基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统技术方案

本发明专利技术公开了基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统，所述系统包括电子设备和终端，电子设备包括图像采集单元、交互单元、处理单元、评估单元、存储单元、显示单元及显示屏，处理单元、评估单元由计算机软件进行数据运算，并由存储器进行存储用户的信息和数据。显示单元包含显示屏，可以用于显示录入信息以及显示体成分测量过程和结果，显示膳食营养推荐。交互单元通过数据线或者蓝牙、WIFI的形式将终端的信息录入数据传输给处理单元，交互单元也将评估单元所出具的体成分检测数据以及膳食营养推荐传输给终端，进行数据储存和显示，以及报告单出具。以及报告单出具。以及报告单出具。

【技术实现步骤摘要】
基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统


[0001]本专利技术涉及生物医学工程领域，具体涉及基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统。

技术介绍

[0002]在医学临床与基础研究中，体成分是营养状态基本评估中与营养最密切的实验室检查数据之一，对于评估营养和指导营养有重要的价值。市面上的直接测量体成分的方法有双能X射线吸收法、核磁共振成像法、CT法、水下称重法、空气置换法、生物电阻抗分析法、稀释法、脂肪溶解气体法、超声波法、人体测量推算法等。
[0003]其中，水下称重法是一种应用广泛、经典的实验室方法，且常常被作为一种评价身体成分的标准方法。这一方法将人体分为脂肪及非脂肪成分(包括骨骼、肌肉及其它非脂肪组织)，通过对身体密度的测量，间接推测体脂率和去脂体重的有效测量方法。这种测量是建立在身体瘦体重和脂肪组织的密度测量的基础上，推测结果比较合理、精确，是比较和评定其他方法的“金”标准。但水下密度法存在操作程序复杂的缺点，且无法提供节段肌数据。
[0004]空气置换法较为舒适但费用较高。目前尚无一种既简单又精确且充分安全的以密度法为基础原理来测定人体成分的理想方法。
[0005]生物电阻抗法是一种应用较多的人体成份测量方法，其基本原理是人体内不同的组成成份具有不同的电阻率，肌肉、体液等电阻率低，具有良好的导电性能，而脂肪、骨骼等电阻率高，为电的不良导体，通过导入人体一定频率的恒流电，根据导电体的电阻R与电阻率β和长度L成正比，与横截面积S成反比，即R＝ρ(L/S),变换得到V＝ρ(L2/R),通过测量人体部分参数，结合测量获得的电阻抗，可计算人体内非脂肪物质体积，乘以非脂肪物质的平均比重，可以得到人体非脂肪物质的量，并进而能推出人体脂肪量。生物电阻抗法假设为人体四肢和躯干为一个圆柱体,圆柱体的各个部分的电阻率相同,实际上人体四肢与躯干形状不一样,四肢电阻抗占全部电阻抗的大部分, 因此,该方法最近的发展为进行多频率电阻和人体分段电阻测量,多频率电阻来测量人体细胞内、外液分布状况,人体分段测量能计算人体各个部分的非脂肪物质和脂肪物质量,以提高测量的准确性和预测脂肪的分布情况。
[0006]有研究结果表明肥胖者与体重正常者之间,无论是在体形,还是在人体组成上(如:身体中结合水的含量,以及体水的分布等)都存在明显的差异。当使用生物电阻抗测量体脂含量时,利用正常体重人群的推算方程将显著低估肥胖者身体中的脂肪含量。另外在实际应用中发现，将不同国家和地区的生物电阻抗推算方程计算所得体脂含量与水下称重法的标准结果进行比较时发现推算方程的推算结果与测量值之间差异有显著性。
[0007]所以采用生物电阻抗法来推算体脂含量的结果受测量位置的改变、不同人种人体电阻率的改变和体液中离子浓度的改变以及不同的推算方程适用性的影响。
[0008]因此，本领域技术人员提供了一种通过体态密度法测量人体成分的方法及其装置，提出一种测量方法更加精确，同时改善密度法在测量人体成分过程中存在的操作难度
大，实现费用高且无法测量节段肌的难题。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于密度法阿基米德原理，利用人体三维模型重建技术获得人体建模体积以及身体密度，从而精准计算体脂重和局部脂肪含量，从而进一步获得全身及局部人体成分数据的检测系统。
[0010]本专利技术提供基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统，所述体态密度法是一种用密度法原理，通过人体三维重建，获得人体体积与密度，进而获得人体成分的方法。
[0011]水下称重法(密度法)是多年来测定体成分的“金标准”，是经典的实验室方法。水下密度法根据阿基米德原理，通过采用排水法获得身体的密度，身体的密度为身体重量与体积之比，身体重量可直接用体重计测量，而身体的体积可采用排水法得到。然后将密度代入公式求身体的脂肪百分比。V＝(BW 一Uww)/Dw。实际人体体积应该减去肺内残余气体、气管内和肠内的气体的容积。
[0012]Db＝BW/{(BW
‑
UWw)/Dw
‑
Rv}
[0013]Db:身体密度,BW:身体在空气中体重,UWw:身体在水中体重减去附加重物,
[0014]Dw为测定时水温所对应的水密度,
[0015]Rv为体内残气量(L)。
[0016]得到身体密度后，将身体密度代入脂肪百分比计算公式计算人体脂肪量，计算脂肪百分比的公式有：
[0017]Brozek公式:fat％＝(4.57
÷
Db
‑
4.142)X 100％
[0018]Siri公式:fat％＝(4.95
÷
Db
‑
4.5)X100％
[0019]Lohman公式:fat％＝(5.30
÷
Db
‑
4.89)X100％
[0020]Forbes公式:fat％＝(5.750
÷
Db
‑
5.389)X100％
[0021]Miymoto公式:fat％＝(5.075
÷
D b
‑
4.604)X100％
[0022]本专利技术体态密度法测量人体成分的方法是使用三维建模和边缘界定技术，还原了William
·
siri提出的计算人体成份的Siri方程。
[0023]体态密度法是在金标准“水下密度法”基础上进行了一次实现方式的优化，其具备测量方法便捷、检测费用低，精确度高，测量范围广的特点。改善了密度法在测量人体成分过程中存在的操作难度大，实现费用高且无法测量局部脂肪的难题。
[0024]所述系统包括电子设备和终端，所述终端可以是当前用户的手持或是台式设备，例如，手机、平板电脑、笔记本电脑等。电子设备包括图像采集单元、交互单元、处理单元、评估单元、存储单元、显示单元及显示屏，所述电子设备可以与终端设备结合，或者是内置于所述终端设备。
[0025]所述终端界面分为功能主页、照片检测、检测数据、膳食营养推荐四个主页面。
[0026]图像采集单元用于用户图像收集，在用户穿紧身衣的前提下，通过手机拍照或者用户上传照片，以及通过扫描人体获得用户图像信息。
[0027]交互单元用于接收终端输入的当前用户的基本信息。需要说明的是终端和电子设备之间的交互方式可采用有线、蓝牙、WIFI等方式，进行数据传输。
[0028]处理单元用于识别当前用户的图像信息和基础信息，建立用户三维体积模型，最终计算出用户的体脂率，进而获得体脂含量。具体地，用正面和侧面两张照片进行人体三维模型重建，所述建模方式为用边缘界定技术提取正面和侧面属于人的像素边缘，利用机器学习算法对其它构成人体模型的像素点进一步推算，从而构建出人体完整的像素模型。结合所输入的身高数据从而获得该用户三维模型的像素距离。将该用户的三维模型的身体各部位进行分割，再对每一个部位切割为多层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统，其特征在于，所述系统包括电子设备和终端，电子设备包括图像采集单元、交互单元、处理单元、评估单元、存储单元、显示单元及显示屏，所述电子设备可以与终端设备结合，或者是内置于所述终端设备；所述终端界面分为功能主页、照片检测、检测数据、膳食营养推荐四个主页面；图像采集单元用于用户图像收集，在用户穿紧身衣的前提下，通过手机拍照或者用户上传照片，以及通过扫描人体获得用户图像信息；交互单元用于接收终端输入的当前用户的基本信息；处理单元用于识别当前用户的图像信息和基础信息，建立用户三维体积模型，最终计算出用户的体脂率，进而获得体脂含量，建立人体体态标准逻辑推算模型库，获得局部体脂含量，进而获得用户其它体成分数据；评估单元用于根据最终体成分生成身体评估，根据身体评估以及性别，生成膳食营养推荐；存储单元用于储存实验数据以及用户的数据，具体地，实验数据包括人体解剖数据以及实验统计数据，用户的数据包括图像信息、基础信息，后台运算分析数据以及评估结果，存储单元也包含用户的历史检测数据记录；显示单元用于控制显示屏显示当前用户的体成分评估结果和膳食营养推荐；交互单元还用于将当前用户的最终体成分膳食营养推荐发送至终端。2.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统，其特征在于，功能主页页面显示用户可选择的功能项目，其中体成分检测为其中一项功能。3.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统，其特征在于，照片检测页面显示用户需要输入的基础数据，包含身高、体重、性别、出生日期以及拍照或从文件上传正/反两张照片，是否怀孕的选项，综合以上信息进行分析。4.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统，其特征在于，检测数据页面显示用户的基本数据、体成分数据以及节段体成分数据，其中基本数据包含身高、体重、健康评分、基础代谢、BMI、体脂含量，并在体脂含量数据后面给出评估结果，体成分数据包括肌肉重、体脂重、去脂体重、总水分、细胞内液、细胞外液、蛋白质、无机盐，并在每一项检测结果后面给出评估结果，节段体成分数据包括腰臀比、右下肢、左下肢、躯干、右上肢、左上肢，并在每一项检测结果后面给出评估结果。5.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的体态密度法测量人体成分的系统，其特征在于，膳食营养推荐页面，显示用户的整体营养状况及膳食营养推荐方案，并给用户出具一个历史数据记录及对比数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磊，
申请(专利权)人：泰安市康宇医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：