圖像識(shí)別垃圾分類的模型的構(gòu)建案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u28290圖像識(shí)別垃圾分類的模型的構(gòu)建案例分析 120461.1獲取數(shù)據(jù)集 1239351.1.1正則表達(dá)式 175041.1.2urllib庫 1272171.1.3爬取過程 2137341.2搭建模型框架 2300901.2.1Resnet18網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2259551.2.2框架作用 319761.2.3基于pytorch的resnet18的結(jié)構(gòu)圖 425071.3可視化結(jié)果 6195361.4預(yù)期結(jié)果 71.1獲取數(shù)據(jù)集在本實(shí)驗(yàn)中，所用到的數(shù)據(jù)集為網(wǎng)絡(luò)爬取垃圾圖片的結(jié)果。爬取用到了正則表達(dá)式的方法以及urlib庫。1.1.1正則表達(dá)式正則表達(dá)式是字符串操作的邏輯表達(dá)式，即預(yù)先定義的特定字符，其組合用于形成用于表示字符串的一種過濾邏輯的“正則字符串”。實(shí)際上，正則表達(dá)式并不是Python的一部分。正則表達(dá)式擁有自己獨(dú)特的語法以及一個(gè)獨(dú)立的處理引擎，是用于處理字符串的強(qiáng)大工具，雖然正則表達(dá)式效率上可能不如str自帶的方法高，但其也具有相當(dāng)強(qiáng)大的功能。得益于這一點(diǎn)，在提供了正則表達(dá)式的語言里，正則表達(dá)式的語法基本上都是一樣的，可能僅存在編程語言實(shí)現(xiàn)支持的語法數(shù)量不同的區(qū)別。正則表達(dá)式基本上是按照以下步驟進(jìn)行匹配的：（1）依次拿出表達(dá)式和文本中的字符進(jìn)行比較。（2）分類兩種情況：第一種情況：每一個(gè)字符都能匹配，則匹配成功；第二種情況：有匹配不成功的字符則匹配失敗。（3）如果表達(dá)式中有量詞或邊界，這個(gè)過程會(huì)稍微有一些不同。1.1.2urllib庫（1）urllib中包括了四個(gè)模塊-urllib.request可以用來發(fā)送request獲取request結(jié)果-urllib.parse用來解析和處理url-urllib.error包含了urllib.request產(chǎn)生的異常-urllib.rebotparse用來解析頁面的robots.txt（2）需要導(dǎo)入到用的模塊，urllib.request導(dǎo)入模塊后，我們需要用到urlib.request.urlopen打開并爬取一個(gè)網(wǎng)頁（3）讀取內(nèi)容常見的有3種方式：-read()讀取文件的全部?jī)?nèi)容，與readlines()不同的是，read()會(huì)把讀取到的內(nèi)容賦給一個(gè)字符串變量。-readlines()讀取文件的全部?jī)?nèi)容，readlines()會(huì)把讀取的內(nèi)容賦值給一個(gè)列表變量-readline()讀取文件的一行內(nèi)容1.1.3爬取過程圖3-1數(shù)據(jù)集爬取過程圖1.2搭建模型框架1.2.1Resnet18網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在本實(shí)驗(yàn)中，采用了ResNet-18架構(gòu)，數(shù)字代表的是網(wǎng)絡(luò)的深度，這里的18指定的是帶有權(quán)重的18層，包括卷積層和全連接層，不包括池化層和BN層。圖3-2Resnet18網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.2.2框架作用解決深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的“退化”問題，提高模型準(zhǔn)確率。因?yàn)槟Ｐ偷膹?fù)雜度更強(qiáng)，表現(xiàn)能力更強(qiáng)，并且潛在映射關(guān)系，所以如果訓(xùn)練集和測(cè)試集上的模型的性能逐漸向淺網(wǎng)絡(luò)增加層，則更好的“劣化”是指指網(wǎng)絡(luò)性能在增加更多層后急速下降的情況。訓(xùn)練集上的性能下降，可以排除過擬合，BN層的引入也基本解決了plainnet的梯度消失和梯度爆炸問題。按道理，給網(wǎng)絡(luò)疊加更多層，淺層網(wǎng)絡(luò)的解空間是包含在深層網(wǎng)絡(luò)的解空間中的，深層網(wǎng)絡(luò)的解空間至少存在不差于淺層網(wǎng)絡(luò)的解，因?yàn)橹恍鑼⒃黾拥膶幼兂珊愕扔成洌渌麑拥臋?quán)重原封不動(dòng)copy淺層網(wǎng)絡(luò)，就可以獲得與淺層網(wǎng)絡(luò)同樣的性能。更好的解明明存在，為什么找不到？找到的反而是更差的解？顯然，這是個(gè)優(yōu)化問題，反映出結(jié)構(gòu)相似的模型，其優(yōu)化難度是不一樣的，且難度的增長(zhǎng)并不是線性的，越深的模型越難以優(yōu)化。針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，提供兩種解決思路，第一種方法是調(diào)整求解方法，比如如何做到更好的初始化或者高更好的梯度下降算法等；另一種方法是調(diào)整模型結(jié)構(gòu)，如何讓模型更易于優(yōu)化的方法，實(shí)際上改變模型結(jié)構(gòu)實(shí)際上是改變了errorsurface的形態(tài)。采用ResNet可以從第二種方法入手，爭(zhēng)取探求更好的模型結(jié)構(gòu)。這里的優(yōu)化方法是將堆疊的幾層layer稱之為一個(gè)block，針對(duì)某個(gè)block，可以將其擬合的函數(shù)設(shè)為??(??)，如果期望的潛在映射為??(??)，與其讓??(??)直接學(xué)習(xí)潛在的映射，不如去學(xué)習(xí)殘差??(??)???H(x)?x，即??(??):=??(??)???F(x):=H(x)?x，這樣原本的前向路徑上就變成了??(??)+??F(x)+x，用??(??)+??F(x)+x來擬合??(??)。這樣更易于優(yōu)化，因?yàn)橄啾扔谧??(??)F(x)學(xué)習(xí)成恒等映射，讓??(??)學(xué)習(xí)成0要更加容易。1.2.3基于pytorch的resnet18的結(jié)構(gòu)圖圖3-3基于pytorch的resnet18的結(jié)構(gòu)圖1.3可視化結(jié)果在實(shí)驗(yàn)中，使用PyQt技術(shù)搭建可視化界面，便于使用和觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。PyQt是實(shí)現(xiàn)Python的模塊集。它包括300多個(gè)類和6000多個(gè)函數(shù)和方法。這是可以在包括Unix、Windows和Mac在內(nèi)的所有主要操作系統(tǒng)中執(zhí)行的多平臺(tái)工具套裝。PyQt采用雙許可證，開發(fā)者可以選擇GPL和商業(yè)許可證。在此之前，GPL版本只能在Unix上使用。從PyQt版本4啟動(dòng)后，GPL許可證可以在所有支持的平臺(tái)上使用。因?yàn)榇斯ぞ呖捎玫念愑泻芏啵梢詫⑺麄兎殖蓭讉€(gè)模塊。Qtcore模塊包含很多核心的非GUI功能。模塊用于時(shí)間、文件、目錄、各種數(shù)據(jù)類型、流、Web地址、MIME類型、線程或過程。QTGUI模塊包括與圖形組件相關(guān)的類，例如按鈕、窗體、狀態(tài)欄、工具欄、滾動(dòng)條、位圖、顏色、字體等。Qtxml包含使用XML文件的類別。這個(gè)模塊提供SAX和DOMAPI的實(shí)現(xiàn)。Qtsvg模塊提供顯示的SVG文件類?？煽s放矢量圖形（SVG）是用于描述二維圖形和圖形應(yīng)用的XML語言。Qtopengl模塊使用OpenGL程序庫再現(xiàn)3D和2D圖形。模塊可以無縫地整合Qt的GUI庫和OpenGL庫。Qtsql模塊提供數(shù)據(jù)庫類。1.4預(yù)期結(jié)果通過攝像頭識(shí)別或從本地圖片中上傳圖片，經(jīng)過一系列的處理，將圖片傳給訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型，該