m基于深度学习网络的美食识别系统matlab仿真,带GUI界面

1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下：

2.算法涉及理论知识概要

       基于深度学习网络的美食识别系统是一个复杂的机器视觉应用，它结合了深度学习、图像处理、模式识别等多个领域的知识。GoogleNet是一种深度卷积神经网络（CNN），它由多个卷积层、池化层和全连接层组成。该模型可以自动学习和提取图像特征，从而实现对图像中目标物体的检测和分类。

      GoogleNet算法的核心思想是采用一种称为“Inception”的网络结构，通过在多个尺度上提取图像特征，从而实现对目标物体的检测和分类。在疲劳检测中，GoogleNet模型首先对驾驶员面部图像进行预处理，然后通过多个卷积层和池化层提取面部特征，最后使用全连接层进行分类输出。

GoogleNet模型的数学公式主要包括以下几个部分：

（1）卷积层计算：对于每个卷积层，计算输入图像与卷积核的卷积结果。公式如下：

         C = Conv2D(F, I) （3）

其中，C表示卷积结果，F表示卷积核，I表示输入图像。

（2）池化层计算：对于每个池化层，将输入特征图进行下采样，从而降低特征图的维度。公式如下：

      P = MaxPooling2D(C) （4）

其中，P表示池化结果，C表示输入特征图。

（3）全连接层计算：对于每个全连接层，将输入特征与权重进行线性组合，然后添加偏置项，并通过激活函数进行非线性变换。公式如下：

Z = W * P + B （5）

其中，Z表示全连接层的输出结果，W表示权重矩阵，P表示输入特征图，B表示偏置向量。

（4）分类输出：最后，将全连接层的输出结果进行softmax归一化，得到每个类别的概率值。公式如下：

y = Softmax(Z) （6）

其中，y表示每个类别的概率值，Z表示全连接层的输出结果。

3.MATLAB核心程序

function edit5_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to edit5 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
 
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit5 as text
%        str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit5 as a double
 
 
% --- Executes during object creation, after setting all properties.
function edit5_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to edit5 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    empty - handles not created until after all CreateFcns called
 
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows.
%       See ISPC and COMPUTER.
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
    set(hObject,'BackgroundColor','white');
end
 
 
 
function edit6_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to edit6 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
 
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit6 as text
%        str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit6 as a double
 
 
% --- Executes during object creation, after setting all properties.
function edit6_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to edit6 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    empty - handles not created until after all CreateFcns called
 
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows.
%       See ISPC and COMPUTER.
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
    set(hObject,'BackgroundColor','white');
end
 
 
% --- Executes on button press in pushbutton6.
function pushbutton6_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton6 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
 
 
Name1   = get(handles.edit7, 'String');
NEpochs = str2num(get(handles.edit8, 'String'));
NMB     = str2num(get(handles.edit9, 'String'));
LR      = str2num(get(handles.edit10, 'String'));
Rate    = str2num(get(handles.edit11, 'String'));
 
 
% 使用 imageDatastore 加载图像数据集
Dataset = imageDatastore(Name1, 'IncludeSubfolders', true, 'LabelSource', 'foldernames');
% 将数据集分割为训练集、验证集和测试集
[Training_Dataset, Validation_Dataset, Testing_Dataset] = splitEachLabel(Dataset, Rate, (1-Rate)/2, (1-Rate)/2);
% 加载预训练的 GoogleNet 网络
load googlenet.mat
 
 
% 获取输入层的大小
Input_Layer_Size = net.Layers(1).InputSize(1:2);
 
% 将图像数据集调整为预训练网络的输入尺寸
Resized_Training_Dataset   = augmentedImageDatastore(Input_Layer_Size ,Training_Dataset);
Resized_Validation_Dataset = augmentedImageDatastore(Input_Layer_Size ,Validation_Dataset);
Resized_Testing_Dataset    = augmentedImageDatastore(Input_Layer_Size ,Testing_Dataset);
 
 
 
 
 
% 获取特征学习层和分类器层的名称
Feature_Learner   = net.Layers(142).Name;
Output_Classifier = net.Layers(144).Name;
% 计算数据集的类别数目
Number_of_Classes = numel(categories(Training_Dataset.Labels));
% 创建新的全连接特征学习层
New_Feature_Learner = fullyConnectedLayer(Number_of_Classes, ...
    'Name', 'Coal Feature Learner', ...
    'WeightLearnRateFactor', 10, ...
    'BiasLearnRateFactor', 10);
% 创建新的分类器层
New_Classifier_Layer = classificationLayer('Name', 'Coal Classifier');
% 获取完整网络架构
Network_Architecture = layerGraph(net);
% 替换网络中的特征学习层和分类器层
New_Network = replaceLayer(Network_Architecture, Feature_Learner, New_Feature_Learner);
New_Network = replaceLayer(New_Network, Output_Classifier, New_Classifier_Layer);