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河北环境工程学院
本科毕业论文（设计）开题报告
基于可视化分析与机器学习探究导致肥胖的因素
学生姓名 | （四号宋体居中） | ||
班 级 | （四号宋体居中，非中文Times New Roman） | ||
学 号 | （四号Times New Roman居中） | ||
系 部 | 信息工程系 | ||
专 业 | （四号宋体居中） | ||
指导教师 | （四号宋体居中） | 职称 | （四号宋体居中） |
本科毕业论文（设计）须知
- 认真学习理解《河北环境工程学院本科毕业论文（设计）工作管理规定》。
- 努力学习、勤于实践、勇于创新，保质保量的完成任务书规定的任务。
- 遵守纪律、保证出勤，因事因病离岗，应事先向导师请假，否则按旷课处理。、学生缺勤（包括病、事假）累计超过毕业论文（设计）时间1/3以上者，取消答辩资格。
- 独立完成规定的工作任务，不弄虚作假，不抄袭和拷贝别人的工作内容。否则取消答辩资格。
- 毕业论文（设计）必须符合《河北省本科毕业论文（设计）撰写规范》，否则取消答辩资格。
- 完成毕业论文（设计）期间有重大违规事件发生，或提交毕业论文（设计）的相关资料不齐全，或指导教师评定成绩为不合格的学生，将被取消答辩资格。
- 答辩结束后，及时将毕业论文（设计）成果、资料交指导教师并转交专业教研室收存，学生不得擅自带离学校。
- 根据教师下发的毕业论文（设计）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写开题报告，并于毕业论文（设计）工作开始后3周内完成，经指导教师签署意见及教研室审查后生效。
- 开题报告内容必须按统一设计文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
10、开题报告与其任务书、毕业论文（设计）等材料一并装入学生毕业论文（设计）档案袋中由系部存档。
本科毕业论文（设计）开题报告
一、总述 （一）选题意义和国内外的研究现状分析及应用现状 （1）选题意义 肥胖作为全球瞩目的健康危机，不仅威胁个体的生理机能，提升慢性病如心血管疾病、高血压的罹患概率，还对社会医疗体系构成沉重压力。因此，细致剖析肥胖成因，对于策划有效的防控措施至关重要。借助可视化分析与机器学习技术的融合，我们能以直观且精确的方式，探索肥胖与多维因素间的深层联系，为科研人员、政策规划者及广大民众提供坚实的数据支撑与实用工具，助力肥胖问题的科学应对。 （2）国内外的研究现状分析 国内方面，伴随大数据与AI技术的蓬勃进步，众多学者正积极运用机器学习模型对肥胖诱因进行预测解析。这些探索多基于广泛的健康调研数据集，历经特征筛选、模型训练等流程，构建出预测肥胖风险的智能模型。同时，数据可视化手段被广泛应用，直观展现肥胖与各类因素的关联性，深化公众对肥胖成因的理解。国际上，该领域研究同样蓬勃开展。众多发达国家凭借健全的健康数据监测网络，为肥胖研究提供了海量数据资源。研究者借此，结合尖端机器学习算法与可视化技术，深度挖掘肥胖与遗传、环境、生活习惯等因素的相互作用。此外，国际机构与研究组织亦推出了肥胖风险评估工具与可视化平台，便于公众自我评估，提升健康意识。 （3）应用现状 当前，可视化分析与机器学习技术在肥胖因素研究中的应用已拓展至多个维度。公共卫生领域，这些技术助力制定肥胖防控策略，指导健康宣教活动。医疗领域，医生运用这些技术精准评估患者肥胖风险，制定个性化治疗方案。商业领域，健康管理与移动应用开发商集成数据收集、分析与可视化功能，为用户提供量身定做的健康建议。然而，技术应用的深化仍面临挑战：数据质量与完整性是预测精度的基石；不同人群肥胖因素差异要求定制化研究；如何优化用户交互体验，提升参与度，是技术融合的关键议题。 （二）课题的主要内容 系统构建与框架选择：为了构建一个完整的系统，我们决定采用Django作为后端框架，结合SQLite数据库来存储用户数据。前端则使用Vue.js框架，结合HTML、CSS和JavaScript，以及Element UI组件库来打造用户友好的交互界面。 用户信息输入与存储：用户可以通过系统界面输入个人基本信息，包括性别、年龄、身高、体重以及饮食习惯（如高热量食物摄入频率、蔬菜摄入频率等）。这些信息将被存储在SQLite数据库中，以便后续的分析和处理。 肥胖风险评估与预测：管理员将基于用户输入的信息，利用机器学习算法（如逻辑回归、随机森林等）来评估用户的肥胖风险，并给出相应的风险等级（如低、中、高）。预测结果将实时展示给用户，帮助他们了解自己的肥胖风险状况。 个性化建议生成：根据肥胖风险评估结果，管理员将为用户生成个性化的饮食与运动建议。这些建议旨在帮助用户降低肥胖风险，改善健康状况。建议内容将基于用户的个人信息和评估结果，确保针对性和实用性。 历史记录查看功能：用户可以随时查看自己之前输入的信息及评估结果，以便对比变化。这将有助于用户了解自己的健康状况变化趋势，及时调整生活习惯。 管理员功能实现：管理员可以通过后台管理系统查看、编辑和删除用户信息，确保用户数据的准确性和完整性。同时，管理员还可以监控系统运行状态，处理异常情况，确保系统的稳定运行。 （三）拟解决的关键问题及创新点 拟解决的关键问题： 数据净化与预处理技术：肥胖因素数据集往往掺杂着重复、缺失等不良数据，如何高效清洗并预处理这些数据，确保机器学习模型的输入质量，是首要解决的技术难题。这要求能够精准识别并处理数据集中的异常值，以提升模型的预测准确性和稳定性。 机器学习算法筛选与调优：在琳琅满目的机器学习算法中，如何挑选出最适合肥胖风险预测的算法，并通过参数调优进一步提升其预测精度和泛化能力，是另一大技术挑战。这需要对各种算法的特点有深入的理解，并能根据数据集的特性进行针对性的优化。 数据可视化表达优化：设计直观、易于理解的可视化图表，以精确反映不同因素与肥胖之间的关联，是提升用户体验和参与度的重要一环。这要求在数据可视化方面具备创新思维，能够创造出既美观又富有洞察力的图表。 创新亮点则聚焦于以下几点： 可视化分析与机器学习的深度融合：本课题创新性地将可视化分析与机器学习技术相结合，不仅为用户提供肥胖风险的精准预测，还通过可视化图表直观揭示肥胖的成因，为用户带来更加全面、深入的信息体验。 交互界面的友好设计：系统前端采用Vue.js框架与Element UI组件库，结合HTML、CSS及JavaScript，精心打造出一个简洁、美观且易于操作的交互界面。这一设计使得用户能够轻松上手，快速获取所需信息，大大提升了系统的易用性。 高效的数据管理后台：为管理员量身打造的数据管理后台，支持数据的增删改查操作，极大地方便了肥胖因素数据的维护和管理。这一功能不仅提升了系统的实用性，也为后续的数据分析和研究奠定了坚实的基础。 |
二、设计方案或论文撰写提纲： （1）系统架构设计 本系统遵循前后端分离的原则，以确保系统的灵活性和可扩展性。后端部分选用Flask框架作为核心，负责处理用户请求、执行业务逻辑、与SQLite数据库进行交互以及返回响应数据。前端则采用HTML、CSS、JavaScript以及Bootstrap4框架，共同构建了一个直观且易用的用户界面。同时，前端还集成了ECharts.js库（尽管在此功能描述中未直接使用，但可用于潜在的数据可视化需求）。SQLite数据库以其轻量级和高效的特点，满足了本系统对于数据存储和检索的需求。 （2）技术选型与战略实施 后端：选择Flask框架是因为其轻量级、易于扩展的特点，非常适合快速开发Web应用。同时，Flask的生态系统丰富，提供了许多有用的扩展和中间件，可以简化开发过程。 数据库：SQLite数据库以其小巧高效的特点，满足了本系统对于数据存储和检索的需求。它不需要复杂的配置和管理，降低了部署成本，非常适合小型到中型的应用场景。 前端：采用Bootstrap4框架构建响应式布局，确保用户界面在不同设备上都能呈现出良好的显示效果。同时，利用JavaScript和Ajax技术实现与后端的异步通信，提升用户体验。 图1 功能模块图 |
三、课题进度安排： 第1-2周：完善开题报告内容，完成开题答辩。 第3-4周：完成数据采集、数据预处理或需求分析、详细设计阶段。 第5-7周：完成数据分析、可视化或数据分析平台/系统搭建，实现毕业设计方案。 第8周：撰写毕业论文提纲，准备并完成中期报告及中期答辩。 第9-10周：优化毕业设计，完成数据分析报告和毕业论文初稿。 第11-13周：修改毕业论文，完成毕业论文终稿撰写。 第14周：准备并完成毕业论文（设计）答辩。 |
四、主要参考文献： [1]Wu S ,Wang L ,Schlenk D , et al.Machine Learning-Based Toxicological Modeling for Screening Environmental Obesogens.[J].Environmental science & technology,2024,58(41):18133-18144. [2]宋彦李青,刘悦,吴瑞亭.机器学习技术应用肥胖研究的系统综述[C].中国体育科学学会.第十三届全国体育科学大会论文摘要集——专题报告(体质与健康分会).南京工业大学体育学院;上海体育学院运动科学学院;北京市西城区少年儿童业余体校;,2023:3. [3]李汝峰,陈文辉,王存川.人工智能在肥胖代谢外科中的应用[J].腹部外科,2023,36(05):329-333. [4]吕美茹,刘红蕾,贾小芳,等.机器学习在肥胖预测因素中的应用研究[C].中国营养学会,中国疾病预防控制中心营养与健康所,农业农村部食物与营养发展研究所,中国科学院上海营养与健康研究所,华中科技大学公共卫生学院.中国营养学会第十五届全国营养科学大会论文汇编.中国疾病预防控制中心营养与健康所;首都医科大学;,2022:1. [5]刘要亮,朱金林,王鸿超,等.基于集成思想和机器学习揭示不同地区肥胖人群共有的生物标志物及个性化调控方案[C].中国食品科学技术学会.第十七届益生菌与健康国际研讨会摘要集.江南大学食品学院;,2022:2. [6]赵冉冉,邓志杰,杨榕桂,等.基于机器学习算法的超重/肥胖患者减重效果预测模型构建及影响因素分析[J].广西医学,2023,45(16):1969-1976. [7]陶雅丽,飒日娜,刘蓉,等.2018年陕西省成人中心性肥胖流行状况及相关因素分析[J].中国慢性病预防与控制,2024,32(02):130-133. [8]刘忠慧,赵赛赛,肖英琛,等.天津市2019—2023年中小学生超重肥胖流行趋势及相关因素分析[J].中国学校卫生,2024,45(08):1176-1180+1185. [9]贾若雨,白琨,李嘉浪.基于CMP运行过程数据可视化分析系统的研究与实现[J].电子工业专用设备,2024,53(04):24-29. [10]张名扬,王子俊,罗兴稳,等.基于协同过滤算法的旅游景点可视化分析系统的设计与实现[J].长江信息通信,2024,37(07):21-23.DOI:10.20153/j.issn.2096-9759.2024.07.007. [11]于海军,杨梦博,李盛阳.空间科学实验数据可视化分析系统技术研究[J].载人航天,2024,30(03):328-336.DOI:10.16329/j.cnki.zrht.2024.03.005. [12]丁宇阳,胡涵,王莹露,等.基于区块链技术的旅游服务及可视化分析系统设计[J].长江信息通信,2024,37(02):166-169.DOI:10.20153/j.issn.2096-9759.2024.02.050. [13]Sun Z ,Yuan Y ,Farrahi V , et al.Using interpretable machine learning methods to identify the relative importance of lifestyle factors for overweight and obesity in adults: pooled evidence from CHNS and NHANES[J].BMC Public Health,2024,24(1):3034-3034. [14]Helforoush Z ,Sayyad H .Prediction and classification of obesity risk based on a hybrid metaheuristic machine learning approach[J].Frontiers in Big Data,2024,71469981-1469981. [15]Chen C ,Chen S ,Cui K , et al.ETVis: a visual analytics system for high school entrance examination results and mobility patterns[J].Journal of Visualization,2024,(224):1-17. |
五、指导教师意见（选题的意义、创新点、前期基础工作、存在的难点和困难、建议等）：（指导教师意见不少于100字，且从选题的意义、创新点、前期基础工作、存在的难点和困难、建议等角度进行评价。） 指导教师（签名）： 年 月 日 |
六、教研室审查意见： 教研室主任（签名）： 年 月 日 |
