基于深度学习的红肉新鲜过期判决系统matlab仿真

1.算法运行效果图预览

2.算法运行软件版本

MATLAB2022a

3.算法理论概述

       随着生活水平的提高，人们对食品安全和质量的关注度日益增加。红肉作为重要的食品来源，其新鲜度的检测对于保障消费者权益和食品安全至关重要。传统的红肉新鲜度检测方法多依赖于人工感官评估或化学分析，这些方法存在主观性强、耗时耗力等缺点。近年来，深度学习技术的迅猛发展，为红肉新鲜度的自动化、智能化检测提供了新的解决方案。

       基于深度学习的红肉新鲜过期判决系统，通过采集红肉样本的图像数据，利用深度学习算法对图像进行特征提取和分类，从而实现对红肉新鲜度的自动化检测。该系统主要包括图像采集模块、预处理模块、深度学习模型训练模块和判决输出模块。

3.1 系统构成与流程

数据收集： 收集包含各类红肉在不同新鲜程度下的高分辨率图像样本，标记每个样本的新鲜度等级或剩余保质期。

预处理： 对图像进行标准化、缩放、去噪、增强等预处理操作，以提高深度学习模型的性能。

特征提取： 使用深度卷积神经网络（CNN）从图像中自动提取特征表示。

时序建模（如果适用）： 若考虑时间序列变化，可以采用循环神经网络（RNN），如长短时记忆网络（LSTM）或GRU，结合连续的检测结果建立肉类新鲜度随时间演变的模型：

     5.新鲜度判决层： 通过全连接层（FC）映射到一个实数输出，该输出代表预测的新鲜度指标或者过期概率：

     6.损失函数与优化： 使用适当的损失函数（如均方误差MSE或交叉熵Loss）衡量预测值与真实标签之间的差距，并通过反向传播算法调整模型参数：

     7.评估与部署： 在验证集上评估模型性能，选择最佳模型并部署至实际应用环境。

3.2 模型训练与优化

1. 数据集准备

        为了训练深度学习模型，需要准备大量的标注数据集。数据集应包含不同新鲜度的红肉图像，并对每张图像进行标注（如新鲜、次新鲜、不新鲜等）。数据集还需要进行划分，通常分为训练集、验证集和测试集。

2. 模型训练

       模型训练过程中需要选择合适的优化器（如SGD、Adam等）和学习率调整策略（如固定学习率、学习率衰减等）。训练过程中需要监控模型在验证集上的表现，并根据表现调整模型参数和超参数。训练完成后，保存最优模型的参数供后续使用。

3. 模型评估与优化

        模型评估主要采用准确率、精确率、召回率和F1分数等指标。通过对比模型在测试集上的表现与真实标签的差异，可以评估模型的性能。针对模型性能不足的问题，可以采取数据增强、模型融合、网络结构调整等优化措施进行改进。

       经过训练的深度学习模型可以对新输入的红肉图像进行新鲜度分类。系统将分类结果以可视化的方式展示给用户，如通过不同颜色的标签或分数表示不同新鲜度等级。此外，系统还可以将分类结果与其他信息管理系统进行集成，实现红肉新鲜度的自动化监控和管理。

4.部分核心程序

% 对测试集进行分类预测
[Predicted_Label, Probability] = classify(net, Resized_Testing_Dataset);
% 计算分类准确率
accuracy = mean(Predicted_Label == Testing_Dataset.Labels);
% 随机选择一些图像进行可视化
index = randperm(numel(Resized_Testing_Dataset.Files), 18);
figure
 
for i = 1:6
    subplot(2,3,i)
    I = readimage(Testing_Dataset, index(i));% 从测试数据集中读取图像
    imshow(I)% 预测的标签
    label = Predicted_Label(index(i));label
 
    if double(label) == 1
       title(['新鲜肉']);
    end
    if double(label) == 2
       title(['过期肉']);
    end
end
 
 
figure
for i = 1:6
    subplot(2,3,i)
    I = readimage(Testing_Dataset, index(i+6));% 从测试数据集中读取图像
    imshow(I)% 预测的标签
    label = Predicted_Label(index(i+6));label
 
    if double(label) == 1
       title(['新鲜肉']);
    end
    if double(label) == 2
       title(['过期肉']);
    end
end
 
 
figure
for i = 1:6
    subplot(2,3,i)
    I = readimage(Testing_Dataset, index(i+12));% 从测试数据集中读取图像
    imshow(I)% 预测的标签
    label = Predicted_Label(index(i+12));label
 
    if double(label) == 1
       title(['新鲜肉']);
    end
    if double(label) == 2
       title(['过期肉']);
    end
end