【垃圾识别系统】Python+TensorFlow+Vue3+Django+人工智能+深度学习+卷积网络+resnet50算法

一、介绍

垃圾识别系统，基于TensorFlow搭建卷积神经网络算法，通过对10种常见的垃圾图片数据集（'剩饭剩菜', '塑料', '干电池', '旧衣服', '玻璃', '纸张', '纸板', '金属', '陶瓷器皿', '鞋'）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：

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。
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。
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
基于Echart以柱状图形式输出所有种类对应的置信度分布图。
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。
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：在城市化进程加快的背景下，垃圾分类与处理已成为提升资源利用率、改善生态环境的重要举措。然而，公众垃圾分类意识不足，准确识别垃圾类别的能力有限，成为推进垃圾分类工作的现实瓶颈。为此，本研究开发了一套基于深度学习的垃圾识别与管理系统。系统以TensorFlow框架为基础，利用卷积神经网络算法对包括"塑料""纸张""金属"等在内的10类常见垃圾图像数据集进行训练，构建了高精度的识别模型。同时，为提升系统的实用性与可及性，项目结合Django后端与Vue3前端技术，搭建了集图像识别、分类结果可视化、环保知识交流与用户管理于一体的Web平台。该平台不仅支持用户通过上传图片快速获取垃圾类别及置信度，还提供数据图表展示与智能环保问答功能，旨在通过技术手段辅助垃圾分类推广，促进公众环保意识与行为习惯的养成。

二、系统效果图片展示

三、演示视频 and 完整代码 and 安装

地址：ziwupy.cn/p/oFe8kP

四、卷积神经网络算法介绍

ResNet50是一种深度残差卷积神经网络，由微软研究院于2015年提出，旨在解决深度神经网络中的梯度消失和网络退化问题。其核心创新是引入了"残差块"结构，通过跨层连接（Shortcut Connection）将输入直接传递到后面的层，使得网络能够学习输入与输出的残差映射。这种设计让信息在传播过程中更加顺畅，使得训练极深的网络（如50层、101层甚至152层）成为可能，同时显著提升了模型的性能和收敛速度。ResNet50凭借其出色的表现，已成为图像识别、目标检测等计算机视觉任务的强大基准模型和常用特征提取器。

以下是一个使用TensorFlow和预训练ResNet50模型进行图像识别的简单示例代码片段：

python 复制代码

import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.applications import ResNet50
from tensorflow.keras.applications.resnet50 import preprocess_input, decode_predictions
from tensorflow.keras.preprocessing import image
import numpy as np

# 1. 加载预训练的ResNet50模型（不包含顶部分类层）
model = ResNet50(weights='imagenet')

# 2. 加载并预处理图像
img_path = 'your_image.jpg'  # 请替换为你的图片路径
img = image.load_img(img_path, target_size=(224, 224))  # ResNet50要求输入尺寸为224x224
x = image.img_to_array(img)  # 转换为NumPy数组
x = np.expand_dims(x, axis=0)  # 扩展维度以匹配模型输入 (1, 224, 224, 3)
x = preprocess_input(x)  # 应用模型特定的预处理（如均值减法）

# 3. 进行预测
preds = model.predict(x)

# 4. 解码预测结果（获取ImageNet类别标签）
decoded_preds = decode_predictions(preds, top=3)[0]  # 获取置信度最高的3个预测
for i, (imagenet_id, label, score) in enumerate(decoded_preds):
    print(f"{i+1}: {label} ({score:.2f})")

这段代码演示了使用TensorFlow加载预训练的ResNet50模型并进行图像分类的完整流程。首先加载模型，然后对输入图像进行缩放和预处理，使其符合网络输入要求。模型预测会输出一个向量，通过decode_predictions函数可将其转换为人类可读的ImageNet类别标签及对应的置信度得分。这种方式利用了在大规模数据集上预先训练好的模型权重，无需从头训练即可实现强大的图像识别能力。

流程简要说明：

输入层：接收固定尺寸（如224x224像素）的RGB彩色图像。
特征提取层（核心）：包含多个交替的卷积层（提取局部特征）和池化层（降低特征图尺寸，增强鲁棒性），这是CNN的核心结构。
全连接层：将提取的二维特征"展平"为一维向量，并进行高级特征组合与分类决策。
输出层：通常使用Softmax函数，将网络输出转换为各个类别的概率分布（如示例中的10类垃圾）。