CN107493390A - 一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法、系统 - Google Patents
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Abstract
一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法和系统，包括：对摄入的图片进行图像识别，估算当前食物的总热量，根据用户信息建议是否食用及食用量；检测吃饭动作，计算获得第一热量和当前准备食用的食物量；当检测到吃饭停止时，计算第二热量保存当前所剩食物量；根据第一热量和第二热量、准备食用食物量和所剩食物量，获得摄入食物热量，给出相应提示；获取运动数据，得到消耗的热量；根据食物信息对所述消耗热量进行换算，输出结果，给出建议；提出相应的膳食计划和建议，提醒用户。本发明可帮助用户了解准备食用的食物所含热量及其消耗方式与时间；能够随时帮助用户检测摄入和消耗食物的热量，根据用户信息，帮助用户合理控制饮食。
Description
技术领域
本发明涉及移动设备领域，特别是涉及一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法、系统。
背景技术
热量除了给人在从事运动，日常工作和生活中提供所需要的能量外,同样也提供人体生命活动所需要的能量，血液循环，呼吸，消化吸收等等。人体每日摄入的热量不足，其结果引起儿童生长发育停滞，成人消瘦和工作能力下降。热量摄入过剩，则会在体内贮存为脂肪，脂肪在体内的异常堆积，会导致肥胖和机体不必要的负担，并可成为心血管疾病、某些癌症、糖尿病等流行性疾病的危险因素。因此，人们应多加关注热量摄入和消耗的平衡问题。
当前市面上也有很多关于热量摄入和消耗控制的手机软件，但是其测量都存在一定的局限性，并且都是单一的针对热量摄入控制或热量消耗控制，并未将热量摄入和热量消耗进行平衡管理。从而不能针对用户食物摄入量和用户消耗的热量提供相应建议，不能为用户计算近期热量摄入与消耗差，并不能根据用户信息和能量摄入与消耗差制定相应的健康计划。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足和热量摄入和消耗的平衡问题，本发明提出了一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法和系统。本发明可帮助用户了解准备食用的食物所含热量及其消耗方式与时间；能够随时帮助用户检测摄入和消耗食物的热量，根据用户信息，帮助用户合理控制饮食。
为了实现上述目的，本发明提供了一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法，所述方法包括下述步骤：
预先保存的各类食物的单位热量和对应的一两个参照物尺寸，将待测食物和参照物通过拍照摄入，对摄入的图片进行图像识别，确定待测食品类别；
根据图片上待测食品与参照物的大小尺寸，估算当前食物的总热量，根据库内的用户信息建议是否食用该食物，以及食用量范围；
自动开启检测，检测吃饭动作，识别吃饭速度，发射红外线并收集数据形成光谱，计算获得第一热量；
当检测到吃饭停止时，计算第二热量保存当前所剩食物热量；
根据第一热量和第二热量，准备食用食物总热量和所剩食物热量，获得摄入食物热量，并根据摄入食物量给出相应提示和建议消耗方式；
获取用户餐后运动数据，得到运动消耗的热量；根据食物信息对所述消耗热量进行换算，输出结果，给出建议；
根据用户近期饮食和用户信息提出相应的膳食计划和建议，提醒用户。
另一方面，本发明提供了一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的系统，所述系统包括：
存储模块：用于存储用户个人信息，各类食物对应的气味，颜色和不同烹调方式的单位热量，以及食物的密度和对应的参照物。
图片摄取模块：用于对用户需要提取热量含量数据的待测食物和参照物进行图片摄入；
图片识别模块：用于对图片摄取模块所摄入的图片进行图像识别,并根据气味传感器的数据和与存储模块中食物颜色对比，确定待测食品类别及其烹调方式,根据图片上待测食品与参照物的比例,以及保存的该参照物的大小尺寸,确定该待测食物大小尺寸。
第一计算模块：用于根据图像识别模块所确定的食品大小尺寸、食品类别和烹调方式，以及该食品类别对应的烹调方式的单位热量,确定该待测食品所含热量；计算第一热量与第二热量之差，再以用户的进食量来辅助计算用户摄入的热量；
检测模块：获取用户进食的吞咽速度以及单位进食量；获取用户的运动量；
记录模块：存储用户进食前食物的大小尺寸和第一热量；存储用户进食完成后所剩的食物大小和尺寸和第二热量；记录用户摄入的热量和消耗的热量；
数据反馈模块：向用户反馈当前待食用食物的热量，并根据用户的信息建议是否食用和食用量的范围；向用户反馈所摄入食物的热量，以及建议食用后的运动方式；根据用户近期饮食和用户信息提出相应的膳食与运动计划和建议，提醒用户；
第二计算模块：根据用户运动量计算消耗的热量，根据记录的摄入热量对所述消耗热量进行换算，得出结果；
另一方面，本发明提供了一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的设备，包括：智能移动设备和特制的手环，该手环内集成红外扫描仪、测斜仪、加速器、肌腱传感器、气味传感器、运动传感器、GPS传感器和蓝牙模块。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明实施例中，通过移动终端上的摄像摄入待测食物图像和参照物，根据预先存储的食物特征数据和传感器获取的食物气味进行图像对比识别，确定食物种类、尺寸和烹调方式，从而计算对应的热量，再根据用户进食量进行，以及第一和第二热量计算用户摄入热量，及时给出消耗热量建议，根据运动方式计算消耗的热量，对比摄入热量进行计算，再根据用户信息给出相应膳食与运动计划和建议，提醒用户；通过这种操作，用户可以根据自己的需求,随时随地获取任意实体食物的热量数据,以及自己摄入与消耗的热量，可以帮助用户合理控制饮食和运动，平衡热量的摄入和消耗，该方式也比较便捷，方便用户使用。
附图说明
图1是本发明实施例的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法流程示意图；
图2是本发明实施例的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的系统模块示意图；
图3 是本发明实施例的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的设备结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的第一实施例涉及一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法、系统和设备，流程示意图如图1所示，包括：
步骤101中，预先保存的各类食物的单位热量和对应的一两个参照物尺寸，将待测食物和参照物通过拍照摄入，对摄入的图片进行图像识别，确定待测食品类别。
步骤102中，根据图片上待测食品与参照物的大小尺寸，估算当前食物的总热量，根据库内的用户信息建议是否食用该食物，以及食用量范围。
所保存的食物的单位热量为单位重量食物所包含的热量，在保存各类食物单位热量的同时，还保存各类食物对应的参照物，以及所述各类食品的密度；根据所确定的待测食物参照物的大小尺寸和待测食物的颜色、气味以及烹调方式，确定食物类别，估算该食物的体积，根据所估算食物的体积，以及该食物类别的密度，确定该待测食物的重量以及该食物类别对应的单位热量，确定该待测食物所含热量。
可在移动设备拍摄食物的图像后，对拍摄得到的图像进行图像识别，以识别出图像中的食物图像，并获得图像中包括食物的食物信息，食物信息包括食物种类信息和烹调方式信息。种类信息例如,水果、蔬菜、肉类及米饭等,甚至更精确地识别出如苹果、香蕉、大豆、鸡肉及鸭肉等。烹调方式信息例如：炸、爆、煮、炒、蒸、煎、炖、熘、烹、煎、烧、焖、焗、扒、烩、烤、盐焗、熏、凉拌、涮等。
参照物至少包括一种：手机、ipad、人民币等。
步骤103中，自动开启检测，检测吃饭动作，识别吃饭速度，发射红外线并收集数据形成光谱，计算获得第一热量。
当用户进行咀嚼和吞咽动作时，执行诸如朝他她的嘴移动拿着勺子的手，手、手腕或手臂的转动，下臂或上臂的加速或倾斜，肩、肘、腕、或手指关节的弯曲，下领的运动时，与手环相关联的传感器确定检测到热量的摄入动作，通过加速器、测斜仪和、肌腱传感器确定识别吃饭速度，获取第一热量，从而形成数据，通过蓝牙模块传送到移动设备进行处理。
步骤104中，当检测到吃饭停止时，计算第二热量保存当前所剩食物热量。
步骤105中，根据第一热量和第二热量，准备食用食物总热量和所剩食物热量，获得摄入食物热量，并根据摄入食物热量给出相应提示和建议消耗方式；
根据用户的信息，将摄入的热量减去每天人体基础代谢所需要的基本热量、体力活动所需要的热量以及消化食物所需要的热量。对剩余的热量进行运动匹配，换算为对应的消耗方式。
人每天消耗的热量至少有：
人体基础代谢的需要的基本热量+体力活动所需要的热量+消化食物所需要的热量。
具体地，人体一般每天至少需要的热量，有公式：
基础代谢的简单算法：
女子：基本热量（千卡）= 体重（斤） * 9
男子：基本热量（千卡）= 体重（斤） * 10
体力活动的算法：
体力活动所需要的热量 = 体重（公斤） * 活动强度系数 * 小时数
其中，活动强度系数取值如表1所示，表1为不同活动所对应的活动强度系数表：
举例说明，70kg的人看1小时电视消耗 70 * 0.2 * 1 = 14千卡
消化食物的算法 = 10% *（人体基础代谢的需要的最低热量 +体力活动所需要的热量
具体地，常见运动消耗的热量如表2所示，表2为70kg的人在不同运动状态下每小时消耗的热量计算值：
步骤106中，获取用户餐后运动数据，得到运动消耗的热量；根据摄入食物信息对所述消耗热量进行换算，输出结果，给出建议；
根据用户信息，建议消耗方式包括以下至少一种：慢步、疾走、慢跑、体操、瑜伽、举哑铃等。
受试者消耗的项目以及以下至少一项：蛋白质、热量、养分、脂肪、糖、碳水化合物、蛋白质、脂肪和氨基酸。
通过手环内的运动传感器获取当前用户的运动数据。进一步地,该运动数据为用户上一次进食到现在的运动数据，并根据该运动数据得到用户上一次进食到现在的运动所消耗的热量。
将运动消耗的热量进行实物换算成剩余食物热量中所对应的当前食物的信息，并输出与当前食物匹配的换算结果。用户运动数据与当前食物匹配的换算结果，可以提供多种换算方式,且每种换算方式至少当前食物的两种以上食物与运动消耗能量的换算。
举例说明，
一个60kg的男人看一天电视至少要消耗：
基础代谢 = 60 * 2 * 10 = 1200千卡；
体力活动 = 70 * 0.2 * 12 = 168千卡；
消化食物 = 10% * （600 + 168） = 76.8千卡；
总共消耗 = 1200 + 168 + 76.8= 1444.8千卡；
如果他一天食用50克的米饭（87.00千卡），350克鱼香肉丝(541.00千卡)，400克的豆角茄子（164.84千卡），150克的泡面面饼（660.375千卡)摄入热量共计1453.26千卡，则人体剩余热量8.46千卡。可转换为对应的消耗热量的运动方式为：慢跑约13小时；单车（1小时21公里）约13小时；爬楼50760级；游泳约15.37小时。建议减少热量的摄入。
步骤107中，根据用户近期饮食和用户信息提出相应的膳食计划和建议，提醒用户。
根据用户信息和饮食数据，给出相应膳食计划和建议包括以下中的至少一个相关运动、食物浪费、疾病、肥胖和饮食限制；
对于需要减肥人员，每天消耗的卡路里＞摄入的卡路里，建议是每日减少摄入500 -1000 千卡的热量，但不要超1000，否则有损健康。
每日由食物提供的热量应不少于5000千焦耳- 7500 千焦耳，这是维持人体正常生命活动的最少的能量，女人应该保证每天摄入至少1200千卡，男人1800千卡。
本发明第二实施方式涉及一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的系统，如图2所示，包括：
存储模块：用于存储用户个人信息，各类食物对应的气味，颜色和不同烹调方式的单位热量，以及食物对应的参照物。
图片摄取模块：用于对用户需要提取热量含量数据的待测食物和参照物进行图片摄入；
图片识别模块：用于对图片摄取模块所摄入的图片进行图像识别,并根据气味传感器的数据和与存储模块中食物颜色对比，确定待测食品类别及其烹调方式，根据图片上待测食品与参照物的比例,以及保存的该参照物的大小尺寸，确定该待测食物大小尺寸。
第一计算模块：用于根据图像识别模块所确定的食品大小尺寸、食品类别和烹调方式，以及该食品类别对应的烹调方式的单位热量，确定该待测食品所含热量；计算第一热量与第二热量之差，再以用户的进食量来辅助计算用户摄入的热量；
检测模块：获取用户进食的吞咽速度以及单位进食量；获取用户的运动量；
记录模块：存储用户进食前食物的大小尺寸和第一热量；存储用户进食完成后所剩的食物大小和尺寸和第二热量；记录用户摄入的热量和消耗的热量；
数据反馈模块：向用户反馈当前待食用食物的热量，并根据用户的信息建议是否食用和食用量的范围；向用户反馈所摄入食物的热量，以及建议食用后的运动方式；根据用户近期饮食和用户信息提出相应的膳食与运动计划和建议，提醒用户；
第二计算模块：根据用户运动量计算消耗的热量，根据记录的摄入热量对所述消耗热量进行换算，得出结果；
其中第一计算模块包括：
第一体积计算子模块，用于根据所述图像识别模块确定该待测食物大小尺寸和类别，根据预存密度，估算所述待测食品的体积；
第一热量计算子模块,用于根据所述第一体积估算子模块估算的所述待测食物的体积、所述图像识别模块所确定的食品类别、以及所述存储模块中保存的所述食品类别对应的单位热量,确定所述待测食物所含热量；
摄入热量计算子模块：通过第一体积计算子模块和第一热量计算子模块对食用前待测食物和食用后所剩待测食物的计算差值，得出用户摄入的热量；
匹配运动计算子模块,用于从所述第一计算模块获取所述待测食品所含热量或从摄入热量计算子模块获得的摄入热量,计算消耗所述待测食品所含热量所需的运动量。
第二计算模块包括：
消耗热量计算模块，获取用户餐后运动数据，得到运动消耗的热量；
累积热量模块，据摄入食物信息对所述消耗热量进行换算，输出结果。
具体地，图片摄取模块的连接图片识别模块；图片识别模块分别连接第一计算模块和储存模块；第一计算模块分别连接检测模块、数据反馈模块及记录模块；第二计算模块分别连接检测模块、数据反馈模块及记录模块；数据反馈模块连接记录模块，记录模块还连接储存模块。
本发明第三实施方式涉及一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的设备，如图3所示，包括：摄像头、传感器、处理器、显示屏，处理器分别连接摄像头、传感器和储存模块，传感器还与显示屏连接。
摄像头：通过移动终端上的摄像摄入待测食物图像和参照物，参照物可以为：手机、ipad和人民币；
传感器：用于检测食物气味、吃饭动作、吃饭速度、运动动作；
处理器：计算摄取热量、消耗热量、剩余热量和运动匹配计算，处理器为手机自带的处理器如：骁龙835、麒麟960、 Apple/苹果。
显示屏：用于向用户反馈数据。
通过本实施方式，用户可以根据自己的需求,随时随地获取任意实体食物的热量数据，以及自己摄入与消耗的热量，可以帮助用户合理控制饮食和运动，平衡热量的摄入和消耗。
本发明实施例适用于移动终端等便携式设备，例如，智能手机、平板电脑等，该移动终端至少包括蓝牙模块。
本发明实施例中的移动终端至少还包括摄像头。
手环作为移动终端的独立可交互数据的配件，内部集成有红外扫描仪、测斜仪、加速器、肌腱传感器、气味传感器、运动传感器、GPS传感器和蓝牙模块。通过手环内集成的运动传感器和GPS传感器等对用户的运动进行感知，并将数据通过蓝牙发送到移动终端。
肌键传感器：用于手部动作识别；
加速器：用于检测手臂动作的加速度和角加速度；
测斜仪：用于检测用户摄入热量是下臂或上臂的倾斜，肩、肘、腕、或手指关节的弯曲；
红外扫描仪：用于扫描当前食物获得进食前食物光谱相关数据把原子所产生的辐射进行色散分光,按波长顺序记录在感光板上,就可呈现出有规则的光谱线条,形成食物光谱图；
运动传感器：用于获取用户当前的运动数据；
GPS传感器：用于记录用户运动轨迹。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法，其特征在于，具体步骤包括：
预先保存的各类食物的单位热量和对应的一两个参照物尺寸，将待测食物和参照物通过拍照摄入，对摄入的图片进行图像识别，确定待测食品类别；
根据图片上待测食品与参照物的大小尺寸，估算当前食物的总热量，根据库内的用户信息建议是否食用该食物，以及食用量范围；
自动开启检测，检测吃饭动作，识别吃饭速度，发射红外线并收集数据形成光谱，计算获得第一热量；
当检测到吃饭停止时，计算第二热量保存当前所剩食物热量；
根据第一热量和第二热量，准备食用食物总热量和所剩食物热量，获得摄入食物热量，并根据摄入食物热量给出相应提示和建议消耗方式；
获取用户餐后运动数据，得到运动消耗的热量；根据摄入食物信息对所述消耗热量进行换算，输出结果，给出建议；
根据用户近期饮食和用户信息提出相应的膳食计划和建议，提醒用户。
2.根据权利要求1所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法，其特征在于，预先保存的各类食物的单位热量和对应的一两个参照物尺寸，包括：
单位体积待测食物所含热量；
预先保存各类食物对应的气味，颜色和不同烹调方式的单位热量，以及食物对应的参照物，还应保存所述各类食品的密度。
3.根据权利要求1所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法，其特征在于，估算当前食物的总热量的步骤包括：
通过对比预先保存的各类食物对应的气味和气味传感器获取的待测食物的气味数据，根据预先保存的各类食物对应的颜色和食物对应的参照物，确定图片上食物的大小尺寸、类别和单位热量；
根据确定的食物尺寸、食物类别对应的单位热量和预存的食物密度计算待测食物所含热量。
4.根据权利要求3所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法、系统和设备，其特征在于，由气味传感器获取的待测食物的气味数据确定食物气味的步骤包括：
手环内的气味传感器探测到目前食物的气味，从而生成气味数据；
通过与移动设备匹配的蓝牙模块，气味数据传送到移动设备；
通过与预先保存的食物气味对比，确定该气味数据所属食物范围。
5.根据权利要求1所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法，其特征在于，检测吃饭动作和识别吃饭速度的步骤包括：
通过手环内的肌腱传感器、加速器和测斜仪检测识别吃饭动作，若检测到高相似度吃饭动作时，通过手环内的红外扫描仪发射红外线并收集数据形成光谱数据；
光谱数据通过蓝牙模块传递到移动设备上，计算获得第一热量当检测到吃饭动作停止时，计算获得第二热量服务器,用于根据所述根据第一热量和第二热量，准备食用食物热量和所剩食物热量，获得摄入食物热量值；
服务器根据摄入食物量给出相应提示和建议消耗方式。
6.根据权利要求1所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法，其特征在于，获取用户餐后消耗的热量的步骤包括：
如果检测到至少一个食物消耗动作，则自动触发至少一个输入装置以捕获与由受试者消耗热量的相关信息，从而生成热量消耗数据；
该热量消耗数据通过蓝牙模块发送到移动设备上进行处理；
根据食物摄入热量信息对所述消耗热量进行换算，输出结果。
7.根据权利要求1所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的方法，其特征在于，根据用户近期饮食和用户信息提出相应的膳食计划和建议的步骤包括：
根据用户信息和饮食数据，给出相应膳食计划和建议包括以下中的至少一个相关运动、食物浪费、疾病、肥胖和饮食限制。
8.一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的系统，其特征在于，包括：
存储模块：用于存储用户个人信息，各类食物对应的气味，颜色和不同烹调方式的单位热量，以及食物的密度和对应的参照物；
图片摄取模块：用于对用户需要提取热量含量数据的待测食物和参照物进行图片摄入；
图片识别模块：用于对图片摄取模块所摄入的图片进行图像识别,并根据气味传感器的数据和与存储模块中食物颜色对比，确定待测食品类别及其烹调方式,根据图片上待测食品与参照物的比例,以及保存的该参照物的大小尺寸,确定该待测食物大小尺寸；
第一计算模块：用于根据图像识别模块所确定的食品大小尺寸、食品类别和烹调方式，以及该食品类别对应的烹调方式的单位热量，确定该待测食品所含热量；计算第一热量与第二热量之差，再以用户的进食量来辅助计算用户摄入的热量；
检测模块：获取用户进食的吞咽速度以及单位进食量；获取用户的运动量；
记录模块：存储用户进食前食物的大小尺寸和第一热量；存储用户进食完成后所剩的食物大小和尺寸和第二热量；记录用户摄入的热量和消耗的热量；
数据反馈模块：向用户反馈当前待食用食物的热量，并根据用户的信息建议是否食用和食用量的范围；向用户反馈所摄入食物的热量，以及建议食用后的运动方式；根据用户近期饮食和用户信息提出相应的膳食与运动计划和建议，提醒用户；
第二计算模块：根据用户运动量计算消耗的热量，根据记录的摄入热量对所述消耗热量进行换算，得出结果。
9.根据权利要求8所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的系统，其特征在于：
所述第一计算模块包括：
第一体积计算子模块：用于根据所述图像识别模块确定该待测食物大小尺寸和类别，根据预存密度，估算所述待测食品的体积；
第一热量计算子模块：用于根据所述第一体积估算子模块估算的所述待测食物的体积、所述图像识别模块所确定的食品类别、以及所述存储模块中保存的所述食品类别对应的单位热量，确定所述待测食物所含热量；
摄入热量计算子模块：通过第一体积计算子模块和第一热量计算子模块对食用前待测食物和食用后所剩待测食物的计算差值，得出用户摄入的热量；
匹配运动计算子模块：用于从所述第一计算模块获取所述待测食品所含热量或从摄入热量计算子模块获得的摄入热量，计算消耗所述待测食品所含热量所需的运动量；
所述第二计算模块包括：
消耗热量计算模块：获取用户餐后运动数据，得到运动消耗的热量；
累积热量模块：据摄入食物信息对所述消耗热量进行换算，输出结果。
10.根据权利要求8所述的一种移动设备自动识别热量摄入和消耗的系统，其特征在于，图片摄取模块（10）连接图片识别模块（11）；图片识别模块（11）分别连接第一计算模块（15）和储存模块（13）；第一计算模块（15）分别连接检测模块（14）、数据反馈模块（18）及记录模块（16）；第二计算模块（17）分别连接检测模块（14）、数据反馈模块（18）及记录模块（16）；数据反馈模块（18）连接记录模块（16），记录模块（16）还连接储存模块（13）。
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