CN103445783B - 一种适用于家用体重秤的使用者身份识别方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于家用体重秤的使用者身份识别方法，家用体重秤上设有压力传感器和用以检测使用者脚长度的脚长传感器，所述身份识别方法包括以下步骤：1）用户踩到家用体重秤上，根据压力传感器得到体重值，根据脚长传感器得到脚长值；2）计算当前用户h与已保持用户的匹配度p_i；3）如果在已经保存了的用户中有一个或者多个已保存用户数据和当前用户数据相匹配，依照p_i大小进行排序，选定其中一个已保存用户为当前用户身份。本发明提供一种有效识别用户身份、便于数据归档统计的适用于家用体重秤的使用者身份识别方法。

Description

一种适用于家用体重秤的使用者身份识别方法

技术领域

本发明涉及体重秤领域，尤其是一种家用体重秤的使用者身份识别方法。

背景技术

体重是身体健康的其中一项非常重要的指标，科学调查表明，大体重的人，往往体内脂肪含量过高，容易患上心血管疾病；而体重过轻，则容易导致免疫力低下，患上传染性疾病的概率会增加。同时一段时间体重的变化，往往也可能是人体发出的疾病警报。而随着生活节奏的加快，越来越多的人忽视了对自己健康的关注，以至于无法尽早发现及治疗。因此，如何设计一款智能而又便捷的健康监视系统，就非常的有意义。

传统的体重秤，往往只有显示当前用户体重指数的功能，属于所见即所得的检测设备。由于大部分人并没有记录自己体重的习惯，并且经常书面记录体重也是一件不切实际的方法。因此达不到自己控制体重，并且监视近期身体健康状况的作用。另外简单的将体重同步到云端的方法，无法将当前体重数据和当前称重用户逐一对应起来，往往需要后期手动对数据进行进一步处理，无疑让数据统计和用户体验不便利，影响健康监控的效果。

发明内容

为了克服已有体重秤的功能单一、无法识别用户身份、数据统计不方便的不足，本发明提供一种有效识别用户身份、便于数据归档统计的适用于家用体重秤的使用者身份识别方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于家用体重秤的使用者身份识别方法，所述家用体重秤上设有压力传感器和用以检测使用者脚长度的脚长传感器，所述身份识别方法包括以下步骤：

1）用户踩到家用体重秤上，根据压力传感器得到体重值，根据脚长传感器得到脚长值；

2）计算当前用户h与已保持用户的匹配度p_i，

p_i=f(|W_h-W_i|-3)×f(|F_h-F_i|-1)×(|W_h-W_i|²+ρ)

其中，W_h为当前用户体重值，F_h为当前用户脚长值；设定已保存用户为i=0,1,2,…n，第i个已保存用户的最近体重数据为W_i，最近脚长数据为F_i，ρ∈(0,1)是防0因子；

定义函数f(x)为：x>0,f(x)=0;x≤0,f(x)=1；

3）判定过程如下：

设定累计变量j，当p_i≠0时，j=j+1，

3.1）若j=0时，说明在已经保存了的用户中，没有找到和当前用户数据相匹配的，则自动为当前用户创建一个新用户ID；

3.2）若j≠0时，说明在已经保存了的用户中，有一个或者多个已保存用户数据和当前用户数据相匹配，依照p_i大小进行排序，选定其中一个已保存用户为当前用户身份。

进一步，所述体重秤上设有4个区域，每个区域均置有压力传感器，所述4个区域为并排布置从左到右的S14区域、S15区域、S16区域和S17区域；所述已保存用户为三个，排序后分别是用户A、用户B和用户C；

所述步骤1）中，用户左脚置于S15区域，右脚置于S16区域；

所述步骤3）中，还包括以下步骤：

3.3）用户辅助判断过程：若为用户A则将左脚置于S15区域、右脚置于S16区域并持续5秒；若为用户B则将左脚置于S14区域、右脚置于S16区域并持续5秒；若为用户C则将左脚置于S15区域、右脚置于S17区域并持续5秒；若为新用户则将左脚置于S14区域、右脚置于S17区域并持续5秒。

当然，也可以采用其他的辅助判断方式。

更进一步，所述脚长传感器为纵向并排布置的20～35个温度传感器，每个传感器之间间隔1～2cm；

当用户赤脚踩在体重秤上的时候，各个温度传感器负责传回其检测到的温度信息，如果温度发生变化，代表该传感器被用户的脚所覆盖，通过计算返回的传感器的编号，计算出当前用户的脚长值。

当然，也可以选用其他的脚长传感器。

本发明的技术构思为：用户的体重是识别用户的首要特征，不同的用户，特别是在家庭使用中，家庭成员通常是小孩、大人和老人，在体重上有着非常明显的区分。根据体重的大小和设定好的区分范围，就可以将不同的用户区分开来。

用户的脚长值（以脚的尺码为例进行说明，也可以是其他长度单位）。脚的尺码是用户的另外一个重要的特征，不同用户往往脚的尺码不尽相同，男性和女性的脚尺码更是相差很大。因此称重的时候，根据脚尺码的大小，也可以区分出不同的用户。

由此，本申请的基本思路是，根据体重和脚长值，计算当前用户h与已保持用户的匹配度p_i，设定累计变量j，若j≠0时，说明在已经保存了的用户中，有一个或者多个已保存用户数据和当前用户数据相匹配，依照匹配度p_i大小进行排序，选定其中一个已保存用户为当前用户身份，该处的选定方式为：选择匹配度p_i最大的一个已保存用户的身份为当前用户的身份。

按照上述方式进行选择，可能会出现偏差，因此，设计了用户的辅助判定方式，进行再次确认身份判定是否正确；即当上述的智能判断，都无法区分出不同用户的时候，提供一种非常便捷的提示和选择，让用户协助来进一步判定用户的身份。

本发明的有益效果主要表现在：判定方法智能，家庭使用中往往不需要用户的额外操作，提高了数据收集的便利性；实现方法相对简单，一方面降低了系统的复杂性，另外一个方面也降低了软硬件成本。

附图说明

图1表示本发明方法中的体重秤的构造图；

图2表示本发明中的脚长检测的示意图；

图3表示本发明方法的智能用户识别流程的示意图；

图4表示实际使用中用户协助判断时的液晶显示结果的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图4，一种适用于家用体重秤的使用者身份识别方法，所述家用体重秤上设有压力传感器和用以检测使用者脚长度的脚长传感器，所述身份识别方法包括以下步骤：

1）用户踩到家用体重秤上，根据压力传感器得到体重值，根据脚长传感器得到脚长值；

2）计算当前用户h与已保持用户的匹配度p_i，

p_i=f(|W_h-W_i|-3)×f(|F_h-F_i|-1)×(|W_h-W_i|²+ρ)

其中，W_h为当前用户体重值，F_h为当前用户脚长值；设定已保存用户为i=0,1,2,…n，第i个已保存用户的最近体重数据为W_i，最近脚长数据为F_i，ρ∈(0,1)是防0因子；

定义函数f(x)为：x>0,f(x)=0;x≤0,f(x)=1；

3）判定过程如下：

设定累计变量j，当p_i≠0时，j=j+1。

3.1）若j=0时，说明在已经保存了的用户中，没有找到和当前用户数据相匹配的，则自动为当前用户创建一个新用户ID；

3.2）若j≠0时，说明在已经保存了的用户中，有一个或者多个已保存用户数据和当前用户数据相匹配，依照p_i大小进行排序，选定其中一个已保存用户为当前用户身份。

本实施例的方法所设计的体重秤的结构图请参见图1：

S11为体重秤的液晶显示部分，承担着显示数据和交互提示的功能；

S12为体重秤的压力传感器，体重秤上一共有四个这样的压力传感器，用于计算所在区域的压力值；

S13为体重秤上布置的28个温度传感器，每个传感器之间间隔1cm。当用户赤脚踩在体重秤上的时候，各个温度传感器负责传回其检测到的温度信息，一旦温度发生变化，代表该传感器被用户的脚所覆盖。通过计算返回的传感器的编号，可以计算出当前用户的脚的尺码。由此可以将不同脚的尺码的用户区别开来；

S14,S15,S16,S17为体重秤上的4个区域，每个区域均置有压力传感器，这四个区域除了可以获得当前用户的体重信息，还有用来充当用户输入和交互的作用。当体重秤无法区分当前用户的时候，S11液晶显示会提示用户将脚放置在四个区域的不同位置，以便于体重秤识别当前用户。

所述温度传感器测量脚长的算法如图2所示：

D01～D28为排布在S15上的S13中的28个温度传感器(例如DS18B20，灵敏度为0.5度)，每个传感器相距1cm。设各个传感器的温度为T_i,i∈[1,28]；定义Δt为压力传感器S12检测到数值以后，经历的时间间隔（秒）；定义温度相对于时间的变化因子为Δk_i，即：

Δk_i=|T_i′-T_i|/Δt

当Δk>2则认为当前传感器D_i被脚所覆盖，此时该传感器输出高电平信号D_i=1。循环读取所有D01～D28个传感器输出的电平，将所有D_i=1的传感器编号i保存至数组Q，则脚长F的计算结果就由下列公式得到：

F=max(Q)-min(Q)

由于温度传感器每隔1cm分布，故所计算出来的脚长的精度为±1CM。

所述的智能判断算法解释如下：

首先定义函数f(x)为：x>0,f(x)=0;x≤0,f(x)=1；

设定在体重秤中保存的用户为i=0,1,2,…n，对应的最近的体重数据为W_i，对应的最近的脚长数据为F_i。设定当前称重用户为h，测量出其体重为W_h脚长为F_h。根据如下公式计算出当前用户和体重秤中保存的每个用户之间的匹配度p_i：

p_i=f(|W_h-W_i|-3)×f(|F_h-F_i|-1)×(|W_h-W_i|²+ρ)

并设定累计变量j，当p_i≠0时，j=j+1。这里ρ∈(0,1)是防0因子。

下面对公式进行解释：

根据相关结论，人体一天体重的变化在1～3KG，因此若当前用户h的体重超过保存了的用户i体重3kg以上，则判断该用户h和i不是同一个用户，函数f为0；同理于脚长的情况。最终得到p_i若等于0代表比较的两个用户数据之间的特征差异比较明显；若p_i不为0则其值反映的是在特征较为接近的情况下，体重差异作为主要特征差异做量化比较。根据最终计算得到的p_i和j，得到以下结果：

a)若j=0，说明在已经保存了的用户中，没有找到和当前用户数据相匹配的，则自动为当前用户创建一个新用户ID；

b)若j≠0，说明在已经保存了的用户中，有一个或者多个用户数据和当前用户数据相匹配，则将数组Q中的用户ID根据p_i由小到大的顺序进行排序，并显示在液晶屏上，供用户进行选择协助判定。

所述的完整的智能判断过程请参见图3。

首先当前用户h需要赤脚踩在S15和S16区域上，于此同时分布在S15的温度传感器会计算出当前用户实际的脚的尺码F_h。

根据前述公式计算出当前用户和已保存用户的匹配度p_i，并进行判断。当有多个匹配用户的时候即j≠0，用户协助判断的方法为：根据p_i值，将匹配用户排序为用户A，用户B和用户C，并在液晶显示S11中提示，让用户h自己选择对应的用户，液晶屏幕会显示为：若为用户A则将左脚置于S15右脚置于S16（也就是初始测重所踩的区域）并持续5秒；若为用户B则将左脚置于S14右脚置于S16并持续5秒；若为用户C则将左脚置于S15右脚置于S17并持续5秒；若为新用户则将左脚置于S14右脚置于S17并持续5秒。实际显示效果见图4所示。

根据p_i来进行用户排序的好处是，由于用户h初始称重的时候，是左脚置于S15右脚置于S16，因此如果当前用户h判断自己就是用户A的话，就什么都不用做只需要静止5秒即可，免去了调整脚位置的麻烦；另外考虑到家庭用体重秤的人群往往较小并且固定，并且体重和脚的尺码作为智能检测已经足够，存在超过三个用户同时和用户h的数据都符合的概率相对很低，因此用户A、B、C根据数据的吻合程度来排序是非常合理的。

通过上述过程得到的用户信息，将通过体重秤内置的WIFI模块，上传至云端，并进行数据分析，用户可以通过多种途径访问自己的体重信息和变化曲线，或者在体重发生较大变动的时候收到推送消息，以便于监控自身的健康状况。

Claims (3)

1.一种适用于家用体重秤的使用者身份识别方法，其特征在于：所述家用体重秤上设有压力传感器和用以检测使用者脚长度的脚长传感器，所述身份识别方法包括以下步骤：

1）用户踩到家用体重秤上，根据压力传感器得到体重值，根据脚长传感器得到脚长值；

2）计算当前用户h与已保持用户的匹配度p_i，

p_i=f(|W_h-W_i|-3)×f(|F_h-F_i|-1)×(|W_h-W_i|²+ρ)

其中，W_h为当前用户体重值，F_h为当前用户脚长值；设定已保存用户为i=0,1,2,…n，第i个已保存用户的最近体重数据为W_i，最近脚长数据为F_i，ρ∈(0,1)是防0因子；

定义函数f(x)为：x>0,f(x)=0;x≤0,f(x)=1；

3）判定过程如下：

设定累计变量j，当p_i≠0时，j=j+1，

3.1）若j=0时，说明在已经保存了的用户中，没有找到和当前用户数据相匹配的，则自动为当前用户创建一个新用户ID；

3.2）若j≠0时，说明在已经保存了的用户中，有一个或者多个已保存用户数据和当前用户数据相匹配，依照p_i大小进行排序，选定其中一个已保存用户为当前用户身份。

2.如权利要求1所述的适用于家用体重秤的使用者身份识别方法，其特征在于：所述体重秤上设有4个区域，每个区域均置有压力传感器，所述4个区域为并排布置从左到右的S14区域、S15区域、S16区域和S17区域；所述已保存用户为三个，排序后分别是用户A、用户B和用户C；

所述步骤1）中，用户左脚置于S15区域，右脚置于S16区域；

所述步骤3）中，还包括以下步骤：

3.3）用户辅助判断过程：若为用户A则将左脚置于S15区域、右脚置于S16区域并持续5秒；若为用户B则将左脚置于S14区域、右脚置于S16区域并持续5秒；若为用户C则将左脚置于S15区域、右脚置于S17区域并持续5秒；若为新用户则将左脚置于S14区域、右脚置于S17区域并持续5秒。

3.如权利要求1或2所述的适用于家用体重秤的使用者身份识别方法，其特征在于：所述脚长传感器为纵向并排布置的20～35个温度传感器，每个传感器之间间隔1～2cm；

当用户赤脚踩在体重秤上的时候，各个温度传感器负责传回其检测到的温度信息，如果温度发生变化，代表该传感器被用户的脚所覆盖，通过计算返回的传感器的编号，计算出当前用户的脚长值。