基于深度學(xué)習(xí)的水果圖像識(shí)別算法研究

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1、密級(jí)：學(xué)校代碼：10075分類號(hào)：學(xué)號(hào)：20141254工程碩士學(xué)位論文基于深度學(xué)習(xí)的水果圖像識(shí)別算法研究學(xué)位申請(qǐng)人：王前程指導(dǎo)教師：趙杰教授學(xué)位類別：工程碩士學(xué)科專業(yè)：電子與通信工程授予單位：河北大學(xué)答辯日期：二〇一六年六月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.C:NO:20141254ADissertationfortheDegreeofM.EngineeringTheAlgorithmResearchofFruitImageRecognitionBasedonDeepLearningCa

2、ndidate:WangQianchengSupervisor:Prof.ZhaoJieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Elec.&Comm.EngineeringUniversity:HebeiUniversityDateofOralExamination:June,2016學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在哥師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不

3、包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得河北大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料一。與我同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了致謝。王識(shí)攀墓＞／／作者簽名：／月／日日期：年學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解河北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即；學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？桑坠颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可ｔＪ、采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本學(xué)位論文屬于１、保密

4、□，在月日解密后適用本授權(quán)聲明年。２、不保密囚。＂（請(qǐng)?jiān)冢咨舷鄳?yīng)方格內(nèi)打Ｖ）保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明本人為申請(qǐng)河北大學(xué)學(xué)位所提交的題目為（ｆｉｉＸ纔黎ｑ羣諭ｆ？ｆ變）｜的學(xué)位論文，是我個(gè)人在導(dǎo)師（＾；＾）指導(dǎo)并與導(dǎo)師合作下取得的研究成果，研究工作及取得的研究成果是在河北大學(xué)所提供的研究經(jīng)費(fèi)及導(dǎo)師的研究經(jīng)費(fèi)資助下完成的。本人完全了解并嚴(yán)格遵守中華人民共和國為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)所制定的各項(xiàng)法律、行政法規(guī)Ｗ及河北大學(xué)的相關(guān)規(guī)定。本人聲明如下：本論文的成果歸河北大學(xué)所有，未經(jīng)征得指

5、導(dǎo)教師和河北大學(xué)的書面巧意和授權(quán)，本人保證不Ｗ任何形式公開和傳擺科研成果和科研工作內(nèi)容。如果違反本聲明，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。至聲明人；Ｉ綾日期：年＾月資＿＿日作者簽名：ｔｉｌｉｔ日期：＞／／年／月含＿日導(dǎo)師簽名：日期：年＾月Ｉ日摘要摘要圖像識(shí)別作為模式識(shí)別領(lǐng)域中的一種典型應(yīng)用，如何準(zhǔn)確快速的進(jìn)行圖像識(shí)別一直是各國學(xué)者研究的重要課題。水果圖像的識(shí)別在智慧農(nóng)業(yè)和數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域具有重要的地位。在智慧農(nóng)業(yè)方面，通過對(duì)水果的識(shí)別可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合型果園的果樹進(jìn)行精準(zhǔn)培育以及水果的自

6、動(dòng)化采摘；在數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域，進(jìn)行水果識(shí)別主要用來輔助后期水果營養(yǎng)成分的分析，從而幫助病患制定合理的膳食。而如何對(duì)水果進(jìn)行快速準(zhǔn)確識(shí)別是這些工作的關(guān)鍵，目前一般的水果圖像識(shí)別方法并不能滿足應(yīng)用的需求，所以需要尋找一種更加有效地算法進(jìn)行水果圖像的識(shí)別。深度學(xué)習(xí)作為機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域內(nèi)新興并且蓬勃發(fā)展的一門學(xué)科，它不僅改變著傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，也影響著我們對(duì)人類感知的理解，已經(jīng)在圖像識(shí)別和語音識(shí)別等領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用。因此，本文在深入研究深度學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用到水果圖像識(shí)別中，以此來提高了水果圖像的識(shí)別性能。本文主

7、要工作如下：1.簡要介紹了傳統(tǒng)的圖像識(shí)別方法及其存在的問題，概述了深度學(xué)習(xí)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對(duì)比分析了深度學(xué)習(xí)相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)的優(yōu)勢所在，詳細(xì)介紹了兩種常用的深度學(xué)習(xí)方法的訓(xùn)練過程。2.對(duì)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水果圖像識(shí)別算法進(jìn)行了深入的研究?？紤]到不同激活函數(shù)和下采樣方式對(duì)識(shí)別性能有很大影響，通過實(shí)驗(yàn)選取合適的激活函數(shù)和下采樣方法，并對(duì)這些激活函數(shù)和下采樣方法進(jìn)行了討論分析。為了進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)性能，通過拓展網(wǎng)絡(luò)深度進(jìn)行水果圖像識(shí)別，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了水果數(shù)據(jù)集在網(wǎng)絡(luò)深度增加時(shí)識(shí)別性能有一定的提高，最后將基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

8、的水果圖像識(shí)別結(jié)果與傳統(tǒng)水果圖像識(shí)別方法的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，證明了該方法的有效性。3.針對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間過長的局限性，設(shè)計(jì)了基于深度信念網(wǎng)絡(luò)的水果圖像識(shí)別方法。為了解決深度信念網(wǎng)絡(luò)忽略圖像局部結(jié)構(gòu)，難以學(xué)習(xí)到圖像的局部特征的缺點(diǎn)，同時(shí)考慮到水果圖像受到光照變化的影響，本文采用Census變換與深度信念網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法進(jìn)行水果圖像識(shí)別。首先，通過Cen