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Enregistrement W4401898631 · doi:10.2196/59469

Controlled and Real-Life Investigation of Optical Tracking Sensors in Smart Glasses for Monitoring Eating Behavior Using Deep Learning: Cross-Sectional Study

2024· article· en· W4401898631 sur OpenAlexvenueno aff
Simon Stankoski, Ivana Kiprijanovska, Martin Gjoreski, Filip Panchevski, Borjan Sazdov, Bojan Sofronievski, Andrew Cleal, Mohsen Fatoorechi, Charles Nduka, Hristijan Gjoreski

Notice bibliographique

RevueJMIR mhealth and uhealth · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueNutritional Studies and Diet
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTracking (education)PsychologyComputer scienceCross-sectional studyApplied psychologyArtificial intelligenceHuman–computer interactionMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background The increasing prevalence of obesity necessitates innovative approaches to better understand this health crisis, particularly given its strong connection to chronic diseases such as diabetes, cancer, and cardiovascular conditions. Monitoring dietary behavior is crucial for designing effective interventions that help decrease obesity prevalence and promote healthy lifestyles. However, traditional dietary tracking methods are limited by participant burden and recall bias. Exploring microlevel eating activities, such as meal duration and chewing frequency, in addition to eating episodes, is crucial due to their substantial relation to obesity and disease risk. Objective The primary objective of the study was to develop an accurate and noninvasive system for automatically monitoring eating and chewing activities using sensor-equipped smart glasses. The system distinguishes chewing from other facial activities, such as speaking and teeth clenching. The secondary objective was to evaluate the system’s performance on unseen test users using a combination of laboratory-controlled and real-life user studies. Unlike state-of-the-art studies that focus on detecting full eating episodes, our approach provides a more granular analysis by specifically detecting chewing segments within each eating episode. Methods The study uses OCO optical sensors embedded in smart glasses to monitor facial muscle activations related to eating and chewing activities. The sensors measure relative movements on the skin’s surface in 2 dimensions (X and Y). Data from these sensors are analyzed using deep learning (DL) to distinguish chewing from other facial activities. To address the temporal dependence between chewing events in real life, we integrate a hidden Markov model as an additional component that analyzes the output from the DL model. Results Statistical tests of mean sensor activations revealed statistically significant differences across all 6 comparison pairs (P<.001) involving 2 sensors (cheeks and temple) and 3 facial activities (eating, clenching, and speaking). These results demonstrate the sensitivity of the sensor data. Furthermore, the convolutional long short-term memory model, which is a combination of convolutional and long short-term memory neural networks, emerged as the best-performing DL model for chewing detection. In controlled laboratory settings, the model achieved an F1-score of 0.91, demonstrating robust performance. In real-life scenarios, the system demonstrated high precision (0.95) and recall (0.82) for detecting eating segments. The chewing rates and the number of chews evaluated in the real-life study showed consistency with expected real-life eating behaviors. Conclusions The study represents a substantial advancement in dietary monitoring and health technology. By providing a reliable and noninvasive method for tracking eating behavior, it has the potential to revolutionize how dietary data are collected and used. This could lead to more effective health interventions and a better understanding of the factors influencing eating habits and their health implications.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,123
Tête enseignante GPT0,445
Écart entre enseignants0,322 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations9
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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