体動検出装置、体動検出方法および体動検出プログラム
【課題】種々のノイズの影響を受けることなく、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出すると共に、必要に応じてユーザーの体動ピッチをも正確に検出できるようにする。
【解決手段】３軸の加速度センサ１からの使用者の体動に応じた加速度ベクトルから鉛直成分抽出手段２により鉛直成分を抽出し、この鉛直成分を高域／低域分解部３により高域成分と低域成分とに分解する。これらをピーク検出／判定処理部４において用いて、使用者の鉛直方向の動作のピーク位置の候補を検出すると共に、高域成分と低域成分のエネルギー比に基づいてピーク位置の候補を特定し、各ピーク位置の候補を含む所定範囲についての波形マッチングを行うことにより、ピーク位置を決定して、これに基づき体動を検出すると共に、ステップ位置解析部５において体動ピッチを検出する。
【解決手段】３軸の加速度センサ１からの使用者の体動に応じた加速度ベクトルから鉛直成分抽出手段２により鉛直成分を抽出し、この鉛直成分を高域／低域分解部３により高域成分と低域成分とに分解する。これらをピーク検出／判定処理部４において用いて、使用者の鉛直方向の動作のピーク位置の候補を検出すると共に、高域成分と低域成分のエネルギー比に基づいてピーク位置の候補を特定し、各ピーク位置の候補を含む所定範囲についての波形マッチングを行うことにより、ピーク位置を決定して、これに基づき体動を検出すると共に、ステップ位置解析部５において体動ピッチを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、歩数計などの使用者（ユーザー）の体動を検出して利用する装置、方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自己の健康管理などのために、歩数計を用いて自己の運動量を把握することが広く行われている。従来の歩数計では、正確に歩数をカウントするためには、その構造上、本体の装着位置や装着方向に制約があるものが多かった。しかし、近年においては、使い勝手をより向上させるために、装着位置や装着方向を自由に設定できる体動検出装置が提案される。その中でも、多軸の加速度センサを用いて姿勢推定を行いつつ、同じセンサを用いて体動検出を行う方法および装置が提案されている。これは、姿勢の推定に角度センサ等を用いる方法と比較して、安価に実現できるという利点がある。
【０００３】
例えば、後に記す特許文献１には、互いに検出方向が異なる複数の体動センサにより加速度を検出し、各センサの信号パターンを解析することによって作用軸を判定/選択し、作用軸の信号解析によって歩行検出を行う方法が開示されている。また、後に記す特許文献２には、互いに直交する２軸もしくは３軸の加速度センサを搭載し、各軸のセンサ信号の合成ベクトルから体動の運動方向を推定し、推定した運動方向の信号成分を解析することによって体動を検出する方法が開示されている。
【０００４】
なお、上述した特許文献１、特許文献２は以下に示す通りである。
【特許文献１】特開２００４−１４１６６９号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、複数のセンサから測定に適したセンサを作用軸として一つだけ選択するため、検出する使用者の体動の方向（運動方向）と選定した作用軸とが一致しないケースもあり、歩行以外の体動の影響を受けて正確な歩数計測ができなくなる可能性があると考えられる。また、特許文献２に開示された方法では、信号波形の性質は考慮されず、信号の強度のみを問題としているために、歩行以外の体動もカウントしてしまう可能性があると考えられる。
【０００６】
ここで、歩行以外の体動とは、歩行に応じて使用者の身体に発生する鉛直方向以外の動きを意味し、使用者の歩数を計測するための歩数計が使用者の手に持たれて水平方向に振られた場合の動きや例えば使用者の歩数を計測するための歩数計が吊り紐によって使用者の首に掛けられている場合に生じる振り子運動など、様々な動きが考えられる。
【０００７】
このため、歩行以外の使用者の体動の影響を受けることなく、歩行時の使用者の鉛直方向の体動のみを正確に検出して、これをカウントできるようにし、使用者の歩数を正確に計測できるようにすることが望まれる。さらに、使用者の体動を詳しく見ると、静止している状態の場合もあれば、静止状態から歩行状態へ、あるいは、歩行状態から静止状態への過渡期の状態もある。また、動作状態であっても歩行（ウォーキング）状態と走行（ランニング）状態なども異なる。このため、使用者の歩行ピッチ（歩行速度、あるいは、単位時間当たりの歩数（回数））を正確に把握することができれば、使用者の動作状態を正確に把握でき、歩数の計測をさらに正確に行うことができるなど役立つことになる。
【０００８】
以上のことにかんがみ、この発明は、種々のノイズの影響を受けることなく、ユーザーの鉛直方向の体動（動作）を正確に検出できるようにすると共に、必要に応じてユーザーの体動（動作）ピッチをも正確に検出して利用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の体動検出装置は、
使用者の身体に装着するようにされる加速度センサと、
前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出手段と、
前記鉛直成分抽出手段によって抽出された前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解手段と、
前記分解手段によって分解された前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定されるピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出手段と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載の発明の体動検出装置によれば、加速度センサからの検出出力から鉛直成分抽出手段により使用者の体動の鉛直成分が抽出される。この抽出された鉛直成分は、分解手段によって高域成分と低域成分とに分解される。分解されて得られた低域成分は使用者の体動に応じた成分を含むものであり、検出手段により用いられて体動のピーク位置の候補が検出される。
【００１１】
そして、検出された各ピーク位置の候補を含む所定の範囲毎に、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比を求める。高域成分にはノイズが混入し易い。このため、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が所定値より小さい場合には、その所定範囲のピーク位置の候補をピーク位置として特定するが、逆に、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が所定値より大きい場合には、その所定範囲のピーク位置の候補は、ピーク位置の候補からは除外する。このようにして特定されたピーク位置の候補に基づいて、体動検出手段により使用者の体動が検出される。
【００１２】
これにより、ノイズなどの影響を受けることなく、使用者の鉛直方向の体動を精度よく検出することができるようにされる。
【００１３】
また、この出願の請求項２に記載の発明の体動検出装置は、請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された各ピーク位置の候補を含む所定範囲について、比較対象の範囲を定めて波形を比較し、一致した場合にそのピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定手段を備え、
前記体動検出手段は、前記決定手段によって決定されたピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする。
【００１４】
この請求項２に記載の発明の体動検出装置によれば、特定手段によって特定された各ピーク位置の候補を含む所定区間について、ペアとなる区間を定めて波形を比較し、両区間の波形が一致した場合には、比較元のピーク位置の候補をピーク位置として決定し、一致しない場合にはピーク位置からは除外する。
【００１５】
これによって、ノイズが混入することによってたまたまピークが生じた場合を除去して、真に使用者の鉛直方向の体動に応じてピーク位置のみを抽出、特定して、使用者の体動を正確に検出することができるようにされる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明の体動検出装置は、請求項１または請求項２に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定手段によって決定された複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定手段と、
前記間隔推定手段において推定された前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別手段と
を備えることを特徴とする。
【００１７】
この請求項３に記載の発明の体動検出装置によれば、間隔推定手段によって、特定手段によって特定されたピーク位置の候補のステップ間隔（特定されたピーク位置の候補間の間隔）、あるいは、決定手段によって決定されたピーク位置のステップ間隔（決定されたピーク位置間の間隔）が推定され、この推定されたステップ間隔に基づいて、使用者の動作状態が、「静止」の状態にあるのか、「歩行／走行」の状態にあるのか、「不定」の状態にあるのかが判定手段により判定される。
【００１８】
これにより、使用者の動作状態を正確に把握し、使用者の動作状態に応じた機器制御が可能になると共に、使用者が「歩行／走行」状態にある場合においては、そのステップ間隔を正確に把握することもできるようにされる。
【００１９】
また、請求項１１に記載の発明の体動検出装置は、請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出手段は、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出するものであることを特徴とする。
【００２０】
この請求項１１に記載の発明の体動検出装置によれば、鉛直成分抽出手段は、多軸の加速度センサからの検出出力（加速度ベクトル）から重力加速度ベクトルを算出し、多軸の加速度センサからの検出出力と算出した重力加速度ベクトルとを用いた演算により、加速度の鉛直成分を抽出する。
【００２１】
これにより、多軸の加速度センサが使用者の身体にどのような態様で装着されていても、その検出出力（加速度ベクトル）の鉛直成分を論理的に、かつ、正確に抽出することができるようにされる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、ノイズを除去し使用者の鉛直方向の体動を正確に検出することができる。すなわち、ノイズに強い（ノイズの影響を受け難い）体動を検出するための装置、方法、プログラムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図を参照しながら、この発明による装置、方法、プログラムの一実施の形態について説明する。
【００２４】
［体動検出装置の基本構成について］
図１は、この実施の形態の体動検出装置の基本的な構成について説明するためのブロック図である。図１に示すように、この実施の形態の体動検出装置は、加速度センサ１と、鉛直成分抽出部２と、高域／低域分解部３と、ピーク検出／判定処理部４と、ステップ位置解析部５とからなるものである。
【００２５】
この実施の形態の体動検出装置は、使用者の身体に装着されて使用されるものである。加速度センサ１は、一定のタイミング毎に使用者の体動に応じた加速度を検出し、この検出出力を鉛直成分抽出部２に供給する。鉛直成分抽出部２は、加速度センサ１からの検出出力から、使用者が歩行や走行といった運動を行った場合の鉛直方向の体動に応じた成分を含む加速度ベクトルの鉛直成分を抽出し、これを高域／低域分解部３に供給する。なお、加速度センサ１において検出された加速度ベクトルのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換は、加速度センサ１側で行ってもよいし、鉛直成分抽出部２側で行ってもよいし、あるいは、加速度センサ１と鉛直成分抽出部２との間で行うようにしてもよい。
【００２６】
高域／低域分解部３は、鉛直成分抽出部２からの加速度ベクトルの鉛直成分を、ノイズが混入し易い高域成分と、使用者の鉛直方向の体動に応じた成分を含む低域成分とに分解し、そのそれぞれをピーク検出／判定処理部４に供給する。ピーク検出／判定処理部４は、高域／低域分解部からの加速度ベクトルの鉛直成分の高域成分と低域成分の供給を受けて、ピーク検出と検出したピークに基づく体動検出とを行う部分である。
【００２７】
すなわち、ピーク検出／判定処理部４は、高域／低域分解部３から供給された加速度ベクトルの鉛直成分のうちの低域成分に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、当該ピーク位置の候補を含む所定範囲における低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が予め決められた値よりも小さい場合に、当該ピーク位置を鉛直成分のピーク位置の候補として特定する。
【００２８】
このように、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比を用いるのは、後述もするように、高域成分にはノイズがのりやすく、ノイズの混入によって発生したピークを除外するためである。このようにして特定されたピーク位置の候補に基づいて使用者の鉛直方向の体動を比較的に精度よく検出することが可能である。しかし、より精度よく使用者の鉛直方向の体動を検出できるようにするために、この実施の形態の体動検出装置のピーク検出／判定処理部４は、波形マッチング処理をも行うようにしている。
【００２９】
すなわち、ピーク検出／判定処理部４は、特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、この設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、マッチングが取れた場合に比較対象の波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する。このようにマッチングを行うのは、使用者の歩行や走行といった周期的な運動を確実に検出するためであり、異なるピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形が類似していれば、ピーク位置の候補が周期的に発生していると判別することが可能になるためである。
【００３０】
このようにして決定されたピーク位置は、使用者の鉛直方向の体動に応じて生じたものであることは間違いないので、決定されたピーク位置に従って、使用者の鉛直方向の体動を精度よく検出することができるようにされる。さらに、この実施の形態の体動検出装置においては、ステップ位置解析部５が設けられている。
【００３１】
このステップ位置解析部５は、ピーク検出／判定処理部４において決定されたピーク位置を示す情報の提供を受けてこれを解析し、使用者の歩行や走行の体動ピッチ（歩行や走行のテンポ）を検出することができるようにしている。そして、詳しくは後述もするように、検出した使用者の体動ピッチに応じて異なる制御を行うようにするなどのことができるようにしている。
【００３２】
なお、「ピッチ」という文言は、同じことを繰り返したり、また一定の間隔でことを行ったりする場合において、その速度や回数を意味する。したがって、「体動ピッチ」という文言は、体動の速さや回数を意味し、体動が歩行であるときには、歩行の速さ（歩行速度）あるいは単位時間当たりの歩数を意味する。
【００３３】
そして、この明細書においては、「ピッチ」と同義の文言として、「テンポ」という文言を用いる場合もある。「テンポ」という文言は、本来、楽曲の演奏にあたって譜面に指定された速度（楽曲進行の速度）を意味するものである。したがって、楽曲の「再生テンポ」といったときには、音楽データの再生時の速さであり、１分間あたりの拍の数（ＢＰＭ：Beat Per Minutes）を意味する。
【００３４】
また、使用者の「体動テンポ（動作テンポ）」といったときには、体動（動作）の速度であって、例えば、使用者の体動（動作）が歩行（ウォーキング）や走行（ランニング）などの場合には、１分間あたりの歩数であり、また、動作がジャンプの場合には、１分間当たりのジャンプの回数であるというように、１分間当たりの使用者の計数可能な最小の動作の単位（１つの動作（体動））の数を意味する。このように、使用者の体動（動作）について用いる「ピッチ」という文言と「テンポ」という文言とは、この明細書においてはほぼ同義の文言として用いる。
【００３５】
［体動検出装置の各部の機能、動作について］
以下に、この実施の形態の体動検出装置を構成する各部毎の機能や動作について、より詳細に説明する。
【００３６】
［加速度センサ１について］
まず、加速度センサ１について説明する。この発明の体動検出装置は、使用者の身体に装着するようにされる加速度センサ１からの検出出力に基づいて、使用者の歩行や走行に応じた鉛直方向の体動を正確に検出できるようにするものである。加速度センサ１としては、１軸（単軸）のものや、２軸や３軸などの多軸のものを用いることが可能である。
【００３７】
加速度センサ１として、１軸の加速度センサを用いた場合には、使用者の鉛直方向の体動を検出できるようにするために、装着位置や装着方向についてある程度制約を受ける。例えば、腕や足などに１軸の加速度センサを装着した場合には、腕や足の振りの影響を受けることが考えられるなど、装着する位置によって鉛直方向以外の影響を受ける可能性がある。
【００３８】
このため、加速度センサ１として１軸の加速度センサを用いる場合には、使用者の歩行、走行に応じた鉛直方向の体動をできるだけ正確に検出できるようにするために、例えば、使用者の腰部に、加速度の検出方向が鉛直方向となるように当該１軸の加速度センサを装着しなければならないといった制約が生じる。しかし、このような制約を遵守した場合には、１軸の加速度センサからの検出出力は加速度の鉛直成分として用いることができる。この場合、１軸の加速度センサ自体が鉛直成分抽出部２としての機能を有することになる。
【００３９】
これに対して、加速度センサ１として互いに直交する軸により構成される２軸や３軸の加速度センサを用いることにより、加速度センサ１の装着位置や装着方向に柔軟性を持たせることが可能になる。しかし、加速度センサ１として多軸の加速度センサを用いる場合には、多軸の検出出力から鉛直成分を抽出する必要が生じる。この実施の形態の体動検出装置において、加速度センサ１は、例えば３軸の加速度センサが用いられている。このため、加速度センサ１の後段に鉛直成分抽出部２を設けている。
【００４０】
［鉛直成分抽出部２について］
鉛直成分抽出部２は、（１）当該多軸の加速度センサ１からの検出出力を用いて、その重力場における重力加速度ベクトルを推定し、（２）この重力加速度ベクトルの推定結果に基づいて、同じ加速度センサ１の検出出力から鉛直方向の信号成分を抽出する処理を行う。
【００４１】
このように、多軸の加速度センサ１からの全ての軸についての検出出力を総合的に用いて、鉛直成分を抽出することによって、作用軸を推定する必要がなく、ユーザーに対する加速度センサ１の装着位置や装着方向に左右されること無く、ユーザーの鉛直方向の運動を正確に検出することができるようにしている。
【００４２】
ここで、加速度センサ１として、３軸の加速度センサを用いる場合について具体的に説明する。加速度センサ１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸とし、当該加速度センサ１から得られるある時点ｎの加速度ベクトルａｎを図２の（１−１）式に示すように、ａｘｎ（Ｘ軸成分）、ａｙｎ（Ｙ軸成分）、ａｚｎ（Ｚ軸成分）で表すものとする。この図２の（１−１）式に示した加速度ベクトル（加速度ベクトルのデータ系列）ａｎから重力加速度ベクトルｇの推定を行うと共に、体動検出をも行うようにする。
【００４３】
具体的には、重力加速度ベクトルｇの推定は、より簡便には加速度ベクトルａｎの各軸の移動平均値を算出し、その平均ベクトルを重力加速度ベクトルｇとする方法がある。この場合、体動による信号成分の影響を少なくするために、十分長い区間で移動平均の計算を行うことが望ましい。また、加速度ベクトルａｎの各軸の値を、最小二乗法などを用いて解析し、重力加速度ベクトルｇの算出を行うようにする方法を用いるようにしてもよい。
【００４４】
加速度ベクトルａｎを用いて重力加速度ベクトルｇを推定した結果を、図２の（１−２）式に示すように、ｇｘ（Ｘ軸成分）、ｇｙ（Ｙ軸成分）、ｇｚ（Ｚ軸成分）で表すものとする。この場合、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎは、図２の（１−３）式に示す演算により求めることができる。すなわち、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎは、図２の（１−３）式に示したように、重力加速度ベクトルｇの内積と加速度ベクトルａｎの積を重力加速度ベクトルｇの絶対値（大きさ）で割り算することにより求めることができる。
【００４５】
このように、３軸の加速度センサ１により検出される加速度ベクトルａｎと当該加速度ベクトルから求められる重力加速度ｇとから、鉛直成分ｖｎを演算により正確に求めることができる。すなわち、３軸の加速度センサ１からの検出出力を総合的に用い、その中から鉛直成分のみを数値計算により分離することにより、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出できるという着想に基づいてこの発明はなされている。
【００４６】
また、重力加速度ベクトルｇの３次元空間における偏角を求めたうえで、加速度ベクトルａｎを回転させることによっても同様の計算ができる。すなわち、重力加速度ベクトルｇについての偏角θ、φを、図３の（２−１）、（２−２）に示すときに、図３の（２−３）式により計算されるａ´ｘｎは、加速度ベクトルａｎの鉛直成分であり、ａ´ｘｎは、鉛直成分ｖｎと一致する。また、ベクトルａ´ｙｎとベクトルａ´ｚｎの内積は、重力加速度ベクトルｇを法線ベクトルとする平面への加速度ベクトルａｎの正射影である。
【００４７】
つまり、３軸の加速度センサ１からの検出出力により得られる加速度ベクトルａｎを鉛直成分と水平成分に成分分解できるため、鉛直成分のみならず、水平成分を解析することによって水平方向の体動をも検出することができる。具体的には、水平ベクトルの長さｈｎは、図４の（３−１）式や図４の（３−２）式によって求めることができる。
【００４８】
このように、重力加速度ベクトルの偏角を考慮した演算式を用いる場合には、ユーザーの鉛直方向の体動と水平方向の体動とを、比較的に簡単に、しかも正確に求めることができる。
【００４９】
なお、ここでは３軸の加速度センサ１を用いる場合を例にして説明したが、これに限るものではない。この発明の基本的なコンセプトは、２軸の加速度センサを用いる場合にも３軸の加速度センサを用いる場合と同様にして適用可能である。
【００５０】
すなわち、２軸の加速度センサにより検出する加速度ベクトルａｎと重力加速度ベクトルｇとを、図５の（４−１）式（加速度ベクトル）、図５の（４−２）式（重力加速度ベクトル）のように表すものとすると、３軸の加速度センサを用いる場合と同様に、図２の（１−３）式にしたがって鉛直成分を計算することができる。
【００５１】
また、重力加速度ベクトルｇの偏角θを、図５の（４−３）式に示すように表すものとすると、図５の（４−４）式にしたがって、加速度ベクトルａｎについて、その鉛直成分ａ´ｘｎとこれに直交する水平成分ａ´ｙｎに成分分解でき、ａ´ｘｎと鉛直成分ｖｎとは一致する。
【００５２】
このように、図５に示した各式、および、図２に示した（１−３）式により、２軸の加速度センサを用いた場合であっても、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出することができるし、また、重力加速度ベクトルｇの偏角θを考慮するようにした場合には、ユーザーの水平方向の体動をも正確に検出することが可能となる。
【００５３】
図６は、ユーザーに装着するようにした３軸の加速度センサにより、当該ユーザーが歩行など運動を行っている場合に、サンプリング周波数５０Ｈｚで４秒間、加速度データを取得した場合における、この取得した加速度データと、これを上述したこの発明の基本的なコンセプトにしたがって成分分解した場合に得られるデータとをグラフ化して示したものである。図６において、横軸は時間（ミリ秒）、縦軸は重力加速度（Ｇ）である。また、後述する図７、図８、図１０、図１２、図１４においても、横軸は時間（ミリ秒）、縦軸は重力加速度（Ｇ）である。
【００５４】
すなわち、図６Ａは、３軸の加速度センサからの加速度データのグラフであり、図６Ｂは、３軸の加速度データから計算した加速度ベクトルの長さ（大きさ）のグラフであり、図６Ｃは、図２〜図４を用いて説明した方法によって、３軸の加速度データから計算して得られた鉛直成分のグラフである。また、図６Ｄは、図２〜図４を用いて説明した方法によって、３軸の加速度データから計算して得られた水平成分のグラフである。
【００５５】
そして、この図６に示したグラフは、加速度データの検出時において、ユーザーは主に鉛直方向の運動を行っていたが、約８０サンプル目、約１００サンプル目および１７０サンプル目に水平方向の運動が発生し、これがノイズ成分として存在している場合を示している。
【００５６】
しかし、ノイズ成分は水平成分に存在するものであるために、この発明の基本的なコンセプトにしたがって、加速度データ（加速度ベクトル）を鉛直成分（図６Ｃ）と水平成分（図６Ｄ）とに成分分解すれば、鉛直成分からは水平成分のノイズを除去することができるので、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出できることが分かる。もちろん、水平成分からは鉛直成分のノイズを除去することができるので、ユーザーの水平方向の体動を正確に検出できる。すなわち、成分分解することにより、ノイズの低減効果がある。
【００５７】
なお、ここでは、演算により加速度ベクトルの鉛直成分を抽出するようにしたが、これに限るものではない。例えば、各軸の加速度ベクトルの長さ（大きさ）を演算により求めて、一番長さのある加速度ベクトルを使用者の体動を一番反映した加速度ベクトルの鉛直成分として用いるようにしたり、あるいは、使用者の体動を一番反映していると推測される軸の検出出力（加速度ベクトル）を鉛直成分として用いるようにしたりしてもよい。
【００５８】
しかし、加速度ベクトルの長さに応じて鉛直成分を特定したり、あるいは、鉛直成分に応じた軸を推定したりする場合には、多軸の加速度センサ１の使用者に対する装着位置や装着方向がある程度制限される場合もある。しかし、演算によって加速度ベクトルの鉛直成分を抽出するようにした場合には、上述もしたように、多軸の加速度センサ１の使用者に対する装着位置や装着方向の制約を受けることは無いので、体動検出装置の使用者に対する装着の自由度を向上させることができる。
【００５９】
［高域／低域分解部３について］
次に、高域／低域分解部３の機能及び動作について説明する。上述したように、鉛直成分抽出部２において抽出された鉛直成分ｖｎを関数ｘ（ｎ）で表すものとする。鉛直成分抽出部２からの加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）は、高域／低域分解部３に供給される。高域／低域成分分解部３は、例えばＬＰＦ（Low Pass Filter）の構成とされ、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）を帯域分割し、高域成分ｘｈ（ｎ）と低域成分ｘｌ（ｎ）とに分離する。
【００６０】
このとき、高域／低域分解部３のＬＰＦとしての特性としては、歩行や走行による加速度の主要成分が含まれる２Ｈｚ〜４Ｈｚが通過域となっていることが望ましい。また、鉛直成分ｘ（ｎ）と高域成分ｘｈ（ｎ）および低域成分ｘｌ（ｎ）の位相は揃っていることが望ましい。
【００６１】
このように、鉛直成分ｘ（ｎ）について、高域成分ｘｈ（ｎ）と低域成分ｘｌ（ｎ）とに分離するのは、上述もしたように、低域成分ｘｌ（ｎ）には使用者の鉛直方向の体動に応じて変化する成分が多く含まれ、高域成分ｘｈ（ｎ）にはノイズ成分が混入し易いためである。このようにして高域／低域分解部３において分解された高域成分ｘｈ（ｎ）と低域低分ｘｌ（ｎ）とは、ピーク検出判定処理部４に供給される。
【００６２】
［ピーク検出／判定処理部４の機能と動作について］
ピーク検出／判定処理部４は、上述もしたように、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいて、ピーク位置の候補を検出すると共に、このピーク位置の候補を基準に用いた所定範囲毎に低域成分のエネルギーと高域成分のエネルギーの成分比に基づいてピーク位置の候補を特定する。
【００６３】
このように、低域成分のエネルギーと高域成分のエネルギーの成分比を用いる理由について説明する。図７、図８は、この実施の形態の体動検出装置を使用者の異なる部位に装着した場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。具体的には、図７は、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図であり、図８は、この実施の形態の体動検出装置を使用者のズボンのポケットに入れて用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。
【００６４】
図７、図８とも、使用者の歩行時における３軸の加速度センサ１において検出された加速度信号を５０Ｈｚでサンプリングすることにより計測したものである。また、図７、図８とも最上段のグラフが３軸の加速度ベクトルから抽出した鉛直成分、すなわちｘ（ｎ）であり、中段に示したグラフが鉛直成分ｘ（ｎ）の内の低域成分ｘｌ（ｎ）であり、最下段のグラフが鉛直成分ｘ（ｎ）の高域成分ｘｈ（ｎ）である。
【００６５】
そして、図７に示したように、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着した場合における３軸の加速度センサ１の検出出力においては、中段に示した低域成分ｘｌ（ｎ）に周期的な変化が集中し、最下段に示した高域成分ｘｈ（ｎ）には周期的な変化はほとんど無いことからほぼ歩行による上下動に対応する成分のみが加速度信号として計測されていることが分かる。
【００６６】
したがって、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して使用するようにした場合には、使用者の鉛直方向の体動に応じた成分のみを効率よく計測することができるので、鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）の波形を閾値判定あるいはピーク検出することによって歩行や走行などの体動を検出することができ、これをカウント処理すれば、正確に歩数のカウント（計数）が可能な歩数計が実現出来る。
【００６７】
これとは対称的に、図８に示したように、この実施の形態の体動検出装置を使用者のポケットに入れて用いるようにした場合における３軸の加速度センサ１の検出出力においては、歩行に応じた周期的な上下動以外の振動成分（ノイズ成分）が、中段に示した低域成分ｘｌ（ｎ）にも、また、最下段に示した高域成分ｘｈ（ｎ）にも現れており、特に、最下段に示した高域成分ｘｈ（ｎ）に多く現れている。したがって、低域成分について閾値判定やピーク検出を行うようにしても、歩行以外のノイズ成分を歩行に応じた体動として誤検出してしまう可能性が非常に高くなる。
【００６８】
ところで、図８において、区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃに示すように、中段に示した低域成分のグラフにおいて、振幅が１Ｇを下回っている区間（領域）を区切った場合、周期的な運動である歩行による上下動に対応する波形は、区間Ａの波形と区間Ｂの波形であり、区間Ｃの波形は、周期的なものではなく、歩行以外の振動、すなわちノイズ成分である。そして、図８に示したように、区間Ａ及び区間Ｂでは高域成分が弱いのに対して、区間Ｃでは高域成分が強い。
【００６９】
このように、周期的な運動である歩行による使用者の体の上下動に応じた成分は、低域成分ｘｌ（ｎ）に顕著に現れ、ノイズ成分は高域成分ｘｈ（ｎ）に顕著に現れる。そこで、ピーク位置の候補として検出したそれぞれのピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補の前後に予め決められた時間幅を有する所定領域を定める。
【００７０】
例えば、ピーク位置の候補の前Ｍサンプル区間と後Ｍサンプル区間（Ｍは１以上の整数）というように所定範囲を定めればよい。なお、図７、図８においては、比較的にノイズの影響を受け難い極小値をピーク値として検出し、これに対応するピーク位置をピーク位置の候補として特定するようにしている。
【００７１】
このようにして定めたピーク位置の候補を含む各所定領域において、低域成分ｘｋ（ｎ）のエネルギーと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーとのエネルギー比ｄを求める。図９は、エネルギー比ｄを求めるための計算方式を説明するための図である。加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈは、図９の（５−１）式によって求めることができる。また、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌは、図９の（５−２）式によって求めることができる。
【００７２】
なお、図９の（５−１）式と（５−２）式において、ｎ１はピーク位置の候補を含む所定領域の開始位置を示し、ｎ２はピーク位置の候補を含む所定領域の終了位置を示している。そして、低域成分ｘｋ（ｎ）のエネルギーと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーとのエネルギー比ｄは、図９の（５−３）式によって求めることができる。
【００７３】
このようにして求めたエネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄよりも小さい場合に、その所定領域に含まれるピーク位置の候補として検出された位置をピーク位置の候補として特定する。すなわち、ピーク位置の候補として特定した位置は、使用者の歩行あるいは走行といった運動に応じてピークになったものと判断し、このピーク位置の候補をカウントすることにより、歩行や走行を行った使用者の歩数を正確にカウントすることができる。すなわち、ある閾値Ｄを定めたうえで、エネルギー比ｄ＜閾値Ｄのときに限って歩行あるいは走行と判定することにより、歩行や走行以外の振動成分の影響を排除できる。
【００７４】
しかしながら、上述のように、歩行や走行といった使用者の体動に応じた変化を検出するために、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈとのエネルギー比ｄを考慮してピーク位置の候補を特定するようにしても、まだ誤判定をする場合があると考えられる。
【００７５】
図１０は、歩行や走行といった使用者の周期的な体動以外の影響により、多軸の加速度センサ１により検出される加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）にも不規則な信号が混入した場合のグラフを示す図である。例えば、転んだり、体動検出装置を落としたり、あるいは、使用者がジャンプするなど、歩行や走行以外の不規則な動作が発生した場合には、図１０の中段の低域成分ｘｌ（ｎ）のグラフに表されるように、歩行や走行以外の不規則な体動成分が混入する場合がある。
【００７６】
このように、歩行や走行以外の不規則な体動成分が、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）に混入していた場合には、これを周期的な運動である歩行や走行に応じた体動と誤判定をしてしまう場合があると考えられる。そこで、ある区間において信号波形が似ているかどうかを比較して、波形が似ていれば歩行や走行であると判定をするようにする。
【００７７】
例えば、歩行や走行以外の不規則な動作が発生した場合の加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）、低域成分ｘｌ（ｎ）、高域成分ｘｈ（ｎ）の例のグラフである図１０において、ピーク位置として、位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃを検出することができる。これらに関して、位置Ａと位置Ｂ、位置Ｂと位置Ｃ、位置Ａと位置Ｃというようにペアを作り、そのペア間において、それぞれのピーク位置の周辺の波形についてマッチングを取るようにする。
【００７８】
この場合、図１０からも明らかなように、位置Ａの近傍の波形、位置Ｂの近傍の波形、位置Ｃの近傍の波形については、相互に類似するものがないために、周期的な体動である歩行や走行の体動とは異なるものと判断し、歩行や走行時の体動ではないものとして判断することが可能である。
【００７９】
これに対して、図７や図８に示したように、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）、低域低分ｘｌ（ｎ）、高域成分ｘｈ（ｎ）が検出された場合において、ピーク位置の候補として特定された位置を含む所定区間を設定し、その前、あるいは、後ろの１つ以上の所定区間の波形とマッチング処理した場合には、類似する場合があるためにピーク位置の候補として特定された位置を、正式なピーク位置として決定することができる。
【００８０】
具体的には、図７に示した例の場合には、ノイズの影響が少ないように、低域成分ｘｌ（ｎ）のグラフにおいて極小値をピーク値として取るようにすれば、隣り合うピーク位置を含む波形の類似度は非常に高いので、各ピーク位置の候補として特定された位置をピーク位置として決定することができる。また、図８に示した例の場合においても、ノイズの影響が少ないように、低域成分ｘｌ（ｎ）のグラフにおいて極小値をピーク値として取るようにしているので、ピーク位置の候補の１つおきの当該ピーク位置を含む波形の類似度が非常に高く、各ピーク位置の候補として特定された位置をピーク位置として決定することができる。
【００８１】
このように、ピーク位置の候補を特定し、その候補を含む所定区間の波形について、比較する（マッチングを取る）他の所定区間を定め、両所定区間同士の波形を比較して類似度が高い場合に、比較対象の所定区間に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定することができる。
【００８２】
なお、比較する他の所定区間は、例えば、隣り合う所定区間同士、あるいは、１つおきの所定区間同士、あるいは、２つおきの所定区間同士というように、適宜定めることができる。あるいは、前（過去方向）の１つ以上の所定区間の波形と比較し、２つ以上の所定区間との間で類似度が高い場合に、比較元の所定区間のピーク位置の候補をピーク位置と決定するなど、比較する所定区間の位置や数は任意に設定することが可能である。
【００８３】
このように、この実施の形態の体動検出装置において、ピーク検出判定処理部４は、単に加速度ンベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）の情報（波形）からピーク位置の候補を検出し、低域成分のエネルギーｅｌと高域成分のエネルギーｅｈとのエネルギー比ｄを考慮してピーク位置の候補を特定するに止まらず、ピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形比較（波形マッチング）を行うことによって、歩行や走行と言った使用者の周期的な体動を正確に検出することができるようにしている。
【００８４】
そして、使用者の歩行や走行などの周期的な体動を正確に検出することができるので、使用者の体動をカウントすることにより、正確に使用者の歩行時や走行時における歩数のカウントが可能な歩数計を実現することができる。なお、精度を若干落としてよければ、上述もしたように、波形マッチングを行うことなく、エネルギー比ｄを用いて特定するようにしたピーク位置の候補に従って歩数をカウントしてもよい。
【００８５】
［ステップ位置解析部５の機能と動作について］
上述した加速度センサ１、鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４の各部の機能により、使用者の身体に装着される加速度センサ１からの検出出力に基づいて、使用者の歩行や走行に応じて使用者の身体に生じる鉛直方向の体動を正確に検出することができる。このようにして検出した体動をカウントすれば、使用者の歩数を正確にカウントすることも可能となる。
【００８６】
しかしながら、使用者の動作状態としては、歩行や走行を行っている動作状態ばかりではなく、静止している状態もあれば、静止状態でもなく動作態でもない不定な状態である場合もある。このため、使用者の動作状態を正確に把握できれば、歩数をカウントするなどのように、体動をカウントする場合においても、静止状態や不定状態にあるときにおいても体動のカウントを行うといった誤動作をさらに防止することが可能である。
【００８７】
そして、歩行や走行など運動を行っている動作状態にあることが分ければ、その期間においては使用者の体動を正確に検出し、使用者の体動ピッチ（体動テンポ）を正確に把握し、使用者の他動ピッチに合わせた機器制御を行うことも可能となる。そこで、この実施の形態の体動検出装置において、ステップ位置解析部５は、ピーク検出／判定処理部４２おいて決定されたピーク位置を示す情報の供給を受けて、これに基づき、使用者の動作状態を正確に把握することができると共に、使用者が歩行や走行などの周期的な運動を行っている場合においては、その体動ピッチをも正確に検出することができるようにしている。
【００８８】
図１１は、使用者の動作状態の遷移を説明するための図である。図１１に示すように、使用者の動作状態として、「不定」、「静止」、「歩行／走行」の３つの状態があるものとする。ここで、「静止」は使用者の体の動きが全く無い状態を、「歩行/走行」は使用者が歩行または走行している状態を、「不定」は上記２つの状態以外の状態を意味する。また、初期状態は「不定」から開始するものとする。また、「静止」状態から「歩行／走行」状態に遷移する場合、あるいは、「歩行／走行」状態から「静止」状態に遷移する場合には、「不定」状態を経由するものとする。
【００８９】
そして、ステップ位置解析部５においては、ピーク検出／判定処理部４からの決定されたピーク位置情報に基づいて、まず、使用者の動作状態を判定する。ここでは、図１１において、遷移Ａ〜遷移Ｇのそれぞれの遷移状態を判別することにより、使用者の動作状態を判別する。
【００９０】
すなわち、「不定」状態が維持される場合を遷移Ａ、「不定」状態から「歩行／走行」状態に変化する場合を遷移Ｂ、「歩行／走行」状態が維持される場合を遷移Ｃ、「歩行／走行」状態から「不定」状態に遷移する場合を遷移Ｄ、「不定」状態から「静止」状態に遷移する場合を遷移Ｅ、「静止」状態から「不定」状態に遷移する場合を遷移Ｆ、「静止」状態が維持される場合を遷移Ｇというように、各状態が維持される場合についても１つの遷移状態として動作状態の遷移を細かく把握するようにしている。
【００９１】
次に、各遷移状態の判別のための条件について説明する。各遷移状態の判別は、上述もしたように、ピーク検出／判定処理部４において決定されたピーク位置に基づいて行う。以下においては、「決定されたピーク位置」を「検出されたステップ」とも言う。すなわち、ピーク検出／判定処理部４において決定されたピーク位置が、使用者の鉛直方向の体動に応じたステップとみなすようにしている。そして、（１）以下に説明する遷移Ｂである場合の条件も、遷移Ｃである場合の条件も満たさないときには、遷移Ａの状態であると判定し、「不定」状態を維持する。
【００９２】
また、（２）遷移Ａの状態であると判定した後に、検出されたステップ（決定されたピーク位置）のうち新しい方から数個について、隣接するステップの時間間隔を計算し、時間間隔が一定である場合には、「不定」から「歩行/走行」へ遷移する遷移Ｂの状態であり、使用者の動作状態としては、「歩行／走行」状態になったと判定する。この場合、基準ステップ間隔（基準ピッチＰｓ）を算出しておく。なお、基準ステップ間隔は、後述もするが、遷移Ｂであることの判定に用いたステップ間の間隔の平均値である。
【００９３】
また、（３）遷移Ｂまたは遷移Ｃと判定した後に、新しく検出されたステップとその直前のステップとの間隔が、基準ステップ間隔（基準ピッチＰｓ）の整数倍に対してある誤差範囲内である場合には、遷移Ｃの状態であると判定し、「歩行/走行」状態を維持する。また、遷移Ｂまたは遷移Ｃであると判定した後において、上述した（３）の遷移Ｃであると判定するための条件を満たさない場合には、遷移Ｄの状態であり、使用者の動作状態としては、「不定」状態であると判定する。
【００９４】
また、（５）遷移Ａまたは遷移Ｄであると判定した後において、一定時間以上、ステップが検出されない場合（ピーク位置が決定されない場合）には、「不定」から「静止」へ遷移する遷移Ｅの状態であり、使用者の動作状態としては「静止」状態であると判定する。また、（６）遷移Ｅまたは遷移Ｇであると判定した後において、ステップの検出がされた場合（ピーク位置が決定された場合）には、「静止」から「不定」へ遷移する遷移Ｆの状態であり、使用者の動作状態としては、「不定」状態になったと判定する。
【００９５】
また、（７）遷移Ｅまたは遷移Ｇと判定された後において、ステップが検出されない場合（ピーク位置が決定されない場合）には、遷移Ｇであると判定し、使用者の動作状態としては。「静止」状態を維持する。
【００９６】
なお、上述した（２）の遷移Ｂか否かの判定において、ステップ間隔が一定かどうかの判定基準は、ステップ間隔の分散や標準偏差があるかどうかで判定してもよいし、最大値と最小値の差が閾値以下であるかどうかで判定するのでもよい。また基準ステップ間隔は、上述もしたように判定に用いたステップの時間間隔の平均を用いたり、あるいは、判定に用いたステップの時間間隔の中間値を用いたりしてもよい。
【００９７】
図１２は、図１に示した体動検出装置の加速度センサ１、鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４の各部の機能を用いて、加速度センサ１からの検出出力からステップ検出（ピーク位置の決定）をした場合の波形を示す図である。この図１２においても、ピークは極小値側で取るようにしている。図１２Ａに示す波形は、「不定」状態から４つのステップ（決定されたピーク位置）が検出された場合の波形を示す、図１２Ｂは、図１２Ａの状態から、その直後のステップが検出された場合の波形を示している。このような図１２を用いて、状態遷移の例について具体的に説明する。
【００９８】
まず、図１２Ａに示した波形において、最初は「不定」の状態であったとする。この後、４つのステップが検出（２つのピーク位置が決定）されているため、ステップ位置解析部５は、隣接するステップ区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各ステップ間隔を算出し、それらを比較する。この例の場合、ステップ区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各区間の間隔はほぼ一定であるので、この場合には、「不定」から「歩行／走行」へ遷移する遷移Ｂの状態であると判定することができる。
【００９９】
このとき、ステップ位置解析部５は、図１３に示す（６−１）式により、基準ピッチ（基準ステップ間隔）Ｐｓを算出する。なお、図１３に示した（６−１）式は、図１２Ａの状態にあるときの基準ピッチＰｓを算出するための式であり、ステップ区間が増えれば、分子の加算される区間と、分母の区間数が変わることになる。
【０１００】
そして、図１２Ａに示した状態から、図１２Ｂに示した状態に変化した場合には、最新のステップ区間Ｔ４のステップ間隔と、図１３の（６−１）式によって算出した基準ピッチＰｓとを比較する。この場合、ステップ区間Ｔ４のステップ間隔と基準ピッチＰｓとはほぼ同じであり、差分は誤差範囲内であると判定されることにより、遷移Ｃの状態であると判定され、「歩行／走行」の状態が維持されることになる。
【０１０１】
なお、「歩行／走行」状態における歩行時や走行時におけるピッチの周期（ステップ間隔）は、基準ピッチを代表値として用いてもよいし、ある時間区間内のステップ間隔の平均値や、一定数のステップ間隔の平均値を用いてもよい。
【０１０２】
また、上述の説明においては、「歩行」状態と「走行」状態とを区別せずに、「歩行／走行」状態というように１つの状態として把握するようにした。しかし、これに限るものではない。「歩行」状態と「走行」状態とをそれぞれ別の状態として把握できるようにしてもよい。
【０１０３】
歩行と走行を分ける基準として、上述した（２）の遷移Ｂの判定の条件に加えて、（Ａ）ステップ間隔がある一定未満の場合は「走行」状態と判定し、それ以外の場合には「歩行」と判定するようにしたり、あるいは、（Ｂ）加速度波形のピーク値が一定以上の場合は「走行」状態であると判定し、それ以外の場合には「歩行」状態であると判定したりすることが可能である。もちろん、上述のように、上述（Ａ）または（Ｂ）の何れかの条件を用いてもよいし、上述の（Ａ）と（Ｂ）との両方の条件用いるようにしてもよい。
【０１０４】
また、上述したように、「歩行」状態と「走行」状態とを全く別の動作状態として定義してもよいが、状態遷移は図１１にしたがうものとして、「歩行／走行」状態の属性とし、上述した（Ａ）、（Ｂ）の一方または両方の条件（基準）を用いて、「歩行」と「走行」とを分けて把握するようにしてもよい。
【０１０５】
また、遷移Ｃであるか否かの判定においては、ステップ間隔と基準ピッチ（基準ステップ間隔）Ｐｓとをそのまま比較するのではなく、基準ピッチＰｓの整数倍を基準に判定するようにした。このようにすることによって、ステップの検出漏れがあった場合の意図しない状態遷移を防止することに役立つ。
【０１０６】
例えば、この実施の形態の体動検出装置においては、上述もしたように、ピーク検出／判定処理部４において、ピーク位置の候補を検出して、高域と低域のエネルギーを考慮してピーク位置の候補を特定し、さらに、このピーク位置の候補を含む所定間隔毎に波形比較を行うことによって、ピーク位置を決定するようにしている。
【０１０７】
しかし、実際には使用者の歩行が続行しているのにも関わらず、一時的に加速度波形が乱れると周囲の波形とのマッチングが取れず、検出漏れが起こる可能性がある。このため、上述もしたように、ステップ位置解析部５において、遷移Ｃの判定を行う場合に、「基準ピッチの整数倍を基準に判定」することにより、前段のピーク検出／判定処理部４において、歩行ステップ検出漏れ（ピーク位置の決定漏れ）が起こっても安定した状態推定を行うことが可能となる。
【０１０８】
例えば、図１４は、「歩行/走行」状態において、×印（ばつ印）で示した２つのステップ（ピーク位置）の検出漏れが生じ、一番最近に検出されたステップ（ピーク位置）とその直前に検出されたステップ（ピーク位置）との間隔が３ステップ分になる場合の例を示している。
【０１０９】
この図１４に示した例の場合には、遷移Ｃであるか否かを判断するために条件において、新しく検出されたステップとその直前のステップとの間隔が、基準ステップ間隔（基準ピッチＰｓ）の整数倍に対してある誤差範囲内である場合には、遷移Ｃの状態であると判断され、「歩行/走行」の状態は維持されることになる。
【０１１０】
従って、単純に検出されたステップを１つづつ積算するのではなく、ステップ（ピーク位置）が検出されない場合であっても、「歩行／走行」状態が維持されている場合においては、基準ピッチに対する倍数を積算の対象とすることで、より正確な歩数計測も可能となる。したがって、この発明を歩数計に適用することで、歩数計の精度向上にも役立つ。
【０１１１】
このように、この実施の形態の体動検出装置は、加速度センサ１、鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４、ステップ位置解析部５の各部が有機的に機能することによって、使用者の歩行や走行といった体動を正確に検出、これを把握することができる。
【０１１２】
［具体的な装置への適用］
次に、この発明による装置、方法、プログラムを具体的な装置に適用した場合について説明する。以下においては、この発明を歩数計に適用した場合と、音響再生装置に適用した場合とに分けて説明する。
【０１１３】
［歩数計への適用について］
まず、この発明の装置、方法、プログラムの一実施の形態を歩数計に適用した場合について説明する。図１５は、この実施の形態の歩数計１００を説明するためのブロック図である。図１５に示すように、この実施の形態の歩数計１００は、制御部１１０に対して、３軸の加速度センサ１０１がＡ／Ｄ変換部１０２を介して接続されると共に、表示部１０３、操作部１０４が接続されて形成されたものである。
【０１１４】
３軸の加速度センサ１０１は、１軸の加速度センサを互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸に配置して形成されたもの、あるいは、直交する３軸の加速度センサがひとつのパッケージに封入されて形成されたもののいずれを用いてもよい。３軸の加速度センサ１０１からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの検出出力（アナログ出力）は、Ａ／Ｄ変換部１０２に供給され、ここで制御部１１０において処理可能な形式のデジタルデータに変換されて制御部１１０に供給される。
【０１１５】
制御部１１０は、この実施の形態の歩数計１００の各部を制御するものであり、図１５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３、不揮発性メモリ１１４が、ＣＰＵバス１１５を通じて接続されてマイクロコンピュータの構成とされたものである。
【０１１６】
ここで、ＣＰＵ１１１は、各種のプログラムを実行し、各部に供給する制御信号を形成したり、各種の演算を行ったりするなど、制御部１１０における処理や制御の主体となるものである。ＲＯＭ１１２は、ＣＰＵ１１１が実行する各種のプログラムや処理に必要になるデータを記憶保持する。
【０１１７】
また、ＲＡＭ１１３は、処理の途中結果を一時記憶するなど、主に作業領域として用いられるものであり、Ａ／Ｄ変換部１０２を通じて供給される加速度センサ１０１からの数値化された加速度データを記憶保持するバッファメモリなどとしても用いられる。不揮発性メモリ１１４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）やフラッシュメモリなどの電源が落とされても記憶データが消滅することのないメモリであり、電源が落とされても保持しておくべきデータ、例えば設定されたパラメータや追加されたプログラムなどを記憶保持する。
【０１１８】
また、制御部１１０に接続された表示部１０３は、表示制御回路を含み、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等の表示素子を備え、制御部１１０の制御に応じて歩数のカウント値や種々のガイダンス情報等を表示する。具体的には、表示部１０３は、制御部１１０から表示データの供給を受けて、この表示データから表示素子に供給する映像信号を形成し、これを表示素子に供給することによって、制御部１１０からの表示データに応じた表示情報を表示素子の表示画面に表示する。
【０１１９】
また、操作部１０４は、リセットキーや各種のファンクションキーなどを備え、ユーザーからの操作入力を受け付けて、これに応じた電気信号を制御部１１０に供給することができるものである。これに応じて、制御部１１０は各部を制御し、ユーザーの指示に応じた処理を行うことができるようにしている。
【０１２０】
そして、この実施の形態の歩数計１００において、制御部１１０が、図１に示す体動検出装置における鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４、ステップ位置解析部５としての機能を実現すると共に、ステップ計測を行うステップ計測部としての機能をも実現するようにしている。
【０１２１】
すなわち、この実施の形態の歩数計１００の制御部１１０は、加速度センサ１０１からの検出出力に基づいて、図１を用いて説明したように、鉛直成分抽出、鉛直成分の高域／低域の分解、ピーク位置の候補の検出とピーク位置の候補の特定、波形マッチングによるピーク位置の決定を行って、決定したピーク位置に基づいて歩数を計測する。
【０１２２】
さらには、決定したピーク位置に基づいて、使用者の動作状態を正確に把握すると共に、歩行や走行などの体動ピッチを正確に把握し、使用者の動作状態が「歩行／走行」である場合において、体動ピッチに基づいて使用者の歩数をより正確に計測することもできるようにしている。
【０１２３】
以下、図１６〜図２１のフローチャートを参照しながら、図１５に示したこの実施の形態の歩数計の主に制御部１１０において行われる種々の処理について詳細に説明する。
【０１２４】
［鉛直成分抽出処理について］
図１６は、図１５に示したこの実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行される鉛直成分抽出処理を説明するためのフローチャートである。この実施の形態の歩数計１００に電源が投入され、操作部１０４を通じて歩数の計測を実行するようにする指示入力を受け付けると、制御部１１０のＣＰＵ１１１は、まず、図１６に示す処理を実行する。
【０１２５】
制御部１１０は、Ａ／Ｄ変換部１０２を通じて供給される加速度データ（加速度ベクトル）を取得してＲＡＭ１１３にバッファリングする処理を開始し（ステップＳ１０１）、取得した加速度ベクトルを用いて重力加速度ベクトルｇの初期値を算出する（ステップＳ１０２）。そして、サンプルカウンタｃをリセット（ゼロクリア）する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０１〜ステップＳ１０３までの処理が電源投入後のいわゆる初期処理に相当する。
【０１２６】
そして、制御部１１０は、サンプルカウンタｃの値は、予め決められた値Ｎより大きいか否かを判断する（ステップＳ１０４）。この実施の形態においては、演算量を削減するために、重力加速度ベクトルｇの再計算は、Ｎ（Ｎは、１以上の整数）サンプルおきに行うようにしている。
【０１２７】
ステップＳ１０４の判断処理において、サンプルカウンタｃが規定値Ｎよりも大きいと判断したときには、制御部１１０は、重力加速度ベクトルｇの再計算処理を行って（ステップＳ１０５）、この後、サンプルカウンタｃに値０をセットする（ステップＳ１０６）。すなわち、ステップＳ１０６の処理は、サンプルカウンタｃのリセット処理である。そして、最新に再計算して得た重力加速度ベクトルｇと、加速度ベクトルａｎとを用いて、図２または図３を用いて説明したように演算により鉛直成分ｖｎを求める（ステップＳ１０７）。
【０１２８】
また、制御部１１０は、ステップＳ１０４において、サンプルカウンタｃの値は、値Ｎより大きくないと判断した場合には、ステップＳ１０２において算出した重力加速度ベクトルｇの初期値と最新の加速度ベクトルａｎとを用いて、上述もしたように、図２または図３を用いて説明したように演算により鉛直成分ｖｎを求める（ステップＳ１０７）。
【０１２９】
そして、ステップＳ１０７の処理の後、制御部１１０は、最新の加速度データを取得し（ステップＳ１０８）、サンプルカウンタｃに１加算して（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。このようにして、ステップＳ１０７で求められた加速度ベクトルの鉛直成分が、高域／低域分離処理に用いられる。
【０１３０】
なお、この実施の形態において、ステップＳ１０５の重力加速度ベクトルｇの再計算処理と、ステップＳ１０２の重力加速度ベクトルの初期値の算出処理は、基本的に同じ処理であり、加速度ベクトルの各軸のデータの移動平均を取ることによって、重力加速度の推定値として、重力加速度ベクトルｇを算出する。
【０１３１】
ステップＳ１０２、ステップＳ１０５で行われる処理を具体的に説明する。ここでは、現在のサンプル位置をｎ１として、過去Ｍサンプル分の加速度データから重力加速度を求める場合を考える。この場合において、Ｘ軸の重力加速度ベクトルｇｘを求めには、現在のサンプル位置よりもＭ＋１サンプル前からｎ１までの各サンプルにおけるＸ軸の加速度データａｘｎを加算して合計値を求め、この合計値を値Ｍで割り算することにより、Ｘ軸の重力加速度ベクトルｇｘが求められる。
【０１３２】
同様に、Ｙ軸の重力加速度ベクトルｇｙを求める場合には、現在のサンプル位置よりもＭ＋１サンプル前からｎ１までの各サンプルにおけるＹ軸の加速度データａｙｎを加算して合計値を求め、この合計値を値Ｍで割り算することにより、Ｙ軸の重力加速度ベクトルｇｙが求められる。また、Ｚ軸の重力加速度ベクトルｇｚを求める場合には、現在のサンプル位置よりもＭ＋１サンプル前からｎ１までの各サンプルにおけるＺ軸の加速度データａｚｎを加算して合計値を求め、この合計値を値Ｍで割り算することにより、Ｚ軸の重力加速度ベクトルｇｚが求められる。
【０１３３】
このようにして重力加速度ベクトルを算出する場合には、動きによる加速度成分が平均化されてキャンセルされるように十分長い区間で平均を取るようにすることが望ましい。しかし、あまり長すぎると装置の傾きに追従しなくなりため（装置の傾きを正しく反映させることができなくなるために）、例えば、数秒間程度に設定するのが適当である。
【０１３４】
そして、ステップＳ１０７の鉛直成分の抽出処理においては、上述もしたように、図２に示した(１−３)式により、あるいは、図３に示した（２−３）式により、最新の加速度ベクトルａｎと重力加速度ベクトルｇとに基づいて、鉛直成分ｖｎを求める（抽出する）ことができる。
【０１３５】
このように、制御部１１０は、図１６に示した処理を実行することによって、鉛直成分抽出部２としての機能を実現するようにしている。
【０１３６】
なお、図１６に示したように、この実施の形態の歩数計１００においては、重力加速度の推定は、演算量削減のためにＮサンプルおきに行うようにしたが、これに限るものではない。重力加速度の推定についても毎サンプルごとに行ってもよい。重力加速度の推定のための演算処理は、各軸のデータの移動平均をとるものに限るものではない。例えば、最小二乗法などを用いてもよい。
【０１３７】
［鉛直成分の高域／低域分離処理について］
そして、図１６に示した処理により抽出された加速度ベクトルの鉛直成分を高域成分と低域成分とに分離するのであるが、これを上述もしたように、例えば、歩行や走行による加速度の主要成分が含まれる２Ｈｚ〜４Ｈｚの帯域の成分を低域成分として抽出し、４Ｈｚより高い帯域の成分を高域成分として抽出するようにすれば、鉛直成分を予め決められた帯域の高域成分と予め決められた帯域の低域成分とに分離することができる。
【０１３８】
図１６に示した処理により抽出される鉛直成分ｘ（ｎ）には、使用者の歩行運動に伴う上下動に対応したピークが現れ、特に、鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）には、使用者の歩行運動に伴う上下動に対応したピークが顕著に現れる。このため、鉛直成分ｘ（ｎ）を分離することにより得られた低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーとの比に基づいて、ピーク位置の候補を特定する。
【０１３９】
［ピーク位置の候補の検出及び特定処理について］
図１７は、図１５に示したこの実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行されるピーク位置の候補の検出及び特定処理を説明するためのフローチャートである。この図１７に示す処理は、図１６を用いて説明した鉛直成分抽出処理により抽出された鉛直成分ｘ（ｎ）を分離することにより得られる低域成分ｘｌ（ｎ）と高域成分ｘｈ（ｎ）とに基づいて、例えば、サンプリング毎に実行される。
【０１４０】
まず、制御部１１０は、上述したように、鉛直成分ｘ（ｎ）から分離された低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいてピーク位置の候補を探索（検出）する処理を行う（ステップＳ２０１）。具体的には、低域成分ｘｌ（ｘ）について、例えば、サンプリング毎に、最新に取得した低域成分データとその直前の低域成分データとを比較し、直前の低域成分データの方が大きく、かつ、当該直前の低域成分データが所定値以上の場合には、当該直前の低域成分データをピーク値の候補として検出すると共に、そのピーク値の位置をピーク位置の候補として検出するようにする。
【０１４１】
そして、制御部１１０は、ピーク位置の候補が検出されたか否かを判断し（ステップＳ２０２）、検出されていないと判断したときには、この図１７に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図１７に示す処理を実行するようにする。
【０１４２】
また、ステップＳ２０２の判断処理において、ピーク位置の候補が検出されたと判断したときには、制御部１１０は、ピーク位置の候補近傍の低域成分ｘｌ（ｎ）を用いて、ピーク位置の候補を含む所定範囲における低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌを図９の（５−２）式に従って算出する（ステップＳ２０３）。また、同様にして、制御部１１０は、ピーク位置の候補近傍の高域成分ｘｈ（ｎ）を用いて、ピーク位置の候補を含む所定範囲における高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈを図９の（５−１）式に従って算出する（ステップＳ２０４）。
【０１４３】
そして、制御部１１０は、図９の（５−３）式に従って、ステップＳ２０３において算出した低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌとステップＳ２０４において算出した高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈとのエネルギー比ｄを算出し（ステップＳ２０５）、算出したエネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄより小さいか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【０１４４】
ステップＳ２０６の判断処理において、エネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄより小さくない、すなわち、高域成分ｘｈ（ｎ）にノイズが多いと判断した場合には、ピーク位置の候補として検出したものは誤検出の可能性が高いので、検出したピーク位置の候補をピーク位置の候補としては特定せずに、この図１７に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図１７に示す処理を実行するようにする。
【０１４５】
ステップＳ２０６の判断処理において、エネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄより小さい、すなわち、高域成分ｘｈ（ｎ）にノイズが少ないと判断した場合には、ピーク位置の候補として検出したものはピーク位置としての信憑性が高いので、検出したピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定して、ピーク位置の候補を例えばＲＡＭ１１３などのピーク位置記録バッファに記録するようにし（ステップＳ２０７）、この後、この図１７に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図１７に示す処理を実行するようにする。
【０１４６】
このようにして、この実施の形態の歩数計１００の制御部１１０は、加速度ベクトルａｎから抽出した鉛直成分ｘ（ｎ）を帯域分割することにより得られた低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいてピーク位置の候補を検出し、さらにピーク位置の候補として検出した位置を含む所定範囲における低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈとに基づいて、ピーク位置の候補として信憑性の高いものだけをピーク位置の候補として特定するようにしている。
【０１４７】
なお、この図１７に示した処理は、制御部１１０が実現するピーク検出／判定処理部としての機能の内のピーク検出機能（ピーク位置の候補の検出と特定機能）を実現するものである。
【０１４８】
［波形マッチングと歩数カウント処理について］
図１８は、図１５に示したこの実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行される処理であって、ピーク位置の候補として特定されたものの中からピーク位置を決定し、これに基づいて使用者の歩数を計数する処理を説明するためのフローチャートである。
【０１４９】
この図１８に示す処理は、図１７に示した処理により特定されたピーク位置の候補に基づいて、ピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形マッチングを行うことにより、真のピーク位置を決定し、決定したピーク位置をカウントすることによって、使用者の歩数を正確にカウントするものである。
【０１５０】
図１７に示した処理により特定されたピーク位置の候補は、図１７に示した処理のステップＳ２０７の処理により、例えば、ＲＡＭ１１３などのピーク位置記録バッファに格納される。このため、制御部１１０は、ピーク位置記録バッファから未チェックのピーク位置の候補を探索（検索）する（ステップＳ３０１）。未チェックか否かは、後述もするように、特定されたピーク位置の候補毎に設定されるチェック済みフラグのオン／オフによって判別できるが、通常、最新に記録されたピーク位置の候補が未チェックのピーク位置の候補となる。
【０１５１】
そして、制御部１１０は、ステップＳ３０１の処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったか否かを判断する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったと判断したときには、ピーク位置の候補ｐ１から過去Ｎ秒以内の範囲において、ピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、他のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチング処理を行う（ステップＳ３０３）。
【０１５２】
なお、ステップＳ３０３の処理においては、サンプリング周波数にもよるが、過去の１つ以上の所定範囲の波形とのマッチングが行われることになる。また、マッチングに用いられる波形は、低域成分ｘｌ（ｎ）の波形に基づいて行うようにすればよい。もちろん、比較する波形としては、鉛直成分ｘ（ｎ）の波形を用いるようにしてもよい。
【０１５３】
そして、制御部１１０は、ステップＳ３０３の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったか否かを判断する（ステップＳ３０４）。すなわち、ステップＳ３０４の判断処理においては、未チェックのピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と類似度の高い過去のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つかったか否かを判断している。
【０１５４】
ステップＳ３０４の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったと判断したときには、未チェックのピーク位置の候補ｐ１をピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補ｐ１のカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ３０５）。
【０１５５】
そして、今回、マッチするものとして見つかった過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっているか否かを判断する（ステップＳ３０６）。ステップＳ３０６の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグがオンになっていると判断した場合には、未チェックのピーク位置の候補ｐ１についてのチェック済みフラグをオンにして（ステップＳ３０７）、この図１８に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つ。
【０１５６】
また、ステップＳ３０６の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっていないと判断したときには、過去のピーク位置の候補ｐ２について、それ以前にマッチするピークは存在しなかったものの、新たにピーク位置の候補ｐ１とマッチしたので、過去のピーク位置の候補ｐ２についてもピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグをオンにして（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０７の処理に進み、未チェックのピーク位置の候補ｐ１についてのチェック済みフラグをオンにして（ステップＳ３０７）、この図１８に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つ。
【０１５７】
また、ステップＳ３０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つからないと判断した場合と、ステップＳ３０４の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つからないと判断した場合には、この図１８に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１５８】
このように、図１７を用いて説明した処理により、ピーク位置の候補を特定した後において、この図１８に示した処理により、ピーク位置を決定し、決定したピーク位置をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数を正確にカウントすることができる。
【０１５９】
なお、ここでは、図１８の処理により、決定したピーク位置をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数を正確にカウントするようにしたが、目的とする精度が確保できれば、図１７の処理により、特定したピーク位置の候補をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数をカウントするようにしてもよい。
【０１６０】
なお、この図１８に示した処理は、制御部１１０が実現するピーク検出／判定処理部４としての機能の内のピーク位置の決定機能を実現するとともに、歩数計としての歩数計測の機能を実現するものである。
【０１６１】
［先頭のカウント漏れ防止処理について］
ところで、図１８に示した処理の場合、静止状態から歩き始めた時など過去Ｎ秒以内にピークが無い場合についてはカウント漏れが生じてしまう。そこで、図１９のように過去のピークから現在のピークに対してマッチングを取る処理を追加することによってカウント漏れを防ぐことができる。
【０１６２】
すなわち、使用者の動作（運動）開始直後の歩数のカウント漏れを防止する場合には、図１９に示す処理を、図１８に示した処理前段または後段に追加する。この場合、制御部１１０は、ピーク位置記録バッファから現在よりもＮ秒前のピーク位置の候補であって、未カウントのピーク位置の候補ｐ１を探索（検索）する（ステップＳ４０１）。
【０１６３】
このステップＳ４０１の処理は、過去の未カウントのピーク位置の候補を見つける処理であり、端的に言えば、先頭のピーク位置の候補を検索する処理である。そして、制御部１１０は、未カウントのピーク位置の候補ｐ１が見つかったか否かを判断する（ステップＳ４０２）。
【０１６４】
ステップＳ４０２の判断処理において、未カウントのピーク位置の候補ｐ１が見つかったと判断したときには、未カウントのピーク位置の候補ｐ１から現在にかけての範囲を対象として、未カウントのピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、未カウントのピーク位置の候補ｐ１から現在にかけての範囲に存在するピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチングを行う（ステップＳ４０３）。
【０１６５】
図１８に示したステップＳ３０３の処理が現在から過去方向に向かう波形マッチング処理であるのに対して、ステップＳ４０３の処理は、過去から現在に向かう波形マッチング処理である。
【０１６６】
そして、制御部１１０は、ステップＳ４０３の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする現在方向のピーク位置の候補ｐ２が見つかったか否かを判断する（ステップＳ４０４）。すなわち、ステップＳ４０４の判断処理においては、未カウントとなっているピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、ピーク位置の候補ｐ１から見て現在方向（時間の経過方向）に類似度の高いピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つかったか否かを判断している。
【０１６７】
ステップＳ４０４の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする現在方向のピーク位置の候補ｐ２が見つかったと判断したときには、歩数カウントに値「１」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補ｐ１のカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ４０５）。
【０１６８】
これにより、過去にピーク位置の候補が存在しないために、ピーク位置として決定できなかった過去のピーク位置の候補を、それよりも後の波形と比較することにより類似度の高い波形が存在した場合に、過去のピーク位置の候補をピーク位置として決定して、これをカウントすることができる。
【０１６９】
さらに、制御部１１０は、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグがオンか否かを判断する（ステップＳ４０６）。ステップＳ４０６の判断処理において、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグがオンでないと判断したときには、その現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてもピーク位置として決定して、歩数カウントに値「１」を加算すると共に、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ４０７）。
【０１７０】
そして、ステップＳ４０６の判断処理において、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグがオンであると判断した場合、または、ステップＳ４０７の処理の後においては、制御部１１０はこの図１９に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１７１】
このような図１９に示した処理を、図１８に示した処理に加えて実行することにより、例えば、一番初めのピーク近傍の波形については、時間的に後（未来）のピーク近傍の波形とマッチングを取ることにより、真にピークか否かを判断し、ピークであるときにはこれをカウントすることができる。
【０１７２】
［体動種別の推定処理と歩数カウント処理について］
上述したように、ピーク位置の候補を特定して、これをカウントしたり、あるいは、ピーク位置の候補の中から真のピーク位置を決定して、これをカウントしたりすることにより、使用者の歩行や走行などの運動時における歩数を計測することが可能である。しかし、ノイズなどの影響で、マッチングが取れないピークが生ずることがある。
【０１７３】
このため、この実施の形態の歩数計１００においては、制御部１１０が実現するステップ位置解析部５としての機能によって、使用者の動作状態（動作状態に応じた体動種別）をも正確に把握し、歩行や走行を行っている場合には、マッチングが取れないピークが存在する期間においても、使用者の歩数を正確にカウントすることができるようにしている。
【０１７４】
図２０、図２１は、この実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行される体動種別の推定処理と歩数カウント処理を説明するためのフローチャートである。この図２０、図２１に示す処理において用いられるピーク位置の情報としては、図１７の処理により特定されピーク位置記録バッファに記録されたピーク位置の候補のデータを用い、波形マッチングによるピーク位置の決定処理と、体動種別の推定処理と、歩数カウント処理とを行うようにしているものである。
【０１７５】
すなわち、図１６、図１７の処理に続いて、この図２０、図２１に示す処理が実行される。この図２０、図２１の処理は、ピーク検出／判定処理部４の機能と、ステップ位置解析部５の機能とにより実現されるものである。
【０１７６】
そして、制御部１１０は、ＲＡＭ１１３などのピーク位置記録バッファから未チェックのピーク位置の候補を探索（検索）する（ステップＳ５０１）。未チェックか否かは、後述もするように、特定されたピーク位置の候補毎に設定されるチェック済みフラグのオン／オフによって判別できるが、通常、最新に記録されたピーク位置の候補が未チェックのピーク位置の候補となる。
【０１７７】
そして、制御部１１０は、ステップＳ５０１の処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったか否かを判断する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったと判断したときには、静止タイマＣに値「０（ゼロ）」をセットする（ステップＳ５０３）。そして、制御部１１０は、ピーク位置の候補ｐ１から過去Ｎ秒以内の範囲において、ピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、他のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチング処理を行う（ステップＳ５０４）。
【０１７８】
なお、ステップＳ５０４の処理においては、サンプリング周波数にもよるが、過去の１つ以上の所定範囲の波形とのマッチングが行われることになる。また、マッチングに用いられる波形は、低域成分ｘｌ（ｎ）の波形に基づいて行うようにすればよい。もちろん、比較する波形としては、鉛直成分ｘ（ｎ）の波形を用いるようにしてもよい。
【０１７９】
そして、制御部１１０は、ステップＳ５０４の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったか否かを判断する（ステップＳ５０５）。すなわち、ステップＳ５０５の判断処理においては、未チェックのピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と類似度の高い過去のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つかったか否かを判断している。
【０１８０】
ステップＳ５０５の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったと判断したときには、未チェックのピーク位置の候補ｐ１をピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補ｐ１のカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ５０６）。
【０１８１】
そして、今回、マッチするものとして見つかった過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっているか否かを判断する（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０７の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグがオンになっていると判断した場合には、図２１に示す処理に進む。
【０１８２】
また、ステップＳ５０７の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっていないと判断したときには、過去のピーク位置の候補ｐ２について、それ以前にマッチするピークは存在しなかったものの、新たにピーク位置の候補ｐ１とマッチしたので、過去のピーク位置の候補ｐ２についてもピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグをオンにして（ステップＳ５０８）、図２１の処理に進む。
【０１８３】
また、図２０に示したステップＳ５０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つからないと判断したときには、静止タイマＣに値「１」を加算し（ステップＳ５０９）、静止タイマＣが基準値よりも大きくなったか否かを判断する（ステップＳ５１０）。
【０１８４】
ステップＳ５１０の判断処理において、静止タイマＣが基準値よりも大きくなったと判断したときには、使用者の動作状態は「静止」状態であると設定し（ステップＳ５１１）、この図２０、図２１の処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。また、ステップＳ５１０の判断処理において、静止タイマＣが基準値よりも大きくなっていないと判断したときには、何もせずに、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１８５】
そして、上述したように、ステップＳ５０７の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグがオンになっていると判断した場合と、ステップＳ５０８の処理の後においては、図２１に示す処理を行うことになる。図２１に示す処理においては、制御部１１０は、まず、未チェックのピーク位置の候補ｐ１についてのチェック済みフラグをオンにする（ステップＳ５１２）。
【０１８６】
次に、制御部１１０は、ステップＳ５１２の処理により、最新にチェック済みフラグがオンになったピーク位置ｐ１に最も近い過去のピーク位置ｐ１´を特定し（ステップＳ５１３）、ピーク位置ｐ１とその直近のピーク位置ｐ１´との間隔Ｔ０を算出する（ステップＳ５１４）。この実施の形態の歩数計１００においては、図１２を用いて説明したように、直近の４つのピーク位置のそれぞれによって挟まれた３つのピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２を保持することができるようにしている。もちろん、より多くのピーク間隔を保持して用いるようにしてもよい。
【０１８７】
そして、制御部１１０は、最新の使用者の動作状態の判定結果が［歩行／走行］状態か否かを判断する（ステップＳ５１５）。ステップＳ５１５の判断処理において、使用者の動作状態が［歩行／走行］状態ではないと判断したときには、上述したように、直近の４つのピーク位置に応じて決まる３つの間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の平均値Ｔａを算出し（ステップＳ５１６）、全てのピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれについて、平均値Ｔａを減算した値を求め、この求めた値が全てのピーク間隔について、基準値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ５１７）。
【０１８８】
このステップＳ５１７の判断処理は、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれがほぼ同じピッチであり、周期的な体動である歩行や走行が行われるようになったか否かを判断する処理である。ステップＳ５１７の判断処理において、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれと平均値Ｔａとの差分のそれぞれが、基準値以下であると判断したときには、制御部１１０は、平均値Ｔａを基準ピッチＰｓとするとともに、使用者の動作状態を「歩行／走行」状態にあると判定（特定）する（ステップＳ５１８）。
【０１８９】
そして、制御部１１０は、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のシフト処理を行う（ステップＳ５１９）。すなわち、ピーク間隔Ｔ２にピーク間隔Ｔ１を移行し、ピーク間隔Ｔ１にピーク間隔Ｔ０を移行する。なお、ピーク間隔Ｔ０については、初期化を行うようにしてもよい。
【０１９０】
このステップＳ５１９の処理の後、および、ステップＳ５１７の判断処理において、ステップＳ５１７の判断処理において、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれと平均値Ｔａとの差分のそれぞれが、基準値以下ではないと判断したときには、制御部１１０は、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９１】
また、ステップＳ５１５の判断処理において、使用者の動作状態が［歩行／走行］状態であると判断したときには、制御部１１０は、最新のピーク間隔Ｔ０を基準ピッチＰｓで割り算することにより値ｒを算出する（ステップＳ５２０）。このステップＳ５２０の処理は、図１４を用いて説明したように、ノイズ等の影響により、本来、ピーク値として検出されるべきものがピーク値として検出されない場合を考慮する処理であり、最新に検出したピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの何倍になるかを計算する処理である。
【０１９２】
そして、ステップＳ５２０において算出した値ｒに最も近い整数Ｒを算出する（ステップＳ５２１）。例えば、値ｒが「０．１」や「０．２」などである場合には、整数Ｒは「０」であり、値ｒが「０．９」や「１．１」などである場合には、整数Ｒは「１」であり、また、値ｒが「１．９」や「２．１」であれば、整数Ｒは「２」になる。そして、制御部１１０は、値ｒから整数Ｒを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ５２２）。
【０１９３】
このステップＳ５２２の判断処理は、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの整数倍か否かを判断する処理である。ステップＳ５２２の判断処理において、値ｒから整数Ｒを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さくないと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの整数倍ではないと判断し、使用者の動作状態を「不定」状態にあると判定（特定）する（ステップＳ５２３）。そして制御部１１０は、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９４】
また、ステップＳ５２２の判断処理において、値ｒから整数Ｒを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さいと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの整数倍であると判断し、整数Ｒ１は、値「１」より大きいか否かを判断する（ステップＳ５２４）。このステップＳ５２４の判断処理は、ピーク間隔Ｔ０が基準ピッチＰｓの２倍以上か否かを判断する処理である。
【０１９５】
ステップＳ５２４の判断処理において、整数Ｒは１より大きくないと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０は、基準ピッチの２倍以上の区間ではないので、制御部１１０は、何もすることなく、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９６】
一方、ステップＳ５２４の判断処理において、整数Ｒは１より大きいと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０は、基準ピッチの２倍以上の区間であるので、制御部１１０は、カウント数に、整数Ｒから１減算した値を加算して（ステップＳ５２５）、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９７】
このように、図２０、図２１に示した処理により、使用者の動作状態をも正確に判別しつつ、歩行や走行を行っている場合には、マッチングが取れないピークが存在する期間においても、使用者の歩数を正確にカウントすることができ、しかも、「静止」状態、「不定」状態、「歩行」状態、「走行」状態の４つの動作状態（動作状態に応じた体動種別）をリアルタイムに判別することもできるようにしている。
【０１９８】
なお、図２０、図２１を用いて説明した処理において、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチの整数倍の区間であるときには、計測できなかったピーク位置に応じて、歩数の計測を行うようにしたが、これに限るものではない。すなわち、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチの整数倍の区間であるときには、その区間における鉛直成分の低域成分の振幅、あるいは、鉛直成分自体の振幅をも考慮し、基準ピッチの整数倍の位置に確実にピーク位置が存在するか否かを判別するようにしてもよい。
【０１９９】
具体的には、基準ピッチの整数倍の位置の振幅に対する基準値を設けておき、この基準値以上であれば、ピーク値及びピーク位置として認識し、基準値より小さい場合には、ピーク値及びピーク位置として認識しないようにすればよい。なお、基準値は、実験を行うことにより、適切な値を説定することが可能である。
【０２００】
［音響再生装置への適用について］
次に、この発明の装置、方法、プログラムの一実施の形態を音響再生装置に適用した場合について説明する。図２２は、この実施の形態の音響再生装置２００を説明するためのブロック図である。この実施の形態の音響再生装置２００は、後述もするように、楽曲データ（音楽データ）を記憶するための比較的に大容量の記録媒体を用いることができるようにされた携帯型のものである。
【０２０１】
記録媒体としては、ハードディスク、ＭＤ（ミニディスク（登録商標））などの光磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、メモリカード、半導体メモリなど、種々の記憶媒体を用いるものが考えられる。しかし、ここでは、説明を簡単にするため、楽曲データなどのコンテンツデータを記憶する記録媒体はハードディスクであるものとして説明する。
【０２０２】
図２２に示すように、この実施の形態の音響再生装置２００は、制御部２１０に対して、３軸の加速度センサ２０１がＡ／Ｄ変換部２０２を介して接続されると共に、比較的に記憶容量の大きな記録媒体として、楽曲データベース（以下、楽曲ＤＢという。）２０３と、プレイリスト格納部２０４とが接続される。
【０２０３】
また、制御部２１０に対しては、音声再生処理部２０５を介してスピーカ２０６が接続されると共に、ユーザインターフェースとしての操作部２２１と、表示部２２２とが接続され、さらに外部インターフェース（以下、外部Ｉ／Ｆという。）２２３を介して入出力端子２２４が接続された構成とされている。
【０２０４】
３軸の加速度センサ２０１は、上述した歩数計１００の加速度センサ１１０の場合と同様に、１軸の加速度センサを互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸に配置して形成されたもの、あるいは、直交する３軸の加速度センサがひとつのパッケージに封入されて形成されたもののいずれを用いてもよい。３軸の加速度センサ２０１からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの検出出力（アナログ出力）は、Ａ／Ｄ変換部２０２に供給され、ここで制御部２１０において処理可能な形式のデジタルデータに変換されて制御部２１０に供給される。
【０２０５】
制御部２１０は、この実施の形態の音響再生装置２００の各部を制御するものであり、上述した歩数計１００の制御部１１０と同様に、ＣＰＵ２１１、ＲＯＭ２１２、ＲＡＭ２１３、不揮発性メモリ２１４が、ＣＰＵバス２１５を通じて接続されてマイクロコンピュータの構成とされたものである。
【０２０６】
ここで、ＣＰＵ２１１は、各種のプログラムを実行し、各部に供給する制御信号を形成したり、各種の演算を行ったりするなど、制御部２１０における処理や制御の主体となるものである。ＲＯＭ２１２は、ＣＰＵ２１１が実行する各種のプログラムや処理に必要になるデータを記憶保持する。
【０２０７】
また、ＲＡＭ２１３は、処理の途中結果を一時記憶するなど、主に作業領域として用いられるものであり、Ａ／Ｄ変換部２０２を通じて供給される加速度センサ２０１からの数値化された加速度データを記憶保持するバッファメモリなどとしても用いられる。不揮発性メモリ２１４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの電源が落とされても記憶データが消滅することのないメモリであり、電源が落とされても保持しておくべきデータ、例えば設定されたパラメータや追加されたプログラムなどを記憶保持する。
【０２０８】
そして、楽曲ＤＢ２０３、プレイリスト格納部２０４は、上述もしたように、いずれもハードディスクである。楽曲ＤＢには、この実施の形態の音響再生装置２００において再生可能な多数の楽曲データが、例えば所定のデータ圧縮方式に従ってデータ圧縮されて記憶保持されている。
【０２０９】
また、プレイリスト格納部２０４には、使用者が「静止」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する静止時プレイリストと、使用者が「歩行」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する歩行時プレイリストと、使用者が「走行」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する走行時プレイリストとが記憶保持されている。
【０２１０】
すなわち、プレイリスト格納部２０４に格納されているプレイリストは、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの別が、例えば、各プレイリストに付加されるプレイリスト種別等の情報によって区別することができるようにされている。また、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれは複数存在し、各プレイリストには、再生すべき１曲以上の楽曲を特定するファイル名などの楽曲ＩＤ（楽曲識別子）が例えば再生順に予め登録されて形成されたものである。
【０２１１】
なお、図２２においては、構成を明確にするために、楽曲ＤＢ２０３と、プレイリスト格納部２０４とを別個に示したが、これらは同じハードディスク上に形成される場合ももちろんある。
【０２１２】
音声再生処理部２０５は、制御部２１０により楽曲ＤＢ２０３から読み出された楽曲データの供給を受けて、これを圧縮解凍処理してデータ圧縮前の元の楽曲データを復元すると共に、復元した楽曲データからスピーカ２０６に供給する形式のアナログ音声信号を形成し、これをスピーカ２０６に供給する。これにより、再生するようにされた楽曲データに応じた音声がスピーカ２０６から放音される。
【０２１３】
なお、図示しないが、この実施の形態の音声再生処理部２０５には、ヘッドホン端子も接続するようにされており、当該ヘッドホン端子にヘッドホンが接続された場合には、音声再生処理部２０５において処理された音声信号は、スピーカ２０６にではなくヘッドホン端子を介して、これに接続されたヘッドホンに供給され、当該ヘッドホンを通じて再生音声を聴取することができるようにしている。
【０２１４】
また、操作部２２１は、再生キー、停止キー、早送りキー、早戻しキー、その他、各種のファンクションキーなどを備え、ユーザーからの操作入力を受け付けて、これに応じた電気信号を制御部２１０に供給することができるものである。これに応じて、制御部２１０は各部を制御し、ユーザーの指示に応じた処理を行うことができるようにしている。
【０２１５】
また、表示部２２２は、表示制御回路を含み、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等の表示素子を備え、制御部２１０の制御に応じて種々のガイダンス情報等を表示する。具体的には、表示部２２２は、制御部２１０から表示データの供給を受けて、この表示データから表示素子に供給する映像信号を形成し、これを表示素子に供給することによって、制御部２１０からの表示データに応じた表示情報を表示素子の表示画面に表示する。
【０２１６】
また、外部Ｉ／Ｆ２２３、入出力端子２２４を通じて、パーソナルコンピュータなどの外部機器に接続することができるようにされている。そして、入出力端子２２４、外部Ｉ／Ｆ２２３を通じて、外部機器から楽曲データやプレイリストの供給を受け、楽曲データについては楽曲ＤＢ２０３に格納し、プレイリストについては、プレイリスト格納部２０４に格納することができるようにしている。
【０２１７】
逆に、制御部２１０の制御により、楽曲ＤＢ２０３に格納されている楽曲データを制御部２１０、外部Ｉ／Ｆ２２３、入出力端子２２４を通じて外部機器に出力し、外部機器の記録媒体にバックアップを形成したり、同様にして、プレイリスト格納部２０４に記憶保持されているプレイリストのバックアップを外部機器の記録媒体に作成したりすることもできるようにしている。
【０２１８】
また、表示部２２２に楽曲ＤＢ２０３に格納されていえる楽曲データの一覧リストを表示させ、操作部２２１を通じて目的する楽曲データを選択すると共に、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの別を入力することにより、この実施の形態の音響再生装置２００においてもプレイリストを作成することができる。
【０２１９】
そして、この実施の形態の音響再生装置２００は、操作部２２１を通じて選択された楽曲データが制御部２１０により楽曲ＤＢ２０３から読み出され、これが音声再生処理部２０５に供給される。これにより、使用者から操作部２２１を通じて指示された楽曲を再生し、その楽曲を聴取することができるようにされる。
【０２２０】
また、操作部を通じて用いるプレイリストを指示した場合は、その指示したプレイリスに従って、制御部２１０により楽曲ＤＢ２０３から楽曲データが読み出され、音声再生処理部２０５に供給するようにされ、プレイリストに従って楽曲を再生することもできるようにしている。
【０２２１】
さらに、プレイリストを自動選択するモードが選ばれている場合には、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択することもできるようにしている。この実施の形態の音響再生装置２００において、制御部２１０が、図１に示す体動検出装置における鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４、ステップ位置解析部５としての機能を実現すると共に、使用者の動作ピッチ（動作テンポ）を正確に把握し、使用者の動作状態に応じて、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの中から適切なものを自動選択することができるようにしている。
【０２２２】
すなわち、この実施の形態の音響再生装置２００の制御部２１０は、加速度センサ２０１からの検出出力に基づいて、図１を用いて説明したように、鉛直成分抽出、鉛直成分の高域／低域の分解、ピーク位置の候補の検出とピーク位置の候補の特定、波形マッチングによるピーク位置の決定などの処理を行う機能を有している。
【０２２３】
そして、決定したピーク位置に基づいて、使用者の動作状態を正確に把握すると共に、歩行や走行などの体動ピッチを正確に把握し、体動ピッチをも考慮して、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを自動的に選択し、この選択したプレイリストを用いて楽曲の再生を行うことができるようにしている。
【０２２４】
以下、図２３のフローチャートを参照しながら、この実施の形態の音響再生装置において、プレイリストを自動選択するモードが選ばれている場合において、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明する。図２３は、この実施の形態の音響再生装置において、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明するためのフローチャートである。
【０２２５】
図２３に示す処理は、主に、この実施の形態の音響再生装置２００の制御部２１０において行われる。まず、制御部２１０は、図１５に示した歩数計１００の制御部１１０の場合と同様に、体動種別の推定処理を実行する（ステップＳ６０１）。このステップＳ６０１の処理は、（１）図１６を用いて説明したように、３軸の加速度センサ２０１からの加速度ベクトルから鉛直成分を抽出すると共に、（２）この抽出した鉛直成分を高域成分と低域成分とに分離し、（３）これらを用いて、図１７を用いて説明したように、ピーク位置の候補を特定して、（４）この特定したピーク位置の候補の情報を用いて、図２０、図２１に示した処理を実行することにより、使用者の動作状態と動作ピッチを把握する処理である。
【０２２６】
なお、図２０、図２１に示した処理においては、歩数をカウントする処理を行う必要はない。ステップＳ５０６〜ステップＳ５０８の処理、および、ステップＳ５２５の処理を行う必要はない。
【０２２７】
そして、制御部２１０は、使用者の動作状態が変化したか否かを判断する（ステップＳ６０２）。この判断処理は、例えば、動作状態の判定結果として、前回の判定結果と今回の判定結果とを保持しておき、両者が異なる場合に動作状態が変化したと判断することができる。
【０２２８】
ステップＳ６０２の判断処理において、動作状態は変化していないと判断したときには、この図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。ステップＳ６０２の判断処理において、動作状態が変化したと判断したときには、変化後の状態、すなわち、今回の判定結果が、「静止」状態であるか否かを判断する（ステップＳ６０３）。
【０２２９】
ステップＳ６０３の判断処理において、今回の判定結果が「静止」状態であると判断したときには、プレイリスト格納部２０４に格納されている静止時プレイリストを用いるようにし、当該静止時プレイリストに従って楽曲（音楽）を再生する（ステップＳ６０４）。この後、この図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。
【０２３０】
また、ステップＳ６０３の判断処理において、今回の判定結果が「静止」状態ではないと判断したときには、今回の判定結果が「歩行／走行」状態か否かを判断する（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０５の判断処理において、「歩行／走行」状態であると判断したときには、ステップＳ６０１の処理であって、図２０、図２１の処理において求められた基準ピッチＰｓが規定値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ６０６）。
【０２３１】
このステップＳ６０６の判断処理において用いられる規定値は、使用者の動作状態が、歩行か走行かを判断するためのものであり、基準ピッチＰｓが規定値よりも小さくない場合には、基準ピッチはまだ十分に早くない状態であり、歩行状態であると判断することができる。逆に、基準ピッチが規定値よりも小さい場合には、基準ピッチは十分に早く走行状態であると判断することができる。
【０２３２】
このため、ステップＳ６０６の判断処理において、基準ピッチＰＳが規定値よりも小さくないと判断したときには、使用者の動作状態は、「歩行」状態であると判断し、プレイリスト格納部２０４に格納されている歩行時プレイリストを用いるようにし、当該歩行時プレイリストに従って楽曲（音楽）を再生する（ステップＳ６０７）。この後、制御部２１０は、図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。
【０２３３】
また、ステップＳ６０６の判断処理において、基準ピッチＰＳが規定値よりも小さいと判断したときには、使用者の動作状態は、「走行」状態であると判断し、プレイリスト格納部２０４に格納されている走行時プレイリストを用いるようにし、当該走行時プレイリストに従って楽曲（音楽）を再生する（ステップＳ６０８）。この後、制御部２１０は、図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。
【０２３４】
このように、この実施の形態の音響再生装置２００は、使用者の動作状態を適切に判定し、使用者の動作状態に応じたプレイリストに自動的に切り換えて、使用者の体動に応じた楽曲を再生することができるようにされる。
【０２３５】
なお、上述もしたように、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれが複数用意されている場合もある。このような場合には、使用する順番を予め定めておき、その順番に従って使用するようにしたり、各プレイリスト毎に使用頻度を記憶しておき、使用頻度の低いものを用いるようにしたり、逆に、使用頻度の高いものを用いるようにしたりしてもよい。また、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれについて用いるものを予め使用者が指定するようにしてもよい。
【０２３６】
また、上述した歩数計１００においても、図２０、図２１の処理に先立って、図１９の処理を行うことにより、歩数の計測処理の初めから、正確の歩数の計測を行うようにすることができる。
【０２３７】
また、上述した歩数計１００、音響再生装置２００においては、３軸の加速度センサ１０１、２０１を用いるものとして説明した。しかし、これに限るものではない。１軸の加速度センサを用いてもよいし、２軸の加速度センサを用いてもよい。しかし、１軸または２軸の加速度センサを用いる場合は、体動の主要成分が信号として拾えるような向きに配置される必要がある。
【０２３８】
しかし、３軸の加速度センサを用い、上述もしたように、鉛直成分の抽出、高域成分と低域成分のエネルギー比の考慮といった処理を行うことによって、加速度センサの装着位置や装着方向に制限を生じさせることが無いので、３軸の加速度センサを用いることが好ましい。
【０２３９】
また、上述した実施の形態においては、３軸の加速度センサを用い、３軸の加速度ベクトルから鉛直成分を抽出するようにしたが、これに限るものではない。例えば、３軸の内で最も信号強度の強い軸の信号を鉛直成分とみなして選択するようにしてもよい。
【０２４０】
また、上述した歩数計１００、音響再生装置２００においては、加速度ベクトルの鉛直成分のピーク位置を検出していくことにより、体動のピッチ周期を求めるようにしたが、これに限るものではない。ピーク位置（ステップ位置）を特定するための手段としては、靴底にスイッチを配置し歩行または走行時足を踏み込むことでスイッチの接点が閉じるような機構を用いたり、靴底にひずみゲージを配置したりして踏み込みを検出する手段を用いてもよい。
【０２４１】
また、上述した実施の形態の音響再生装置２００においては、使用者の体動ピッチ（歩行テンポや走行テンポ）を正確に計測することができるので、制御部２１０が音声再生処理部２０５を制御することにより、使用者の体動テンポに応じて、再生する楽曲の再生テンポを制御するようにすることもできる。
【０２４２】
このように、使用者の体動テンポに応じて、再生する楽曲の再生テンポを制御することにより、使用者は再生される楽曲に対して一体感を感じ、歩行や走行などの運動を効率よく行ったり、無理なく継続したりすることができるようにされる。
【０２４３】
また、上述した実施の形態の体動検出装置、体動検出方法、体動検出プログラムは、歩数計、携帯型の音響再生装置だけでなく、フィットネスクラブ等で用いられる室内用のランニングマシンなどのトレーニングマシンに適用したり、据え置き型の音響再生装置に適当したりするなど、使用者の鉛直方向の体動を検出して利用する必要性のある種々の電子機器に適用することができる。
【０２４４】
また、図１６〜図２１、図２３は、この発明による、方法、プログラムが適用されたものであり、図１６〜図２１、図２３に示したフローチャートに従って処理を行うことにより、この発明による方法を用いることができるし、また、図１６〜図２１、図２３に示したフローチャートに従ったプログラムを作成することにより、この発明によるプログラムを実現することができる。
【０２４５】
また、図１に示した各部の機能を実現するように制御部での処理を規定することによりこの発明による方法を実現でき、同様に、図１に示した各部の機能を実現するように制御部で実行するプログラムを作成することにより、この発明によるプログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【図１】実施の形態の体動検出装置の基本的な構成について説明するためのブロック図である。
【図２】３軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトルａｎ、重力加速度ベクトルｇ、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎについて説明するための図である。
【図３】３軸の加速度センサを用いた場合における、重力加速度ベクトルｇの偏角を考慮して加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎを求める場合を説明するための図である。
【図４】３軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトルａｎの水平成分ｈｎを求める場合を説明するための図である。
【図５】２軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトルａｎ、重力加速度ベクトルｇ、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎについて説明するための図である。
【図６】加速度データ、加速度ベクトルの長さ、鉛直成分、水平成分のグラフの一例を説明するための図である。
【図７】実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。
【図８】実施の形態の体動検出装置を使用者のズボンのポケットに入れて用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。
【図９】エネルギー比ｄを求めるための計算方式を説明するための図である。
【図１０】多軸の加速度センサ１により検出される加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）にも不規則な信号が混入した場合のグラフを示す図である。
【図１１】使用者の動作状態の遷移を説明するための図である。
【図１２】図１に示した体動検出装置において加速度センサ１からの検出出力からステップ検出（ピーク位置の決定）をした場合の波形を示す図である。
【図１３】基準ピッチＰｓの算出式の一例を説明するための図である。
【図１４】「歩行/走行」状態において、ピーク位置の検出漏れが生じた場合の例を説明するための図である。
【図１５】この発明の一実施の形態が適用された歩数計を説明するためのブロック図である。
【図１６】鉛直成分抽出処理を説明するためのフローチャートである。
【図１７】ピーク位置の候補の検出及び特定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１８】ピーク位置の候補として特定されたものの中からピーク位置を決定し、これに基づいて使用者の歩数を計数する処理を説明するためのフローチャートである。
【図１９】主に先頭付近のカウント漏れを防止する処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】体動種別の推定処理と歩数カウント処理を説明するためのフローチャートである。
【図２１】図２０に続くフローチャートである。
【図２２】この発明の一実施の形態が適用された音響再生装置２００を説明するためのブロック図である。
【図２３】使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０２４７】
１…加速度センサ、２…鉛直成分抽出部、３…高域／低域分解部、４…ピーク検出／判定処理部、５…ステップ位置解析部、１００…歩数計、１１０…制御部、１１１…ＣＰＵ、１１２…ＲＯＭ、１１３…ＲＡＭ、１１４…不揮発性メモリ、１１５…ＣＰＵバス、１０１…３軸の加速度センサ、１０２…Ａ／Ｄ変換部、１０３…表示部、１０４…操作部１０４、２００…音響再生装置、２１０…制御部、２０１…３軸の加速度センサ、２０２…Ａ／Ｄ変換部、２０３…楽曲ＤＢ、２０４…プレイリスト格納部、２０５…音声再生処理部、２０６…スピーカ、２２１…操作部、２２２…表示部、２２３…外部Ｉ／Ｆ、２２４…入出力端子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、歩数計などの使用者（ユーザー）の体動を検出して利用する装置、方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自己の健康管理などのために、歩数計を用いて自己の運動量を把握することが広く行われている。従来の歩数計では、正確に歩数をカウントするためには、その構造上、本体の装着位置や装着方向に制約があるものが多かった。しかし、近年においては、使い勝手をより向上させるために、装着位置や装着方向を自由に設定できる体動検出装置が提案される。その中でも、多軸の加速度センサを用いて姿勢推定を行いつつ、同じセンサを用いて体動検出を行う方法および装置が提案されている。これは、姿勢の推定に角度センサ等を用いる方法と比較して、安価に実現できるという利点がある。
【０００３】
例えば、後に記す特許文献１には、互いに検出方向が異なる複数の体動センサにより加速度を検出し、各センサの信号パターンを解析することによって作用軸を判定/選択し、作用軸の信号解析によって歩行検出を行う方法が開示されている。また、後に記す特許文献２には、互いに直交する２軸もしくは３軸の加速度センサを搭載し、各軸のセンサ信号の合成ベクトルから体動の運動方向を推定し、推定した運動方向の信号成分を解析することによって体動を検出する方法が開示されている。
【０００４】
なお、上述した特許文献１、特許文献２は以下に示す通りである。
【特許文献１】特開２００４−１４１６６９号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、複数のセンサから測定に適したセンサを作用軸として一つだけ選択するため、検出する使用者の体動の方向（運動方向）と選定した作用軸とが一致しないケースもあり、歩行以外の体動の影響を受けて正確な歩数計測ができなくなる可能性があると考えられる。また、特許文献２に開示された方法では、信号波形の性質は考慮されず、信号の強度のみを問題としているために、歩行以外の体動もカウントしてしまう可能性があると考えられる。
【０００６】
ここで、歩行以外の体動とは、歩行に応じて使用者の身体に発生する鉛直方向以外の動きを意味し、使用者の歩数を計測するための歩数計が使用者の手に持たれて水平方向に振られた場合の動きや例えば使用者の歩数を計測するための歩数計が吊り紐によって使用者の首に掛けられている場合に生じる振り子運動など、様々な動きが考えられる。
【０００７】
このため、歩行以外の使用者の体動の影響を受けることなく、歩行時の使用者の鉛直方向の体動のみを正確に検出して、これをカウントできるようにし、使用者の歩数を正確に計測できるようにすることが望まれる。さらに、使用者の体動を詳しく見ると、静止している状態の場合もあれば、静止状態から歩行状態へ、あるいは、歩行状態から静止状態への過渡期の状態もある。また、動作状態であっても歩行（ウォーキング）状態と走行（ランニング）状態なども異なる。このため、使用者の歩行ピッチ（歩行速度、あるいは、単位時間当たりの歩数（回数））を正確に把握することができれば、使用者の動作状態を正確に把握でき、歩数の計測をさらに正確に行うことができるなど役立つことになる。
【０００８】
以上のことにかんがみ、この発明は、種々のノイズの影響を受けることなく、ユーザーの鉛直方向の体動（動作）を正確に検出できるようにすると共に、必要に応じてユーザーの体動（動作）ピッチをも正確に検出して利用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の体動検出装置は、
使用者の身体に装着するようにされる加速度センサと、
前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出手段と、
前記鉛直成分抽出手段によって抽出された前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解手段と、
前記分解手段によって分解された前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定されるピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出手段と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載の発明の体動検出装置によれば、加速度センサからの検出出力から鉛直成分抽出手段により使用者の体動の鉛直成分が抽出される。この抽出された鉛直成分は、分解手段によって高域成分と低域成分とに分解される。分解されて得られた低域成分は使用者の体動に応じた成分を含むものであり、検出手段により用いられて体動のピーク位置の候補が検出される。
【００１１】
そして、検出された各ピーク位置の候補を含む所定の範囲毎に、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比を求める。高域成分にはノイズが混入し易い。このため、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が所定値より小さい場合には、その所定範囲のピーク位置の候補をピーク位置として特定するが、逆に、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が所定値より大きい場合には、その所定範囲のピーク位置の候補は、ピーク位置の候補からは除外する。このようにして特定されたピーク位置の候補に基づいて、体動検出手段により使用者の体動が検出される。
【００１２】
これにより、ノイズなどの影響を受けることなく、使用者の鉛直方向の体動を精度よく検出することができるようにされる。
【００１３】
また、この出願の請求項２に記載の発明の体動検出装置は、請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された各ピーク位置の候補を含む所定範囲について、比較対象の範囲を定めて波形を比較し、一致した場合にそのピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定手段を備え、
前記体動検出手段は、前記決定手段によって決定されたピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする。
【００１４】
この請求項２に記載の発明の体動検出装置によれば、特定手段によって特定された各ピーク位置の候補を含む所定区間について、ペアとなる区間を定めて波形を比較し、両区間の波形が一致した場合には、比較元のピーク位置の候補をピーク位置として決定し、一致しない場合にはピーク位置からは除外する。
【００１５】
これによって、ノイズが混入することによってたまたまピークが生じた場合を除去して、真に使用者の鉛直方向の体動に応じてピーク位置のみを抽出、特定して、使用者の体動を正確に検出することができるようにされる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明の体動検出装置は、請求項１または請求項２に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定手段によって決定された複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定手段と、
前記間隔推定手段において推定された前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別手段と
を備えることを特徴とする。
【００１７】
この請求項３に記載の発明の体動検出装置によれば、間隔推定手段によって、特定手段によって特定されたピーク位置の候補のステップ間隔（特定されたピーク位置の候補間の間隔）、あるいは、決定手段によって決定されたピーク位置のステップ間隔（決定されたピーク位置間の間隔）が推定され、この推定されたステップ間隔に基づいて、使用者の動作状態が、「静止」の状態にあるのか、「歩行／走行」の状態にあるのか、「不定」の状態にあるのかが判定手段により判定される。
【００１８】
これにより、使用者の動作状態を正確に把握し、使用者の動作状態に応じた機器制御が可能になると共に、使用者が「歩行／走行」状態にある場合においては、そのステップ間隔を正確に把握することもできるようにされる。
【００１９】
また、請求項１１に記載の発明の体動検出装置は、請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出手段は、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出するものであることを特徴とする。
【００２０】
この請求項１１に記載の発明の体動検出装置によれば、鉛直成分抽出手段は、多軸の加速度センサからの検出出力（加速度ベクトル）から重力加速度ベクトルを算出し、多軸の加速度センサからの検出出力と算出した重力加速度ベクトルとを用いた演算により、加速度の鉛直成分を抽出する。
【００２１】
これにより、多軸の加速度センサが使用者の身体にどのような態様で装着されていても、その検出出力（加速度ベクトル）の鉛直成分を論理的に、かつ、正確に抽出することができるようにされる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、ノイズを除去し使用者の鉛直方向の体動を正確に検出することができる。すなわち、ノイズに強い（ノイズの影響を受け難い）体動を検出するための装置、方法、プログラムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図を参照しながら、この発明による装置、方法、プログラムの一実施の形態について説明する。
【００２４】
［体動検出装置の基本構成について］
図１は、この実施の形態の体動検出装置の基本的な構成について説明するためのブロック図である。図１に示すように、この実施の形態の体動検出装置は、加速度センサ１と、鉛直成分抽出部２と、高域／低域分解部３と、ピーク検出／判定処理部４と、ステップ位置解析部５とからなるものである。
【００２５】
この実施の形態の体動検出装置は、使用者の身体に装着されて使用されるものである。加速度センサ１は、一定のタイミング毎に使用者の体動に応じた加速度を検出し、この検出出力を鉛直成分抽出部２に供給する。鉛直成分抽出部２は、加速度センサ１からの検出出力から、使用者が歩行や走行といった運動を行った場合の鉛直方向の体動に応じた成分を含む加速度ベクトルの鉛直成分を抽出し、これを高域／低域分解部３に供給する。なお、加速度センサ１において検出された加速度ベクトルのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換は、加速度センサ１側で行ってもよいし、鉛直成分抽出部２側で行ってもよいし、あるいは、加速度センサ１と鉛直成分抽出部２との間で行うようにしてもよい。
【００２６】
高域／低域分解部３は、鉛直成分抽出部２からの加速度ベクトルの鉛直成分を、ノイズが混入し易い高域成分と、使用者の鉛直方向の体動に応じた成分を含む低域成分とに分解し、そのそれぞれをピーク検出／判定処理部４に供給する。ピーク検出／判定処理部４は、高域／低域分解部からの加速度ベクトルの鉛直成分の高域成分と低域成分の供給を受けて、ピーク検出と検出したピークに基づく体動検出とを行う部分である。
【００２７】
すなわち、ピーク検出／判定処理部４は、高域／低域分解部３から供給された加速度ベクトルの鉛直成分のうちの低域成分に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、当該ピーク位置の候補を含む所定範囲における低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比が予め決められた値よりも小さい場合に、当該ピーク位置を鉛直成分のピーク位置の候補として特定する。
【００２８】
このように、低域成分のエネルギーに対する高域成分のエネルギーの比を用いるのは、後述もするように、高域成分にはノイズがのりやすく、ノイズの混入によって発生したピークを除外するためである。このようにして特定されたピーク位置の候補に基づいて使用者の鉛直方向の体動を比較的に精度よく検出することが可能である。しかし、より精度よく使用者の鉛直方向の体動を検出できるようにするために、この実施の形態の体動検出装置のピーク検出／判定処理部４は、波形マッチング処理をも行うようにしている。
【００２９】
すなわち、ピーク検出／判定処理部４は、特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、この設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、マッチングが取れた場合に比較対象の波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する。このようにマッチングを行うのは、使用者の歩行や走行といった周期的な運動を確実に検出するためであり、異なるピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形が類似していれば、ピーク位置の候補が周期的に発生していると判別することが可能になるためである。
【００３０】
このようにして決定されたピーク位置は、使用者の鉛直方向の体動に応じて生じたものであることは間違いないので、決定されたピーク位置に従って、使用者の鉛直方向の体動を精度よく検出することができるようにされる。さらに、この実施の形態の体動検出装置においては、ステップ位置解析部５が設けられている。
【００３１】
このステップ位置解析部５は、ピーク検出／判定処理部４において決定されたピーク位置を示す情報の提供を受けてこれを解析し、使用者の歩行や走行の体動ピッチ（歩行や走行のテンポ）を検出することができるようにしている。そして、詳しくは後述もするように、検出した使用者の体動ピッチに応じて異なる制御を行うようにするなどのことができるようにしている。
【００３２】
なお、「ピッチ」という文言は、同じことを繰り返したり、また一定の間隔でことを行ったりする場合において、その速度や回数を意味する。したがって、「体動ピッチ」という文言は、体動の速さや回数を意味し、体動が歩行であるときには、歩行の速さ（歩行速度）あるいは単位時間当たりの歩数を意味する。
【００３３】
そして、この明細書においては、「ピッチ」と同義の文言として、「テンポ」という文言を用いる場合もある。「テンポ」という文言は、本来、楽曲の演奏にあたって譜面に指定された速度（楽曲進行の速度）を意味するものである。したがって、楽曲の「再生テンポ」といったときには、音楽データの再生時の速さであり、１分間あたりの拍の数（ＢＰＭ：Beat Per Minutes）を意味する。
【００３４】
また、使用者の「体動テンポ（動作テンポ）」といったときには、体動（動作）の速度であって、例えば、使用者の体動（動作）が歩行（ウォーキング）や走行（ランニング）などの場合には、１分間あたりの歩数であり、また、動作がジャンプの場合には、１分間当たりのジャンプの回数であるというように、１分間当たりの使用者の計数可能な最小の動作の単位（１つの動作（体動））の数を意味する。このように、使用者の体動（動作）について用いる「ピッチ」という文言と「テンポ」という文言とは、この明細書においてはほぼ同義の文言として用いる。
【００３５】
［体動検出装置の各部の機能、動作について］
以下に、この実施の形態の体動検出装置を構成する各部毎の機能や動作について、より詳細に説明する。
【００３６】
［加速度センサ１について］
まず、加速度センサ１について説明する。この発明の体動検出装置は、使用者の身体に装着するようにされる加速度センサ１からの検出出力に基づいて、使用者の歩行や走行に応じた鉛直方向の体動を正確に検出できるようにするものである。加速度センサ１としては、１軸（単軸）のものや、２軸や３軸などの多軸のものを用いることが可能である。
【００３７】
加速度センサ１として、１軸の加速度センサを用いた場合には、使用者の鉛直方向の体動を検出できるようにするために、装着位置や装着方向についてある程度制約を受ける。例えば、腕や足などに１軸の加速度センサを装着した場合には、腕や足の振りの影響を受けることが考えられるなど、装着する位置によって鉛直方向以外の影響を受ける可能性がある。
【００３８】
このため、加速度センサ１として１軸の加速度センサを用いる場合には、使用者の歩行、走行に応じた鉛直方向の体動をできるだけ正確に検出できるようにするために、例えば、使用者の腰部に、加速度の検出方向が鉛直方向となるように当該１軸の加速度センサを装着しなければならないといった制約が生じる。しかし、このような制約を遵守した場合には、１軸の加速度センサからの検出出力は加速度の鉛直成分として用いることができる。この場合、１軸の加速度センサ自体が鉛直成分抽出部２としての機能を有することになる。
【００３９】
これに対して、加速度センサ１として互いに直交する軸により構成される２軸や３軸の加速度センサを用いることにより、加速度センサ１の装着位置や装着方向に柔軟性を持たせることが可能になる。しかし、加速度センサ１として多軸の加速度センサを用いる場合には、多軸の検出出力から鉛直成分を抽出する必要が生じる。この実施の形態の体動検出装置において、加速度センサ１は、例えば３軸の加速度センサが用いられている。このため、加速度センサ１の後段に鉛直成分抽出部２を設けている。
【００４０】
［鉛直成分抽出部２について］
鉛直成分抽出部２は、（１）当該多軸の加速度センサ１からの検出出力を用いて、その重力場における重力加速度ベクトルを推定し、（２）この重力加速度ベクトルの推定結果に基づいて、同じ加速度センサ１の検出出力から鉛直方向の信号成分を抽出する処理を行う。
【００４１】
このように、多軸の加速度センサ１からの全ての軸についての検出出力を総合的に用いて、鉛直成分を抽出することによって、作用軸を推定する必要がなく、ユーザーに対する加速度センサ１の装着位置や装着方向に左右されること無く、ユーザーの鉛直方向の運動を正確に検出することができるようにしている。
【００４２】
ここで、加速度センサ１として、３軸の加速度センサを用いる場合について具体的に説明する。加速度センサ１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸とし、当該加速度センサ１から得られるある時点ｎの加速度ベクトルａｎを図２の（１−１）式に示すように、ａｘｎ（Ｘ軸成分）、ａｙｎ（Ｙ軸成分）、ａｚｎ（Ｚ軸成分）で表すものとする。この図２の（１−１）式に示した加速度ベクトル（加速度ベクトルのデータ系列）ａｎから重力加速度ベクトルｇの推定を行うと共に、体動検出をも行うようにする。
【００４３】
具体的には、重力加速度ベクトルｇの推定は、より簡便には加速度ベクトルａｎの各軸の移動平均値を算出し、その平均ベクトルを重力加速度ベクトルｇとする方法がある。この場合、体動による信号成分の影響を少なくするために、十分長い区間で移動平均の計算を行うことが望ましい。また、加速度ベクトルａｎの各軸の値を、最小二乗法などを用いて解析し、重力加速度ベクトルｇの算出を行うようにする方法を用いるようにしてもよい。
【００４４】
加速度ベクトルａｎを用いて重力加速度ベクトルｇを推定した結果を、図２の（１−２）式に示すように、ｇｘ（Ｘ軸成分）、ｇｙ（Ｙ軸成分）、ｇｚ（Ｚ軸成分）で表すものとする。この場合、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎは、図２の（１−３）式に示す演算により求めることができる。すなわち、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎは、図２の（１−３）式に示したように、重力加速度ベクトルｇの内積と加速度ベクトルａｎの積を重力加速度ベクトルｇの絶対値（大きさ）で割り算することにより求めることができる。
【００４５】
このように、３軸の加速度センサ１により検出される加速度ベクトルａｎと当該加速度ベクトルから求められる重力加速度ｇとから、鉛直成分ｖｎを演算により正確に求めることができる。すなわち、３軸の加速度センサ１からの検出出力を総合的に用い、その中から鉛直成分のみを数値計算により分離することにより、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出できるという着想に基づいてこの発明はなされている。
【００４６】
また、重力加速度ベクトルｇの３次元空間における偏角を求めたうえで、加速度ベクトルａｎを回転させることによっても同様の計算ができる。すなわち、重力加速度ベクトルｇについての偏角θ、φを、図３の（２−１）、（２−２）に示すときに、図３の（２−３）式により計算されるａ´ｘｎは、加速度ベクトルａｎの鉛直成分であり、ａ´ｘｎは、鉛直成分ｖｎと一致する。また、ベクトルａ´ｙｎとベクトルａ´ｚｎの内積は、重力加速度ベクトルｇを法線ベクトルとする平面への加速度ベクトルａｎの正射影である。
【００４７】
つまり、３軸の加速度センサ１からの検出出力により得られる加速度ベクトルａｎを鉛直成分と水平成分に成分分解できるため、鉛直成分のみならず、水平成分を解析することによって水平方向の体動をも検出することができる。具体的には、水平ベクトルの長さｈｎは、図４の（３−１）式や図４の（３−２）式によって求めることができる。
【００４８】
このように、重力加速度ベクトルの偏角を考慮した演算式を用いる場合には、ユーザーの鉛直方向の体動と水平方向の体動とを、比較的に簡単に、しかも正確に求めることができる。
【００４９】
なお、ここでは３軸の加速度センサ１を用いる場合を例にして説明したが、これに限るものではない。この発明の基本的なコンセプトは、２軸の加速度センサを用いる場合にも３軸の加速度センサを用いる場合と同様にして適用可能である。
【００５０】
すなわち、２軸の加速度センサにより検出する加速度ベクトルａｎと重力加速度ベクトルｇとを、図５の（４−１）式（加速度ベクトル）、図５の（４−２）式（重力加速度ベクトル）のように表すものとすると、３軸の加速度センサを用いる場合と同様に、図２の（１−３）式にしたがって鉛直成分を計算することができる。
【００５１】
また、重力加速度ベクトルｇの偏角θを、図５の（４−３）式に示すように表すものとすると、図５の（４−４）式にしたがって、加速度ベクトルａｎについて、その鉛直成分ａ´ｘｎとこれに直交する水平成分ａ´ｙｎに成分分解でき、ａ´ｘｎと鉛直成分ｖｎとは一致する。
【００５２】
このように、図５に示した各式、および、図２に示した（１−３）式により、２軸の加速度センサを用いた場合であっても、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出することができるし、また、重力加速度ベクトルｇの偏角θを考慮するようにした場合には、ユーザーの水平方向の体動をも正確に検出することが可能となる。
【００５３】
図６は、ユーザーに装着するようにした３軸の加速度センサにより、当該ユーザーが歩行など運動を行っている場合に、サンプリング周波数５０Ｈｚで４秒間、加速度データを取得した場合における、この取得した加速度データと、これを上述したこの発明の基本的なコンセプトにしたがって成分分解した場合に得られるデータとをグラフ化して示したものである。図６において、横軸は時間（ミリ秒）、縦軸は重力加速度（Ｇ）である。また、後述する図７、図８、図１０、図１２、図１４においても、横軸は時間（ミリ秒）、縦軸は重力加速度（Ｇ）である。
【００５４】
すなわち、図６Ａは、３軸の加速度センサからの加速度データのグラフであり、図６Ｂは、３軸の加速度データから計算した加速度ベクトルの長さ（大きさ）のグラフであり、図６Ｃは、図２〜図４を用いて説明した方法によって、３軸の加速度データから計算して得られた鉛直成分のグラフである。また、図６Ｄは、図２〜図４を用いて説明した方法によって、３軸の加速度データから計算して得られた水平成分のグラフである。
【００５５】
そして、この図６に示したグラフは、加速度データの検出時において、ユーザーは主に鉛直方向の運動を行っていたが、約８０サンプル目、約１００サンプル目および１７０サンプル目に水平方向の運動が発生し、これがノイズ成分として存在している場合を示している。
【００５６】
しかし、ノイズ成分は水平成分に存在するものであるために、この発明の基本的なコンセプトにしたがって、加速度データ（加速度ベクトル）を鉛直成分（図６Ｃ）と水平成分（図６Ｄ）とに成分分解すれば、鉛直成分からは水平成分のノイズを除去することができるので、ユーザーの鉛直方向の体動を正確に検出できることが分かる。もちろん、水平成分からは鉛直成分のノイズを除去することができるので、ユーザーの水平方向の体動を正確に検出できる。すなわち、成分分解することにより、ノイズの低減効果がある。
【００５７】
なお、ここでは、演算により加速度ベクトルの鉛直成分を抽出するようにしたが、これに限るものではない。例えば、各軸の加速度ベクトルの長さ（大きさ）を演算により求めて、一番長さのある加速度ベクトルを使用者の体動を一番反映した加速度ベクトルの鉛直成分として用いるようにしたり、あるいは、使用者の体動を一番反映していると推測される軸の検出出力（加速度ベクトル）を鉛直成分として用いるようにしたりしてもよい。
【００５８】
しかし、加速度ベクトルの長さに応じて鉛直成分を特定したり、あるいは、鉛直成分に応じた軸を推定したりする場合には、多軸の加速度センサ１の使用者に対する装着位置や装着方向がある程度制限される場合もある。しかし、演算によって加速度ベクトルの鉛直成分を抽出するようにした場合には、上述もしたように、多軸の加速度センサ１の使用者に対する装着位置や装着方向の制約を受けることは無いので、体動検出装置の使用者に対する装着の自由度を向上させることができる。
【００５９】
［高域／低域分解部３について］
次に、高域／低域分解部３の機能及び動作について説明する。上述したように、鉛直成分抽出部２において抽出された鉛直成分ｖｎを関数ｘ（ｎ）で表すものとする。鉛直成分抽出部２からの加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）は、高域／低域分解部３に供給される。高域／低域成分分解部３は、例えばＬＰＦ（Low Pass Filter）の構成とされ、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）を帯域分割し、高域成分ｘｈ（ｎ）と低域成分ｘｌ（ｎ）とに分離する。
【００６０】
このとき、高域／低域分解部３のＬＰＦとしての特性としては、歩行や走行による加速度の主要成分が含まれる２Ｈｚ〜４Ｈｚが通過域となっていることが望ましい。また、鉛直成分ｘ（ｎ）と高域成分ｘｈ（ｎ）および低域成分ｘｌ（ｎ）の位相は揃っていることが望ましい。
【００６１】
このように、鉛直成分ｘ（ｎ）について、高域成分ｘｈ（ｎ）と低域成分ｘｌ（ｎ）とに分離するのは、上述もしたように、低域成分ｘｌ（ｎ）には使用者の鉛直方向の体動に応じて変化する成分が多く含まれ、高域成分ｘｈ（ｎ）にはノイズ成分が混入し易いためである。このようにして高域／低域分解部３において分解された高域成分ｘｈ（ｎ）と低域低分ｘｌ（ｎ）とは、ピーク検出判定処理部４に供給される。
【００６２】
［ピーク検出／判定処理部４の機能と動作について］
ピーク検出／判定処理部４は、上述もしたように、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいて、ピーク位置の候補を検出すると共に、このピーク位置の候補を基準に用いた所定範囲毎に低域成分のエネルギーと高域成分のエネルギーの成分比に基づいてピーク位置の候補を特定する。
【００６３】
このように、低域成分のエネルギーと高域成分のエネルギーの成分比を用いる理由について説明する。図７、図８は、この実施の形態の体動検出装置を使用者の異なる部位に装着した場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。具体的には、図７は、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図であり、図８は、この実施の形態の体動検出装置を使用者のズボンのポケットに入れて用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。
【００６４】
図７、図８とも、使用者の歩行時における３軸の加速度センサ１において検出された加速度信号を５０Ｈｚでサンプリングすることにより計測したものである。また、図７、図８とも最上段のグラフが３軸の加速度ベクトルから抽出した鉛直成分、すなわちｘ（ｎ）であり、中段に示したグラフが鉛直成分ｘ（ｎ）の内の低域成分ｘｌ（ｎ）であり、最下段のグラフが鉛直成分ｘ（ｎ）の高域成分ｘｈ（ｎ）である。
【００６５】
そして、図７に示したように、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着した場合における３軸の加速度センサ１の検出出力においては、中段に示した低域成分ｘｌ（ｎ）に周期的な変化が集中し、最下段に示した高域成分ｘｈ（ｎ）には周期的な変化はほとんど無いことからほぼ歩行による上下動に対応する成分のみが加速度信号として計測されていることが分かる。
【００６６】
したがって、この実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して使用するようにした場合には、使用者の鉛直方向の体動に応じた成分のみを効率よく計測することができるので、鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）の波形を閾値判定あるいはピーク検出することによって歩行や走行などの体動を検出することができ、これをカウント処理すれば、正確に歩数のカウント（計数）が可能な歩数計が実現出来る。
【００６７】
これとは対称的に、図８に示したように、この実施の形態の体動検出装置を使用者のポケットに入れて用いるようにした場合における３軸の加速度センサ１の検出出力においては、歩行に応じた周期的な上下動以外の振動成分（ノイズ成分）が、中段に示した低域成分ｘｌ（ｎ）にも、また、最下段に示した高域成分ｘｈ（ｎ）にも現れており、特に、最下段に示した高域成分ｘｈ（ｎ）に多く現れている。したがって、低域成分について閾値判定やピーク検出を行うようにしても、歩行以外のノイズ成分を歩行に応じた体動として誤検出してしまう可能性が非常に高くなる。
【００６８】
ところで、図８において、区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃに示すように、中段に示した低域成分のグラフにおいて、振幅が１Ｇを下回っている区間（領域）を区切った場合、周期的な運動である歩行による上下動に対応する波形は、区間Ａの波形と区間Ｂの波形であり、区間Ｃの波形は、周期的なものではなく、歩行以外の振動、すなわちノイズ成分である。そして、図８に示したように、区間Ａ及び区間Ｂでは高域成分が弱いのに対して、区間Ｃでは高域成分が強い。
【００６９】
このように、周期的な運動である歩行による使用者の体の上下動に応じた成分は、低域成分ｘｌ（ｎ）に顕著に現れ、ノイズ成分は高域成分ｘｈ（ｎ）に顕著に現れる。そこで、ピーク位置の候補として検出したそれぞれのピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補の前後に予め決められた時間幅を有する所定領域を定める。
【００７０】
例えば、ピーク位置の候補の前Ｍサンプル区間と後Ｍサンプル区間（Ｍは１以上の整数）というように所定範囲を定めればよい。なお、図７、図８においては、比較的にノイズの影響を受け難い極小値をピーク値として検出し、これに対応するピーク位置をピーク位置の候補として特定するようにしている。
【００７１】
このようにして定めたピーク位置の候補を含む各所定領域において、低域成分ｘｋ（ｎ）のエネルギーと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーとのエネルギー比ｄを求める。図９は、エネルギー比ｄを求めるための計算方式を説明するための図である。加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈは、図９の（５−１）式によって求めることができる。また、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌは、図９の（５−２）式によって求めることができる。
【００７２】
なお、図９の（５−１）式と（５−２）式において、ｎ１はピーク位置の候補を含む所定領域の開始位置を示し、ｎ２はピーク位置の候補を含む所定領域の終了位置を示している。そして、低域成分ｘｋ（ｎ）のエネルギーと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーとのエネルギー比ｄは、図９の（５−３）式によって求めることができる。
【００７３】
このようにして求めたエネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄよりも小さい場合に、その所定領域に含まれるピーク位置の候補として検出された位置をピーク位置の候補として特定する。すなわち、ピーク位置の候補として特定した位置は、使用者の歩行あるいは走行といった運動に応じてピークになったものと判断し、このピーク位置の候補をカウントすることにより、歩行や走行を行った使用者の歩数を正確にカウントすることができる。すなわち、ある閾値Ｄを定めたうえで、エネルギー比ｄ＜閾値Ｄのときに限って歩行あるいは走行と判定することにより、歩行や走行以外の振動成分の影響を排除できる。
【００７４】
しかしながら、上述のように、歩行や走行といった使用者の体動に応じた変化を検出するために、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈとのエネルギー比ｄを考慮してピーク位置の候補を特定するようにしても、まだ誤判定をする場合があると考えられる。
【００７５】
図１０は、歩行や走行といった使用者の周期的な体動以外の影響により、多軸の加速度センサ１により検出される加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）にも不規則な信号が混入した場合のグラフを示す図である。例えば、転んだり、体動検出装置を落としたり、あるいは、使用者がジャンプするなど、歩行や走行以外の不規則な動作が発生した場合には、図１０の中段の低域成分ｘｌ（ｎ）のグラフに表されるように、歩行や走行以外の不規則な体動成分が混入する場合がある。
【００７６】
このように、歩行や走行以外の不規則な体動成分が、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）に混入していた場合には、これを周期的な運動である歩行や走行に応じた体動と誤判定をしてしまう場合があると考えられる。そこで、ある区間において信号波形が似ているかどうかを比較して、波形が似ていれば歩行や走行であると判定をするようにする。
【００７７】
例えば、歩行や走行以外の不規則な動作が発生した場合の加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）、低域成分ｘｌ（ｎ）、高域成分ｘｈ（ｎ）の例のグラフである図１０において、ピーク位置として、位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃを検出することができる。これらに関して、位置Ａと位置Ｂ、位置Ｂと位置Ｃ、位置Ａと位置Ｃというようにペアを作り、そのペア間において、それぞれのピーク位置の周辺の波形についてマッチングを取るようにする。
【００７８】
この場合、図１０からも明らかなように、位置Ａの近傍の波形、位置Ｂの近傍の波形、位置Ｃの近傍の波形については、相互に類似するものがないために、周期的な体動である歩行や走行の体動とは異なるものと判断し、歩行や走行時の体動ではないものとして判断することが可能である。
【００７９】
これに対して、図７や図８に示したように、加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）、低域低分ｘｌ（ｎ）、高域成分ｘｈ（ｎ）が検出された場合において、ピーク位置の候補として特定された位置を含む所定区間を設定し、その前、あるいは、後ろの１つ以上の所定区間の波形とマッチング処理した場合には、類似する場合があるためにピーク位置の候補として特定された位置を、正式なピーク位置として決定することができる。
【００８０】
具体的には、図７に示した例の場合には、ノイズの影響が少ないように、低域成分ｘｌ（ｎ）のグラフにおいて極小値をピーク値として取るようにすれば、隣り合うピーク位置を含む波形の類似度は非常に高いので、各ピーク位置の候補として特定された位置をピーク位置として決定することができる。また、図８に示した例の場合においても、ノイズの影響が少ないように、低域成分ｘｌ（ｎ）のグラフにおいて極小値をピーク値として取るようにしているので、ピーク位置の候補の１つおきの当該ピーク位置を含む波形の類似度が非常に高く、各ピーク位置の候補として特定された位置をピーク位置として決定することができる。
【００８１】
このように、ピーク位置の候補を特定し、その候補を含む所定区間の波形について、比較する（マッチングを取る）他の所定区間を定め、両所定区間同士の波形を比較して類似度が高い場合に、比較対象の所定区間に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定することができる。
【００８２】
なお、比較する他の所定区間は、例えば、隣り合う所定区間同士、あるいは、１つおきの所定区間同士、あるいは、２つおきの所定区間同士というように、適宜定めることができる。あるいは、前（過去方向）の１つ以上の所定区間の波形と比較し、２つ以上の所定区間との間で類似度が高い場合に、比較元の所定区間のピーク位置の候補をピーク位置と決定するなど、比較する所定区間の位置や数は任意に設定することが可能である。
【００８３】
このように、この実施の形態の体動検出装置において、ピーク検出判定処理部４は、単に加速度ンベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）の情報（波形）からピーク位置の候補を検出し、低域成分のエネルギーｅｌと高域成分のエネルギーｅｈとのエネルギー比ｄを考慮してピーク位置の候補を特定するに止まらず、ピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形比較（波形マッチング）を行うことによって、歩行や走行と言った使用者の周期的な体動を正確に検出することができるようにしている。
【００８４】
そして、使用者の歩行や走行などの周期的な体動を正確に検出することができるので、使用者の体動をカウントすることにより、正確に使用者の歩行時や走行時における歩数のカウントが可能な歩数計を実現することができる。なお、精度を若干落としてよければ、上述もしたように、波形マッチングを行うことなく、エネルギー比ｄを用いて特定するようにしたピーク位置の候補に従って歩数をカウントしてもよい。
【００８５】
［ステップ位置解析部５の機能と動作について］
上述した加速度センサ１、鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４の各部の機能により、使用者の身体に装着される加速度センサ１からの検出出力に基づいて、使用者の歩行や走行に応じて使用者の身体に生じる鉛直方向の体動を正確に検出することができる。このようにして検出した体動をカウントすれば、使用者の歩数を正確にカウントすることも可能となる。
【００８６】
しかしながら、使用者の動作状態としては、歩行や走行を行っている動作状態ばかりではなく、静止している状態もあれば、静止状態でもなく動作態でもない不定な状態である場合もある。このため、使用者の動作状態を正確に把握できれば、歩数をカウントするなどのように、体動をカウントする場合においても、静止状態や不定状態にあるときにおいても体動のカウントを行うといった誤動作をさらに防止することが可能である。
【００８７】
そして、歩行や走行など運動を行っている動作状態にあることが分ければ、その期間においては使用者の体動を正確に検出し、使用者の体動ピッチ（体動テンポ）を正確に把握し、使用者の他動ピッチに合わせた機器制御を行うことも可能となる。そこで、この実施の形態の体動検出装置において、ステップ位置解析部５は、ピーク検出／判定処理部４２おいて決定されたピーク位置を示す情報の供給を受けて、これに基づき、使用者の動作状態を正確に把握することができると共に、使用者が歩行や走行などの周期的な運動を行っている場合においては、その体動ピッチをも正確に検出することができるようにしている。
【００８８】
図１１は、使用者の動作状態の遷移を説明するための図である。図１１に示すように、使用者の動作状態として、「不定」、「静止」、「歩行／走行」の３つの状態があるものとする。ここで、「静止」は使用者の体の動きが全く無い状態を、「歩行/走行」は使用者が歩行または走行している状態を、「不定」は上記２つの状態以外の状態を意味する。また、初期状態は「不定」から開始するものとする。また、「静止」状態から「歩行／走行」状態に遷移する場合、あるいは、「歩行／走行」状態から「静止」状態に遷移する場合には、「不定」状態を経由するものとする。
【００８９】
そして、ステップ位置解析部５においては、ピーク検出／判定処理部４からの決定されたピーク位置情報に基づいて、まず、使用者の動作状態を判定する。ここでは、図１１において、遷移Ａ〜遷移Ｇのそれぞれの遷移状態を判別することにより、使用者の動作状態を判別する。
【００９０】
すなわち、「不定」状態が維持される場合を遷移Ａ、「不定」状態から「歩行／走行」状態に変化する場合を遷移Ｂ、「歩行／走行」状態が維持される場合を遷移Ｃ、「歩行／走行」状態から「不定」状態に遷移する場合を遷移Ｄ、「不定」状態から「静止」状態に遷移する場合を遷移Ｅ、「静止」状態から「不定」状態に遷移する場合を遷移Ｆ、「静止」状態が維持される場合を遷移Ｇというように、各状態が維持される場合についても１つの遷移状態として動作状態の遷移を細かく把握するようにしている。
【００９１】
次に、各遷移状態の判別のための条件について説明する。各遷移状態の判別は、上述もしたように、ピーク検出／判定処理部４において決定されたピーク位置に基づいて行う。以下においては、「決定されたピーク位置」を「検出されたステップ」とも言う。すなわち、ピーク検出／判定処理部４において決定されたピーク位置が、使用者の鉛直方向の体動に応じたステップとみなすようにしている。そして、（１）以下に説明する遷移Ｂである場合の条件も、遷移Ｃである場合の条件も満たさないときには、遷移Ａの状態であると判定し、「不定」状態を維持する。
【００９２】
また、（２）遷移Ａの状態であると判定した後に、検出されたステップ（決定されたピーク位置）のうち新しい方から数個について、隣接するステップの時間間隔を計算し、時間間隔が一定である場合には、「不定」から「歩行/走行」へ遷移する遷移Ｂの状態であり、使用者の動作状態としては、「歩行／走行」状態になったと判定する。この場合、基準ステップ間隔（基準ピッチＰｓ）を算出しておく。なお、基準ステップ間隔は、後述もするが、遷移Ｂであることの判定に用いたステップ間の間隔の平均値である。
【００９３】
また、（３）遷移Ｂまたは遷移Ｃと判定した後に、新しく検出されたステップとその直前のステップとの間隔が、基準ステップ間隔（基準ピッチＰｓ）の整数倍に対してある誤差範囲内である場合には、遷移Ｃの状態であると判定し、「歩行/走行」状態を維持する。また、遷移Ｂまたは遷移Ｃであると判定した後において、上述した（３）の遷移Ｃであると判定するための条件を満たさない場合には、遷移Ｄの状態であり、使用者の動作状態としては、「不定」状態であると判定する。
【００９４】
また、（５）遷移Ａまたは遷移Ｄであると判定した後において、一定時間以上、ステップが検出されない場合（ピーク位置が決定されない場合）には、「不定」から「静止」へ遷移する遷移Ｅの状態であり、使用者の動作状態としては「静止」状態であると判定する。また、（６）遷移Ｅまたは遷移Ｇであると判定した後において、ステップの検出がされた場合（ピーク位置が決定された場合）には、「静止」から「不定」へ遷移する遷移Ｆの状態であり、使用者の動作状態としては、「不定」状態になったと判定する。
【００９５】
また、（７）遷移Ｅまたは遷移Ｇと判定された後において、ステップが検出されない場合（ピーク位置が決定されない場合）には、遷移Ｇであると判定し、使用者の動作状態としては。「静止」状態を維持する。
【００９６】
なお、上述した（２）の遷移Ｂか否かの判定において、ステップ間隔が一定かどうかの判定基準は、ステップ間隔の分散や標準偏差があるかどうかで判定してもよいし、最大値と最小値の差が閾値以下であるかどうかで判定するのでもよい。また基準ステップ間隔は、上述もしたように判定に用いたステップの時間間隔の平均を用いたり、あるいは、判定に用いたステップの時間間隔の中間値を用いたりしてもよい。
【００９７】
図１２は、図１に示した体動検出装置の加速度センサ１、鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４の各部の機能を用いて、加速度センサ１からの検出出力からステップ検出（ピーク位置の決定）をした場合の波形を示す図である。この図１２においても、ピークは極小値側で取るようにしている。図１２Ａに示す波形は、「不定」状態から４つのステップ（決定されたピーク位置）が検出された場合の波形を示す、図１２Ｂは、図１２Ａの状態から、その直後のステップが検出された場合の波形を示している。このような図１２を用いて、状態遷移の例について具体的に説明する。
【００９８】
まず、図１２Ａに示した波形において、最初は「不定」の状態であったとする。この後、４つのステップが検出（２つのピーク位置が決定）されているため、ステップ位置解析部５は、隣接するステップ区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各ステップ間隔を算出し、それらを比較する。この例の場合、ステップ区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各区間の間隔はほぼ一定であるので、この場合には、「不定」から「歩行／走行」へ遷移する遷移Ｂの状態であると判定することができる。
【００９９】
このとき、ステップ位置解析部５は、図１３に示す（６−１）式により、基準ピッチ（基準ステップ間隔）Ｐｓを算出する。なお、図１３に示した（６−１）式は、図１２Ａの状態にあるときの基準ピッチＰｓを算出するための式であり、ステップ区間が増えれば、分子の加算される区間と、分母の区間数が変わることになる。
【０１００】
そして、図１２Ａに示した状態から、図１２Ｂに示した状態に変化した場合には、最新のステップ区間Ｔ４のステップ間隔と、図１３の（６−１）式によって算出した基準ピッチＰｓとを比較する。この場合、ステップ区間Ｔ４のステップ間隔と基準ピッチＰｓとはほぼ同じであり、差分は誤差範囲内であると判定されることにより、遷移Ｃの状態であると判定され、「歩行／走行」の状態が維持されることになる。
【０１０１】
なお、「歩行／走行」状態における歩行時や走行時におけるピッチの周期（ステップ間隔）は、基準ピッチを代表値として用いてもよいし、ある時間区間内のステップ間隔の平均値や、一定数のステップ間隔の平均値を用いてもよい。
【０１０２】
また、上述の説明においては、「歩行」状態と「走行」状態とを区別せずに、「歩行／走行」状態というように１つの状態として把握するようにした。しかし、これに限るものではない。「歩行」状態と「走行」状態とをそれぞれ別の状態として把握できるようにしてもよい。
【０１０３】
歩行と走行を分ける基準として、上述した（２）の遷移Ｂの判定の条件に加えて、（Ａ）ステップ間隔がある一定未満の場合は「走行」状態と判定し、それ以外の場合には「歩行」と判定するようにしたり、あるいは、（Ｂ）加速度波形のピーク値が一定以上の場合は「走行」状態であると判定し、それ以外の場合には「歩行」状態であると判定したりすることが可能である。もちろん、上述のように、上述（Ａ）または（Ｂ）の何れかの条件を用いてもよいし、上述の（Ａ）と（Ｂ）との両方の条件用いるようにしてもよい。
【０１０４】
また、上述したように、「歩行」状態と「走行」状態とを全く別の動作状態として定義してもよいが、状態遷移は図１１にしたがうものとして、「歩行／走行」状態の属性とし、上述した（Ａ）、（Ｂ）の一方または両方の条件（基準）を用いて、「歩行」と「走行」とを分けて把握するようにしてもよい。
【０１０５】
また、遷移Ｃであるか否かの判定においては、ステップ間隔と基準ピッチ（基準ステップ間隔）Ｐｓとをそのまま比較するのではなく、基準ピッチＰｓの整数倍を基準に判定するようにした。このようにすることによって、ステップの検出漏れがあった場合の意図しない状態遷移を防止することに役立つ。
【０１０６】
例えば、この実施の形態の体動検出装置においては、上述もしたように、ピーク検出／判定処理部４において、ピーク位置の候補を検出して、高域と低域のエネルギーを考慮してピーク位置の候補を特定し、さらに、このピーク位置の候補を含む所定間隔毎に波形比較を行うことによって、ピーク位置を決定するようにしている。
【０１０７】
しかし、実際には使用者の歩行が続行しているのにも関わらず、一時的に加速度波形が乱れると周囲の波形とのマッチングが取れず、検出漏れが起こる可能性がある。このため、上述もしたように、ステップ位置解析部５において、遷移Ｃの判定を行う場合に、「基準ピッチの整数倍を基準に判定」することにより、前段のピーク検出／判定処理部４において、歩行ステップ検出漏れ（ピーク位置の決定漏れ）が起こっても安定した状態推定を行うことが可能となる。
【０１０８】
例えば、図１４は、「歩行/走行」状態において、×印（ばつ印）で示した２つのステップ（ピーク位置）の検出漏れが生じ、一番最近に検出されたステップ（ピーク位置）とその直前に検出されたステップ（ピーク位置）との間隔が３ステップ分になる場合の例を示している。
【０１０９】
この図１４に示した例の場合には、遷移Ｃであるか否かを判断するために条件において、新しく検出されたステップとその直前のステップとの間隔が、基準ステップ間隔（基準ピッチＰｓ）の整数倍に対してある誤差範囲内である場合には、遷移Ｃの状態であると判断され、「歩行/走行」の状態は維持されることになる。
【０１１０】
従って、単純に検出されたステップを１つづつ積算するのではなく、ステップ（ピーク位置）が検出されない場合であっても、「歩行／走行」状態が維持されている場合においては、基準ピッチに対する倍数を積算の対象とすることで、より正確な歩数計測も可能となる。したがって、この発明を歩数計に適用することで、歩数計の精度向上にも役立つ。
【０１１１】
このように、この実施の形態の体動検出装置は、加速度センサ１、鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４、ステップ位置解析部５の各部が有機的に機能することによって、使用者の歩行や走行といった体動を正確に検出、これを把握することができる。
【０１１２】
［具体的な装置への適用］
次に、この発明による装置、方法、プログラムを具体的な装置に適用した場合について説明する。以下においては、この発明を歩数計に適用した場合と、音響再生装置に適用した場合とに分けて説明する。
【０１１３】
［歩数計への適用について］
まず、この発明の装置、方法、プログラムの一実施の形態を歩数計に適用した場合について説明する。図１５は、この実施の形態の歩数計１００を説明するためのブロック図である。図１５に示すように、この実施の形態の歩数計１００は、制御部１１０に対して、３軸の加速度センサ１０１がＡ／Ｄ変換部１０２を介して接続されると共に、表示部１０３、操作部１０４が接続されて形成されたものである。
【０１１４】
３軸の加速度センサ１０１は、１軸の加速度センサを互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸に配置して形成されたもの、あるいは、直交する３軸の加速度センサがひとつのパッケージに封入されて形成されたもののいずれを用いてもよい。３軸の加速度センサ１０１からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの検出出力（アナログ出力）は、Ａ／Ｄ変換部１０２に供給され、ここで制御部１１０において処理可能な形式のデジタルデータに変換されて制御部１１０に供給される。
【０１１５】
制御部１１０は、この実施の形態の歩数計１００の各部を制御するものであり、図１５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３、不揮発性メモリ１１４が、ＣＰＵバス１１５を通じて接続されてマイクロコンピュータの構成とされたものである。
【０１１６】
ここで、ＣＰＵ１１１は、各種のプログラムを実行し、各部に供給する制御信号を形成したり、各種の演算を行ったりするなど、制御部１１０における処理や制御の主体となるものである。ＲＯＭ１１２は、ＣＰＵ１１１が実行する各種のプログラムや処理に必要になるデータを記憶保持する。
【０１１７】
また、ＲＡＭ１１３は、処理の途中結果を一時記憶するなど、主に作業領域として用いられるものであり、Ａ／Ｄ変換部１０２を通じて供給される加速度センサ１０１からの数値化された加速度データを記憶保持するバッファメモリなどとしても用いられる。不揮発性メモリ１１４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）やフラッシュメモリなどの電源が落とされても記憶データが消滅することのないメモリであり、電源が落とされても保持しておくべきデータ、例えば設定されたパラメータや追加されたプログラムなどを記憶保持する。
【０１１８】
また、制御部１１０に接続された表示部１０３は、表示制御回路を含み、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等の表示素子を備え、制御部１１０の制御に応じて歩数のカウント値や種々のガイダンス情報等を表示する。具体的には、表示部１０３は、制御部１１０から表示データの供給を受けて、この表示データから表示素子に供給する映像信号を形成し、これを表示素子に供給することによって、制御部１１０からの表示データに応じた表示情報を表示素子の表示画面に表示する。
【０１１９】
また、操作部１０４は、リセットキーや各種のファンクションキーなどを備え、ユーザーからの操作入力を受け付けて、これに応じた電気信号を制御部１１０に供給することができるものである。これに応じて、制御部１１０は各部を制御し、ユーザーの指示に応じた処理を行うことができるようにしている。
【０１２０】
そして、この実施の形態の歩数計１００において、制御部１１０が、図１に示す体動検出装置における鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４、ステップ位置解析部５としての機能を実現すると共に、ステップ計測を行うステップ計測部としての機能をも実現するようにしている。
【０１２１】
すなわち、この実施の形態の歩数計１００の制御部１１０は、加速度センサ１０１からの検出出力に基づいて、図１を用いて説明したように、鉛直成分抽出、鉛直成分の高域／低域の分解、ピーク位置の候補の検出とピーク位置の候補の特定、波形マッチングによるピーク位置の決定を行って、決定したピーク位置に基づいて歩数を計測する。
【０１２２】
さらには、決定したピーク位置に基づいて、使用者の動作状態を正確に把握すると共に、歩行や走行などの体動ピッチを正確に把握し、使用者の動作状態が「歩行／走行」である場合において、体動ピッチに基づいて使用者の歩数をより正確に計測することもできるようにしている。
【０１２３】
以下、図１６〜図２１のフローチャートを参照しながら、図１５に示したこの実施の形態の歩数計の主に制御部１１０において行われる種々の処理について詳細に説明する。
【０１２４】
［鉛直成分抽出処理について］
図１６は、図１５に示したこの実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行される鉛直成分抽出処理を説明するためのフローチャートである。この実施の形態の歩数計１００に電源が投入され、操作部１０４を通じて歩数の計測を実行するようにする指示入力を受け付けると、制御部１１０のＣＰＵ１１１は、まず、図１６に示す処理を実行する。
【０１２５】
制御部１１０は、Ａ／Ｄ変換部１０２を通じて供給される加速度データ（加速度ベクトル）を取得してＲＡＭ１１３にバッファリングする処理を開始し（ステップＳ１０１）、取得した加速度ベクトルを用いて重力加速度ベクトルｇの初期値を算出する（ステップＳ１０２）。そして、サンプルカウンタｃをリセット（ゼロクリア）する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０１〜ステップＳ１０３までの処理が電源投入後のいわゆる初期処理に相当する。
【０１２６】
そして、制御部１１０は、サンプルカウンタｃの値は、予め決められた値Ｎより大きいか否かを判断する（ステップＳ１０４）。この実施の形態においては、演算量を削減するために、重力加速度ベクトルｇの再計算は、Ｎ（Ｎは、１以上の整数）サンプルおきに行うようにしている。
【０１２７】
ステップＳ１０４の判断処理において、サンプルカウンタｃが規定値Ｎよりも大きいと判断したときには、制御部１１０は、重力加速度ベクトルｇの再計算処理を行って（ステップＳ１０５）、この後、サンプルカウンタｃに値０をセットする（ステップＳ１０６）。すなわち、ステップＳ１０６の処理は、サンプルカウンタｃのリセット処理である。そして、最新に再計算して得た重力加速度ベクトルｇと、加速度ベクトルａｎとを用いて、図２または図３を用いて説明したように演算により鉛直成分ｖｎを求める（ステップＳ１０７）。
【０１２８】
また、制御部１１０は、ステップＳ１０４において、サンプルカウンタｃの値は、値Ｎより大きくないと判断した場合には、ステップＳ１０２において算出した重力加速度ベクトルｇの初期値と最新の加速度ベクトルａｎとを用いて、上述もしたように、図２または図３を用いて説明したように演算により鉛直成分ｖｎを求める（ステップＳ１０７）。
【０１２９】
そして、ステップＳ１０７の処理の後、制御部１１０は、最新の加速度データを取得し（ステップＳ１０８）、サンプルカウンタｃに１加算して（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。このようにして、ステップＳ１０７で求められた加速度ベクトルの鉛直成分が、高域／低域分離処理に用いられる。
【０１３０】
なお、この実施の形態において、ステップＳ１０５の重力加速度ベクトルｇの再計算処理と、ステップＳ１０２の重力加速度ベクトルの初期値の算出処理は、基本的に同じ処理であり、加速度ベクトルの各軸のデータの移動平均を取ることによって、重力加速度の推定値として、重力加速度ベクトルｇを算出する。
【０１３１】
ステップＳ１０２、ステップＳ１０５で行われる処理を具体的に説明する。ここでは、現在のサンプル位置をｎ１として、過去Ｍサンプル分の加速度データから重力加速度を求める場合を考える。この場合において、Ｘ軸の重力加速度ベクトルｇｘを求めには、現在のサンプル位置よりもＭ＋１サンプル前からｎ１までの各サンプルにおけるＸ軸の加速度データａｘｎを加算して合計値を求め、この合計値を値Ｍで割り算することにより、Ｘ軸の重力加速度ベクトルｇｘが求められる。
【０１３２】
同様に、Ｙ軸の重力加速度ベクトルｇｙを求める場合には、現在のサンプル位置よりもＭ＋１サンプル前からｎ１までの各サンプルにおけるＹ軸の加速度データａｙｎを加算して合計値を求め、この合計値を値Ｍで割り算することにより、Ｙ軸の重力加速度ベクトルｇｙが求められる。また、Ｚ軸の重力加速度ベクトルｇｚを求める場合には、現在のサンプル位置よりもＭ＋１サンプル前からｎ１までの各サンプルにおけるＺ軸の加速度データａｚｎを加算して合計値を求め、この合計値を値Ｍで割り算することにより、Ｚ軸の重力加速度ベクトルｇｚが求められる。
【０１３３】
このようにして重力加速度ベクトルを算出する場合には、動きによる加速度成分が平均化されてキャンセルされるように十分長い区間で平均を取るようにすることが望ましい。しかし、あまり長すぎると装置の傾きに追従しなくなりため（装置の傾きを正しく反映させることができなくなるために）、例えば、数秒間程度に設定するのが適当である。
【０１３４】
そして、ステップＳ１０７の鉛直成分の抽出処理においては、上述もしたように、図２に示した(１−３)式により、あるいは、図３に示した（２−３）式により、最新の加速度ベクトルａｎと重力加速度ベクトルｇとに基づいて、鉛直成分ｖｎを求める（抽出する）ことができる。
【０１３５】
このように、制御部１１０は、図１６に示した処理を実行することによって、鉛直成分抽出部２としての機能を実現するようにしている。
【０１３６】
なお、図１６に示したように、この実施の形態の歩数計１００においては、重力加速度の推定は、演算量削減のためにＮサンプルおきに行うようにしたが、これに限るものではない。重力加速度の推定についても毎サンプルごとに行ってもよい。重力加速度の推定のための演算処理は、各軸のデータの移動平均をとるものに限るものではない。例えば、最小二乗法などを用いてもよい。
【０１３７】
［鉛直成分の高域／低域分離処理について］
そして、図１６に示した処理により抽出された加速度ベクトルの鉛直成分を高域成分と低域成分とに分離するのであるが、これを上述もしたように、例えば、歩行や走行による加速度の主要成分が含まれる２Ｈｚ〜４Ｈｚの帯域の成分を低域成分として抽出し、４Ｈｚより高い帯域の成分を高域成分として抽出するようにすれば、鉛直成分を予め決められた帯域の高域成分と予め決められた帯域の低域成分とに分離することができる。
【０１３８】
図１６に示した処理により抽出される鉛直成分ｘ（ｎ）には、使用者の歩行運動に伴う上下動に対応したピークが現れ、特に、鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）には、使用者の歩行運動に伴う上下動に対応したピークが顕著に現れる。このため、鉛直成分ｘ（ｎ）を分離することにより得られた低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいて、ピーク位置の候補を検出し、低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーとの比に基づいて、ピーク位置の候補を特定する。
【０１３９】
［ピーク位置の候補の検出及び特定処理について］
図１７は、図１５に示したこの実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行されるピーク位置の候補の検出及び特定処理を説明するためのフローチャートである。この図１７に示す処理は、図１６を用いて説明した鉛直成分抽出処理により抽出された鉛直成分ｘ（ｎ）を分離することにより得られる低域成分ｘｌ（ｎ）と高域成分ｘｈ（ｎ）とに基づいて、例えば、サンプリング毎に実行される。
【０１４０】
まず、制御部１１０は、上述したように、鉛直成分ｘ（ｎ）から分離された低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいてピーク位置の候補を探索（検出）する処理を行う（ステップＳ２０１）。具体的には、低域成分ｘｌ（ｘ）について、例えば、サンプリング毎に、最新に取得した低域成分データとその直前の低域成分データとを比較し、直前の低域成分データの方が大きく、かつ、当該直前の低域成分データが所定値以上の場合には、当該直前の低域成分データをピーク値の候補として検出すると共に、そのピーク値の位置をピーク位置の候補として検出するようにする。
【０１４１】
そして、制御部１１０は、ピーク位置の候補が検出されたか否かを判断し（ステップＳ２０２）、検出されていないと判断したときには、この図１７に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図１７に示す処理を実行するようにする。
【０１４２】
また、ステップＳ２０２の判断処理において、ピーク位置の候補が検出されたと判断したときには、制御部１１０は、ピーク位置の候補近傍の低域成分ｘｌ（ｎ）を用いて、ピーク位置の候補を含む所定範囲における低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌを図９の（５−２）式に従って算出する（ステップＳ２０３）。また、同様にして、制御部１１０は、ピーク位置の候補近傍の高域成分ｘｈ（ｎ）を用いて、ピーク位置の候補を含む所定範囲における高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈを図９の（５−１）式に従って算出する（ステップＳ２０４）。
【０１４３】
そして、制御部１１０は、図９の（５−３）式に従って、ステップＳ２０３において算出した低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌとステップＳ２０４において算出した高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈとのエネルギー比ｄを算出し（ステップＳ２０５）、算出したエネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄより小さいか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【０１４４】
ステップＳ２０６の判断処理において、エネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄより小さくない、すなわち、高域成分ｘｈ（ｎ）にノイズが多いと判断した場合には、ピーク位置の候補として検出したものは誤検出の可能性が高いので、検出したピーク位置の候補をピーク位置の候補としては特定せずに、この図１７に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図１７に示す処理を実行するようにする。
【０１４５】
ステップＳ２０６の判断処理において、エネルギー比ｄが、予め決められた閾値Ｄより小さい、すなわち、高域成分ｘｈ（ｎ）にノイズが少ないと判断した場合には、ピーク位置の候補として検出したものはピーク位置としての信憑性が高いので、検出したピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定して、ピーク位置の候補を例えばＲＡＭ１１３などのピーク位置記録バッファに記録するようにし（ステップＳ２０７）、この後、この図１７に示す処理を終了して、次のサンプリングのタイミングで、再度、この図１７に示す処理を実行するようにする。
【０１４６】
このようにして、この実施の形態の歩数計１００の制御部１１０は、加速度ベクトルａｎから抽出した鉛直成分ｘ（ｎ）を帯域分割することにより得られた低域成分ｘｌ（ｎ）に基づいてピーク位置の候補を検出し、さらにピーク位置の候補として検出した位置を含む所定範囲における低域成分ｘｌ（ｎ）のエネルギーｅｌと高域成分ｘｈ（ｎ）のエネルギーｅｈとに基づいて、ピーク位置の候補として信憑性の高いものだけをピーク位置の候補として特定するようにしている。
【０１４７】
なお、この図１７に示した処理は、制御部１１０が実現するピーク検出／判定処理部としての機能の内のピーク検出機能（ピーク位置の候補の検出と特定機能）を実現するものである。
【０１４８】
［波形マッチングと歩数カウント処理について］
図１８は、図１５に示したこの実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行される処理であって、ピーク位置の候補として特定されたものの中からピーク位置を決定し、これに基づいて使用者の歩数を計数する処理を説明するためのフローチャートである。
【０１４９】
この図１８に示す処理は、図１７に示した処理により特定されたピーク位置の候補に基づいて、ピーク位置の候補を含む所定区間同士の波形マッチングを行うことにより、真のピーク位置を決定し、決定したピーク位置をカウントすることによって、使用者の歩数を正確にカウントするものである。
【０１５０】
図１７に示した処理により特定されたピーク位置の候補は、図１７に示した処理のステップＳ２０７の処理により、例えば、ＲＡＭ１１３などのピーク位置記録バッファに格納される。このため、制御部１１０は、ピーク位置記録バッファから未チェックのピーク位置の候補を探索（検索）する（ステップＳ３０１）。未チェックか否かは、後述もするように、特定されたピーク位置の候補毎に設定されるチェック済みフラグのオン／オフによって判別できるが、通常、最新に記録されたピーク位置の候補が未チェックのピーク位置の候補となる。
【０１５１】
そして、制御部１１０は、ステップＳ３０１の処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったか否かを判断する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったと判断したときには、ピーク位置の候補ｐ１から過去Ｎ秒以内の範囲において、ピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、他のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチング処理を行う（ステップＳ３０３）。
【０１５２】
なお、ステップＳ３０３の処理においては、サンプリング周波数にもよるが、過去の１つ以上の所定範囲の波形とのマッチングが行われることになる。また、マッチングに用いられる波形は、低域成分ｘｌ（ｎ）の波形に基づいて行うようにすればよい。もちろん、比較する波形としては、鉛直成分ｘ（ｎ）の波形を用いるようにしてもよい。
【０１５３】
そして、制御部１１０は、ステップＳ３０３の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったか否かを判断する（ステップＳ３０４）。すなわち、ステップＳ３０４の判断処理においては、未チェックのピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と類似度の高い過去のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つかったか否かを判断している。
【０１５４】
ステップＳ３０４の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったと判断したときには、未チェックのピーク位置の候補ｐ１をピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補ｐ１のカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ３０５）。
【０１５５】
そして、今回、マッチするものとして見つかった過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっているか否かを判断する（ステップＳ３０６）。ステップＳ３０６の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグがオンになっていると判断した場合には、未チェックのピーク位置の候補ｐ１についてのチェック済みフラグをオンにして（ステップＳ３０７）、この図１８に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つ。
【０１５６】
また、ステップＳ３０６の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっていないと判断したときには、過去のピーク位置の候補ｐ２について、それ以前にマッチするピークは存在しなかったものの、新たにピーク位置の候補ｐ１とマッチしたので、過去のピーク位置の候補ｐ２についてもピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグをオンにして（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０７の処理に進み、未チェックのピーク位置の候補ｐ１についてのチェック済みフラグをオンにして（ステップＳ３０７）、この図１８に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つ。
【０１５７】
また、ステップＳ３０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つからないと判断した場合と、ステップＳ３０４の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つからないと判断した場合には、この図１８に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１５８】
このように、図１７を用いて説明した処理により、ピーク位置の候補を特定した後において、この図１８に示した処理により、ピーク位置を決定し、決定したピーク位置をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数を正確にカウントすることができる。
【０１５９】
なお、ここでは、図１８の処理により、決定したピーク位置をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数を正確にカウントするようにしたが、目的とする精度が確保できれば、図１７の処理により、特定したピーク位置の候補をカウントすることにより、使用者の歩行や走行に応じた歩数をカウントするようにしてもよい。
【０１６０】
なお、この図１８に示した処理は、制御部１１０が実現するピーク検出／判定処理部４としての機能の内のピーク位置の決定機能を実現するとともに、歩数計としての歩数計測の機能を実現するものである。
【０１６１】
［先頭のカウント漏れ防止処理について］
ところで、図１８に示した処理の場合、静止状態から歩き始めた時など過去Ｎ秒以内にピークが無い場合についてはカウント漏れが生じてしまう。そこで、図１９のように過去のピークから現在のピークに対してマッチングを取る処理を追加することによってカウント漏れを防ぐことができる。
【０１６２】
すなわち、使用者の動作（運動）開始直後の歩数のカウント漏れを防止する場合には、図１９に示す処理を、図１８に示した処理前段または後段に追加する。この場合、制御部１１０は、ピーク位置記録バッファから現在よりもＮ秒前のピーク位置の候補であって、未カウントのピーク位置の候補ｐ１を探索（検索）する（ステップＳ４０１）。
【０１６３】
このステップＳ４０１の処理は、過去の未カウントのピーク位置の候補を見つける処理であり、端的に言えば、先頭のピーク位置の候補を検索する処理である。そして、制御部１１０は、未カウントのピーク位置の候補ｐ１が見つかったか否かを判断する（ステップＳ４０２）。
【０１６４】
ステップＳ４０２の判断処理において、未カウントのピーク位置の候補ｐ１が見つかったと判断したときには、未カウントのピーク位置の候補ｐ１から現在にかけての範囲を対象として、未カウントのピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、未カウントのピーク位置の候補ｐ１から現在にかけての範囲に存在するピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチングを行う（ステップＳ４０３）。
【０１６５】
図１８に示したステップＳ３０３の処理が現在から過去方向に向かう波形マッチング処理であるのに対して、ステップＳ４０３の処理は、過去から現在に向かう波形マッチング処理である。
【０１６６】
そして、制御部１１０は、ステップＳ４０３の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする現在方向のピーク位置の候補ｐ２が見つかったか否かを判断する（ステップＳ４０４）。すなわち、ステップＳ４０４の判断処理においては、未カウントとなっているピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、ピーク位置の候補ｐ１から見て現在方向（時間の経過方向）に類似度の高いピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つかったか否かを判断している。
【０１６７】
ステップＳ４０４の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする現在方向のピーク位置の候補ｐ２が見つかったと判断したときには、歩数カウントに値「１」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補ｐ１のカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ４０５）。
【０１６８】
これにより、過去にピーク位置の候補が存在しないために、ピーク位置として決定できなかった過去のピーク位置の候補を、それよりも後の波形と比較することにより類似度の高い波形が存在した場合に、過去のピーク位置の候補をピーク位置として決定して、これをカウントすることができる。
【０１６９】
さらに、制御部１１０は、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグがオンか否かを判断する（ステップＳ４０６）。ステップＳ４０６の判断処理において、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグがオンでないと判断したときには、その現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてもピーク位置として決定して、歩数カウントに値「１」を加算すると共に、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ４０７）。
【０１７０】
そして、ステップＳ４０６の判断処理において、現在方向のピーク位置の候補ｐ２についてのカウント済みフラグがオンであると判断した場合、または、ステップＳ４０７の処理の後においては、制御部１１０はこの図１９に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１７１】
このような図１９に示した処理を、図１８に示した処理に加えて実行することにより、例えば、一番初めのピーク近傍の波形については、時間的に後（未来）のピーク近傍の波形とマッチングを取ることにより、真にピークか否かを判断し、ピークであるときにはこれをカウントすることができる。
【０１７２】
［体動種別の推定処理と歩数カウント処理について］
上述したように、ピーク位置の候補を特定して、これをカウントしたり、あるいは、ピーク位置の候補の中から真のピーク位置を決定して、これをカウントしたりすることにより、使用者の歩行や走行などの運動時における歩数を計測することが可能である。しかし、ノイズなどの影響で、マッチングが取れないピークが生ずることがある。
【０１７３】
このため、この実施の形態の歩数計１００においては、制御部１１０が実現するステップ位置解析部５としての機能によって、使用者の動作状態（動作状態に応じた体動種別）をも正確に把握し、歩行や走行を行っている場合には、マッチングが取れないピークが存在する期間においても、使用者の歩数を正確にカウントすることができるようにしている。
【０１７４】
図２０、図２１は、この実施の形態の歩数計１００の主に制御部１１０において実行される体動種別の推定処理と歩数カウント処理を説明するためのフローチャートである。この図２０、図２１に示す処理において用いられるピーク位置の情報としては、図１７の処理により特定されピーク位置記録バッファに記録されたピーク位置の候補のデータを用い、波形マッチングによるピーク位置の決定処理と、体動種別の推定処理と、歩数カウント処理とを行うようにしているものである。
【０１７５】
すなわち、図１６、図１７の処理に続いて、この図２０、図２１に示す処理が実行される。この図２０、図２１の処理は、ピーク検出／判定処理部４の機能と、ステップ位置解析部５の機能とにより実現されるものである。
【０１７６】
そして、制御部１１０は、ＲＡＭ１１３などのピーク位置記録バッファから未チェックのピーク位置の候補を探索（検索）する（ステップＳ５０１）。未チェックか否かは、後述もするように、特定されたピーク位置の候補毎に設定されるチェック済みフラグのオン／オフによって判別できるが、通常、最新に記録されたピーク位置の候補が未チェックのピーク位置の候補となる。
【０１７７】
そして、制御部１１０は、ステップＳ５０１の処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったか否かを判断する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つかったと判断したときには、静止タイマＣに値「０（ゼロ）」をセットする（ステップＳ５０３）。そして、制御部１１０は、ピーク位置の候補ｐ１から過去Ｎ秒以内の範囲において、ピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と、他のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形とのマッチング処理を行う（ステップＳ５０４）。
【０１７８】
なお、ステップＳ５０４の処理においては、サンプリング周波数にもよるが、過去の１つ以上の所定範囲の波形とのマッチングが行われることになる。また、マッチングに用いられる波形は、低域成分ｘｌ（ｎ）の波形に基づいて行うようにすればよい。もちろん、比較する波形としては、鉛直成分ｘ（ｎ）の波形を用いるようにしてもよい。
【０１７９】
そして、制御部１１０は、ステップＳ５０４の処理に基づいて、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったか否かを判断する（ステップＳ５０５）。すなわち、ステップＳ５０５の判断処理においては、未チェックのピーク位置の候補ｐ１を含む所定範囲の波形と類似度の高い過去のピーク位置の候補を含む所定範囲の波形が見つかったか否かを判断している。
【０１８０】
ステップＳ５０５の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１とマッチする過去のピーク位置の候補ｐ２が見つかったと判断したときには、未チェックのピーク位置の候補ｐ１をピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、未チェックのピーク位置の候補ｐ１のカウント済みフラグをオンにする（ステップＳ５０６）。
【０１８１】
そして、今回、マッチするものとして見つかった過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっているか否かを判断する（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０７の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグがオンになっていると判断した場合には、図２１に示す処理に進む。
【０１８２】
また、ステップＳ５０７の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグはオンになっていないと判断したときには、過去のピーク位置の候補ｐ２について、それ以前にマッチするピークは存在しなかったものの、新たにピーク位置の候補ｐ１とマッチしたので、過去のピーク位置の候補ｐ２についてもピーク位置として決定して歩数カウントに値「１」を加算すると共に、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグをオンにして（ステップＳ５０８）、図２１の処理に進む。
【０１８３】
また、図２０に示したステップＳ５０２の判断処理において、未チェックのピーク位置の候補ｐ１が見つからないと判断したときには、静止タイマＣに値「１」を加算し（ステップＳ５０９）、静止タイマＣが基準値よりも大きくなったか否かを判断する（ステップＳ５１０）。
【０１８４】
ステップＳ５１０の判断処理において、静止タイマＣが基準値よりも大きくなったと判断したときには、使用者の動作状態は「静止」状態であると設定し（ステップＳ５１１）、この図２０、図２１の処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。また、ステップＳ５１０の判断処理において、静止タイマＣが基準値よりも大きくなっていないと判断したときには、何もせずに、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１８５】
そして、上述したように、ステップＳ５０７の判断処理において、過去のピーク位置の候補ｐ２のカウント済みフラグがオンになっていると判断した場合と、ステップＳ５０８の処理の後においては、図２１に示す処理を行うことになる。図２１に示す処理においては、制御部１１０は、まず、未チェックのピーク位置の候補ｐ１についてのチェック済みフラグをオンにする（ステップＳ５１２）。
【０１８６】
次に、制御部１１０は、ステップＳ５１２の処理により、最新にチェック済みフラグがオンになったピーク位置ｐ１に最も近い過去のピーク位置ｐ１´を特定し（ステップＳ５１３）、ピーク位置ｐ１とその直近のピーク位置ｐ１´との間隔Ｔ０を算出する（ステップＳ５１４）。この実施の形態の歩数計１００においては、図１２を用いて説明したように、直近の４つのピーク位置のそれぞれによって挟まれた３つのピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２を保持することができるようにしている。もちろん、より多くのピーク間隔を保持して用いるようにしてもよい。
【０１８７】
そして、制御部１１０は、最新の使用者の動作状態の判定結果が［歩行／走行］状態か否かを判断する（ステップＳ５１５）。ステップＳ５１５の判断処理において、使用者の動作状態が［歩行／走行］状態ではないと判断したときには、上述したように、直近の４つのピーク位置に応じて決まる３つの間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２の平均値Ｔａを算出し（ステップＳ５１６）、全てのピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれについて、平均値Ｔａを減算した値を求め、この求めた値が全てのピーク間隔について、基準値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ５１７）。
【０１８８】
このステップＳ５１７の判断処理は、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれがほぼ同じピッチであり、周期的な体動である歩行や走行が行われるようになったか否かを判断する処理である。ステップＳ５１７の判断処理において、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれと平均値Ｔａとの差分のそれぞれが、基準値以下であると判断したときには、制御部１１０は、平均値Ｔａを基準ピッチＰｓとするとともに、使用者の動作状態を「歩行／走行」状態にあると判定（特定）する（ステップＳ５１８）。
【０１８９】
そして、制御部１１０は、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のシフト処理を行う（ステップＳ５１９）。すなわち、ピーク間隔Ｔ２にピーク間隔Ｔ１を移行し、ピーク間隔Ｔ１にピーク間隔Ｔ０を移行する。なお、ピーク間隔Ｔ０については、初期化を行うようにしてもよい。
【０１９０】
このステップＳ５１９の処理の後、および、ステップＳ５１７の判断処理において、ステップＳ５１７の判断処理において、ピーク間隔Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれと平均値Ｔａとの差分のそれぞれが、基準値以下ではないと判断したときには、制御部１１０は、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９１】
また、ステップＳ５１５の判断処理において、使用者の動作状態が［歩行／走行］状態であると判断したときには、制御部１１０は、最新のピーク間隔Ｔ０を基準ピッチＰｓで割り算することにより値ｒを算出する（ステップＳ５２０）。このステップＳ５２０の処理は、図１４を用いて説明したように、ノイズ等の影響により、本来、ピーク値として検出されるべきものがピーク値として検出されない場合を考慮する処理であり、最新に検出したピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの何倍になるかを計算する処理である。
【０１９２】
そして、ステップＳ５２０において算出した値ｒに最も近い整数Ｒを算出する（ステップＳ５２１）。例えば、値ｒが「０．１」や「０．２」などである場合には、整数Ｒは「０」であり、値ｒが「０．９」や「１．１」などである場合には、整数Ｒは「１」であり、また、値ｒが「１．９」や「２．１」であれば、整数Ｒは「２」になる。そして、制御部１１０は、値ｒから整数Ｒを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ５２２）。
【０１９３】
このステップＳ５２２の判断処理は、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの整数倍か否かを判断する処理である。ステップＳ５２２の判断処理において、値ｒから整数Ｒを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さくないと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの整数倍ではないと判断し、使用者の動作状態を「不定」状態にあると判定（特定）する（ステップＳ５２３）。そして制御部１１０は、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９４】
また、ステップＳ５２２の判断処理において、値ｒから整数Ｒを減算することにより得られる値の絶対値が、予め決められる基準値よりも小さいと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチＰｓの整数倍であると判断し、整数Ｒ１は、値「１」より大きいか否かを判断する（ステップＳ５２４）。このステップＳ５２４の判断処理は、ピーク間隔Ｔ０が基準ピッチＰｓの２倍以上か否かを判断する処理である。
【０１９５】
ステップＳ５２４の判断処理において、整数Ｒは１より大きくないと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０は、基準ピッチの２倍以上の区間ではないので、制御部１１０は、何もすることなく、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９６】
一方、ステップＳ５２４の判断処理において、整数Ｒは１より大きいと判断したときには、最新のピーク間隔Ｔ０は、基準ピッチの２倍以上の区間であるので、制御部１１０は、カウント数に、整数Ｒから１減算した値を加算して（ステップＳ５２５）、この図２０、図２１に示す処理を終了し、次の実行タイミングを待つことになる。
【０１９７】
このように、図２０、図２１に示した処理により、使用者の動作状態をも正確に判別しつつ、歩行や走行を行っている場合には、マッチングが取れないピークが存在する期間においても、使用者の歩数を正確にカウントすることができ、しかも、「静止」状態、「不定」状態、「歩行」状態、「走行」状態の４つの動作状態（動作状態に応じた体動種別）をリアルタイムに判別することもできるようにしている。
【０１９８】
なお、図２０、図２１を用いて説明した処理において、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチの整数倍の区間であるときには、計測できなかったピーク位置に応じて、歩数の計測を行うようにしたが、これに限るものではない。すなわち、最新のピーク間隔Ｔ０が、基準ピッチの整数倍の区間であるときには、その区間における鉛直成分の低域成分の振幅、あるいは、鉛直成分自体の振幅をも考慮し、基準ピッチの整数倍の位置に確実にピーク位置が存在するか否かを判別するようにしてもよい。
【０１９９】
具体的には、基準ピッチの整数倍の位置の振幅に対する基準値を設けておき、この基準値以上であれば、ピーク値及びピーク位置として認識し、基準値より小さい場合には、ピーク値及びピーク位置として認識しないようにすればよい。なお、基準値は、実験を行うことにより、適切な値を説定することが可能である。
【０２００】
［音響再生装置への適用について］
次に、この発明の装置、方法、プログラムの一実施の形態を音響再生装置に適用した場合について説明する。図２２は、この実施の形態の音響再生装置２００を説明するためのブロック図である。この実施の形態の音響再生装置２００は、後述もするように、楽曲データ（音楽データ）を記憶するための比較的に大容量の記録媒体を用いることができるようにされた携帯型のものである。
【０２０１】
記録媒体としては、ハードディスク、ＭＤ（ミニディスク（登録商標））などの光磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、メモリカード、半導体メモリなど、種々の記憶媒体を用いるものが考えられる。しかし、ここでは、説明を簡単にするため、楽曲データなどのコンテンツデータを記憶する記録媒体はハードディスクであるものとして説明する。
【０２０２】
図２２に示すように、この実施の形態の音響再生装置２００は、制御部２１０に対して、３軸の加速度センサ２０１がＡ／Ｄ変換部２０２を介して接続されると共に、比較的に記憶容量の大きな記録媒体として、楽曲データベース（以下、楽曲ＤＢという。）２０３と、プレイリスト格納部２０４とが接続される。
【０２０３】
また、制御部２１０に対しては、音声再生処理部２０５を介してスピーカ２０６が接続されると共に、ユーザインターフェースとしての操作部２２１と、表示部２２２とが接続され、さらに外部インターフェース（以下、外部Ｉ／Ｆという。）２２３を介して入出力端子２２４が接続された構成とされている。
【０２０４】
３軸の加速度センサ２０１は、上述した歩数計１００の加速度センサ１１０の場合と同様に、１軸の加速度センサを互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸に配置して形成されたもの、あるいは、直交する３軸の加速度センサがひとつのパッケージに封入されて形成されたもののいずれを用いてもよい。３軸の加速度センサ２０１からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの検出出力（アナログ出力）は、Ａ／Ｄ変換部２０２に供給され、ここで制御部２１０において処理可能な形式のデジタルデータに変換されて制御部２１０に供給される。
【０２０５】
制御部２１０は、この実施の形態の音響再生装置２００の各部を制御するものであり、上述した歩数計１００の制御部１１０と同様に、ＣＰＵ２１１、ＲＯＭ２１２、ＲＡＭ２１３、不揮発性メモリ２１４が、ＣＰＵバス２１５を通じて接続されてマイクロコンピュータの構成とされたものである。
【０２０６】
ここで、ＣＰＵ２１１は、各種のプログラムを実行し、各部に供給する制御信号を形成したり、各種の演算を行ったりするなど、制御部２１０における処理や制御の主体となるものである。ＲＯＭ２１２は、ＣＰＵ２１１が実行する各種のプログラムや処理に必要になるデータを記憶保持する。
【０２０７】
また、ＲＡＭ２１３は、処理の途中結果を一時記憶するなど、主に作業領域として用いられるものであり、Ａ／Ｄ変換部２０２を通じて供給される加速度センサ２０１からの数値化された加速度データを記憶保持するバッファメモリなどとしても用いられる。不揮発性メモリ２１４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの電源が落とされても記憶データが消滅することのないメモリであり、電源が落とされても保持しておくべきデータ、例えば設定されたパラメータや追加されたプログラムなどを記憶保持する。
【０２０８】
そして、楽曲ＤＢ２０３、プレイリスト格納部２０４は、上述もしたように、いずれもハードディスクである。楽曲ＤＢには、この実施の形態の音響再生装置２００において再生可能な多数の楽曲データが、例えば所定のデータ圧縮方式に従ってデータ圧縮されて記憶保持されている。
【０２０９】
また、プレイリスト格納部２０４には、使用者が「静止」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する静止時プレイリストと、使用者が「歩行」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する歩行時プレイリストと、使用者が「走行」状態にあるときに再生すべき楽曲を指示する走行時プレイリストとが記憶保持されている。
【０２１０】
すなわち、プレイリスト格納部２０４に格納されているプレイリストは、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの別が、例えば、各プレイリストに付加されるプレイリスト種別等の情報によって区別することができるようにされている。また、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれは複数存在し、各プレイリストには、再生すべき１曲以上の楽曲を特定するファイル名などの楽曲ＩＤ（楽曲識別子）が例えば再生順に予め登録されて形成されたものである。
【０２１１】
なお、図２２においては、構成を明確にするために、楽曲ＤＢ２０３と、プレイリスト格納部２０４とを別個に示したが、これらは同じハードディスク上に形成される場合ももちろんある。
【０２１２】
音声再生処理部２０５は、制御部２１０により楽曲ＤＢ２０３から読み出された楽曲データの供給を受けて、これを圧縮解凍処理してデータ圧縮前の元の楽曲データを復元すると共に、復元した楽曲データからスピーカ２０６に供給する形式のアナログ音声信号を形成し、これをスピーカ２０６に供給する。これにより、再生するようにされた楽曲データに応じた音声がスピーカ２０６から放音される。
【０２１３】
なお、図示しないが、この実施の形態の音声再生処理部２０５には、ヘッドホン端子も接続するようにされており、当該ヘッドホン端子にヘッドホンが接続された場合には、音声再生処理部２０５において処理された音声信号は、スピーカ２０６にではなくヘッドホン端子を介して、これに接続されたヘッドホンに供給され、当該ヘッドホンを通じて再生音声を聴取することができるようにしている。
【０２１４】
また、操作部２２１は、再生キー、停止キー、早送りキー、早戻しキー、その他、各種のファンクションキーなどを備え、ユーザーからの操作入力を受け付けて、これに応じた電気信号を制御部２１０に供給することができるものである。これに応じて、制御部２１０は各部を制御し、ユーザーの指示に応じた処理を行うことができるようにしている。
【０２１５】
また、表示部２２２は、表示制御回路を含み、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等の表示素子を備え、制御部２１０の制御に応じて種々のガイダンス情報等を表示する。具体的には、表示部２２２は、制御部２１０から表示データの供給を受けて、この表示データから表示素子に供給する映像信号を形成し、これを表示素子に供給することによって、制御部２１０からの表示データに応じた表示情報を表示素子の表示画面に表示する。
【０２１６】
また、外部Ｉ／Ｆ２２３、入出力端子２２４を通じて、パーソナルコンピュータなどの外部機器に接続することができるようにされている。そして、入出力端子２２４、外部Ｉ／Ｆ２２３を通じて、外部機器から楽曲データやプレイリストの供給を受け、楽曲データについては楽曲ＤＢ２０３に格納し、プレイリストについては、プレイリスト格納部２０４に格納することができるようにしている。
【０２１７】
逆に、制御部２１０の制御により、楽曲ＤＢ２０３に格納されている楽曲データを制御部２１０、外部Ｉ／Ｆ２２３、入出力端子２２４を通じて外部機器に出力し、外部機器の記録媒体にバックアップを形成したり、同様にして、プレイリスト格納部２０４に記憶保持されているプレイリストのバックアップを外部機器の記録媒体に作成したりすることもできるようにしている。
【０２１８】
また、表示部２２２に楽曲ＤＢ２０３に格納されていえる楽曲データの一覧リストを表示させ、操作部２２１を通じて目的する楽曲データを選択すると共に、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの別を入力することにより、この実施の形態の音響再生装置２００においてもプレイリストを作成することができる。
【０２１９】
そして、この実施の形態の音響再生装置２００は、操作部２２１を通じて選択された楽曲データが制御部２１０により楽曲ＤＢ２０３から読み出され、これが音声再生処理部２０５に供給される。これにより、使用者から操作部２２１を通じて指示された楽曲を再生し、その楽曲を聴取することができるようにされる。
【０２２０】
また、操作部を通じて用いるプレイリストを指示した場合は、その指示したプレイリスに従って、制御部２１０により楽曲ＤＢ２０３から楽曲データが読み出され、音声再生処理部２０５に供給するようにされ、プレイリストに従って楽曲を再生することもできるようにしている。
【０２２１】
さらに、プレイリストを自動選択するモードが選ばれている場合には、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択することもできるようにしている。この実施の形態の音響再生装置２００において、制御部２１０が、図１に示す体動検出装置における鉛直成分抽出部２、高域／低域分解部３、ピーク検出／判定処理部４、ステップ位置解析部５としての機能を実現すると共に、使用者の動作ピッチ（動作テンポ）を正確に把握し、使用者の動作状態に応じて、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストの中から適切なものを自動選択することができるようにしている。
【０２２２】
すなわち、この実施の形態の音響再生装置２００の制御部２１０は、加速度センサ２０１からの検出出力に基づいて、図１を用いて説明したように、鉛直成分抽出、鉛直成分の高域／低域の分解、ピーク位置の候補の検出とピーク位置の候補の特定、波形マッチングによるピーク位置の決定などの処理を行う機能を有している。
【０２２３】
そして、決定したピーク位置に基づいて、使用者の動作状態を正確に把握すると共に、歩行や走行などの体動ピッチを正確に把握し、体動ピッチをも考慮して、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを自動的に選択し、この選択したプレイリストを用いて楽曲の再生を行うことができるようにしている。
【０２２４】
以下、図２３のフローチャートを参照しながら、この実施の形態の音響再生装置において、プレイリストを自動選択するモードが選ばれている場合において、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明する。図２３は、この実施の形態の音響再生装置において、使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明するためのフローチャートである。
【０２２５】
図２３に示す処理は、主に、この実施の形態の音響再生装置２００の制御部２１０において行われる。まず、制御部２１０は、図１５に示した歩数計１００の制御部１１０の場合と同様に、体動種別の推定処理を実行する（ステップＳ６０１）。このステップＳ６０１の処理は、（１）図１６を用いて説明したように、３軸の加速度センサ２０１からの加速度ベクトルから鉛直成分を抽出すると共に、（２）この抽出した鉛直成分を高域成分と低域成分とに分離し、（３）これらを用いて、図１７を用いて説明したように、ピーク位置の候補を特定して、（４）この特定したピーク位置の候補の情報を用いて、図２０、図２１に示した処理を実行することにより、使用者の動作状態と動作ピッチを把握する処理である。
【０２２６】
なお、図２０、図２１に示した処理においては、歩数をカウントする処理を行う必要はない。ステップＳ５０６〜ステップＳ５０８の処理、および、ステップＳ５２５の処理を行う必要はない。
【０２２７】
そして、制御部２１０は、使用者の動作状態が変化したか否かを判断する（ステップＳ６０２）。この判断処理は、例えば、動作状態の判定結果として、前回の判定結果と今回の判定結果とを保持しておき、両者が異なる場合に動作状態が変化したと判断することができる。
【０２２８】
ステップＳ６０２の判断処理において、動作状態は変化していないと判断したときには、この図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。ステップＳ６０２の判断処理において、動作状態が変化したと判断したときには、変化後の状態、すなわち、今回の判定結果が、「静止」状態であるか否かを判断する（ステップＳ６０３）。
【０２２９】
ステップＳ６０３の判断処理において、今回の判定結果が「静止」状態であると判断したときには、プレイリスト格納部２０４に格納されている静止時プレイリストを用いるようにし、当該静止時プレイリストに従って楽曲（音楽）を再生する（ステップＳ６０４）。この後、この図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。
【０２３０】
また、ステップＳ６０３の判断処理において、今回の判定結果が「静止」状態ではないと判断したときには、今回の判定結果が「歩行／走行」状態か否かを判断する（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０５の判断処理において、「歩行／走行」状態であると判断したときには、ステップＳ６０１の処理であって、図２０、図２１の処理において求められた基準ピッチＰｓが規定値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ６０６）。
【０２３１】
このステップＳ６０６の判断処理において用いられる規定値は、使用者の動作状態が、歩行か走行かを判断するためのものであり、基準ピッチＰｓが規定値よりも小さくない場合には、基準ピッチはまだ十分に早くない状態であり、歩行状態であると判断することができる。逆に、基準ピッチが規定値よりも小さい場合には、基準ピッチは十分に早く走行状態であると判断することができる。
【０２３２】
このため、ステップＳ６０６の判断処理において、基準ピッチＰＳが規定値よりも小さくないと判断したときには、使用者の動作状態は、「歩行」状態であると判断し、プレイリスト格納部２０４に格納されている歩行時プレイリストを用いるようにし、当該歩行時プレイリストに従って楽曲（音楽）を再生する（ステップＳ６０７）。この後、制御部２１０は、図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。
【０２３３】
また、ステップＳ６０６の判断処理において、基準ピッチＰＳが規定値よりも小さいと判断したときには、使用者の動作状態は、「走行」状態であると判断し、プレイリスト格納部２０４に格納されている走行時プレイリストを用いるようにし、当該走行時プレイリストに従って楽曲（音楽）を再生する（ステップＳ６０８）。この後、制御部２１０は、図２３に示す処理を終了し、次の実行タイミングまで待つことになる。
【０２３４】
このように、この実施の形態の音響再生装置２００は、使用者の動作状態を適切に判定し、使用者の動作状態に応じたプレイリストに自動的に切り換えて、使用者の体動に応じた楽曲を再生することができるようにされる。
【０２３５】
なお、上述もしたように、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれが複数用意されている場合もある。このような場合には、使用する順番を予め定めておき、その順番に従って使用するようにしたり、各プレイリスト毎に使用頻度を記憶しておき、使用頻度の低いものを用いるようにしたり、逆に、使用頻度の高いものを用いるようにしたりしてもよい。また、静止時プレイリスト、歩行時プレイリスト、走行時プレイリストのそれぞれについて用いるものを予め使用者が指定するようにしてもよい。
【０２３６】
また、上述した歩数計１００においても、図２０、図２１の処理に先立って、図１９の処理を行うことにより、歩数の計測処理の初めから、正確の歩数の計測を行うようにすることができる。
【０２３７】
また、上述した歩数計１００、音響再生装置２００においては、３軸の加速度センサ１０１、２０１を用いるものとして説明した。しかし、これに限るものではない。１軸の加速度センサを用いてもよいし、２軸の加速度センサを用いてもよい。しかし、１軸または２軸の加速度センサを用いる場合は、体動の主要成分が信号として拾えるような向きに配置される必要がある。
【０２３８】
しかし、３軸の加速度センサを用い、上述もしたように、鉛直成分の抽出、高域成分と低域成分のエネルギー比の考慮といった処理を行うことによって、加速度センサの装着位置や装着方向に制限を生じさせることが無いので、３軸の加速度センサを用いることが好ましい。
【０２３９】
また、上述した実施の形態においては、３軸の加速度センサを用い、３軸の加速度ベクトルから鉛直成分を抽出するようにしたが、これに限るものではない。例えば、３軸の内で最も信号強度の強い軸の信号を鉛直成分とみなして選択するようにしてもよい。
【０２４０】
また、上述した歩数計１００、音響再生装置２００においては、加速度ベクトルの鉛直成分のピーク位置を検出していくことにより、体動のピッチ周期を求めるようにしたが、これに限るものではない。ピーク位置（ステップ位置）を特定するための手段としては、靴底にスイッチを配置し歩行または走行時足を踏み込むことでスイッチの接点が閉じるような機構を用いたり、靴底にひずみゲージを配置したりして踏み込みを検出する手段を用いてもよい。
【０２４１】
また、上述した実施の形態の音響再生装置２００においては、使用者の体動ピッチ（歩行テンポや走行テンポ）を正確に計測することができるので、制御部２１０が音声再生処理部２０５を制御することにより、使用者の体動テンポに応じて、再生する楽曲の再生テンポを制御するようにすることもできる。
【０２４２】
このように、使用者の体動テンポに応じて、再生する楽曲の再生テンポを制御することにより、使用者は再生される楽曲に対して一体感を感じ、歩行や走行などの運動を効率よく行ったり、無理なく継続したりすることができるようにされる。
【０２４３】
また、上述した実施の形態の体動検出装置、体動検出方法、体動検出プログラムは、歩数計、携帯型の音響再生装置だけでなく、フィットネスクラブ等で用いられる室内用のランニングマシンなどのトレーニングマシンに適用したり、据え置き型の音響再生装置に適当したりするなど、使用者の鉛直方向の体動を検出して利用する必要性のある種々の電子機器に適用することができる。
【０２４４】
また、図１６〜図２１、図２３は、この発明による、方法、プログラムが適用されたものであり、図１６〜図２１、図２３に示したフローチャートに従って処理を行うことにより、この発明による方法を用いることができるし、また、図１６〜図２１、図２３に示したフローチャートに従ったプログラムを作成することにより、この発明によるプログラムを実現することができる。
【０２４５】
また、図１に示した各部の機能を実現するように制御部での処理を規定することによりこの発明による方法を実現でき、同様に、図１に示した各部の機能を実現するように制御部で実行するプログラムを作成することにより、この発明によるプログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【図１】実施の形態の体動検出装置の基本的な構成について説明するためのブロック図である。
【図２】３軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトルａｎ、重力加速度ベクトルｇ、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎについて説明するための図である。
【図３】３軸の加速度センサを用いた場合における、重力加速度ベクトルｇの偏角を考慮して加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎを求める場合を説明するための図である。
【図４】３軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトルａｎの水平成分ｈｎを求める場合を説明するための図である。
【図５】２軸の加速度センサを用いた場合における、加速度ベクトルａｎ、重力加速度ベクトルｇ、加速度ベクトルａｎの鉛直成分ｖｎについて説明するための図である。
【図６】加速度データ、加速度ベクトルの長さ、鉛直成分、水平成分のグラフの一例を説明するための図である。
【図７】実施の形態の体動検出装置を使用者の腰部に装着して用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。
【図８】実施の形態の体動検出装置を使用者のズボンのポケットに入れて用いた場合に検出される加速度信号のグラフを示す図である。
【図９】エネルギー比ｄを求めるための計算方式を説明するための図である。
【図１０】多軸の加速度センサ１により検出される加速度ベクトルの鉛直成分ｘ（ｎ）の低域成分ｘｌ（ｎ）にも不規則な信号が混入した場合のグラフを示す図である。
【図１１】使用者の動作状態の遷移を説明するための図である。
【図１２】図１に示した体動検出装置において加速度センサ１からの検出出力からステップ検出（ピーク位置の決定）をした場合の波形を示す図である。
【図１３】基準ピッチＰｓの算出式の一例を説明するための図である。
【図１４】「歩行/走行」状態において、ピーク位置の検出漏れが生じた場合の例を説明するための図である。
【図１５】この発明の一実施の形態が適用された歩数計を説明するためのブロック図である。
【図１６】鉛直成分抽出処理を説明するためのフローチャートである。
【図１７】ピーク位置の候補の検出及び特定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１８】ピーク位置の候補として特定されたものの中からピーク位置を決定し、これに基づいて使用者の歩数を計数する処理を説明するためのフローチャートである。
【図１９】主に先頭付近のカウント漏れを防止する処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】体動種別の推定処理と歩数カウント処理を説明するためのフローチャートである。
【図２１】図２０に続くフローチャートである。
【図２２】この発明の一実施の形態が適用された音響再生装置２００を説明するためのブロック図である。
【図２３】使用者の動作状態に応じて適切なプレイリストを選択する場合の処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０２４７】
１…加速度センサ、２…鉛直成分抽出部、３…高域／低域分解部、４…ピーク検出／判定処理部、５…ステップ位置解析部、１００…歩数計、１１０…制御部、１１１…ＣＰＵ、１１２…ＲＯＭ、１１３…ＲＡＭ、１１４…不揮発性メモリ、１１５…ＣＰＵバス、１０１…３軸の加速度センサ、１０２…Ａ／Ｄ変換部、１０３…表示部、１０４…操作部１０４、２００…音響再生装置、２１０…制御部、２０１…３軸の加速度センサ、２０２…Ａ／Ｄ変換部、２０３…楽曲ＤＢ、２０４…プレイリスト格納部、２０５…音声再生処理部、２０６…スピーカ、２２１…操作部、２２２…表示部、２２３…外部Ｉ／Ｆ、２２４…入出力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の身体に装着するようにされる加速度センサと、
前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出手段と、
前記鉛直成分抽出手段によって抽出された前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解手段と、
前記分解手段によって分解された前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定されるピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定された所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定手段を備え、
前記体動検出手段は、前記決定手段によって決定されたピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定手段によって決定された複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定手段と、
前記間隔推定手段において推定された前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の体動検出装置であって、
判定手段は、ピーク位置が全く検出されない「静止」状態でもなく、ステップ間隔が等間隔でもない「不定」の状態にあるときに、前記間隔推定手段によって、数ステップの間、ステップ間隔が等間隔であることが推定された場合に、使用者の動作状態を「不定」から「歩行／走行」に変更することができるものであり、
前記判定手段によって、使用者の動作状態が「不定」から「歩行／走行」に変更された場合に、前記間隔推定手段によって推定されたステップ間隔に基づいて、基準ピッチを算出する基準ピッチ算出手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の体動検出装置であって、
前記判定手段は、前記間隔推定手段により推定された最新のステップ間隔と、前記基準ピッチとを比較し、その差が、予め設定された誤差範囲に収まっているか、基準ピッチの整数倍に対して所定の誤差範囲に収まっている場合には、「歩行／走行」の状態を維持することを特徴とする体動検出装置。
【請求項６】
請求項４に記載の体動検出装置であって、
前記間隔推定手段によって推定されたステップ間隔に基づいて、使用者のステップをカウントするカウント手段を備え、
前記判別手段によって使用者の動作状態が「歩行／走行」であると判別されている場合に、前記カウント手段は、前記ステップ間隔の前記基準ピッチに対する倍数に基づいて、カウントの補間を行うことを特徴とする体動検出装置。
【請求項７】
請求項４に記載の体動検出装置であって、
前記判別手段により、使用者の動作状態が「歩行／走行」の状態にあると判別されている場合において、前記間隔推定手段によって推定された前記ステップ間隔に基づいて、使用者の動作状態が「歩行」か「走行」かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする体動検出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記判別手段により、使用者の動作状態が「歩行／走行」の状態にあると判別されている場合において、前記取得手段によって取得された前記低域成分のピーク値と、前記間隔推定手段によって推定された前記ステップ間隔とに基づいて、使用者の動作状態が「歩行」か「走行」かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする体動検出装置。
【請求項９】
請求項３に記載の体動検出装置であって、
使用者の動作状態に対応して形成された１以上の楽曲再生リストを記憶保持する楽曲再生リスト保持手段と、
前記判別手段によって判別された使用者の動作状態に応じて、前記楽曲再生リスト保持手段から楽曲の再生に用いる楽曲再生リストを選択する選択手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
楽曲データの再生手段と、
前記体動検出手段によって検出される使用者の体動の周期に応じて、前記再生手段における楽曲の再生速度を制御する再生制御手段と
を備え、楽曲再生装置としての機能を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出手段は、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出するものであることを特徴とする体動検出装置。
【請求項１２】
使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出工程と、
前記鉛直成分抽出工程において抽出した前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解工程と、
前記分解工程において分解した前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出したピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定工程と、
前記特定工程において特定したピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出工程と
を有することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の体動検出方法であって、
前記特定工程において特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定工程を有し、
前記体動検出工程においては、前記決定工程において決定したピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の体動検出方法であって、
前記特定工程において特定した複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定工程において決定した複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定工程と、
前記間隔推定工程において推定した前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別工程と
を有することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の体動検出方法であって、
使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出工程においては、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１６】
使用者の身体に装着するようにされる加速度センサを備え、当該加速度センサからの検出出力を用いて使用者の体動を検出する体動検出装置に搭載されたコンピュータに、
前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出ステップと、
前記鉛直成分抽出ステップにおいて抽出した前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解ステップと、
前記分解ステップにおいて分解した前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出したピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定ステップと、
前記特定ステップにおいて特定したピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出ステップと
を実行させることを特徴とする体動検出プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の体動検出プログラムであって、
前記特定ステップにおいて特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定ステップを備え、
前記体動検出ステップにおいては、前記決定ステップにおいて決定したピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出プログラム。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の体動検出プログラムであって、
前記特定ステップにおいて特定した複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定ステップにおいて決定した複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定ステップと、
前記間隔推定ステップにおいて推定した前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別ステップと
を有することを特徴とする体動検出プログラム。
【請求項１９】
請求項１６に記載の体動検出プログラムであって、
使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出ステップにおいては、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出することを特徴とする体動検出プログラム。
【請求項１】
使用者の身体に装着するようにされる加速度センサと、
前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出手段と、
前記鉛直成分抽出手段によって抽出された前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解手段と、
前記分解手段によって分解された前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定されるピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定された所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定手段を備え、
前記体動検出手段は、前記決定手段によって決定されたピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の体動検出装置であって、
前記特定手段によって特定された複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定手段によって決定された複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定手段と、
前記間隔推定手段において推定された前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の体動検出装置であって、
判定手段は、ピーク位置が全く検出されない「静止」状態でもなく、ステップ間隔が等間隔でもない「不定」の状態にあるときに、前記間隔推定手段によって、数ステップの間、ステップ間隔が等間隔であることが推定された場合に、使用者の動作状態を「不定」から「歩行／走行」に変更することができるものであり、
前記判定手段によって、使用者の動作状態が「不定」から「歩行／走行」に変更された場合に、前記間隔推定手段によって推定されたステップ間隔に基づいて、基準ピッチを算出する基準ピッチ算出手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の体動検出装置であって、
前記判定手段は、前記間隔推定手段により推定された最新のステップ間隔と、前記基準ピッチとを比較し、その差が、予め設定された誤差範囲に収まっているか、基準ピッチの整数倍に対して所定の誤差範囲に収まっている場合には、「歩行／走行」の状態を維持することを特徴とする体動検出装置。
【請求項６】
請求項４に記載の体動検出装置であって、
前記間隔推定手段によって推定されたステップ間隔に基づいて、使用者のステップをカウントするカウント手段を備え、
前記判別手段によって使用者の動作状態が「歩行／走行」であると判別されている場合に、前記カウント手段は、前記ステップ間隔の前記基準ピッチに対する倍数に基づいて、カウントの補間を行うことを特徴とする体動検出装置。
【請求項７】
請求項４に記載の体動検出装置であって、
前記判別手段により、使用者の動作状態が「歩行／走行」の状態にあると判別されている場合において、前記間隔推定手段によって推定された前記ステップ間隔に基づいて、使用者の動作状態が「歩行」か「走行」かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする体動検出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記判別手段により、使用者の動作状態が「歩行／走行」の状態にあると判別されている場合において、前記取得手段によって取得された前記低域成分のピーク値と、前記間隔推定手段によって推定された前記ステップ間隔とに基づいて、使用者の動作状態が「歩行」か「走行」かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする体動検出装置。
【請求項９】
請求項３に記載の体動検出装置であって、
使用者の動作状態に対応して形成された１以上の楽曲再生リストを記憶保持する楽曲再生リスト保持手段と、
前記判別手段によって判別された使用者の動作状態に応じて、前記楽曲再生リスト保持手段から楽曲の再生に用いる楽曲再生リストを選択する選択手段と
を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
楽曲データの再生手段と、
前記体動検出手段によって検出される使用者の体動の周期に応じて、前記再生手段における楽曲の再生速度を制御する再生制御手段と
を備え、楽曲再生装置としての機能を備えることを特徴とする体動検出装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の体動検出装置であって、
前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出手段は、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出するものであることを特徴とする体動検出装置。
【請求項１２】
使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出工程と、
前記鉛直成分抽出工程において抽出した前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解工程と、
前記分解工程において分解した前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出したピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定工程と、
前記特定工程において特定したピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出工程と
を有することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の体動検出方法であって、
前記特定工程において特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定工程を有し、
前記体動検出工程においては、前記決定工程において決定したピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の体動検出方法であって、
前記特定工程において特定した複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定工程において決定した複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定工程と、
前記間隔推定工程において推定した前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別工程と
を有することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の体動検出方法であって、
使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出工程においては、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出することを特徴とする体動検出方法。
【請求項１６】
使用者の身体に装着するようにされる加速度センサを備え、当該加速度センサからの検出出力を用いて使用者の体動を検出する体動検出装置に搭載されたコンピュータに、
前記加速度センサからの検出出力から加速度の鉛直成分を抽出する鉛直成分抽出ステップと、
前記鉛直成分抽出ステップにおいて抽出した前記鉛直成分を高域成分と低域成分とに成分分解する分解ステップと、
前記分解ステップにおいて分解した前記鉛直成分の前記低域成分に基づいてピーク位置の候補を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出したピーク位置の候補を含む所定範囲における前記低域成分のエネルギーと前記高域成分のエネルギーとの比が所定値よりも小さい場合に前記ピーク位置の候補をピーク位置の候補として特定する特定ステップと、
前記特定ステップにおいて特定したピーク位置の候補に基づいて、前記使用者の体動を検出する体動検出ステップと
を実行させることを特徴とする体動検出プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の体動検出プログラムであって、
前記特定ステップにおいて特定した各ピーク位置の候補毎に、ピーク位置の候補を含む所定範囲を設定し、設定した所定範囲毎の波形を対象として他の所定範囲の波形とのマッチングを行い、類似度が高い場合に、対象となった波形に含まれるピーク位置の候補をピーク位置として決定する決定ステップを備え、
前記体動検出ステップにおいては、前記決定ステップにおいて決定したピーク位置に基づいて、使用者の体動を検出することを特徴とする体動検出プログラム。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の体動検出プログラムであって、
前記特定ステップにおいて特定した複数のピーク位置の候補からなる時系列パターンについて、あるいは、前記決定ステップにおいて決定した複数のピーク位置からなる時系列パターンについて解析することにより、ステップ間隔を推定する間隔推定ステップと、
前記間隔推定ステップにおいて推定した前記ステップ間隔に基づいて、少なくとも「静止」、「歩行／走行」、「不定」の３状態を使用者の動作状態として判別する判別ステップと
を有することを特徴とする体動検出プログラム。
【請求項１９】
請求項１６に記載の体動検出プログラムであって、
使用者の身体に装着するようにされる前記加速度センサは多軸のものであり、
前記鉛直成分抽出ステップにおいては、前記多軸の加速度センサからの検出出力である加速度ベクトルから重力加速度ベクトルを算出し、前記多軸の加速度センサからの前記加速度ベクトルと算出された前記重力加速度ベクトルとを用いて演算により加速度の鉛直成分を抽出することを特徴とする体動検出プログラム。
【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】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００７−２４４４９５（Ｐ２００７−２４４４９５Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６９３４３（Ｐ２００６−６９３４３）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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