Python 慣用語

Good tips on writing in "native" python language.

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穿戴式裝置的卡路里計算

最近整理了一些論文，主要的目的是該怎麼從穿戴式裝置算出卡路里。

這邊有一個假設，穿戴式裝置中的MEMS感測器只有加速計(accelerometer)，加速計可以做成計步器，而計算出的步數就可以拿來推卡路里。

以下是簡單的想法

加速計==> 計步器 ==> 步頻、步距、步數 ==> 卡路里

我們先來看卡路里的計算；在沒有心跳計的情況下，一般都用運動當量(METs)來推算。METs(kcal/kg/hr) 的定義是每公斤的人每小時運動可以消耗的卡路里，這是很多研究員做實驗出來的數據，他可以當作運動強度的參考值；換句話說就是，METs越大的運動，可以讓從事那個運動的人消耗越多卡路里，公式如下：

卡路里(kcal) = METs*體重(kg)*運動時間(hr)

在目前的應用情境裡面，我假設穿戴式裝置只能偵測走路或是跑步，所以METs的變化就會隨著速度而改變，在我整理了資料以後，歸納了下面速度與METs的關係：

speed(m/min)    METs
54              2.8
67              3
94              4.3
107             5
121             7
134             8.3
161             9.8
188             11
201             11.8
215             11.8
241             12.8
268             14.5
295             16
322             19
349             19.8
376             23

搭配上表，假設體重跟運動時間已知，求卡路里這個問題就可以被簡化成該如何從計步器的值算出移動速度。到這邊我們來一個國中就學過的簡單定義：

$$速度 = \frac{距離}{時間}$$

在運動時間已知的情況下，只要求出距離就可以了。計步器可以告訴我們，總共走的步數，而距離就可以用$$步數\times步距$$來表示，那步距該怎麼求呢？

在一定的速度下，人的步距可以用身高來決定，人越高、腳越長、跨步的距離當然也越長，而這個比例在1993年的時候由Y Hatano提出了一個概算；
$$男性: 步距 = 身高\times0.415$$
$$女性: 步距 = 身高\times0.412$$
不過事實上，步距會跟走路的速度有關，一般來說，速度越快，步距越長。

所以如果要算出精準的卡路里，步距還需要有另外的算法，這部分我會在其他的篇章介紹，在這邊先用身高的定值來計算吧！

到這邊，已經可以大約算出卡路里了，我來重頭整理一遍。

首先我們要從計步器的步數和步距算出總共的移動距離。

有距離以後，就可以跟運動時間相除得到平均速度。

利用平均速度就可以從表中得到這次運動的METs。

有 METs 體重 運動時間 就可以 算出卡路里了。