著，用戶(hù)US在第2蜂鳴音之后，進(jìn)行如下動(dòng)作，即，在從直立狀態(tài)起以并攏雙膝 的狀態(tài)（密接的狀態(tài)）進(jìn)行伸縮動(dòng)作之后，再次返回到直立狀態(tài)的動(dòng)作（步驟S330)。
[0134] 控制部140基于這樣的由用戶(hù)US進(jìn)行的一系列的動(dòng)作，執(zhí)行傳感器設(shè)備100向腳 踝的佩戴方向相對(duì)于正確的佩戴方向所產(chǎn)生的偏差的校正處理。
[0135] 這里，本實(shí)施方式中，將用戶(hù)US的腳踝上佩戴的傳感器設(shè)備100的傳感器坐標(biāo) SNC(參照?qǐng)D1C)的X軸與用戶(hù)US直立行走時(shí)的行進(jìn)方向、即世界坐標(biāo)WDC(參照?qǐng)D1A)的 Z軸相等的狀態(tài)，設(shè)為傳感器設(shè)備100的正確的佩戴方向。
[0136] 基于此，控制部140求取矩陣（佩戴方向的校正矩陣）Rc，該矩陣Rc是在實(shí)際的傳 感器設(shè)備100的佩戴方向從上述正確的佩戴方向偏移時(shí)，用于將從傳感器部110輸出的傳 感器數(shù)據(jù)變換為傳感器設(shè)備100被佩戴在正確的佩戴方向時(shí)的傳感器數(shù)據(jù)的矩陣。
[0137] 這里，在傳感器設(shè)備100的佩戴方向從正確的佩戴方向偏移的狀態(tài)下，在上述的 步驟S330中用戶(hù)US進(jìn)行了伸縮動(dòng)作時(shí)從角速度傳感器114輸出的信號(hào)波形例如如圖10A、 圖10B、圖IOC所示。
[0138] 圖IOA表示X軸的角速度信號(hào)的時(shí)間變化，圖IOB表示Y軸的角速度信號(hào)的時(shí)間 變化，圖IOC表示Z軸的角速度信號(hào)的時(shí)間變化。
[0139] 在圖10A、圖IOB中，在X軸以及Y軸的各角速度信號(hào)波形中觀測(cè)到的特征性的波 形變化Wx、Wy之中，Wx是由于傳感器設(shè)備100不處在腳踝的正確佩戴方向上，實(shí)際的佩戴 方向從正確的佩戴方向向Z軸的旋轉(zhuǎn)方向偏移而產(chǎn)生的波形變化。
[0140] 另外，在傳感器設(shè)備100相對(duì)于腳踝佩戴在正確的方向上時(shí)，從角速度傳感器114 輸出的X軸的角速度的信號(hào)是大致一定（平坦）的狀態(tài)，僅在Y軸的角速度上觀測(cè)到特征 性的波形變化Wy。
[0141] 因此，本實(shí)施方式中，如圖10A、圖10B、圖IOC所示，利用用戶(hù)US的伸縮動(dòng)作時(shí)觀 測(cè)到的特征性的波形變化Wx的半周期區(qū)間Ic，求出傳感器設(shè)備100的佩戴方向的校正矩陣 Rc0
[0142] 控制部140首先推定伸縮動(dòng)作中的旋轉(zhuǎn)軸（步驟S332)。
[0143] 這里，將從角速度傳感器114輸出的信號(hào)波形中觀測(cè)到的特征性波形變化Wx的半 周期區(qū)間Ic的平均值正規(guī)化，設(shè)為aveGyrl。
[0144] 這里，在將aveGyrl視為矢量時(shí)，aveGyrl成為伸縮動(dòng)作中的傳感器坐標(biāo)SNC中的 旋轉(zhuǎn)軸。
[0145] 因此，控制部140使用下面的一系列的數(shù)式組來(lái)求出用于將該旋轉(zhuǎn)軸aveGyrl變 換為在傳感器設(shè)備100被佩戴在正確位置上的旋轉(zhuǎn)軸 VecY[010]的變換矩陣（佩戴方向的 校正矩陣）Rc (步驟S334)。
[0146] vec2 = cross(aveGyrl, vecY)；
[0147] radl =acos(dot(aveGyrl, vecY))；
[0148] rvecl = vec2Xradl ；
[0149] 這里，rvecl是旋轉(zhuǎn)矢量，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)矢量（Axis-Angle ;軸角度）變換為旋轉(zhuǎn)矩陣 而設(shè)為佩戴方向的校正矩陣Rc。
[0150] 這里，cross表示外積計(jì)算，dot表示內(nèi)積計(jì)算，acos表示反余弦計(jì)算。
[0151] 從旋轉(zhuǎn)矢量向旋轉(zhuǎn)矩陣的變換經(jīng)由四元數(shù)q來(lái)進(jìn)行，如下所示。
[0152] 這里，四元數(shù)q是4元數(shù)，由q = [qw，qx，qy，qz]構(gòu)成。
[0153] 如上述數(shù)式所示，旋轉(zhuǎn)矢量rvecl由旋轉(zhuǎn)軸vec2、旋轉(zhuǎn)角radl構(gòu)成，因此下面的關(guān) 系成立。
[0154] qw = cos (0. 5 X radl)
[0155] qvec = sin(0. 5Xradl)/norm(vec2)
[0156] 這里，qvec = [qx qy qz]，norm表示矢量的浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)（長(zhǎng)度的概念）。
[0157] 由此，佩戴方向的校正矩陣Rc能夠用下面的式（11)表示。
[0158] 這里，佩戴方向的校正矩陣Rc相當(dāng)于傳感器設(shè)備100從正確的佩戴方向偏移地佩 戴時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸、與傳感器設(shè)備100在正確的佩戴方向上佩戴時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸之間的差分。
[0159] 【數(shù)式1】
\ ?. Λ /
[0161] 接著，參照?qǐng)D7所示的流程圖對(duì)用戶(hù)US的下肢的基準(zhǔn)姿勢(shì)的設(shè)定處理進(jìn)行說(shuō)明。
[0162] 本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)姿勢(shì)是指，在后述的信息處理設(shè)備200中執(zhí)行的下肢動(dòng)作再 現(xiàn)處理中，作為使用戶(hù)US的下肢的動(dòng)作狀態(tài)復(fù)原時(shí)的基準(zhǔn)的姿勢(shì)。
[0163] 本實(shí)施方式中，將用佩戴了后述的傳感器設(shè)備100的左腿進(jìn)行單腿站立時(shí)的左腿 的姿勢(shì)為基準(zhǔn)姿勢(shì)。
[0164] 控制部140利用該基準(zhǔn)姿勢(shì)，執(zhí)行從由加速度傳感器112取得的加速度數(shù)據(jù)除去 重力加速度成分，或者設(shè)定對(duì)由角速度傳感器114取得的角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行積分時(shí)的絕對(duì)姿 勢(shì)的處理。
[0165] 另外，關(guān)于基準(zhǔn)姿勢(shì)的具體的利用方法，在下肢動(dòng)作再現(xiàn)處理中進(jìn)行后述。
[0166] 下肢的基準(zhǔn)姿勢(shì)的設(shè)定處理中，如圖7所示，首先，控制部140在開(kāi)始了傳感器部 110的加速度傳感器112以及角速度傳感器114中的感測(cè)動(dòng)作的狀態(tài)下，例如在待機(jī)了 1秒 鐘之后（步驟S342)，使通知部130產(chǎn)生第1蜂鳴音（步驟S344)。
[0167] 接著，控制部140例如在數(shù)秒之后使通知部130產(chǎn)生第2蜂鳴音（步驟S348)。
[0168] 用戶(hù)US在該第1蜂鳴音與第2蜂鳴音之間的期間，以佩戴了傳感器設(shè)備100的左 腿的腳底著地的狀態(tài)，進(jìn)行將右腿從地面離開(kāi)的單腿站立（步驟S346)。
[0169] 這時(shí)，優(yōu)選從左腿的膝到腳踝的小腿盡可能直立。使進(jìn)行該單腿站立時(shí)的左腿的 姿勢(shì)為基準(zhǔn)姿勢(shì)。
[0170] 在上述的單腿站立時(shí)，小腿從橫方向，即世界坐標(biāo)WDC的X軸方向觀察時(shí)為直立狀 態(tài)時(shí)，由加速度傳感器112取得的加速度成分僅體現(xiàn)在Y軸和Z軸，不體現(xiàn)在相當(dāng)于行進(jìn)方 向的X軸。
[0171] 因此，在本實(shí)施方式中，從基準(zhǔn)姿勢(shì)提取出傳感器坐標(biāo)SNC中的X軸的旋轉(zhuǎn)要素。 由此，控制部140求出從X軸的旋轉(zhuǎn)要素生成的下肢的基準(zhǔn)姿勢(shì)矩陣R5 (步驟S350)。
[0172] 利用下面的式子求出該基準(zhǔn)姿勢(shì)下的X軸的旋轉(zhuǎn)角angle5。
[0173] angle5 = -asin (accy/accz)
[0174] 這里，asin表示反正弦計(jì)算，accy是進(jìn)行了單腿站立時(shí)的Y軸的加速度成分，accz 是Z軸的加速度成分。
[0175] 這些是將由加速度傳感器112取得的加速度數(shù)據(jù)acc_in如后所述通過(guò)上述佩戴 方向的校正矩陣Rc變換后得到的、校正后的加速度數(shù)據(jù)acc的Y軸、Z軸的加速度成分。
[0176] acc = RcXacc_in
[0177] 由此，下肢的基準(zhǔn)姿勢(shì)矩陣R5能夠由下面的式（12)表示。
[0178] 【數(shù)式2】
[0180] 另外，在上述下肢的基準(zhǔn)姿勢(shì)的設(shè)定處理中，對(duì)用佩戴了傳感器設(shè)備100的左腿 僅單腿站立的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，不限于該方法，例如也可以是向前方、或者向上方跳 躍，僅是佩戴了傳感器設(shè)備100的左腿著地，進(jìn)行在著地的同時(shí)靜止的運(yùn)動(dòng)的方法。
[0181] 接下來(lái)，參照?qǐng)D8、圖9所示的流程圖對(duì)用戶(hù)US的下肢的長(zhǎng)度的推定處理進(jìn)行說(shuō) 明。
[0182] 本實(shí)施方式中，小腿的長(zhǎng)度是從設(shè)置在佩戴于用戶(hù)US的腳踝的附近的傳感器設(shè) 備100上設(shè)置的加速度傳感器112的安裝位置到膝的長(zhǎng)度。
[0183] 在下肢的長(zhǎng)度的推定處理中，如圖8所示，首先，控制部140在開(kāi)始了傳感器部110 的加速度傳感器112以及角速度傳感器114中的感測(cè)動(dòng)作的狀態(tài)下，例如在待機(jī)1秒鐘之 后（步驟S362)，使通知部130產(chǎn)生例如0. 5秒左右的長(zhǎng)度的第1蜂鳴音（步驟S364)。
[0184] 接著，控制部140例如在數(shù)秒后，使通知部130產(chǎn)生例如1秒左右的長(zhǎng)度的第2蜂 鳴音（步驟S368)。
[0185] 用戶(hù)US在該第1蜂鳴音與第2蜂鳴音之間的期間，如圖IlA所示，從使佩戴了傳 感器設(shè)備100的左腿的小腿DLr直立的狀態(tài)開(kāi)始，如圖IlB所示，盡可能不使膝JTc的位置 移動(dòng)，以膝JTc為旋轉(zhuǎn)軸使小腿DLr向后方（行進(jìn)方向的相反方向；圖面右方向）移動(dòng)到旋 轉(zhuǎn)了 90度的位置（彎曲膝）。
[0186] 之后，如圖IlA所示，將小腿DLr返回到使當(dāng)初的左腿直立的位置，進(jìn)行一系列的 伸縮動(dòng)作（步驟S366)。
[0187] 在該圖IlA所示的狀態(tài)下，優(yōu)選使小腿DLr盡力直立。
[0188] 伸縮動(dòng)作中，為了將膝JTc作為軸使小腿DLr彎曲，優(yōu)選使膝JTc的位置盡力不移 動(dòng)。
[0189] 另外，在圖11A、圖11B、圖IlC中，JTa表示人體的胸部，JTb表示大腿部（腿）的 根部，JTd表示佩戴了傳感器設(shè)備100的腳踝。
[0190] 接著，控制部140根據(jù)在通過(guò)上述用戶(hù)US進(jìn)行了一系列的伸縮動(dòng)作時(shí)（在第1、 第2蜂鳴音之間的期間）取得的傳感器數(shù)據(jù)，如后所述，執(zhí)行取得小腿的長(zhǎng)度的處理（步驟 S370)〇
[0191] 在取得下肢的長(zhǎng)度的處理中，如圖9所示，首先，控制部140根據(jù)角速度數(shù)據(jù)，求出 用于將作為相對(duì)坐標(biāo)的傳感器坐標(biāo)SNC變換為與直立狀態(tài)下的傳感器坐標(biāo)SNC相等的世界 坐標(biāo)WDCl的姿勢(shì)矩陣R7 (步驟S382)。
[0192] 世界坐標(biāo)WDCl成為僅在取得下肢的長(zhǎng)度時(shí)使用的絕對(duì)坐標(biāo)，世界坐標(biāo)WDCl的X 軸是行進(jìn)方向，Y軸是行進(jìn)方向的左手方向，Z軸是與X軸和Y軸正交的頂棚方向。
[0193] 具體來(lái)說(shuō)，控制部140如后所述，將角速度數(shù)據(jù)變換為旋轉(zhuǎn)矢量rvec6。
[0194] angle6 = norm(gyr) Xdt
[0195] vec6 = gyr/norm(gyr)
[0196] 這里，angle6是旋轉(zhuǎn)軸vec6的旋轉(zhuǎn)角。
[0197] dt是角速度傳感器114的采樣周期（采樣時(shí)間），例如設(shè)定為5msec。
[0198] gyr如下式所示，是通過(guò)上述佩戴方向的校正矩陣Re將由角速度傳感器114取得 的角速度數(shù)據(jù)gyr_in進(jìn)行變換后得到的校正后的角速度數(shù)據(jù)。
[0199] gyr = Re X gyr_in
[0200] 旋轉(zhuǎn)矢量rvec6使用上述的旋轉(zhuǎn)軸vec6以及旋轉(zhuǎn)角angle6,用下式來(lái)表示。
[0201] rvec6 = vec6Xangle6
[0202] 由此，使用在上述佩戴方向的校正矩陣Re的推定處理中示出的從旋轉(zhuǎn)矢量向旋 轉(zhuǎn)矩陣的變換方法，將旋轉(zhuǎn)矢量rvec6變換為旋轉(zhuǎn)矩陣，由此設(shè)為R6。
[0203] 這里使用的旋轉(zhuǎn)矩陣是角速度傳感器114的每個(gè)采樣周期的時(shí)間的旋轉(zhuǎn)矩陣，按 照每個(gè)采樣動(dòng)作具有旋轉(zhuǎn)矩陣，因此以R6 {η}來(lái)表示。這里，η表示采樣動(dòng)作的位置（即， 幀）。
[0204] 接著，控制部140通過(guò)累計(jì)上述旋轉(zhuǎn)矩陣R6 {η}，求出從成為基準(zhǔn)的狀態(tài)產(chǎn)生變化 的位置的姿勢(shì)矩陣R7 {η}。
[0205] 這里，當(dāng)設(shè)開(kāi)頭（當(dāng)初）的姿勢(shì)為基準(zhǔn)時(shí)，通過(guò)按照每個(gè)采樣動(dòng)作來(lái)累計(jì)旋轉(zhuǎn)矩陣 R6 {η}，從而計(jì)算出姿勢(shì)矩陣R7 {η}。
[0206] 例如第三次的采樣動(dòng)作時(shí)的姿勢(shì)矩陣R7 {3}用下式表示。
[0207] R7 {3} = R7 ⑵ X R6 {3} = R6 {1} X R6 ⑵ X R6 {3}
[0208] 接著，控制部140將由加速度傳感器112取得的加速度數(shù)據(jù)acc_in如下式所示， 利用上述的姿勢(shì)矩陣R7進(jìn)行坐標(biāo)變換，求出世界坐標(biāo)WDCl的值（坐標(biāo)變換后的加速度數(shù) 據(jù)）acc_wl (步驟 S384)。
[0209] acc_wl = R7Xacc_in
[0210] 這里，在實(shí)際的行進(jìn)動(dòng)作時(shí)由加速度傳感器112取得的加速度數(shù)據(jù)acc_in中，由 于伴隨著行進(jìn)動(dòng)作的腿的移動(dòng)，傳感器坐標(biāo)SNC相對(duì)于世界坐標(biāo)WDCl始終變化。因此，重 力加速度的方向也變化。
[0211] 對(duì)此，如上所述，在使用姿勢(shì)矩陣R7而變換為世界坐標(biāo)WDCl之后的坐標(biāo)變換后的 加速度數(shù)據(jù)acc_wl中，重力加速度始終作用在Z軸方向上。
[0212] 因此，控制部140對(duì)坐標(biāo)變換后的加速度數(shù)據(jù)acc_wl除去重力加速度的成分，如 下式所示，求出僅由與動(dòng)作（這里，是上述一系列的伸縮動(dòng)作）關(guān)聯(lián)的動(dòng)作成分構(gòu)成的加速 度數(shù)據(jù)acc (步驟S386)。
[0213] 這里的加速度數(shù)據(jù)acc是以世界坐標(biāo)WDCl為基準(zhǔn)的值。
[0214] acc = acc_wl-[009. 8]
[0215] 這里，加速度的單位是m/s2。
[0216] 接著，控制部140將僅上述動(dòng)作成分的加速度數(shù)據(jù)acc積分2次而變換為位置 pos (步驟S388)，求出各采樣動(dòng)作時(shí)的腳踝的位置。
[0217] 這里，通過(guò)附加上述用戶(hù)US的一系列的伸縮動(dòng)作的最初和最后的位置是相同的 這樣的條件，如下所示，計(jì)算出小腿的長(zhǎng)度。
[0218] 即，控制部140首先將僅由動(dòng)作成分構(gòu)成的加速度數(shù)據(jù)acc積分1次而計(jì)算出速 度vel，進(jìn)一步，再積分一次計(jì)算出位置pos。
[0219] vel = Σ ((acc-〇ffset) X dt)
[0220] p〇s = Σ (v