一种基于智能设备的膳食调查辅助工具及其实现方法与流程

本发明涉及一种基于智能设备的膳食调查辅助工具及其实现方法。

背景技术：

膳食调查：膳食调查是调查个体或群体在一定时间内摄入的食物种类、数量和频次等，根据食物成分表计算出每人每天能量和营养素的摄入量，并与推荐的膳食营养素参考摄入量进行比较，从而评定被调查对象的正常营养素和能量是否满足需要。

膳食营养对健康的影响越来越受到人们的关注。而膳食调查是全面了解膳食结构的重要手段，是研究营养与健康关系的基础。膳食调查所得到的食物和营养素摄入量信息是政府决策、学术研究和新食品研发等的基础数据，也是指导人们饮食营养和开展营养宣教的重要依据。

膳食调查作为营养调查的核心组成部分，包括两个重要环节:一是膳食数据准确有效的收集，取决于膳食调查方法和辅助工具，目前国内外大规模营养调查中多以24小时回顾法、称重记录法、食物频率法等经典膳食调查方法为基础，其中24小时回顾法和食物频率法是最为常用的回顾性膳食调查方法。

回顾性膳食调查通常采取一对一问询的方式，即调查者询问被调查者过去一段时间中食物摄入的种类、频率和数量，引导被调查者通过语言和手势详细表述食物的形状、大小和食用份额，直到调查者明确被调查者食用的每种食物的体积，再根据食物体积估算食物重量，最后记录并分析被调查者的膳食状况。由于这种调查的信息来源是被调查者的回忆与描述，需要被调查者具备一定的文化水平和生活经验，最好是有食物购买和制作的经验，否则很难调查准确。因此，借助某种或者某些辅助工具，帮助被调查者尽可能准确地回忆起过去一段时间里所摄入的各种食物的数量，以便更正确地估量摄入的食物量。

目前，在回顾性膳食调查中广泛使用的辅助工具有膳食调查食物图谱，食物称量标准化模具、餐具和量具，食物称，以及即时性图像分析。

膳食调查食物图谱，食物称量标准化模具、餐具和量具，食物称都需要提前制作，并且需要专业人员进行面对面调查，人力成本和图谱、模具等制作成本等较高，效率低下，受时间和空间的限制较大。现在最为先进的膳食调查辅助工具是即时性图像分析法，被调查者用智能手机给当餐食物拍照进餐前和剩余食物分别拍照，拍照时餐具旁边放上“参考卡片”作为参照物，对不好识别的食物进行简短描述，然后用无线网络传输给服务方，由训练有素的评定人利用电脑软件将传来的照片与标准照片比对，估计当餐进食量。但这种方法对被调查者的依从性和照片拍摄的要求较高，若被调查者漏拍、忘拍照片或拍摄的照片不符合要求，则会导致被调查者与调查者之间的信息差，仍存在准确性差的问题；其次被调查者仅仅是拍摄了食物照片，对于食物的量仍然没有一个较为准确的概念，也没有起到一定的营养宣教的作用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于智能设备的膳食调查辅助工具及其实现方法，解决现有技术在进行膳食调查时大部分调查信息依靠被调查者的回忆与描述导致调查信息与实际出入较大，或者依靠被调查者拍摄的照片进行估算同样存在准确性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于智能设备的膳食调查辅助工具，包括：

餐具，用于盛装食物；

可滑动刻度尺，用于对所述餐具中所盛装食物的重量进行等量标注；

图像拍摄设备，用于对通过所述可滑动刻度尺标注后的盛装有食物的餐具进行图像拍摄；

智能设备，内置图像处理系统，用于通过所述图像处理系统对所述图像拍摄设备所拍摄的图像处理成标注食物重量的图片；

人机交互设备，与所述智能设备连接，用于用户与所述智能设备进行人机交互；

存储设备，与所述智能设备相连接，用于存储经过所述图像处理系统处理过的图片信息；

显示设备，与所述智能设备连接，用于显示经过所述图像处理系统处理过的图片，以及用户在接受膳食调查时的调查问卷。

进一步地，所述智能设备为智能手机、平板电脑、台式电脑或笔记本电脑，所述人机交互设备为键盘，所述图像拍摄设备为照相机，所述显示设备为液晶显示屏。

进一步地，所述食物包括但不限于以下食物类别：粗粮、精粮、蔬菜、水果、红肉、白肉、鱼肉、坚果、豆制品、蛋、奶制品、食用油和酒。

一种基于智能设备的膳食调查辅助工具的实现方法，包括以下步骤：

步骤1、首先根据《中国居民膳食指南(2016版)》中的中国居民膳食宝塔推荐摄入的食物种类及量，同时参考传统膳食调查中广泛使用的食物频率法调查问卷，选择待调查的食物种类并设置每种食物的标准食物份量，再选择该类食物中的一种作为代表性食物；

步骤2、选择标准餐具，摆放在白色不反光背景板上，背景板上铺设一张餐巾布，对步骤1中所选代表性食物进行加工处理，并将加工处理好的该代表性食物按不同标准分量分别放入不同大小的标准餐具中，以双手左右两边握持或单手握持该标准餐具作为固定参照物；

步骤3、采用统一的拍摄方法拍摄盛装于标准餐具内不同标准份量的代表性食物的食物图片；

步骤4、根据步骤1中所设置的每种食物的标准食物份量，设计一可以对食物重量进行标注的可滑动刻度尺，该刻度尺的刻度值与食物图片所表示的食物重量一一对应；

步骤5、将步骤3中的食物图片和步骤4中的相应可滑动刻度尺输入智能设备中，并通过图像处理系统处理成标注有食物重量的食物图片，之后将所有标注有食物重量的食物图片存储至存储设备中备用。

进一步地，在所述步骤1中，所述食物种类包括但不限于以下食物类别：粗粮、精粮、蔬菜、水果、红肉、白肉、鱼肉、坚果、豆制品、蛋类、奶制品、食用油和酒类。

进一步地，在所述步骤2中，所述标准餐具包括直径为20-22cm的黑色圆形平盘一个，直径为20-22cm的白色圆形平盘一个，以及直径为20-22cm的花纹碗盘一个。

进一步地，在所述步骤2中，在所述标准餐具旁边摆放一张计数卡，以确保不漏拍和多拍照片。

进一步地，在所述步骤3中，拍摄食物图片的设备为照相机，所述统一的拍摄方法为采用三脚架支撑所述照相机进行垂直俯拍，所述照相机的镜头与所述标准餐具的距离50cm，焦距为50，快门速度为1/60秒，光圈为f4，感光度为iso200。

进一步地，在所述步骤3中，所述食物图片在拍摄时的光线设置为：摄影灯4只，分别分布于左前上方、右前上方、左后上方和右后上方，所述食物图片在拍摄时的色温5200-5500k。

进一步地，在所述步骤3中，所述食物图片在拍摄时每次拍摄两组相同画面，确认无误后依次在标准餐具中增加一个标准分量的代表性食物再行拍摄，所有所述食物图片均保留食物彩色特征。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明膳食调查辅助工具结构简单、设计科学合理，使用方便，包括餐具、可滑动刻度尺、图像拍摄设备、智能设备、人机交互设备、存储设备和显示设备，拍摄的食物图片采用手持餐具，该餐具中盛有标准份量食物，本发明食物图片和可滑动的刻度尺一一对应形成一套可用于准确估计食物标准份量的电子图谱。

本发明通过使用上述工具辅助膳食调查，与传统膳食调查相比，无纸化调查更加环保，仅需根据软件装置选择食物摄入量即可，用户更加自由，不受时间和空间的限制，也省去了来往医院的交通成本等。

本发明通过使用上述工具辅助膳食调查，用户通过软件装置填写内容后，该装置可自动收集存储数据，这个过程避免了调查人员频繁往返于调查现场与计算机之间，无需比对与重复输入数据，时间和人力成本大大降低，高效，偏倚小，获得的结果更加准确。

本发明通过使用上述工具中的食物图片和食物份量刻度尺，利用经常用到的固定餐具，可以帮助用户在一定食物外观与其相应重量间建立思维联系，以准确回忆并估计印象中的多数食物的重量，提高膳食调查的准确性；并间接起到营养宣教的作用，为进一步实施营养改善方案提供便利。

本发明通过使用上述工具，用户一方面可以自行进行线上的饮食记录，也可以为调查者针对用户的线上饮食记录进行营养评估和随访提供便利；另一方面，该工具也可以为调查人员针对被调查者提供的食物图像的膳食调查和营养评估提供便利。

附图说明

图1为本发明在辅助膳食调查时在显示设备上的原型显示图。

图2为本发明在辅助膳食调查时在显示设备上的具体食物显示画面。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

一种基于智能设备的膳食调查辅助工具，包括：

餐具，用于盛装食物，所述食物包括但不限于以下食物类别：粗粮、精粮、蔬菜、水果、红肉、白肉、鱼肉、坚果、豆制品、蛋、奶制品、食用油和酒；

可滑动刻度尺，用于对所述餐具中所盛装食物的重量进行等量标注；

图像拍摄设备，用于对通过所述可滑动刻度尺标注后的盛装有食物的餐具进行图像拍摄，所述图像拍摄设备为照相机；

智能设备，内置图像处理系统，用于通过所述图像处理系统对所述图像拍摄设备所拍摄的图像处理成标注食物重量的图片，所述智能设备为智能手机、平板电脑、台式电脑或笔记本电脑；

人机交互设备，与所述智能设备连接，用于用户与所述智能设备进行人机交互，所述人机交互设备为键盘；

存储设备，与所述智能设备相连接，用于存储经过所述图像处理系统处理过的图片信息；

显示设备，与所述智能设备连接，用于显示经过所述图像处理系统处理过的图片，以及用户在接受膳食调查时的调查问卷，所述显示设备为液晶显示屏。

本发明在实际使用过程中智能设备可以连接网络，并通过网络与远端用户的智能设备(例如手机、电脑等设备)连接，以实现远程膳食调查。本发明应用场景，软件装置达到可以远程和面对面均可进行。该辅助工具不仅可以辅助调查者进行膳食调查，也可以由被调查者自行使用并记录饮食。

一种基于智能设备的膳食调查辅助工具的实现方法，包括以下步骤：

步骤1、首先根据《中国居民膳食指南(2016版)》中的中国居民膳食宝塔推荐摄入的食物种类及量，同时参考传统膳食调查中广泛使用的食物频率法调查问卷，选择待调查的食物种类并设置每种食物的标准食物份量，再选择该类食物中的一种作为代表性食物，所述食物种类包括但不限于以下食物类别：粗粮、精粮、蔬菜、水果、红肉、白肉、鱼肉、坚果、豆制品、蛋类、奶制品、食用油和酒类。

步骤2、选择标准餐具，摆放在白色不反光背景板上，背景板上铺设一张餐巾布，对步骤1中所选代表性食物进行加工处理，并将加工处理好的该代表性食物按不同标准分量分别放入不同大小的标准餐具中，同时在所述标准餐具旁边摆放一张计数卡，以确保不漏拍和多拍照片，以双手左右两边握持或单手握持该标准餐具作为固定参照物；所述标准餐具包括直径为20-22cm的黑色圆形平盘一个，直径为20-22cm的白色圆形平盘一个，以及直径为20-22cm的花纹碗盘一个。

步骤3、采用统一的拍摄方法拍摄盛装于标准餐具内不同标准份量的代表性食物的食物图片；拍摄食物图片的设备为照相机，所述统一的拍摄方法为采用三脚架支撑所述照相机进行垂直俯拍，所述照相机的镜头与所述标准餐具的距离50cm，焦距为50，快门速度为1/60秒，光圈为f4，感光度为iso200；所述食物图片在拍摄时的光线设置为：摄影灯4只，分别分布于左前上方、右前上方、左后上方和右后上方，所述食物图片在拍摄时的色温5200-5500k；所述食物图片在拍摄时每次拍摄两组相同画面，确认无误后依次在标准餐具中增加一个标准分量的代表性食物再行拍摄，所有所述食物图片均保留食物彩色特征。

步骤4、根据步骤1中所设置的每种食物的标准食物份量，设计一可以对食物重量进行标注的可滑动刻度尺，该刻度尺的刻度值与食物图片所表示的食物重量一一对应；

步骤5、将步骤3中的食物图片和步骤4中的相应可滑动刻度尺输入智能设备中，并通过图像处理系统处理成标注有食物重量的食物图片，之后将所有标注有食物重量的食物图片存储至存储设备中备用。

本发明实现方法具体操作流程如下：

s1首先根据《中国居民膳食指南(2016版)》中的中国居民膳食宝塔推荐摄入的食物种类及量，同时参考传统膳食调查中广泛使用的食物频率法调查问卷，选择待调查的食物种类并设置每种食物的标准食物份量，再选择该类食物中的一种作为代表性食物。包括以下食物类别但不限于这十三种：粗粮、精粮、蔬菜、水果、红肉、白肉、鱼肉、坚果、豆制品、蛋类、奶制品、食用油和酒类等。

s2选择不同尺寸的餐具，摆放在白色不反光背景板上，背景板上铺有一张餐巾布，所述餐具皆选择日常家中或餐馆可能用到的餐具。同时在旁边摆放一张计数卡，以确保不漏拍和多拍照片。所述餐具尺寸如下：黑色圆形平盘直径20-22cm一个，白色圆形平盘直径20-22cm一个，花纹碗盘直径20-22cm一个。对s1中列举的食物种类进行加工、烹调、部分加工或不加工，对应选择s1中所述的每种食物的加工后状态或未经过加工的标准份量的食物，放入不同大小的标准餐具中，以双手左右两边持或单手持餐具作为固定参照物。所述食物准备过程需要用到的工具有：一次性手套、食品夹、尖嘴酱汁瓶、不锈钢量勺、电子克称。

s3采用统一的拍摄方法拍摄盛有不同标准份量的食物及餐具的食物图片，所述照片拍摄的设备及设置：三脚架支撑相机垂直俯拍，镜头与餐盘距离50cm，焦距50，快门速度1/60秒，光圈f4，感光度iso200。所述照片拍摄的光线设置为：摄影灯4只，分布于左前上方、右前上方、左后上方、右后上方，色温5200-5500k。每次拍摄两组相同画面，确认无误后依次在盘中增加一个单位分量的食材。所述获得的影像图片保留食物彩色特征。

s4根据s1中所设置的每种食物的标准份量，设计一可以对食物重量进行标注的可滑动刻度尺。该刻度尺的刻度值与食物图片所表示的食物重量是一一对应的。

s5食物图片和刻度尺相结合后通过ui设计和编程内置到智能设备中。

下面结合附图对本发明做进一步阐述。

如图1所示，图中①为问题设计，询问被调查者的食物摄入，包括以下食物类别但不限于这十三种：粗粮、精粮、蔬菜、水果、红肉、白肉、鱼肉、坚果、豆制品、蛋类、奶制品、食用油和酒类等；图中②为使用标准统一的拍摄方法拍摄的不同标准份量的食物图片；所述食物是根据每种食物最常用的食用方式制作的，包括加工过的和未经加工过的食物；图中③为一个相对应的可滑动的刻度尺，该刻度尺与拍摄的每种食物的标准份量的图片相对应。用户进入程序中，通过滑动刻度尺和自动匹配的食物图片，以便于更好的回忆摄入的食物量，在上图中准确选择每种食物的摄入量，该程序自动存储数据后，继续完成下一类食物的调查。

为了使本技术领域技术人员能够进一步理解本技术方案，下面结合具体实例对本发明作进一步阐述。

实例1。

分别将1两、2两、3两、4两、5两的白米饭(熟)，放入日常用到的碗中，将碗摆放在白色背景台上，双手持碗，将手作为固定参照物。在一定强度光线的照射下，从前上方向对这些要素组成进行拍照，获得一套彩色静态影像图画。再将该套静态影像图画与可以标注食物重量的可滑动刻度尺一一对应，相结合后内置到智能设备中，得到一套用于评估记忆中的一碗米饭的重量的电子食物图谱，如图2所示。

实例2。

评价基于智能设备的膳食摄入调查辅助工具提高24h回顾法膳食调查准确性的效力。

实验方法：招募志愿者40人。分别用称重法和有工具辅助的24h膳食回顾法对受试者进行一日膳食调查。将有工具辅助的24h膳食回顾法获得的食物消费量，与称重法获得的相应数据进行比较，计算与称重法的差值及其比例，比较有工具辅助的24h膳食回顾法所获数据与称重法的接近程度，探讨基于智能设备的膳食摄入调查辅助工具在24h膳食回顾中的作用。

实验结果：与称重法相比，有工具辅助的24h膳食回顾所获食物摄入量与称重法无差别(p均＞0.1)，且两组数据高度相关(p均＜0.05)。(见下表1)

表1称重法调查和本方法记录的食物摄入量的比较(n＝40)

实验结论：基于智能设备的膳食摄入调查辅助工具能有效提高24h膳食回顾的准确性，应用简便，是一种很好的现场调查工具，值得推广应用。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。