[发明专利]一种基于拇指甲标定的食物图像体积计算方法

说明书

本发明公开了一种基于拇指甲标定的食物图像体积计算方法，拇指甲标定食物体积估算方法主要是通过使用拇指甲、拇指和识别食物的图像进行训练，得到预测食物种类与其外轮廓模型；然后使用该模型测试拍摄的三视图像，得出拇指甲和目标食物的外轮廓信息；再者根据外轮廓信息，求得拇指甲的实际宽度与图像之间的映射关系和目标食物的实际与图像之间的映射关系；最后利用这两个映射关系，估算出目标食物的实际体积。该体积计算方法对拇指甲作为标定物进行验证，提高了算法的合理性和通用性，同时体积估算过程中尽可能拟合食物表面，将不规则物体求体积问题转为规则物体求体积问题，优化对侧视图的最大横截面的使用，算法精度高并减少了空间复杂度。

技术领域

本发明涉及一种食物体积计算方法，具体涉及一种基于拇指甲标定的食物图像体积计算方法。

背景技术

食物的重量是最直观的饮食摄入量的衡量标准，但该指标在外就餐时因缺乏测量工具而不容易获得，故在外就餐时对于饮食摄入量的管控成了难点。随着图像采集和识别的技术发展，通过图像估算出体积成为可能。重量由体积和密度构成，密度可以提前通过排水法和称重相结合的方式所得。将密度作为定值，就可以把食物摄入量的重量问题转变为体积估算问题。通过图像的食物体积估算方法，关键点在于如何最大程度使用食物表面信息和处理好目标食物实际与在图像中映射关系。现有估算体积的方法有以下几种：第一种是用手掌作为参照物，使用3D模型拟合三视图的物体截面，从而进行体积估算；第二种是利用3D模型嵌入拟合食物外部形状进行体积计算；第三种是通过基于三角原理和图像特征匹配的双目摄像头进行体积计算；第四种是使用点云拟合表面并建立3D模型再进行体积的计算。但是上述估算体积的方法存在以下问题：

1、用手掌作为参照物计算体积的方法，需要提前度量手掌实际宽度，并且不同的人手掌宽度差异明显，该估算过程繁琐，不具有通用性。

2、3D模型嵌入计算体积的方法，对于表面不规则的食物拟合效果差，缺乏实用性。

3、双目摄像头计算体积的方法，食物表面信息利用十分有限，容易造成体积估算误差大，从而使得计算精度低下。

4、点云为基础的3D建模计算体积的方法，测量仪器昂贵，测量过程耗时长，运算成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于拇指甲标定的食物图像体积计算方法，该体积计算方法对拇指甲作为标定物进行验证，提高了算法的合理性和通用性，同时体积估算过程中尽可能拟合食物表面，将不规则物体求体积问题转变为规则物体求体积问题，优化对侧视图的最大横截面的使用，提高了算法的精度并减少了空间复杂度。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种基于拇指甲标定的食物图像体积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取三视图得出拇指甲以及目标食物的外轮廓信息；

(2)求取拇指甲的实际宽度跟图像的映射关系；

(3)求取目标食物跟图像的映射关系；

(4)求得目标食物的实际体积；

其中，在步骤(1)中，包括以下步骤：

A1、收集拇指甲、拇指以及食物的图像；

A2、将图像作为数据集训练得到物体种类与其外轮廓的识别预测模型；

A3、使用所述识别预测模型测试实际拍摄的三视图，得出拇指甲和目标食物的外轮廓坐标以及矩形识别框的坐标信息；

在步骤(2)中，包括以下步骤：

B1、设置拇指甲的实际宽度参考值w_t；

B2、利用拇指的外轮廓信息，求出拇指外轮廓最小外接矩形的中位线，计算拇指的摆放角度；