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
Учебное пособие по Jetpack Compose для начинающих, базовые элементы управления и макет
boy illustration
Код js веб-страницы, фон частицы, код спецэффектов
boy illustration
【новый! Суперподробное】Полное руководство по свойствам компонентов Figma.
boy illustration
🎉Обязательно к прочтению новичкам: полное руководство по написанию мини-программ WeChat с использованием программного обеспечения Cursor.
boy illustration
[Забавный проект Docker] VoceChat — еще одно приложение для мгновенного чата (IM)! Может быть встроен в любую веб-страницу!
boy illustration
Как реализовать переход по странице в HTML (html переходит на указанную страницу)
boy illustration
Как решить проблему зависания и низкой скорости при установке зависимостей с помощью npm. Существуют ли доступные источники npm, которые могут решить эту проблему?
boy illustration
Серия From Zero to Fun: Uni-App WeChat Payment Practice WeChat авторизует вход в систему и украшает страницу заказа, создает интерфейс заказа и инициирует запрос заказа
boy illustration
Серия uni-app: uni.navigateЧтобы передать скачок значения
boy illustration
Апплет WeChat настраивает верхнюю панель навигации и адаптируется к различным моделям.
boy illustration
JS-время конвертации
boy illustration
Обеспечьте бесперебойную работу ChromeDriver 125: советы по решению проблемы chromedriver.exe не найдены
boy illustration
Поле комментария, щелчок мышью, специальные эффекты, js-код
boy illustration
Объект массива перемещения объекта JS
boy illustration
Как открыть разрешение на позиционирование апплета WeChat_Как использовать WeChat для определения местонахождения друзей
boy illustration
Я даю вам два набора из 18 простых в использовании фонов холста Power BI, так что вам больше не придется возиться с цветами!
boy illustration
Получить текущее время в js_Как динамически отображать дату и время в js
boy illustration
Вам необходимо изучить сочетания клавиш vsCode для форматирования и организации кода, чтобы вам больше не приходилось настраивать формат вручную.
boy illustration
У ChatGPT большое обновление. Всего за 45 минут пресс-конференция показывает, что OpenAI сделал еще один шаг вперед.
boy illustration
Copilot облачной разработки — упрощение разработки
boy illustration
Микросборка xChatGPT с низким кодом, создание апплета чат-бота с искусственным интеллектом за пять шагов
boy illustration
CUDA Out of Memory: идеальное решение проблемы нехватки памяти CUDA
boy illustration
Анализ кластеризации отдельных ячеек, который должен освоить каждый&MarkerгенетическийВизуализация
boy illustration
vLLM: мощный инструмент для ускорения вывода ИИ
boy illustration
CodeGeeX: мощный инструмент генерации кода искусственного интеллекта, который можно использовать бесплатно в дополнение к второму пилоту.
boy illustration
Машинное обучение Реальный бой LightGBM + настройка параметров случайного поиска: точность 96,67%
boy illustration
Бесшовная интеграция, мгновенный интеллект [1]: платформа больших моделей Dify-LLM, интеграция без кодирования и встраивание в сторонние системы, более 42 тысяч звезд, чтобы стать свидетелями эксклюзивных интеллектуальных решений.
boy illustration
LM Studio для создания локальных больших моделей
boy illustration
Как определить количество слоев и нейронов скрытых слоев нейронной сети?
boy illustration
[Отслеживание целей] Подробное объяснение ByteTrack и детали кода