基于卷积神经网络的花卉识别(pytorch框架)【python源码+UI界面+前端界面+功能源码详解】

蓝博AI 2024-07-06 13:03:01 阅读 57

(一)简介

基于卷积神经网络的花卉识别系统是在pytorch框架下实现的,系统中有两个模型可选resnet50模型和VGG16模型,这两个模型可用于模型效果对比。该系统涉及的技术栈有,UI界面:python + pyqt5,前端界面:python + flask 

该项目是在pycharm和anaconda搭建的虚拟环境执行,pycharm和anaconda安装和配置可观看教程:

超详细的pycharm+anaconda搭建python虚拟环境_pycharm配置anaconda虚拟环境-CSDN博客

pycharm+anaconda搭建python虚拟环境_哔哩哔哩_bilibili

(二)项目介绍

1. pycharm打开项目界面如下

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2. 数据集 

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3.GUI界面(技术栈:pyqt5+python) 

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4.前端界面(技术栈:python+flask)

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5. 核心代码 

<code>class MainProcess:

def __init__(self, train_path, test_path, model_name):

self.train_path = train_path

self.test_path = test_path

self.model_name = model_name

self.device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu")

def main(self, epochs):

# 记录训练过程

log_file_name = './results/vgg16训练和验证过程.txt'

# 记录正常的 print 信息

sys.stdout = Logger(log_file_name)

print("using {} device.".format(self.device))

# 开始训练,记录开始时间

begin_time = time()

# 加载数据

train_loader, validate_loader, class_names, train_num, val_num = self.data_load()

print("class_names: ", class_names)

train_steps = len(train_loader)

val_steps = len(validate_loader)

# 加载模型

model = self.model_load() # 创建模型

# 网络结构可视化

x = torch.randn(16, 3, 224, 224) # 随机生成一个输入

model_visual_path = 'results/vgg16_visual.onnx' # 模型结构保存路径

torch.onnx.export(model, x, model_visual_path) # 将 pytorch 模型以 onnx 格式导出并保存

# netron.start(model_visual_path) # 浏览器会自动打开网络结构

# load pretrain weights

# download url: https://download.pytorch.org/models/vgg16-397923af.pth

model_weight_path = "models/vgg16-pre.pth"

assert os.path.exists(model_weight_path), "file {} does not exist.".format(model_weight_path)

model.load_state_dict(torch.load(model_weight_path, map_location='cpu'))code>

# 更改Vgg16模型的最后一层

model.classifier[-1] = nn.Linear(4096, len(class_names), bias=True)

# 将模型放入GPU中

model.to(self.device)

# 定义损失函数

loss_function = nn.CrossEntropyLoss()

# 定义优化器

params = [p for p in model.parameters() if p.requires_grad]

optimizer = optim.Adam(params=params, lr=0.0001)

train_loss_history, train_acc_history = [], []

test_loss_history, test_acc_history = [], []

best_acc = 0.0

for epoch in range(0, epochs):

# 下面是模型训练

model.train()

running_loss = 0.0

train_acc = 0.0

train_bar = tqdm(train_loader, file=sys.stdout)

# 进来一个batch的数据,计算一次梯度,更新一次网络

for step, data in enumerate(train_bar):

images, labels = data # 获取图像及对应的真实标签

optimizer.zero_grad() # 清空过往梯度

outputs = model(images.to(self.device)) # 得到预测的标签

train_loss = loss_function(outputs, labels.to(self.device)) # 计算损失

train_loss.backward() # 反向传播,计算当前梯度

optimizer.step() # 根据梯度更新网络参数

# print statistics

running_loss += train_loss.item()

predict_y = torch.max(outputs, dim=1)[1] # 每行最大值的索引

# torch.eq()进行逐元素的比较,若相同位置的两个元素相同,则返回True;若不同,返回False

train_acc += torch.eq(predict_y, labels.to(self.device)).sum().item()

train_bar.desc = "train epoch[{}/{}] loss:{:.3f}".format(epoch + 1,

epochs,

train_loss)

# 下面是模型验证

model.eval() # 不启用 BatchNormalization 和 Dropout,保证BN和dropout不发生变化

val_acc = 0.0 # accumulate accurate number / epoch

testing_loss = 0.0

with torch.no_grad(): # 张量的计算过程中无需计算梯度

val_bar = tqdm(validate_loader, file=sys.stdout)

for val_data in val_bar:

val_images, val_labels = val_data

outputs = model(val_images.to(self.device))

val_loss = loss_function(outputs, val_labels.to(self.device)) # 计算损失

testing_loss += val_loss.item()

predict_y = torch.max(outputs, dim=1)[1] # 每行最大值的索引

# torch.eq()进行逐元素的比较,若相同位置的两个元素相同,则返回True;若不同,返回False

val_acc += torch.eq(predict_y, val_labels.to(self.device)).sum().item()

train_loss = running_loss / train_steps

train_accurate = train_acc / train_num

test_loss = testing_loss / val_steps

val_accurate = val_acc / val_num

train_loss_history.append(train_loss)

train_acc_history.append(train_accurate)

test_loss_history.append(test_loss)

test_acc_history.append(val_accurate)

print('[epoch %d] train_loss: %.3f val_accuracy: %.3f' %

(epoch + 1, train_loss, val_accurate))

if val_accurate > best_acc:

best_acc = val_accurate

torch.save(model.state_dict(), self.model_name)

# 记录结束时间

end_time = time()

run_time = end_time - begin_time

print('该循环程序运行时间:', run_time, "s")

# 绘制模型训练过程图

self.show_loss_acc(train_loss_history, train_acc_history,

test_loss_history, test_acc_history)

# 画热力图

self.heatmaps(model, validate_loader, class_names)

该系统可以训练自己的数据集,训练过程也比较简单,只需指定自己数据集中训练集和测试集的路径,训练后模型名称和指定训练的轮数即可 

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训练结束后可输出以下结果:
a. 训练过程的损失曲线

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 b. 模型训练过程记录,模型每一轮训练的损失和精度数值记录

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c. 模型结构

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模型评估可输出:
a. 混淆矩阵

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b. 测试过程和精度数值

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(三)资源获取方式

编码不易,源码有偿获取喔!

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资源主要包括以下内容:完整的程序代码文件、训练好的模型、数据集、UI界面、前端界面。欢迎大家咨询! 



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