基于CNN_SVM模型机器学习算法的苹果分级方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luck1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中国的苹果种植史可以追溯到两千多年以前,苹果的产量占世界总产量的40%以上。目前,苹果的分级主要是人工完成的,依赖于人的视觉来区分诸如颜色、形状、大小和缺陷等特征。这种人工分级的方法是主观的,不可重复且缓慢的。再加上其他人为因素,这种劳动密集型实践造成的身体疲劳,通常会使分级精度相当差。由此可见,自动化、高速、高效的苹果分级技术受到果农的青睐。显然,自动分拣技术可以克服传统的苹果人工分级的问题。苹果的自动分拣技术可保持连续性、可重复性、准确性和均匀性。鉴于自动分类技术的实用性,越来越多的实际工程项目致力于构建智能、可靠、快速、高效的苹果分级系统。本课题的硬件系统主要是基于STM32微处理器进行控制、CCD工业相机进行图像采集、气体压缩机、喷嘴、电磁阀组成苹果分级执行装置、以及用编码器检测传送带的速度。CCD工业相机采集苹果照片,将采集到的原始苹果图片进行裁剪、数据增强、归一化预处理等操作,得到苹果数据集。将预处理过后的数据集通过传统方法提取苹果特征,进行特征的分析。发现融合特征比单一特征具有更高的准确率,单一特征中,颜色特征对苹果分级的准确度影响较大。单一特征往往只反映了苹果其中一部分的特征信息,分类准确率不高。鉴于上述经验,接着对卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法原理进行介绍,提出用CNN提取苹果的特征,将该特征信息输送到分类器SVM进行分类。这种CNN+SVM(CNN_SVM)的模型组合被用在本实验中。通过python语言编写程序,采用Keras深度学习库,搭建6层CNN特征提取层,包括卷积层、批归一化层、Max Pooling层、全连接层。最后将从全连接层提取的特征输入到SVM分类器中,以划分苹果等级。本文的苹果分级方法是一种在自动分拣装置的环境下,利用卷积神经网络提取苹果的颜色、纹理、形状、圆度等特征。在机器学习算法中,本文使用4种不同的方法:k近邻(k Nearest Neighbor,KNN)、SVM、CNN、CNN_SVM对烟台苹果进行分级。当苹果分级时,使用CNN_SVM分类器的融合模型比简单KNN,SVM和CNN模型要精确得多,模型的泛化能力得以提高。本文中开发了一种自动分级的机器学习模型CNN_SVM,在传送带的环境下进行实验验证,结果表明用CNN_SVM模型进行苹果分级快速、准确,降低了人工分级的人力成本,具有重要的商业前景。
其他文献
随着人类深空探测技术的不断发展,对太阳系内各大行星的探测、尤其是对小行星的探测目前已成为深空探测领域的重点关注问题。人类对小行星的探测手段越来越先进,对小行星的了解也越来越深入,然而由于小行星的形状不规则、质量分布不均匀、自旋状态不稳定等所造成的小行星引力场不规则等因素的影响,也给人类对小行星进行进一步的深入探测带来了新的挑战。因此,本文针对小行星着陆探测中不规则引力场下的着陆轨迹快速优化问题进行
本文旨在利用多台初始位姿未知的地面移动机器人,在办公区域等存在一定数量WiFi信号的室内环境中,实现多机协同探索与建图。本文主要在感知和规划两方面进行了研究。在感知方面,本文以单机器人定位与建图为基础,用并查集算法管理导航地图,将回环检测和后端优化拓展到多机器人的情况,通过WiFi信号和激光雷达结合的重定位算法实现不同机器人之间的数据关联,从而实现多机协同感知。其中,在数据关联方面,考虑到目前常用
针对频繁发生的水污染事件,本论文基于数据驱动模型对水质进行时间与空间上的预测预警分析,为突发性水污染事件的决策与处置提供依据。对于水质时间序列预测模型,采用变分模态分解算法将水质时间序列分解成相互独立、平稳的子序列;再通过皮尔森相关分析,判断不同水质指标对各子序列的相关关系,并作为BP神经网络的输入变量;构建基于变分模态分解的BP神经网络水质预测模型,对案例中的叶绿素浓度进行预测分析。比较基于经验
近年来,快递物流服务行业始终保持着较快地发展速度,同时也存在着行业资源分散、服务碎片化、公司间恶意竞争、成本居高不下等问题。“共享物流”概念的提出,为上述问题提供了解决思路,其核心是对快件物流资源进行共享、整合与优化,以达到降本增效的目的。论文从快件物流资源整合模式构建、共享快件物流服务网络整合、协同运输资源调度几个方面,进行快件物流资源整合与优化配置的研究。首先,针对原有快件物流资源整合模式的单
工业机器人在汽车装配领域已经成功应用多年,然而,由于3C(Computer,Communication,Consumer Electronics)产品具有体积小、质量轻以及装配精度要求高的特性,其装配仍然以人工为主,是目前3C制造业人工使用最多的环节。随着人力成本的持续上涨,装配工序自动化的实现迫在眉睫。但现有的工业机器人都难以同时满足3C产品装配对高精度,高灵巧性,低成本的要求。因此,基于对3C
微藻可以通过高效的光合作用以及自身代谢将二氧化碳转化成碳水化合物并储存在胞内,从而作为原料用于生物质乙醇生产等。但是使用传统方法在进行微藻胞内碳水化合物含量测定时,会有检测步骤繁琐以及产生二次化学污染风险等局限性,且难以实时确定微藻胞内的碳水化合物含量。近些年,随着深度学习在人工智能中的蓬勃发展,为高效处理复杂信息的智能检测技术提供了新的契机。一方面,微藻胞内碳水化合物的积累与光合作用密切相关,另
由于横风向振动的复杂性,传统的横风向振动理论,如准稳态理论、范德波尔振子模型,其预测精度往往是非常有限的。目前对矩形柱体和矩形截面高层建筑横风向振动的研究主要依赖于耗时耗力的风洞试验和数值模拟技术。本文主要基于机器学习技术来研究矩形柱体和矩形截面高层建筑的横风向振动。同时,采用无监督学习的方法分析了矩形截面高层建筑的横风向力功率谱特性。为了准确评估矩形柱体的横风向响应,基于文献中的高质量的风洞试验
随着我国在经济军事领域上飞速发展,对大型装备(如飞机、大型舰艇以及空间站等)中不规则构件的测量已成为仪器科学领域的热点问题。对不规则构件的测量,最基本的方法为传统测量法,该方法由专业的技术人员操作各种测量仪器实现,难以摆脱人工干预,效率较低,因此需要一种更加智能和自动化的测量方式。近年来,工业机器人搭配高精度的传感器成为了测量不规则构件的新方式,使得测量更加智能高效。这种测量方法依靠机器人的灵活性
NO2是常见的有毒气体,不仅影响大气环境,也会严重危害人类健康。因此NO2的痕量检测不管是对于军用领域还是民用领域来讲都是十分重要的。由于气体传感器在智能化、信息化社会当中扮演着越来越重要的角色,所以它的市场规模在迅速攀升。除此之外气体传感器的应用领域也日益广泛,如环境保护、航空航天、现代军事、防化防恐、汽车工业等。广泛的应用领域和迫切的应用需求使得先进的气体传感器研究是十分必要的。半导体式气体传
智能打捞作业拟在高海况下利用舰载机器人完成高价值海面漂浮物的抓取和可靠回收。为解决其中涉及的波浪动力学分析、大型串联机器人功能设计、海面漂浮物运动预测、海面漂浮物的智能抓捕等一系列核心技术问题,需构建一个半实物仿真系统,利用成熟的仿真技术来优化设计和训练控制算法。考虑控制器算法设计和验证的复杂性,特别需要构建控制器在环的仿真系统进行设计。本文在已有的半实物仿真系统基础上,对控制器在环仿真系统进行设