Использование Python для реализации модели глубокого обучения для интеллектуального мониторинга безопасности пищевых продуктов
Использование Python для реализации модели глубокого обучения для интеллектуального мониторинга безопасности пищевых продуктов

Безопасность пищевых продуктов является важным вопросом, связанным со здоровьем населения. С развитием науки и техники технологии глубокого обучения все чаще используются в мониторинге безопасности пищевых продуктов. Благодаря автоматизации и интеллектуальным средствам можно эффективно повысить эффективность и точность определения качества пищевых продуктов. В этой статье будет показано, как использовать Python для реализации модели глубокого обучения для интеллектуального мониторинга безопасности пищевых продуктов, а также продемонстрирован процесс реализации на примерах кода.

Обзор проекта

Этот проект направлен на создание интеллектуальной системы мониторинга безопасности пищевых продуктов, основанной на глубоком обучении и использующей технологию распознавания изображений для автоматического обнаружения посторонних веществ или нежелательных состояний в пищевых продуктах, таких как плесень, загрязнение и т. д. Конкретные шаги включают в себя:

  • Подготовка данных
  • Предварительная обработка данных
  • Модельное здание
  • Модельное обучение
  • Оценка и оптимизация модели
  • Практическое применение

1. Подготовка данных

Во-первых, нам нужно подготовить набор данных изображений пищевых продуктов, который содержит изображения нормальных и ненормальных (плесень, загрязнение и т. д.) продуктов питания. Данные можно собирать из наборов данных с открытым исходным кодом, таких как Kaggle, или самостоятельно.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
import os
import pandas as pd
from sklearn.model_selection import train_test_split

# Предполагая, что набор данных загружен и сохранен в каталоге
data_dir = 'food_images/'
labels = []
images = []

for label in os.listdir(data_dir):
    for file in os.listdir(os.path.join(data_dir, label)):
        if file.endswith('.jpg') or file.endswith('.png'):
            images.append(os.path.join(data_dir, label, file))
            labels.append(label)

# CreateDataFrame
df = pd.DataFrame({
    'image': images,
    'label': labels
})

# Разделите обучающий набор и тестовый набор
train_df, test_df = train_test_split(df, test_size=0.2, random_state=42)

2. Предварительная обработка данных

Используйте TensorFlow и Keras для предварительной обработки и улучшения данных изображения, чтобы улучшить возможности обобщения модели.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator

# увеличение данных
train_datagen = ImageDataGenerator(
    rescale=1./255,
    shear_range=0.2,
    zoom_range=0.2,
    horizontal_flip=True
)

test_datagen = ImageDataGenerator(rescale=1./255)

train_generator = train_datagen.flow_from_dataframe(
    train_df,
    x_col='image',
    y_col='label',
    target_size=(150, 150),
    batch_size=32,
    class_mode='binary'
)

test_generator = test_datagen.flow_from_dataframe(
    test_df,
    x_col='image',
    y_col='label',
    target_size=(150, 150),
    batch_size=32,
    class_mode='binary'
)

3. Построение модели

Мы будем использовать сверточные нейронные сети (CNN) для построения моделей глубокого обучения. CNN обладает превосходными характеристиками при обработке изображений и очень подходит для обнаружения безопасности пищевых продуктов.

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

# Построить модель CNN
model = Sequential([
    Conv2D(32, (3, 3), activation='relu', input_shape=(150, 150, 3)),
    MaxPooling2D((2, 2)),
    Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'),
    MaxPooling2D((2, 2)),
    Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'),
    MaxPooling2D((2, 2)),
    Flatten(),
    Dense(512, activation='relu'),
    Dropout(0.5),
    Dense(1, activation='sigmoid')
])

model.compile(optimizer='adam', loss='binary_crossentropy', metrics=['accuracy'])

4. Модельное обучение

Обучите модель с помощью набора обучающих данных и оцените производительность модели в наборе проверочных данных.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
history = model.fit(
    train_generator,
    steps_per_epoch=train_generator.samples // train_generator.batch_size,
    epochs=10,
    validation_data=test_generator,
    validation_steps=test_generator.samples // test_generator.batch_size
)

5. Оценка и оптимизация модели.

После завершения обучения нам необходимо оценить производительность модели и оптимизировать ее.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
# Оценка модели
loss, accuracy = model.evaluate(test_generator)
print(f'Потеря проверки: {loss:.4f}, Точность: {accuracy:.4f}')

# Нарисуйте кривую обучения
import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot(history.history['accuracy'], label='Точность обучения')
plt.plot(history.history['val_accuracy'], label='Точность проверки')
plt.xlabel('Epochs')
plt.ylabel('Accuracy')
plt.legend()
plt.show()

6. Практическое применение

Обученную модель можно использовать для реального мониторинга безопасности пищевых продуктов. Изображения пищевых продуктов собираются в режиме реального времени, вводятся в модель для обнаружения и выводятся результаты обнаружения.

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
from tensorflow.keras.preprocessing import image
import numpy as np

def predict_image(img_path):
    img = image.load_img(img_path, target_size=(150, 150))
    img_array = image.img_to_array(img) / 255.0
    img_array = np.expand_dims(img_array, axis=0)
    prediction = model.predict(img_array)
    return 'нормальный' if prediction[0][0] > 0.5 else 'аномальный'

# Пример: Обнаружение изображения еды
print(predict_image('path/to/food_image.jpg'))

Подвести итог

Во введении к этой статье мы покажем, как использовать Python и технологию глубокого обучения для создания интеллектуальной системы мониторинга безопасности пищевых продуктов. Система использует технологию распознавания изображений для автоматического обнаружения посторонних веществ или плохих условий в продуктах питания, повышая эффективность и точность проверки качества продуктов питания. Мы надеемся, что эта статья может предоставить читателям ценную информацию и вдохновить на дальнейшие исследования и инновации в области интеллектуального мониторинга безопасности пищевых продуктов.

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