花王、スマホ動画から歩行動作を解析する新技術を開発

粧業日報 2021年8月2日号 1ページ

2021年8月2日 12時00分

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 花王は、最新の機械学習技術を用いて、2次元の動画を撮影するだけで3次元の歩行動作として詳細に解析できる「mGCC(mobile Gait Change Capture、エムジック)技術」を開発した。

 この技術を、まずは幼児の発育発達研究の分野へと応用し、今後は高齢者の歩行支援などにも応用範囲を広げ、QOL向上や健康増進に貢献していく。

 今回の研究成果は、日本赤ちゃん学会第21回学術集会(2021年6月11~13日・オンライン開催)にて発表した。

 同社は、これまで、ベビー用紙おむつの開発の一環として、幼児の歩行動作を解析する数多くの研究を行ってきた。

 さらに、その歩行動作解析のノウハウを高齢者の歩行支援にも応用すべく、成人の歩行動作を解析するシステムを開発し、幼児から高齢者まで3万人以上の歩行データをもとに研究を進めている。

 近年では、シート式圧力センサーを用いた足圧総合評価システムやモーションキャプチャ技術を用いた歩行計測など、歩行動作をさらに詳細に解析できる技術の開発に取り組んでいる。

 動作解析研究でよく用いられるモーションキャプチャ技術は、3次元の歩行動作を正確に解析できるというメリットがある一方で、複数の赤外線カメラをあらかじめ設置する必要があるなど、場所や時間に制約があり、複数の計測用反射マーカーを体に貼りつける必要もあるため、計測には特別な技能や時間を要することが課題だった。

 そこで、いつでもどこでも簡単に歩行動作を解析できる手法の開発に着手し、今回、スマートフォンなどで2次元の動画を撮影するだけで3次元の歩行動作として詳細に解析できる「mGCC技術」を開発した。

 実際にこの技術を用いて、一般的なデジタルカメラで撮影した2次元の動画について機械学習を行い、人体の骨格点の動きを3次元のデータとして算出することで、3次元の歩行動作として詳細に解析できるようになるという。

 開発にあたっては、子どもの個性に合わせた支援や情報提供に役立てるという観点から、保護者がスマートフォンなどで撮影するだけという簡単な方法により、歩行の発達を確認できる手法の開発に取り組んだ。

 月齢13~37カ月の幼児99名について、歩行の様子を従来のモーションキャプチャ技術により計測し、同時に一般的なデジタルカメラによる動画撮影を行った。次に、モーションキャプチャ技術で得られた3次元のデータから、日齢と相関が高い歩行パラメータを複数抽出して重回帰分析し、幼児の日齢を推定した。

 一方、デジタルカメラで撮影した2次元の動画はmGCC技術で解析して3次元のデータとし、同じ歩行パラメータを用いて日齢を推定した。



 これら2つの推定日齢を比較し、2次元の歩行動画を撮影するだけで、定量的にその発達を推定できるかどうかを評価した。その結果、モーションキャプチャ技術から得られた推定日齢は、実日齢と高い相関関係があった。

 さらに、mGCC技術から得られた推定日齢は、測定精度の高いモーションキャプチャ技術から得られた推定日齢と高い相関関係が認められた。

 このことから、mGCC技術はモーションキャプチャ技術とほぼ同等の精度で日齢を推定できることがわかった。

 今回開発したmGCC技術を用いることで、わざわざ計測装置を設置することなく、スマートフォンなどで日常的に幼児の歩行の様子を撮影するだけで、歩行動作の発達を知ることが可能となる。

 今後、幼児だけにとどまらず、成人や高齢者の歩行動作の解析にも応用範囲を広げ、一生涯を通した「歩く」という視点からのQOLの向上や健康増進などを支援する研究・技術開発を進めていく。

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