tf.data和卷积神经网络对于卫星图片识别综合应用

本文介绍了如何使用TensorFlow的tf.data API与卷积神经网络(CNN)进行卫星图片识别,包括数据预处理、图像加载、数据集划分、模型构建(涉及多个卷积层和池化操作),以及训练过程和性能评估。

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tf.data和卷积神经网络对于卫星图片识别综合应用

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import tensorflow as tf
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pathlib
data_dir = './2_class'
data_root = pathlib.Path(data_dir)
for item in data_root.iterdir():
    print(item)
all_image_path = list(data_root.glob('*/*'))
len(all_image_path)
all_image_path[:3]
all_image_path = [str(path) for path in all_image_path]
all_image_path[10:12]
import random
random.shuffle(all_image_path)
image_count = len(all_image_path)
label_names = sorted(item.name for item in data_root.glob('*/'))
label_to_index = dict((name,index) for index,name in enumerate(label_names))
label_to_index
all_image_label = [label_to_index[pathlib.Path(p).parent.name] for p in all_image_path]
import IPython.display as display
index_to_label = dict((v,k) for k,v in label_to_index.items())
def load_preprosess_image(img_path):
    img_raw = tf.io.read_file(img_path)
    img_tensor = tf.image.decode_jpeg(img_raw,channels=3)
    img_tensor = tf.image.resize(img_tensor,[256, 256])
    img_tensor = tf.cast(img_tensor, tf.float32)
    img = img_tensor/255
    return img
path_ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(all_image_path)
image_dataset = path_ds.map(load_preprosess_image)
label_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(all_image_label)
image_dataset
dataset = tf.data.Dataset.zip((image_dataset, label_dataset))
test_count = int(image_count*0.2)
train_count = image_count - test_count
train_dataset = dataset.skip(test_count)
test_dataset = dataset.take(test_count)
BATCH_SIZE = 32
train_dataset = train_dataset.repeat().shuffle(buffer_size=train_count).batch(BATCH_SIZE)
test_dataset = test_dataset.batch(BATCH_SIZE)
model = tf.keras.Sequential()
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(64, (3, 3), input_shape=(256, 256, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D())
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D())
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(256, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(256, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D())
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(512, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D())
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(512, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D())
model.add(tf.keras.layers.Conv2D(1024, (3, 3), activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.GlobalAveragePooling2D())
model.add(tf.keras.layers.Dense(1024, activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu'))
model.add(tf.keras.layers.Dense(1,activation='sigmoid'))
model.compile(optimizer='adam',
             loss='binary_crossentropy',
             metrics=['acc'])

steps_per_epoch = train_count//BATCH_SIZE
validation_steps = test_count//BATCH_SIZE
history = model.fit(train_dataset, 
                    epochs=3, 
                    steps_per_epoch=steps_per_epoch, 
                    validation_data=test_dataset,
                    validation_steps=validation_steps)
标题“51单片机通过MPU6050-DMP获取姿态角例程”解析 “51单片机通过MPU6050-DMP获取姿态角例程”是一个基于51系列单片机(一种常见的8位微控制器)的程序示例,用于读取MPU6050传感器的数据,并通过其内置的数字运动处理器(DMP)计算设备的姿态角(如倾斜角度、旋转角度等)。MPU6050是一款集成三轴加速度计三轴陀螺仪的六自由度传感器,广泛应用于运动控制姿态检测领域。该例程利用MPU6050的DMP功能,由DMP处理复杂的运动学算法,例如姿态融合,将加速度计陀螺仪的数据进行整合,从而提供稳定且实时的姿态估计,减轻主控MCU的计算负担。最终,姿态角数据通过LCD1602显示屏以字符形式可视化展示,为用户提供直观的反馈。 从标签“51单片机 6050”可知,该项目主要涉及51单片机MPU6050传感器这两个关键硬件组件。51单片机基于8051内核,因编程简单、成本低而被广泛应用;MPU6050作为惯性测量单元(IMU),可测量设备的线性角速度。文件名“51-DMP-NET”可能表示这是一个与51单片机及DMP相关的网络资源或代码库,其中可能包含C语言等适合51单片机的编程语言的源代码、配置文件、用户手册、示例程序,以及可能的调试工具或IDE项目文件。 实现该项目需以下步骤:首先是硬件连接,将51单片机与MPU6050通过I2C接口正确连接,同时将LCD1602连接到51单片机的串行数据线控制线上;接着是初始化设置,配置51单片机的I/O端口,初始化I2C通信协议,设置MPU6050的工作模式数据输出速率;然后是DMP配置,启用MPU6050的DMP功能,加载预编译的DMP固件,并设置DMP输出数据的中断;之后是数据读取,通过中断服务程序从DMP接收姿态角数据,数据通常以四元数或欧拉角形式呈现;再接着是数据显示,将姿态角数据转换为可读的度数格
MathorCup高校数学建模挑战赛是一项旨在提升学生数学应用、创新团队协作能力的年度竞赛。参赛团队需在规定时间内解决实际问题,运用数学建模方法进行分析并提出解决方案。2021年第十一届比赛的D题就是一个典型例子。 MATLAB是解决这类问题的常用工具。它是一款强大的数值计算编程软件,广泛应用于数学建模、数据分析科学计算。MATLAB拥有丰富的函数库,涵盖线性代数、统计分析、优化算法、信号处理等多种数学操作,方便参赛者构建模型实现算法。 在提供的文件列表中,有几个关键文件: d题论文(1).docx:这可能是参赛队伍对D题的解答报告,详细记录了他们对问题的理解、建模过程、求解方法结果分析。 D_1.m、ratio.m、importfile.m、Untitled.m、changf.m、pailiezuhe.m、huitu.m:这些是MATLAB源代码文件,每个文件可能对应一个特定的计算步骤或功能。例如: D_1.m 可能是主要的建模代码; ratio.m 可能用于计算某种比例或比率; importfile.m 可能用于导入数据; Untitled.m 可能是未命名的脚本,包含临时或测试代码; changf.m 可能涉及函数变换; pailiezuhe.m 可能与矩阵的排列组合相关; huitu.m 可能用于绘制回路图或流程图。 matlab111.mat:这是一个MATLAB数据文件,存储了变量或矩阵等数据,可能用于后续计算或分析。 D-date.mat:这个文件可能包含与D题相关的特定日期数据,或是模拟过程中用到的时间序列数据。 从这些文件可以推测,参赛队伍可能利用MATLAB完成了数据预处理、模型构建、数值模拟结果可视化等一系列工作。然而,具体的建模细节解决方案需要查看解压后的文件内容才能深入了解。 在数学建模过程中,团队需深入理解问题本质,选择合适的数学模
以下是关于三种绘制云图或等高线图算法的介绍: 一、点距离反比插值算法 该算法的核心思想是基于已知数据点的值,计算未知点的值。它认为未知点的值与周围已知点的值相关,且这种关系与距离呈反比。即距离未知点越近的已知点,对未知点值的影响越大。具体来说,先确定未知点周围若干个已知数据点,计算这些已知点到未知点的距离,然后根据距离的倒数对已知点的值进行加权求,最终得到未知点的值。这种方法简单直观,适用于数据点分布相对均匀的情况,能较好地反映数据在空间上的变化趋势。 二、双线性插值算法 这种算法主要用于处理二维数据的插值问题。它首先将数据点所在的区域划分为一个个小的矩形单元。当需要计算某个未知点的值时,先找到该点所在的矩形单元,然后利用矩形单元四个顶点的已知值进行插值计算。具体过程是先在矩形单元的一对对边上分别进行线性插值,得到两个中间值,再对这两个中间值进行线性插值,最终得到未知点的值。双线性插值能够较为平滑地过渡数据值,特别适合处理图像缩放、地理数据等二维场景中的插值问题,能有效避免插值结果出现明显的突变。 三、面距离反比 + 双线性插值算法 这是一种结合了面距离反比双线性插值两种方法的算法。它既考虑了数据点所在平面区域对未知点值的影响,又利用了双线性插值的平滑特性。在计算未知点的值时,先根据面距离反比的思想,确定与未知点所在平面区域相关的已知数据点集合,这些点对该平面区域的值有较大影响。然后在这些已知点构成的区域内,采用双线性插值的方法进行进一步的插值计算。这种方法综合了两种算法的优点,既能够较好地反映数据在空间上的整体分布情况,又能保证插值结果的平滑性,适用于对插值精度数据平滑性要求较高的复杂场景。
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