Kalorienzählende "eButton" -Kamera misst die Portionsgröße

Diejenigen, die Kalorien zählen, müssen sich entweder auf klobige Nahrungsmittelskalen oder ungenaue Schätzungen der Portionsgrößen verlassen. Aber ein neuer tragbarer Computer namens eButton, der Bilder mit einer Bibliothek dreidimensionaler geometrischer Formen in Verbindung bringt, könnte bald eine zuverlässige und genaue Methode zur Messung von Kalorien sein.

Der eButton - der wie ein gewöhnlicher Ausweis an einem Hemd befestigt wird - besteht aus einer stromsparenden Zentraleinheit (CPU), einer Random-Access-Memory (RAM) -Kommunikationsschnittstelle und einem Linux- oder Android-Betriebssystem.

Forscher sagen, dass das genaue Zählen von Kalorien mit einem solchen Gerät bei der Intervention von chronischen Krankheiten wie Fettleibigkeit, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen helfen könnte.

Das Gerät funktioniert wie eine Fliege an der Wand und nimmt automatisch Bilder von der Nahrung des Trägers und der Kalorienberechnung auf. Die Autoren sagen, dass im Gegensatz zu kamera-fähigen Handys, die in der Lage sind, digitale Bilder von Lebensmitteln zu sammeln, nur indem sie in das normale Leben eindringen, der eButton in der Lage ist, die Bilder ohne Störung zu erfassen.

Die Forscher, die von der Universität Pittsburgh in Zusammenarbeit mit Forschern aus China stammen, haben die Wirksamkeit ihres eButton untersucht. Die Ergebnisse wurden kürzlich online in der Zeitschrift veröffentlicht Messwissenschaft und Technologie.

Wie funktioniert der eButton?

Um das Essensvolumen aus einem einzigen Bild von Essen auf einem Speiseteller abzuschätzen, verwendet das Gerät drei Prozesse:

1. Der Lebensmittelstandort wird anhand eines Koordinatensystems und der Platte als Maßstabsreferenz berechnet.
2. Das Essen wird vom Hintergrund im Bild "segmentiert". Bildmerkmale wie Farbkontrast, Farbähnlichkeit und Kurvenbiegegrad werden berücksichtigt.
3. Die 3D-Form des Lebensmittels (zum Beispiel eine Ellipse für eine Kartoffel oder ein Keil für Pizza) wird aus einer Formmodellbibliothek ausgewählt, und das Objekt aus dem Bild wird damit verglichen.

Sobald die Form bestimmt und verglichen wurde, wird die gesamte 3D-Größe des Nahrungsmittels bestimmt.

Die Forscher stellten fest, dass experimentelle Tests der Fähigkeit des Geräts, Lebensmittelformen zu identifizieren, deren Volumen bekannt war, zeigten, dass das Gerät "zufriedenstellende Leistung zeigte".

Lebensmitteldatenbanken, wie etwa die Lebensmittel- und Nährstoffdatenbank für Ernährungsstudien (FNDDS), werden dann verwendet, um die Kalorien und Nährstoffe in dem Lebensmittel zu bestimmen, indem Nahrungsmittelnamens- und Portionsgrößendaten gesendet werden.

Kalorien-Zählgenauigkeit

Die Forscher testeten den eButton an 17 Lebensmitteln, darunter Gelee, Brokkoli, Hamburger und Erdnussbutter.

Es gab drei Nahrungsmittel, die den Forschern Probleme bereiteten: Ketchup, Schellfisch und Eiscreme. Sie stellen fest, dass die geometrischen Eigenschaften dieser Elemente zu den größten Schätzfehlern führten. Im Falle des Ketchups war es zu klein, während das Eis und der Schellfisch konkave Oberflächen hatten, was zu einer Überschätzung ihrer Volumina führte.

Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass die eButton-Methode bei den meisten Lebensmitteln einen durchschnittlichen Fehler von nur 3,69% aufwies. Die Forscher stellen fest, dass dieser Fehler viel niedriger ist als bei der visuellen Schätzung, was zu einem durchschnittlichen Fehler von 20% führte.

Obwohl die Forscher mit ihren Ergebnissen zufrieden sein können, stellen sie fest, dass es noch einige "ungelöste Probleme" gibt. So könnten beispielsweise unterschiedliche Kochgewohnheiten und unterschiedliche Zutatentypen in menschlichen Populationen zu Fehlern bei der Schätzung der Lebensmittelmenge führen.

Außerdem hat das Gerät einige Probleme, wenn die Farbe des Essens mit seinem Hintergrund übereinstimmt - zum Beispiel Reis auf einem weißen Teller.

Dennoch sind sie optimistisch, dass die Verwendung ihres Geräts ein Werkzeug für übergewichtige und fettleibige Menschen sein könnte, um ihre Kalorienzufuhr zu überwachen, zusätzlich zu möglichen Vorteilen für Patienten mit Diabetes, bestimmten Krebsarten und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Dr. Mingui Sun, Co-Autor der Studie und Professor für Neurologie Chirurgie an der Universität von Pittsburgh, erzählt Medizinische Nachrichten heute über weitere Anwendungen für das Gerät:

"Neben der beschriebenen Anwendung kann eButton den Lebensstil von Menschen bewerten und ihnen helfen, einen gesunden Lebensstil anzunehmen. Wir erforschen sie auch, um Blinden zu helfen, ihren Weg zu finden, die Nahrungsaufnahme von Kindern zu überwachen [und] den Nutzen und das Gleichgewicht für ältere Menschen zu steigern." Stürze verhindern. "

Er sagte auch, dass es nicht-medizinische Anwendungen für das Gerät gibt, einschließlich der Verwendung durch die Polizei oder das Militär oder als Astronautenabzeichen.

Die US-amerikanischen National Institutes of Health (NIH) unterstützten die Forschung des Teams.

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