/章計(jì)算機(jī)視覺(jué)：讓機(jī)器能看會(huì)認(rèn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)：讓機(jī)器能看會(huì)認(rèn)第1節(jié)認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)課題認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)建議課時(shí)1課時(shí)課型新知學(xué)習(xí)課（√）原理探究課（）綜合應(yīng)用課（）其它_____（）教學(xué)背景分析讓機(jī)器能看會(huì)認(rèn)，一直以來(lái)是人們追求的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以來(lái)，賦予機(jī)器類似人類“視覺(jué)”的能力正變成可能，并已形成一門名為計(jì)算機(jī)視覺(jué)的學(xué)科。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的核心是對(duì)輸入的圖像信息進(jìn)行組織和處理，對(duì)物體和場(chǎng)景進(jìn)行識(shí)別，對(duì)環(huán)境進(jìn)行表達(dá)和解釋，更進(jìn)一步地對(duì)事件進(jìn)行解釋。學(xué)生在信息技術(shù)課和實(shí)踐操作中已經(jīng)掌握了比較豐富的多媒體圖像處理能力，但是對(duì)于圖像的理論知識(shí)還缺乏深入了解。本節(jié)課將讓學(xué)生理解和掌握?qǐng)D像數(shù)字化的知識(shí)，為深入學(xué)習(xí)圖像識(shí)別做好鋪墊。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解像素、分辨率、幀、RGB顏色編碼、閾值等基本概念。2.能正確區(qū)分灰度圖像和黑白圖像。3.了解計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究范圍，并能舉出生活中應(yīng)用了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的場(chǎng)景。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)1.學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）了解像素、分辨率、幀、RGB顏色編碼、閾值等基本概念。（2）了解計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究范圍，并能舉出生活中應(yīng)用了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的場(chǎng)景。2.學(xué)習(xí)難點(diǎn)（1）了解像素、分辨率、幀、RGB顏色編碼、閾值等基本概念。課前準(zhǔn)備教材，教學(xué)課件，平板電腦實(shí)驗(yàn)資源中的“認(rèn)識(shí)圖像”與“視頻的構(gòu)成”實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)單，視頻素材：《視頻1：圖像的構(gòu)成》和《視頻2：翻頁(yè)動(dòng)畫》，圖片“植物石榴花.jpg”。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)環(huán)節(jié)一：新課引入教師活動(dòng)：1.展示高鐵站刷臉驗(yàn)票圖片，引入課程主題。講解刷臉驗(yàn)票過(guò)程，即按照提示將身份證放在智能識(shí)別設(shè)備上，面部對(duì)準(zhǔn)攝像頭進(jìn)行“刷臉”；若驗(yàn)證成功，閘機(jī)便自動(dòng)開(kāi)啟放行，整個(gè)檢票過(guò)程只需幾秒鐘，流暢而高效。啟發(fā)學(xué)生思考以下問(wèn)題。（1）機(jī)器“看到”的圖像與人類看到的圖像有什么異同？（2）機(jī)器是怎樣處理與識(shí)別圖像信息的？學(xué)生活動(dòng)：1.聯(lián)想刷臉驗(yàn)票的場(chǎng)景，并思考教師提出的問(wèn)題，產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)聯(lián)系生活實(shí)際（高鐵站刷臉驗(yàn)票），引入本課主題——認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)。環(huán)節(jié)二：新知學(xué)習(xí)（一）圖像的構(gòu)成教師活動(dòng)：1.播放《視頻1：圖像的構(gòu)成》，要求學(xué)生思考：圖片放大后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？2.聯(lián)系視頻中觀察到的現(xiàn)象講解“像9素”、“圖像分辨率”的概念。3.播放《視頻2：翻頁(yè)動(dòng)畫》，介紹視頻的構(gòu)成，幀頻的概念。4.組織學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐探究4-1活動(dòng)：探究視頻的構(gòu)成。（1）要求學(xué)生就近4-6人一組。（2）提出小組任務(wù)要求，進(jìn)行平板操作演示，并啟發(fā)學(xué)生思考相應(yīng)問(wèn)題。=1\*GB3①任務(wù)要求：使用平板電腦，打開(kāi)“實(shí)驗(yàn)資源”→“視頻的構(gòu)成”，體驗(yàn)“視頻分解與合成”。（教師進(jìn)行操作演示）=2\*GB3②思考：合并后的視頻與原始視頻有什么不同？調(diào)整視頻每秒分解的圖片數(shù)目，合并后視頻會(huì)有變化嗎？（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問(wèn)題。（4）組織學(xué)生分組匯報(bào)任務(wù)完成情況、過(guò)程體會(huì)以及作答情況。5.提問(wèn)學(xué)生：計(jì)算機(jī)中，任何數(shù)據(jù)都需要轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，圖像也是如此。你知道計(jì)算機(jī)是怎樣存儲(chǔ)和處理圖像信息的嗎？學(xué)生活動(dòng)：1.觀看視頻，之后自由舉手回答老師的問(wèn)題。2.跟隨教師思路學(xué)習(xí)像素、圖像分辨率的概念。3.觀看視頻，理解視頻的構(gòu)成，了解幀頻相關(guān)知識(shí)。4.完成實(shí)踐探究4-1活動(dòng)：探究視頻的構(gòu)成。（1）組織分工。（2）了解任務(wù)要求及思考題。（3）結(jié)合教師演示開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，討論思考題。（4）分小組匯報(bào)，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)作答情況。5.思考計(jì)算機(jī)如何存儲(chǔ)和處理圖像信息。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)觀看視頻1和視頻2，讓學(xué)生直觀理解像素、分辨率、幀的概念，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的方式啟發(fā)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理圖像信息的方式，為接下來(lái)的教學(xué)內(nèi)容埋下伏筆。環(huán)節(jié)三：新知學(xué)習(xí)（二）計(jì)算機(jī)處理圖像的方式教師活動(dòng)：1.組織學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐探究4-2活動(dòng)：探圖像存儲(chǔ)的方式。（1）要求學(xué)生就近4-6人一組。（2）提出小組任務(wù)要求，進(jìn)行平板操作演示，并啟發(fā)學(xué)生思考相應(yīng)問(wèn)題。=1\*GB3①任務(wù)要求：使用平板電腦，打開(kāi)“實(shí)驗(yàn)資源”→“認(rèn)識(shí)圖像”→觀察圖像的“基本屬性”和“圖像預(yù)處理”。（教師進(jìn)行操作演示）=2\*GB3②思考：什么是RGB編碼？什么是閾值？（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問(wèn)題。（4）組織學(xué)生分組匯報(bào)任務(wù)完成情況、過(guò)程體會(huì)以及作答情況。2.講授：教師基于學(xué)生對(duì)圖像的屬性和預(yù)處理的初步感受，結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，講解RGB顏色編碼、閾值等概念，并比較彩色圖像、灰度圖像和黑白圖像的在顏色編碼上的區(qū)別。學(xué)生活動(dòng)：1.完成實(shí)踐探究4-2活動(dòng)：探圖像存儲(chǔ)的方式。（1）組織分工。（2）了解任務(wù)要求及思考題。（3）結(jié)合教師演示開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，討論思考題。（4）分小組匯報(bào)，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)作答情況。2.跟隨教師的思路，結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察，區(qū)分彩色圖像、灰度圖像等概念。設(shè)計(jì)意圖：基于學(xué)生對(duì)圖像屬性和圖像處理過(guò)程的初步體驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，總結(jié)歸納計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理圖像的相關(guān)知識(shí)，如RGB顏色編碼、閾值等概念，并讓學(xué)生區(qū)分彩色圖像、灰度圖像、黑白圖像的不同，實(shí)際是為了提取關(guān)鍵信息，減少計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間和計(jì)算量而產(chǎn)生的。環(huán)節(jié)四：新知學(xué)習(xí)（三）計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)教師活動(dòng)：1.組織學(xué)生開(kāi)展感知體驗(yàn)4-2活動(dòng)：尋找并體驗(yàn)身邊的計(jì)算機(jī)視覺(jué)。（1）要求學(xué)生就近4-6人一組。（2）提出小組任務(wù)要求：查找資料，尋找計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在生活中的應(yīng)用實(shí)例，并填寫表4-2。（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問(wèn)題。（4）組織學(xué)生分組匯報(bào)任務(wù)完成情況。2.總結(jié)：通過(guò)舉例，詳細(xì)介紹計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的研究領(lǐng)域，如物體檢測(cè)、圖像分類、圖像分割、目標(biāo)追蹤、人體姿態(tài)識(shí)別。學(xué)生活動(dòng)：1.完成感知體驗(yàn)4-2活動(dòng)：尋找并體驗(yàn)身邊的計(jì)算機(jī)視覺(jué)。（1）組織分工。（2）了解任務(wù)要求。（3）學(xué)生查閱資料（上網(wǎng)或閱讀教材），填寫表格。（4）分小組匯報(bào)，匯報(bào)填表情況。2.鞏固：跟隨教師的思路，系統(tǒng)了解計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用領(lǐng)域。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)查閱資料，自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用，教師進(jìn)行總結(jié)歸納，幫助學(xué)生梳理思路，加深對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用的了解。環(huán)節(jié)五：總結(jié)歸納教師活動(dòng)：1.教師與同學(xué)們一起回顧本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，提問(wèn)學(xué)生以下問(wèn)題。（1）什么是像素？什么是分辨率？（2）什么是灰度圖像，什么是黑白圖像？（3）生活中，有哪些計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用？學(xué)生活動(dòng)：1.回答問(wèn)題，進(jìn)行課堂總結(jié)，并填寫學(xué)習(xí)單。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)的過(guò)程，進(jìn)而做出歸納和總結(jié)。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)任務(wù)（詳見(jiàn)學(xué)習(xí)單）：你知道，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在生活中有哪些應(yīng)用嗎？（至少寫3個(gè)）（10分）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)人駕駛、車牌識(shí)別、人臉識(shí)別、視頻監(jiān)控目標(biāo)跟蹤、圖像分類等。每回答一點(diǎn)給3分，回答超過(guò)3點(diǎn)給10分，總分10分?！墩J(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)》學(xué)習(xí)單組別：組員：?jiǎn)栴}1：什么是像素？什么是分辨率？什么是閾值？像素:像素:構(gòu)成圖像最基本的單元，每個(gè)像素都有自己的顏色。分辨率：?jiǎn)挝幻娣e（如每英寸）所包含的像素點(diǎn)的數(shù)目。閾值：圖像處理的基準(zhǔn)，基于此可把彩色圖像和灰度圖像轉(zhuǎn)化為黑白圖像，即像素值大于閾值的變?yōu)?55（白色），小于閾值的變?yōu)?（黑色）。問(wèn)題2：你知道，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在生活中有哪些應(yīng)用嗎？（至少寫3個(gè)）無(wú)人駕駛、車牌識(shí)別、無(wú)人駕駛、車牌識(shí)別、人臉識(shí)別、視頻監(jiān)控目標(biāo)跟蹤、圖像分類等。感知體驗(yàn)4-1探究圖像的構(gòu)成圖像放大一定倍數(shù)后，清晰度會(huì)降低，放大倍數(shù)越大，圖像越模糊，會(huì)呈現(xiàn)小方格效果，可以使用photoshop軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。實(shí)踐探究4-1探究視頻的構(gòu)成合并后的視頻與原始視頻相比，時(shí)間縮短，且聲音消失。將幀頻由10變?yōu)?0后，合并后的視頻時(shí)間由11秒變?yōu)?9秒。實(shí)踐探究4-2探究圖像存儲(chǔ)的方式（1）計(jì)算機(jī)中的圖像是由像素組成的，每個(gè)像素都有自己的顏色，任何顏色都可以用不同濃度的紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）疊加而成，這決定了顏色了深淺。（2）調(diào)整圖像的閾值時(shí)，圖像中黑色和白色所占面積發(fā)生變化，用閾值處理圖像，部分信息會(huì)丟失，但也有利于呈現(xiàn)圖像的關(guān)鍵特征。（3）不同的后綴所代表的圖像大小、分