互联网加竞赛 基于深度学习的水果识别 设计 开题 技术

news2024/10/6 14:31:08

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/1433771.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

第三篇:SQL数据模型、通用语法和语法分类

一,SQL数据模型 (一)关系型数据库(RDBMS) 1.概念 (百度百科)指采用了关系模型来组织数据的数据库,其以行和列的形式存储数据,以便于用户理解,关系型数据库这…

19113133262(微信同号)2024年光电信息与机器视觉国际学术会议(ICOIMV 2024)

【征稿进行时|见刊、检索快速稳定】2024年光电信息与机器视觉国际学术会议(ICOIMV 2024) 2024 International Conference Optoelectronic Information and Machine Vision(ICOIMV 2024) 一、【会议简介】 本次会议的主题为“光电信息与机器视觉的未来发展”。围绕这一主题&…

信钰证券:部分金融股表现坚挺,四大行集体上扬,农业银行再创新高

部分金融股5日盘中表现坚挺,截至发稿,中信银行、光大证券涨超3%,工商银行涨逾2%,中国银行、农业银行、交通银行、建设银行涨超1%。值得注意的是,农业银行盘再度刷新历史新高。 音讯面上,2月5日&#xff0c…

Fink CDC数据同步(六)数据入湖Hudi

数据入湖Hudi Apache Hudi(简称:Hudi)使得您能在hadoop兼容的存储之上存储大量数据,同时它还提供两种原语,使得除了经典的批处理之外,还可以在数据湖上进行流处理。这两种原语分别是: Update/Delete记录:H…

什么?AI居然能拜年!!!

一、AI拜年的意义和背景 AI拜年作为新年祝福的一种形式,是利用人工智能技术为传统的拜年文化注入现代元素。在当今移动互联网时代,AI拜年的出现具有重要意义,它既延续了传统的节日习俗,又利用了先进的科技手段,为人们…

洛谷问题美国血统 American Heritage、新二叉树题解(关于二叉树的遍历问题)

目录 一.美国血统 American Heritage 二.新二叉树 一.美国血统 American Heritage P1827 [USACO3.4] 美国血统 American Heritage - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn) 题目描述 农夫约翰非常认真地对待他的奶牛们的血统。然而他不是一个真正优秀的记帐员。他把他…

MVC、MVP、MVVM三种模式的介绍及区别(代码例子说明)

目录 一、MVC(Model-View-Controller) 二、MVP(Model-View-Presenter) 三、MVVM(Model-View-ViewModel) 四、几种架构模式的比较 五、例子演示 前言 ”软件系统的架构将系统描述为计算机组件及组件之间…

基于A-Star搜索算法的迷宫小游戏的设计

这篇文章是作者人工智能导论课的大作业,发出来供大家学习参考(有完整代码)。想要论文WORD文件的可以在本文资源处下载(可能还在审核)。 摘要: 本文章聚焦于基于A-Star搜索算法的迷宫小游戏设计,…

蓝桥杯Web应用开发-CSS 基础语法3(文本属性)

CSS 基础语法-文本属性 专栏持续更新中 文本属性 文本属性用于定义文本的样式,通过文本属性,可以改变文本的颜色、字间距、对齐方式、文本修饰和文本缩进等。常用文本属性如下表所示: 属 性可取值描述line-heightnormal、number、length、…

vulhub中Apache APISIX Dashboard API权限绕过导致RCE(CVE-2021-45232)

Apache APISIX是一个动态、实时、高性能API网关,而Apache APISIX Dashboard是一个配套的前端面板。 Apache APISIX Dashboard 2.10.1版本前存在两个API/apisix/admin/migrate/export和/apisix/admin/migrate/import,他们没有经过droplet框架的权限验证&…

【Java报错】显示错误“Error:java: 程序包org.springframework.boot不存在“

使用idea运行项目,显示错误信息如下: 原因是:idea配置的maven加载不到autoconfigure。 解决方案一: 第6步绕过证书语句如下: -Dmaven.wagon.http.ssl.insecuretrue -Dmaven.wagon.http.ssl.allowalltrue 打开终端&am…

C++一维数组

个人主页:PingdiGuo_guo 收录专栏:C干货专栏 铁汁们大家好呀,我是PingdiGuo_guo,今天我们来学习一下数组(一维)。 文章目录 1.数组的概念与思想 2.为什么要使用数组 3.数组的特性 4.数组的操作 1.定义…

浅谈QT的几种线程的使用和区别。

简介: 线程是操作系统中的基本执行单元,是一个独立的执行路径。每个线程都有自己的栈空间,用于存储本地变量和函数调用的上下文。多个线程可以在同一进程中并发执行,从而实现并发处理,提高程序的性能和响应能力。 与进…

【Docker】入门到精通(常用命令解读)

一、准备工作 1.配置Docker的yum库 首先要安装一个yum工具 yum install -y yum-utils安装成功后,执行命令,配置Docker的yum源: yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo2.安装Docker 执…

Go语言深度解析:探索 crypto/md5 标准库的强大功能

Go语言深度解析:探索 crypto/md5 标准库的强大功能 引言Go语言和MD5的基础知识MD5算法简介Go语言概述Go中的MD5实现 crypto/md5 库的使用方法基本用法处理大型数据安全注意事项 实际案例分析示例1:文件的MD5校验示例2:网络数据的MD5哈希示例3…

第9章 安全漏洞、威胁和对策(9.11-9.16)

9.11 专用设备 专用设备王国疆域辽阔,而且仍在不断扩张。 专用设备是指为某一特定目的而设计,供某一特定类型机构使用或执行某一特定功能的任何设备。 它们可被看作DCS、物联网、智能设备、端点设备或边缘计算系统的一个类型。 医疗设备、智能汽车、…

154基于matlab的二维元胞自动机模拟森林火灾(生命游戏 )和模拟收费站交通流

基于matlab的二维元胞自动机模拟森林火灾(生命游戏 )和模拟收费站交通流。全国大学生美国建模竞赛,程序已调通,可直接运行。 154 元细胞自动机 森林起火 收费站交通 (xiaohongshu.com)

大人不华,君子务实|复旦大学-华盛顿大学EMBA C18班优秀学生代表周靖毕业典礼演讲

周靖      Ecarx集团首席财务官      亲爱的Mazzeo院长、殷院长、尊敬的各位老师们、家人们以及各位同学们和毕业生们:      今天,当我们站在开启人生新篇章的分岔路,真是五味杂陈,感慨万千。对我们而言,能…

Day 35 | 贪心 860.柠檬水找零 、 406.根据身高重建队列 、 452. 用最少数量的箭引爆气球

860.柠檬水找零 题目 文章讲解 视频讲解 思路&#xff1a;分别列出三种支付方式对应的找零情况 class Solution {public boolean lemonadeChange(int[] bills) {int five 0, ten 0, twenty 0;for (int i 0; i < bills.length; i) {if (bills[i] 5) {five;} else if…

undefined symbol: avio_protocol_get_class, version LIBAVFORMAT_58

rv1126上进行编译和在虚拟机里面进行交叉编译ffmpeg都不行 解决办法查看 查看安装的ffmpeg链接的文件 ldd ./ffmpeg rootEASY-EAI-NANO:/home/nano/ffmpeg-4.3.6# ldd ffmpeg linux-vdso.so.1 (0xaeebd000)libavdevice.so.58 > /lib/arm-linux-gnueabihf/libavde…