【卫星图像识别系统】Python+TensorFlow+Vue3+Django+人工智能+深度学习+卷积网络+resnet50算法

一、介绍

卫星影像识别系统,基于TensorFlow搭建卷积神经网络算法,通过对7种常见的卫星遥感影像图片数据集('草地(Grass)', '农田(Field)', '工业区(Industry)', '河流湖泊(RiverLake)', '森林(Forest)', '居民区(Resident)', '停车场(Parking)')进行训练,最后得到一个识别精度较高的模型,然后搭建Web可视化操作平台。

前端: Vue3、Element Plus

后端:Django

算法:TensorFlow、卷积神经网络算法

具体功能

  1. 系统分为管理员和用户两个角色,登录后根据角色显示其可访问的页面模块。
  2. 登录系统后可发布、查看、编辑文章,创建文章功能中集成了markdown编辑器,可对文章进行编辑。
  3. 在图像识别功能中,用户上传图片后,点击识别,可输出其识别结果和置信度
  4. 基于Echart以柱状图形式输出所有种类对应的置信度分布图。
  5. 在智能问答功能模块中:用户输入问题,后台通过对接Deepseek接口实现智能问答功能。
  6. 管理员可在用户管理模块中,对用户账户进行管理和编辑。

选题背景与意义

随着遥感技术的快速发展,卫星影像数据呈现爆发式增长,如何高效、精准地识别与利用这些数据,已成为资源监测、环境评估和城乡规划等领域的重要课题。传统人工判读方式效率低、主观性强,难以满足大规模应用需求。为此,本项目基于TensorFlow构建卷积神经网络模型,针对草地、农田、工业区、河流湖泊、森林、居民区及停车场等七类典型地物进行识别训练,旨在开发一个具备较高识别精度的自动化分类系统。为进一步提升系统的实用性与交互体验,项目结合Django与Vue3等主流技术,搭建了集用户管理、图像识别、结果可视化及智能问答于一体的Web操作平台。该系统不仅实现了地物类型的智能识别与置信度分析,还通过集成Markdown编辑与DeepSeek问答接口,拓展了知识管理与交互支持功能,为遥感数据的智能化应用提供了便捷、高效的解决方案。

二、系统效果图片展示


三、演示视频 and 完整代码 and 安装

地址:https://ziwupy.cn/p/6eby8p

四、卷积神经网络算法介绍

ResNet50是由微软研究院提出的深度残差网络(Residual Network)的一个经典模型,其核心创新是"残差学习"思想。在传统的深度卷积神经网络中,简单地堆叠层数会遇到"梯度消失/爆炸"问题,导致网络难以训练,性能甚至下降,这被称为"退化问题"。

ResNet通过引入"快捷连接"或"跳跃连接"巧妙地解决了这一问题。它不再让多个堆叠的层直接学习一个目标映射H(x),而是让这些层学习其与输入x之间的残差F(x) = H(x) - x。这样,原始的目标映射就变成了 H(x) = F(x) + x。

这种"捷径"将输入x直接传递到更深层的输出,实现了恒等映射。这样做有两个主要好处:

  1. 缓解梯度消失:梯度可以直接通过快捷连接反向传播,使得深层网络的训练变得可行。
  2. 简化学习目标:让网络学习残差F(x)通常比学习完整的映射H(x)更容易,尤其是在F(x)趋近于0时,该层就近似做了恒等变换,避免了性能退化。

ResNet50因其包含50个权重层而得名,它通过大量使用这种带有快捷连接的"瓶颈结构"模块,在保持高性能的同时,显著减少了参数量,成为图像识别领域一个里程碑式的模型。

以下是一个使用TensorFlow Keras中预训练的ResNet50模型进行图像识别的简单示例。

python 复制代码
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.applications.resnet50 import ResNet50, decode_predictions, preprocess_input
import numpy as np
from PIL import Image

# 1. 加载预训练的ResNet50模型(包含在ImageNet上训练得到的权重)
model = ResNet50(weights='imagenet')

# 2. 加载并预处理图像
img_path = 'your_image.jpg' # 替换为你的图片路径
image = Image.open(img_path).convert('RGB') # 确保为RGB格式
image = image.resize((224, 224)) # ResNet50要求输入尺寸为224x224

# 将图像转换为数组并扩展维度以匹配模型输入要求 (batch_size, height, width, channels)
image_array = np.array(image)
image_array = np.expand_dims(image_array, axis=0)

# 对图像进行与训练时相同的预处理
image_array = preprocess_input(image_array)

# 3. 使用模型进行预测
predictions = model.predict(image_array)

# 4. 解码预测结果,得到人类可读的标签和置信度
decoded_predictions = decode_predictions(predictions, top=3)[0] # 显示最可能的3个结果

# 5. 打印结果
print("识别结果:")
for i, (imagenet_id, label, score) in enumerate(decoded_predictions):
    print(f"{i+1}: {label} ({score * 100:.2f}%)")

这段代码演示了利用预训练ResNet50模型进行图像识别的标准流程。首先,我们直接加载了在ImageNet数据集上预训练好的模型,无需从头训练。然后,将输入图像调整为224x224像素,并进行归一化等预处理。接着,模型对图像进行前向传播推理,输出一个包含1000个ImageNet类别概率的向量。最后,通过decode_predictions函数将概率向量解码为易于理解的对象标签和置信度,并打印出最可能的三个预测结果。这种方法让我们能够快速、高效地将强大的ResNet50模型应用于实际的图像识别任务中。

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