一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法及装置与流程

1.本发明涉及运动健康领域，特别涉及一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法及装置。


背景技术：

2.随着科技的进步，可穿戴设备已随处可见并越来越受大众的欢迎。可穿戴设备可用于监测身体健康状况，如心率、睡眠、卡路里消耗等方面的监测。
3.其中，卡路里是衡量人体活动热量消耗的单位，包括基本新陈代谢所消耗的卡路里和活动卡路里，现有的可穿戴设备不具备直接测量卡路里消耗的条件，一般是利用设备内部的传感器数据和输入的用户个人信息，基于心率或步数简单推测出一个卡路里消耗值。由于计算模型缺乏理论支撑，该卡路里消耗值的计算极不准确，很难反映用户各类场景下真实的卡路里消耗情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于三轴加速度计的日常活动卡路里消耗计算方法及装置。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：因此，根据本发明公开的一个方面，提供了一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法，包括以下步骤：s1：获取用户的体重数据；体重数据包括用户的总体重以及各身体部位对应的子重量；s2：根据确定的时间间隔，获取各加速度部件的三轴加速度；各身体部位分别设有对应的加速度部件；s3：根据三轴加速度计算出对应的三轴速度；s4：根据各身体部位对应的子重量、三轴加速度和三轴速度，计算出时间间隔内各身体部位对应的卡路里消耗；s5：根据时间间隔内各身体部位对应的卡路里消耗计算出时间间隔内整个身体的卡路里消耗量；s6：重复步骤s2至s5，对各个时间间隔内整个身体的卡路里消耗量依次累加，计算出总卡路里消耗量。
6.具体的，步骤s1包括：根据用户的总体重以及体重比例参数计算出各身体部位对应的子重量；或者通过压力垫块分别获取用户各身体各部位对应的子重量。
7.另一具体的，步骤s2包括：各个加速度部件分别对应的各身体部位为：左手手腕、右手手腕、左脚脚踝、右脚脚踝和腰腹或脖子。
8.以上的，步骤s1还包括：活动数据初始化，对各个三轴加速度数据、三轴速度数据及卡路里消耗量数据进行清零。
9.根据本发明公开的另一个方面，提供了一种卡路里消耗计算装置，包括：数据处理模块和若干佩戴部件；若干佩戴部件分别设有三轴加速度计和蓝牙单元；数据处理模块包括计算单元和存储单元；计算单元存储有卡路里计算模型，用于计算用户的 总卡路里消耗量；存储单元用于保存用户数据。
10.具体的，数据处理模块设置在任意的一个佩戴部件内，且该佩戴部件对应的蓝牙单元分别与各个佩戴部件单独连接。
11.更具体的，数据处理模块还包括显示单元，显示单元用于显示用户的卡路里消耗量。
12.更具体的，数据处理模块还包括输入单元，输入单元用于录入体重数据。
13.根据本发明公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，所述处理器执行所述指令时实现如上所述的一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法的步骤。
14.根据本发明公开的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上所述的一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法的步骤。
15.本发明的有益效果：一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法，通过设置在四肢及躯干的三轴加速度计获取用户身体对应部分的三轴加速度，获取用户身体对应部分的三轴速度及位移，并基于人体力学模型计算出用户某一时间段内活动卡路里消耗值；可适用于用户任何日常活动及体育锻炼的场景，算法通用性强，结合合理的人体力学模型，大大提升对用户真实活动卡路里计算的准确性和精确度。
附图说明
16.通过结合附图对于本发明公开的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：图1所示的是根据本发明公开实施例的计算机设备的示意性结构框图；图2所示的是根据本发明公开实施例的一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法示意性流程图；图3所示的是根据本发明公开实施例的一种卡路里消耗计算装置示意图。
具体实施方式
17.以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不
应当理解为本发明的内容不充分。
18.除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
19.图1示出了根据本说明书一实施例的计算设备100的结构框图。该计算设备100的部件包括但不限于存储器110和处理器120。处理器120与存储器110通过总线130相连接，数据库150用于保存数据。
20.计算设备100还包括接入设备140，接入设备140使得计算设备100能够经由一个或多个网络160通信。这些网络的示例包括公用交换电话网(pstn)、局域网(lan)、广域网(wan)、个域网(pan)或诸如因特网的通信网络的组合。接入设备140可以包括有线或无线的任何类型的网络接口(例如，网络接口卡(nic))中的一个或多个，诸如ieee802.11无线局域网(wlan)无线接口、全球微波互联接入(wi-max)接口、以太网接口、通用串行总线(usb)接口、蜂窝网络接口、蓝牙接口、近场通信(nfc)接口，等等。
21.在本说明书的一个实施例中，计算设备100的上述部件以及图1中未示出的其他部件也可以彼此相连接，例如通过总线。应当理解，图1所示的计算设备结构框图仅仅是出于示例的目的，而不是对本说明书范围的限制。本领域技术人员可以根据需要，增添或替换其他部件。
22.计算设备100可以是任何类型的静止或移动计算设备，包括移动计算机或移动计算设备(例如，平板计算机、个人数字助理、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本等)、移动电话(例如，智能手机)、可佩戴的计算设备(例如，智能手表、智能眼镜等)或其他类型的移动设备，或者诸如台式计算机或pc的静止计算设备。计算设备100还可以是移动式或静止式的服务器。
23.其中，处理器120可以执行图2所示方法中的步骤。
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
25.本说明书还提供了卡路里消耗计算装置实施例，图3所示的是根据本发明公开实施例的卡路里消耗计算装置示意图。如图3所示，包括：数据处理模块和若干佩戴部件。
26.若干佩戴部件分别设有三轴加速度计和蓝牙单元；数据处理模块包括计算单元、显示单元、输入单元和存储单元；计算单元存储有卡路里计算模型，用于计算用户的总卡路里消耗量；存储单元用于保存用户数据。显示单元用于显示用户的卡路里消耗量。输入单元用于录入体重数据。
27.其中，数据处理模块设置在任意的一个佩戴部件内，且该佩戴部件对应的蓝牙单元分别与各个佩戴部件单独连接，与设置在其他佩戴部件进行实时通信。
28.具体的，佩戴部件包括：第一佩戴部件、第二佩戴部件、第三佩戴部件、第四佩戴部
件和第五佩戴部件。
29.第一佩戴部件佩戴于左手手腕；第一佩戴部件内含第一三轴加速度计，第一三轴加速度计的x轴指向左手手肘方向，z轴指向左手手背方向，y轴指向由右手定则确定。
30.第二佩戴部件佩戴于右手手腕；第二佩戴部件内含第二三轴加速度计，第二三轴加速度计的x轴指向右手手肘方向，z轴指向右手手背方向，y轴指向由右手定则确定。
31.第三佩戴部件佩戴于左脚脚踝；第三佩戴部件内含第三三轴加速度计，第三三轴加速度计的x轴指向左脚膝盖方向，z轴指向左脚中指方向，y轴指向由右手定则确定。
32.第四佩戴部件佩戴于右脚脚踝；第四佩戴部件内含第四三轴加速度计，第四三轴加速度计的x轴指向右脚膝盖方向，z轴指向右脚中指方向，y轴指向由右手定则确定。
33.第五佩戴部件可佩戴于腰腹或脖子；第五佩戴部件内含第五三轴加速度计，第五三轴加速度计的x轴指向下巴方向，z轴指向人体正前方，y轴指向由右手定则确定。
34.与上述装置相对应，图2示出了根据本技术一实施例的一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法的示意性流程图，包括步骤s1至步骤s6。
35.s1：获取用户的体重数据；体重数据包括用户的总体重以及各身体部位对应的子重量；并对活动数据初始化，对各个三轴加速度数据、三轴速度数据及卡路里消耗量数据进行清零。子重量包括左臂重量、右臂重量、左腿重量、右腿重量和躯干重量，分别对应第一佩戴部件、第二佩戴部件、第三佩戴部件、第四佩戴部件和第五佩戴部件。
36.活动数据初始化：将第一佩戴部件三轴速度，第二佩戴部件三轴速度，第二佩戴部件三轴速度，第三佩戴部件三轴速度，第四佩戴部件三轴速度，第五佩戴部件三轴速度初始化为0；将用户卡路里总消耗初始化为0；具体的，步骤s1包括：根据用户的总体重以及体重比例参数计算出各身体部位对应的子重量。
37.用户开启系统，通过所述输入单元获取用户体重，则左臂重量，右臂重量，左腿重量，右腿重量，躯干重量，其中，其中为上述的体重比例参数，且为正数，及具体的数值，可根据实际应用需要而具体设置。
38.进一步的，步骤s1包括：通过压力垫块分别获取用户各身体各部位对应的子重量。具体步骤如下：s11：用户处于平躺姿势；s12：将高度顶部装有压力传感器的垫块放置于用户左前臂下方，读取压力传感器输出值作为用户的左臂重量，其中可根据用户实际应用需要而自定义；s13：将高度顶部装有压力传感器的垫块放置于用户右前臂下方，读取压力传感器输出值作为用户的右臂重量；s14：将高度顶部装有压力传感器的垫块放置于用户左小腿下方，读取压力传感器输出值作为用户的左腿重量；
s15：将高度顶部装有压力传感器的垫块放置于用户右小腿下方，读取压力传感器输出值作为用户的右腿重量；s16：将用户整体体重作为躯干重量；s17：更新用户的各个体重比例参数。
39.通过压力垫块可更直接的获取用户各身体各部位对应的子重量。同时，可根据获取的各个身体部位的重量，反向计算出各个体重比例参数，或者对各个体重比例参数进行优化；以便于更精确的确定用户各身体各部位对应的子重量。
40.s2：根据确定的时间间隔（即采样频率均为），获取各加速度部件的三轴加速度；各身体部位分别设有对应的加速度部件；其中，第一佩戴部件获取三轴加速度，第二佩戴部件获取三轴加速度，第三佩戴部件获取三轴加速度，第四佩戴部件获取三轴加速度，第五佩戴部件获取三轴加速度。
41.s3：根据三轴加速度计算出对应的三轴速度；具体的计算公式如下：s4：根据各身体部位对应的子重量、三轴加速度和三轴速度，计算出时间间隔内各身体部位对应的卡路里消耗；具体的计算公式如下：
s5：根据时间间隔内各身体部位对应的卡路里消耗计算出时间间隔内整个身体的卡路里消耗量；s6：重复步骤s2至s5，对各个时间间隔内整个身体的卡路里消耗量依次累加，计算出总卡路里消耗量，具体的计算公式如下：完成计算后，通过显示单元显示用户的总卡路里消耗，并实时更新。
42.额外的，还包括以下步骤：s7：若用户暂停或停止系统，则跳转至步s8；否则，等待时间后跳转至步骤s2。
43.s8：若用户继续开始系统，则跳转至步骤s2；若用户选择重新开启系统，则跳转至步骤s1；否则，系统保持暂停或停止状态。
44.本技术一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如前所述一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法的步骤。
45.上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法的技术方案的描述。
46.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
47.所述计算机指令包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，randomaccess memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
48.综上所述，根据示例性实施例，一种基于三轴加速度计的卡路里消耗计算方法，通过设置在四肢及躯干的三轴加速度计获取用户身体对应部分的三轴加速度，获取用户身体对应部分的三轴速度及位移，并基于人体力学模型计算出用户某一时间段内活动卡路里消耗值；可适用于用户任何日常活动及体育锻炼的场景，算法通用性强，结合合理的人体力学模型，大大提升对用户真实活动卡路里计算的准确性和精确度。
49.需要指出的是，在本发明公开的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明公开的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
50.上述具体实施方式，并不构成对本发明公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明公开保护范围之内。