基于深度學(xué)習(xí)AlexNet模型的時(shí)尚標(biāo)簽識(shí)別方法設(shè)計(jì)

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1引言............................................................................................................................1

1.1項(xiàng)目背景......................................................................................................1

1.2開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具簡(jiǎn)介..................................................................................2

1.2.1Python簡(jiǎn)介..........................................................................................2

1.2.2Tensorflow簡(jiǎn)介..................................................................................3

1.2.3Python第三方庫(kù)簡(jiǎn)介..........................................................................4

2需求分析....................................................................................................................4

2.1可行性分析..................................................................................................4

2.2數(shù)據(jù)采集功能分析......................................................................................5

2.2.1數(shù)據(jù)采集功能簡(jiǎn)單分析.......................................................................5

2.2.2torch技術(shù)分析....................................................................................6

2.2.3torchvision技術(shù)分析........................................................................7

3數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備................................................................................................................7

3.1數(shù)據(jù)采集......................................................................................................7

3.2數(shù)據(jù)集獲取分析..........................................................................................8

3.3了解Fashion-MNIST數(shù)據(jù)集......................................................................8

4數(shù)據(jù)可視化與數(shù)據(jù)集預(yù)處理....................................................................................9

4.1數(shù)據(jù)預(yù)處理..................................................................................................9

4.2安裝相關(guān)庫(kù)................................................................................................10

4.3數(shù)據(jù)集可視化............................................................................................10

5模型構(gòu)建及評(píng)估分析..............................................................................................12

5.1模網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)............................................................................................12

5.1.1AlexNet網(wǎng)絡(luò)搭建..............................................................................12

5.1.2模型構(gòu)建.............................................................................................13

5.2定義模型，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)................................................................................15

I

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

5.2.1服裝分類數(shù)據(jù)集.................................................................................15

5.2.2損失函數(shù)設(shè)置.....................................................................................16

5.2.3訓(xùn)練模型.............................................................................................16

5.2.4定義動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)率.................................................................................17

5.2.5如何設(shè)置batch_size值...................................................................18

5.3成品展示....................................................................................................18

5.3.1前端界面設(shè)計(jì).....................................................................................18

5.3.2作品展示.............................................................................................19

6小結(jié)..........................................................................................................................21

參考資料.........................................................................................................................23

II

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于深度學(xué)習(xí)AlexNet模型的時(shí)尚標(biāo)簽設(shè)計(jì)方法

1引言

互聯(lián)網(wǎng)是20世紀(jì)末至21世紀(jì)初人類社會(huì)最具影響力的技術(shù)革命

之一，其突出的特點(diǎn)是信息共享和數(shù)字化交流，改變了人們的生活和

工作方式，對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了深刻的影響。然而，隨著技術(shù)

的不斷發(fā)展和應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)和功能也在不斷變化，未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)

將面臨更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。本文將探討未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，包括

技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域拓展、安全與隱私保護(hù)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及產(chǎn)

業(yè)變革等方面。

隨著時(shí)尚行業(yè)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)于時(shí)尚產(chǎn)品的需求也越來(lái)越

高。然而，當(dāng)前市面上存在大量的時(shí)尚產(chǎn)品，消費(fèi)者往往難以準(zhǔn)確地

了解每個(gè)產(chǎn)品的種類和特點(diǎn)，從而帶來(lái)了購(gòu)買(mǎi)體驗(yàn)的不便。

為了解決這一問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款基于alexnet模型的時(shí)尚標(biāo)

簽識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)將利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)數(shù)千張時(shí)尚圖片進(jìn)行訓(xùn)

練，并且能夠快速、準(zhǔn)確地識(shí)別各種時(shí)尚品類。

該系統(tǒng)采用了AlexNet深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，該模型在2012年

ImageNet競(jìng)賽中獲得了當(dāng)時(shí)最高的準(zhǔn)確率。通過(guò)使用該模型，我們

可以有效地降低時(shí)尚圖片的識(shí)別誤差率，提高系統(tǒng)的整體性能。

此外，我們還將引入大規(guī)模數(shù)據(jù)集來(lái)進(jìn)行模型訓(xùn)練。我們相信，

這將有助于提高模型的魯棒性，并且能夠更好地滿足用戶的需求。

總之，我們的時(shí)尚標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)將為消費(fèi)者提供更好的購(gòu)物體驗(yàn)，

并且有望成為時(shí)尚行業(yè)的一款重要工具。我們非常期待看到這個(gè)系統(tǒng)

在未來(lái)得到更廣泛的應(yīng)用。

1.1項(xiàng)目背景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化水平逐步提升，人們生活質(zhì)量逐步

的提高，每天能吃飽的前提而心靈和精神的需求也隨之而不斷提高，

人們對(duì)“時(shí)尚”這個(gè)詞語(yǔ)不斷的完善和認(rèn)識(shí)，在不同的場(chǎng)所更加注重

自己的形象和打扮。

在這個(gè)信息高速發(fā)展的時(shí)代，懶人經(jīng)濟(jì)將是以后發(fā)展的主流之一

而如果只通過(guò)自己的眼睛來(lái)觀察“時(shí)尚”是一個(gè)比較麻煩、繁雜的所

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湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

以不適合以后的懶人經(jīng)濟(jì)。就例如因此，我們可以通過(guò)大數(shù)據(jù)、來(lái)篩

選每個(gè)人對(duì)自己“時(shí)尚”領(lǐng)域的理解。

近年來(lái)，隨著時(shí)尚行業(yè)的迅速發(fā)展和消費(fèi)者需求的不斷提高，時(shí)

尚標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)在服裝設(shè)計(jì)和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)領(lǐng)域中扮演著越來(lái)越重要的

角色。alenet模型是一種基于人工智能技術(shù)的高效、準(zhǔn)確的時(shí)尚標(biāo)

簽識(shí)別系統(tǒng)。而本文所述的“alenet模型的時(shí)尚標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目背景”將介紹該項(xiàng)目的相關(guān)情況。

該項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)一種有效的時(shí)尚標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)，可以幫助服裝設(shè)

計(jì)師、生產(chǎn)企業(yè)和銷(xiāo)售商更加精準(zhǔn)地了解市場(chǎng)需求，滿足消費(fèi)者的個(gè)

性化需求。同時(shí)，該系統(tǒng)也可以為消費(fèi)者提供更好的購(gòu)物體驗(yàn)和更加

豐富多樣的時(shí)尚選擇。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)結(jié)合了深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和

自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)完整的時(shí)尚標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)

通過(guò)分析衣服的圖片和描述信息，能夠識(shí)別出其款式、材質(zhì)、風(fēng)格、

顏色等多個(gè)方面的標(biāo)簽，并將這些標(biāo)簽與用戶的喜好進(jìn)行匹配，從而

提供個(gè)性化的推薦和購(gòu)物建議。

除此之外，該系統(tǒng)還具備快速、準(zhǔn)確的搜索功能，用戶可以通過(guò)

輸入關(guān)鍵詞或上傳圖片等方式，快速找到所需的商品和相關(guān)信息。同

時(shí)，該系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)功能，可以幫助企業(yè)了解市場(chǎng)趨

勢(shì)、預(yù)測(cè)銷(xiāo)售情況，從而做出更加科學(xué)合理的決策。

總的來(lái)說(shuō)，alenet模型的時(shí)尚標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目背景重點(diǎn)在

于結(jié)合人工智能技術(shù)和時(shí)尚行業(yè)實(shí)際需求，構(gòu)建一個(gè)高效、準(zhǔn)確、個(gè)

性化的時(shí)尚標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)，為服裝設(shè)計(jì)和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)領(lǐng)域的發(fā)展提供有

力支持。

1.2開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具簡(jiǎn)介

1.2.1Python簡(jiǎn)介

Python是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝陀?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，由荷蘭人

GuidovanRossum于1989年發(fā)明，第一個(gè)公開(kāi)發(fā)行版發(fā)行于1991年。

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Python通常應(yīng)用于各種領(lǐng)域，是一種通用語(yǔ)言，無(wú)論是從網(wǎng)站、

游戲開(kāi)發(fā)、機(jī)器人，人工智能，大數(shù)據(jù)，云計(jì)算或是一些高科技的航

天飛機(jī)控制都可以用到python語(yǔ)言。

Python是一種高級(jí)的編程語(yǔ)言，它的設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)代碼的可讀性

和簡(jiǎn)潔性。Python語(yǔ)言具有簡(jiǎn)單、易學(xué)、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，被廣泛

應(yīng)用于各類軟件開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析和人工智能等領(lǐng)域。

Python語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)在于其靈活性，可以勝任多種任務(wù)。Python支

持多種編程范式，包括面向?qū)ο?、結(jié)構(gòu)化、函數(shù)式編程等，因此在不

同場(chǎng)景下都可以使用Python來(lái)完成任務(wù)。

另外，Python社區(qū)十分活躍，有著龐大而豐富的第三方庫(kù)和工具，

可以讓開(kāi)發(fā)者快速構(gòu)建應(yīng)用程序和解決問(wèn)題。同時(shí)，Python的開(kāi)源

性質(zhì)也為開(kāi)發(fā)者們提供了更加廣泛的學(xué)習(xí)資源和交流機(jī)會(huì)。

總之，Python是一門(mén)優(yōu)秀的編程語(yǔ)言，它的簡(jiǎn)單易學(xué)、靈活多樣

以及強(qiáng)大的第三方庫(kù)和工具使得它成為了眾多開(kāi)發(fā)者的首選語(yǔ)言。而

且，Python語(yǔ)言正在逐步成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，相信它會(huì)在未來(lái)的軟件開(kāi)

發(fā)、數(shù)據(jù)分析和人工智能等領(lǐng)域中扮演越來(lái)越重要的角色。

1.2.2Tensorflow簡(jiǎn)介

TensorFlow是由Google公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)用于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)

習(xí)的開(kāi)源框架。它能夠自動(dòng)推斷輸入數(shù)據(jù)的形狀，使得程序員可以更

加方便地設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

TensorFlow的主要特點(diǎn)是它提供了一個(gè)高度靈活、可擴(kuò)展的編程

接口，并且支持多種編程語(yǔ)言，包括Python、C++和Java等。這意

味著使用TensorFlow可以編寫(xiě)各種類型的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，從簡(jiǎn)單的

線性回歸模型到復(fù)雜的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

另一個(gè)重要的特性是TensorFlow的計(jì)算圖，這是一種表示計(jì)算任

務(wù)的圖形結(jié)構(gòu)。在這個(gè)圖形中，節(jié)點(diǎn)表示操作，邊緣表示數(shù)據(jù)流動(dòng)。

這種結(jié)構(gòu)使得TensorFlow能夠?qū)⒂?jì)算任務(wù)分成多個(gè)小塊，從而實(shí)現(xiàn)

并行計(jì)算，大大提高了計(jì)算效率。

除此之外，TensorFlow還提供了許多額外的功能，例如自動(dòng)微分、

分布式計(jì)算、模型優(yōu)化等。這些功能使得TensorFlow成為了當(dāng)今最

流行的機(jī)器學(xué)習(xí)框架之一，被廣泛地應(yīng)用于諸如計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)

言處理、語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域。

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總之，TensorFlow是一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，它具有靈活、可

擴(kuò)展和高效的計(jì)算能力，是現(xiàn)代機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用不可或缺的工具之一。

1.2.3Python第三方庫(kù)簡(jiǎn)介

Python是一種功能強(qiáng)大且易于學(xué)習(xí)的編程語(yǔ)言，由于其靈活性和

可擴(kuò)展性，成為了各行業(yè)的首選。在Python編程中，第三方庫(kù)是常

用的工具，它們可以幫助我們快速地完成任務(wù)并提高代碼效率

下面對(duì)幾個(gè)常用的Python第三方庫(kù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

NumPy是Python中最受歡迎的科學(xué)計(jì)算庫(kù)之一，主要用于處理大

型數(shù)組和矩陣運(yùn)算。NumPy還提供了許多有用的函數(shù)和工具，例如FFT、

線性代數(shù)、隨機(jī)數(shù)生成等。

Pandas是一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析庫(kù)，主要用于數(shù)據(jù)清洗、整合、轉(zhuǎn)

換和操作。它可以輕松地讀取、處理和分析各種格式的數(shù)據(jù)，包括CSV、

Excel、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)等。

Matplotlib是一個(gè)基于Python的繪圖庫(kù)，用于創(chuàng)建各種類型的

圖表、圖形和可視化工具。Matplotlib支持多種不同的繪圖樣式，

如折線圖、散點(diǎn)圖、條形圖等，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行自定義修改。

Scikit-learn是一個(gè)廣泛使用的Python機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)，提供了許

多流行的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和模型，例如分類、回歸、聚類和降維等方法。

Scikit-learn還包括許多有用的工具，如數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征選擇和

模型評(píng)估等。

BeautifulSoup是一個(gè)用于解析HTML和XML文檔的Python庫(kù)，

能夠幫助我們輕松地從網(wǎng)頁(yè)中提取需要的信息。它支持各種不同的解

析器，并且可以非常方便地遍歷和搜索文檔內(nèi)容。

總之，對(duì)于Python開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，掌握這些常用的第三方庫(kù)是至

關(guān)重要的。它們可以極大地提高編程效率、改善代碼質(zhì)量、加速開(kāi)發(fā)

過(guò)程，并且為我們提供更豐富的可視化和數(shù)據(jù)分析工具。

2需求分析

2.1可行性分析

1.技術(shù)可行性

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人工智能時(shí)尚標(biāo)簽系統(tǒng)技術(shù)是可行的。這種技術(shù)基于機(jī)器學(xué)習(xí)和

深度學(xué)習(xí)算法，可以幫助設(shè)計(jì)師、營(yíng)銷(xiāo)人員和消費(fèi)者更好地理解和購(gòu)

買(mǎi)時(shí)尚產(chǎn)品。該系統(tǒng)可以分析時(shí)尚產(chǎn)品的圖像、文本和其他信息，自

動(dòng)為其添加標(biāo)簽，從而提高時(shí)尚產(chǎn)品的搜索可見(jiàn)性和銷(xiāo)售潛力。此外，

人工智能時(shí)尚標(biāo)簽系統(tǒng)技術(shù)還可以幫助消費(fèi)者查找與他們喜歡的時(shí)

尚款式、品牌和顏色相關(guān)的產(chǎn)品。因此，人工智能時(shí)尚標(biāo)簽系統(tǒng)技術(shù)

是非常有前途和實(shí)用的。

2.項(xiàng)目可行性

人工智能時(shí)尚標(biāo)簽系統(tǒng)技術(shù)可行性是可能的，因?yàn)楝F(xiàn)在已經(jīng)有許

多機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，可以用來(lái)分析圖像、識(shí)別物體、人臉、

情緒等。這些算法可以幫助我們自動(dòng)識(shí)別出衣物顏色、款式、搭配等

特征，生成衣物標(biāo)簽。同時(shí)，我們也可以使用自然語(yǔ)言處理技術(shù)，將

這些標(biāo)簽轉(zhuǎn)化為易于理解的文字描述，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)尚的科學(xué)分類和

標(biāo)注。此外，我們還需要考慮如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和保護(hù)，以

及如何優(yōu)化算法，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和效率。因此，總的來(lái)說(shuō)，人工

智能時(shí)尚標(biāo)簽系統(tǒng)項(xiàng)目技術(shù)可行性較高。

2.2數(shù)據(jù)采集功能分析

2.2.1數(shù)據(jù)采集功能簡(jiǎn)單分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息化程度的提高，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)成為了企

業(yè)運(yùn)營(yíng)和決策中非常重要的一環(huán)。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，Python作為

一種簡(jiǎn)潔、高效的編程語(yǔ)言，具有廣泛的適用性和應(yīng)用場(chǎng)景。

Python的數(shù)據(jù)采集功能非常強(qiáng)大，可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的

采集、存儲(chǔ)和分析。首先，在網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)采集方面，Python有強(qiáng)大的

requests庫(kù)和beautifulsoup庫(kù)，可以爬取任意網(wǎng)站的數(shù)據(jù)并進(jìn)行

處理；其次，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，Python可以通過(guò)MySQL、MongoDB等

數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理；最后，在數(shù)據(jù)分析方面，Python還

具備pandas、numpy等強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析庫(kù)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析

和可視化呈現(xiàn)。

Python的這些特點(diǎn)使得它在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)

景，如輿情監(jiān)測(cè)、價(jià)格監(jiān)測(cè)、競(jìng)品分析等。以輿情監(jiān)測(cè)為例，通過(guò)

Python的數(shù)據(jù)采集功能，可以快速地搜集社交媒體、新聞報(bào)道等各

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湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

類信息，然后進(jìn)行文本分析、情感判斷等一系列操作，從而更好地把

握市場(chǎng)風(fēng)向和消費(fèi)者需求。

總之，Python作為一種高效、靈活的編程語(yǔ)言，在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域

中具有非常大的優(yōu)勢(shì)大的requests庫(kù)和beautifulsoup庫(kù)，可以爬

取任意網(wǎng)站的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理；其次，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，Python可

以通過(guò)MySQL、MongoDB等數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理；最后，在

數(shù)據(jù)分析方面，Python還具備pandas、numpy等強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析庫(kù)，

可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和可視化呈現(xiàn)。

Python的這些特點(diǎn)使得它在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)

景，如輿情監(jiān)測(cè)、價(jià)格監(jiān)測(cè)、競(jìng)品分析等。以輿情監(jiān)測(cè)為例，通過(guò)

Python的數(shù)據(jù)采集功能，可以快速地搜集社交媒體、新聞報(bào)道等各

類信息，然后進(jìn)行文本分析、情感判斷等一系列操作，從而更好地把

握市場(chǎng)風(fēng)向和消費(fèi)者需求。

總之，Python作為一種高效、靈活的編程語(yǔ)言，在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域

中具有非常大的優(yōu)勢(shì)，可以從多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和分析。

相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，Python在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)越

來(lái)越廣泛。

2.2.2torch技術(shù)分析

torch是一個(gè)開(kāi)源的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，它基于Lua編程語(yǔ)言，并且

提供了強(qiáng)大的GPU加速功能，可以幫助用戶快速地構(gòu)建和訓(xùn)練深度神

經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

torch的核心是Tensor，也就是多維數(shù)組，可以看作是NumPy的

擴(kuò)展。Torch還提供了一些高級(jí)模塊，如nn（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、optim（優(yōu)

化器）和cudnn（CUDA加速庫(kù)），這些模塊可以幫助用戶更方便地構(gòu)

建和訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

在使用Torch進(jìn)行技術(shù)分析時(shí)，可以使用其強(qiáng)大的GPU加速功能

來(lái)加速計(jì)算，從而更快地進(jìn)行模型訓(xùn)練和預(yù)測(cè)。同時(shí)，Torch提供了

一些常用的深度學(xué)習(xí)模型，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

（RNN）和自編碼器（Autoencoder），可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇

合適的模型進(jìn)行分析。

除此之外，Torch還提供了一些可視化工具，如gnuplot和

visdom，可以幫助用戶更直觀地觀察模型的訓(xùn)練過(guò)程和結(jié)果。

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2.2.3torchvision技術(shù)分析

Torchvision是PyTorch的一個(gè)子模塊，提供了一系列計(jì)算機(jī)視

覺(jué)操作的函數(shù)和類。它包括數(shù)據(jù)集、模型架構(gòu)、圖像轉(zhuǎn)換、評(píng)價(jià)指標(biāo)

等多個(gè)模塊。

其中，數(shù)據(jù)集模塊提供了許多常用的計(jì)算機(jī)視覺(jué)數(shù)據(jù)集，比如

MNIST、CIFAR10、COCO等，可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)加載和預(yù)處理。模

型架構(gòu)模塊提供了許多經(jīng)典的計(jì)算機(jī)視覺(jué)模型，比如AlexNet、VGG、

ResNet等，可以直接調(diào)用和使用。圖像轉(zhuǎn)換模塊提供了一系列常用

的圖像增強(qiáng)操作，比如隨機(jī)裁剪、隨機(jī)旋轉(zhuǎn)、隨機(jī)翻轉(zhuǎn)等，可以用于

數(shù)據(jù)增強(qiáng)和模型訓(xùn)練。評(píng)價(jià)指標(biāo)模塊提供了一些常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，比

如精度、召回率、F1值等，可以用于模型評(píng)估。

總的來(lái)說(shuō)，Torchvision提供了很多方便實(shí)用的函數(shù)和類，可以

大大簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)視覺(jué)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

3數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備

3.1數(shù)據(jù)采集

首先進(jìn)入MicrosoftEdge瀏覽器，找到搜索引擎并且搜索百度照

片，進(jìn)入官網(wǎng)輸入關(guān)鍵字：時(shí)尚服裝手繪圖片.

頁(yè)面如下：

圖3-1數(shù)據(jù)網(wǎng)址頁(yè)面圖

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按F12調(diào)出開(kāi)發(fā)者工具，刷新頁(yè)面，如圖3-2。利用全局搜索工

具定位所需數(shù)據(jù)位置，點(diǎn)擊開(kāi)發(fā)者工具按Ctrl+f查找jpg圖片。

3.2數(shù)據(jù)集獲取分析

右鍵以后選擇檢查，調(diào)出網(wǎng)頁(yè)后臺(tái)，利用全局搜索工具中搜索關(guān)

鍵詞，如“衣服”、“褲子”，“裙子”等jpg或者png圖片位置鏈

接。接下來(lái)我們分析他是以什么形式的數(shù)據(jù)存放的。顯然這是一個(gè)

jpg或者png數(shù)據(jù)。

利用python爬蟲(chóng)來(lái)獲取寵物的數(shù)據(jù)。

圖3-2獲取數(shù)據(jù)頁(yè)面

3.3了解Fashion-MNIST數(shù)據(jù)集

Fashion-MNIST數(shù)據(jù)集與MNIST手寫(xiě)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集不一樣。但他們

都有共同點(diǎn)就是都是灰度圖片

頁(yè)面圖如下；

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圖3-3Fashion-MNST數(shù)據(jù)集頁(yè)面

4數(shù)據(jù)可視化與數(shù)據(jù)集預(yù)處理

4.1數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理是數(shù)據(jù)分析和建模的重要步驟，它可以幫助我們提高

數(shù)據(jù)質(zhì)量，減少誤差和偏差，從而得到更準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。以下是一

些常見(jiàn)的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法及其用途：

1.缺失值填充：在原始數(shù)據(jù)中存在缺失值時(shí)，我們可以采用插

值、均值、中位數(shù)等方法填充缺失值，從而保證數(shù)據(jù)完整性。

2.異常值處理：在原始數(shù)據(jù)中存在異常值時(shí)，我們可以采用刪

除、替換等方法處理異常值，從而避免異常值對(duì)數(shù)據(jù)分析和建模的影

響。

3.數(shù)據(jù)變換：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化等方法將不同單位和范圍的

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而方便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和建模。

4.數(shù)據(jù)降維：通過(guò)主成分分析、因子分析等方法將高維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

換為低維數(shù)據(jù)，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少計(jì)算復(fù)雜度，提高數(shù)據(jù)分析

和建模效率。

5.特征選擇：通過(guò)相關(guān)系數(shù)、卡方檢驗(yàn)等方法篩選出與目標(biāo)變

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量相關(guān)性較高的特征，從而提高模型的預(yù)測(cè)精度。

以上僅是數(shù)據(jù)預(yù)處理中一些常見(jiàn)的方法和用途，具體的數(shù)據(jù)預(yù)處

理方法應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇。在使用數(shù)據(jù)預(yù)處理方法時(shí)，需要注意保

證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，避免過(guò)度處理導(dǎo)致信息丟失或誤差增加。

4.2安裝相關(guān)庫(kù)

安裝matplotlibd2l庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理操作，如下圖所示:

圖4-2安裝相關(guān)庫(kù)

注：d2l為斯坦福大學(xué)李沐教授打包的一個(gè)庫(kù)，其中包含一些深度學(xué)習(xí)中

常用的函數(shù)方法。

導(dǎo)入torch等等相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理操作，如圖所示：

圖4-2導(dǎo)入相關(guān)庫(kù)

4.3數(shù)據(jù)集可視化

Python是一種強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，擁有豐富的數(shù)據(jù)處理和可視化庫(kù)。

下面是Python中常用的幾個(gè)數(shù)據(jù)可視化庫(kù)：

1.Matplotlib：Matplotlib是Python中最流行的繪圖庫(kù)之一，

支持繪制線圖、散點(diǎn)圖、柱狀圖、餅圖等多種圖表。

2.Seaborn：Seaborn是基于Matplotlib的高級(jí)可視化庫(kù)，可

以繪制出更加美觀和復(fù)雜的圖表。

3.Plotly：Plotly是一個(gè)交互式可視化庫(kù)，支持繪制動(dòng)態(tài)圖表、

地圖、3D圖等。

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4.Bokeh：Bokeh也是一個(gè)交互式可視化庫(kù)，與Plotly類似，

但是更加注重?cái)?shù)據(jù)的交互性和實(shí)時(shí)性。

5.ggplot：ggplot是基于R語(yǔ)言中的ggplot2庫(kù)開(kāi)發(fā)的Python

可視化庫(kù)，可以繪制出高度定制化的圖表。

以上這些可視化庫(kù)都有自己的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，具體使用哪個(gè)庫(kù)

取決于具體的需求。

可視化效果圖如下：

圖4-3可視化代碼圖

預(yù)測(cè)圖如下：

圖4-3可視化預(yù)測(cè)圖

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5模型構(gòu)建及評(píng)估分析

5.1模網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)

5.1.1AlexNet網(wǎng)絡(luò)搭建

AlexNet是一個(gè)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由AlexKrizhevsky、

IlyaSutskever和GeoffreyHinton在2012年ImageNet圖像分

類挑戰(zhàn)中提出并獲得冠軍。它是第一個(gè)使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)在大規(guī)模圖

像數(shù)據(jù)上取得成功的模型，也是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的重要里程碑之一。

AlexNet的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下：輸入層：原始圖像尺寸為224x224x3。

第一層：卷積層，96個(gè)大小為11x11x3的卷積核，步長(zhǎng)為4，無(wú)

補(bǔ)零操作，使用ReLU激活函數(shù)。

第二層：池化層，大小為3x3的最大池化操作，步長(zhǎng)為2。

第三層：卷積層，256個(gè)大小為5x5x48的卷積核，步長(zhǎng)為1，補(bǔ)

零操作，使用ReLU激活函數(shù)。

第四層：池化層，大小為3x3的最大池化操作，步長(zhǎng)為2。

第五層：卷積層，384個(gè)大小為3x3x256的卷積核，步長(zhǎng)為1，補(bǔ)

零操作，使用ReLU激活函數(shù)。

第六層：卷積層，384個(gè)大小為3x3x192的卷積核，步長(zhǎng)為1，補(bǔ)

零操作，使用ReLU激活函數(shù)。

第七層：卷積層，256個(gè)大小為3x3x192的卷積核，步長(zhǎng)為1，補(bǔ)

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零操作，使用ReLU激活函數(shù)。

第八層：池化層，大小為3x3的最大池化操作，步長(zhǎng)為2。

第九層：全連接層，4096個(gè)神經(jīng)元，使用ReLU激活函數(shù)。

第十層：全連接層，4096個(gè)神經(jīng)元，使用ReLU激活函數(shù)。

第十一層：輸出層，1000個(gè)神經(jīng)元，使用softmax激活函數(shù)，對(duì)

應(yīng)ImageNet數(shù)據(jù)集的1000個(gè)類別。

AlexNet采用了多個(gè)卷積層和池化層交替堆疊的結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用

了ReLU激活函數(shù)、局部響應(yīng)歸一化等技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了較高的分類

準(zhǔn)確率。

AleNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)代碼圖如下：

圖5-1.1AleNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)代碼

5.1.2模型構(gòu)建

模型構(gòu)建是指利用已有的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型

來(lái)描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并通過(guò)該模型對(duì)未知數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)或分類的

過(guò)程。一般而言，模型構(gòu)建包括以下步驟：

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1.數(shù)據(jù)收集：收集與研究問(wèn)題相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以來(lái)自

各種不同的渠道，例如實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、觀察等。

2.數(shù)據(jù)清洗和處理：對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和處理，以消除

噪聲、缺失值和異常值等。

3.特征選擇和提?。簭奶幚砗蟮臄?shù)據(jù)中選取對(duì)于研究問(wèn)題有用

的特征，并將其提取出來(lái)。

4.模型選擇：根據(jù)問(wèn)題的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)的性質(zhì)選擇適合的模型，

例如線性回歸、決策樹(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

5.訓(xùn)練模型：使用已標(biāo)記的數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，使其能夠?qū)π碌臄?shù)

據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)或分類。

6.模型評(píng)估：使用測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)訓(xùn)練好的模型進(jìn)行評(píng)估，以確定

其準(zhǔn)確性和泛化能力。

7.模型優(yōu)化：根據(jù)模型評(píng)估結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，例如調(diào)整模

型參數(shù)、增加特征等。

8.模型應(yīng)用：將訓(xùn)練好的模型應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題中，進(jìn)行預(yù)測(cè)或

分類等任務(wù)。

代碼如下：

圖5-1.2結(jié)構(gòu)模型代碼

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5.2定義模型，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)

5.2.1服裝分類數(shù)據(jù)集

使用服裝分類數(shù)據(jù)集可以分為以下幾個(gè)步驟：

1.下載和導(dǎo)入數(shù)據(jù)集：可以從官方GitHub倉(cāng)庫(kù)中下載數(shù)據(jù)集，

并使用相應(yīng)的庫(kù)將數(shù)據(jù)集導(dǎo)入到代碼中。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如歸一化、標(biāo)準(zhǔn)化、圖像

增強(qiáng)等，以便更好地訓(xùn)練模型。

3.構(gòu)建模型：選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ徒Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，并使用訓(xùn)練集對(duì)模

型進(jìn)行訓(xùn)練。

4.模型評(píng)估：使用測(cè)試集對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算模型的精度、

召回率、F1值等指標(biāo)。

5.模型優(yōu)化：根據(jù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，如調(diào)整超參數(shù)、

增加正則化項(xiàng)等。

6.模型應(yīng)用：使用訓(xùn)練好的模型對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行分類預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)

圖像分類應(yīng)用。

在實(shí)際操作中，還需要注意數(shù)據(jù)集的劃分、批量處理、迭代次數(shù)

等問(wèn)題，以獲得更好的訓(xùn)練效果。同時(shí)，也需要注意防止模型過(guò)擬合

和欠擬合的問(wèn)題，可以通過(guò)調(diào)整超參數(shù)和增加正則化項(xiàng)等方法來(lái)解決。

圖5-2.1優(yōu)化器設(shè)置

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5.2.2損失函數(shù)設(shè)置

損失函數(shù)是深度學(xué)習(xí)模型中非常重要的一部分，用于評(píng)估模型輸

出與真實(shí)標(biāo)簽之間的差異。不同的任務(wù)和模型可能需要使用不同的損

失函數(shù)。以下是幾種常見(jiàn)的損失函數(shù)：

1.交叉熵?fù)p失函數(shù)：交叉熵是分類問(wèn)題中常用的損失函數(shù)，可

以衡量模型輸出的概率分布與真實(shí)標(biāo)簽之間的差異。通常情況下，交

叉熵?fù)p失函數(shù)可以與softmax激活函數(shù)配合使用，用于多類別分類問(wèn)

題。

2.均方誤差損失函數(shù)：均方誤差是回歸問(wèn)題中常用的損失函數(shù)，

可以衡量模型預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的差異。均方誤差損失函數(shù)可以用

于預(yù)測(cè)連續(xù)值的回歸問(wèn)題。

3.二元交叉熵?fù)p失函數(shù)：二元交叉熵是二分類問(wèn)題中常用的損

失函數(shù)，可以衡量模型輸出的概率分布與真實(shí)標(biāo)簽之間的差異。通常

情況下，二元交叉熵?fù)p失函數(shù)可以與sigmoid激活函數(shù)配合使用。

4.KL散度損失函數(shù)：KL散度是一種衡量?jī)蓚€(gè)概率分布之間差異

的度量方法，可以用于模型訓(xùn)練過(guò)程中的正則化。KL散度損失函數(shù)

可以用于對(duì)模型輸出的概率分布進(jìn)行調(diào)整，以使得模型更加平滑和穩(wěn)

定。

在設(shè)置損失函數(shù)時(shí)，需要根據(jù)具體問(wèn)題和模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇和調(diào)

整。同時(shí)，還需要注意防止模型過(guò)擬合和欠擬合的問(wèn)題，可以通過(guò)調(diào)

整超參數(shù)和增加正則化項(xiàng)等方法來(lái)解決。

5.2.3訓(xùn)練模型

訓(xùn)練模型是指使用給定的數(shù)據(jù)集，通過(guò)迭代優(yōu)化模型參數(shù)，使得

模型能夠更好地?cái)M合數(shù)據(jù)集中的樣本，并達(dá)到更好的預(yù)測(cè)效果。在深

度學(xué)習(xí)中，訓(xùn)練模型通常使用反向傳播算法，根據(jù)模型輸出與真實(shí)標(biāo)

簽之間的差異，計(jì)算損失函數(shù)并更新模型參數(shù)。

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圖5-2.3訓(xùn)練模型

5.2.4定義動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)率

動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)率是指在訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)模型在訓(xùn)練過(guò)程中的表

現(xiàn)調(diào)整學(xué)習(xí)率的技術(shù)。通常情況下，學(xué)習(xí)率越大，模型的收斂速度就

越快。但是，如果學(xué)習(xí)率過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致模型在訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)震

蕩或無(wú)法收斂的情況。因此，動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)率可以根據(jù)模型在訓(xùn)練過(guò)程中

的表現(xiàn)來(lái)自適應(yīng)地調(diào)整學(xué)習(xí)率，以提高模型的訓(xùn)練效果和準(zhǔn)確性。常

用的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)率算法有Adagrad、Adam等。

圖5-2.4定義動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)率

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5.2.5如何設(shè)置batch_size值

batch_size是指每次迭代中使用的樣本數(shù)量，它是深度學(xué)習(xí)模型

訓(xùn)練中的一個(gè)重要參數(shù)。batch_size的大小直接影響訓(xùn)練時(shí)間和內(nèi)

存使用情況，同時(shí)也會(huì)影響模型的性能和泛化能力。

在設(shè)置batch_size時(shí)，需要根據(jù)具體問(wèn)題和數(shù)據(jù)集進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，

一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：

1.計(jì)算資源：batch_size的大小會(huì)影響計(jì)算資源的使用情況，過(guò)

大的batch_size可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存不足或計(jì)算速度變慢。因此，在選

擇batch_size時(shí)需要考慮計(jì)算資源的限制。

2.數(shù)據(jù)集規(guī)模：數(shù)據(jù)集規(guī)模越大，一般可以選擇較大的

batch_size，以加快訓(xùn)練速度。但是，如果batch_size過(guò)大，可能

會(huì)導(dǎo)致模型無(wú)法收斂或者出現(xiàn)過(guò)擬合等問(wèn)題。

3.模型復(fù)雜度：模型復(fù)雜度越高，一般需要選擇較小的

batch_size，以避免出現(xiàn)過(guò)擬合等問(wèn)題。

4.確定最佳值：一般可以通過(guò)嘗試不同的batch_size值來(lái)確定最

佳值。可以使用網(wǎng)格搜索或隨機(jī)搜索等方法，尋找最佳的batch_size

值。

5.3成品展示

5.3.1前端界面設(shè)計(jì)

Python前端界面設(shè)計(jì)可以使用多種工具和框架，以下是其中幾

個(gè)比較常用的：

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1.Tkinter：Tkinter是Python自帶的GUI庫(kù)，可以快速構(gòu)建簡(jiǎn)

單的窗口應(yīng)用程序。它易于學(xué)習(xí)且功能齊全，可以滿足大部分簡(jiǎn)單的

界面需求。

2.PyQt：PyQt是Python的一個(gè)GUI工具包，它是基于Qt框架開(kāi)

發(fā)的，提供了豐富的控件和樣式，支持跨平臺(tái)運(yùn)行，并且有很好的文

檔和社區(qū)支持，但是需要安裝額外的庫(kù)。

3.wxPython：wxPython是一個(gè)開(kāi)源的GUI工具包，使用Python

語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，它基于wxWidgets庫(kù)，支持跨平臺(tái)運(yùn)行，提供了多種

控件和樣式，并且有完善的文檔和社區(qū)支持。

4.PySide：PySide是一個(gè)Python綁定Qt庫(kù)的GUI工具包，與PyQt

類似，但是PySide完全開(kāi)源，可以免費(fèi)使用，并且有良好的文檔和

社區(qū)支持。

在使用以上工具和框架時(shí)，可以參考官方文檔和示例代碼，根據(jù)

項(xiàng)目需求選擇合適的工具和框架，并結(jié)合前端界面設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)

計(jì)和開(kāi)發(fā)。

圖5-3.1前端界面展示

5.3.2作品展示

本設(shè)計(jì)方法通過(guò)AleNet模型，在通過(guò)圖片進(jìn)行篩選出你所需要

19

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

的圖片而進(jìn)行標(biāo)注

以下是效果