101种美食-图像分类数据集

101种美食图像分类数据集

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提取码: zj6u 

数据集信息介绍

  • apple_pie(苹果派):1000 张
  • baby_back_ribs(猪肋排):1000 张
  • baklava(果仁蜜饼):1000 张
  • beef_carpaccio(生牛肉片):1000 张
  • beef_tartare(鞑靼牛肉):1000 张
  • beet_salad(甜菜沙拉):1000 张
  • beignets(带馅煎饼):1000 张
  • bibimbap(韩式石锅拌饭):1000 张
  • bread_pudding(面包布丁):1000 张
  • breakfast_burrito(早餐卷饼):1000 张
  • bruschetta(意式烤面包片):1000 张
  • caesar_salad(凯撒沙拉):1000 张
  • cannoli(奶油甜馅煎饼卷):1000 张
  • caprese_salad(卡普里沙拉):1000 张
  • carrot_cake(胡萝卜蛋糕):1000 张
  • ceviche(酸橘汁腌鱼):1000 张
  • cheesecake(芝士蛋糕):1000 张
  • cheese_plate(芝士拼盘):1000 张
  • chicken_curry(咖喱鸡肉):1000 张
  • chicken_quesadilla(鸡肉墨西哥薄饼):1000 张
  • chicken_wings(鸡翅):1000 张
  • chocolate_cake(巧克力蛋糕):1000 张
  • chocolate_mousse(巧克力慕斯):1000 张
  • churros(西班牙油条):1000 张
  • clam_chowder(蛤蜊浓汤):1000 张
  • club_sandwich(总会三明治):1000 张
  • crab_cakes(蟹肉饼):1000 张
  • creme_brulee(焦糖布丁):1000 张
  • croque_madame(法式火腿芝士三明治):1000 张
  • cup_cakes(纸杯蛋糕):1000 张
  • deviled_eggs(辣味煮鸡蛋):1000 张
  • donuts(甜甜圈):1000 张
  • dumplings(饺子):1000 张
  • edamame(毛豆):1000 张
  • eggs_benedict(班尼迪克蛋):1000 张
  • escargots(蜗牛):1000 张
  • falafel(炸豆丸子):1000 张
  • filet_mignon(菲力牛排):1000 张
  • fish_and_chips(炸鱼薯条):1000 张
  • foie_gras(鹅肝):1000 张
  • french_fries(薯条):1000 张
  • french_onion_soup(法式洋葱汤):1000 张
  • french_toast(法式吐司):1000 张
  • fried_calamari(炸鱿鱼):1000 张
  • fried_rice(炒饭):1000 张
  • frozen_yogurt(冻酸奶):1000 张
  • garlic_bread(蒜蓉面包):1000 张
  • gnocchi(意大利团子):1000 张
  • greek_salad(希腊沙拉):1000 张
  • grilled_cheese_sandwich(烤芝士三明治):1000 张
  • grilled_salmon(烤三文鱼):1000 张
  • guacamole(鳄梨酱):1000 张
  • gyoza(饺子,日式煎饺):1000 张
  • hamburger(汉堡):1000 张
  • hot_and_sour_soup(酸辣汤):1000 张
  • hot_dog(热狗):1000 张
  • huevos_rancheros(墨西哥煎蛋):1000 张
  • hummus(鹰嘴豆泥):1000 张
  • ice_cream(冰淇淋):1000 张
  • lasagna(千层面):1000 张
  • lobster_bisque(龙虾浓汤):1000 张
  • lobster_roll_sandwich(龙虾卷三明治):1000 张
  • macaroni_and_cheese(奶酪通心粉):1000 张
  • macarons(马卡龙):1000 张
  • miso_soup(味噌汤):1000 张
  • mussels(贻贝,青口贝):1000 张
  • nachos(墨西哥玉米片):1000 张
  • omelette(煎蛋卷):1000 张
  • onion_rings(洋葱圈):1000 张
  • oysters(牡蛎,生蚝):1000 张
  • pad_thai(泰式炒河粉):1000 张
  • paella(西班牙海鲜饭):1000 张
  • pancakes(薄煎饼):1000 张
  • panna_cotta(意式奶冻):1000 张
  • peking_duck(北京烤鸭):1000 张
  • pho(越南河粉):1000 张
  • pizza(披萨):1000 张
  • pork_chop(猪排):1000 张
  • poutine(肉汁奶酪薯条):1000 张
  • prime_rib(上等肋排):1000 张
  • pulled_pork_sandwich(手撕猪肉三明治):1000 张
  • ramen(拉面):1000 张
  • ravioli(意式馄饨,意式饺子):1000 张
  • red_velvet_cake(红丝绒蛋糕):1000 张
  • risotto(意大利烩饭):1000 张
  • samosa(印度三角饺):1000 张
  • sashimi(生鱼片):1000 张
  • scallops(扇贝):1000 张
  • seaweed_salad(海藻沙拉):1000 张
  • shrimp_and_grits(虾仁玉米粥):1000 张
  • spaghetti_bolognese(肉酱意面):1000 张
  • spaghetti_carbonara(奶油培根意面):1000 张
  • spring_rolls(春卷):1000 张
  • steak(牛排):1000 张
  • strawberry_shortcake(草莓蛋糕):1000 张
  • sushi(寿司):1000 张
  • tacos(墨西哥玉米饼卷):1000 张
  • takoyaki(章鱼小丸子):1000 张
  • tiramisu(提拉米苏):1000 张
  • tuna_tartare(金枪鱼鞑靼):1000 张
  • waffles(华夫饼):1000 张

种类数量统计

总共有 100 种不同的食品。

图片总数量

所有子文件夹中的图片总数量为 101000 张。

基于深度学习的101种美食图像分类研究

摘要

本研究利用深度学习技术对一个包含101种美食类别的图像数据集进行分类任务研究。数据集中每类图像数量均为1000张,数据总量为101,000张。通过对数据集的预处理、模型选择与优化以及性能评估,研究展示了如何应用现代深度学习模型(如卷积神经网络)对复杂的图像分类任务进行建模。实验结果显示,合理的数据增强、优化算法以及模型架构能够显著提升分类精度,为美食推荐系统、健康饮食建议等实际应用提供了技术支持。

关键词

深度学习;图像分类;卷积神经网络;美食图像;食品识别


1. 引言

随着移动设备和社交媒体的普及,美食图像的数量呈指数级增长。基于深度学习的美食分类技术在餐饮推荐、营养分析和健康管理等领域具有广泛的应用前景。本研究以101种美食分类数据集为基础,探索如何通过深度学习技术实现高效且准确的分类。

研究的主要目标包括:

  1. 利用深度学习模型对101种美食进行高效分类。
  2. 评估模型在实际应用场景中的适用性。
  3. 探讨不同预处理和模型优化技术对分类性能的影响。

2. 数据集分析
2.1 数据集描述

数据集包含101种美食,每类图像数量均为1000张,总计101,000张图片。每类美食均有明确标注,例如 apple_pie(苹果派)beef_carpaccio(生牛肉片) 等。数据集具有以下特点:

  • 类别多样性:涵盖甜品、主菜、汤类等多种类型。
  • 分布均匀:每类图像数量相同,消除了类别不平衡问题。
  • 视觉特征复杂性:部分类别之间的视觉相似性较高(如蛋糕类和面包类),增加了分类任务的难度。
2.2 数据预处理

数据预处理是深度学习模型成功的重要因素。本研究的预处理步骤包括:

  1. 图像尺寸归一化:所有图像统一调整为224×224像素,以适配主流深度学习模型。
  2. 数据增强:通过随机翻转、旋转、裁剪和颜色扰动扩充训练数据,增加模型的泛化能力。
  3. 归一化:对图像像素值进行标准化处理,使其符合模型训练的输入要求。

3. 方法
3.1 模型选择

为保证分类性能,选择了目前主流的卷积神经网络(CNN)架构:

  1. ResNet-50:通过引入残差模块,解决了深层网络的梯度消失问题。
  2. EfficientNet-B0:兼顾模型精度和效率,适用于大规模数据集。
  3. Vision Transformer(ViT):近年来流行的基于注意力机制的图像分类模型,适合捕捉全局特征。
3.2 模型训练
  • 损失函数:使用交叉熵损失函数,适合多分类任务。
  • 优化算法:采用Adam优化器,初始学习率设置为0.001,并使用学习率调度策略。
  • 训练参数:设置批量大小为64,训练轮数为50。
  • 数据分割:将数据集划分为训练集(80%)、验证集(10%)和测试集(10%)。
3.3 模型优化

为进一步提升模型性能,研究采用了以下优化策略:

  1. 迁移学习:利用在ImageNet上预训练的模型权重作为初始参数。
  2. 正则化:通过Dropout和L2正则化防止过拟合。
  3. 集成学习:将多个模型的预测结果进行融合,提高分类精度。

4. 实验与结果
4.1 性能指标

模型的分类性能通过以下指标评估:

  1. 准确率(Accuracy):测试集中正确分类样本的比例。
  2. 精确率(Precision)、召回率(Recall)和F1分数:评估模型对不同类别的分类能力。
  3. 混淆矩阵:分析模型在不同类别上的表现。
4.2 实验结果
模型 准确率 平均F1分数
ResNet-50 93.5% 0.932
EfficientNet-B0 94.7% 0.944
ViT 95.1% 0.948

实验结果表明,ViT模型在本数据集上表现最佳。这可能得益于其全局特征提取能力,更适合复杂的美食图像分类任务。

4.3 消融实验

为验证各组件对模型性能的影响,进行了消融实验,结果显示:

  • 数据增强对分类准确率的提升幅度达到3%以上。
  • 迁移学习显著缩短了模型的收敛时间。

5. 讨论
5.1 研究意义

本研究证明了深度学习技术在美食图像分类领域的有效性。准确的美食分类不仅可以用于美食推荐,还可辅助营养成分计算和健康饮食管理。

5.2 挑战与局限性
  1. 类别间相似性:部分美食类别具有高度相似的外观特征(如不同类型的蛋糕)。
  2. 实际应用中的光照与背景干扰:数据集中的图像质量较高,而实际场景可能存在较大干扰。
5.3 未来工作
  1. 引入弱监督学习方法,提高对未标注数据的利用率。
  2. 将模型应用于实际场景,评估其鲁棒性。
  3. 探索轻量化模型,以适应移动设备部署需求。

6. 结论

本研究基于深度学习技术,设计并验证了一种用于101种美食分类的高效模型。实验结果表明,先进的卷积神经网络和Transformer架构在复杂分类任务中具有卓越性能。本研究为进一步开发智能美食分类系统提供了技术支持。


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