/章計算機視覺計算機視覺技術(shù)第2節(jié)計算機視覺技術(shù)的原理課題計算機視覺技術(shù)的原理（第2課時）建議課時3課時課型新知學習課（）原理探究課（√）綜合應用課（）其它_____（）教學背景分析計算機視覺技術(shù)的原理是本章較為重要的一節(jié)內(nèi)容，在前面的學習中，學生已經(jīng)了解了生活中計算機視覺的應用，并能夠說出計算機視覺的核心是特征提取和特征模型建構(gòu)，但這些僅停留在表層認知。學生對于計算機視覺技術(shù)背后的原理知之甚少，為了更加深入的學習計算機視覺技術(shù)，本節(jié)課將通過自主閱讀材料，理解人和計算機視覺的形成過程，通過實驗探究，體驗計算機視覺技術(shù)的工作流程，并加深對核心概念的理解。學習目標1.理解圖像在計算機中是如何表示的。2.理解并說明圖像的特征。學習重難點1.學習重點（1）理解圖像在計算機中是如何表示的。（2）理解并說明圖像的特征。2.學習難點（1）理解圖像在計算機中是如何表示的。課前準備教材，教學課件，平板電腦人工智能實驗平臺中的“認識圖像”實驗，學習單，視頻素材：《視頻1：像素》和《視頻2：圖像的存儲》，圖片“植物石榴花.jpg”。教學過程設計教師活動學生活動環(huán)節(jié)一：新課引入教師活動：1.通過提問引導學生回顧上節(jié)課所學知識點，問題如下。（1）構(gòu)成數(shù)字圖像的最基本單元是_____________。（2）數(shù)字圖像可以分為____________和_____________。（3）像素的亮度一般數(shù)值范圍為______________。2.總結(jié)并引出衡量數(shù)字圖像質(zhì)量的因素。學生活動：1.學生思考并回答問題。（1）像素。（2）單色圖像，彩色圖像。（3）0~255。2.了解衡量數(shù)字圖像質(zhì)量的因素。設計意圖：通過回顧舊知，建立前后知識間的聯(lián)系。 環(huán)節(jié)二：新知學習教師活動：1.組織學習活動1：觀察影響圖像質(zhì)量的因素。（1）教師在PPT中，打開“設置圖片格式”窗口，改變圖片的清晰度、對比度、顏色飽和度，讓學生觀察圖片的變化。（2）要求學生結(jié)合教材和實驗觀察，完成學習單問題1。（3）組織學生進行匯報。2.結(jié)合實驗觀察，詳細介紹灰度級、層級、對比度、清晰度、空間分辨率等概念的含義。3.組織學習活動2：觀察圖像的基本屬性。（1）學生4-6人一組。（2）說明活動步驟與要求：打開平板人工智能實驗平臺→選擇“認識圖像”→觀察圖像的“基本屬性”。調(diào)整圖像的位深和圖像尺寸，觀察圖像存儲大小的變化，并完成分析思考題。（3）解釋實驗平臺中位深的概念。（4）對于平臺操作不太熟悉的同學，教師可以播放視頻《像素》和《圖像的存儲》，詳細介紹操作流程。（5）組織學生進行匯報，并進行總結(jié)。4.在學生理解圖像存儲大小的基礎上，詳細介紹圖像編碼標準。5.啟發(fā)學生思考如何區(qū)分貓和狗？通過學生的回答，總結(jié)人是根據(jù)狗和貓的不同特征來對其進行分類的，引出計算機通過特征提取，對圖像進行分類。6.介紹圖像特征的種類以及計算機特征提取的過程。7.組織學習活動3：觀察圖像的特征。（1）學生4-6人一組。（2）說明活動步驟與要求：上網(wǎng)下載2張狗的照片，2張貓的照片（PPT中準備了4張圖片供學生參考）；打開平板人工智能實驗平臺→選擇“認識圖像”→觀察“圖像特征”；更換一張狗的照片，觀察它的顏色特征、輪廓特征和紋理特征；對比2張狗的照片，觀察其相似度，對比狗和貓的照片，觀察其相似度，完成學習單問題2。（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問題。（4）組織學生進行匯報，進行活動總結(jié)。8.詳細介紹圖像的顏色特征、輪廓特征和紋理特征的含義及其在具體圖像分類案例中的應用。結(jié)合活動3得出的實驗結(jié)論，即使用顏色特征、紋理特征，不能太有效的將狗和貓區(qū)分開。再次強調(diào)一個好的特征應與其他特征之間有明顯的差異，一般要根據(jù)具體問題選擇特征提取方法。學生活動：1.開展學習活動1：觀察影響圖像質(zhì)量的因素。（1）觀察圖片的清晰度、對比度、顏色飽和度改變后，圖片的變化。（2）閱讀教材，完成學習單問題1。（3）舉手發(fā)言，匯報學習成果。2.跟隨教師的思路，系統(tǒng)了解灰度級、層次、對比度、清晰度、空間分辨率等概念的含義。3.開展學習活動2：觀察圖像的基本屬性。（1）組織分工。（2）了解活動步驟與要求。（3）初次嘗試，了解位深的概念。（4）觀看視頻《像素》和《圖像的存儲》，了解操作流程。（5）舉手發(fā)言，匯報學習成果。4.了解圖像編碼標準。5.學生思考并回答：體型、耳朵、鼻子等。6.了解圖像特征的種類以及計算機特征提取的過程。7.開展學習活動3：觀察圖像的特征。（1）組織分工。（2）了解活動步驟與要求。（3）下載圖片或平板拍下PPT中的4張圖片，開展實驗，觀察圖像的特征，并完成學習單問題2。（4）舉手發(fā)言，匯報學習結(jié)果。8.跟隨教師的思路，系統(tǒng)了解圖像的顏色特征、輪廓特征和紋理特征的含義及其在具體圖像分類案例中的應用。結(jié)合活動3的感知體驗，理解一個好的特征應與其他特征之間有明顯的差異。設計意圖：通過學習活動1，直觀感受圖片的清晰度、對比度、顏色飽和度變化對圖像質(zhì)量的影響，加深學生對概念的理解。通過學習活動2，對彩色圖像的RGB編碼以及圖像分辨率更深入的認識。以人如何區(qū)分狗和貓為例，通過學習活動3，讓學生觀察狗的圖像特征，對比2幅圖像的相似度，理解計算機特征提取時，好的特征應與其他特征之間有明顯的差異，一般要根據(jù)具體問題選擇特征提取方法。環(huán)節(jié)三：總結(jié)歸納教師活動：1.通過提問引導學生回顧本節(jié)課所學知識點，問題如下：（1）請分別說說圖像的對比度、清晰度、空間分辨率的含義？（2）圖像可以直觀感受的自然特征有哪些？學生活動：1.學生回答問題，進行課堂總結(jié)。設計意圖：通過提問幫助學生回憶本節(jié)課所學內(nèi)容，檢驗學生學習效果、鞏固新知。學習評價評價任務（詳見學習單問題2）：根據(jù)實驗觀察，結(jié)合教材，對圖像的特征進行解釋，填寫你的實驗數(shù)據(jù)。（10分）圖像的特征含義解釋顏色特征紋理特征輪廓特征相似度檢測（填入你的實驗數(shù)據(jù)）相似檢測第1輪：比較2只狗第2輪：比較狗和貓最終相似度顏色相似度紋理相似度你的發(fā)現(xiàn)：評價標準：表格總共有10空，每空1分，總分10分。圖像的特征含義解釋顏色特征用來描述圖像或圖像區(qū)域中，不同色彩在整幅圖像中占的比例。紋理特征描述圖像或者圖像區(qū)域所對應景物的表面性質(zhì)。輪廓特征用來描述圖像中事物的輪廓。相似度檢測（填入你的實驗數(shù)據(jù)）相似檢測第1輪：比較2只狗第2輪：比較狗和貓最終相似度70%68%顏色相似度53%49%紋理相似度87%87%你的發(fā)現(xiàn)：使用顏色特征、紋理特征，不能太有效的將狗和貓區(qū)分開?！队嬎銠C視覺技術(shù)的原理》學習單組別：組員：課時課時2問題1：根據(jù)實驗觀察，結(jié)合教材，對下列概念進行解釋。影響數(shù)字圖像質(zhì)量的因素含義解釋層次表示數(shù)字圖像實際擁有灰度級的數(shù)量。對比度是指一幅數(shù)字圖像中灰度反差的大小。清晰度是指一幅數(shù)字圖像的清晰程度，與數(shù)字圖像的亮度、對比度、尺寸、細微層次、顏色飽和度相關(guān)?？臻g分辨率是指圖像中每單位長度所包含的像素數(shù)目，一般用像素/英寸（pixelsperinch，PPI）為單位來表示。問題2：根據(jù)實驗觀察，結(jié)合教材，對圖像的特征進行解釋，填寫你的實驗數(shù)據(jù)。圖像的特征含義解釋顏色特征用來描述圖像或圖像區(qū)域中，不同色彩在整幅圖像中占的比例。紋理特征描述圖像或者圖像區(qū)域所