種類の画像を用いて、訓練者９００の身体の三次元の位置情報を生成する。そしてシステム制御部２００は、荷重分布情報及び三次元の位置情報に基づいて訓練者９００の歩行状態を検出する。

【0040】

システム制御部２００は、検出した歩行状態に基づいて、各種駆動部を制御する。例えば、システム制御部２００は、トレッドミル駆動部２１１と、引張駆動部２１４と、ハーネス駆動部２１５と、歩行補助装置１２０の補助制御部２２０に、有線又は無線で接続される。そしてシステム制御部２００は、トレッドミル駆動部２１１、引張駆動部２１４、及びハーネス駆動部２１５を駆動させ、補助制御部２２０に制御信号を送信する。

【0041】

トレッドミル駆動部２１１は、トレッドミル１３１のベルト１３２を回転させる、上述したモータ及びその駆動回路を含む。システム制御部２００は、トレッドミル駆動部２１１へ駆動信号を送ることにより、ベルト１３２の回転制御を実行する。システム制御部２００は、例えば、オペレータによって設定された歩行速度に応じて、ベルト１３２の回転速度を調整する。或いは、システム制御部２００は、情報処理装置１００から取得した歩行状態に応じて、ベルト１３２の回転速度を調整する。

【0042】

引張駆動部２１４は、前側引張部１３５に設けられた、前側ワイヤ１３４を引張するためのモータ及びその駆動回路と、後側引張部１３７に設けられた、後側ワイヤ１３６を引張するためのモータ及びその駆動回路と、を含む。システム制御部２００は、引張駆動部２１４へ駆動信号を送ることにより、前側ワイヤ１３４の巻き取り及び後側ワイヤ１３６の巻き取りをそれぞれ制御する。また、システム制御部２００は、巻き取り動作に限らず、モータの駆動トルクを制御することにより、各ワイヤの引張力を制御する。さらに、システム制御部２００は、例えば、情報処理装置１００から出力される訓練者９００の歩行状態に基づいて、患脚が立脚状態から遊脚状態に切り替わるタイミングを同定し、そのタイミングに同期して各ワイヤの引張力を増減させることにより、患脚の動作をアシストする。

【0043】

ハーネス駆動部２１５は、ハーネス引張部１１２に設けられた、ハーネスワイヤ１１１を引張するためのモータ及びその駆動回路を含む。システム制御部２００は、ハーネス駆動部２１５へ駆動信号を送ることにより、ハーネスワイヤ１１１の巻き取り、及び、ハーネスワイヤ１１１の引張力を制御する。システム制御部２００は、例えば、訓練者９００の転倒を予測した場合に、ハーネスワイヤ１１１を一定量巻き取って、訓練者の転倒を防止する。

【0044】

補助制御部２２０は、例えばＭＰＵ（micro processor unit）であり、システム制御部２００から与えられた制御プログラムを実行することにより、歩行補助装置１２０の制御を実行する。また、補助制御部２２０は、歩行補助装置１２０の状態を、システム制御部２００へ通知する。また、補助制御部２２０は、システム制御部２００からの指令を受けて、歩行補助装置１２０の起動や停止等の制御を実行する。

【0045】

補助制御部２２０は、制御ユニット１２１のモータ及びその駆動回路を含む関節駆動部へ駆動信号を送ることにより、上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３がヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。このような動作により、膝の伸展動作及び屈曲動作をアシストしたり、膝折れを防止したりする。補助制御部２２０は、ヒンジ軸Ｈａ周りの上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３の成す角を検出する角度センサ（不図示）から、検出信号を受け取って膝関節の開き角を演算する。

【0046】

ここで、図１に戻り、本実施形態の課題について改めて説明する。例えば、カメラパラメータを算出するために用いられるマーカを、フレーム１３０の立体物（ブースフレームと呼ばれることがある）に設置すると、視差の影響により、情報処理装置１００がマーカを誤認識しやすいという問題がある。したがって、マーカは、平面部分に設置されることが望ましい。そこで、マーカを、フレーム１３０の、トレッドミル１３１の両脇平面部分に設置する場合、今度はマーカがカメラの視野の端部に位置するため、レンズ周辺部の歪みの影響を受けやすくなってしまう。したがって、やはり情報処理装置１００がマーカを誤認識しやすいという問題がある。

【0047】

そこで歩行訓練システム１では、トレッドミル１３１のベルト１３２上に、ベルト１３２の周方向に沿ってマーカ４００が形成されている。マーカ４００は、ベルト１３２が回転してもベルト１３２の少なくとも歩行面（すなわち、訓練者９００側の面）上に現れるように形成されている。これにより、ベルト１３２が回転しても歩行面に必ずマーカが現れるため、カメラがマーカ４００を捉えやすくなる。またマーカ４００が、トレッドミル１３１のベルト１３２上に形成される場合、トレッドミル１３１の両脇平面部分に設置する場合と比べて、前方に設置されたカメラの視野の中央寄りにマーカ４００が位置することとなる。したがって、レンズ周辺部の歪みによる影響を軽減させることができる。

【0048】

本実施形態１では、マーカ４００は、ベルト１３２の全周にわたって無端状に形成される。これにより、ベルト１３２が回転しても常にマーカ４００が歩行面に現れることとなる。マーカ４００の幅は、一定であってよい。これにより、ベルト１３２が回転しても、マーカ４００の位置および形状が変化せず、マーカ４００の誤認識を回避できる。

【0049】

次に、マーカ４００が第１のカメラ１４０および第２のカメラ１４１によってどのように撮像されるかについて、説明する。
図４は、実施形態１にかかるベルト１３２およびカメラの視野を示す斜視図である。図４（ａ）は、第１のカメラ１４０の視野Ｆ１を示し、図４（ｂ）は、第２のカメラ１４１の視野Ｆ２を示す。

【0050】

第１のカメラ１４０は、前方かつ上方から、ベルト１３２およびベルト１３２上の訓練者９００（不図示）の全身を撮像する。このため、第１のカメラ１４０の視野Ｆ１には、ベルト１３２の歩行面上のマーカ４００が全て含まれる。第２のカメラ１４１の視野Ｆ２についても同様である。ただし、第２のカメラ１４１は、第１のカメラ１４０の下方に設置されており、視野Ｆ２は視野Ｆ１と異なる位置にある。また第２のカメラ１４１の画角は、第１のカメラ１４０の画角と異なってよい。

【0051】

ここで第１のカメラ１４０は、歩行面のマーカ４００を上方から撮像した第１画像３００を生成する。また第２のカメラ１４１は、歩行面のマーカ４００を上方から撮像した第２画像を生成する。

【0052】

図５は、実施形態１にかかる第１画像３００及び第２画像３２０の一例を示す図である。図５（ａ）は、第１画像３００を示し、図５（ｂ）は、第２画像３２０を示している。本図の左右方向は、歩行左右方向に対応し、本図の下上方向は、歩行前後方向に対応する。第１画像３００及び第２画像３２０には、それぞれ、マーカ４００の画像領域が含まれている。なお本図の斜線部分は、画像中のベルト１３２の画像領域である。

【0053】

図５（ａ）に示すように、第１画像３００は、Ｘａ×Ｙａの画素数を有する。そして例えば、第１画像３００におけるマーカ４００の画像領域は、特徴点Ｐａ１～４を含んでいる。例えば特徴点は、エッジ処理やテンプレートマッチング等で抽出される点である。第１画像３００において、特徴点Ｐａ１～４は、ベルト１３２の最端部（ベルト１３２の折り返し部分であって、ベルト１３２の画像領域を画定する境界）とマーカ４００との交点である。

【0054】

第１画像３００におけるマーカ４００の画像領域の最左端の特徴点は、特徴点Ｐａ４であり、第１画像３００の左端から画素数Ｘａ１（＜Ｘａ）だけ中央寄りに位置する。同様に、第１画像３００におけるマーカ４００の画像領域の最右端の特徴点は、特徴点Ｐａ２であり、第１画像３００の右端から画素数Ｘａ２（＜Ｘａ）だけ中央寄りに位置する。つまり第１画像３００では、歩行左右方向における第１画像３００の右端（又は左端）からマーカ４００の右端（又は左端）までの画素数が、所定閾値以上であるといえる。ただし該閾値は、Ｘａ未満であり、レンズ性能に基づいて定められる。

【0055】

第１画像３００におけるマーカ４００の画像領域の最上端の特徴点は、特徴点Ｐａ１であり、第１画像３００の上端から画素数Ｙａ１（＜Ｙａ）だけ中央寄りに位置する。同様に、第１画像３００におけるマーカ４００の画像領域の最下端の特徴点は、特徴点Ｐａ３であり、第１画像３００の下端から画素数Ｙａ２（＜Ｙａ）だけ中央寄りに位置する。つまり第１画像３００では、歩行前後方向における第１画像３００の上端（又は下端）からマーカ４００の上端（又は下端）までの画素数が、所定閾値以上であるといえる。ただし該閾値は、Ｙａ未満であり、レンズ性能に基づいて定められる。

【0056】

一方、図５（ｂ）に示すように、第２画像３２０は、Ｘｂ×Ｙｂの画素数を有する。そして例えば、第２画像３２０におけるマーカ４００の画像領域は、特徴点Ｐｂ１～４を含んでいる。第２画像３２０においても、特徴点Ｐａ１～４は、ベルト１３２の最端部とマーカ４００との交点である。

【0057】

本図でも同様に、第２画像３２０では、歩行左右方向における第２画像３２０の右端（又は左端）からマーカ４００の右端（又は左端）までの画素数は、本図では、Ｘｂ１、Ｘｂ２であり、所定閾値以上である。ただし該閾値は、Ｘｂ未満であり、レンズ性能に基づいて定められる。また、第２画像３２０では、歩行前後方向における第２画像３２０の上端（又は下端）からマーカ４００の上端（又は下端）までの画素数は、本図では、Ｙｂ１、Ｙｂ２であり、所定閾値以上である。ただし該閾値は、Ｙｂ未満であり、レンズ性能に基づいて定められる。

【0058】

このようにカメラの視野範囲の中央寄りに、レンズ性能に基づいてマーカ４００を配設することで、レンズ周辺部の歪みによる影響を軽減させることができる。

【0059】

図６は、実施形態１にかかる情報処理装置１００の機能構成を示すブロック図である。情報処理装置１００は、第１取得部１１と、第２取得部１２と、補正処理部１３と、出力部１４と、記憶部１５とを備える。

【0060】

第１取得部１１は、第１のカメラ１４０に接続され、カメラ校正時及び歩行訓練中に第１のカメラ１４０から第１画像３００を取得する。第１取得部１１は、第１画像３００を補正処理部１３に供給する。

【0061】

第２取得部１２は、第２のカメラ１４１に接続され、カメラ校正時及び歩行訓練中に第２のカメラ１４１から第２画像３２０を取得する。第２取得部１２は、第２画像３２０を補正処理部１３に供給する。

【0062】

補正処理部１３は、カメラ校正時に取得した第１画像３００及び第２画像３２０の各々に含まれるマーカ４００の画像領域の位置に基づいて、歩行訓練中に取得した第１画像３００及び第２画像３２０の少なくとも一方を補正する。具体的には、補正処理部１３は、カメラ校正時に取得した第１画像３００に写るマーカ４００の画像領域の特徴点の位置と、カメラ校正時に取得した第２画像３２０に写るマーカ４００の画像領域の、対応する特徴点の位置とに基づいて、カメラパラメータとして、補正パラメータを算出する。例えば、補正パラメータは、第１画像３００に写るマーカ４００の画像領域の複数の特徴点が、第２画像３２０に写るマーカ４００の画像領域における、各々に対応する特徴点に一致させるための変換に用いられるパラメータである。そして補正処理部１３は、歩行訓練中に取得した第１画像３００及び第２画像３２０の少なくとも一方を、補正パラメータを用いて変換する。変換には、線形変換、例えばアフィン変換が用いられてよい。

【0063】

補正処理部１３は、少なくとも一方に補正処理が施された第１画像３００及び第２画像３２０を、出力部１４に供給する。尚、「少なくとも一方に補正処理が施された第１画像３００及び第２画像３２０」を、単に「補正処理後の第１画像３００及び第２画像３２０」と呼ぶことがある。

【0064】

出力部１４は、システム制御部２００に接続され、補正処理後の第１画像３００及び第２画像３２０をシステム制御部２００に出力（送信）する。

【0065】

記憶部１５は、情報処理装置１００の補正処理に必要な情報、例えば補正パラメータ等を、記憶する記憶媒体である。

【0066】

図７は、実施形態１にかかる情報処理装置１００の情報処理手順を示すフローチャートである。

【0067】

まず情報処理装置１００の第１取得部１１は、第１のカメラ１４０から第１画像３００のデータを取得し、第２取得部１２は、第２のカメラ１４１から第２画像３２０を取得する（ステップＳ１０）。

【0068】

次に、補正処理部１３は、各画像（第１画像３００、第２画像３２０）に含まれるマーカ４００の位置を検出する（ステップＳ１１）。例えば、補正処理部１３は、各画像に含まれるマーカ４００の特徴点を３点以上検出する。そして補正処理部１３は、第１画像３００に含まれる各特徴点と、第２画像３２０に含まれる各特徴点との対応付けを行う。

【0069】

次に、補正処理部１３は、互いに対応付けられた特徴点の位置座標に基づいて、第１画像３００の各特徴点を、各々が対応する第２画像３２０の特徴点に一致させるための補正パラメータを算出する（ステップＳ１２）。例えば、補正処理部１３は、対応付けられた特徴点の位置座標に基づいて、アフィン変換のパラメータを補正パラメータとして算出し、記憶部１５に格納する。尚、補正処理部１３は、後述のステップＳ１６において、第１画像３００及び第２画像３２０のいずれかを補正する場合は、１種類の画像に対して補正パラメータを算出するが、両方を補正する場合は、各画像に対して補正パラメータを算出する。

【0070】

続いて情報処理装置１００は、計測を開始するか否かを判定する（ステップＳ１３）。例えば、計測を開始する場合とは、オペレータが計測開始を入力した場合などである。情報処理装置１００は、計測を開始しない場合（ステップＳ１３でＮｏ）、本処理を繰り返し、計測を開始する場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、処理をステップＳ１４に進める。

【0071】

第１取得部１１及び第２取得部１２は、計測が開始されたことに応じて、第１画像３００及び第２画像３２０をそれぞれ取得する（ステップＳ１４）。

【0072】

そして補正処理部１３は、算出した補正パラメータを用いて、第１画像３００又は第２画像３２０を補正し（ステップＳ１５）、補正処理後の画像を出力する（ステップＳ１６）。例えば、補正処理部１３は、補正パラメータを用いて、アフィン変換により第１画像３００を補正する。そして補正処理部１３は、補正処理を施した第１画像３００と、ステップＳ１４で取得した第２画像３２０とを、関連付けてシステム制御部２００に送信する。尚、補正処理部１３は、補正パラメータを用いて、第１画像３００及び第２画像３２０の両方を補正してもよい。この場合、補正処理部１３は、補正処理を施した第１画像３００と、補正処理を施した第２画像３２０とを、関連付けてシステム制御部２００に送信する。

【0073】

そして情報処理装置１００は、計測を終了するか否かを判定する（ステップＳ１７）。例えば、計測を終了する場合とは、オペレータが計測終了を入力した場合などである。情報処理装置１００は、計測を終了しない場合（ステップＳ１７でＮｏ）、処理をステップＳ１４に戻し、計測を終了する場合（ステップＳ１７でＹｅｓ）、処理を終了する。

【0074】

なお、上述の例では、補正処理部１３は、計測開始前にカメラ校正をする、すなわち補正パラメータを算出するとした。しかし補正処理部１３は、計測開始前に代えて計測中に補正パラメータを算出してもよいし、計測開始前に加えて計測中に補正パラメータを更新してもよい。そして補正処理部１３は、最新の補正パラメータを用いて、画像を補正する。なお、ベルト１３２が回転してもマーカ４００が常に歩行面に現れるように設置されているため、本処理が実現可能となる。

【0075】

このように実施形態１の歩行訓練システム１によれば、少なくとも歩行面に現れるようにベルト１３２の周方向に沿ってマーカ４００が形成されている。このため、情報処理装置１００は、ベルト１３２が回転しても撮像画像からマーカ４００を検出できる。またマーカ４００は、カメラの視野の中央寄りに形成されている。したがって、レンズ周辺部の歪みによる影響を軽減できる。このように歩行訓練システム１により、複数カメラ間の校正においてマーカ４００の誤認識を防止できる。これにより歩行訓練システム１は、歩行状態の判定精度を向上させ、ひいては関節の補助を適切に行うことができる。

【0076】

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について説明する。実施形態１では、画像上でベルト１３２の最端部とマーカ４００との間の交点が特徴点として抽出されていた。しかし画像上でのベルト１３２の最端部は、折り返し部分であるためマーカ４００の形状に歪みが生じやすく、かつカメラ視野の端部に位置しやすい。またカメラの位置ずれにより、ベルト１３２の最端部をカメラが捉えきれなかった場合も、カメラの校正を正しく行うことが困難となる。したがって、このような事態を回避するためには、ベルト１３２の最端部を避けてマーカ４００の特徴点を抽出することが求められる。実施形態２では、マーカは、ベルト１３２の全周にわたって予め定められた距離以上の間隔で配列する複数の個別マーカから構成される。これにより、マーカの特徴点がベルト最端部よりも内側、つまり歩行面内側で複数の特徴点を形成可能になる。そして情報処理装置１００の補正処理部１３は、ベルト１３２の最端部を避けてマーカの特徴点を抽出することが容易となる。したがって、いずれかのカメラがベルト最端部を写しきれなかった場合にもマーカの特徴点を検出できる。また、レンズ周辺部の歪みの影響を軽減できる。

【0077】

図８は、実施形態２にかかるマーカの第１の例を説明するための図である。本図には、マーカ４００ａの画像領域を含む第１画像３００ａが示されている。

【0078】

マーカ４００ａは、歩行最後方から順に、複数の個別マーカ４０１－１，２，…７を含んでいる。なお個別マーカ４０１の個数は、７に限らない。各個別マーカ４０１は、同一形状を有し、本図では互いに同じ長さ及び幅の矩形形状を有する。そして各個別マーカ４０１は、隣接する個別マーカ４０１からベルト１３２の周方向に沿って予め定められた距離以上離隔して配置される。本図では、隣接する個別マーカ４０１の間隔は一定であるが、これに限らない。なお第１画像３００ａで個別マーカ４０１－１の画像領域の形状が他の個別マーカ４０１の画像領域の形状と異なるのは、個別マーカ４０１－１がベルト１３２の折り返し部分に位置するためである。

【0079】

例えば情報処理装置１００の補正処理部１３は、第１画像３００ａにおける最も上に位置する個別マーカ４０１－１の左下端と、上から３つ目の個別マーカ４０１－３の右下端と、上から７つ目の個別マーカ４０１－７の右上端とを特徴点として抽出する。

【0080】

なお、ここでも、第１画像３００ａでは、歩行左右方向における第１画像３００ａの両端からマーカ４００ａの両端までの画素数が、所定閾値以上であるといえる。ただし該閾値は、Ｘａ未満であり、レンズ性能に基づいて定められる。

【0081】

また、第１画像３００ａでは、歩行左右方向における第１画像３００ａの右端（又は左端）から少なくとも１つの個別マーカ４０１の右端（又は左端）までの画素数は、本図では、Ｘａ１、Ｘａ２であり、所定閾値以上である。また第１画像３００ａでは、歩行前後方向における第１画像３００ａの上端（又は下端）から少なくとも１つの個別マーカ４０１の上端（又は下端）までの画素数は、本図では、Ｙａ１、Ｙａ２であり、所定閾値以上である。

【0082】

なお補正処理部１３は、第２画像３２０ａ（不図示）についても同様に、第２画像３２０ａにおける最も上に位置する個別マーカの左下端と、上から３つ目の個別マーカの右下端と、上から７つ目の個別マーカの右上端とを特徴点として抽出する。第２画像３２０ａについても、同様に、歩行左右方向における第２画像３２０ａの右端（又は左端）から少なくとも１つの個別マーカ４０１の上端（又は下端）までの画素数は、所定閾値以上である。そして歩行前後方向における第２画像３２０ａの上端（又は下端）から少なくとも１つの個別マーカ４０１の右端（又は左端）までの画素数は、所定閾値以上である。

【0083】

図９は、実施形態２にかかるマーカの第２の例を説明するための図である。本図には、マーカ４００ｂの画像領域を含む第１画像３００ｂが示されている。

【0084】

マーカ４００ｂは、歩行最後方から順に、複数の個別マーカ４０２－１，２，…９を含んでいる。なお個別マーカ４０２の個数は、９に限らない。各個別マーカ４０２は、同一形状を有し、本図では互いに同じ長さ及び幅のひし形形状を有する。そして各個別マーカ４０２は、隣接する個別マーカ４０２との間で上部又は下部の端点を共有する態様で、配列される。

【0085】

例えば情報処理装置１００の補正処理部１３は、第１画像３００ｂにおける最も上に位置する個別マーカ４０２－１の下端点（個別マーカ４０２－２との連結点）と、上から２つ目の個別マーカ４０２－２の左端点と、上から８つ目の個別マーカ４０２－８の下端点（個別マーカ４０２－９との連結点）及び右端点とを特徴点として抽出する。第２画像３２０ｂ（不図示）についても同様である。

【0086】

第１画像３００ｂの上端（又は下端）とマーカ４００ｂの上端（又は下端）までの画素数と、第１画像３００ｂの右端（又は左端）とマーカ４００ｂの右端（又は左端）までの画素数と、については、第１画像３００ａと同様である。

【0087】

第１～２の例では、個別マーカが互いに同一形状である場合について説明した。しかし個別マーカが全て同一形状である場合、例えば第１画像３００ｂでは個別マーカ４０２－８の下端点が特徴点と認識され、第２画像３２０ｂにおいては個別マーカ４０２－８とは異なる個別マーカ４０２－７が、上記特徴点と対応する特徴点であるとして認識される可能性がある。これにより、特徴点の対応付けの誤認識により、補正パラメータの算出精度が低下し、カメラ間の校正が正しくなされないという問題が生じる。これを回避するために、マーカは、少なくとも歩行面において互いに異なる形状又は色を有する個別マーカで構成されてよい。

【0088】

図１０は、実施形態２にかかるマーカの第３の例を説明するための図である。本図には、マーカ４００ｃの画像領域を含む第１画像３００ｃが示されている。

【0089】

マーカ４００ｃは、歩行最後方から順に、複数の個別マーカ４０３－１，２，…６を含んでいる。なお個別マーカ４０３の個数は、６に限らない。各個別マーカ４０３は、互いに異なる形状を有する。本図では、個別マーカ４０３－１，２，…６の形状は、それぞれ、円形、三角形、矩形、ひし形、五角形及び星型である。そして各個別マーカ４０３は、隣接する個別マーカ４０３から所定距離以上の間隔で離隔している。

【0090】

例えば情報処理装置１００の補正処理部１３は、第１画像３００ｃにおける三角形状の個別マーカ４０３－２の上端点と、ひし形状の個別マーカ４０３－４の左右端点と、星型の個別マーカ４０３－６の上端点とを特徴点として抽出する。第２画像３２０ｃ（不図示）についても同様である。情報処理装置１００の補正処理部１３は、同じ形状として認識された個別マーカ４０３の特徴点同士を対応付けて、補正パラメータを算出する。

【0091】

なお、ベルト１３２の歩行面として表れていない面（すなわち、歩行面と反対方向に走行する面）上の個別マーカ４０３も、互いに異なる形状であって、その形状は、個別マーカ４０３－１，２，…６とも異なる形状であってよい。すなわち、マーカは、ベルト１３２の全周にわたって互いに異なる形状（又は色）を有する個別マーカから構成されてよい。

【0092】

図１１は、実施形態２にかかるマーカの第４の例を説明するための図である。本図には、マーカ４００ｄの画像領域を含む第１画像３００ｄが示されている。

【0093】

マーカ４００ｄは、歩行最後方から順に、複数の個別マーカ４０４－１，２，…５を含んでいる。なお個別マーカ４０４の個数は、５に限らない。各個別マーカ４０４は、幅方向の長さは互いに同じではあるが、互いに異なるアスペクト比（縦横比）を有する矩形状を有する。そして各個別マーカ４０４は、隣接する個別マーカ４０４から予め定められた間隔で離隔している。

【0094】

例えば情報処理装置１００の補正処理部１３は、第１画像３００ｄにおけるアスペクト比が第１の値である個別マーカ４０４－２の右上端点と、アスペクト比が第２の値である個別マーカ４０３－３の左下端点と、アスペクト比が第３の値である個別マーカ４０４－４の右下端点とを特徴点として抽出する。第２画像についても同様である。情報処理装置１００の補正処理部１３は、アスペクト比が同じであると認識された個別マーカ４０４の特徴点同士を対応付けて、補正パラメータを算出する。

【0095】

なお、ベルト１３２の歩行面として表れていない面（すなわち、歩行面と反対方向に走行する面）上の個別マーカ４０４も、互いに異なるアスペクト比を有しており、そのアスペクト比は、個別マーカ４０４－１，２，…５とも異なってよい。すなわち、マーカは、ベルト１３２の全周にわたって互いに異なるアスペクト比を有する個別マーカから構成されてよい。

【0096】

第３～４の例では、マーカが、歩行面において互いに異なる形状、色又はアスペクト比を有する個別マーカから構成されるとした。しかし、マーカは、歩行面において同一の形状、色又はアスペクト比を有する個別マーカを含んでもいてもよい。

【0097】

図１２は、実施形態２にかかるマーカの第５の例を説明するための図である。本図には、ベルト１３２の展開図が示される。本図の右肩上がりの斜線部分は、ある時点での歩行面Ｓを示している。

【0098】

ベルト１３２には、ベルト１３２の半周（Ｐ１，Ｐ２）を半周期、全周（Ｐ）を１周期とする個別マーカ４０５のパターンが形成されている。各半周Ｐ１，Ｐ２上の各個別マーカ４０５は、隣接する個別マーカ４０５から予め定められた間隔で離隔している。そして各半周Ｐ１，Ｐ２上の各個別マーカ４０５は、歩行前後方向の長さは互いに同じではあるが、幅方向の長さは段階的に異なる。したがって、各半周Ｐ１，Ｐ２上の各個別マーカ４０５は、段階的に異なるアスペクト比を有する。半周Ｐ１及びＰ２上の個別マーカ４０５は、互いに境界線Ｄ－Ｄ’に対して線対称である。したがって歩行面Ｓが境界線Ｄ－Ｄ’を跨ぐ場合には、歩行面Ｓ上において同一の形状を有する個別マーカ４０５が２つ存在することになる。

【0099】

しかしこのような場合であっても、情報処理装置１００の補正処理部１３は、特徴点として抽出対象の個別マーカ４０５のアスペクト比と、これに隣接する個別マーカ４０５との間のアスペクト比の変化率や差分値とに基づいて、両画像（第１及び第２画像）における対応する個別マーカ４０５を識別できる。例えば、歩行面Ｓ上の上から２番目に位置する個別マーカ４０５－２は、上から５番目に位置する個別マーカ４０５－５と同様のアスペクト比を有する。しかし、個別マーカ４０５－２は、上から１番目に位置する個別マーカ４０５－１と比べてアスペクト比が増加傾向にある。一方で、個別マーカ４０５－５は、上から４番目に位置する個別マーカ４０５－４と比べてアスペクト比が減少傾向にある。したがって、情報処理装置１００の補正処理部１３は、個別マーカ４０５－２と個別マーカ４０５－５とを区別できる。

【0100】

なおマーカは、ベルト１３２の半周を１周期としたパターンを形成し、１パターン中に互いに同じ形状を有する個別マーカが含まれてもよい。

【0101】

図１３は、実施形態２にかかるマーカの第６の例を説明するための図である。本図には、ベルト１３２の展開図が示される。本図の右肩上がりの斜線部分は、ある時点での歩行面Ｓを示している。

【0102】

ベルト１３２には、ベルト１３２の半周（Ｐ３，Ｐ４）を１周期とする個別マーカ４０６のパターンが形成されている。各半周Ｐ３，Ｐ４上の各個別マーカ４０６は、隣接する個別マーカ４０６から予め定められた間隔で離隔している。そして半周Ｐ３と半周Ｐ４とは、境界線Ｄ１－Ｄ１’で画定される。したがって歩行面Ｓが境界線Ｄ１－Ｄ１’を跨ぐ場合には、歩行面Ｓ上において同一の形状を有する個別マーカ４０６が２つ以上存在することになる。

【0103】

そして半周Ｐ３に含まれる１／４周Ｐ５，Ｐ６上の個別マーカ４０６は、互いに境界線Ｄ２－Ｄ２’に対して線対称になるように配置されている。各１／４周Ｐ５，Ｐ６上の個別マーカ４０６は、歩行前後方向の長さは互いに同じではあるが、幅方向の長さは段階的に異なる。したがって、各１／４周Ｐ５，Ｐ６上の各個別マーカ４０６は、段階的に異なるアスペクト比を有する。したがって歩行面Ｓが境界線Ｄ２－Ｄ２’を跨ぐ場合には、歩行面Ｓ上において同一の形状を有する個別マーカ４０６が２つ存在することになる。

【0104】

しかしこのような場合であっても、第５の例と同様に、情報処理装置１００の補正処理部１３は、特徴点として抽出対象の個別マーカ４０６のアスペクト比と、これに隣接する個別マーカ４０６との間のアスペクト比の変化率や差分値とに基づいて、両画像（第１及び第２画像）における対応する個別マーカ４０６を識別できる。例えば、歩行面Ｓ上の上から４番目に位置する個別マーカ４０６－１は、上から７番目に位置する個別マーカ４０６－２と同様のアスペクト比を有する。そして二つの個別マーカの間には、境界線Ｄ２－Ｄ２’が存在する。しかし、情報処理装置１００の補正処理部１３は、アスペクト比の増減に基づいて、アスペクト比が減少傾向の個別マーカ４０６－１と、アスペクト比が増加傾向の個別マーカ４０６－２とを区別できる。これは、境界線Ｄ１－Ｄ１’が間にある個別マーカ４０６－３及び個別マーカ４０６－４についても同様である。

【0105】

上述の実施形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、各種処理を、コンピュータのプロセッサにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

【0106】

図１４は、実施形態１～２にかかるコンピュータ１９００の概略構成図である。
コンピュータ１９００は、主要なハードウェア構成として、プロセッサ１０００と、ＲＯＭ１０１０（Read Only Memory）と、ＲＡＭ１０２０（Random Access Memory）と、インターフェース部１０３０（ＩＦ；Interface）とを有する。プロセッサ１０００、ＲＯＭ１０１０、ＲＡＭ１０２０及びインターフェース部１０３０は、データバスなどを介して相互に接続されている。

【0107】

プロセッサ１０００は、制御処理及び演算処理等を行う演算装置としての機能を有する。プロセッサ１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、ＤＳＰ（digital signal processor）又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）並びにこれらの組み合わせであってよい。ＲＯＭ１０１０は、プロセッサ１０００によって実行される制御プログラム及び演算プログラム等を記憶するための機能を有する。ＲＡＭ１０２０は、処理データ等を一時的に記憶するための機能を有する。インターフェース部１０３０は、有線又は無線を介して外部と信号の入出力を行う。また、インターフェース部１０３０は、ユーザによるデータの入力の操作を受け付け、ユーザに対して情報を表示する。例えば、インターフェース部１０３０は、第１のカメラ１４０及び第２のカメラ１４１と通信を行う。

【0108】

上述の例において、プログラムは、ＲＯＭ１０１０の一例として様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータ１９００に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータ１９００に供給できる。

【0109】

上述の実施形態ではコンピュータ１９００は、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等を含むコンピュータシステムで構成される。しかしこれに限らず、コンピュータ１９００は、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）のサーバ、コンピュータ（パソコン）通信のホスト、インターネット上に接続されたコンピュータシステム等によって構成されることも可能である。また、ネットワーク上の各機器に機能分散させ、ネットワーク全体でコンピュータ１９００を構成することも可能である。したがって、情報処理装置の構成要素がそれぞれ異なる機器に分散されていてもよい。

【0110】

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の各実施形態では、訓練者９００が、一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者である場合を例に説明したが、それに限られない。訓練者９００は、例えば、両脚に麻痺を患う患者であってもよい。その場合、訓練者９００は、両脚に歩行補助装置１２０を装着して訓練を実施する。或いは、訓練者９００は、何れの脚にも歩行補助装置１２０を装着していなくてもよい。

【0111】

また、上述の実施形態では、システム制御部２００は、荷重分布センサ１５０から出力された荷重分布情報及び情報処理装置１００から供給される補正後の画像に基づいて、訓練者９００の歩行状態を測定するとした。しかし、システム制御部２００は、荷重分布センサ１５０の荷重分布情報を歩行状態の測定の基礎としなくてもよい。

【符号の説明】

【0112】

１ 歩行訓練システム（歩行状態測定システム）
１１ 第１取得部
１２ 第２取得部
１３ 補正処理部
１４ 出力部
１５ 記憶部
１００ 情報処理装置
１１０ 安全装具
１１１ ハーネスワイヤ
１１２ ハーネス引張部
１１３ 振動出力部
１２０ 歩行補助装置
１３０ フレーム
１３０ａ 手摺り
１３１ トレッドミル
１３２ ベルト
１３３ 制御盤
１３４ 前側ワイヤ
１３５ 前側引張部
１３６ 後側ワイヤ
１３７ 後側引張部
１３８ 訓練用モニタ
１４０ 第１のカメラ
１４１ 第２のカメラ
１５０ 荷重分布センサ
１５１ プーリ
２００ システム制御部
２１１ トレッドミル駆動部
２１４ 引張駆動部
２１５ ハーネス駆動部
２２０ 補助制御部
３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ 第１画像
３２０ 第２画像
４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ，４００ｄ，４００ｅ，４００ｆ マーカ
４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６ 個別マーカ
９００ 訓練者（被験者）
１０００ プロセッサ
１０１０ ＲＯＭ
１０２０ ＲＡＭ
１０３０ インターフェース部（ＩＦ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】