利用CNN和迁移学习检测太阳能电池板上的尘埃

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利用CNN和迁移学习检测太阳能电池板上的尘埃

2024-07-16 06:21| 来源: 网络整理| 查看: 265

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太阳能电池板已经成为农业、交通、建筑和酒店等多个行业中受欢迎的可再生能源来源。通过利用太阳的能量,我们可以在不损害环境的情况下产生电力。然而,使用太阳能电池板面临着一些挑战,其中最大的之一是它们表面上尘埃的积累。这会显著降低它们的效率,限制它们在能源生产和其他应用中的实用性。

为了解决这个问题,自动化可以在确保太阳能电池板定期及时维护方面发挥关键作用。通过自动化清洁过程,我们可以提高生产效率和效率,同时还减少能源生产的环境影响。总体而言,太阳能电池板的潜在好处是广泛而多样的,借助自动化的帮助,我们可以克服与它们使用相关的挑战,继续推动这个令人兴奋且迅速发展的领域的进展。

借助深度学习和大量计算资源的帮助,我们可以在太阳能电池板上尘埃积累时向当局发出警报。卷积神经网络(CNN)以其图像识别能力而闻名。迁移学习是一种利用复杂任务的预训练权重的方法,用于我们的太阳能电池板尘埃检测任务。因此,这些方法可以用来提高深度学习模型的准确性和F1分数。

本文将实施一个关于构建太阳能电池板尘埃检测分类器的项目。对大量神经网络配置进行测试,最终确定在实时部署中使用的最佳架构。

导入库

我们将查看在构建太阳能电池板尘埃检测分类器过程中使用的一系列库的列表。

# Importing the basic libraries to be used in the notebook import tensorflow as tf import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import pandas as pd import os import cv2 from tqdm import tqdm from tensorflow.keras.applications import Xception, VGG16, VGG19 from tensorflow.keras.applications import InceptionV3, MobileNet, InceptionV3 import random from tensorflow.keras.layers import Input, Dropout, Flatten, Dense from tensorflow.keras.layers import AveragePooling2D, GlobalAveragePooling2D from tensorflow.keras import Model from tensorflow.keras.models import Sequential from tensorflow.keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense from tensorflow.keras.optimizers import Adam from sklearn.metrics import roc_curve, roc_auc_score, auc from sklearn.metrics import confusion_matrix, classification_report import seaborn as sns from tensorflow.keras.applications.mobilenet import MobileNet from tensorflow.keras.applications import MobileNetV2 from tensorflow.keras.optimizers import RMSprop from sklearn.model_selection import train_test_split from tensorflow.keras.models import Model from tensorflow.keras.applications.resnet50 import ResNet50 import warnings warnings.filterwarnings('ignore') print("Is GPU Available: {}".format(tf.config.list_physical_devices('GPU')))

在构建深度学习应用程序时,我们可以使用众多库,包括TensorFlow、NumPy、Pandas和OS等。虽然一开始可能会让人感到不知所措,但了解如何在代码中使用这些库可以极大地简化开发过程,并使我们的模型更加有效。

通过利用这些强大的工具,我们可以简化数据处理、特征工程、模型训练和部署。通过对这些库及其功能的扎实掌握,我们可以更轻松、更高效地构建更复杂和准确的模型。

在本文中,我们将广泛使用这些库来构建我们的太阳能电池板尘埃检测分类器。通过实际示例和逐步说明,你将学会如何利用这些工具的力量,并将它们应用于实际问题。

读取数据

要开始构建我们的太阳能电池板尘埃检测分类器,第一步是从本地计算机上预定义路径加载图像。然而,这些图像的确切位置可能会根据用户计算机的配置而有所不同。

为执行此加载操作,我们定义一个单独的函数,从指定路径提取图像,同时舍弃任何低分辨率的图像。这确保我们的数据集只包含适用于深度学习模型训练的高质量图像。

# Defining a function to load images def load_images(directory, grayscale = GRAYSCALE, size = SIZE):     destination_dir = directory + "_Discarded"     if not os.path.exists(destination_dir):         os.makedirs(destination_dir)     images = []         # Creating a list to store the images in the form of array     for filename in tqdm(os.listdir(directory)):         img = cv2.imread(os.path.join(directory, filename))         try:             height, width, _ = img.shape             # move images with small dimenstions to the discarded folder             if (height 


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