WO2012039467A1

WO2012039467A1 - 運動支援システム

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Publication number: WO2012039467A1
Application number: PCT/JP2011/071667
Authority: WO
Inventors: 信吾湯浅; 裕之斉藤; 千晶吉塚
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-03-29
Also published as: CN103118647A; CN103118647B; US20130171601A1

Abstract

　運動支援システムは、利用者に画像を表示する表示面を有する表示装置と、所定の運動を行う運動者の画像である比較画像を記憶する比較画像記憶部と、前記比較画像記憶部に記憶された前記比較画像を前記表示面に表示する比較画像表示部と、前記利用者の鏡像を前記比較画像に重ねて表示する鏡像表示手段と、前記利用者の身体における所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて前記利用者の姿勢を表す特徴量を求める特徴量抽出部と、前記特徴量抽出部で求められた前記特徴量を前記運動者の姿勢を表す基準量と比較して、前記利用者の姿勢の前記運動者の姿勢からのずれの評価を行う姿勢評価部と、前記姿勢評価部による前記評価の結果を提示する提示部と、を備える。

Description

運動支援システム

　本発明は、利用者の運動を支援する運動支援システムに関する。

　たとえばリハビリテーションの分野において、病気や怪我により四肢に障害が残った患者に所定の運動を行わせることにより、四肢の機能の回復を図ることが一般的に行われている。ただし、患者は、見本となる姿勢が示されていなければ、どのように身体を動かせばよいのか分からず適切な運動ができないため、十分なリハビリテーションの効果を得ることができない可能性がある。

　そこで、患者が１人で運動をする際には、ＤＶＤやビデオテープなどに記録された見本となる姿勢を示す映像をモニタに映し出し、患者がその映像に合わせて身体を動かすことも一般的に為されている（たとえば文献１［日本国公開特許公報平９－５６６９７号］参照）。

　また、健常者であっても、たとえばヨガやダンス等の運動をする際、見本となる姿勢を示す映像をモニタに映し出し、その映像に合わせて身体を動かすことは普通に行われている。

　ただし、上述したように、見本となる映像がモニタに映し出されるだけでは、患者は身体を正しく動かせているのか判断できず、また、自身の姿勢とモニタに表示されている映像中の姿勢との違いがどの程度あるのかも認識することができない。そのため、患者は、表示されている映像から大きく外れた姿勢をとっている場合でも、自身ではそのことに気付かないため、特に運動時の姿勢を改善することなく運動を続け、結果的に、運動の効果が十分に得られないことがある。

　本発明は上記事由に鑑みて為されており、利用者に自身の姿勢を視覚的に認識させ、且つ自身の姿勢と表示されている映像中の姿勢との違いがどの程度あるのかを認識させることができる運動支援システムを提供することを目的とする。

　本発明の運動支援システムの第１の形態は、利用者に画像を表示する表示面を有する表示装置と、所定の運動を行う運動者の画像である比較画像を記憶する比較画像記憶部と、前記比較画像記憶部に記憶された前記比較画像を前記表示面に表示する比較画像表示部と、前記利用者の鏡像を前記比較画像に重ねて表示する鏡像表示手段と、前記利用者の身体における所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて前記利用者の姿勢を表す特徴量を求める特徴量抽出部と、前記特徴量抽出部で求められた前記特徴量を前記運動者の姿勢を表す基準量と比較して、前記利用者の姿勢の前記運動者の姿勢からのずれの評価を行う姿勢評価部と、前記姿勢評価部による前記評価の結果を提示する提示部と、を備える。

　本発明の運動支援システムの第２の形態は、第１の形態において、前記鏡像表示手段は、前記表示装置の前記前面に配置されるハーフミラーである。

　本発明の運動支援システムの第３の形態は、第１の形態において、前記鏡像表示手段は、前記利用者を撮影して前記利用者の画像を生成する撮像装置と、前記撮像装置で生成された前記利用者の画像を左右反転させて左右反転画像を生成する反転処理部と、前記反転処理部で生成された前記左右反転画像を前記表示面に表示する反転画像表示部と、を備える。

　本発明の運動支援システムの第４の形態は、第１～第３の形態のうちいずれか１つにおいて、前記所定の運動は、前記利用者が行う運動の模範となる運動である.
　本発明の運動支援システムの第５の形態は、第１～第３の形態のうちいずれか１つにおいて、さらに、前記所定の運動を行う前記利用者を撮影して前記所定の運動を行う前記利用者の画像である記録画像を生成する撮像装置と、基準量抽出部と、を備える。前記比較画像表示部は、前記撮像装置で生成された前記記録画像を前記比較画像として前記表示面に表示するように構成される。前記基準量抽出部は、前記記録画像から前記利用者の身体における前記所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて前記利用者の姿勢を表す特徴量を前記基準量として求めるように構成される。

　本発明の運動支援システムの第６の形態は、第１～第５の形態のうちいずれか１つにおいて、前記特徴量抽出部は、前記利用者の身体における複数の前記標本点の位置を検出し、前記複数の標本点の位置に基づいて前記利用者の身体を示す身体モデルを作成し、前記身体モデルに基づいて前記特徴量を求めるように構成される。

　本発明の運動支援システムの第７の形態は、第６の形態において、前記特徴量は、前記複数の前記標本点から選択される２つの前記標本点同士を結ぶ直線と所定の基準線との間の角度である。

　本発明の運動支援システムの第８の形態は、第１～第５の形態のうちいずれか１つにおいて、前記特徴量は、前記利用者の身体の傾きである。

　本発明の運動支援システムの第９の形態は、第８の形態において、前記利用者の身体の傾きは、前記利用者の肩の傾きであり、前記特徴量抽出部は、前記利用者の右上肢の標本点と左上肢の標本点とを検出し、前記右上肢の前記標本点と前記左上肢の前記標本点とを結ぶ直線と水平線との間の角度を、前記利用者の肩の傾きとして算出するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第１０の形態は、第８の形態において、前記利用者の身体の傾きは、前記利用者の体幹の傾きであり、前記特徴量抽出部は、前記利用者の頭部の標本点と腰部の標本点とを検出し、前記頭部の前記標本点と前記腰部の前記標本点とを結ぶ直線と垂直線との間の角度を、前記利用者の体幹の傾きとして算出するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第１１の形態は、第１～第５の形態のうちいずれか１つにおいて、前記特徴量は、前記利用者の身体の特定部位の可動域である。

　本発明の運動支援システムの第１２の形態は、第１１の形態において、前記特定部位は、前記利用者の上肢であり、前記特徴量抽出部は、前記利用者の前記上肢の標本点と前記上肢に対応する肩の標本点とを検出し、前記上肢の前記標本点と前記肩の前記標本点とを結ぶ直線と垂直線との間の角度を前記上肢の可動域として算出するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第１３の形態は、第６の形態において、前記標本点の数は、少なくとも３つ以上であり、前記特徴量は、前記複数の前記標本点により規定される領域の面積である。

　本発明の運動支援システムの第１４の形態は、第１～第１３の形態のうちいずれか１つにおいて、前記比較画像表示部は、前記比較画像が前記利用者の鏡像と重なるように、前記表示面における前記比較画像の位置および大きさを調節するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第１５の形態は、第１の形態において、前記姿勢評価部は、前記特徴量と前記基準量の差分を示す数値を求めるように構成される。前記提示部は、前記姿勢評価部で求められた前記数値を提示するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第１６の形態は、第１の形態において、前記利用者の身体の特定部位の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部で検出された前記位置に基づいて前記表示面における指標の位置を決定する指標設定部と、前記表示面における所定位置に前記指標が位置しているか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記所定位置に前記指標が位置していると判定すると、前記所定位置に所定のイベント画像を表示するイベント画像表示部と、前記位置検出部で検出された前記位置に基づいて、前記特定部位の可動域を示す評価データを作成する評価データ作成部と、前記評価データ作成部で作成された前記評価データと基準データとの比較に基づいて、前記特定部位の可動域の評価を行う可動域評価部と、を備える。前記提示部は、前記可動域評価部による前記評価の結果を提示するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第１７の形態は、第１６の形態において、前記可動域評価部は、前回の前記特定部位の可動域の評価に用いられた前記評価データを、前記基準データとして採用するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第１８の形態は、第１６の形態において、前記基準データは、健常者の標準的な前記特定部位の可動域を示すデータである。

　本発明の運動支援システムの第１９の形態は、第１６～第１８の形態のうちいずれか１つにおいて、前記評価データは、前記表示面に平行な面内において前記特定部位が通過した領域の面積を示すデータを含む。

　本発明の運動支援システムの第２０の形態は、第１６～第１９の形態のうちいずれか１つにおいて、前記評価データは、所定方向における前記特定部位の可動範囲を示すデータを含む。

　本発明の運動支援システムの第２１の形態は、第１６～第２０の形態のうちいずれか１つにおいて、前記評価データは、前記利用者が前記特定部位で所定の動作を行うのに要した時間を示すデータを含む。

　本発明の運動支援システムの第２２の形態は、第１６～第２１の形態のうちいずれか１つにおいて、前記位置検出部は、三次元センサの出力から前記特定部位の位置を検出するように構成され、前記評価データは、前記特定部位が通過した領域の体積を示すデータを含む。

　本発明の運動支援システムの第２３の形態は、第１６～第２２の形態のうちいずれか１つにおいて、前記評価データは、前記特定部位の軌跡を示すデータを含む。

　本発明の運動支援システムの第２４の形態は、第１６～第２３の形態のうちいずれか１つにおいて、前記鏡像表示手段は、前記表示装置の前記前面に配置されるハーフミラーであり、前記指標設定部は、前記ハーフミラーに映った前記特定部位と重なる前記表示面の位置に前記指標の位置が対応するように、前記指標の位置を決定するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第２５の形態は、第１６～第２３の形態のうちいずれか１つにおいて、前記鏡像表示手段は、前記利用者を撮影して前記利用者の画像を生成する撮像装置と、前記撮像装置で生成された前記利用者の画像を左右反転させて左右反転画像を生成する反転処理部と、前記反転処理部で生成された前記左右反転画像を前記表示面に表示する反転画像表示部と、を備える。前記指標設定部は、前記左右反転画像における前記特定部位の位置に前記指標の位置が対応するように、前記指標の位置を決定するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第２６の形態は、第１の形態において、前記利用者から荷重を受ける作用面を有し前記作用面における前記荷重の分布を測定する測定装置と、前記測定装置で測定された前記荷重の分布に基づいて前記作用面内の所定箇所における荷重の比率を表すバランス値を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記バランス値を記憶するバランス値記憶部と、前記算出部で算出された前記バランス値を前記表示面に表示するバランス値表示部と、前記バランス値の目標値の時間的変化を示す設定データを記憶する設定データ記憶部と、前記設定データ記憶部に記憶された前記設定データに基づいて前記目標値を前記表示面に表示する目標値表示部と、前記バランス値記憶部に記憶された前記バランス値から前記バランス値の時間的変化を求め、前記バランス値の時間的変化と前記設定データが示す前記目標値の時間的変化とに基づいて前記利用者の重心移動の評価を行う重心移動評価部と、を備える。前記提示部は、前記重心移動評価部による前記評価の結果を提示するように構成される。

　本発明の運動支援システムの第２７の形態は、第２６の形態において、前記重心移動評価部は、所定の時点における前記バランス値と前記目標値との差を用いて前記重心移動の評価を行うように構成される。

　本発明の運動支援システムの第２８の形態は、第２６または第２７の形態において、前記重心移動評価部による前記評価の結果に応じて前記設定データ記憶部に記憶される前記設定データが示す前記目標値の時間的変化を変更する設定更新部を備える。

　本発明の運動支援システムの第２９の形態は、第２６～第２８の形態のうちいずれか１つにおいて、前記鏡像表示手段は、前記表示面の前方に配置されるハーフミラーである。

実施形態１の運動支援システムのシステム構成を示す概略図である。上記実施形態１の運動支援システムの動作の説明図である。上記実施形態１の運動支援システムで用いる身体モデルの生成方法を示す説明図である。上記実施形態１の運動支援システムで用いる身体モデルの生成方法を示す説明図である。上記実施形態１の運動支援システムで用いる身体モデルの姿勢のずれを示す説明図である。上記実施形態１の運動支援システムで用いる身体モデルの姿勢のずれを示す説明図である。上記実施形態１の運動支援システムにおける肩の傾きの算出方法の説明図である。上記実施形態１の運動支援システムにおける体幹の傾きの算出方法の説明図である。上記実施形態１の運動支援システムにおける上肢の可動域の算出方法の説明図である。実施形態２の運動支援システムのシステム構成を示す概略図である。実施形態３の運動支援システムのシステム構成を示す概略図である。上記実施形態３の運動支援システムの映像生成部のブロック図である。上記実施形態３の運動支援システムの表示装置の表示例を示す説明図である。上記実施形態３の運動支援システムの表示装置の表示例を示す説明図である。上記実施形態３の運動支援システムの表示装置の表示例を示す説明図である。実施形態４の運動支援システムの制御装置のブロック図である。実施形態５の運動支援システムのシステム構成を示す概略図である。上記実施形態５の運動支援システムの制御装置のブロック図である。上記実施形態５の運動支援システムにおける表示装置の表示例を示す説明図である。実施形態６の運動支援システムの制御装置のブロック図である。

　（実施形態１）
　本実施形態の運動支援システム１は、病気や怪我により四肢に障害が残った患者に所定の運動を行わせることにより、四肢の機能の回復を図ることを目的とするリハビリテーションに使用される。ただし、以下の実施形態の記載は運動支援システムの用途を限定する趣旨ではなく、たとえば健常者がヨガやダンス等の運動に運動支援システムを用いてもよい。なお、以下では、利用者が立った姿勢で運動支援システムを利用する例を示すが、これに限らず、利用者は椅子などに座った姿勢で運動支援システムを利用してもよい。

　本実施形態の運動支援システム１は、図１に示すように、利用者（患者）２の正面に配置され利用者２と向き合う表示面３０に映像を映す表示装置３と、距離画像を生成する距離画像センサ４と、表示装置３等の動作を制御する制御装置５とを備えている。表示装置３および距離画像センサ４は、いずれも制御装置５に対して接続されている。

　また、この運動支援システム１は、表示装置３の表示面３０の手前（利用者２側）に配置されたハーフミラー６をさらに備えている。ハーフミラー６は、その前面（鏡面）が利用者２と向き合うように、表示装置３と利用者２との間に垂直に立てて配置されており、背後の表示装置３に表示された映像を利用者２側に透過させる。

　表示装置３は、利用者２に画像を表示する表示面３０を有する。表示装置３は、ここではプラズマディスプレイからなり、ハーフミラー６の背面側に取り付けられている。図１では、ハーフミラー６を支持する構造や、表示装置３の取付構造の図示を省略しているが、適宜選択される構造で、ハーフミラー６および表示装置３は十分な強度をもって定位置に固定される。なお、表示装置３はプラズマディスプレイに限らず、液晶ディスプレイ等、他のディスプレイ装置であってもよい。また、ディスプレイ装置の代わりに、ハーフミラー６の背面に貼り付けられる拡散シート（図示せず）と、ハーフミラー６の後方（利用者２とは反対側）から拡散シートに映像を投影する投影装置（図示せず）とで構成される表示装置を用いることも考えられる。

　本実施形態においては、ハーフミラー６は、前面が縦長の長方形状であって、利用者２の全身を映す姿見として機能する大きさに形成されている。ハーフミラー６の透過率は、ハーフミラー６を鏡として利用でき、且つ利用者２がハーフミラー６を通して表示装置３に表示される映像を視認できるように設計される。ハーフミラー６は、ガラスや合成樹脂の透明な基材の少なくとも一表面に、金属膜などによる鏡面コーティングが施されることにより形成されている。

　ここでは、表示装置３は、ハーフミラー６の背面に表示面３０が接するように配置されている。表示装置３の高さ位置は、下端縁がハーフミラー６の下端から所定の間隔を空けて位置し、且つ上端縁がハーフミラー６の上端から所定の間隔を空けて位置するように決められている。ここで、表示装置３はハーフミラー６の中心よりもやや上方寄りに配置されている。また、表示装置３に表示される映像をハーフミラー６の前面に高輝度で表示できるよう、ハーフミラー６と表示面３０との間には、屈折率を調節して反射を防止する透明材料が充填されていてもよい。

　上記構成によれば、ハーフミラー６の前面は、鏡として利用者２の鏡像を映し出すとともに、表示装置３の表示面３０に表示された映像を映し出すように機能する。つまり、ハーフミラー６の正面に利用者２が居れば、利用者２の鏡像がハーフミラー６の前面に映るとともに、表示装置３に表示される映像がハーフミラー６を透過してハーフミラー６の前面に映し出されることになる。詳しくは後述するが、表示装置３に表示される映像は制御装置５によって生成される。

　距離画像センサ４は、強度変調光を用いタイムオブフライト法の原理で、画素値が距離値となる距離画像を生成する。ただし、距離画像センサ４は、距離画像を生成する構成であればよく、タイムオブフライト法を用いる距離画像センサに限らない。この距離画像センサ４は、センシング領域内に存在する検出対象までの距離を検出し、三次元空間内での検出対象の位置を距離画像として検出する。

　ここでは、距離画像センサ４は、表示装置３と重ならないように表示装置３の上方に配置され、ハーフミラー６の正面に居る利用者２の距離画像を生成する。距離画像センサ４は、表示装置３の上方であって左右方向の略中央に位置決めされ、利用者２を斜め上前方から見下ろすように上下方向の向き（チルト角）が決められている。

　さらに、距離画像センサ４は、その視野内に利用者２の全身が含まれ、且つ利用者２が直立した状態で利用者２の身体の左右方向における中心線が距離画像の左右方向の中心線に一致するように、左右方向の向き（パン角）が調節されている。

　なお、距離画像センサ４は、上記配置に限らずたとえばカメラスタンド等を利用してハーフミラー６の正面側（利用者２側）における利用者２の目の高さ位置に設置されていてもよい。

　上述したような距離画像センサ４の位置および向きの調節は、利用者２の位置および姿勢が決定してから初期設定として行われる。これにより、距離画像センサ４では、利用者２の全身を映した距離画像の動画が生成されることになる。

　ところで、本実施形態の運動支援システム１は、利用者２に行わせる運動と同じ運動をする比較対象の映像を比較映像として記憶した記憶部５１と、利用者２の運動時に表示装置３に比較映像を表示させる表示制御部５２とを制御装置５に有している。換言すれば、本実施形態の運動支援システム１は、所定の運動を行う運動者の画像である比較画像（比較映像）を記憶する比較画像記憶部（記憶部）５１と、比較画像記憶部５１に記憶された比較画像を表示面３０に表示する比較画像表示部（表示制御部）５２と、を有する。

　本実施形態では、利用者２に行わせる運動の模範を示す比較対象の映像が比較映像として用いられる。すなわち、所定の運動は、利用者２が行う運動の模範となる運動である。具体的には、利用者２に行わせる運動を比較対象としてのインストラクタが実際に行っている様子を、撮像装置（図示せず）にて、インストラクタの全身が入るようにインストラクタの正面から撮像することにより得られた動画像が、比較映像として用いられる。このようにして得られる比較映像は、記憶部５１に予め記憶されている。なお、本実施形態では、比較画像は、静止画像であってもよい。この場合、比較画像は、利用者２が手本とすべき運動者の姿勢を示す。すなわち、比較画像は、所定の運動を行う運動者の静止画であってもよいし、所定の運動を行う運動者の動画像であってもよい。

　表示制御部５２は、利用者２から見てハーフミラー６に映る自身の鏡像と比較映像中の比較対象とが重なるように、表示面３０上における比較映像のサイズを調整するサイズ調整部（図示せず）と、位置を調整する位置調整部（図示せず）とを有している。すなわち、表示制御部（比較画像表示部）５２は、比較画像が利用者２の鏡像と重なるように、表示面３０における比較画像の位置および大きさを調節するように構成される。

　ここに、利用者２の視点から見たハーフミラー６に映る自身の鏡像は実物の２分の１のサイズになるので、サイズ調整部は、比較映像の比較対象を実物の２分の１のサイズで表示装置３の表示面３０に表示させるように表示サイズを調節する。なお、比較対象（インストラクタ）と利用者２とで体格（主に身長）に違いがある場合には、利用者２の鏡像に比較対象のサイズを合わせるように、サイズ調整部にて比較映像の表示サイズが調節される。ただし、比較映像の比較対象が実物の２分の１のサイズでなく、たとえばより大きなサイズあるいはより小さなサイズで表示されていても、利用者２に身体の動きの見本を示すという意味では問題ない。

　位置調整部は、表示面３０における比較映像の表示位置を自由に調節可能な位置合わせ機能を有しており、利用者２の視点から見て自身の鏡像と比較対象（インストラクタ）の像とが重なる位置に比較映像が表示されるように、比較映像の表示位置を調節する。具体的には、ハーフミラー６と利用者２との位置関係に応じて表示面３０における比較映像の位置が調節される。ハーフミラー６と利用者２との位置関係は、ハーフミラー６の正面中央部に利用者２が立つように予め定められていればよい。あるいは、利用者２の重心位置を検出する圧力センサ（図示せず）が付加され、圧力センサの検出結果からハーフミラー６と利用者２との位置関係が求められるようにしてもよい。

　次に、簡易に比較映像の表示位置を調整する方法について説明する。制御装置５は、利用者２の身長として予め一律（たとえば１７０ｃｍ）の値が登録されている身長登録部（図示せず）を備える。なお、身長登録部に登録される身長は、利用者２によって直接入力されるようにしてもよい。

　ハーフミラー６と利用者２との位置関係が特定されていれば、表示制御部５２は、利用者２の身長に基づいた位置に比較映像を表示させることで、利用者２の視点から見て自身の鏡像と重なる位置に比較対象を表示させることが可能となる。

　さらに別の方法について説明する。身長登録部に利用者２の身長が登録されていなくても、距離画像センサ４の位置および向きと、距離画像より検出される利用者２の立ち位置および頭頂部の位置とから、ハーフミラー６に映る鏡像の特定部位（たとえば頭部）の位置が判断されてもよい。したがって、表示制御部５２は、利用者２の視点から見て自身の鏡像と重なる位置に比較対象を表示させることが可能となる。

　なお、比較映像の表示サイズおよび表示位置の調節は、初期設定時に手動で行われてもよいし、自動化されていてもよい。

　結果的に、ハーフミラー６の前面には、図２に示すように利用者２の鏡像２０が映るとともに、見本となる姿勢を示す比較対象（インストラクタ）３１の映像（比較映像）がハーフミラー６を透過して映し出されることになる。すなわち、表示装置３の前面に配置されるハーフミラー６が、利用者２の鏡像を比較画像に重ねて表示する鏡像表示手段として機能する。したがって、利用者２は、ハーフミラー６に映る自身の鏡像２０と、表示面３０上に表示される比較映像中の比較対象３１とを見比べながら運動することができる。なお、図２では、利用者２の鏡像２０を破線で示し、表示面３０に表示されている比較映像中の比較対象３１を実線で示している。

　しかも、利用者２の鏡像２０と比較映像中の比較対象３１とが重なるように比較映像が表示されるので、利用者２は、身体をどのように動かせばよいのかを比較映像から把握し易いという利点もある。すなわち、利用者２が自身の鏡像２０を見ることにより、比較対象３１の映像が利用者２の視野内に入るため、利用者２は視線を殆ど動かさなくても自身の鏡像２０と比較映像中の比較対象３１とを見比べることができる。また、比較対象３１の右半身が利用者２の右半身、比較対象３１の左半身が利用者２の左半身の鏡像に重ねて表示されるため、利用者２は、比較対象３１の動作の右、左の区別がつきやすく、身体をどのように動かせばよいのか把握し易くなる。

　ここで、利用者２は、眼の焦点距離（比較映像の焦点距離：鏡像の焦点距離＝１：２）を切り替えることにより、ハーフミラー６に映った鏡像２０と、表示装置３に表示される比較映像とのどちらかに注目することができる。そのため、利用者２は、自身の鏡像２０と比較映像中の比較対象３１とを見分けながら、自身の姿勢を比較対象３１の姿勢に合わせるように運動することができる。

　なお、利用者２から見て、ハーフミラー６に映る鏡像２０と表示装置３に表示される比較映像との見え方に大差が生じないように、運動支援システム１を使用時には、表示装置３の輝度や室内の明るさが適宜調節されていることが望ましい。

　また、記憶部５１に、比較対象（インストラクタ）を正面以外の方向（たとえば側方）から撮像した動画像が参照映像としてさらに記憶され、表示制御部５２が、比較映像と共に参照映像を表示装置３に表示させる構成であってもよい。この場合、参照映像は比較映像に重なることがないように、たとえば表示面３０における比較映像の側方に表示されることが望ましい。表示装置３に参照映像が表示されることにより、利用者２は、たとえば前後方向への身体の動きを理解するのに参照映像を参照することができるので、比較映像中の比較対象３１に合わせて身体を動かし易くなる。

　なお、表示制御部５２は、比較映像中の比較対象３１を利用者２の鏡像２０と重なる位置に表示する構成に限らず、表示面３０において利用者２の鏡像２０の側方あるいは上方または下方となる位置に比較対象３１を表示してもよい。比較対象３１を利用者２の鏡像２０と重なる位置に表示する場合でも、利用者２の鏡像２０と比較映像中の比較対象３１とは完全に重なっている必要はなく、たとえば足元などの基準となる部位が重なっていればよい。

　ところで、本実施形態の運動支援システム１では、距離画像センサ４で生成された利用者２の距離画像は、制御装置５に出力され、利用者２の姿勢を認識する処理に用いられる。具体的に説明すると、制御装置５はコンピュータからなり、距離画像を距離画像センサ４から取得する取得部５３と、取得した距離画像を用いて利用者２の姿勢を表す第１の特徴量を抽出する第１抽出部（特徴量抽出部）５４とを有している。さらに、制御装置５は、比較対象３１の姿勢を表す第２の特徴量を抽出する第２抽出部（基準量抽出部）５５と、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価する評価部（姿勢評価部）５６と、評価部５６の評価結果を提示する提示部５７とを有している。

　第１抽出部５４は、画像認識技術によって、距離画像中の利用者２の特定点の位置を検出し、この特定点の位置に基づいて利用者２の姿勢を表す第１の特徴量を抽出する。すなわち、第１抽出部（特徴量抽出部）５４は、利用者２の身体における所定の標本点（特定点）２２の位置を検出し当該標本点２２の位置に基づいて利用者２の姿勢を表す特徴量（第１の特徴量）を求めるように構成される。ここでは、利用者２の体幹の中心線や、頭頂部、肩部、肘部、手部、腰部、膝部、足首などの位置にそれぞれ設定される複数の点を特定点とする場合を例示するが、この例に限らず、特定点は距離画像中の利用者２の指先等、特定の位置に設定されていればよい。第１抽出部５４は、このようにして検出される特定点の位置に基づいて、利用者２の姿勢を表す第１の特徴量を抽出する。

　第２抽出部５５は、比較対象３１の特定点の位置を検出し、この特定点の位置に基づいて比較対象３１の姿勢を表す第２の特徴量を抽出する。すなわち、第２抽出部（基準量抽出部）５５は、比較対象（運動者）３１の身体における所定の標本点（特定点）３３の位置を検出し当該標本点３３の位置に基づいて運動者３１の姿勢を表す基準量（第２の特徴量）を求めるように構成される。比較対象３１の特定点の位置は、比較映像の撮像時に距離画像センサ４で得られる距離画像から検出される。

　評価部５６は、第１の特徴量と第２の特徴量とを比較することにより、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価する。すなわち、評価部（姿勢評価部）５６は、第１抽出部（特徴量抽出部）で５４求められた特徴量（第１の特徴量）を運動者（比較対象）の姿勢を表す基準量（第２の特徴量）と比較して、利用者２の姿勢の運動者の姿勢からのずれの評価を行うように構成される。

　提示部５７は、評価部５６で評価された利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを利用者２に提示する。すなわち、提示部５７は、評価部（姿勢評価部）５６による評価の結果を提示するように構成される。具体的には、提示部５７は、評価部５６の評価結果を音声や光等で利用者２に提示する。あるいは、表示制御部５２からの指示により評価部５６の評価結果を表示装置３に表示させる構成とし、表示装置３が提示部５７として兼用されてもよい。

　以下に、第１抽出部５４、第２抽出部５５、評価部５６、提示部５７の動作について詳しく説明する。

　本実施形態では、第１抽出部５４は、図３，４に示すように利用者２の全身から複数の特定点２２の位置を検出し、これら特定点同士を直線で結ぶことにより、三次元空間における利用者２の姿勢を表す身体モデル（以下、「第１の身体モデル」という）２１を生成する。つまり、第１抽出部５４では、図３に示すような姿勢の利用者２の距離画像から、図４に示すような第１の身体モデル２１を生成する。すなわち、第１抽出部（特徴量抽出部）５４は、利用者２の身体における複数の標本点２２の位置を検出し、複数の標本点の位置に基づいて利用者２の身体を示す身体モデル（第１の身体モデル）２１を作成し、身体モデル２１に基づいて特徴量（第１の特徴量）を求めるように構成される。本実施形態では、利用者２の身体における複数の標本点２２は、利用者２の頭部の標本点２２（２２ａ）と、利用者２の右肩の標本点２２（２２ｂ）と、利用者２の左肩の標本点２２（２２ｃ）と、利用者２の右肘の標本点２２（２２ｄ）と、利用者２の左肘の標本点２２（２２ｅ）と、利用者２の右手の標本点２２（２２ｆ）と、利用者２の左手の標本点２２（２２ｇ）と、利用者２の腰部の標本点２２（２２ｈ）と、利用者２の右膝の標本点２２（２２ｉ）と、利用者２の左膝の標本点２２（２２ｊ）と、利用者２の右足の標本点２２（２２ｋ）と、利用者２の左足の標本点２２（２２ｌ）と、を含む。第１抽出部５４は、１２の標本点２２ａ－２２ｌに基づいて、第１の身体モデル２１を生成する（図４参照）。

　なお、距離画像センサ４で生成される利用者２の距離画像は利用者２の動きに合わせて随時変化する動画であるので、距離画像の各フレームから生成される第１の身体モデル２１は、利用者２の動きをリアルタイムで表すことになる。

　距離画像センサ４は、図１に示されるように、利用者２より上方に設置されている。そのため、距離画像センサ４より得られる利用者２の画像（距離画像）は、利用者２を斜め上方向から撮影して得られた画像となる。すなわち、距離画像は、利用者２が歪んだ画像となる。そのため、距離画像センサ４のカメラの俯角に起因して特徴量に誤差が生じるおそれがある。そこで、第１抽出部５４は、標本点（特定点）２２を検出する前処理として、距離画像センサ４より得られた距離画像を、利用者２を正面から撮影して得られる距離画像に補正する補正処理を行うように構成される。なお、このような補正処理は、予め求められた行列を利用して画像の座標を変換することで行える。第１抽出部５４は、補正処理を行った後に、距離画像から標本点２２の位置を検出する。なお、俯角に起因する誤差が小さい場合には、補正処理を省略してもよい。距離画像センサ４は、利用者２の目の高さより下に設置されてもよい。たとえば、距離画像センサ４は、ハーフミラー６の前面の下端中央に設置されてもよい。この場合も、第１抽出部５４は、距離画像センサ４より得られた距離画像を、利用者２を正面から撮影して得られる距離画像に補正する補正処理を行うように構成される。また、距離画像センサ４は、利用者２の右方や左方に設置されていてもよく、この場合も、上記と同様の補正処理を行うことで、利用者２を正面から撮影した場合と同様の距離画像が得られる。

　また、第１抽出部５４は、第１の身体モデル２１を生成する際、距離画像から検出された特定点２２の位置を、距離画像センサ４で得られる距離画像について規定された撮像座標系の座標位置から、仮想空間に規定された表示座標系の座標位置へと座標変換する。ここでいう仮想空間は、表示装置３の前方における利用者２の立ち位置を含む直方体状の空間に対応しており、利用者２の前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ座標軸とする三次元直交座標系の空間である。つまり、第１抽出部５４は、所定の変換式を用いて、距離画像センサ４が基準となる極座標系から、仮想空間に規定された三次元直交座標系へと特定点２２の位置を座標変換した上で、第１の身体モデル２１を生成する。

　一方、第２抽出部５５は、比較映像中の比較対象３１の姿勢を表す身体モデル（以下、「第２の身体モデル」という）３２（図６参照）を生成する。すなわち、第２抽出部（基準量抽出部）５５は、比較対象（運動者）３１の身体における複数の標本点３３の位置を検出し、複数の標本点の位置に基づいて比較対象３１の身体を示す身体モデル（第２の身体モデル）３２を作成し、身体モデル３２に基づいて基準量（第２の特徴量）を求めるように構成される。本実施形態では、比較対象（運動者）３１の身体における複数の標本点３３は、比較対象３１の頭部の標本点３３（３３ａ）と、比較対象３１の右肩の標本点３３（３３ｂ）と、比較対象３１の左肩の標本点３３（３３ｃ）と、比較対象３１の右肘の標本点３３（３３ｄ）と、比較対象３１の左肘の標本点３３（３３ｅ）と、比較対象３１の右手の標本点３３（３３ｆ）と、比較対象３１の左手の標本点３３（３３ｇ）と、比較対象３１の腰部の標本点３３（３３ｈ）と、比較対象３１の右膝の標本点３３（３３ｉ）と、比較対象３１の左膝の標本点３３（３３ｊ）と、比較対象３１の右足の標本点３３（３３ｋ）と、比較対象３１の左足の標本点３３（３３ｌ）と、を含む。第２抽出部５５は、１２の標本点３３ａ－３３ｌに基づいて、第２の身体モデル３２を生成する（図６参照）。

　比較対象３１の姿勢を表す第２の身体モデル３２は、比較映像の撮像時に、第１の身体モデル２１と同様に距離画像センサ４で得られる距離画像から生成される。なお、第２抽出部５５は、第１抽出部５４と同様に、標本点（特定点）３３を検出する前処理として、距離画像センサ４より得られた距離画像を、比較対象３１を正面から撮影して得られる距離画像に補正する補正処理を行うように構成される。つまり、第２抽出部５５は、比較映像の撮像時に得られた距離画像中の複数の特定点２２同士を直線で結ぶことにより、第２の身体モデル３２を生成する。第２の身体モデル３２は、第１の身体モデル２１と同様、仮想空間に規定された三次元直交座標系（表示座標系）上に生成される。このようにして生成される第２の身体モデル３２は、比較映像と共に記憶部５１に予め記憶されていてもよい。なお、基準量を予め記憶部４１に記憶させておけば、第２抽出部５５を省略できる。

　生成された第１の身体モデル２１は、表示制御部５２によって、表示面３０における利用者２の鏡像２０と重なる位置、あるいは表示面３０における利用者２の鏡像２０の側方あるいは上方または下方となる位置に表示されてもよい。同様に、第２の身体モデル３２についても、表示制御部５２によって、比較映像中の比較対象３１と重なる位置、あるいは表示面３０における比較対象３１の側方あるいは上方または下方となる位置に表示されてもよい。第１の身体モデル２１と第２の身体モデル３２との両方が表示される場合、利用者２は、表示面３０に表示される両身体モデルを見比べながら運動することができるので、身体のどの部位の動きが比較対象３１からずれているのかを把握し易くなる。

　ここで、第１抽出部５４は、第１の身体モデル２１から複数の特定点２２同士を結ぶ直線の所定の基準線に対する角度を求め、この角度を第１の特徴量とする。すなわち、特徴量（第１の特徴量）は、第１の身体モデル２１に関して、複数の標本点２２から選択される２つの標本点２２同士を結ぶ直線と所定の基準線との間の角度である。たとえば、図５に示す第１の身体モデル２１のうち、右肩に相当する特定点２２（２２ｃ）に着目すると、右肩－左肩間を結ぶ直線（標本点２２ｃと標本点２２ｂとを結ぶ直線）を基準線として、右肩－右肘間を結ぶ直線（標本点２２ｃと標本点２２ｂとを結ぶ直線）の基準線に対する角度α、つまり右肩関節の角度αが求まる。また、第１の身体モデル２１のうち、右肘に相当する特定点２２（２２ｅ）に着目すると、右肩－右肘間を結ぶ直線（標本点２２ｃと標本点２２ｅとを結ぶ直線）を基準線として、右肘－右手間を結ぶ直線（標本点２２ｅと標本点２２ｇとを結ぶ直線）の基準線に対する角度β、つまり右肘関節の角度βが求まる。

　同様に、第２抽出部５５は、第２の身体モデル３２から複数の特定点３３同士を結ぶ直線の所定の基準線に対する角度を求め、この角度を第２の特徴量とする。すなわち、基準量（第２の特徴量）は、第２の身体モデル３２に関して、複数の標本点３３から選択される２つの標本点３３同士を結ぶ直線と所定の基準線との間の角度である。たとえば、図６に示すような第２の身体モデル３２からは、右肩関節の角度αと右肘関節の角度βとが求まる。

　要するに、第１抽出部５４は、第１の身体モデル２１から求まるある関節についての角度を第１の特徴量として抽出し、第２抽出部５５は、第２の身体モデル３２から求まるある関節についての角度を第２の特徴量として抽出する。

　また、特徴量（第１特徴量）は、利用者２の身体の傾きであってもよい。利用者２の身体の傾きは、たとえば、利用者２の肩の傾き（図７参照）である。この場合、第１抽出部（特徴量抽出部）５４は、利用者２の右上肢の標本点２２と左上肢の標本点２２との位置を検出するように構成される。図７に示す例では、右上肢の標本点２２は右肘の標本点２２ｅであり、左上肢の標本点２２は左肘の標本点２２ｄである。なお、右上肢の標本点２２は右肩の標本点２２ｃであってもよいし、左上肢の標本点２２は左肩の標本点２２ｂであってもよい。第１抽出部５４は、右上肢の標本点２２と左上肢の標本点２２とを結ぶ直線Ｌ１００と水平線Ｌ２００との間の角度を、利用者２の肩の傾きとして算出するように構成される。図７に示す例では、利用者２の肩の傾きは－２０°である。利用者２の肩の傾きは、直線Ｌ１００の傾きが正であれば負、直線Ｌ１００の傾きが負であれば正となるように表される。

　また、利用者２の身体の傾きは、たとえば、利用者２の体幹の傾き（図８参照）であってもよい。この場合、第１抽出部（特徴量抽出部）５４は、利用者２の頭部の標本点２２ａと腰部の標本点２２ｈとの位置を検出し、頭部の標本点２２ａと腰部の標本点２２ｈとを結ぶ直線Ｌ１１０と垂直線Ｌ２１０との間の角度を、利用者２の体幹の傾きとして算出するように構成される。図８に示す例では、利用者２の体幹の傾きは－３０°である。利用者２の体幹の傾きは、直線Ｌ１１０の傾きが正であれば正、直線Ｌ１１０の傾きが負であれば負となるように表される。

　同様の方法で、基準量抽出部５５は、基準量（第２の特徴量）として、比較対象３１の身体の傾き（肩や体幹の傾き）を求めることができる。

　また、特徴量（第１の特徴量）は、利用者２の身体の特定部位の可動域であってもよい。特に、特定部位は、利用者２の上肢である（図９参照）。図９に示す例では、特定部位は右上肢である。この例では、第１抽出部（特徴量抽出部）５４は、利用者２の上肢の標本点２２（右手の標本点２２ｇ）と上肢に対応する肩の標本点２２（右肩の標本点２２ｃ）との位置を検出する。利用者２の上肢の標本点２２は、右肘の標本点２２ｅであってもよい。そして、第１抽出部５４は、上肢の標本点２２（２２ｇ）と肩の標本点２２（２２ｃ）とを結ぶ直線Ｌ１２０と垂直線Ｌ２１０との間の角度を上肢の可動域として算出するように構成される。図９に示す例では、第１抽出部５４は、利用者２の右上肢の可動域を求めており、その値は７０°である。

　なお、特定部位は、左上肢であってもよい。この場合は、第１抽出部（特徴量抽出部）５４は、利用者２の上肢の標本点２２（左手の標本点２２ｆや左肘の標本点２２ｄ）と上肢に対応する肩の標本点２２（左肩の標本点２２ｂ）との位置を検出すればよい。

　また、特定部位は、下肢（右下肢や左下肢）であってもよい。この場合、第１抽出部５４は、下肢の標本点２２（たとえば、左膝、左足、右膝、右足の標本点２２ｉ，２２ｋ，２２ｊ，２２ｌ）と腰部の標本点２２ｈとを結ぶ直線（図示せず）と垂直線Ｌ２１０との間の角度を下肢の可動域として算出するように構成される。

　同様の方法で、基準量抽出部５５は、基準量（第２の特徴量）として、比較対象３１の身体の特定部位（上肢や下肢）の可動域を求めることができる。

　また、第１の身体モデル２１は、利用者２を正面から捉えた距離画像から生成される身体モデルに限らず、利用者２を側方から捉えた距離画像から生成される身体モデルであってもよい。たとえば、利用者２の足元に設置された圧力センサで利用者２の両足の位置および重心位置を検出すれば、その結果から、利用者２の身体が距離画像センサ４に対して正面を向いているのか、側方を向いているのかを判断することができる。この判断結果から、第１抽出部５４は、利用者２が正面を向いていれば正面視の第１の身体モデル２１を生成し、利用者２が側方を向いていれば、正面視の身体モデルを鉛直方向の軸周りで９０度回転させた横向きの第１の身体モデル２１を生成する。

　このようにして生成される横向きの第１の身体モデル２１によれば、前後方向への身体の動き（たとえば肩部と腰部とを結ぶ直線の前傾・後傾など）なども第１の特徴量として抽出可能である。第２の身体モデル３２についても、同様に横向きの身体モデルが生成されていてもよい。これらの横向きの身体モデルが表示制御部５２によって表示面３０に表示されると、利用者２は、身体モデルから自身の前後方向への身体の動きを確認することができる。

　評価部５６は、第１の特徴量として第１の身体モデル２１から抽出された関節の角度と、第２の特徴量として第２の身体モデル３２から抽出された関節の角度とを比較することにより、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価する。評価部５６は、関節の角度を比較することにより、腕の長さ等の違いを無視して利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを客観的に評価することができる。なお、評価部５６では、両身体モデル間で、複数の関節の角度を比較してもよいし、特定の関節のみに着目して角度を比較してもよい。

　ここでは、評価部５６は、第１の特徴量と第２の特徴量との間で差分を算出する。評価部５６は、算出した差分値に応じて利用者２と比較対象３１との姿勢のずれの程度を数値化してもよいし、差分値が所定の閾値を超えるか否かによって利用者２と比較対象３１との間に姿勢のずれが生じているか否かを判断してもよい。ここに、評価部５６は、三次元モデルである第１の身体モデル２１、第２の身体モデル３２からそれぞれ抽出された特徴量を用いて評価を行うので、表示面３０に沿う平面内でのずれだけでなく、奥行き方向（表示面３０に直交する方向）のずれについても評価できる。

　提示部５７が提示する内容は、単に利用者２と比較対象３１とで姿勢がずれているか否かの判断結果であってもよいし、ずれの程度を表す内容であってもよい。さらに、評価部５６が、第１の特徴量と第２の特徴量とを比較することにより、身体のどの部位がどの向きにずれているかといった細かい判断をしている場合には、提示部５７は、ずれを小さくするためのアドバイスを提示してもよい。右腕を大きく横に広げる運動のときに、利用者２の右肘関節が曲がっている場合、提示部５７は「腕を伸ばしてください」などというアドバイスを提示する。

　また、表示装置３が提示部５７として兼用される場合には、表示制御部５２が、比較映像の中で利用者２の姿勢のずれ量が大きい部位の色を変えるなどして強調表示を行うことによって、どの部位を正しく動かせていないのかを利用者２に認識させることができる。たとえば、右腕を大きく横に広げる運動のときに、利用者２の右腕が十分に上がっておらず比較対象３１の右腕とずれている場合、表示制御部５２は、比較映像中の比較対象３１の右腕部分を強調表示し、右腕部分のずれを利用者２に提示する。これにより、利用者２は比較対象３１とずれている部位に注意して運動することが可能になり、比較映像中の比較対象３１に合わせて運動し易くなる。

　このように、提示部５７は、利用者２の身体のどの部位が比較対象３１からずれているのか、またどの向きにずれているのかといった情報を利用者２にフィードバックすることにより、利用者２に正しい運動を習得させることができる。

　さらにまた、評価部５６が、第１の特徴量と第２の特徴量との差分値に応じて、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれの程度を数値化する場合、提示部５７は、ずれの程度を表すこの数値を提示してもよい。すなわち、評価部（姿勢評価部）５６は、特徴量（第１の特徴量）と基準量（第２の特徴量）の差分を示す数値を求めるように構成され、提示部５７は、姿勢評価部５６で求められた数値を提示するように構成されてもよい。具体的には、提示部５７は、第１の特徴量と第２の特徴量との差分値をそのまま提示したり、当該差分値に応じて求まる利用者２と比較対象３１との姿勢の一致度を示す得点を提示したりすることにより、ずれの程度や一致度を提示することができる。

　このように、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれの程度や一致度が定量化されて提示されることにより、利用者２は、提示された数値を運動の習熟度の目安として、運動の効果を容易に評価することができる。なお、提示部５７は、利用者２と比較対象３１との姿勢の一致度を表す数値を複数の段階に分け、ランク付けして提示してもよい。

　また、他の例として、第１抽出部５４は、第１の身体モデル２１から複数の特定点２２同士を結ぶ直線で囲まれた領域の面積を求め、この面積を第１の特徴量としてもよい。すなわち、第１の身体モデル２１における標本点の数は、少なくとも３つ以上であり、特徴量（第１の特徴量）は、複数の標本点により規定される領域の面積であってもよい。たとえば、図５に示す第１の身体モデル２１のうち、右肩、右肘、右手、体幹、右膝、右足首に着目すると、これらの特定点２２を結ぶ直線で囲まれた領域（図中斜線部）の面積が求まる。同様に、第２抽出部５５は、図６に示す第２の身体モデル３２から、右肩、右肘、右手、体幹、右膝、右足首を結ぶ直線で囲まれた領域（図中斜線部）の面積を求め、この面積を第２の特徴量とする。すなわち、第２身体モデル３２における標本点の数は、少なくとも３つ以上であり、基準量（第２の特徴量）は、複数の標本点により規定される領域の面積であってもよい。

　この場合、評価部５６は、第１の特徴量として第１の身体モデル２１から抽出された面積と、第２の特徴量として第２の身体モデル３２から抽出された面積とを比較することにより、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価する。このようにして求まる面積は姿勢の傾向（身体の開き具合等）を表すので、評価部５６は、上記面積を比較することにより、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを大まかに評価することができる。なお、評価部５６では、両身体モデル間で、複数の領域の面積を比較してもよいし、単一の領域の面積を比較してもよい。

　以上述べたように、本実施形態の運動支援システム１は、利用者２の正面に配置され利用者２と向き合う表示面３０に映像を表示する表示装置３と、表示面３０に対して利用者２側に配置されるハーフミラー６と、利用者２に行わせる運動と同じ運動をする比較対象３１の映像を比較映像として記憶した記憶部５１と、利用者２の運動時に表示装置３に比較映像を表示させる表示制御部５２とを備える。さらに、運動支援システム１は、利用者２の身体の特定点の位置を検出し当該特定点の位置に基づいて利用者２の姿勢を表す第１の特徴量を抽出する第１抽出部５４と、比較対象３１の特定点の位置を検出し当該特定点の位置に基づいて比較対象３１の姿勢を表す第２の特徴量を抽出する第２抽出部５５と、第１の特徴量と第２の特徴量とを比較して利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価する評価部５６と、評価部５６の評価結果を提示する提示部５７とを備える。

　すなわち、本実施形態の運動支援システム１は、利用者２に画像を表示する表示面３０を有する表示装置３と、所定の運動を行う運動者（比較対象３１）の画像である比較画像を記憶する記憶部（比較画像記憶部）５１と、比較画像記憶部５１に記憶された比較画像を表示面３０に表示する表示制御部（比較画像表示部）５２と、利用者２の鏡像を比較画像に重ねて表示する鏡像表示手段と、利用者２の身体における所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて利用者２の姿勢を表す特徴量（第１の特徴量）を求める第１抽出部（特徴量抽出部）５４と、特徴量抽出部５４で求められた特徴量を運動者の姿勢を表す基準量（第２の特徴量）と比較して、利用者２の姿勢の運動者の姿勢からのずれの評価を行う評価部（姿勢評価部）５６と、姿勢評価部５６による評価の結果を提示する提示部５７と、を備える。

　本実施形態の運動支援システム１において、鏡像表示手段は、表示装置３の前面に配置されるハーフミラー６である。

　また、本実施形態の運動支援システム１は、基準量抽出部（第２抽出部）５５を備える。基準量抽出部５５は、比較画像の運動者（比較対象３１）の身体における所定の標本点（特定点）の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて運動者の姿勢を表す基準量（第２の特徴量）を求めるように構成される。

　以上説明した構成の運動支援システム１によれば、利用者２は、ハーフミラー６に映る自身の鏡像２０と、表示面３０に映る比較映像中の比較対象３１とを比較しながら運動することができるので、比較対象３１に合わせて運動することが容易になる。その結果、利用者２においては、運動時の正しい姿勢（動き）を習得し易くなり、運動の効果が十分に得られるようになるという利点がある。

　また、評価部５６は、利用者２の姿勢を表す第１の特徴量と比較対象３２の姿勢を表す第２の特徴量とを比較して利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価し、評価結果を提示部５７に提示させる。そのため、利用者２に比較対象３１との姿勢のずれを認識させることができる。すなわち、利用者２に自身の姿勢と比較映像中の比較対象３１の姿勢との違いがどの程度あるのかを認識させることができる。したがって、利用者２が比較対象３１の姿勢から大きく外れた運動をしているような場合、そのことを利用者２自身に気付かせることができるため、利用者２は動きの改善を図ることができ、運動時の正しい姿勢を習得し易くなる。

　なお、本実施形態の運動支援システム１では、比較映像は、利用者２に行わせる運動の模範を示す比較対象３１の映像である。すなわち、所定の運動は、利用者２が行う運動の模範となる運動である。

　本実施形態の運動支援システム１では、第１抽出部５４および第２抽出部５５は、それぞれ複数の特定点の位置を検出し当該特定点同士を結ぶことにより身体モデルを生成して、当該身体モデルから特徴量を抽出する。すなわち、特徴量抽出部（第１抽出部）５４は、利用者２の身体における複数の標本点（特定点）の位置を検出し、複数の標本点の位置に基づいて利用者２の身体を示す身体モデル（第１の身体モデル）２１を作成し、身体モデル２１に基づいて特徴量（第１の特徴量）を求めるように構成される。また、基準量抽出部（第２抽出部）５５は、比較画像の比較対象３１の身体における複数の標本点（特定点）の位置を検出し、複数の標本点の位置に基づいて比較対象３１の身体を示す身体モデル（第２の身体モデル）３２を作成し、身体モデル３２に基づいて基準量（第２の特徴量）を求めるように構成される。

　また、本実施形態の運動支援システム１では、第１抽出部５４および第２抽出部５５は、複数の特定点同士を結ぶ直線の所定の基準線に対する角度を特徴量とする。すなわち、特徴量は、複数の標本点から選択される２つの標本点同士を結ぶ直線と所定の基準線との間の角度である。

　また、本実施形態の運動支援システム１では、特徴量（第１の特徴量）は、利用者２の身体の傾きであってもよい。特に、利用者２の身体の傾きは、利用者２の肩の傾きであってもよい。この場合、特徴量抽出部５４は、利用者２の右上肢の標本点２２と左上肢の標本点２２との位置を検出し、右上肢の標本点２２と左上肢の標本点２２とを結ぶ直線Ｌ１００と水平線Ｌ２００との間の角度を、利用者２の肩の傾きとして算出するように構成される。また、利用者２の身体の傾きは、利用者２の体幹の傾きであってもよい。この場合、特徴量抽出部５４は、利用者２の頭部の標本点２２と腰部の標本点２２との位置を検出し、頭部の標本点２２と腰部の標本点２２とを結ぶ直線Ｌ１１０と垂直線Ｌ２１０との間の角度を、利用者２の体幹の傾きとして算出するように構成される。同様に、本実施形態の運動支援システム１では、基準量抽出部５５は、基準量（第２の特徴量）として、比較対象３１の身体の傾き（肩や体幹の傾き）を求めてもよい。

　また、本実施形態の運動支援システム１では、特徴量（第１の特徴量）は、利用者２の身体の特定部位の可動域であってもよい。特に、特定部位は、利用者２の上肢であってもよい。この場合、特徴量抽出部５４は、利用者２の上肢の標本点２２と上肢に対応する肩の標本点２２との位置を検出し、上肢の標本点２２と肩の標本点２２とを結ぶ直線Ｌ１２０と垂直線Ｌ２１０との間の角度を上肢の可動域として算出するように構成される。同様に、本実施形態の運動支援システム１では、基準量抽出部５５は、基準量（第２の特徴量）として、比較対象３１の特定部位（たとえば、上肢）の可動域を求めてもよい。

　本実施形態の運動支援システム１では、第１抽出部５４および第２抽出部５５は、複数の特定点同士を結ぶ直線で囲まれた領域の面積を特徴量とする。すなわち、標本点の数は、少なくとも３つ以上であり、特徴量は、複数の標本点により規定される領域の面積である。

　本実施形態の運動支援システム１では、表示制御部５２は、利用者２から当該利用者２の像と比較対象３１の像とが重なって見えるように、表示面３０上における比較映像３１の位置および大きさを調節する。すなわち、比較画像表示部（表示制御部）５２は、比較画像が利用者の鏡像と重なるように、表示面３０における比較画像の位置および大きさを調節するように構成される。

　本実施形態の運動支援システム１では、評価部５６は、第１の特徴量と第２の特徴量との差分を数値化し、提示部５７に提示させる。すなわち、姿勢評価部（評価部）５６は、特徴量（第１の特徴量）と基準量（第２の特徴量）の差分を示す数値を求めるように構成され、提示部５７は、姿勢評価部５６で求められた数値を提示するように構成される。

　ところで、本実施形態では、第１抽出部５４および第２抽出部５５が、利用者２あるいは比較対象３１の全身から特定点２２の位置を検出し、利用者２あるいは比較対象３１の全身に対応する身体モデルを用いて特徴量を抽出する例を示したが、この構成に限らない。たとえば、第１抽出部５４が利用者２のある特定点２２の座標位置を第１の特徴量とし、第２抽出部５５が比較対象３１のある特定点２２の座標位置を第２の特徴量とする構成であってもよい。

　この場合、評価部５６は、第１の特徴量と第２の特徴量とを比較することにより、利用者２と比較対象３１との間で、身体の同じ部位に相当する特定点２２のずれを評価する。たとえば、利用者２と比較対象３１とで体幹の位置を合わせて、右手に相当する特定点２２の座標位置を第１および第２の特徴量とした場合、評価部５６は、両特徴量の差分を算出することによって利用者２と比較対象３１との間で右手の位置のずれを評価する。つまり、評価部５６は、身体の同じ部位に相当する特定点２２間の相対的な距離を、利用者２と比較対象３１との間で求めることにより、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価する。

　他にも、評価部５６は、たとえば右肩に相当する特定点２２に対して右手に相当する特定点２２が高い位置にあるか否か等、ある特定点２２の位置に対する他の特定点２２の相対的な位置関係に基づいて、利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価してもよい。この場合、たとえば右腕を大きく横に広げる運動のときに、利用者２の右肩に相当する特定点２２よりも低い位置に右手に相当する特定点２２がある場合、提示部５７は「腕をもっと高く上げてください」などというアドバイスを提示することができる。

　さらに、２台の距離画像センサ４を、利用者２の正面（ハーフミラー６側）と側方とに１台ずつ設置することにより、取得部５３が、利用者２を正面から捉えた距離画像と側方から捉えた距離画像との両方を同時に取得できる構成としてもよい。この場合、利用者２を正面から捉えた距離画像より身体の左右方向の傾きを特徴量として抽出し、利用者２を側方から捉えた距離画像より身体の前後方向の傾きを特徴量として抽出することができる。その結果、前後左右の身体の傾き（姿勢）を表す特徴量を、１台の距離画像センサ４で得られる距離画像のみから抽出する構成に比べ、精度よく測定することができるという利点がある。

　また、第１抽出部５４は、上述したように距離画像センサ４で得られた距離画像を用いて利用者２の特定点の位置を検出する構成に限らない。たとえば、第１抽出部５４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどの二次元カメラで撮影された利用者２の二次元画像や、利用者２に取着されたジャイロセンサ式のモーションキャプチャ等のセンサ出力を用いて、利用者２の特定点の位置を検出してもよい。第２抽出部５５についても同様に、距離画像以外から比較対象３１の特定点の位置を検出する構成であってもよい。

　（実施形態２）
　本実施形態の運動支援システム１Ａは、ハーフミラー６を備えていない点が実施形態１の運動支援システム１と相違する。また、本実施形態の運動支援システム１Ａでは、図１０に示すように、利用者２の前方に配置され利用者２を前方から撮像する向きにレンズが向けられた撮像装置７が設けられている。

　撮像装置７は、利用者２を撮影して利用者２の画像を生成するように構成される。撮像装置７は、たとえばカメラスタンド等を利用して表示装置３の正面側（利用者２側）における利用者２の目の高さ位置に設置されている。さらに、撮像装置７は、その視野内に利用者２の全身が含まれ、且つ利用者２が直立した状態で利用者２の身体の左右方向における中心線が撮像した映像の左右方向の中心線に一致するように、チルト角およびパン角が調節されている。

　上述したような撮像装置７の位置および向きの調節は、利用者２の立ち位置、目線の高さ等が決定してから初期設定として行われる。これにより、撮像装置７では、利用者２の全身を映した動画像（以下、「全身映像」という）が撮像されることになる。

　制御装置５Ａは、表示装置３と撮像装置７との両方に接続されており、撮像装置７で撮像された映像を加工して表示装置３に表示させる機能を持つ。具体的には、制御装置５Ａは、全身映像を撮像装置７から取得部５３で取得し、取得した全身映像を左右反転させて反転映像を生成する反転処理部５８を有する。すなわち、反転処理部５８は、撮像装置７で生成された利用者２の画像を左右反転させて左右反転画像を生成するように構成される。さらに、制御装置５Ａは、反転映像の左右方向の中心線が表示面３０の左右方向の中心線に一致するように、表示制御部５２Ａにて反転映像を表示装置３に表示させる。すなわち、表示制御部５２Ａは、反転処理部５８で生成された左右反転画像を表示面３０に表示する反転画像表示部として機能する。これにより、表示装置３の表示面３０には、利用者２の全身の映像が、鏡に映った鏡像のように左右反転されて表示されることになる。

　すなわち、撮像装置７で撮像される映像は、何の加工も施されなければ、鏡像のように左右が反転されることはなく、表示面３０に正対する利用者２から見た左右と、表示面３０に表示される映像における左右とは反対になる。要するに、撮像装置７で撮像された利用者２の全身の映像が、何の加工も施されずに、利用者２と正対する表示装置３の表示面３０に表示されると、表示面３０上では右側に利用者２の左半身が映り、左側に利用者２の右半身が映ることになる。

　これに対して、反転映像は全身映像を左右反転させた映像であるから、表示装置３は、表示面３０上では右側に利用者２の右半身が映り、左側に利用者２の左半身が映るように反転映像を表示する。その結果、表示装置３は、表示面３０に映る反転映像を利用者２に視認させることにより、利用者２に対して、反転映像を自らの全身の鏡像と錯覚させることができる。

　ここで、制御装置５Ａは、撮像装置７から入力される映像をリアルタイム（１秒間に１５～３０フレーム程度）で加工（反転）して、表示装置３に映像信号を出力する。表示装置３は、制御装置５Ａからの映像信号を受け、リアルタイムで反転映像を表示する。そのため、表示装置３の表示面３０には、実際の利用者２の動きに合わせて動く動画像が反転映像として表示されることになる。たとえば、利用者２が右腕を上げると、その動きに合わせて表示面３０に表示される反転映像においても利用者２から見て右側の腕が上がることになる。

　すなわち、本実施形態の運動支援システム１Ａは、光学的に形成される鏡像を提示することはなく、表示装置３に表示された反転映像を利用者２に視認させ、利用者２に対して、反転映像を自身の鏡像と錯覚させることができる。

　さらに、表示制御部５２Ａは、反転処理部５８で生成された反転映像と共に、利用者２に行わせる運動と同じ運動をする比較対象３１を示す比較映像を表示装置３に表示させる。表示制御部５２Ａは、表示面３０上において反転映像中の利用者２の像と比較映像中の比較対象（インストラクタ）３１の像とが重なるように、サイズ調整部と位置調整部とによって表示面３０上における比較映像のサイズおよび位置を調整する。ここで、反転映像と比較映像との区別が付きやすいように、表示制御部５２Ａは、反転映像と比較映像との一方を半透明（たとえば透過率５０％）の映像として表示する。

　以上述べた本実施形態の運動支援システム１Ａは、利用者２の正面に配置され利用者２と向き合う表示面３０に映像を表示する表示装置３と、利用者２の前方に配置され利用者の映像を撮像する撮像装置７と、撮像装置７で撮像された利用者２の映像を左右反転させて反転映像を生成する反転処理部５８と、利用者２と同じ運動をする比較対象３１の映像を比較映像として記憶した記憶部５１と、利用者２の運動時に表示装置３に反転映像と共に比較映像を表示させる表示制御部５２Ａとを備える。さらに、運動支援システム１は、利用者２の身体の特定点の位置を検出し当該特定点の位置に基づいて利用者２の姿勢を表す第１の特徴量を抽出する第１抽出部５４と、比較対象３１の特定点の位置を検出し当該特定点の位置に基づいて比較対象３１の姿勢を表す第２の特徴量を抽出する第２抽出部５５と、第１の特徴量と第２の特徴量とを比較して利用者２と比較対象３１との姿勢のずれを評価する評価部５６と、評価部５６の評価結果を提示する提示部５７とを備える。

　すなわち、本実施形態の運動支援システム１Ａは、利用者２に画像を表示する表示面３０を有する表示装置３と、所定の運動を行う運動者（比較対象３１）の画像である比較画像を記憶する記憶部（比較画像記憶部）５１と、比較画像記憶部５１に記憶された比較画像を表示面３０に表示する表示制御部（比較画像表示部）５２Ａと、利用者２の鏡像を比較画像に重ねて表示する鏡像表示手段と、利用者２の身体における所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて利用者２の姿勢を表す特徴量（第１の特徴量）を求める第１抽出部（特徴量抽出部）５４と、特徴量抽出部５４で求められた特徴量を運動者の姿勢を表す基準量（第２の特徴量）と比較して、利用者２の姿勢の運動者の姿勢からのずれの評価を行う評価部（姿勢評価部）５６と、姿勢評価部５６による評価の結果を提示する提示部５７と、を備える。

　本実施形態の運動支援システム１において、鏡像表示手段は、利用者２を撮影して利用者の画像を生成する撮像装置７と、撮像装置７で生成された利用者２の画像を左右反転させて左右反転画像を生成する反転処理部５８と、反転処理部５８で生成された左右反転画像を表示面３０に表示する反転画像表示部（表示制御部）５２Ａと、を備える。

　以上説明した本実施形態の運動支援システム１Ａによれば、ハーフミラー６を省略した分だけ、実施形態１の運動支援システム１に比べて構成を簡略化できるという利点がある。しかも、本実施形態の構成では、比較的大型の画面を備えるディスプレイが予め備わっていれば、専用のディスプレイを新設しなくても、既存のディスプレイを表示装置３として用いることが可能であるため、運動支援システムの導入コストを低減できる。

　本実施形態の運動支援システム１Ａのその他の構成および機能は実施形態１の運動支援システム１と同様である。

　ところで、上記実施形態１，２では、比較映像として利用者２に行わせる運動の模範を示すインストラクタの映像を用いる例を示したが、この例に限らず、比較映像は、利用者２に行わせる運動と同じ運動をする比較対象の映像であればよい。つまり、比較映像は、たとえば人の身体を表したコンピュータグラフィックスや、上述した第２の身体モデルなどを比較対象とする映像であってもよい。この場合、利用者２は、上述したようなインストラクタの映像の代わりに、比較映像中のコンピュータグラフィックスや第２の身体モデルの動きに合わせて運動することになる。

　その他にも、制御装置５Ａは、利用者２の前方に配置された撮像装置で撮像した運動時の利用者２の映像を記憶部５１に記憶し、この映像を次回の運動時に比較映像として表示制御部５２にて表示装置３に表示させてもよい。すなわち、本実施形態の運動支援システム１Ａにおいて、利用者２の前方に配置され利用者２の映像を撮像する撮像装置７を備え、比較映像は、過去に撮像装置７で撮像された利用者の映像であってもよい。換言すれば、本実施形態の運動支援システム１Ａは、所定の運動を行う利用者２を撮影して所定の運動を行う利用者２の画像である記録画像を生成する撮像装置７と、基準量抽出部（第２抽出部）５５と、を備える。比較画像表示部（表示制御部）５２Ａは、撮像装置７で生成された記録画像を比較画像として表示面３０に表示するように構成される。基準量抽出部５５は、記録画像から利用者２の身体における所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて利用者の姿勢を表す特徴量を基準量として求めるように構成される。この例では、利用者２が運動を行う際には、過去（前回）の運動時に撮像装置で撮像された利用者２の映像が、比較映像として表示面３０に表示されることになる。

　この構成では、利用者２は、現在の自分を過去の自分と比較しながら運動を行うことができる。そのため、利用者２は、自身と体格（腕の長さ等）が同じである比較対象を見本として運動することができるので、インストラクタの映像が比較映像として用いられる場合に比べて、自身の姿勢（動き）を比較対象に合わせ易くなる。

　またこの場合、評価部５６では、利用者２の姿勢を表す第１の特徴量と比較対象の姿勢を表す第２の特徴量とが比較されることにより、現在の利用者２と、比較対象としての過去の利用者２の映像との間で姿勢のずれが評価されることになる。したがって、評価部５６は、利用者２の運動時の姿勢が従来に比べてどうなったのかを評価でき、リハビリテーションの進捗度を評価することができる。

　（実施形態３）
　本実施形態の運動支援システム１Ｂは、可動域訓練システムとしての側面を有する。可動域訓練システムは、四肢等の身体の特定部位の可動域を正常範囲に戻したり正常範囲に維持したりするための可動域訓練に用いられる。

　たとえばリハビリテーションの分野において、病気や怪我により、患者の四肢等の動く範囲（可動域）が制限されることを予防したり改善したりすることを目的として、可動域訓練が一般的に取り入れられている。可動域訓練は、患者の訓練対象とする特定部位を継続的に（たとえば毎日）動かすことにより、四肢等の身体の特定部位の可動域を正常範囲に戻したり正常範囲に維持したりするために行われる。

　可動域訓練においては、通常、患者の特定部位の可動域が測定され、測定結果は障害の程度や訓練の効果（回復度）の判定などに用いられている。特定部位の可動域を測定する方法としては、たとえば患者が腕を上げた際の腕の高さや、肘関節を曲げた際の上腕と前腕との間の相対角度を、巻尺や角度測定器を用いて測定する方法が一般的である。

　この種の測定に用いられる角度測定器として、アームに対する重力方向を特定する傾斜角度計を備え、測定者が鉛直方向に対する上腕や前腕の傾斜角を導き出せるように構成された角度測定器が提案されている（たとえば文献２［日本国特許公報４４４５４６８号］参照）。文献２記載の角度測定器によれば、たとえば上腕および前腕の相対角度の測定に当たって人体全体と上腕や前腕との相対角度がさらに規定されるので、リハビリテーションの分野で利用者の回復度が定量的にきめ細かく判定可能となる。

　しかし、上述したような可動域訓練では、患者は、可動域の測定結果（角度など）を知ることができるだけであって、療法士等の専門家に測定結果から特定部位の可動域を評価してもらわなければ、測定結果がどのような意味を持つのか十分に認識できない。たとえば、腕が何センチの高さまで上がったかという測定結果が得られた場合、患者自身では、その測定結果から、可動域がどの程度回復し或いはどの程度悪化しているのかを理解することができず、可動域訓練の必要性や効果を十分に理解することができない。

　したがって、可動域訓練システムは、利用者に対して身体の特定部位の可動域の評価結果を提示できることが好ましい。

　本実施形態の運動支援システム１Ｂは、可動域訓練システムとして用いられる。可動域訓練システムは、病気や怪我により患者の四肢等の動く範囲（可動域）が制限されることを予防したり改善したりすることを目的とするリハビリテーションに使用される。ただし、以下の実施形態の記載は可動域訓練システムの用途を限定する趣旨ではなく、たとえば健常者が四肢の可動域を拡大するためのトレーニングや、経年的に四肢の可動域が制限されていくことの予防などに可動域訓練システムを用いてもよい。なお、以下では、利用者が立った姿勢で可動域訓練システムを利用する例を示すが、これに限らず、利用者は椅子などに座った姿勢で可動域訓練システムを利用してもよい。

　本実施形態の運動支援システム１Ｂは、図１１に示すように、制御装置５Ｂにおいて実施形態１の運動支援システム１と異なる。本実施形態の運動支援システム１Ｂは、利用者（患者）２の正面に配置され利用者２と向き合う表示面３０に映像を映す表示装置３と、距離画像を生成する距離画像センサ４と、表示装置３等の動作を制御する制御装置５Ｂとを備えている。表示装置３および距離画像センサ４は、いずれも制御装置５Ｂに対して接続されている。また、本実施形態の運動支援システム１Ｂは、鏡像表示手段であるハーフミラー６を備えている。

　本実施形態の可動域訓練システム１Ｂでは、距離画像センサ４で生成された利用者２の距離画像は、制御装置５Ｂに出力され、利用者２の身体の特定部位の位置を検出する処理に用いられる。

　具体的に説明すると、制御装置５Ｂはコンピュータからなり、距離画像を距離画像センサ４から取得する取得部５３と、取得した距離画像を用いて特定部位の位置を検出する位置検出部１５２とを有している。さらに、本実施形態の可動域訓練システム１Ｂは、位置検出部１５２で検出された利用者２の身体の特定部位の位置に対応する表示面３０上の位置に指標を設定する指標設定部１５３と、図像を生成して表示装置３に表示させる映像生成部１５４とを制御装置５Ｂに有している。

　すなわち、制御装置５Ｂは、図１１に示すように、記憶部５１と、取得部５３と、第１抽出部５４と、第２抽出部５５と、評価部５６と、提示部５７Ｂと、位置検出部１５２と、指標設定部１５３と、映像生成部１５４と、評価部１５５と、を備える。なお、運動支援システム１Ｂを可動域訓練システムとしてのみ使用する場合には、第１抽出部５４、第２抽出部５５、評価部（姿勢評価部）５６は必ずしも設ける必要はない。

　位置検出部１５２は、利用者２の身体の特定部位の位置を検出するように構成される。本実施形態では、位置検出部１５２は、画像認識技術によって、距離画像中の利用者２の身体の特定部位の位置を検出する。ここでは利用者２の腕部を特定部位とする場合を例示するが、特定部位は、利用者２の身体の特定の部位であればよく、たとえば脚部、頭部などであってもよい。距離画像センサ４で生成される利用者２の距離画像は利用者２の動きに合わせて随時変化する動画であるので、位置検出部１５２は、距離画像の各フレームから特定部位の位置を検出することにより、随時変化する特定部位の位置をリアルタイムで検出できる。

　本実施形態では、位置検出部１５２は、利用者２の関節の位置を検出し、関節同士を直線で結ぶことにより、三次元空間における特定部位の位置を表す身体モデルを生成する。すなわち、位置検出部１５２は、たとえば特定部位として利用者２の右腕の位置を検出する場合、利用者の右肩関節、右肘関節、右手首の位置をそれぞれ検出し、これらの関節同士を直線で結ぶことにより、利用者２の右腕に相当する身体モデルを生成する。位置検出部１５２は、このような身体モデルを用いることにより、三次元センサとしての距離画像センサ４の出力から三次元空間内での利用者２の特定部位の位置を検出する。

　指標設定部１５３は、位置検出部１５２で検出された位置に基づいて表示面３０における指標の位置を決定するように構成される。本実施形態では、指標設定部１５３は、特定部位の少なくとも一部の位置を、距離画像センサ４で得られる距離画像について規定された撮像座標系の座標位置から、表示面３０について規定された表示座標系の座標位置へと座標変換して求まる位置に指標を設定する。ここでいう表示座標系は、表示装置３の表示面３０の左右方向、上下方向をそれぞれ座標軸とする二次元直交座標系である。

　つまり、指標設定部１５３は、所定の変換式を用いて、距離画像センサ４が基準となる極座標系から二次元直交座標系へと、特定部位の少なくとも一部の位置を座標変換して求まる表示面３０上の位置に指標を設定する。これにより、位置検出部１５２で検出された特定部位の位置に対応する表示面３０上の位置に、指標が設定されることになる。

　本実施形態では、特定部位は腕部全体であるのに対し、指標設定部１５３が指標を設定するのは、特定部位（腕部）の一部である手首の位置に対応する表示面３０上の位置である。ただし、指標設定部１５３は、特定部位の少なくとも一部に対応する表示面３０上の位置に指標を設定する構成であればよく、特定部位の全体に対応する表示面３０上の位置に指標を設定する構成であってもよい。

　つまり、本実施形態のように特定部位が腕部全体である場合には、指標設定部１５３は、腕部全体の位置に対応する表示面３０上の位置に指標を設定してもよい。この場合、特定部位としての腕部がある程度の大きさを持つので、指標は表示面３０上の一定の範囲に設定されることになる。

　また、本実施形態における指標設定部１５３は、表示面３０においてハーフミラー６に映る利用者２の鏡像のうち特定部位の鏡像に重なる位置に指標が設定されるように、指標の位置を校正する機能を有している。すなわち、ハーフミラー６と利用者２との位置関係によって、利用者２から見てハーフミラー６に映る自身の鏡像の位置は変わるので、指標設定部１５３は、上述した座標変換によって求まる位置に適宜のオフセットを与えることにより指標の位置を校正する。

　具体的には、ハーフミラー６と利用者２との位置関係に応じて表示面３０における指標の位置が校正される。ハーフミラー６と利用者２との位置関係は、ハーフミラー６の正面中央部に利用者２が立つように予め定められていればよい。或いは、利用者２の重心位置を検出する圧力センサ（図示せず）が付加され、圧力センサの検出結果からハーフミラー６と利用者２との位置関係が求められるようにしてもよい。

　次に、簡易に指標の位置を校正する方法について説明する。制御装置５Ｂは、利用者２の身長として予め一律（たとえば１７０ｃｍ）の値が登録されている身長登録部（図示せず）を備える。なお、身長登録部に登録される身長は、利用者２によって直接入力されるようにしてもよい。

　ハーフミラー６と利用者２との位置関係が特定されていれば、指標設定部１５３は、利用者２の身長に基づいた位置に指標を校正することで、利用者２の視点から見て自身の鏡像の特定部位と重なる位置に指標を設定することが可能となる。

　さらに別の方法について説明する。身長登録部に利用者２の身長が登録されていなくても、距離画像カメラ４の位置および向きと、距離画像より検出される利用者２の立ち位置および頭頂部の位置とから、ハーフミラー６に映る鏡像の特定部位（たとえば頭部）の位置が判断されてもよい。したがって、指標設定部１５３は、利用者２の視点から見て自身の鏡像の特定部位と重なる位置に指標の位置を校正することが可能となる。

　なお、指標の位置の校正は、初期設定時に手動で行われてもよいし、自動化されていてもよい。

　映像生成部１５４は、図１２に示すように、判定部１５４１と、表示制御部５２Ｂと、で構成される。判定部１５４１は、表示面３０における所定位置に指標が位置しているか否かを判定するように構成される。表示制御部５２Ｂは、判定部１５４１が所定位置に指標が位置していると判定すると所定位置に所定のイベント画像を表示するイベント画像表示部として機能する。映像生成部１５４は、指標設定部１５３で設定された指標の位置が重なると所定の処理を実行するように、当該処理と関連付けられた図像を生成して表示装置３に表示させる。すなわち、映像生成部１５４は、適宜の図像を表示装置３に表示させておき、当該図像に実行すべき処理を関連付けておくことにより、当該図像に指標設定部１５３で指定された指標の位置が重なったときに、図像に関連付けた処理を実行させることができる。

　具体的には、映像生成部１５４は、図１３に示すように風船の絵柄を表した図像１３１を表示面３０上の所定範囲内に略等間隔で多数個表示させる。これにより、ハーフミラー６の前面には、利用者２の鏡像が映るとともに、映像生成部１５４にて生成された図像１３１がハーフミラー６を透過して映し出されることになる。

　ここでは、図像１３１は風船の静止画ではなく、空中を漂っているように揺らぐ風船の動画からなる。この図像１３１には、指標の位置が重なったときには風船が破裂するようなアニメーションを伴って風船の絵柄が消滅する処理が関連付けられている。また、図像１３１には、指標の位置が重なったときに、たとえば風船が破裂する破裂音など絵柄の変化に対応した音を制御装置５Ｂのスピーカ（図示せず）から発生させるような処理が関連付けられていてもよい。なお、図像１３１には、風船の色をランダムに虹色に変化させるような処理が関連付けられていてもよい。

　なお、利用者２から見て、ハーフミラー６に映る鏡像と表示装置３に表示される図像１３１との見え方に大差が生じないように、運動支援システム１Ｂの使用時には、表示装置３の輝度や室内の明るさが適宜調節されていることが望ましい。

　ここで、指標設定部１５３で設定される指標の位置は制御装置５Ｂの内部処理（図像１３１の処理）でのみ用いられていればよく、表示装置３に指標そのものが表示されることは必須ではない。ただし、映像生成部１５４にて、図１４に示すように指標が設定された位置に適宜形状（たとえば円形）のマーク１３２を表示装置３に表示させるようにしてもよく、この場合、利用者２に指標の位置を確実に認識させることができる。

　上述した構成の運動支援システム１Ｂを用いれば、利用者２は、ハーフミラー６に映る自身の鏡像を見ながら、特定部位（ここでは腕部）を動かすことによって、表示面３０上の指標を動かすことができる。表示面３０上で指標が動くと、この指標の位置と重なった図像１３１で風船が破裂する処理が実行されるので、利用者２は、表示面３０に表示されている図像１３１を見ることにより特定部位の移動した範囲を、視覚的に認識することができる。本実施形態では特定部位は腕部であるから、利用者２は、自身の腕がどの程度まで上がっているのかを視覚的に認識することができる。

　すなわち、利用者２は、映像生成部１５４が表示装置３に図像１３１を表示させている間に、特定部位を動かして、四肢等の身体の特定部位の可動域が制限されることを予防したり改善したりする可動域訓練を行うことができる。映像生成部１５４が表示装置３に図像１３１を表示させる期間は、制御装置５Ｂの入力インタフェース（図示せず）に対し可動域訓練を開始する所定の操作が為されてから、タイマ（図示せず）にて計時される所定の訓練時間の間である。ここで、訓練時間の残り時間は、映像生成部１５４によって表示装置３の表示面３０上に表示させることにより、利用者２に提示されることが望ましい。

　ところで、本実施形態の運動支援システム１Ｂは、特定部位の位置の変化から求まる評価対象を所定の評価基準と対比して特定部位の可動域を評価する評価部（第２評価部）１５５と、評価部１５５での評価結果を提示する提示部５７とを制御装置５Ｂにさらに有している。

　評価部１５５は、位置検出部１５２で検出された位置に基づいて特定部位の可動域を示す評価データを作成する評価データ作成部１５５１と、評価データ作成部１５５１で作成された評価データと基準データとの比較に基づいて特定部位の可動域の評価を行う可動域評価部１５５２とを備える。評価部１５５は、映像生成部１５４が表示装置３に図像１３１を表示させる期間（訓練時間）中に、位置検出部１５２で検出される利用者２の特定部位が実際に動いた範囲に基づいて、特定部位の可動域（可動範囲）を評価する。すなわち、評価データは、所定方向における特定部位の可動範囲を示すデータを含む。具体的に説明すると、表示面３０に表示される図像１３１には予め点数が対応付けられており、評価部１５５は、指標の位置が重なって風船が破裂する処理が実行された図像１３１に対応する点数を算出し、この点数を腕部（特定部位）の可動域として評価する。

　ここにおいて、利用者２の腕部の上がる高さは腕部の可動域に直接関係しており、腕部が高く上がるほど腕部の可動域は広いと評価することができる。そこで、本実施形態では、表示面３０における表示位置が高い図像１３１ほど点数が高くなるように、表示面３０における図像１３１の位置によって点数が割り当てられており、獲得された点数のうちで最高の点数が利用者２の得点とされる。これにより、利用者２が腕部（特定部位）の先端部を床面から高く上げるほど、獲得できる点数が高くなる。言い換えれば、評価部１５５は、床面からの腕部の高さを評価対象として、腕部の可動域を得点という形式で評価する。

　各図像１３１に対する点数の割り当ては制御装置５Ｂの記憶部５１に記憶されており、評価部１５５は、記憶部５１から読み出した点数の割り当てに従って、各図像１３１の点数を計算する。ここでは、健常者が獲得可能な標準的な点数が１００点となるように、表示面３０の最も高い位置に表示される図像１３１に１００点が割り当てられ、表示面３０の最も低い位置に表示される図像１３１に２０点が割り当てられている。つまり、標準記憶部としての記憶部５１には、評価部１５５の評価対象（腕部の高さ）の標準を示す標準情報として、図像３１に対する点数の割り当てが記憶され、評価部１５５は評価対象を標準情報と対比することにより腕部の可動域を標準に対して相対的に評価する。

　記憶部５１には、たとえば年齢や性別や身長ごとに標準情報が記憶されていてもよく、この場合、評価部１５５は評価対象と対比する標準情報を、利用者２の年齢や性別、身長に応じて選択する。すなわち、利用者２の年齢や性別、身長によって図像１３１に対する点数の割り当てが変化する。

　評価部１５５が所定の一方向における特定部位の可動範囲（可動域）を評価対象とする方法としては、上述したように床面からの利用者２の特定部位の高さに応じた得点をつける方法に限らず、たとえばある方向における利用者２の特定部位の移動距離を計測する方法などもある。具体的には、特定部位が腕部であれば、評価部１５５は、利用者２が腕部を下ろした状態での腕部の先端部の位置（初期位置）から腕部を上げた状態での腕部の先端部の位置までの上下方向の距離を計測し、この距離を評価対象としてもよい。この場合、評価部１５５は、計測された距離が大きくなる程、腕部の可動域が広いと評価することができるので、初期位置から離れた図像１３１ほど点数が高くなるように点数が割り当てられていればよい。さらに、体幹の中心線から特定部位（たとえば右腕）の先端部までの水平方向（左右方向）の距離を評価対象とすることも考えられる。

　また、他の例として、評価部１５５は、表示面３０に沿う平面（二次元空間）内において特定部位が通った領域の面積を評価対象として、特定部位の可動域を評価する構成であってもよい。すなわち、評価データは、表示面３０に平行な面内において特定部位が通過した領域の面積を示すデータを含んでいてもよい。具体的には、指標設定部１５３が特定部位（腕部）の全体に対応する表示面３０上の位置に指標を設定し、評価部１５５は、表示面３０に沿う平面内において指標が通った領域の面積を評価対象とする。要するに、評価部１５５は、指標の位置が重なって風船が破裂する処理が実行された図像１３１の合計点数を算出し、この点数を特定部位の可動域として評価する。この場合でも、健常者が獲得可能な標準的な点数が１００点となるように、各図像１３１に点数が割り当てられ、評価部１５５は、評価対象を標準情報と対比することにより腕部の可動域を標準に対して相対的に評価する。

　或いは、位置検出部１５２が三次元センサである距離画像センサ４の出力から三次元空間内での特定部位の位置を検出している構成では、評価部１５５は、三次元空間において特定部位が通った領域の体積を評価対象に含んでいてもよい。つまり、評価データは、特定部位が通過した領域の体積を示すデータを含んでいてもよい。すなわち、評価部１５５は、三次元空間内において数値化される体積に基づいて、当該体積が大きいほど特定部位の可動域が広いと評価する。この場合、評価部１５５は、記憶部５１内の標準情報に基づいて体積をたとえば１００点満点の点数に換算し、健常者が獲得可能な標準的な点数が１００点となるように、評価対象を標準情報と対比することにより特定部位の可動域を標準に対して相対的に評価する。

　さらにまた、評価部１５５は、たとえば特定部位としての腕部が上下方向に一往復する動作など、特定部位が所定の動作に要した時間を評価対象に含んでいてもよい。すなわち、評価データは、利用者２が特定部位で所定の動作を行うのに要した時間を示すデータを含んでいてもよい。つまり、初期位置（たとえば腕部を下ろした状態での先端部位置）からある目標位置（たとえば腕部を最大限上げた状態での先端部位置）までの距離を移動時間で除算することで特定部位の動作速度を求め、この動作速度を回復度合いの指標とすることもできる。そこで、評価部１５５は、特定部位が所定の動作に要した時間に基づいて、当該時間が短いほど特定部位の可動域が広いと評価する。この場合、評価部１５５は、記憶部５１内の標準情報に基づいて時間をたとえば１００点満点の点数に換算し、健常者が獲得可能な標準的な点数が１００点となるように、評価対象を標準情報と対比することにより特定部位の可動域を標準に対して相対的に評価する。

　その他にも、評価部１５５は、特定部位としての腕部が移動した軌跡（二次元空間内、三次元空間内の両方を含む）を評価対象に含んでいてもよい。すなわち、評価データは、特定部位の軌跡を示すデータを含んでいてもよい。この場合、記憶部５１には、健常者の標準的な腕部の移動経路が標準情報として複数パターン記憶され、評価部１５５は、評価対象の標準情報からの偏差をたとえば１００点満点の点数に換算する。

　提示部５７Ｂは、このようにして評価部１５５で為された特定部位の可動域の評価結果を利用者２に提示する。すなわち、提示部５７Ｂは、評価部（可動域評価部）１５５による評価の結果を提示するように構成される。具体的には、提示部５７Ｂは、評価部１５５の評価結果を音声や光等で利用者２に提示する。あるいは、映像生成部１５４からの指示により評価部１５５の評価結果を表示装置３に表示させる構成とし、表示装置３が提示部５７Ｂとして兼用されてもよい。表示装置３が提示部５７Ｂとして兼用される場合、訓練時間の終了後、表示面３０にはたとえば図１５に示すように評価結果を示すメッセージ１３３が表示される。

　提示部５７Ｂが提示する内容は、特定部位の可動域の評価結果のみであってもよいし、評価結果に加えて評価対象とされた高さ（距離）、面積や体積、時間や軌跡などを定量的に示す数値を含んでいてもよい。たとえば、評価部１５５が上述のように風船の図像１３１によって床からの利用者２の腕部の高さに応じた得点をつけている場合、提示部５７Ｂは獲得された得点のみを提示してもよいし、利用者２の腕部の高さを表す数値や破裂した風船の個数なども併せて提示してもよい。

　また、提示部５７Ｂは、評価部１５５での評価に用いられた評価対象と評価基準（標準情報）とを一緒に提示したり、両者の偏差を提示したりしてもよい。これにより、利用者２においては、評価結果だけでなく、評価対象の標準的な値や標準的な値からの偏差を知ることができ、今後の可動域訓練の目標とすることができる。

　以上述べた本実施形態の運動支援システム（可動域訓練システム）１Ｂは、利用者２の正面に配置され利用者２と向き合う表示面３０に映像を表示する表示装置３と、利用者２の動作に伴って変化する利用者２の身体の特定部位の位置を検出する位置検出部１５２と、特定部位の少なくとも一部の位置に対応する表示面３０上の位置に指標を設定する指標設定部１５３と、指標の位置が重なると所定の処理を実行するように当該処理と関連付けられた図像を生成して表示装置３に表示させる映像生成部１５４と、位置検出部１５２で検出された特定部位の位置の変化から求まる評価対象を所定の評価基準と対比して特定部位の可動域を評価する評価部１５５と、評価部１５５での評価結果を提示する提示部５７Ｂとを備える。

　すなわち、運動支援システム１Ｂは、利用者２の身体の特定部位の位置を検出する位置検出部１５２と、位置検出部１５２で検出された位置に基づいて表示面３０における指標の位置を決定する指標設定部１５３と、表示面３０における所定位置に指標が位置しているか否かを判定する判定部１５４１と、判定部１５４１が所定位置に指標が位置していると判定すると、所定位置に所定のイベント画像を表示するイベント画像表示部（表示制御部）５２Ｂと、位置検出部１５２で検出された位置に基づいて、特定部位の可動域を示す評価データを作成する評価データ作成部１５５１と、評価データ作成部１５５１で作成された評価データと基準データとの比較に基づいて、特定部位の可動域の評価を行う可動域評価部１５５２と、を備え、提示部５７Ｂは、可動域評価部１５５による評価の結果を提示するように構成される。

　この運動支援システム１Ｂは、表示面３０に対して利用者２側に配置され表示装置３に表示された映像を透過させるハーフミラー６をさらに備える。指標設定部１５３は、表示面３０においてハーフミラー６に映る利用者２の鏡像のうち特定部位の鏡像に重なる位置に指標を設定するように構成される。換言すれば、本実施形態において、鏡像表示手段は、表示装置３の前面に配置されるハーフミラー６である。指標設定部１５３は、ハーフミラー６に映った特定部位と重なる表示面３０の位置に指標の位置が対応するように、指標の位置を決定するように構成される。

　以上説明した本実施形態の運動支援システム１Ｂによれば、利用者２に対して身体の特定部位の可動域の評価結果を提示することができる。また、運動支援システム１Ｂによれば、評価部１５５は、特定部位の位置の変化から求まる評価対象を所定の評価基準と対比して特定部位の可動域を評価するので、その評価結果が提示部５７Ｂから利用者２にフィードバックされる。したがって、利用者２は、自身の特定部位の可動域の測定結果を知るだけではなく、測定結果がどのような意味を持つのか理解することが可能となる。すなわち、利用者２は、たとえば腕が何センチの高さまで上がったかという測定結果だけでなく、可動域が１００点中、何点と評価されるのかを知ることができ、可動域訓練の必要性や効果を十分に理解することができる。

　しかも、利用者２は、高得点を目指すことにより、特に意識しなくても可動域の範囲内で特定部位を極力大きく動かすことになるので、ゲームを楽しんでいるような感覚で身体を動かすことにより十分な可動域訓練の効果を享受できる。なお、特定部位が腕部である場合、利用者２がたとえば体幹を傾けたりすると、腕部の可動域を正確に評価することができないので、特定部位以外の部位（たとえば体幹）が移動した場合には評価を無効にするなどの処理が行われてもよい。

　また、運動支援システム１Ｂは、評価対象の標準を示す標準情報を記憶する標準記憶部５１をさらに備え、評価部１５５は、標準情報を評価基準として可動域を評価するように構成される。すなわち、基準データは、健常者の標準的な特定部位の可動域を示すデータである。

　つまり、本実施形態では、評価部１５５は、評価対象の標準を示す標準情報を評価基準として、評価対象を評価基準と対比し特定部位の可動域を評価するので、利用者２の特定部位の可動域を標準的な可動域に対して相対的に評価することができる。したがって、病気や怪我により特定部位の可動域が制限された利用者２にあっては、標準的な可動域を目標にして可動域訓練を行うことができる。

　また、運動支援システム１Ｂでは、評価部１５５は、表示面３０上に沿う平面内において特定部位が通った領域の面積を評価対象に含む。すなわち、評価データは、表示面３０に平行な面内において特定部位が通過した領域の面積を示すデータを含む。

　また、運動支援システム１Ｂでは、評価部１５５は、所定の一方向における特定部位の可動範囲を評価対象に含む。すなわち、評価データは、所定方向における特定部位の可動範囲を示すデータを含む。

　つまり、評価部１５５が、所定の一方向における特定部位の可動範囲や平面上の移動領域の面積を評価対象とする構成では、特定部位の位置を三次元的に特定する必要はない。そのため、距離画像センサ４に代えてＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどの二次元カメラを用いることができ、位置検出部１５２の処理速度も向上するという利点がある。さらに、一次元的な距離等を計測するだけであれば、距離画像センサ４に代えてレーザ、超音波などを用いた物体検知センサを用いることもできる。

　また、運動支援システム１Ｂでは、位置検出部１５２は三次元センサの出力から三次元空間内での特定部位の位置を検出し、評価部１５５は、三次元空間において特定部位が通った領域の体積を評価対象に含む。すなわち、位置検出部１５２は、三次元センサの出力から特定部位の位置を検出するように構成される。評価データは、特定部位が通過した領域の体積を示すデータを含む。

　また、運動支援システム１Ｂにおいて、評価部１５５は、特定部位の軌跡を評価対象に含む。すなわち、評価データは、特定部位の軌跡を示すデータを含む。

　つまり、評価部１５５が、特定部位の移動領域の体積や移動軌跡を評価対象に含む構成では、前後方向への動きも含めて利用者２の特定部位の可動域を詳細に評価することができる。

　また、運動支援システム１Ｂでは、評価部１５５は、特定部位が所定の動作に要した時間を評価対象に含む。すなわち、評価データは、利用者２が特定部位で所定の動作を行うのに要した時間を示すデータを含む。

　つまり、評価部１５５が、特定部位が所定の動作に要する時間を評価対象に含む構成では、特定部位がどの程度スムーズに動くのかについても評価することができるという利点がある。

　ところで、本実施形態では、記憶部５１は、評価対象の標準（標準情報）を記憶する標準記憶部として用いられているが、この構成に限らず、評価対象の履歴を履歴情報として記憶する履歴記憶部として記憶部５１が用いられていてもよい。ここでいう履歴情報は、利用者２の特定部位の位置の変化から求められた高さ（距離）、面積や体積、時間や軌跡などの比較対象が、利用者２ごとに時系列にまとめられた情報である。すなわち、運動支援システム１Ｂは、評価対象の履歴を時系列に履歴情報として記憶する履歴記憶部５１をさらに備え、評価部１５５は、履歴情報を評価基準として可動域を評価してもよい。換言すれば、可動域評価部（評価部１５５）は、前回の特定部位の可動域の評価に用いられた評価データを、基準データとして採用するように構成されてもよい。

　この場合、評価部１５５は、記憶部５１に記憶された履歴情報を評価基準として、評価対象を評価基準と対比して特定部位の可動域を評価する。すなわち、評価部１５５は、過去に利用者２が可動域訓練を行った際の比較対象を評価基準として、現在、利用者２が行っている可動域訓練における評価対象と対比することにより、特定部位の可動域を評価する。これにより、評価部１５５では、同一の利用者２について、特定部位の可動域が従来に比べてどうなったのかを評価でき、可動域訓練の進捗度を評価することができる。

　（実施形態４）
　本実施形態の運動支援システム（可動域訓練システム）１Ｃは、図１６に示すように、ハーフミラー６を備えていない点が実施形態３の運動支援システム（可動域訓練システム）１Ｂと相違する。また、本実施形態の運動支援システム１Ｃでは、利用者２の前方に配置され利用者２を前方から撮像する向きにレンズが向けられた撮像装置７が設けられている。

　さらに、本実施形態の運動支援システム１Ｃは、制御装置５Ｃで実施形態３の運動支援システム１Ｂと異なる。制御装置５Ｃは、図１６に示すように、記憶部５１と、取得部５３と、第１抽出部（特徴量抽出部）５４と、第２抽出部（基準量抽出部）５５と、評価部（姿勢評価部）５６と、提示部５７Ｂと、位置検出部１５２と、指標設定部１５３と、評価部（第２評価部）１５５と、映像生成部１５４とに加えて、反転処理部５８を備えている。

　映像生成部１５４は、判定部１５４１と、表示制御部５２Ｂと、を備える。表示制御部５２Ｂは、反転処理部５８で生成された左右反転画像を表示面３０に表示する反転画像表示部として機能する。

　また、本実施形態において、指標設定部１５３は、左右反転画像における特定部位の位置に指標の位置が対応するように、指標の位置を決定するように構成される。

　すなわち、本実施形態の運動支援システム（可動域訓練システム）１Ｃは、光学的に形成される鏡像を提示することはなく、表示装置３に表示された反転映像を利用者２に視認させ、利用者２に対して、反転映像を自身の鏡像と錯覚させることができる。

　さらに、映像生成部１５４は、反転処理部５８で生成された反転映像と共に、図像１３１を表示装置３に表示させる。指標設定部１５３は、表示面３０において反転映像のうち特定部位の映像と重なるように、指標の位置を設定する。ここでは、特定部位は腕部全体であり、指標は腕部の一部である手首の位置に対応する位置に設定されるので、指標設定部１５３は、表示面３０上で反転映像中の腕部の手首の映像と重なる位置に指標を設定する。

　以上述べたように、本実施形態の運動支援システム１Ｃは、利用者２の前方に配置され利用者２の映像を撮像する撮像装置７をさらに備える。映像生成部１５４は、撮像装置７で撮像された利用者の映像を左右反転させた反転映像を図像と共に表示装置３に表示させるように構成される。指標設定部１５３は、表示面３０において反転映像のうち特定部位の映像に重なる位置に指標を設定するように構成される。

　すなわち、本実施形態の運動支援システム１Ｃの鏡像表示手段は、利用者２を撮影して利用者２の画像を生成する撮像装置７と、撮像装置７で生成された利用者２の画像を左右反転させて左右反転画像を生成する反転処理部５８と、反転処理部５８で生成された左右反転画像を表示面３０に表示する表示制御部（反転画像表示部）５２Ｂと、で構成される。

　以上説明した本実施形態の運動支援システム１Ｃによれば、ハーフミラー６を省略した分だけ、実施形態３の運動支援システム１Ｂに比べて構成を簡略化できるという利点がある。しかも、本実施形態の構成では、比較的大型の画面を備えるディスプレイが予め備わっていれば、専用のディスプレイを新設しなくても、既存のディスプレイを表示装置３として用いることが可能であるため、システムの導入コストを低減できる。

　本実施形態の運動支援システム１Ｃのその他の構成および機能は実施形態３の運動支援システム１Ｂと同様である。

　（実施形態５）
　本実施形態の運動支援システム１Ｄは、重心移動訓練システムとしての側面を有する。重心移動訓練システムは、利用者の重心移動の訓練に用いられる。

　人の重要な運動機能の１つに重心移動の機能があるが、たとえば病気や怪我により身体の動きに障害のある患者や高齢者等においては、この重心移動の機能が衰えている場合がある。重心移動の機能が不十分な人は、たとえば左右の脚に交互に体重が掛かるようにスムーズに重心移動させることができないがために、歩行などの基本的な運動にも支障がでる場合がある。そのため、重心移動をスムーズに行わせるための重心移動訓練は、たとえばリハビリテーションの分野等に広く取り入れられている。

　一方、利用者の足元に配置され使用者の前後左右における荷重の比率を測定する測定装置（バランス検出装置）を備え、測定装置の出力から求まる使用者の重心位置を示す映像を表示装置に表示させるシステムが提案されている（たとえば文献３［日本国公開特許公報２００９－２７７１９５号］参照）。文献３記載のシステムを用いれば、使用者は、重心位置を目標位置に一致させるように姿勢を修正することによって、重心が中心に位置するときの正しい姿勢を習得することができる。

　しかし、文献３記載のシステムでは、重心位置が使用者にフィードバックされることによって、正しい姿勢からの重心位置の変動を少なくする訓練はできるものの、歩行などに必要なスムーズな重心移動を使用者に習得させるための訓練は難しい。すなわち、文献３記載のシステムは、重心位置の移動軌跡等も表示可能であるが、重心位置の移動軌跡からではスムーズに重心移動できているか否かの評価は難しく、スムーズな重心移動を習得させるための訓練に用いるには不十分である。

　したがって、重心移動訓練システムは、利用者にスムーズな重心移動を習得させるための訓練を行えることが好ましい。

　本実施形態の運動支援システム１Ｄは、重心移動訓練システムとして用いられる。重心移動訓練システムは、病気や怪我により重心移動の機能が衰えた患者を対象として、重心移動をスムーズに行わせるためのリハビリテーションに用いられる。ただし、以下の実施形態の記載は重心移動訓練システムの用途を限定する趣旨ではなく、たとえば健常者が日頃の運動や、各種のスポーツに必要な重心移動の感覚を習得するためのトレーニングなどに重心移動訓練システムを用いてもよい。

　本実施形態の運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｄは、図１７に示すように、利用者（患者）２の正面に配置され表示面３０に映像を映す表示装置３と、水平面内での利用者２の荷重の分布を測定する測定装置８と、表示装置３等の動作を制御する制御装置５Ｄとを備えている。表示装置３および測定装置８は、いずれも制御装置５Ｄに対して接続されている。また、本実施形態の運動支援システム１Ｄは、鏡像表示手段であるハーフミラー６を備えている。

　測定装置８は、ハーフミラー６の手前の床であって利用者２の足元に配置されている。この測定装置８は、利用者２が搭乗する搭乗台８０と、搭乗台８０上での利用者２の左右の各脚にそれぞれ掛かる荷重を測定する荷重センサ（図示せず）とを具備している。荷重センサは、右脚側の搭乗台８０と左脚側の搭乗台８０とのそれぞれに対応して少なくとも１個ずつ設けられている。すなわち、測定装置８は、利用者から荷重を受ける作用面を有し、作用面における荷重の分布を測定するように構成される。本実施形態では、作用面は搭乗台８０の上面である。

　本実施形態では、測定装置８は、各荷重センサでそれぞれ荷重を測定することにより、搭乗台８０上に立つ利用者２の水平面内での荷重の分布を測定する。つまり、測定装置８は、搭乗台８０の左右方向の中心線を境に左側の領域に掛かる荷重と右側の領域に掛かる荷重とをそれぞれ測定し、左脚と左脚との各々に掛かる荷重の分布をリアルタイムで測定する。

　このように、測定装置８は水平面内での利用者２の荷重の分布をリアルタイムで測定し、測定結果を制御装置５Ｄに対して出力する。制御装置５Ｄに出力される測定装置８の測定結果は水平面内での利用者２の荷重の分布を表す値であればよく、本実施形態では、測定装置８は利用者２の左脚と右脚とのそれぞれに掛かる荷重を制御装置５Ｄに出力する。

　ここで、測定装置８は、荷重センサにより利用者２の左脚と右脚との一方のみに掛かる荷重を測定する構成であってもよい。つまり、測定装置８は、利用者２の体重が既知として予め与えられていれば、たとえば左脚に掛かる荷重を測定することにより、この荷重が体重に占める割合から、利用者２の荷重の分布を求めることができる。

　ところで、本実施形態の運動支援システム１Ｄは、測定装置８の測定結果に基づいて利用者２の左右の荷重の比率を表すバランス値を算出する算出部２５１を制御装置５Ｄに有している。さらに、制御装置５Ｄは、利用者２の重心移動に伴うバランス値の変化を示す指標映像を生成する指標生成部２５２と、重心移動の模範となるバランス値の周期的な変化を示す模範映像を生成する模範生成部２５３と、各種設定値等が記憶される記憶部２５４とを有している。指標生成部２５２および模範生成部２５３は、それぞれ生成した指標映像、模範映像を表示装置３に表示させる。

　本実施形態において、制御装置５Ｄは、図１８に示すように、第１抽出部（特徴量抽出部）５４と、第２抽出部（基準量抽出部）５５と、評価部５６と、提示部５７Ｄと、記憶部５１と、表示制御部５２Ｄと、算出部２５１と、記憶部（第２記憶部）２５４と、バランス値表示部２５２１と、目標値表示部２５３１と、重心移動評価部２５５と、を備える。なお、運動支援システム１Ｄを重心移動訓練システムとしてのみ使用する場合には、第１抽出部５４、第２抽出部５５、評価部（姿勢評価部）５６は必ずしも設ける必要はない。

　算出部２５１は、測定装置８で測定された荷重の分布に基づいて作用面内の所定箇所における荷重の比率を表すバランス値を算出するように構成される。たとえば、算出部２５１は、測定装置８の測定結果から、搭乗台８０の左右方向の中心線より左側の領域に掛かる荷重（左脚に掛かる荷重）と右側の領域に掛かる荷重（右脚に掛かる荷重）との比率を表すバランス値を、リアルタイムで算出する。具体的には、算出部２５１は、利用者２の左脚と右脚とのそれぞれに掛かる荷重に基づいて、その総和（つまり利用者２の体重）を基準として左右の各荷重が占める割合を、バランス値としてリアルタイムで算出する。

　第２記憶部２５４は、バランス値記憶部２５４１と、設定データ記憶部２５４２とを備える。バランス値記憶部２５４１は、算出部２５１で算出されたバランス値を記憶するように構成される。設定データ記憶部２５４２は、バランス値の目標値の時間的変化を示す設定データを記憶するように構成される。設定データは、たとえば、所定周期の正弦波で定義される。設定データは、上記正弦波を定義する値として、周期と、振幅値と、を含む。また、設定データは、正弦波の長さを定義する運動時間を含む。本実施形態では、振幅値は、運動強度により表されている。運動強度は、予め設定された基準値に対する振幅値の比率（百分率）を示す。すなわち、運動強度が５０％であれば、振幅値は基準値の半分になる。

　たとえば、体重５０ｋｇの利用者２の場合に、左脚に掛かる荷重が３０ｋｇ、右脚に掛かる荷重が２０ｋｇであれば、算出部２５１は、左＝６０％（＝０．６）、右＝４０％（＝０．４）というバランス値を算出する。なお、バランス値にて示される左脚に掛かる荷重の割合と右脚に掛かる荷重の割合との和は、常に１００％（＝１）になる。

　指標生成部２５２は、算出部２５１で算出されたバランス値に基づいて、指標映像を生成して表示装置３に表示させる。本実施形態では、指標生成部２５２は、バランス値表示部２５２１と、表示制御部５２Ｄとによって構成される。バランス値表示部２５２１は、算出部２５１で算出されたバランス値を表示面３０に表示するように構成される。本実施形態において、バランス値表示部２５２１は、バランス値に基づいて指標映像（指標画像）を生成し、指標映像が表示面３０に表示されるように表示制御部５２Ｄを制御する。

　一方、模範生成部２５３は、記憶部２５４に記憶されている設定値に従って、模範映像を生成して表示装置３に表示させる。本実施形態では、模範生成部２５３は、目標値表示部２５３１と、表示制御部５２Ｄとによって構成される。目標値表示部２５３１は、設定データ記憶部２５４２に記憶された設定データに基づいて目標値を表示面３０に表示するように構成される。本実施形態において、目標値表示部２５２１は、目標値（設定値）に基づいて模範映像（模範画像）を生成し、模範映像が表示面３０に表示されるように表示制御部５２Ｄを制御する。

　ここでいう指標映像および模範映像は、いずれもバランス値をリアルタイムで表す動画映像であって、本実施形態では、図１９に例示するように、左脚に掛かる荷重の割合と右脚に掛かる荷重の割合とを高さで表す棒グラフの映像である。図１９の例では、表示面３０の左右方向に棒グラフが４本並んで表示されているが、そのうち外側の２本の棒グラフが指標映像２３１であって、内側の２本は模範映像２３２である。ここで、利用者２が指標映像２３１と模範映像２３２とを容易に区別可能となるように、たとえば指標映像２３１の棒グラフは白色で表示され、模範映像２３２の棒グラフは橙色で表示される。

　すなわち、指標映像２３１および模範映像２３２は、左脚と右脚に対応するように棒グラフを一対ずつ含んでおり、それぞれ縦長の長方形状の枠内に表示された棒グラフの高さによって、１００％を上限に左右の各脚に掛かる荷重の全体重に占める割合を示している。本実施形態では、表示面３０の左端に表示される棒グラフが左脚、右端に表示される棒グラフが右脚に対応しており、指標映像２３１および模範映像２３２は左右の各脚に掛かる荷重の割合を１％刻みで各棒グラフの高さに反映している。

　したがって、たとえば利用者２が左脚から右脚に重心を移すように重心移動を行った場合、指標映像２３１は、重心移動に伴って左脚に対応する棒グラフが徐々に低くなり右脚に対応する棒グラフが徐々に高くなるように変化する。これに対して、模範映像２３２は、利用者２の動きには関係なく、所定の周期で左右の棒グラフが交互に高くなるように変化することにより、利用者２の重心移動の模範となるバランス値の周期的な変化を表す。

　記憶部２５４（設定データ記憶部２５４２）には、模範映像２３２の動きを決める設定値として、周期と運動強度と運動時間とが予め記憶されている。ここでいう周期はバランス値の変化の周期を表しており、運動強度は左右の各脚に掛かる荷重の割合の最大値（つまり棒グラフの最大値）を表しており、運動時間は利用者２に運動をさせる時間を表している。これらの設定値は、制御装置５Ｄの入力部となる入力インタフェース（キーボード等）を用いて外部から任意に設定され、記憶部２５４に予め記憶されている。なお、運動強度は、ここでは左脚と右脚とで別々の値が設定されてもよい。

　模範生成部２５３は、記憶部２５４に記憶されている周期と運動強度とによって決定されるバランス値の変化のパターンを示す模範映像２３２を生成し、この模範映像２３２を運動時間に亘って表示装置３に表示させる。本実施形態においては、模範生成部２５３は、棒グラフの高さの時間変化が正弦波状となるようなパターンで変化する模範映像２３２を生成する。

　なお、図１９の例では、運動強度２３３、周期（周波数）２３４、運動時間２３５がそれぞれ表示面３０における指標映像２３１、模範映像２３２の上方に表示され、残り時間２３６が指標映像２３１、模範映像２３２の下方に表示されている。ここでいう残り時間は、運動時間から経過時間を差し引いた時間である。これらの情報が表示されることにより、利用者２は模範映像２３２中の棒グラフの変化によって示される運動のパターンを定量的に認識することができる。

　上述したように指標映像２３１と模範映像２３２とが表示装置３に表示されることにより、利用者２に対して、模範映像２３２中の棒グラフの動きを指標映像２３１で追従するように、左右の各脚に掛かる荷重の割合を変化させるための重心移動を行わせることができる。すなわち、利用者２は、模範映像２３２中の棒グラフの動きに合わせて左右の各脚に掛かる荷重の割合を変化させるべく重心移動を行うことができる。ここで、算出部２５１で算出されたバランス値が、模範映像２３２の表すバランス値を中心とする所定の許容範囲（たとえば±３％）に入ると、模範生成部２５３がたとえば棒グラフの表示色を変化させるなどして利用者２に通知するようにしてもよい。

　ところで、本実施形態の運動支援１Ｄは、模範映像２３２と指標映像２３１との間でバランス値が変化するタイミングのずれを評価する評価部（重心移動評価部）２５５と、評価部２５５の評価結果を提示する提示部５７Ｄとを、制御装置５Ｄにさらに有している。

　重心移動評価部２５５は、バランス値記憶部２５４１に記憶されたバランス値からバランス値の時間的変化を求め、バランス値の時間的変化と設定データが示す目標値の時間的変化とに基づいて利用者２の重心移動の評価を行うように構成される。すなわち、評価部（重心移動評価）２５５は、利用者２の重心移動に伴うバランス値の変化を示す指標映像２３１と、重心移動の模範となるバランス値の周期的な変化を示す模範映像２３２とを対比して、両者間でバランス値の変化のタイミングのずれを評価する。この評価結果は、模範映像２３２にて示される模範的な重心移動に対する、指標映像２３１によって示される実際の利用者２の重心移動の追従性を表しており、ずれが小さいほど追従性が高いことを表す。

　具体的に説明すると、評価部２５５は、所定のサンプリング周期（たとえば１００ｍｓｅｃ）で、一方の脚（たとえば右脚）に掛かる荷重の全体重に占める割合について、模範映像２３２が示す値と指標映像２３１が示す値との差分を算出する。このようにして算出される差分には、その大きさに応じた点数が予め割り当てられており、評価部２５５は、差分を算出する度に当該差分に対応する点数を加算していき、最終的に求まった合計点数を評価点とする。このようにして求まる評価点は、差分が小さい（つまりずれが小さい）ほど高得点となるように割り当てられている。

　要するに、本実施形態では、評価部２５５は模範映像２３２と指標映像２３１との間で同一タイミングにおけるバランス値の差を評価対象に含み、模範映像２３２と指標映像２３１とのずれを評価する。すなわち、重心移動評価部２５５は、所定の時点におけるバランス値と目標値との差を用いて重心移動の評価を行うように構成される。これにより、評価部２５５では、たとえば模範映像２３２と指標映像２３１とで、バランス値の変化のタイミングだけは合っているものの、バランス値の大きさがずれているような場合に、その大きさのずれをも評価することができる。その結果、評価部２５５は、模範映像２３２にて示される模範的な重心移動と、指標映像２３１によって示される実際の利用者２の重心移動とのずれを厳密に評価することができるという利点がある。

　ただし、評価部２５５が行う評価の方法は上述した方法に限らず、模範映像２３２と指標映像２３１との間でバランス値が変化するタイミングのずれを評価できる方法であればよい。たとえば、評価部２５５は、所定のサンプリング周期ごとに算出した差分の累計を求め、求まった累計値を点数に換算することにより評価点を求めてもよい。

　また、同一タイミングにおけるバランス値の差を評価対象に含まない場合でも、評価部２５５は、模範映像２３２と指標映像２３１との間でバランス値が変化するタイミングのずれを評価することができる。つまり、評価部２５５は、たとえば模範映像２３２と指標映像２３１との各々から一方の脚（たとえば右脚）に掛かる荷重の全体重に占める割合の極大点（または極小点）を抽出し、時間軸方向における極大点（または極小点）のずれを数値化することで評価できる。

　提示部５７Ｄは、重心移動評価部２５５による評価の結果を提示するように構成される。たとえば、提示部５７Ｄは、評価部２５５で為された模範映像２３２と指標映像２３１とのタイミングのずれの評価結果を利用者２に提示する。具体的には、提示部５７Ｄは、評価部２５５の評価結果を音声や光等で利用者２に提示する。あるいは、評価部２５５の評価結果を表示装置３に表示させる構成とし、表示装置３が提示部５７Ｄとして兼用されてもよい。表示装置３が提示部５７Ｄとして兼用される場合、訓練時間の終了後、表示面３０に評価結果を示すメッセージが表示される構成とすることが考えられる。

　提示部５７Ｄが提示する内容は、ずれの程度を数値化して定量的に表す評価点であってもよいし、評価点を複数の段階に分けてランク付けした結果であってもよい。評価部２５５により、たとえば右脚側に重心を移動させる際に大きくずれているといったずれの傾向が判断されている場合には、この判断結果に応じたアドバイスを提示部５７Ｄが提示してもよい。

　次に、上述した運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｄを用いて利用者２が重心移動の訓練を行う例について説明する。

　制御装置５Ｄは、入力インタフェースに対し訓練を開始する所定の操作が為されると、タイマ（図示せず）にて運動時間の計時を開始するとともに、指標映像２３１および模範映像２３２を表示装置３に表示させる。利用者２は、指標映像２３１と模範映像２３２とを見ながら、指標映像２３１の棒グラフの動きを模範映像２３２に合わせるように、重心移動を行うことで、正しい重心移動の運動を行うことができる。

　運動時間が終了すると、制御装置５Ｄは、指標映像２３１および模範映像２３２の表示を終了するとともに、評価部２５５にて模範映像２３２と指標映像２３１とのタイミングのずれを評価し、提示部５７Ｄにて評価結果を利用者２に提示する。この状態で、入力インタフェースに対し訓練を開始する所定の操作が為されると、制御装置５Ｄは再度、運動時間の計時を開始するとともに、指標映像２３１および模範映像２３２を表示装置３に表示させる。

　以上述べたように、本実施形態の運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｄは、表示面３０に映像を表示する表示装置３と、表示装置３に映像を表示させる制御装置５Ｄと、表示面３０と向き合う利用者２の足元に配置され水平面内での利用者２の荷重の分布を測定する測定装置８とを備える。制御装置５Ｄは、測定装置８の測定結果に基づいて利用者２の左右または前後の荷重の比率を表すバランス値を算出する算出部２５１と、利用者２の重心移動に伴うバランス値の変化を示す指標映像を生成し表示装置３に表示させる指標生成部２５２と、重心移動の模範となるバランス値の周期的な変化を示す模範映像を生成し表示装置３に表示させる模範生成部２５３と、模範映像と指標映像との間でバランス値が変化するタイミングのずれを評価する評価部２５５と、評価部２５５の評価結果を提示する提示部５７Ｄとを有する。

　換言すれば、運動支援システム１Ｄは、利用者２から荷重を受ける作用面（搭乗台８０の上面）を有し作用面における荷重の分布を測定する測定装置８と、測定装置８で測定された荷重の分布に基づいて作用面内の所定箇所における荷重の比率を表すバランス値を算出する算出部２５１と、算出部２５１で算出されたバランス値を記憶するバランス値記憶部２５４１と、算出部２５１で算出されたバランス値を表示面３０に表示するバランス値表示部２５２１と、バランス値の目標値の時間的変化を示す設定データを記憶する設定データ記憶部２５４２と、設定データ記憶部２５４２に記憶された設定データに基づいて目標値を表示面３０に表示する目標値表示部２５３１と、バランス値記憶部２５４１に記憶されたバランス値からバランス値の時間的変化を求め、バランス値の時間的変化と設定データが示す目標値の時間的変化とに基づいて利用者２の重心移動の評価を行う重心移動評価部２５５と、を備える。提示部５７Ｄは、重心移動評価部２５５による評価の結果を提示するように構成される。

　以上説明した構成の重心移動訓練システム１Ｄによれば、利用者２は、模範映像２３２に指標映像２３１を合わせるように重心移動を行うことにより、模範映像２３２にて模範される正しい重心移動を習得することができる。ここで、利用者２は、周期的に変化する重心位置に合わせて重心移動を行うことができるように訓練することは、スムーズな重心移動を習得することに直結する。そのため、利用者２は、ゲームを楽しんでいるような感覚で身体を動かすだけで、歩行などに必要なスムーズな重心移動を習得するための訓練を行うことができる。すなわち、本実施形態の運動支援システム１Ｄによれば、利用者２にスムーズな重心移動を習得させるための訓練をさせることができる。このような訓練を行うことにより、利用者２は瞬発力も鍛えられることになり、歩行時の転倒防止などにもつながる。

　この運動支援システム１Ｄでは、評価部２５５は、模範映像と指標映像との間で同一タイミングにおけるバランス値の差を評価対象に含む。すなわち、評価部（重心移動評価部）２５５は、所定の時点におけるバランス値と目標値との差を用いて重心移動の評価を行うように構成される。

　したがって、本実施形態の運動支援システム１Ｄによれば、評価部２５５は、模範映像２３２と指標映像２３１とのタイミングのずれから、模範映像２３２にて示される模範的な重心移動に対する実際の利用者２の重心移動の追従性を評価し、その評価結果は提示部５７Ｄから利用者２にフィードバックされる。したがって、利用者２は、自身がスムーズに重心移動できているか否かの評価結果に基づいて、重心移動訓練の必要性や効果を十分に理解することができる。

　本実施形態の運動支援システム１Ｄは、表示面３０に対して利用者２側に配置され、表示面３０に表示される映像を透過させるとともに利用者２の鏡像を映すハーフミラー６をさらに備える。すなわち、本実施形態の運動支援システム１Ｄは、鏡像表示手段として、表示面３０の前方に配置されるハーフミラー６を備える。

　そのため、本実施形態の運動支援システム１Ｄでは、利用者２は、ハーフミラー６に映る自身の鏡像を見ながら運動することができるので、自身がどのような姿勢のときにどのように重心が移動するのかということを視覚的に学習することができる。そのため、利用者２は、訓練を行う中で、たとえば右脚に荷重を掛ける場合には身体をどのように傾ければよいか等、重心移動に必要な身体の動きを習得することができるという利点がある。さらに、利用者２は、重心の移動を視覚的に理解できるだけでなく、自分の姿勢を確認しながら重心を移動させる訓練を行える。たとえば、利用者２は、身体の傾きを確認しながら重心を移動させる訓練を行える。また、利用者２は、両肩を結ぶ線を水平に保ったまま重心を移動させる訓練を行える。

　また、本実施形態の運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｄでは、制御装置５Ｄは、模範映像の動きを決めるための設定値を記憶する記憶部（設定データ記憶部）２５４２と、記憶部２５４２内の設定値を評価部２５５の評価結果に応じて変更する設定更新部２５６とを有する。すなわち、制御装置５Ｄは、重心移動評価部２５５による評価の結果に応じて設定データ記憶部２５４２に記憶される設定データが示す目標値の時間的変化を変更する設定更新部２５６を備える。

　この構成では、模範生成部２５３は、評価部２５５の評価結果に応じて模範映像２３２の内容を変更することになる。

　つまり、評価部２５５にて高い評価が得られた場合（ずれが小さい場合）、設定更新部２５６は、模範映像２３２が示す重心移動の難易度を上げるべく、設定値の周期を短くしたり、運動強度を上げたりする。たとえば、ずれが所定の第１閾値以下であれば、設定更新部２５６は、周期を所定値だけ小さくする、あるいは、運動強度を所定値だけ大きくする。一方、評価部２５５にて低い評価が得られた場合（ずれが大きい場合）、設定更新部２５６は、模範映像２３２が示す重心移動の難易度を下げるべく、設定値の周期を長くしたり、運動強度を下げたりする。たとえば、ずれが第１閾値より大きい所定の第２閾値以上であれば、設定更新部２５６は、周期を所定値だけ大きくする、あるいは、運動強度を所定値だけ小さくする。

　その結果、運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｄは、利用者２の重心移動の能力に合った難易度の訓練を利用者２に受けさせることができ、利用者２に過度な負担を与えることなく、適切な運動を行わせることができる。

　なお、本実施形態では、指標映像２３１および模範映像２３２として、棒グラフの映像を例示したが、この例に限らず、たとえば真上を指した基準位置から左右に振れるように回動する針の映像などであってもよい。

　（実施形態６）
　本実施形態の運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｅは、ハーフミラー６を備えていない点が実施形態５の運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｄと相違する。また、本実施形態の運動支援システム１Ｅでは、利用者２の前方に配置され利用者２を前方から撮像する向きにレンズが向けられた撮像装置７が設けられている。

　さらに、本実施形態の運動支援システム１Ｅは、制御装置５Ｅで実施形態５の運動支援システム１Ｄと異なる。制御装置５Ｅは、図２０に示すように、第１抽出部（特徴量抽出部）５４と、第２抽出部（基準量抽出部）５５と、評価部５６と、提示部５７Ｄと、記憶部５１と、表示制御部５２Ｄと、算出部２５１と、記憶部（第２記憶部）２５４と、バランス値表示部２５２１と、目標値表示部２５３１と、重心移動評価部２５５とに加えて、取得部５３と、反転処理部５８とを備える。

　表示制御部５２Ｄは、反転処理部５８で生成された左右反転画像を表示面３０に表示する反転画像表示部として機能する。

　すなわち、本実施形態の運動支援システム１Ｅは、光学的に形成される鏡像を提示することはなく、表示装置３に表示された反転映像を利用者２に視認させ、利用者２に対して、反転映像を自身の鏡像と錯覚させることができる。よって、本実施形態の運動支援システム１Ｅによれば、ハーフミラー６を設けた場合と同様の効果を得ることができる。

　さらに、指標生成部２５２および模範生成部２５３は、反転処理部５８で生成された反転映像と共に、指標映像２３１および模範映像２３２を表示装置３に表示させる。反転映像は指標映像２３１および模範映像２３２と重なるように表示されてもよいが、この場合、反転映像は半透明（たとえば透過率５０％）の映像として表示されることが望ましい。

　以上述べたように、本実施形態の運動支援システム１Ｅの鏡像表示手段は、利用者２を撮影して利用者２の画像を生成する撮像装置７と、撮像装置７で生成された利用者２の画像を左右反転させて左右反転画像を生成する反転処理部５８と、反転処理部５８で生成された左右反転画像を表示面３０に表示する表示制御５２Ｄと、で構成される。

　以上説明した本実施形態の運動支援システム１Ｅによれば、ハーフミラー６を省略した分だけ、実施形態５の運動支援システム１Ｄに比べて構成を簡略化できるという利点がある。しかも、本実施形態の構成では、比較的大型の画面を備えるディスプレイが予め備わっていれば、専用のディスプレイを新設しなくても、既存のディスプレイを表示装置３として用いることが可能であるため、システムの導入コストを低減できる。

　なお、利用者２自身の重心移動は指標映像２３１にて利用者２に提示されているので、利用者２が自身の像（鏡像）を見ながら運動できることは必須ではなく、反転映像を表示する機能は省略されていてもよい。

　本実施形態の運動支援システム１Ｅのその他の構成および機能は実施形態５の運動支援システム１Ｄと同様である。

　ところで、上記各実施形態５，６では、算出部２５１は利用者２の左右の荷重の比率をバランス値として求め、評価部２５５においてもこのバランス値に基づいて重心移動のずれが評価される例を示したが、この例に限らず、バランス値は利用者２の前後の荷重の比率でもよい。この場合、運動支援システム（重心移動訓練システム）１Ｅは、重心位置を前後方向に交互に移動させるような重心移動を行う訓練に用いることができる。

Claims

　利用者に画像を表示する表示面を有する表示装置と、
　所定の運動を行う運動者の画像である比較画像を記憶する比較画像記憶部と、
　前記比較画像記憶部に記憶された前記比較画像を前記表示面に表示する比較画像表示部と、
　前記利用者の鏡像を前記比較画像に重ねて表示する鏡像表示手段と、
　前記利用者の身体における所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて前記利用者の姿勢を表す特徴量を求める特徴量抽出部と、
　前記特徴量抽出部で求められた前記特徴量を前記運動者の姿勢を表す基準量と比較して、前記利用者の姿勢の前記運動者の姿勢からのずれの評価を行う姿勢評価部と、
　前記姿勢評価部による前記評価の結果を提示する提示部と、
　を備える
　ことを特徴とする運動支援システム。
　前記鏡像表示手段は、前記表示装置の前記前面に配置されるハーフミラーである
　ことを特徴とする請求項１記載の運動支援システム。
　前記鏡像表示手段は、
　　前記利用者を撮影して前記利用者の画像を生成する撮像装置と、
　　前記撮像装置で生成された前記利用者の画像を左右反転させて左右反転画像を生成する反転処理部と、
　　前記反転処理部で生成された前記左右反転画像を前記表示面に表示する反転画像表示部と、
　を備える
　ことを特徴とする請求項１記載の運動支援システム。
　前記所定の運動は、前記利用者が行う運動の模範となる運動である
　ことを特徴とする請求項１～３のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記所定の運動を行う前記利用者を撮影して前記所定の運動を行う前記利用者の画像である記録画像を生成する撮像装置と、
　基準量抽出部と、
　を備え、
　前記比較画像表示部は、前記撮像装置で生成された前記記録画像を前記比較画像として前記表示面に表示するように構成され、
　前記基準量抽出部は、前記記録画像から前記利用者の身体における前記所定の標本点の位置を検出し当該標本点の位置に基づいて前記利用者の姿勢を表す特徴量を前記基準量として求めるように構成される
　ことを特徴とする請求項１～３のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記特徴量抽出部は、前記利用者の身体における複数の前記標本点の位置を検出し、前記複数の標本点の位置に基づいて前記利用者の身体を示す身体モデルを作成し、前記身体モデルに基づいて前記特徴量を求めるように構成される
　ことを特徴とする請求項１～５のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記特徴量は、前記複数の前記標本点から選択される２つの前記標本点同士を結ぶ直線と所定の基準線との間の角度である
　ことを特徴とする請求項６記載の運動支援システム。
　前記特徴量は、前記利用者の身体の傾きである
　ことを特徴とする請求項１～５のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記利用者の身体の傾きは、前記利用者の肩の傾きであり、
　前記特徴量抽出部は、前記利用者の右上肢の標本点と左上肢の標本点との位置を検出し、前記右上肢の前記標本点と前記左上肢の前記標本点とを結ぶ直線と水平線との間の角度を、前記利用者の肩の傾きとして算出するように構成される
　ことを特徴とする請求項８記載の運動支援システム。
　前記利用者の身体の傾きは、前記利用者の体幹の傾きであり、
　前記特徴量抽出部は、前記利用者の頭部の標本点と腰部の標本点との位置を検出し、前記頭部の前記標本点と前記腰部の前記標本点とを結ぶ直線と垂直線との間の角度を、前記利用者の体幹の傾きとして算出するように構成される
　ことを特徴とする請求項８記載の運動支援システム。
　前記特徴量は、前記利用者の身体の特定部位の可動域である
　ことを特徴とする請求項１～５のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記特定部位は、前記利用者の上肢であり、
　前記特徴量抽出部は、前記利用者の前記上肢の標本点と前記上肢に対応する肩の標本点との位置を検出し、前記上肢の前記標本点と前記肩の前記標本点とを結ぶ直線と垂直線との間の角度を前記上肢の可動域として算出するように構成される
　ことを特徴とする請求項１１記載の運動支援システム。
　前記標本点の数は、少なくとも３つ以上であり、
　前記特徴量は、前記複数の前記標本点により規定される領域の面積である
　ことを特徴とする請求項６記載の運動支援システム。
　前記比較画像表示部は、前記比較画像が前記利用者の鏡像と重なるように、前記表示面における前記比較画像の位置および大きさを調節するように構成される
　ことを特徴とする請求項１～１３のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記姿勢評価部は、前記特徴量と前記基準量の差分を示す数値を求めるように構成され、
　前記提示部は、前記姿勢評価部で求められた前記数値を提示するように構成される
　ことを特徴とする請求項１記載の運動支援システム。
　前記利用者の身体の特定部位の位置を検出する位置検出部と、
　前記位置検出部で検出された前記位置に基づいて前記表示面における指標の位置を決定する指標設定部と、
　前記表示面における所定位置に前記指標が位置しているか否かを判定する判定部と、
　前記判定部が前記所定位置に前記指標が位置していると判定すると、前記所定位置に所定のイベント画像を表示するイベント画像表示部と、
　前記位置検出部で検出された前記位置に基づいて、前記特定部位の可動域を示す評価データを作成する評価データ作成部と、
　前記評価データ作成部で作成された前記評価データと基準データとの比較に基づいて、前記特定部位の可動域の評価を行う可動域評価部と、を備え、
　前記提示部は、前記可動域評価部による前記評価の結果を提示するように構成される
　ことを特徴とする請求項１記載の運動支援システム。
　前記可動域評価部は、前回の前記特定部位の可動域の評価に用いられた前記評価データを、前記基準データとして採用するように構成される
　ことを特徴とする請求項１６記載の運動支援システム。
　前記基準データは、健常者の標準的な前記特定部位の可動域を示すデータである
　ことを特徴とする請求項１６記載の運動支援システム。
　前記評価データは、前記表示面に平行な面内において前記特定部位が通過した領域の面積を示すデータを含む
　ことを特徴とする請求項１６～１８のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記評価データは、所定方向における前記特定部位の可動範囲を示すデータを含む
　ことを特徴とする請求項１６～１９のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記評価データは、前記利用者が前記特定部位で所定の動作を行うのに要した時間を示すデータを含む
　ことを特徴とする請求項１６～２０のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記位置検出部は、三次元センサの出力から前記特定部位の位置を検出するように構成され、
　前記評価データは、前記特定部位が通過した領域の体積を示すデータを含む
　ことを特徴とする請求項１６～２１のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記評価データは、前記特定部位の軌跡を示すデータを含む
　ことを特徴とする請求項１６～２２のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記鏡像表示手段は、前記表示装置の前記前面に配置されるハーフミラーであり、
　前記指標設定部は、前記ハーフミラーに映った前記特定部位と重なる前記表示面の位置に前記指標の位置が対応するように、前記指標の位置を決定するように構成される
　ことを特徴とする請求項１６～２３のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記鏡像表示手段は、
　　前記利用者を撮影して前記利用者の画像を生成する撮像装置と、
　　前記撮像装置で生成された前記利用者の画像を左右反転させて左右反転画像を生成する反転処理部と、
　　前記反転処理部で生成された前記左右反転画像を前記表示面に表示する反転画像表示部と、
　を備え、
　前記指標設定部は、前記左右反転画像における前記特定部位の位置に前記指標の位置が対応するように、前記指標の位置を決定するように構成される
　ことを特徴とする請求項１６～２３のうちいずれか１項記載の運動支援システム。
　前記利用者から荷重を受ける作用面を有し、前記作用面における前記荷重の分布を測定する測定装置と、
　前記測定装置で測定された前記荷重の分布に基づいて前記作用面内の所定箇所における荷重の比率を表すバランス値を算出する算出部と、
　前記算出部で算出された前記バランス値を記憶するバランス値記憶部と、
　前記算出部で算出された前記バランス値を前記表示面に表示するバランス値表示部と、
　前記バランス値の目標値の時間的変化を示す設定データを記憶する設定データ記憶部と、
　前記設定データ記憶部に記憶された前記設定データに基づいて前記目標値を前記表示面に表示する目標値表示部と、
　前記バランス値記憶部に記憶された前記バランス値から前記バランス値の時間的変化を求め、前記バランス値の時間的変化と前記設定データが示す前記目標値の時間的変化とに基づいて前記利用者の重心移動の評価を行う重心移動評価部と、
　を備え、
　前記提示部は、前記重心移動評価部による前記評価の結果を提示するように構成される
　ことを特徴とする請求項１記載の運動支援システム。
　前記重心移動評価部は、所定の時点における前記バランス値と前記目標値との差を用いて前記重心移動の評価を行うように構成される
　ことを特徴とする請求項２６記載の運動支援システム。
　前記重心移動評価部による前記評価の結果に応じて前記設定データ記憶部に記憶される前記設定データが示す前記目標値の時間的変化を変更する設定更新部を備える
　ことを特徴とする請求項２６または２７に記載の運動支援システム。
　前記鏡像表示手段は、前記表示面の前方に配置されるハーフミラーである
　ことを特徴とする請求項２６～２８のうちいずれか１項記載の運動支援システム。