竞赛保研 基于深度学习的水果识别 设计 开题 技术

news2024/11/17 3:53:26

1 前言

Hi,大家好,这里是丹成学长,今天做一个 基于深度学习的水果识别demo

这是一个较为新颖的竞赛课题方向,学长非常推荐!

🧿 更多资料, 项目分享:

https://gitee.com/dancheng-senior/postgraduate

2 开发简介

深度学习作为机器学习领域内新兴并且蓬勃发展的一门学科, 它不仅改变着传统的机器学习方法, 也影响着我们对人类感知的理解,
已经在图像识别和语音识别等领域取得广泛的应用。 因此, 本文在深入研究深度学习理论的基础上, 将深度学习应用到水果图像识别中,
以此来提高了水果图像的识别性能。

3 识别原理

3.1 传统图像识别原理

传统的水果图像识别系统的一般过程如下图所示,主要工作集中在图像预处理和特征提取阶段。

在大多数的识别任务中, 实验所用图像往往是在严格限定的环境中采集的, 消除了外界环境对图像的影响。 但是实际环境中图像易受到光照变化、 水果反光、
遮挡等因素的影响, 这在不同程度上影响着水果图像的识别准确率。

在传统的水果图像识别系统中, 通常是对水果的纹理、 颜色、 形状等特征进行提取和识别。

在这里插入图片描述

3.2 深度学习水果识别

CNN 是一种专门为识别二维特征而设计的多层神经网络, 它的结构如下图所示,这种结构对平移、 缩放、 旋转等变形具有高度的不变性。

在这里插入图片描述

学长本次采用的 CNN 架构如图:
在这里插入图片描述

4 数据集

  • 数据库分为训练集(train)和测试集(test)两部分

  • 训练集包含四类apple,orange,banana,mixed(多种水果混合)四类237张图片;测试集包含每类图片各两张。图片集如下图所示。

  • 图片类别可由图片名称中提取。

训练集图片预览

在这里插入图片描述

测试集预览
在这里插入图片描述

数据集目录结构
在这里插入图片描述

5 部分关键代码

5.1 处理训练集的数据结构

import os
import pandas as pd    

train_dir = './Training/'
test_dir = './Test/'
fruits = []
fruits_image = []

for i in os.listdir(train_dir):
    for image_filename in os.listdir(train_dir + i):
        fruits.append(i) # name of the fruit
        fruits_image.append(i + '/' + image_filename)
train_fruits = pd.DataFrame(fruits, columns=["Fruits"])
train_fruits["Fruits Image"] = fruits_image

print(train_fruits)

5.2 模型网络结构

import matplotlib.pyplot as plt
​    import seaborn as sns
​    from keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator, img_to_array, load_img
​    from glob import glob
​    from keras.models import Sequential
​    from keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Activation, Dropout, Flatten, Dense
​    img = load_img(train_dir + "Cantaloupe 1/r_234_100.jpg")
​    plt.imshow(img)
​    plt.axis("off")
​    plt.show()
​    

    array_image = img_to_array(img)
    
    # shape (100,100)
    print("Image Shape --> ", array_image.shape)
    
    # 131个类目
    fruitCountUnique = glob(train_dir + '/*' )
    numberOfClass = len(fruitCountUnique)
    print("How many different fruits are there --> ",numberOfClass)
    
    # 构建模型
    model = Sequential()
    model.add(Conv2D(32,(3,3),input_shape = array_image.shape))
    model.add(Activation("relu"))
    model.add(MaxPooling2D())
    model.add(Conv2D(32,(3,3)))
    model.add(Activation("relu"))
    model.add(MaxPooling2D())
    model.add(Conv2D(64,(3,3)))
    model.add(Activation("relu"))
    model.add(MaxPooling2D())
    model.add(Flatten())
    model.add(Dense(1024))
    model.add(Activation("relu"))
    model.add(Dropout(0.5))
    
    # 区分131类
    model.add(Dense(numberOfClass)) # output
    model.add(Activation("softmax"))
    model.compile(loss = "categorical_crossentropy",
    
                  optimizer = "rmsprop",
    
                  metrics = ["accuracy"])
    
    print("Target Size --> ", array_image.shape[:2])


## 

5.3 训练模型

    
​    train_datagen = ImageDataGenerator(rescale= 1./255,
​                                       shear_range = 0.3,
​                                       horizontal_flip=True,
​                                       zoom_range = 0.3)
​    

    test_datagen = ImageDataGenerator(rescale= 1./255)
    epochs = 100
    batch_size = 32
    train_generator = train_datagen.flow_from_directory(
                    train_dir,
                    target_size= array_image.shape[:2],
                    batch_size = batch_size,
                    color_mode= "rgb",
                    class_mode= "categorical")
    
    test_generator = test_datagen.flow_from_directory(
                    test_dir,
                    target_size= array_image.shape[:2],
                    batch_size = batch_size,
                    color_mode= "rgb",
                    class_mode= "categorical")
    
    for data_batch, labels_batch in train_generator:
        print("data_batch shape --> ",data_batch.shape)
        print("labels_batch shape --> ",labels_batch.shape)
        break
    
    hist = model.fit_generator(
            generator = train_generator,
            steps_per_epoch = 1600 // batch_size,
            epochs=epochs,
            validation_data = test_generator,
            validation_steps = 800 // batch_size)
    
    #保存模型 model_fruits.h5
    model.save('model_fruits.h5')


顺便输出训练曲线

    #展示损失模型结果
​    plt.figure()
​    plt.plot(hist.history["loss"],label = "Train Loss", color = "black")
​    plt.plot(hist.history["val_loss"],label = "Validation Loss", color = "darkred", linestyle="dashed",markeredgecolor = "purple", markeredgewidth = 2)
​    plt.title("Model Loss", color = "darkred", size = 13)
​    plt.legend()
​    plt.show()#展示精确模型结果
    plt.figure()
    plt.plot(hist.history["accuracy"],label = "Train Accuracy", color = "black")
    plt.plot(hist.history["val_accuracy"],label = "Validation Accuracy", color = "darkred", linestyle="dashed",markeredgecolor = "purple", markeredgewidth = 2)
    plt.title("Model Accuracy", color = "darkred", size = 13)
    plt.legend()
    plt.show()


![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/686ace7db27c4145837ec2e09e8ad917.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBARGFuQ2hlbmctc3R1ZGlv,size_17,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)

在这里插入图片描述

6 识别效果

from tensorflow.keras.models import load_model
import os
import pandas as pd
from keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator,img_to_array, load_img
import cv2,matplotlib.pyplot as plt,numpy as np
from keras.preprocessing import image

train_datagen = ImageDataGenerator(rescale= 1./255,
                                    shear_range = 0.3,
                                    horizontal_flip=True,
                                    zoom_range = 0.3)

model = load_model('model_fruits.h5')
batch_size = 32
img = load_img("./Test/Apricot/3_100.jpg",target_size=(100,100))
plt.imshow(img)
plt.show()

array_image = img_to_array(img)
array_image = array_image * 1./255
x = np.expand_dims(array_image, axis=0)
images = np.vstack([x])
classes = model.predict_classes(images, batch_size=10)
print(classes)
train_dir = './Training/'

train_generator = train_datagen.flow_from_directory(
        train_dir,
        target_size= array_image.shape[:2],
        batch_size = batch_size,
        color_mode= "rgb",
        class_mode= "categorical”)
print(train_generator.class_indices)

在这里插入图片描述

    fig = plt.figure(figsize=(16, 16))
    axes = []
    files = []
    predictions = []
    true_labels = []
    rows = 5
    cols = 2
# 随机选择几个图片
def getRandomImage(path, img_width, img_height):
    """function loads a random image from a random folder in our test path"""
    folders = list(filter(lambda x: os.path.isdir(os.path.join(path, x)), os.listdir(path)))
    random_directory = np.random.randint(0, len(folders))
    path_class = folders[random_directory]
    file_path = os.path.join(path, path_class)
    file_names = [f for f in os.listdir(file_path) if os.path.isfile(os.path.join(file_path, f))]
    random_file_index = np.random.randint(0, len(file_names))
    image_name = file_names[random_file_index]
    final_path = os.path.join(file_path, image_name)
    return image.load_img(final_path, target_size = (img_width, img_height)), final_path, path_class

def draw_test(name, pred, im, true_label):
    BLACK = [0, 0, 0]
    expanded_image = cv2.copyMakeBorder(im, 160, 0, 0, 300, cv2.BORDER_CONSTANT, value=BLACK)
    cv2.putText(expanded_image, "predicted: " + pred, (20, 60), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
        0.85, (255, 0, 0), 2)
    cv2.putText(expanded_image, "true: " + true_label, (20, 120), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
        0.85, (0, 255, 0), 2)
    return expanded_image
IMG_ROWS, IMG_COLS = 100, 100

# predicting images
for i in range(0, 10):
    path = "./Test"
    img, final_path, true_label = getRandomImage(path, IMG_ROWS, IMG_COLS)
    files.append(final_path)
    true_labels.append(true_label)
    x = image.img_to_array(img)
    x = x * 1./255
    x = np.expand_dims(x, axis=0)
    images = np.vstack([x])
    classes = model.predict_classes(images, batch_size=10)
    predictions.append(classes)

class_labels = train_generator.class_indices
class_labels = {v: k for k, v in class_labels.items()}
class_list = list(class_labels.values())

for i in range(0, len(files)):
    image = cv2.imread(files[i])
    image = draw_test("Prediction", class_labels[predictions[i][0]], image, true_labels[i])
    axes.append(fig.add_subplot(rows, cols, i+1))
    plt.imshow(cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB))
    plt.grid(False)
    plt.axis('off')
plt.show()

在这里插入图片描述

7 最后

🧿 更多资料, 项目分享:

https://gitee.com/dancheng-senior/postgraduate

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1390630.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

图像处理:孤立点的检测

图像处理-孤立点的检测 孤立点的检测在图像处理中通常涉及到检测图像中的突变或者边缘,而使用二阶导数是一种常见的方法。一阶导数可以帮助找到图像中的边缘,而二阶导数则有助于检测边缘上的峰值,这些峰值可能对应于孤立点或者特殊的图像结构…

2024美赛数学建模思路 - 案例:FPTree-频繁模式树算法

文章目录 算法介绍FP树表示法构建FP树实现代码 建模资料 ## 赛题思路 (赛题出来以后第一时间在CSDN分享) https://blog.csdn.net/dc_sinor?typeblog 算法介绍 FP-Tree算法全称是FrequentPattern Tree算法,就是频繁模式树算法&#xff0c…

帆软笔记-决策表报对象使用(两表格联动)

效果描述如下: 数据库中有个聚合商表,和一个储能表,储能属于聚合商,桩表中有个字段是所属聚合商。 要求帆软有2个表格,点击某个聚合商,展示指定的储能数据。 操作: 帆软选中表格单元&#xf…

Windows Server 2019配置DNS服务器

正文共:1234 字 31 图,预估阅读时间:1 分钟 我们在给Windows Server添加角色和功能时,会发现有一项“远程桌面服务安装”,它的介绍为“为虚拟桌面基础结构(Virtual Desktop Infrastructure,VDI&…

PyTorch Tutorial 2.0

这里是对于PyTorch Tutorial-CSDN博客的补充,但是与其相关的NLP内容无关,只是一些基础的PyTorch用法的记录,主要目的是能够自己生成一些模拟的数据集。先介绍随机数的目的是因为based on随机数方法。 当然在看随机数的方法的时候&#xff0c…

Python 最新版本 3.12.1 环境配置(windows)

文章目录 python 3.12.1环境安装3.12.1 网盘下载3.12.1 官网下载 python 安装完成测试第一个 python 程序Hello Python python 3.12.1环境安装 3.12.1 网盘下载 python 3.12.1 百度网盘地址:https://pan.baidu.com/s/1SAcH_uH0T3DiERn6AZeQlg?pwd4242 提取码&a…

java-Lambda 语法总结

文章目录 Lambda 语法概览Lambda 表达式语法1.Lambda 表达式与函数接口2.Lambda 遇上 this final Lambda 语法概览 String(] names {”Justi n ”,”caterpillar”,”Bush " }; Arrays . sort (names, new Compara tor<String> () { publ int compare (String na…

伪装目标检测模型论文阅读之:Zoom in and out

论文链接&#xff1a;https://arxiv.org/abs/2203.02688 代码;https://github.com/lartpang/zoomnet 1.摘要 最近提出的遮挡对象检测&#xff08;COD&#xff09;试图分割视觉上与其周围环境融合的对象&#xff0c;这在现实场景中是非常复杂和困难的。除了与它们的背景具有高…

布隆过滤器四种实现(Java,Guava,hutool,Redisson)

1.背景 为预防大量黑客故意发起非法的时间查询请求&#xff0c;造成缓存击穿&#xff0c;建议采用布隆过滤器的方法解决。布隆过滤器通过一个很长的二进制向量和一系列随机映射函数&#xff08;哈希函数&#xff09;来记录与识别某个数据是否在一个集合中。如果数据不在集合中…

两个方法实现echarts散点图的高光圆点

一、效果图&#xff1a; 二、代码 方法一&#xff1a;通过series的itemStyle进行设置&#xff0c;type为scatter 在 ECharts 中&#xff0c;要在二维散点图上实现看似 3D 的高光圆点效果&#xff0c;可以通过自定义散点图的 itemStyle 属性来实现。虽然无法直接创建真正的 3D…

Flume 之自定义 Source

1、简介 Flume 自带 Source 有 Avro、Thrift、Netcat、Taildir、Kafka、Http等&#xff0c;有些场合比如我们指定访问接口获取数据当做 Flume 的 Source&#xff0c;像这种定制化的 Source 需要我们自己实现&#xff0c;下面我将介绍如何自定义实现 Source。 2、自定义实现 Fl…

Linux中放大字体

环境&#xff1a;VMware17Pro&#xff0c;Ubuntu22.04 在显示设置外观中只看到图标放大的调整&#xff0c;没看到字体大小设置 不按照常规设置&#xff0c;点开下面的辅助功能->大号文本&#xff08;没有设置具体字号的选项&#xff0c;但是可以放大&#xff09; 效果图如下…

五、带登录窗体的demo

做了一个简单的带登录窗体的demo&#xff0c;有用户名和密码不能为空的验证&#xff0c;原理是在main.cpp的主函数入口处&#xff1a; 1、将默认的MainWindow主窗体注释。 2、新建一个formlogin登录窗体&#xff0c;在主函数中先运行登录窗体。 3、在登录窗体中引用MainWind…

Monorepo-uniapp 构建分享

Monorepo uniapp 构建灵感&#xff1a;刚好要做一个项目&#xff0c;于是想到升级一下之前自己写的一个vue3tspiniauno的模版框架&#xff0c;其实那个框架也不错&#xff1b;只是感觉还差点东西&#xff0c;我已经用那个小框架写了两三个项目&#xff1b;轻巧实用。为什么选…

线性代数——行列式按行(列)展开

目录 一、余子式&#xff1a;将行列式某元素所在行和列的元素全去掉 剩余部分所构成的行列式&#xff0c;称为该元素的余子式 二、代数余子式 三、行列式等于它的任一行&#xff08;列&#xff09;的各元素与对应代数余子式乘积之和 四、行列式某行元素&#xff08;列&…

transbigdata 笔记: 官方文档示例3:车辆轨迹数据处理

1 读取数据 轨迹数据质量分析 这一部分和 transbigdata笔记&#xff1a;data_summary 轨迹数据质量/采样间隔分析-CSDN博客 的举例是一样的 import pandas as pd import geopandas as gpd import transbigdata as tbddata pd.read_csv(Downloads/TaxiData-Sample.csv, names…

一文解析 Copycat Dex与 Bitcat Dex的区别

Copycat Dex和 Bitcat Dex都带一个 Cat 并且都是衍生品协议&#xff0c;很多人都会误认为这两个是同一个项目&#xff0c;实际不然。它们是面向两个不同赛道、不同资产类型的衍生品项目。 Copycat Dex和 Bitcat Dex都是衍生品 DEX&#xff0c;它们最本质的区别主要在于&#xf…

FPGA时序分析与时序约束(四)——时序例外约束

目录 一、时序例外约束 1.1 为什么需要时序例外约束 1.2 时序例外约束分类 二、多周期约束 2.1 多周期约束语法 2.2 同频同相时钟的多周期约束 2.3 同频异相时钟的多周期约束 2.4 慢时钟域到快时钟域的多周期约束 2.5 快时钟域到慢时钟域的多周期约束 三、虚假路径约…

亚马逊店飞飞ERP系统,跟卖+铺货+物流发货模式综合一体的ERP系统

跨境电商亚马逊&#xff0c;目前为止电商行业比较靠前的电商平台&#xff01;那么有人做电商&#xff0c;就会有人出单&#xff0c;有人出单就会有中转仓需求&#xff0c;代打包&#xff0c;代贴单&#xff01;那么这一切都是有一套逻辑完善的ERP来完成&#xff01;前端通过授权…

人工智能培训靠谱吗

靠谱的&#xff0c;因为人工智能是未来的发展趋势&#xff0c;因此&#xff0c;人工智能工程师也将成为就业爆款。人工智能工程师负责创建和开发自动化系统、算法和机器学习模型&#xff0c;以实现自主决策和任务执行。由于人工智能在可穿戴设备、家庭自动化、智能城市和自动驾…