智能手机、智能手表和其他可穿戴设备消耗的卡路里的估计差异很大。这是因为这些设备缺乏收集做出准确估计所需的所有信息所需的传感器。
但卡内基梅隆大学和印度理工学院(IIT)甘地讷格尔研究人员的新研究表明，添加廉价的热像仪可以大大提高准确性。
计算机科学学院软件与社会学院副教授MayankGoel表示，使用热像仪监测人的呼吸频率和体温，可以将能量消耗估算的误差从当前智能手表的近40%降低到不到6%。系统部(S3D)和人机交互研究所(HCII)。
“当人们看到这些数字时，他们会改变自己的行为，如果数字错误，那可能会很麻烦，”戈埃尔说。例如，那些认为自己在跑步机上燃烧了400卡路里的人可能会在一天中摄入更多卡路里，尽管他们的实际消耗量接近200卡路里。
“这是一个大问题，”他补充道。
监测呼吸一直是Goel及其人类智能传感(SMASH)实验室的长期兴趣，该实验室开发健康传感和活动识别等应用的技术。例如，他之前开发了使用多种方法来测量呼吸的方法，从无线路由器数据到分析胸部运动的定制可穿戴设备。
在进行另一个项目时，康奈尔大学信息科学专业学生、SMASH实验室暑期实习生MaiteSadeh发现了有关如何使用热像仪测量呼吸以检测热空气呼出的报告。戈埃尔的研究小组随后意识到，吸入会导致嘴唇和鼻孔周围的蒸发。这两个信号都可以由热像仪捕获。
RishirajAdhikary，博士印度理工学院甘地讷格尔分校计算机科学专业的学生，同时也是富布赖特奖学金的实验室实习生，他发现研究表明，呼吸与心率相结合可以用来测量能量消耗。
但呼吸和心率还不够，因为它们没有考虑到个体的身体和环境差异，戈埃尔说。
临床测量能量消耗的黄金标准是热量计，它利用心率、呼吸和呼出气体中的二氧化碳浓度来确定燃烧的卡路里。可穿戴设备在测量心率方面已经做得相当不错，添加热像仪将提供一种测量呼吸频率的方法。不存在测量CO2的解决方案浓度的解决方案，但热像仪可以测量体温。
“我们失去了测量氧气和CO2浓度的能力，但我们获得了温度测量，”戈埃尔说。
在机器学习的帮助下结合这三个数据点使研究人员能够开发出一个名为JoulesEye的系统，用于估算能量消耗。他们招募了54名参与者，他们骑自行车或跑步15分钟。他们的测试表明，与临床热量计相比，JoulesEye可以估算燃烧的卡路里，错误率仅为5.8%。
除了帮助健身爱好者之外，JoulesEye还可用于运动训练，以及监测慢性糖尿病或心血管疾病患者。
由Goel、Adhikary、Sadeh和IITGandhinagar计算机科学助理教授NipunBatra共同撰写的JoulesEye报告已发表在ACM移动、可穿戴和普适技术会议录上中，并将于10月份在在澳大利亚墨尔本举行的UbiComp2024会议。
将低分辨率热感相机集成到可穿戴设备中的成本中的成本应该是可行的，因为这些相机的售价已经达到45美元或更低。但戈埃尔表示，该团队正在努力将分辨率更低的热感相机整合到系统中，这可能会降低传感器的价格。它还将减少因摄像头经常对准用户脸部而引起的隐私担忧。
该团队还希望减少热像仪必须瞄准用户脸部的时间。现在完成必要的测量大约需要40秒。
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