日益富足的時(shí)代，人們的關(guān)注點(diǎn)從溫飽轉(zhuǎn)向飲食健康。再加上身處以 “瘦” 為美的環(huán)境中，不知有多少男女的一日三餐是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算之后決定的。 且不說(shuō)人們控制飲食的執(zhí)行力如何，在清晰記住或查閱每種食物單位重量的營(yíng)養(yǎng)含量、目測(cè)重量、再計(jì)算面前食物各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量這一環(huán)節(jié)，已經(jīng)使一部分人失去耐心。 對(duì)此，德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的 Robin Ruede 及其團(tuán)隊(duì)本月初發(fā)表的題為《在富含營(yíng)養(yǎng)信息的新型大規(guī)模食譜數(shù)據(jù)集上進(jìn)行多任務(wù)學(xué)習(xí)，來(lái)預(yù)測(cè)食物熱量》（Multi-Task Learning for Calorie Prediction on a Novel Large-Scale Recipe Dataset Enriched with Nutritional Information）的論文中提到的計(jì)算機(jī)識(shí)別方法，或許能夠幫助人們輕松完成計(jì)算食物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的第一步，直達(dá)控制飲食的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖 | 在多任務(wù)設(shè)置中進(jìn)行訓(xùn)練的模型，可推斷卡路里、成分和營(yíng)養(yǎng)素如蛋白質(zhì)等 事實(shí)上，使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)估算圖片中食物熱量的技術(shù)早就有所應(yīng)用，但 Robin Ruede 團(tuán)隊(duì)表示，現(xiàn)有的基于圖像視覺(jué)計(jì)算食物熱量的大多數(shù)產(chǎn)品通常需要手動(dòng)輸入份量大小甚至指定配料，耗時(shí)且不夠準(zhǔn)確，而且計(jì)算過(guò)程繁瑣。 已有技術(shù)通常采用多階段方法完成，將圖像按像素方向細(xì)分為食物和非食物，然后將屬食物的圖像分類(lèi)到固定的類(lèi)別集，下一階段進(jìn)行食物體積、重量估算以及營(yíng)養(yǎng)信息預(yù)測(cè)，再通過(guò)上一階段估算出的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配來(lái)預(yù)測(cè)卡路里，最后，使用元數(shù)據(jù)（例如 GPS 位置和用戶的食物偏好）來(lái)改善預(yù)測(cè)結(jié)果。 而 Robin Ruede 團(tuán)隊(duì)提出，要 “從一頓飯的圖像以端到端的方式直接預(yù)測(cè)食物熱量”，他們引入了一個(gè)框架，通過(guò)使用短語(yǔ)嵌入將食物成分及質(zhì)量、與已建立的數(shù)據(jù)庫(kù)中大量菜肴食譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比匹配，從而實(shí)現(xiàn)端到端地估算一張圖片中食物的卡路里、脂肪、蛋白質(zhì)以及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。

圖 | 該團(tuán)隊(duì)識(shí)別面包熱量的案例

據(jù)了解，為準(zhǔn)確獲取圖片中食物營(yíng)養(yǎng)成分信息、并自動(dòng)測(cè)算食物卡路里值，Robin Ruede 及其團(tuán)隊(duì)將卡路里估算與蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪以及多種成分含量的分類(lèi)預(yù)測(cè)結(jié)合，對(duì) 308000 張圖像（食物照片、成分和說(shuō)明）中的 70000 多個(gè)食譜（包括各種沙拉、披薩、蛋糕、湯等），與食品項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)中的結(jié)構(gòu)化信息進(jìn)行匹配，并基于數(shù)據(jù)庫(kù)中大規(guī)模的菜譜配方中各成分含量值，來(lái)估算一張圖片中食物的熱量及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的方法。 在確保估算數(shù)據(jù)的精確性上，Robin Ruede 團(tuán)隊(duì)以圖像食譜配方中出現(xiàn)的成分為基礎(chǔ)進(jìn)行估算，用戶提供的圖片中出現(xiàn)的卡路里、脂肪、蛋白質(zhì)等每一個(gè)成分、及其質(zhì)量，都會(huì)映射到估算程序完全結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)中，從而為生成估算的相應(yīng)結(jié)果數(shù)值備用。 具體來(lái)說(shuō)，他們提到的端到端的方式，是用單一模型替代多階段處理，僅需要指定原始輸入和最終輸出，將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于輸入網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可自動(dòng)識(shí)別內(nèi)部相關(guān)信息，并直接估計(jì)所需的最終輸出，無(wú)需進(jìn)行不同子任務(wù)的模型流水線訓(xùn)練。

原文標(biāo)題：餐食熱量一 “拍” 便知，德國(guó)科學(xué)家研發(fā)計(jì)算機(jī)視覺(jué)估算卡路里方法

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