飲食健康中的食物體積估算云計算技術(shù)研究.pdf

1、肥胖癥已經(jīng)成為全世界困擾人類健康的流行病。肥胖癥的病因除家族遺傳因素以外，主要和人的日常飲食密切相關(guān)。通過對用戶飲食情況進行監(jiān)測和分析，能夠幫助用戶獲得更加健康的飲食習(xí)慣。首先，使用可穿戴設(shè)備獲取飲食圖片，然后使用橢圓自動檢測算法計算出飲食圖片中的盤子成像的橢圓方程，以盤子為標定物，將橢圓方程作為輸入對拍攝時的相機參數(shù)進行標定，獲取相機和食物之間的相對位置和旋轉(zhuǎn)角度，標定完成后，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬場景模擬飲食的相機環(huán)境，在虛擬場景

2、中構(gòu)建和食物類似的三維物體形狀，通過對物體進行操作契合原始圖片中的食物，契合完成后即可根據(jù)虛擬物體的體積來估算盤子中的食物體積。
　　這套方法已經(jīng)基本得到完善，但是仍存在一些缺陷：首先便是可穿戴設(shè)備的普及，由于可穿戴設(shè)備還處于實驗室產(chǎn)品階段，市面上仍然無法買到，為搜集飲食圖片造成了阻礙；其次，隨著圖片的增多，桌面電腦在存儲大量圖片時面臨很大壓力，另外，運行在桌面端的食物體積估算算法，由于計算量較大，計算時間較長，處理圖片需要太多的

3、時間；最后，在食物契合的過程中，傳統(tǒng)的鼠標鍵盤輸入操作會比較繁瑣，無法提供高效準確的契合方法。
　　針對上述問題，本文將對食物體積估算方法進行改進：第一、使用智能終端如智能手機等代替可穿戴設(shè)備獲取飲食圖片。隨著智能手機等終端的普及，智能終端的拍攝功能和數(shù)據(jù)處理功能得到了快速的發(fā)展，當(dāng)前市面上流行的智能終端已經(jīng)可以拍攝出清晰的飲食圖片，因此完全可以使用智能終端來代替可穿戴設(shè)備獲取飲食圖片；第二、采用多點觸摸技術(shù)實現(xiàn)三維虛擬食物物體的

4、操作，進行食物物體的契合，智能移動終端的處理能力和多點觸摸技術(shù)，完美的符合我們整體算法中食物契合部分功能的需要，因此，可以把創(chuàng)建三維場景和物體，并采用多點觸摸技術(shù)進行契合食物的功能在智能終端改進后得以實現(xiàn)；第三、搭建云計算平臺，存儲大量用戶的飲食數(shù)據(jù)照片，這些照片將會對未來的飲食健康研究提供最基礎(chǔ)最準確的素材；第四、搭建穩(wěn)定高效的云計算處理平臺，將需要消耗大量計算的功能，包括橢圓自動檢測、相機標定等功能提交至云計算平臺進行執(zhí)行，從而節(jié)省

5、智能終端的計算量。
　　本文主要采用云加端的結(jié)構(gòu)、云端協(xié)同合作的方式對系統(tǒng)進行實現(xiàn)。端的功能主要在智能移動終端進行實現(xiàn)，其主要功能是使用三維建模技術(shù)模擬圖片中食物體積，使用多點觸摸技術(shù)實現(xiàn)食物物體的契合，從而準確的獲得攝入食物體積。
　　云的作用主要是采用分布式架構(gòu)存儲用戶拍攝的飲食照片，并對海量照片進行處理，計算特定照片中飲食場景的三維場景相機參數(shù)，將參數(shù)返回給端，允許終端在此基礎(chǔ)上建立三維模型，使用三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬圖

6、片中的食物進而估算食物體積。
　　本文的主要創(chuàng)新點體現(xiàn)在：
　　1)創(chuàng)新性地將三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于食品體積估算中，提出了基于云端協(xié)同的虛擬現(xiàn)實估算方法，研究設(shè)計了自主智能的三維多點觸摸人機交互技術(shù)，實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實模型與實際食物的高度契合，有效地解決了食物體積估算問題。
　　2)針對HDFS文件系統(tǒng)存儲小文件影響效率問題，提出了一種新的文件系統(tǒng)二級索引機制。通過采用虛擬大文件方法，較好地解決了海量食物小文件圖片的管理問