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昇思25天学习打卡营第19天|应用实践之基于MobileNetv2的垃圾分类

news 来源：原创 2024/9/20 15:36:54

基本介绍

今天的应用实践是垃圾分类代码开发，整体流程是读取本地图像数据作为输入，对图像中的垃圾物体进行检测，并且将检测结果图片保存到文件中。采用的是MobileNetv2模型，使用官方提供的数据集，数据集分为4大类（干垃圾、可回收物、湿垃圾、有害垃圾），每个大类里面都有一些具体物体。

MobileNetv2模型简介

MobileNet网络是由Google团队于2017年提出的专注于移动端、嵌入式或IoT设备的轻量级CNN网络，相比于传统的卷积神经网络，MobileNet网络使用深度可分离卷积（Depthwise Separable Convolution）的思想在准确率小幅度降低的前提下，大大减小了模型参数与运算量。并引入宽度系数 α和分辨率系数 β使模型满足不同应用场景的需求。由于MobileNet网络中Relu激活函数处理低维特征信息时会存在大量的丢失，所以MobileNetV2网络提出使用倒残差结构（Inverted residual block）和Linear Bottlenecks来设计网络，以提高模型的准确率，且优化后的模型更小。

图中Inverted residual block结构是先使用1x1卷积进行升维，然后使用3x3的DepthWise卷积，最后使用1x1的卷积进行降维，与Residual block结构相反。Residual block是先使用1x1的卷积进行降维，然后使用3x3的卷积，最后使用1x1的卷积进行升维。

详细内容可参见MobileNetV2论文

MobileNetv2代码实践

官方给的代码实践是经典的深度学习流程。即数据集预处理，模型搭建，模型训练，模型评估，模型推理。不过今天新增一步，就是导出AIR模型文件，用于后续Atlas 200 DK上的模型转换与推理，但是手上没有Atlas 200DK开发板，所以这步做不了，只导出AIR模型文件。详细的可直接参考官方的代码实践，这里给出我自己的运行结果和部分代码。

数据集预处理后部分可视化

模型训练超参数配置代码

# 垃圾分类数据集标签，以及用于标签映射的字典。
garbage_classes = {'干垃圾': ['贝壳', '打火机', '旧镜子', '扫把', '陶瓷碗', '牙刷', '一次性筷子', '脏污衣服'],'可回收物': ['报纸', '玻璃制品', '篮球', '塑料瓶', '硬纸板', '玻璃瓶', '金属制品', '帽子', '易拉罐', '纸张'],'湿垃圾': ['菜叶', '橙皮', '蛋壳', '香蕉皮'],'有害垃圾': ['电池', '药片胶囊', '荧光灯', '油漆桶']
}class_cn = ['贝壳', '打火机', '旧镜子', '扫把', '陶瓷碗', '牙刷', '一次性筷子', '脏污衣服','报纸', '玻璃制品', '篮球', '塑料瓶', '硬纸板', '玻璃瓶', '金属制品', '帽子', '易拉罐', '纸张','菜叶', '橙皮', '蛋壳', '香蕉皮','电池', '药片胶囊', '荧光灯', '油漆桶']
class_en = ['Seashell', 'Lighter','Old Mirror', 'Broom','Ceramic Bowl', 'Toothbrush','Disposable Chopsticks','Dirty Cloth','Newspaper', 'Glassware', 'Basketball', 'Plastic Bottle', 'Cardboard','Glass Bottle', 'Metalware', 'Hats', 'Cans', 'Paper','Vegetable Leaf','Orange Peel', 'Eggshell','Banana Peel','Battery', 'Tablet capsules','Fluorescent lamp', 'Paint bucket']index_en = {'Seashell': 0, 'Lighter': 1, 'Old Mirror': 2, 'Broom': 3, 'Ceramic Bowl': 4, 'Toothbrush': 5, 'Disposable Chopsticks': 6, 'Dirty Cloth': 7,'Newspaper': 8, 'Glassware': 9, 'Basketball': 10, 'Plastic Bottle': 11, 'Cardboard': 12, 'Glass Bottle': 13, 'Metalware': 14, 'Hats': 15, 'Cans': 16, 'Paper': 17,'Vegetable Leaf': 18, 'Orange Peel': 19, 'Eggshell': 20, 'Banana Peel': 21,'Battery': 22, 'Tablet capsules': 23, 'Fluorescent lamp': 24, 'Paint bucket': 25}# 训练超参
config = EasyDict({"num_classes": 26,"image_height": 224,"image_width": 224,#"data_split": [0.9, 0.1],"backbone_out_channels":1280,"batch_size": 16,"eval_batch_size": 8,"epochs": 10,"lr_max": 0.05,"momentum": 0.9,"weight_decay": 1e-4,"save_ckpt_epochs": 1,"dataset_path": "./data_en","class_index": index_en,"pretrained_ckpt": "./mobilenetV2-200_1067.ckpt" # mobilenetV2-200_1067.ckpt 
})

模型训练结果

由于时间原因，我只训练了两轮，准确率只达到20%左右，正常使用训练个几十轮的才会有比较好的效果

模型推理结果

选用一些图片进行推理，但没有可视化，推理的图像如下

总结

今天MobileNetv2的模型结构介绍的比较少，详细的需要看论文，但是论文是纯英文的，看起来有难度，所以就去找了别人写的博客看看。看完了解后就开始运行代码，其实今天的重点应该是后续的ATC工具的使用，没有条件就没有进行了。后续我又看了，发现在线环境是符合要求的，只是不太会使用ATC工具，就没有做这个模型转换的步骤了。