評估活動量等級與總熱量消耗計算

在上一節中，系統利用特徵值的整合，將評估分數經由 sigmoid function 轉換 成 METs 值後，本節將說明此 METs 值所代表的活動量等級以及利用 METs 值計 expenditure for CARS 之表格所顯示的研究結果，來定義不同等級的活動與其相對 應的 METs 值範圍，本研究將 energy expenditure for CARS 表格重新整理成表 1.4。

依據第一章第二節中表格 1.4 Infant’s activity rating scale (IARS) 所示，不同等級 的活動會對應到不同的平均 METs 值與其標準差。本系統利用此平均值與標準 差，定義了不同活動等級之隸屬函數，方便 METs 值與嬰兒當下的活動等級的對 應與轉換。

一般而言，常見的 membership function 有高斯模糊函數、三角模糊函數與梯 形模糊函數，本研究採用高斯模糊函數作為 membership function，因為表 1.4 的 結果正好可以給予高斯函數的平均值與標準差，如式子 (5-3-1) 所示。

圖 5.10 Membership functions of each physical activity level。

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欄位之值，如圖 5.10 所示為各活動等級之隸屬函數。圖中活動量等級 1 之隸屬函 數為藍色的高斯函數，活動量等級 2 之隸屬函數為綠色的高斯函數，活動量等級 3 之隸屬函數為紅色的高斯函數，而活動量等級 4 之隸屬函數則為藍綠色的高斯 函數。

經由隸屬函數的轉換，系統輸入的 METs 值會計算出隸屬於不同活動等級之 隸屬程度值，換算後隸屬程度值最高的活動等級即為嬰兒當下的活動等級。惟須 注意當 METs 值小於 1 時，可能出現活動等級 2 的隸屬程度高於活動等級 1 之隸 屬程度而造成誤判，因此只要 METs 值小於 1 系統就會直接判定其活動等級為 1；

另外，當 METs 值大於 4.5 時，系統會判斷其活動等級為 4。因為在本系統適合使 用之月齡大小的嬰兒並不應出現 METs 大於 4.5 之活動內容，一旦發生此狀況，

表示系統可能誤判或出錯。

將 METs 值換算為活動等級的好處是，照護者在觀察嬰兒活動狀況時只看單 純的 METs 值無法評斷整體活動的狀況，而轉換為有意義的活動等級後，就可以 知道在整個活動的過程中，嬰兒發生不同活動等級的比例，若是嬰兒長時間處於 活動等級 4，表示嬰兒可能活動過度需要休息；反之，若是嬰兒長時間處於活動 等級 1 的狀態，表示嬰兒的活動量明顯不足，需要家長或照護者搭配遊戲等方式，

激發嬰兒對於活動的興致，促進其身體健康發展。

(B) 總熱量消耗計算

本系統除了讓照護者得知嬰兒活動過程中出現不同活動等級的詳細狀況 外，還可以計算出活動過程中的總熱量消耗。誠如第一章第二節所述，本系統會 依據公式 (1-1)，計算出嬰兒在活動過程中的總熱量消耗。如圖 5.11 所示為系統 監測嬰兒活動量的連續影像範例，圖 5.11(a) 為該範例之連續影像輸入，從影像 序列中觀察到嬰兒先爬行了一小段距離，接著鏡頭發現嬰兒可能超出監控畫面，

因此移動鏡頭讓嬰兒在影像中的位置修正回系統所定義之安全範圍內，之後坐著 的嬰兒出現拍手與搖晃身體的動作但不再發生位移。圖 5.11(b) 為系統針對嬰兒 活動當下的評估結果，左圖為第 361 至第 720 張影像的 METs 波形圖，而圖的上 方是第 720 張影像當下的累積熱量消耗與 METs 值 (含活動量等級評估結果)；右 圖為第 721 至第 1080 張影像的 METs 波形圖，而圖的上方是第 1080 張影像當下 的累積熱量消耗與 METs 值 (含活動量等級評估結果)；活動量等級之評估方式如

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本節 (A) 部分所述，而累積之總熱量消耗算法則是將圖 5.11(b)中紅色曲線下面 積積分後，再乘上該嬰兒之體重值所得。在此須特別注意單位之換算，1MET 表 示每小時每公斤體重消耗 1 仟卡，因此總消耗熱量為以仟卡為單位，嬰兒之體重 則以公斤為單位。

(a)

(b)

圖 5.11 監測嬰兒活動量的連續影像範例

(a)嬰兒活動影片 1_17_17 第 360 至第 1076 張連續影像；(b)活動量評估結果。

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本系統使用 Microsoft Visual Studio 2010 編譯器，而電腦之硬體配備如表 6.1 所示。系統利用架設在嬰兒室內活動空間的數位固定攝影機 Sony HDR-XR500、

JVC GZ-VX705SU 與 PT IP 攝影機 Zavio P5116 (詳細規格如附錄 A) 拍攝嬰兒活

CPU Intel Xeon E3-1230V2 4C8T/8MB/

3.3GHz(Turbo 3.7G) /22nm/L3 8Mb0 主機板 ASUS P8H77-I/miniITX/1A1D1H 記憶體 Kingston DDR3 8G-1600 (*2)

硬碟 WD 2TB 64M/7200RPM/2002FAEX 顯示卡 EVGA GTX660 3G DDR5 SC 電源供應器 RAIDER 450W/80PLUS