一、项目基本情况

为了方便用户查询各类食物的营养元素含量，本项目创建了一个食物营养成分数据库，采集了常见的12大类食物，其中包含每类食物的数量各不相同，变化从最少的薯类18种到最多的蔬菜类200种。数据的采集和分类数据表的创建，为用户提供了方便的食物营养成分查询平台，有助于用户制定科学合理的膳食菜单，达到健康饮食的目标。

利用人工智能技术构建了一个餐盘多目标检测深度学习模型，用于饮食营养的智能监测。为此，采集了包含21类日常菜谱的大量餐盘图像数据集，并确保同一种菜系有多种不同样式的餐盘，以提高模型训练的准确性。目前利用该模型能对训练集中包含的21类菜谱餐盘达到比较高的识别率（90%）。

基于上述食物营养数据库和餐盘菜品识别模型，利用目前比较流行的微信小程序开发技术，设计并开发了健康管理科普小程序，用于日常健康生活知识科普、食物营养成分查询、分享点评、咨询答疑、菜品识别、菜谱推荐、健康指标记录分析等多项功能。

二、项目完成情况

1、设计研发膳食营养智能监测和健康生活科普软件，提高营养评估准确率。

该科普软件已经设计开发完成，并进行了用户测试。软件是目前比较流行的微信小程序形式，方便用户使用。其功能不仅包括了立项时预期的膳食监测、健康生活知识科普、饮食分享点评、智能咨询功能，还包含有食物营养查询、菜谱推荐、健康指标记录等多项功能。其中菜品识别的准确率达到90%。

2、招募60+60名志愿者进行软件测试，有效满意率达90%以上。

为了从真实的用户中采集数据并进行系统测试，项目初期从石家庄学院招募30名师生分两次对小程序的体验版进行了测试，即初期测试在石家庄学院完成两次共60人次。另外，项目组与石家庄国红健康管理咨询有限公司合作，从电大街社区分两次招募志愿者，每次30名，即后期测试在电大街社区完成两次共 60人次对小程序进行测试，并用小程序中“评价和建议”功能模块进行满意度调查和意见反馈的数据收集，结果显示初期和后期60+60人次的测试满意率达95%。

3、发表高水平国际期刊和会议论文2～4篇，申请发明专利1～2项。

（1）在项目执行过程中，为了宣传和推广项目成果，在国际期刊发表论文2篇，其中一篇被SCI收录，一篇被EI收录。

2023年10月，在国际期刊《Journal of Food Measurement and Characterization》发表一篇名为“Image-based methods for dietary assessment a survey”的论文，被SCI收录。

2022年6月，在国际期刊《Journal of Reliable Intelligent Environments》发表一篇名为“Feature selection and human arm activity classification using a wristband”的论文，被EI收录。该论文主要研究内容是通过改进手腕式活动监测算法，提高日常活动分类的性能。

（2）发明专利2项，其中申请发明专利并实质审查生效1项，授权发明专利1项。

2021年11月，申请的一项发明专利《一种饮食和运动智能监测系统》于2022年1月被公布，并于2022年2月实质审查生效。

2022年11月18日，一项发明专利《基于自适应加速度信号分割的人体姿势实时识别方法》被授权。

4、项目成果的推广应用，可提升全民健康水平，节省居民医疗费用。

目前，通过志愿者对小程序的测试，用户在“引导用户合理膳食和健康生活”及“预防肥胖和减少慢病发生”等方面的反馈良好。

三、健康管理小程序基本情况介绍

健康管理小程序首页由轮播图、主功能区和底部导航栏组成。主功能区包含合理膳食、适当运动、智能咨询、分享点评、菜品识别、营养查询、营养对比和食谱推荐8大功能。底部导航栏包含首页、健康记录和我的三个功能区。其中，健康记录页面包含膳食记录，身体指标记录，血液指标记录和体温记录4个功能。我的页面包含个人基本信息、我的主页、我的收藏和关于我们4项功能。系统功能结构和首页面如图1所示。

图 1 健康管理小程序功能框图和首页面布局

（1） 合理膳食模块

合理膳食模块为用户提供了健康饮食的科普文章、科普视频以及伴餐音乐。旨在用生动有趣的技术手段向用户普及和推广膳食营养的科学知识。其中，科普文章和科普动画都来自《中国居民膳食指南》的内容，从而保证科普内容和科学知识的正确性及权威性；伴餐音乐选用的是中医五音疗法推荐的能促进消化的歌单，用户就餐过程中不仅能享受美食，同时还可听动听悦耳的促消化音乐。用户可根据自身爱好和需求选取阅读文章或观看动画。页面布局采用将多个主题标题折叠式放到同一页，当点按其中一个主题的右侧按钮时，其对应的内容（可文字，可图片，可动画，可音乐播放）就展开显示，再次点按右侧按钮又可折叠。这种折叠式设计，便于用户在不同主题直接切换，而不用频繁翻页。

（2） 适当运动模块

适当运动模块为用户提供了日常活动的科普知识，包括运动与健康，运动分类，正确跑步姿势等多种针对身体不同部位的运动讲解。这些内容展示方式可以是文字、图片或视频、动画等多种形式，旨在用生动有趣的技术手段向用户普及和推广运动与健康的科学知识。

（3） 智能咨询模块

智能咨询模块可针对饮食和运动等专业内容进行咨询。但为了保证答案的科学性和准确性，对于专业内容的回答，需要首先创建相对应的数据库，然后，系统根据用户提问句中的关键词，从数据库中进行模糊查询，快速获取答案。

（4）分享与点评模块

用户进入分享点评模块，可以将自己的一日三餐拍照并上传到分享区域，也可在分享区域点评其他人分享的信息。用户之间通过相互之间的点赞和评论操作互相鼓励和督促，更能促进大家的积极性，养成健康生活好习惯。

（5）菜品识别模块

用户利用菜品识别模块自动记录和监测每餐的营养情况。用户将烹饪好的餐盘拍照上传，系统自动调用预先训练好的基于菜品的营养评估深度模型，识别餐盘中食物名称，并分析所含的营养成分。同时将餐盘照片和营养评估报告存入膳食记录数据库。也可通过查看记录显示历史识别记录。

（6） 营养查询模块

营养查询模块为用户提供了12大类食物的营养素表。为方便查询，界面上端直接列出了食物类别名称，用户只需点按相应的按钮，即可显示该类食物按某营养素排名靠前的食物营养素表。

（7）营养对比模块

营养对比模块对每类食物按基本营养、矿物质、维生素等分别以图形的方式直观地展示按某营养素排名的前20种食物。直观的数据对比能够使用户更加清晰地了解各种食物的营养价值，从而根据自己的需求搭配健康饮食。

（8） 菜谱推荐模块

菜谱推荐模块为用户提供了不同类别的饮食营养指导和相应的菜谱样例，包括控糖食养、控脂食养、减脂餐和增肌餐等。

（9） 我的模块

我的模块通过点按页面底部菜单的右侧按钮进入。其包含健康指标记录和分析，血糖记录和分析，查看历史记录等功能。

（10） 资讯模块

资讯模块通过点按页面底部菜单的右侧按钮进入。其包含小程序二维码、评价和建议和关于我们等功能。

使用说明：该小程序不用安装，微信直接扫二维码即可出现该小程序信息，点按底部的前往按钮即可进入主页面。若第一次使用可能需要稍微等待管理员授权，一旦授权成功以后就直接进入主页。进入主页后可根据自己的兴趣点按主页上的任何功能按钮，进入相应的功能模块界面。

健康管理小程序二维码