智能番茄新鲜度检测系统：基于深度学习的全面实现

基于深度学习的番茄新鲜度检测系统（UI界面+YOLOv8/v7/v6/v5代码+训练数据集）

引言

番茄是全球广泛种植和消费的蔬菜之一，其新鲜度直接影响其营养价值和口感。传统的番茄新鲜度检测主要依赖于人工观察和经验判断，这不仅费时费力，而且容易出错。随着深度学习技术的发展，利用计算机视觉进行番茄新鲜度检测变得越来越可行。本文将详细介绍如何构建一个基于深度学习的番茄新鲜度检测系统，包括数据收集与处理、模型训练、系统实现以及UI界面设计。

环境搭建

在开始之前，需要搭建开发环境。本项目所需的主要工具和库包括：

Python 3.x
OpenCV
PyTorch
YOLOv8/v7/v6/v5模型
Qt for Python (PySide2)

安装必要库

pip install opencv-python-headless
pip install torch torchvision
pip install pyside2

数据收集与处理

首先需要收集番茄的图片数据集。数据集应包括不同新鲜度的番茄图片，并进行标注。可以使用LabelImg等工具进行标注。标注完成后，将数据集划分为训练集和测试集。

数据标注工具

使用LabelImg进行数据标注：

安装LabelImg：
```
pip install labelImg
```
打开LabelImg并加载图片文件夹：
```
labelImg
```
标注番茄的新鲜度，并保存为YOLO格式。

模型训练

使用YOLO模型进行训练。可以使用预训练模型，并在其基础上进行微调。

下载预训练模型

可以从以下链接下载YOLO预训练模型：

YOLOv5
YOLOv6
YOLOv7
YOLOv8

训练脚本

以下是使用YOLOv5进行训练的示例脚本：

import torch
from yolov5 import train# 设置训练参数
train.run(data='path/to/dataset.yaml',  # 数据集配置文件weights='yolov5s.pt',  # 预训练模型路径epochs=50,  # 训练轮数batch_size=16,  # 批次大小img_size=640  # 输入图像大小
)

系统实现

训练完成后，可以开始构建番茄新鲜度检测系统。系统主要包括模型加载、图像处理和结果显示三个部分。

模型加载与图像处理

以下是一个简单的图像处理和结果显示示例：

import cv2
import torch# 加载模型
model = torch.hub.load('ultralytics/yolov5', 'custom', path='path/to/best.pt')# 读取图像
img = cv2.imread('path/to/tomato.jpg')# 进行检测
results = model(img)# 获取检测结果
labels, cord = results.xyxyn[0][:, -1], results.xyxyn[0][:, :-1]# 显示结果
for i in range(len(labels)):row = cord[i]if row[4] >= 0.5:  # 置信度阈值x1, y1, x2, y2 = int(row[0]*img.shape[1]), int(row[1]*img.shape[0]), int(row[2]*img.shape[1]), int(row[3]*img.shape[0])bgr = (0, 255, 0)  # 绿色框cv2.rectangle(img, (x1, y1), (x2, y2), bgr, 2)cv2.putText(img, f'{labels[i]} {row[4]:.2f}', (x1, y1 - 10), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.9, bgr, 2)cv2.imshow('Tomato Freshness Detection', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

UI界面设计

为了让系统更加友好，我们将使用Qt for Python (PySide2)来创建图形用户界面。

创建UI界面

以下是一个简单的UI界面示例：

import sys
import cv2
import torch
from PySide2.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QLabel, QPushButton, QFileDialog
from PySide2.QtGui import QImage, QPixmapclass TomatoDetectionUI(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.setWindowTitle('Tomato Freshness Detection System')self.setGeometry(100, 100, 800, 600)self.label = QLabel(self)self.label.setGeometry(50, 50, 700, 400)self.button = QPushButton('Load Image', self)self.button.setGeometry(350, 500, 100, 30)self.button.clicked.connect(self.load_image)self.model = torch.hub.load('ultralytics/yolov5', 'custom', path='path/to/best.pt')def load_image(self):file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(self, 'Open Image', '', 'Image files (*.jpg *.png)')if file_path:self.detect_tomato(file_path)def detect_tomato(self, file_path):img = cv2.imread(file_path)results = self.model(img)labels, cord = results.xyxyn[0][:, -1], results.xyxyn[0][:, :-1]for i in range(len(labels)):row = cord[i]if row[4] >= 0.5:x1, y1, x2, y2 = int(row[0]*img.shape[1]), int(row[1]*img.shape[0]), int(row[2]*img.shape[1]), int(row[3]*img.shape[0])bgr = (0, 255, 0)cv2.rectangle(img, (x1, y1), (x2, y2), bgr, 2)cv2.putText(img, f'{labels[i]} {row[4]:.2f}', (x1, y1 - 10), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.9, bgr, 2)height, width, channel = img.shapebytesPerLine = 3 * widthqImg = QImage(img.data, width, height, bytesPerLine, QImage.Format_RGB888).rgbSwapped()self.label.setPixmap(QPixmap.fromImage(qImg))if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)ex = TomatoDetectionUI()ex.show()sys.exit(app.exec_())