一种高校食堂学生点餐热量数据采集的方法及系统

1.本发明涉及物联网和大数据技术领域，具体涉及一种高校食堂学生点餐热量数据采集的方法及系统。


背景技术：

2.目前高校食堂已经越来越广泛的利用图像识别技术，实现自助快速结算。以齐鲁工业大学的多个学生食堂为例，学生只需将餐盘放于结算台上，系统即自动完成价格计算，学生刷一下校园卡便可完成支付。
3.虽然在高校就读的多数学生可以做到正常饮食，但是也有一定数量的学生出于保持身材等目的，存在过度节食的行为，比如有些女生常年在晚饭时不吃主食、甚至是不吃晚饭。长期过度节食对身体健康的危害是明显的——可能会使肠胃功能下降，发生肠胃的病变，消化功能也可能会有一定的下降；身体素质可能会出现明显的下降，容易出现营养不良、身体免疫力降低的现象；对于不吃晚饭这种情况，晚上容易产生明显的饥饿感，可能会影响睡眠质量。
4.除了过度节食的行为，在一定数量的学生中还存在着过量饮食的行为。对于一部分学生而言，虽然在吃完全部食物前已经感觉饱了，但也许是出于减少浪费的目的，会仍坚持把剩下的食物全部吃完，由此造成过量饮食。另外也有一部分学生，在点餐时专点自己喜欢吃的，而且点餐数量明显超过了正常吃饱的范围，虽然吃的时候很开心，但也恰恰由此造成了过量饮食。
5.如何帮助具有过度节食、过量饮食行为的学生更好的意识到自身存在的不良饮食习惯，是一个需要校园管理者认真思考的事情。高校食堂通过越来越广泛的利用图像识别技术，实现了自助快速结算，这确实便利了学生们的就餐，但现有技术存在着一个主要问题：高校食堂中的这些自助快速结算系统，只是很好的实现了“快速结算”这个目的，但并未把学生点餐数据与学生每日摄入的热量值联系起来，由此无法让具有过度节食、过量饮食行为的学生获知自身所存在的不良饮食习惯。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明提出一种高校食堂学生点餐热量数据采集的方法及系统的方案，将学生点餐数据与学生每日摄入的热量值联系起来，避免了学生的过度节食、过量饮食行为等不良饮食习惯。
7.本发明提供如下技术方案：一种高校食堂学生点餐热量数据采集的系统，包括信息采集端、服务器、客户端，服务器分别与信息采集端和客户端连接；信息采集模块在取餐口拍摄食品图像并传输至服务器；服务器对拍摄视频图像进行特征提取分析，识别图像中的食物，对于所识别图像中的食物被另一个随机物体覆盖的情况应用基于图像局部特征的特征点提取算法sift，可有效降低噪声干扰程度，且在目标识别食品图像未知变换的情况下仍能高效识别出目标食物数据，随后服务器将根据目标食物数据在数据库中进行查询，
得出的食物的热量值；服务器还用于根据用户信息提供热量摄入合理区间；客户端用于用户登录、注册，并用于查询用户当先摄入的热量，还用于显示用户合理热量摄入区间。进行特征提取时，首先提取图像关键点，通过高斯微分函数来识别潜在的具有尺度和旋转不变的兴趣点，再对于每个候选的位置建立一个拟合精细的模型来确定位置和尺度，基于图像局部梯度方向为每个关键点分配一个或多个方向，从而提供关于方向、尺度、位置变换的不变性，最终通过比较相互匹配的若干对特征点建立识别图像与数据库样本的对应关系。
8.客户端包括用户登录模块、个人信息模块、主页面模块、反馈模块，用户登录模块用于注册登录客户端；个人信息模块用于完善个人信息；主页模块用于用户查看近期健康状况、运动状况、历史信息以及搜集用户的建议；反馈模块反馈用户当前摄入的热量。
9.主页面模块包括健康状况模块、运动模块、历史记录模块和意见反馈模块；所述健康状况模块展示用户近期饮食健康情况；所述运动模块用于记录用户进行日常锻炼和消耗掉的热量，所述历史记录模块用于按照日期记录用户热量摄入信息和运动信息，所述意见反馈模块用于搜集用户对本产品的意见。
10.一种高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，包括如下步骤，在取餐口拍摄食品图像并传输至服务器，服务器经过特征提取分析，采用原型匹配模型识别图像中的食物，对于所识别的图像被另一个随机物体覆盖的情况应用基于图像局部特征的特征点提取算法sift，可有效降低噪声干扰程度，且在目标识别食品图像未知变换的情况下仍能高效识别出目标食物数据，将目标食物的数据与数据库中数据进行比较，获得此目标食物的热量值，并通过客户端反馈给用户。服务器的数据库中预存了各种食物对应的热量值。服务器根据中国营养学会提出的中国居民膳食能量参考摄入量返回热量摄入合理区间，供用户在客户端进行查看。
11.进行特征提取时，首先提取图像关键点，通过高斯微分函数来识别潜在的具有尺度和旋转不变的兴趣点，再对于每个候选的位置建立一个拟合精细的模型来确定位置和尺度，基于图像局部梯度方向为每个关键点分配一个或多个方向，从而提供关于方向、尺度、位置变换的不变性，最终通过比较相互匹配的若干对特征点建立识别图像与数据库样本的对应关系。
12.用户首先需要在客户端进行注册认证并完善个人信息和需求，客户端将用户信息上传至服务器，接着服务器根据用户信息获得并返回用户的热量摄入合理区间，供用户在客户端进行查看。
13.所述客户端包括用户登录模块、个人信息模块、主页面模块和反馈模块，用户在用户登录模块注册登录客户端，个人信息模块用于完善个人信息和需求，客户端将用户信息上传至服务器，服务器根据中国居民膳食能量参考摄入量返回热量摄入合理区间，供用户在客户端进行查看，所述主页面模块用于用户查看近期饮食健康状况、运动锻炼状况、以往热量摄入信息，以及搜集用户对本产品的一些建议，所述反馈模块主要用于反馈用户当前摄入的热量。
14.主模块主要分为健康状况模块、运动模块、历史记录模块、意见反馈模块，所述健康状况模块用于用户查看近期饮食健康状况，服务器对用户近期饮食状况进行记录并将健康判定反馈至客户端，用户可进入主页面板块健康状况处进行查看；所述运动模块用于帮助用户进行锻炼，其中包含高效消耗热量的锻炼方法，帮助用户更好的保持健康；所述历史
记录模块按日期记录用户摄入热量及运动记录，所述意见反馈模块用于搜集用户的意见。
15.通过上述描述可以看出本方案在技术上的优势在于：1. 本产品在个人信息模块设有需求选项，可以满足用户特定需求。2. 本产品在主页面设有健康状况、运动、历史记录和意见反馈四个小模块，用户可以在健康状况模块查看自己近期的饮食健康状况，在运动模块查看高效的日常锻炼方法，在历史记录模块查看自己近期的热量摄入状况和运动状况。同时，用户可以在意见反馈模块对本产品提出改进建议，便于本产品改正缺点、提高水平，为用户提供更优质的服务。
附图说明
16.图1为本发明具体实施方式的流程图。
17.图2为图像的识别比对流程图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明具体实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明一种具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
19.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；通过附图可以看出，本发明的高校食堂学生点餐热量数据采集的系统，包括，息采集端、服务器、客户端，服务器分别与信息采集端和客户端连接；信息采集模块在取餐口拍摄食品图像并传输至服务器；服务器对拍摄视频图像进行特征提取分析，识别图像中的食物，对于所识别图像中的食物被另一个随机物体覆盖的情况应用基于图像局部特征的特征点提取算法sift，可有效降低噪声干扰程度，且在目标识别食品图像未知变换的情况下仍能高效识别出目标食物数据，随后服务器将根据目标食物数据在数据库中进行查询，得出的食物的热量值；服务器还用于根据用户信息提供热量摄入合理区间；客户端用于用户登录、注册，并用于查询用户当先摄入的热量，还用于显示用户合理热量摄入区间。
20.所述服务器通过网络分别与信息采集端和客户端相连接，服务器接收信息采集端传输的数据并在数据库中查找比较，最终将处理结果反馈至客户端。
21.所述客户端包括用户登录模块、个人信息模块、主页面模块、反馈模块，用户登录模块用于注册登录客户端；个人信息模块用于完善个人信息；主页模块用于用户查看近期健康状况、运动状况、历史信息以及搜集用户的建议；反馈模块反馈用户当前摄入的热量。
22.主页面模块包括健康状况模块、运动模块、历史记录模块和意见反馈模块；所述健康状况模块展示用户近期饮食健康情况；所述运动模块用于记录用户进行日常锻炼和消耗掉的热量，所述历史记录模块用于按照日期记录用户热量摄入信息和运动信息，所述意见反馈模块用于搜集用户对本产品的意见。
23.一种基于上述系统的高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，包括如下步骤，在
取餐口拍摄食品图像并传输至服务器，服务器经过特征提取分析，采用原型匹配模型识别图像中的食物，对于所识别图像中的食物被另一个随机物体覆盖的情况应用基于图像局部特征的特征点提取算法sift，可有效降低噪声干扰程度，且在目标识别食品图像未知变换的情况下仍能高效识别出目标食物数据，将目标食物的数据与数据库中数据进行比较，获得此目标食物的热量值，并通过客户端反馈给用户。其中，服务器的数据库中预存了各种食物对应的热量值。
24.用户首先需要在客户端进行注册认证并完善个人信息和需求，客户端将用户信息上传至服务器，接着服务器根据用户信息获得并返回用户的热量摄入合理区间，供用户在客户端进行查看。
25.客户端包括用户登录模块、个人信息模块、主页面模块和反馈模块，用户在用户登录模块注册登录客户端，个人信息模块用于完善个人信息和需求，客户端将用户信息上传至服务器，服务器对用户近期饮食状况进行记录并根据《中国居民膳食指南》相关数据做出健康判定反馈至客户端，用户可进入主页面板块健康状况处进行查看，所述主页面模块用于用户查看近期饮食健康状况、运动锻炼状况、以往热量摄入信息，以及搜集用户对本产品的一些建议，所述反馈模块主要用于反馈用户当前摄入的热量。
26.主模块主要分为健康状况模块、运动模块、历史记录模块、意见反馈模块，所述健康状况模块用于用户查看近期饮食健康状况，服务器对用户近期饮食状况进行记录并将健康判定反馈至客户端，用户可进入主页面板块健康状况处进行查看；所述运动模块用于帮助用户进行锻炼，其中包含高效消耗热量的锻炼方法，帮助用户更好的保持健康；所述历史记录模块按日期记录用户摄入热量及运动记录，所述意见反馈模块用于搜集用户的意见。
27.使用时用户首先用含rfid芯片的校园卡或使用手机nfc功能在食堂窗口确定身份随后买餐。在取餐口设有摄像机，在取餐口的摄像机拍摄食物图像传输至服务器，服务器对食物图像进行处理。服务器经过特征提取分析，采用原型匹配模型识别图像中的食物。对于所识别图像中的食物被另一个随机物体覆盖的情况应用基于图像局部特征的特征点提取算法sift，可有效降低噪声干扰程度，且在目标识别食品图像未知变换的情况下仍能高效识别出目标食物数据，具体来说，首先提取图像关键点，通过高斯微分函数来识别潜在的具有尺度和旋转不变的兴趣点，再对于每个候选的位置建立一个拟合精细的模型来确定位置和尺度，基于图像局部梯度方向为每个关键点分配一个或多个方向，从而提供关于方向、尺度、位置变换的不变性，最终通过比较相互匹配的若干对特征点建立识别图像与数据库样本的对应关系。即将拍摄到的图像和数据库图像进行特征点检测、特征点描述，然后进行特征点匹配、匹配点矫正，获得识别图像（拍摄图像）与数据库样本（数据库图像）的对应关系。
28.最后将数据传输到服务器并在数据库中匹配并计算得出相应热量值。在用户确定买餐付款后，服务器将最终计算得出的热量数据返回至客户端以便用户以后查看。
29.尽管已经示出和描述了本发明的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些具体实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种高校食堂学生点餐热量数据采集的系统，其特征在于包括，信息采集端、服务器、客户端，服务器分别与信息采集端和客户端连接；信息采集模块在取餐口拍摄食品图像并传输至服务器；服务器对拍摄视频图像进行特征提取分析，识别图像中的食物，对于所识别图像中的食物被另一个随机物体覆盖的情况应用基于图像局部特征的特征点提取算法sift，可有效降低噪声干扰程度，且在目标识别食品图像未知变换的情况下仍能高效识别出目标食物数据，随后服务器将根据目标食物数据在数据库中进行查询，得出的食物的热量值；服务器还用于根据用户信息提供热量摄入合理区间；客户端用于用户登录、注册，并用于查询用户当先摄入的热量，还用于显示用户合理热量摄入区间。2.根据权利要求1所述的高校食堂学生点餐热量数据采集的系统，其特征在于，所述客户端包括用户登录模块、个人信息模块、主页面模块、反馈模块，用户登录模块用于注册登录客户端；个人信息模块用于完善个人信息；主页模块用于用户查看近期健康状况、运动状况、历史信息以及搜集用户的建议；反馈模块反馈用户当前摄入的热量。3.根据权利要求2所述的高校食堂学生点餐热量数据采集的系统，其特征在于，主页面模块包括健康状况模块、运动模块、历史记录模块和意见反馈模块；所述健康状况模块展示用户近期饮食健康情况；所述运动模块用于记录用户进行日常锻炼和消耗掉的热量，所述历史记录模块用于按照日期记录用户热量摄入信息和运动信息，所述意见反馈模块用于搜集用户对本产品的意见。4.一种高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，其特征在于包括，在取餐口拍摄食品图像并传输至服务器，服务器经过特征提取分析，采用原型匹配模型识别图像中的食物，对于所识别的图像被另一个随机物体覆盖的情况应用基于图像局部特征的特征点提取算法sift，可有效降低噪声干扰程度，且在目标识别食品图像未知变换的情况下仍能高效识别出目标食物数据，将目标食物的数据与数据库中数据进行比较，获得此目标食物的热量值，并通过客户端反馈给用户。5.根据权利要求4所述的高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，其特征在于，用户首先需要在客户端进行注册认证并完善个人信息和需求，客户端将用户信息上传至服务器，接着服务器根据用户信息获得并返回用户的热量摄入合理区间，供用户在客户端进行查看。6.根据权利要求5所述的高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，其特征在于，所述客户端包括用户登录模块、个人信息模块、主页面模块和反馈模块，用户在用户登录模块注册登录客户端，个人信息模块用于完善个人信息和需求，客户端将用户信息上传至服务器，服务器根据中国居民膳食能量参考摄入量返回热量摄入合理区间，供用户在客户端进行查看，所述主页面模块用于用户查看近期饮食健康状况、运动锻炼状况、以往热量摄入信息，以及搜集用户对本产品的一些建议，所述反馈模块主要用于反馈用户当前摄入的热量。7.根据权利要求6所述的高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，其特征在于，
主模块主要分为健康状况模块、运动模块、历史记录模块、意见反馈模块，所述健康状况模块用于用户查看近期饮食健康状况，服务器对用户近期饮食状况进行记录并将健康判定反馈至客户端，用户可进入主页面板块健康状况处进行查看；所述运动模块用于帮助用户进行锻炼，其中包含高效消耗热量的锻炼方法，帮助用户更好的保持健康；所述历史记录模块按日期记录用户摄入热量及运动记录，所述意见反馈模块用于搜集用户的意见。8.根据权利要求4所述的高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，其特征在于，服务器的数据库中预存了各种食物对应的热量值。9.根据权利要求4所述的高校食堂学生点餐热量数据采集的方法，其特征在于，采用特征点提取算法sift时，首先提取图像关键点，通过高斯微分函数来识别潜在的具有尺度和旋转不变的兴趣点，再对于每个候选的位置建立一个拟合精细的模型来确定位置和尺度，基于图像局部梯度方向为每个关键点分配一个或多个方向，从而提供关于方向、尺度、位置变换的不变性，最终通过比较相互匹配的若干对特征点建立识别图像与数据库样本的对应关系。

技术总结
本发明涉及一种高校食堂学生点餐热量数据采集的方法及系统，包括，信息采集端、服务器、客户端，服务器分别与信息采集端和客户端连接；信息采集模块在取餐口拍摄食品图像并传输至服务器；服务器对拍摄视频图像进行特征提取分析，得出的食物的热量值；服务器还用于根据用户信息提供热量摄入合理区间；客户端用于用户登录、注册，并用于查询用户当先摄入的热量，还用于显示用户合理热量摄入区间。本方案将学生点餐数据与学生每日摄入的热量值联系起来，避免了学生的过度节食、过量饮食行为等不良饮食习惯。不良饮食习惯。不良饮食习惯。


技术研发人员：张磊 徐鑫 王钦浩 周晨 吕蕾 何金兴
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8