trashnet
trashnet 是一个专注于垃圾图像分类的开源数据集与深度学习项目,源自斯坦福大学 CS229 机器学习课程的最终成果。它旨在解决自动化垃圾分类中的视觉识别难题,通过人工智能技术辅助判断物品的可回收状态,从而提升环保效率。
该项目核心包含一个涵盖六大类别(玻璃、纸张、硬纸板、塑料、金属及其他垃圾)的图像数据集,共收录 2500 多张在受控光照下拍摄并统一分辨率的照片。基于 Torch 框架,trashnet 构建并训练了卷积神经网络(CNN)模型。其技术亮点在于采用了 Kaiming 权重初始化方法,显著优化了模型性能,在测试集上实现了约 75% 的分类准确率。
trashnet 非常适合计算机视觉领域的研究人员、AI 开发者以及关注环保科技的学生使用。研究人员可将其作为基准数据集验证新算法;开发者能利用其提供的代码架构快速搭建垃圾识别原型系统;教育工作者也可借此开展相关的机器学习教学实践。虽然部分原始代码基于 Lua/Torch 编写,但其数据预处理流程支持 Python,且数据集已托管于 Hugging Face,便于现代开发者集成与应用。对于希望探索 AI 在可持续发展领域落地场景的用户来说,trashnet 提供了一个扎实且透明的起步平台。
使用场景
某智慧社区开发团队正致力于升级小区的垃圾分类回收站,需要让摄像头自动识别居民投递的垃圾类型以进行积分奖励。
没有 trashnet 时
- 数据收集成本极高:团队需人工拍摄并整理玻璃、纸张、塑料等六类垃圾图片,耗时数周仍难以覆盖多样化的光照和角度场景。
- 模型训练起点低:由于缺乏高质量的预训练数据集,卷积神经网络(CNN)从零开始训练,收敛速度慢且容易过拟合。
- 分类准确率不稳定:在测试中,模型难以区分外观相似的“纸板”与“普通纸张”,导致错误分类率高,用户投诉频发。
- 研发周期被迫拉长:工程师将大量时间耗费在数据清洗和标注上,核心算法优化进度严重滞后,项目无法按期上线。
使用 trashnet 后
- 即刻获得标准数据集:直接调用包含 2500+ 张已标注图片的 trashnet 数据集,涵盖六种主要垃圾类别,省去了数月数据采集工作。
- 模型快速收敛:基于 trashnet 提供的 Torch 架构和 Kaiming 权重初始化方法,模型在 GPU 加速下迅速达到约 75% 的测试准确率。
- 复杂场景识别提升:利用数据集中不同设备(iPhone 系列)和光照条件下拍摄的样本,显著提升了系统对反光玻璃或褶皱纸团的辨别能力。
- 聚焦核心业务逻辑:团队得以跳过基础数据准备阶段,直接将精力投入到回收站的硬件集成与用户交互体验优化上。
trashnet 通过提供标准化的垃圾图像数据集与成熟 CNN 代码,将原本漫长的冷启动过程缩短为几天,大幅降低了智能垃圾分类系统的落地门槛。
运行环境要求
- Linux
- macOS
需要 NVIDIA GPU (项目使用 GTX 650 Ti 测试),需安装 CUDA 6.5 或更高版本以启用加速
未说明

快速开始
trashnet
这是我与Mindy Yang为斯坦福大学CS 229机器学习课程完成的期末项目所用的代码(仅限卷积神经网络)及数据集。我们的论文可在此查阅:链接。海报上展示的卷积神经网络结果是当时的最新进展;在学期结束后,我们继续优化模型,并将权重初始化方法改为Kaiming初始化,最终在70/13/17的训练/验证/测试集划分下,将测试准确率提升至约75%。
数据集
本仓库包含我们收集的数据集,涵盖六个类别:玻璃、纸张、纸板、塑料、金属和垃圾。目前数据集共有2527张图片:
- 玻璃:501张
- 纸张:594张
- 纸板:403张
- 塑料:482张
- 金属:410张
- 垃圾:137张
这些图片是在白色海报纸背景上拍摄的,使用自然光和室内灯光。所有图片均已调整为512×384像素,您可以在data/constants.py中修改此尺寸(调整尺寸需按照使用说明中的步骤1操作)。拍摄设备包括Apple iPhone 7 Plus、Apple iPhone 5S和Apple iPhone SE。
原始数据集大小约为3.5GB,超出了git-lfs的最大限制,因此已上传至Google Drive。如果您计划使用Python代码预处理原始数据集,请从下方链接下载dataset-original.zip,并将解压后的文件夹放置于data目录内。
如您使用本数据集,请引用本仓库。数据集可在此下载:链接。
安装
Lua环境配置
我们使用Lua结合Torch编写代码,安装说明请参见这里。您需要以下Lua包:
安装Torch后,可通过以下命令安装这些包:
# 使用Luarocks安装
luarocks install torch
luarocks install nn
luarocks install optim
luarocks install image
luarocks install gnuplot
此外,我们还需要@e-lab提供的权重初始化模块,该模块已包含在本仓库中。
CUDA支持
由于训练过程耗时较长,建议使用GPU以加快计算速度。我们使用了配备CUDA的GTX 650 Ti显卡。要启用CUDA加速,您需先安装CUDA 6.5或更高版本。CUDA安装程序可在NVIDIA开发者网站获取。
随后还需安装以下用于CUDA的Lua包:
可通过以下命令安装这些包:
luarocks install cutorch
luarocks install cunn
Python环境配置
目前部分图像预处理任务使用Python完成。所需的Python依赖包包括:
您可以通过以下命令安装这些包:
# 使用pip安装
pip install numpy scipy
使用说明
步骤1:准备数据
解压data/dataset-resized.zip。
若需添加新数据,必须正确编号并放入data/dataset-original中的相应文件夹,然后进行预处理。预处理时需删除data/dataset-resized文件夹,并在trashnet/data目录下运行python resize.py,整个过程大约需要半小时。
步骤2:训练模型
待补充
步骤3:测试模型
待补充
步骤4:查看结果
待补充
贡献
- Fork本仓库!
- 创建您的功能分支:
git checkout -b my-new-feature - 提交更改:
git commit -m '添加新功能' - 推送至分支:
git push origin my-new-feature - 发起Pull Request
致谢
- 感谢斯坦福大学CS 229课程2016–2017年秋季学期的教学团队,为我们提供了精彩的课程!
- 感谢@e-lab提供的权重初始化Torch模块
待办事项
- 完成README中“使用说明”部分的内容
- 补充CS 229项目截止日期之后取得的具体结果及所用参数
- 在
plot.lua中加入混淆矩阵数据的保存及图表生成功能 - 重写数据预处理代码,使其仅在图像尺寸未发生变化时才重新处理
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