KR100892612B1 - 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 기계학습을 통해 학습한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하고, 음식물 용기에 부착된 센서로부터의 감지정보와 카메라를 통해 촬영된 음식물 영상정보를 이용하여 식습관 정보를 파악한 후 소정의 기간별로 통계정보를 제공함으로써, 개인의 식습관을 효율적으로 관리하기 위한, 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 식습관 관리 장치에 있어서, 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하기 위한 학습정보 관리수단; 음식물 용기에 부착된 외부의 감지 수단에서 감지한 감지정보 및 외부의 영상 촬영 수단에서 촬영한 영상정보를 획득하기 위한 음식물 정보 획득수단; 상기 음식물 정보 획득수단에서 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 상기 학습정보 관리수단을 이용하여 검출하기 위한 식습관 정보 검출수단; 및 상기 식습관 정보 검출수단에서 검출한 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 바탕으로 식습관을 관리하기 위한 식습관 관리수단을 포함한다.
식습관 관리, 음식물 종류/성분/상태, 식사량, 기계학습, 감지정보, 영상정보

Description

다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법{Apparatus and method for managing feeding behavior using multi sensor}
본 발명은 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계학습을 통해 학습한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하고, 음식물 용기에 부착된 센서로부터의 감지정보와 카메라를 통해 촬영된 음식물 영상정보를 이용하여 식습관 정보를 파악한 후 소정의 기간별로 통계정보를 제공하기 위한, 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT 차세대핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2006-S-007-01, 과제명 : 유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템].
최근에 음식문화가 서구화되면서 비만 및 고도 비만환자가 늘고 있고, 이들에 대한 치료 및 예방 대책으로서 음식 및 식사량 조절의 중요성이 강조되고 있으 며, 이러한 관심에 부응하여 최근에는 다이어트 전문 음식점까지 등장하여 식이요법과 식사량 조절을 돕고 있다.
식사량 조절은 건강관리의 기본이며, 특히 운동이 부족하기 쉬운 현대인들이 비만이 되지 않도록 하기 위해서는 식사량을 반드시 조절할 필요가 있다. 통상적으로, 비만 여부는 음식물을 얼마나 섭취하는가와 섭취한 음식물을 얼마나 많은 활동량으로 소비하는가로 결정된다.
대부분의 현대인들은 따로 운동을 하지 않기 때문에 운동량이 부족하고, 활동량이 적은 상태에서 많은 양의 식사를 하는 경우가 많아서 비만이 되는 경우가 많다. 또한, 과거보다 칼로리가 높은 음식들이 많아진 현대의 식단에서는, 적절한 식사량 조절이 없으면 비만이 되기 쉽다.
일반적인 식사량 조절 방법은, 각각의 음식물을 별도의 용기에 담아서 무게를 따로 측정하여 기록하고, 식사가 끝난 후에는 다시 남은 양을 측정하여 기록하는 등의 번거로운 과정을 거쳐야 했기 때문에, 실제로 식사량의 계량은 거의 이루어지지 않고 있다.
이를 해결하기 위해, 사용자로 하여금 식사를 하면서 즉석에서 식사량을 무게로 측정하여 알 수 있게 하는 식사량 계량 장치가 제안되었다.
이러한 식사량 계량 장치는, 하중을 감지하여 대응하는 전기적인 신호로 변환하는 하중감지수단, 상기 하중감지수단의 출력을 증폭 및 필터링하기 위한 증폭 및 필터링부, 상기 증폭 및 필터링부의 출력을 디지털로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기, 키입력을 위한 조작패널, 식사량 정보를 표시하기 위한 표시패널, 시간정보를 제공하기 위한 리얼타임클럭, 데이터를 저장하기 위한 메모리; 및 상기 조작패널을 통해 전원이 온되면 소정의 초기화를 수행한 후, 상기 아날로그 디지털 변환기로부터 입력된 데이터를 처리하여 음식물의 무게를 산출한 후 상기 표시패널에 시간과 함께 표시함과 아울러 최초 음식물의 무게를 상기 메모리에 저장하고, 식사시작 후 일정시간 간격으로 현재 음식물의 무게를 측정한 후 상기 최초 음식물의 무게에서 차감하여 현재까지의 식사량을 계산한 후, 상기 표시패널에 표시하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나 이러한 종래의 식사량 계량 장치는 개인이 섭취하는 음식의 종류 및 성분에 상관없이 단순히 섭취하는 식사량만을 조절한다.
따라서 상기와 같은 종래 기술은 보다 정밀하게 개인의 식습관을 관리하기에는 한계가 있고, 아울러 개인의 건강관리에 큰 도움을 주지 못하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
본 발명은 기계학습을 통해 학습한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하고, 음식물 용기에 부착된 센서로부터의 감지정보와 카메라를 통해 촬영된 음식물 영상정보를 이용하여 식습관 정보를 파악한 후 소정의 기간별로 통계정보를 제공함으로써, 개인의 식습관을 효율적으로 관리하기 위한, 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 식습관 관리 장치에 있어서, 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하기 위한 학습정보 관리수단; 음식물 용기에 부착된 외부의 감지 수단에서 감지한 감지정보 및 외부의 영상 촬영 수단에서 촬영한 영상정보를 획득하기 위한 음식물 정보 획득수단; 상기 음식물 정보 획득수단에서 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 상기 학습정보 관리수단을 이용하여 검출하기 위한 식습관 정보 검출수단; 및 상기 식습관 정보 검출수단에서 검출한 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 바탕으로 식습관을 관리하기 위한 식습관 관리수단을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 식습관 관리 방법에 있어서, 학습정보 관리수단을 통해 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하는 단계; 음식물 용기에 부착된 센싱 수단에서 감지한 감 지정보 및 영상 촬영 수단에서 촬영한 영상정보를 획득하는 단계; 상기 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 상기 학습정보 관리수단을 이용하여 검출하는 식습관 정보 검출단계; 및 상기 검출한 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 바탕으로 식습관을 관리하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 기계학습을 통해 학습한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하고, 음식물 용기에 부착된 센서로부터의 감지정보와 카메라를 통해 촬영된 음식물 영상정보를 이용하여 식습관 정보를 파악한 후 소정의 기간별로 통계정보를 제공함으로써, 개인의 식습관을 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 이용되는 센서가 부착된 음식물 용기와 카메라의 일실시예 위치 배치도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 식탁 위에는 음식물을 감지하기 위한 음식물 용기(10), 및 상기 음식물 용기(10)에 담긴 음식물을 촬영하기 위한 다수의 카메라(11)가 위치하고 있다.
여기서, 상기 음식물 용기(10)는 밥그릇, 국그릇, 반찬그릇 등을 포함한다.
도 2 는 본 발명에 이용되는 센서가 부착된 음식물 용기의 일실시예 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 음식물 용기에 부착된 센서는, 음식물의 산도, 염도 및 온도를 측정하기 위한 유선으로 연결된 센싱부(21), 음식물의 무게를 측정하기 위한 센싱부(22), 상기 각 센싱부에서 감지한 정보를 가공 및 처리하기 위한 정보 처리부(23), 및 상기 정보 처리부(23)에서 처리된 감지정보를 식습관 관리 장치로 전송하기 위한 무선통신 처리부(24)를 포함한다.
여기서, 무선통신 처리부(24)는 블루투스, 지그비, UWB(Ultra WideBand) 등을 포함한다.
도 3 은 본 발명에 따른 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치의 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치는, 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하기 위한 학습정보 관리부(31), 음식물 용기에 부착된 센서에서 감지한 감지정보 및 카메라에서 촬영한 영상정보를 획득하기 위한 음식물 정보 획득부(32), 상기 음식물 정보 획득부(32)에서 획득한 감지정보 및 영상정보와 상기 학습정보 관리부(31)에서 관리하고 있는 감지정보 및 영상정보를 비교하여, 상기 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류를 판단하기 위한 음식물 종류 판단부(33), 상기 음식물 종류 판단부(33)에서 판단한 해당 음식물의 성분을 상기 학습정보 관리부(31)에서 검색하기 위한 음식물 성분 검색부(34), 상기 음식물 종류 판단부(33)에서 판단한 해당 음식물의 상태를 상기 학습정보 관리부(31)를 통해 파악하기 위한 음식물 상태 확인부(35), 상기 음식물 정보 획득부(32)에서 획득한 감지정보를 이용하여 식사량을 측정하기 위한 식사량 측정부(36), 및
상기 음식물 종류 판단부(33)로부터의 음식물 종류 정보, 음식물 성분 검색부(34)로부터의 음식물 성분 정보, 상기 음식물 상태 확인부(35)로부터의 음식물 상태 정보, 및 상기 식사량 측정부(36)로부터의 식사량 정보를 이용하여, 개인이 섭취하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보 및 식사량을 일별, 주별, 월별로 관리하고, 그에 따라 바람직한 식습관을 가질 수 있도록 어드바이스를 제공하기 위한 식습관 관리부(37)를 포함한다.
여기서, 상기 음식물 정보 획득부(32)는 음식물 용기에 부착된 무선통신 처리부(24)로부터 감지정보를 획득한다.
또한, 상기 음식물 감지정보는 산도(pH), 염도, 온도, 및 무게(Load Cell)를 포함하고, 영상정보는 히스토그램(색상), 텍스쳐(질감), 및 오브젝트(모양)를 포함한다.
또한, 상기 어드바이스는 소정 기간별로 섭취해야 하는 성분량을 초과하거나 미달하는 경우 해당 성분량에 대한 초과량이나 부족량에 대한 정보를 의미한다.
예를 들어, 한 달에 섭취해야 하는 적정 염분량이 5g이라 가정할 때, 가령 이번 달에 섭취한 염분량이 8g인 경우 잔여분 3g을 감소시키라는 어드바이스를 제공할 수 있고, 반대로 섭취한 염분량이 3g인 경우에는 부족분 2g을 보충하라는 어드바이스를 제공할 수 있다.
다른 예로, 하루에 필요한 적정 칼로리량이 1200 칼로리라고 가정할 때, 가령 점심 식사를 한 후까지의 누적 섭취 칼로리가 800 칼로리인 경우 저녁 식사 때 부족분 400 칼로리를 보충하라는 어드바이스를 제공할 수도 있고, 반대로 이미 적정 섭취량이 초과했을 경우에는 그 초과량을 제공하여 사용자로 하여금 음식량을 조절할 수 있도록 한다.
또한, 상기 학습정보 관리부(30)는 음식물 정보 획득부(32)에서 획득한 감지정보 및 영상정보를 기계학습(Support Vector Machine 등)을 통해 전처리로 학습하여 그 결과인 학습정보(알고리즘의 내부 파라미터)를 저장하고 있다.
즉, 다양한 음식물의 종류에 대한 감지정보(산도, 염분, 온도, 무게) 및 영상정보(색상, 질감, 모양)를 벡터로 표현하고, 기계학습을 통해 내부 파라미터(Support Vector)를 생성한다.
여기서, 학습정보는 산도, 염도, 온도, 무게, 색상, 질감, 모양을 인자로 갖 는 벡터의 형태를 갖는다.
또한, 본 발명에 이용되는 음식물 용기에 부착된 센서의 측정 범위는 하기의 [표 1]과 같다.
Figure 112007077513419-pat00001
여기서, 영상의 색상(histogram), 질감(texture), 및 모양(object) 정보 추출은, 기존에 개발되어 있는 다양한 방법들을 이용한다.
일예로, MPEG 7 표준의 'Edge Histogram Descriptor', 'Texture Descriptor', 및 'Object Descriptor'를 이용한다. 이때, 영상의 각 특징은 특정 크기의 벡터(Vector)로 표현된다. 즉, 영상 색상은 256 크기의 벡터로 표현 가능하고, 이때 벡터 내의 각 스칼라값들은 영상 내의 특정 색상정보의 상대출현 빈도를 의미하게 된다.
도 4 는 본 발명에 따른 다중 센서를 이용한 식습관 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 학습정보 관리부(31)를 통해 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리한다(401).
이후, 음식물 용기에 부착된 센서에서 감지한 감지정보 및 카메라에서 촬영한 영상정보를 획득한다(402).
이후, 상기 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 상기 학습정보 관리부(31)를 통해 검출한다(403).
즉, 상기 획득한 감지정보 및 영상정보와 상기 학습정보 관리부(31)에서 관리하고 있는 감지정보 및 영상정보를 비교하여, 상기 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류를 판단한다.
그리고 상기 판단한 해당 음식물의 성분을 상기 학습정보 관리부(31)에서 검색한다.
그리고 상기 판단한 해당 음식물의 상태를 상기 학습정보 관리부(31)를 통해 파악한다.
그리고 상기 획득한 감지정보를 이용하여 식사량을 측정한다.
이후, 상기 검출한 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 바탕으로 식습관을 관리한다(404).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 식습관 관리 등에 이용될 수 있다.
도 1 은 본 발명에 이용되는 센서가 부착된 음식물 용기와 카메라의 일실시예 위치 배치도,
도 2 는 본 발명에 이용되는 센서가 부착된 음식물 용기의 일실시예 구조도,
도 3 은 본 발명에 따른 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치의 일실시예 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 다중 센서를 이용한 식습관 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 학습정보 관리부 32 : 음식물 정보 획득부
33 : 음식물 종류 판단부 34 : 음식물 성분 검색부
35 : 음식물 상태 확인부 36 : 식사량 측정부
37 : 식습관 관리부

Claims (7)

  1. 식습관 관리 장치에 있어서,
    감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하기 위한 학습정보 관리수단;
    음식물 용기에 부착된 외부의 감지 수단에서 감지한 감지정보 및 외부의 영상 촬영 수단에서 촬영한 영상정보를 획득하기 위한 음식물 정보 획득수단;
    상기 음식물 정보 획득수단에서 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 상기 학습정보 관리수단을 이용하여 검출하기 위한 식습관 정보 검출수단; 및
    상기 식습관 정보 검출수단에서 검출한 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 바탕으로 식습관을 관리하기 위한 식습관 관리수단
    을 포함하는 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 식습관 정보 검출수단은,
    상기 음식물 정보 획득수단에서 획득한 감지정보 및 영상정보와 상기 학습정보 관리수단에서 관리하고 있는 감지정보 및 영상정보를 비교하여, 상기 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류를 판단하기 위한 음식물 종류 판단 수단;
    상기 음식물 종류 판단수단에서 판단한 해당 음식물의 성분을 상기 학습정보 관리수단에서 검색하기 위한 음식물 성분 검색수단;
    상기 음식물 종류 판단수단에서 판단한 해당 음식물의 상태를 상기 학습정보 관리수단을 통해 파악하기 위한 음식물 상태 확인수단; 및
    상기 음식물 정보 획득수단에서 획득한 감지정보를 이용하여 식사량을 측정하기 위한 식사량 측정수단
    을 포함하는 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 학습정보 관리수단은,
    상기 음식물 정보 획득수단에서 획득한 감지정보 및 영상정보를 벡터로 표현하고, 기계학습(Support Vector Machine)을 통해 전처리로 학습하는 것을 특징으로 하는 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지정보는,
    산도(pH), 염도, 온도, 및 무게(Load Cell) 중 어느 하나 이상을 포함하고,
    상기 영상정보는,
    히스토그램(색상), 텍스쳐(질감), 및 오브젝트(모양) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치.
  5. 식습관 관리 방법에 있어서,
    학습정보 관리수단을 통해 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태정보를 관리하는 단계;
    음식물 용기에 부착된 센싱 수단에서 감지한 감지정보 및 영상 촬영 수단에서 촬영한 영상정보를 획득하는 단계;
    상기 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 상기 학습정보 관리수단을 이용하여 검출하는 식습관 정보 검출단계; 및
    상기 검출한 음식물의 종류, 성분, 상태 및 식사량을 바탕으로 식습관을 관리하는 단계
    를 포함하는 다중 센서를 이용한 식습관 관리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 식습관 정보 검출단계는,
    상기 획득한 감지정보 및 영상정보와 상기 학습정보 관리수단에서 관리하고 있는 감지정보 및 영상정보를 비교하여, 상기 획득한 감지정보 및 영상정보에 상응하는 음식물의 종류를 판단하는 단계;
    상기 판단한 해당 음식물의 성분을 상기 학습정보 관리수단에서 검색하는 단계;
    상기 판단한 해당 음식물의 상태를 상기 학습정보 관리수단을 통해 파악하는 단계; 및
    상기 획득한 감지정보를 이용하여 식사량을 측정하는 단계
    를 포함하는 다중 센서를 이용한 식습관 관리 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 감지정보는,
    산도(pH), 염도, 온도, 및 무게(Load Cell) 중 어느 하나 이상을 포함하고,
    상기 영상정보는,
    히스토그램(색상), 텍스쳐(질감), 및 오브젝트(모양) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 센서를 이용한 식습관 관리 방법.
KR1020070109016A 2006-12-04 2007-10-29 다중 센서를 이용한 식습관 관리 장치 및 그 방법 KR100892612B1 (ko)

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