Использование Python для реализации моделей глубокого обучения: интеллектуальная система классификации и переработки мусора
Использование Python для реализации моделей глубокого обучения: интеллектуальная система классификации и переработки мусора

представлять

Интеллектуальная система классификации и переработки мусора использует технологию глубокого обучения,Может автоматически идентифицировать и классифицировать различные типы мусора.,Повысьте эффективность сбора мусора,Уменьшить загрязнение окружающей среды. В этой статье объясняется, как правительство использует Python и технологию глубокого обучения для реализации интеллектуальной системы классификации и переработки мусора.

Экологическая подготовка

Во-первых, нам нужно установить некоторые необходимые библиотеки Python:

Язык кода:bash
копировать
pip install pandas numpy scikit-learn tensorflow keras matplotlib seaborn opencv-python

Подготовка данных

Мы будем использовать общедоступный набор данных классификации мусора, такой как набор данных классификации мусора Kaggle. Вы можете загрузить набор данных с Kaggle и извлечь его в локальный каталог.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
import pandas as pd
import numpy as np
import os
import cv2
from sklearn.model_selection import train_test_split
from tensorflow.keras.utils import to_categorical

# путь к данным
data_dir = 'path_to_garbage_dataset'

# Ярлык категории
categories = ['cardboard', 'glass', 'metal', 'paper', 'plastic', 'trash']

# Чтение данных
data = []
labels = []

for category in categories:
    path = os.path.join(data_dir, category)
    class_num = categories.index(category)
    for img in os.listdir(path):
        try:
            img_array = cv2.imread(os.path.join(path, img))
            img_array = cv2.resize(img_array, (128, 128))
            data.append(img_array)
            labels.append(class_num)
        except Exception as e:
            pass

# Преобразовать в массив NumPy
data = np.array(data)
labels = np.array(labels)

# Просмотр формы данных
print(f"Форма данных: {data.shape}, Форма этикетки: {labels.shape}")

Предварительная обработка данных

Предварительная обработка данных — важный шаг в глубоком обучении. Нам нужно нормализовать данные изображения,и Преобразование меток в горячее кодирование。

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
# Нормализованные данные изображения
data = data.astype('float32') / 255.0

# Преобразование меток в горячее кодирование
labels = to_categorical(labels, num_classes=len(categories))

Постройте модель глубокого обучения

Мы построим простую модель сверточной нейронной сети (CNN), используя Keras.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense, Dropout

# Создать модель
model = Sequential()
model.add(Conv2D(32, kernel_size=(3, 3), activation='relu', input_shape=(128, 128, 3)))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Conv2D(64, kernel_size=(3, 3), activation='relu'))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Flatten())
model.add(Dense(128, activation='relu'))
model.add(Dropout(0.5))
model.add(Dense(len(categories), activation='softmax'))

# Скомпилировать модель
model.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='adam', metrics=['accuracy'])

Разделение данных

Разделите данные на обучающие и тестовые наборы.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(data, labels, test_size=0.2, random_state=42)

Модельное обучение

Обучите модель и оцените производительность.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
# Модель обучения
history = model.fit(X_train, y_train, epochs=10, batch_size=32, validation_data=(X_test, y_test))

# Модель оценки
loss, accuracy = model.evaluate(X_test, y_test)
print(f'Loss: {loss}')
print(f'Accuracy: {accuracy}')

Прогноз модели

Используйте обученную модель для прогнозирования.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
# предсказывать
y_pred = model.predict(X_test)
y_pred_classes = y_pred.argmax(axis=-1)
y_true = y_test.argmax(axis=-1)

# Распечатать предсказывать результаты
print(y_pred_classes[:10])
print(y_true[:10])

Визуализируйте результаты

Наконец, мы можем визуализировать изменения потерь и точности во время обучения, а также сравнить прогнозируемые результаты и фактические значения.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
# Визуализируйте тренировочный процесс
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(12, 4))

plt.subplot(1, 2, 1)
plt.plot(history.history['loss'], label='Training Loss')
plt.plot(history.history['val_loss'], label='Validation Loss')
plt.xlabel('Epochs')
plt.ylabel('Loss')
plt.legend()
plt.title('Training and Validation Loss')

plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(history.history['accuracy'], label='Training Accuracy')
plt.plot(history.history['val_accuracy'], label='Validation Accuracy')
plt.xlabel('Epochs')
plt.ylabel('Accuracy')
plt.legend()
plt.title('Training and Validation Accuracy')

plt.show()

# матрица путаницы
from sklearn.metrics import confusion_matrix
import seaborn as sns

cm = confusion_matrix(y_true, y_pred_classes)
plt.figure(figsize=(10, 8))
sns.heatmap(cm, annot=True, fmt='d', cmap='Blues', xticklabels=categories, yticklabels=categories)
plt.xlabel('Predicted')
plt.ylabel('Actual')
plt.title('Confusion Matrix')
plt.show()

Сценарии применения

Благодаря вышеуказанным шагам мы внедрили простую интеллектуальную систему классификации и переработки мусора. Вот некоторые конкретные сценарии применения:

  • Умный мусорный бак: благодаря встроенным камерам и моделям глубокого обучения он может автоматически идентифицировать и классифицировать мусор, повышая точность и эффективность классификации мусора.
  • Станция по переработке мусора: используйте интеллектуальную систему классификации на станции по переработке мусора, чтобы автоматически классифицировать и перерабатывать различные типы мусора, сокращая трудозатраты.
  • Экологическое образование: пропагандируйте среди общественности важность классификации мусора и повышайте экологическую осведомленность с помощью интеллектуальной системы классификации мусора. Резюме. С помощью описанных выше шагов мы реализовали простую модель глубокого обучения для интеллектуальной системы классификации и переработки мусора. Вы можете попробовать использовать различные структуры и параметры модели, чтобы улучшить производительность классификации. Надеюсь, этот урок поможет вам!
boy illustration
Неразрушающее увеличение изображений одним щелчком мыши, чтобы сделать их более четкими артефактами искусственного интеллекта, включая руководства по установке и использованию.
boy illustration
Копикодер: этот инструмент отлично работает с Cursor, Bolt и V0! Предоставьте более качественные подсказки для разработки интерфейса (создание навигационного веб-сайта с использованием искусственного интеллекта).
boy illustration
Новый бесплатный RooCline превосходит Cline v3.1? ! Быстрее, умнее и лучше вилка Cline! (Независимое программирование AI, порог 0)
boy illustration
Разработав более 10 проектов с помощью Cursor, я собрал 10 примеров и 60 подсказок.
boy illustration
Я потратил 72 часа на изучение курсорных агентов, и вот неоспоримые факты, которыми я должен поделиться!
boy illustration
Идеальная интеграция Cursor и DeepSeek API
boy illustration
DeepSeek V3 снижает затраты на обучение больших моделей
boy illustration
Артефакт, увеличивающий количество очков: на основе улучшения характеристик препятствия малым целям Yolov8 (SEAM, MultiSEAM).
boy illustration
DeepSeek V3 раскручивался уже три дня. Сегодня я попробовал самопровозглашенную модель «ChatGPT».
boy illustration
Open Devin — инженер-программист искусственного интеллекта с открытым исходным кодом, который меньше программирует и больше создает.
boy illustration
Эксклюзивное оригинальное улучшение YOLOv8: собственная разработка SPPF | SPPF сочетается с воспринимаемой большой сверткой ядра UniRepLK, а свертка с большим ядром + без расширения улучшает восприимчивое поле
boy illustration
Популярное и подробное объяснение DeepSeek-V3: от его появления до преимуществ и сравнения с GPT-4o.
boy illustration
9 основных словесных инструкций по доработке академических работ с помощью ChatGPT, эффективных и практичных, которые стоит собрать
boy illustration
Вызовите deepseek в vscode для реализации программирования с помощью искусственного интеллекта.
boy illustration
Познакомьтесь с принципами сверточных нейронных сетей (CNN) в одной статье (суперподробно)
boy illustration
50,3 тыс. звезд! Immich: автономное решение для резервного копирования фотографий и видео, которое экономит деньги и избавляет от беспокойства.
boy illustration
Cloud Native|Практика: установка Dashbaord для K8s, графика неплохая
boy illustration
Краткий обзор статьи — использование синтетических данных при обучении больших моделей и оптимизации производительности
boy illustration
MiniPerplx: новая поисковая система искусственного интеллекта с открытым исходным кодом, спонсируемая xAI и Vercel.
boy illustration
Конструкция сервиса Synology Drive сочетает проникновение в интрасеть и синхронизацию папок заметок Obsidian в облаке.
boy illustration
Центр конфигурации————Накос
boy illustration
Начинаем с нуля при разработке в облаке Copilot: начать разработку с минимальным использованием кода стало проще
boy illustration
[Серия Docker] Docker создает мультиплатформенные образы: практика архитектуры Arm64
boy illustration
Обновление новых возможностей coze | Я использовал coze для создания апплета помощника по исправлению домашних заданий по математике
boy illustration
Советы по развертыванию Nginx: практическое создание статических веб-сайтов на облачных серверах
boy illustration
Feiniu fnos использует Docker для развертывания личного блокнота Notepad
boy illustration
Сверточная нейронная сеть VGG реализует классификацию изображений Cifar10 — практический опыт Pytorch
boy illustration
Начало работы с EdgeonePages — новым недорогим решением для хостинга веб-сайтов
boy illustration
[Зона легкого облачного игрового сервера] Управление игровыми архивами
boy illustration
Развертывание SpringCloud-проекта на базе Docker и Docker-Compose