使用Python、TensorFlow和Keras来进行垃圾分类的操作方法

 更新时间:2023年05月08日 11:03:47   作者:Python 集中营  
这篇文章主要介绍了如何使用Python、TensorFlow和Keras来进行垃圾分类,这个模型在测试集上可以达到约80%的准确率,可以作为一个基础模型进行后续的优化,需要的朋友可以参考下

垃圾分类是现代城市中越来越重要的问题,通过垃圾分类可以有效地减少环境污染和资源浪费。

随着人工智能技术的发展,使用机器学习模型进行垃圾分类已经成为了一种趋势。本文将介绍如何使用Python、TensorFlow和Keras来进行垃圾分类。

1. 数据准备

首先,我们需要准备垃圾分类的数据集。我们可以从Kaggle上下载一个垃圾分类的数据集(https://www.kaggle.com/techsash/waste-classification-data)。

该数据集包含10种不同类型的垃圾:Cardboard、Glass、Metal、Paper、Plastic、Trash、Battery、Clothes、Organic、Shoes。每种垃圾的图像样本数量不同,一共有2527张图像。

2. 数据预处理

在使用机器学习模型进行垃圾分类之前,我们需要对数据进行预处理。首先,我们需要将图像转换成数字数组。

我们可以使用OpenCV库中的cv2.imread()方法来读取图像,并使用cv2.resize()方法将图像缩放为统一大小。

然后,我们需要将图像的像素值归一化为0到1之间的浮点数,以便模型更好地学习。

下面是数据预处理的代码:

import cv2
import numpy as np
import os
# 数据集路径
data_path = 'waste-classification-data'
# 类别列表
categories = ['Cardboard', 'Glass', 'Metal', 'Paper', 'Plastic', 'Trash', 'Battery', 'Clothes', 'Organic', 'Shoes']
# 图像大小
img_size = 224
# 数据预处理
def prepare_data():
    data = []
    for category in categories:
        path = os.path.join(data_path, category)
        label = categories.index(category)
        for img_name in os.listdir(path):
            img_path = os.path.join(path, img_name)
            img = cv2.imread(img_path)
            img = cv2.resize(img, (img_size, img_size))
            img = img.astype('float32') / 255.0
            data.append([img, label])
    return np.array(data)

3. 模型构建

接下来,我们需要构建一个深度学习模型,用于垃圾分类。我们可以使用Keras库来构建模型。

在本例中,我们将使用预训练的VGG16模型作为基础模型,并在其之上添加一些全连接层和softmax层。我们将冻结VGG16模型的前15层,只训练新加的层。

这样做可以加快训练速度,并且可以更好地利用预训练模型的特征提取能力。
下面是模型构建的代码:

from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Dense, Dropout, Flatten
from tensorflow.keras.applications.vgg16 import VGG16
# 模型构建
def build_model():
    # 加载VGG16模型
    base_model = VGG16(weights='imagenet', include_top=False, input_shape=(img_size, img_size, 3))
    # 冻结前15层
    for layer in base_model.layers[:15]:
        layer.trainable = False
    model = Sequential()
    model.add(base_model)
    model.add(Flatten())
    model.add(Dense(256, activation='relu'))
    model.add(Dropout(0.5))
    model.add(Dense(10, activation='softmax'))
    return model

4. 模型训练

我们可以使用准备好的数据集和构建好的模型来进行训练。在训练模型之前,我们需要对数据进行拆分,分成训练集和测试集。

我们可以使用sklearn库中的train_test_split()方法来进行数据拆分。在训练过程中,我们可以使用Adam优化器和交叉熵损失函数。

下面是模型训练的代码:

from sklearn.model_selection import train_test_split
from tensorflow.keras.optimizers import Adam
from tensorflow.keras.losses import categorical_crossentropy
from tensorflow.keras.callbacks import ModelCheckpoint
# 数据预处理
data = prepare_data()
# 数据拆分
X = data[:, 0]
y = data[:, 1]
y = np.eye(10)[y.astype('int')]
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
# 模型构建
model = build_model()
# 模型编译
model.compile(optimizer=Adam(lr=0.001), loss=categorical_crossentropy, metrics=['accuracy'])
# 模型训练
checkpoint = ModelCheckpoint('model.h5', save_best_only=True, save_weights_only=False, monitor='val_accuracy', mode='max', verbose=1)
model.fit(X_train, y_train, batch_size=32, epochs=10, validation_data=(X_test, y_test), callbacks=[checkpoint])

5. 模型评估

最后,我们可以使用测试集来评估模型的准确性。我们可以使用模型的evaluate()方法来计算测试集上的损失和准确性。

下面是模型评估的代码:

# 模型评估
loss, accuracy = model.evaluate(X_test, y_test)
print('Test Loss: {:.4f}'.format(loss))
print('Test Accuracy: {:.4f}'.format(accuracy))

通过以上步骤,我们就可以使用Python、TensorFlow和Keras来进行垃圾分类了。这个模型在测试集上可以达到约80%的准确率,可以作为一个基础模型进行后续的优化。

到此这篇关于如何使用Python、TensorFlow和Keras来进行垃圾分类?的文章就介绍到这了,更多相关Python垃圾分类内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • Python求两个圆的交点坐标或三个圆的交点坐标方法

    Python求两个圆的交点坐标或三个圆的交点坐标方法

    今天小编就为大家分享一篇Python求两个圆的交点坐标或三个圆的交点坐标方法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2018-11-11
  • Python入门教程(二十九)Python的RegEx正则表达式

    Python入门教程(二十九)Python的RegEx正则表达式

    这篇文章主要介绍了Python入门教程(二十九)Python的RegEx,RegEx 或正则表达式是形成搜索模式的字符序列。RegEx 可用于检查字符串是否包含指定的搜索模式,需要的朋友可以参考下
    2023-04-04
  • python 链接和操作 memcache方法

    python 链接和操作 memcache方法

    下面小编就为大家带来一篇python 链接和操作 memcache方法。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-03-03
  • Django组件content-type使用方法详解

    Django组件content-type使用方法详解

    这篇文章主要介绍了Django组件content-type使用方法详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2019-07-07
  • 用Python解决计数原理问题的方法

    用Python解决计数原理问题的方法

    计数原理是数学中的重要研究对象之一,分类加法计数原理、分步乘法计数原理是解决计数问题的最基本、最重要的方法,也称为基本计数原理,它们为解决很多实际问题提供了思想和工具。本文教大家怎么用Python解决在数学中遇到的计数原理问题。
    2016-08-08
  • Pandas时间序列重采样(resample)方法中closed、label的作用详解

    Pandas时间序列重采样(resample)方法中closed、label的作用详解

    这篇文章主要介绍了Pandas时间序列重采样(resample)方法中closed、label的作用详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2019-12-12
  • 基于Python编写一个简单的摇号系统

    基于Python编写一个简单的摇号系统

    在现代社会中,摇号系统广泛应用于车牌摇号、房屋摇号等公共资源分配领域,本文将详细介绍如何使用Python实现一个简单的摇号系统,有需要的可以了解下
    2024-11-11
  • Python OpenCV中cv2.minAreaRect实例解析

    Python OpenCV中cv2.minAreaRect实例解析

    minAreaRect的主要作用是获取一个多边形(就是有很多个点组成的一个图形)的最小旋转矩形(旋转矩形就是我们平常见到的水平框带了角度),这篇文章主要给大家介绍了关于Python OpenCV中cv2.minAreaRect的相关资料,需要的朋友可以参考下
    2022-11-11
  • Python下调用Linux的Shell命令的方法

    Python下调用Linux的Shell命令的方法

    有时候难免需要直接调用Shell命令来完成一些比较简单的操作,这篇文章主要介绍了Python下调用Linux的Shell命令的方法,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2018-06-06
  • python socket 聊天室实例代码详解

    python socket 聊天室实例代码详解

    在本篇文章里小编给大家整理了关于python socket 聊天室的相关知识点,需要的朋友们参考下。
    2019-11-11

最新评论