/章計(jì)算機(jī)視覺：讓機(jī)器能看會(huì)認(rèn)計(jì)算機(jī)視覺：讓機(jī)器能看會(huì)認(rèn)第3節(jié)文字識(shí)別：小區(qū)車牌識(shí)別課題文字識(shí)別：小區(qū)車牌識(shí)別建議課時(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)背景分析智能車牌識(shí)別系統(tǒng)在校園、小區(qū)等公共場(chǎng)合停車場(chǎng)廣泛使用，學(xué)生對(duì)此應(yīng)用并不陌生，但對(duì)智能車牌識(shí)別系統(tǒng)所運(yùn)用的文字識(shí)別技術(shù)的概念及原理了解較少。本課中，學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)拍照翻譯及實(shí)踐探究車牌識(shí)別過(guò)程，掌握文字識(shí)別的概念和工作原理，了解文字識(shí)別技術(shù)在生活中的應(yīng)用場(chǎng)景。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握文字識(shí)別、二值化、邊緣細(xì)化、透視變換等基本概念。2.通過(guò)實(shí)踐探究活動(dòng)掌握文字識(shí)別的工作原理并可以自主闡述這一原理。3.能列舉文字識(shí)別技術(shù)在生活中的應(yīng)用場(chǎng)景，了解文字識(shí)別技術(shù)面臨的技術(shù)難題。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)1.學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）掌握文字識(shí)別、二值化、邊緣細(xì)化、透視變換等基本概念。（2）能列舉文字識(shí)別技術(shù)在生活中的應(yīng)用場(chǎng)景，列舉文字識(shí)別技術(shù)面臨的技術(shù)難題。2.學(xué)習(xí)難點(diǎn)（1）通過(guò)實(shí)踐探究活動(dòng)掌握文字識(shí)別的工作原理并可以自主闡述這一原理。課前準(zhǔn)備教學(xué)課件，學(xué)習(xí)單，平板，英語(yǔ)書課本，打印帶有污漬和殘損的車牌圖片。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.提問(wèn)：“現(xiàn)在車輛進(jìn)入校園、小區(qū)、醫(yī)院等公共場(chǎng)合停車場(chǎng)時(shí)，是否還像以前需要停車領(lǐng)卡？”引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中車牌識(shí)別應(yīng)用場(chǎng)景，并分析及其優(yōu)勢(shì)。（現(xiàn)在越來(lái)越多的停車場(chǎng)，將智能車牌識(shí)別設(shè)備安裝于出入口，通過(guò)攝像機(jī)拍攝車輛圖像進(jìn)行車牌號(hào)碼的識(shí)別，記錄車輛的牌照號(hào)碼、出入時(shí)間，并與自動(dòng)門、道閘機(jī)的控制設(shè)備結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)管理，達(dá)到出入不停車、免取卡，有效提高車輛出入通行效率。）2.介紹“文字識(shí)別”：越來(lái)越多的小區(qū)使用智能車牌識(shí)別系統(tǒng)，智能車牌識(shí)別系統(tǒng)可以識(shí)別車牌上的文字和數(shù)字，其背后的支撐技術(shù)被稱為文字識(shí)別。3.引發(fā)思考：①計(jì)算機(jī)是如何進(jìn)行文字識(shí)別的呢？②文字識(shí)別技術(shù)可以給我們的生活帶來(lái)哪些便利呢？③文字識(shí)別技術(shù)又面臨哪些挑戰(zhàn)呢？學(xué)生活動(dòng)：1.結(jié)合生活中的應(yīng)用場(chǎng)景，認(rèn)識(shí)車牌識(shí)別系統(tǒng)及其優(yōu)勢(shì)。2.了解智能車牌系統(tǒng)背后的支撐技術(shù)是文字識(shí)別。3.思考并帶著疑問(wèn)進(jìn)入接下來(lái)的學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)提問(wèn)的方式，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中車牌識(shí)別應(yīng)用場(chǎng)景及其優(yōu)勢(shì)。從生活情境出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而進(jìn)入學(xué)習(xí)主題。 環(huán)節(jié)二：感知體驗(yàn) 教師活動(dòng)：1.組織學(xué)生開展感知體驗(yàn)4-3活動(dòng)，體驗(yàn)拍照翻譯?；顒?dòng)步驟及要求：（1）要求學(xué)生就近4-6人一組。（2）提出小組任務(wù)，提示該任務(wù)過(guò)程中的核心要點(diǎn)和問(wèn)題，即：首先打開平板中“驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”選擇“在線翻譯”，點(diǎn)擊“拍照翻譯”功能，拍攝英語(yǔ)課本中的一段課文。接著，分析思考如下問(wèn)題：翻譯軟件能夠識(shí)別并翻譯照片中的英文，這使用了哪種技術(shù)？（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問(wèn)題。2.引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀教材P132-P133（“二、文字識(shí)別的工作原理”前），結(jié)合剛完成的感知體驗(yàn)，思考并回答問(wèn)題。（1）什么是文字識(shí)別？（2）文字識(shí)別常用于哪些場(chǎng)景？（3）文字識(shí)別分成哪兩種？3.提問(wèn)學(xué)生上述三個(gè)問(wèn)題。學(xué)生活動(dòng)：1.開展感知體驗(yàn)4-3：體驗(yàn)拍照翻譯（1）組織分工（2）開展任務(wù)，思考并結(jié)合活動(dòng)過(guò)程中的體會(huì)，思考教師給定問(wèn)題。（3）交流討論，向教師提問(wèn)。2.自主閱讀并回答問(wèn)題。3.自由回答問(wèn)題。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)感知體驗(yàn)，對(duì)文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景形成直觀認(rèn)識(shí)，并引導(dǎo)學(xué)生在自主探究的過(guò)程中理解概念并建構(gòu)學(xué)科知識(shí)。環(huán)節(jié)三：新知學(xué)習(xí)（一）探究文字識(shí)別的工作原理教師活動(dòng)：1.組織學(xué)生利用平板中人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)資源“車牌識(shí)別”，完成實(shí)踐探究4-4。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究文字識(shí)別的工作原理。活動(dòng)步驟及要求：（1）要求學(xué)生就近4-6人一組。（2）提出小組任務(wù)，提示該任務(wù)過(guò)程中的核心要點(diǎn)和問(wèn)題。即：首先進(jìn)入實(shí)驗(yàn)資源，打開“車牌識(shí)別”，小組每位學(xué)生輪流操作，按照平板中的實(shí)驗(yàn)步驟提示完成實(shí)驗(yàn)；然后小組交流討論，完成實(shí)踐探究4-4中分析思考：結(jié)合實(shí)驗(yàn)體會(huì)，簡(jiǎn)述文字識(shí)別的工作原理。（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問(wèn)題。3.抽查學(xué)生交流討論與分析思考的結(jié)果。4.結(jié)合流程圖（P136圖4-35），小結(jié)文字識(shí)別的工作原理。5．組織學(xué)習(xí)自主閱讀P136-P137，理解文字識(shí)別關(guān)鍵步驟的目的與方法，小組共同填寫學(xué)習(xí)單。6.抽查學(xué)生對(duì)文字識(shí)別關(guān)鍵步驟的目的與方法的理解情況，學(xué)習(xí)單填寫情況。學(xué)生活動(dòng)：1.小組中每位學(xué)生輪流使用平板中人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)資源“車牌識(shí)別”，完成實(shí)踐探究4-4。（1）組織分工。（2）開展任務(wù)，思考并結(jié)合感知活動(dòng)過(guò)程體會(huì)，組織問(wèn)題的答案。（3）交流討論，向教師提問(wèn)。3.回答問(wèn)題。4.跟隨教師小結(jié)，理解文字識(shí)別的工作原理。5.自主閱讀，以小組為單位填寫學(xué)習(xí)單問(wèn)題1。6回答問(wèn)題。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)組織學(xué)生小組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，自主閱讀與填寫學(xué)習(xí)單，以加深學(xué)生對(duì)文字識(shí)別原理的理解，突破重點(diǎn)知識(shí)。環(huán)節(jié)四：新知學(xué)習(xí)（二）探究文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)教師活動(dòng)：1．組織學(xué)生繼續(xù)使用平板中實(shí)驗(yàn)資源“車牌識(shí)別”，完成實(shí)踐探究4-5?；顒?dòng)步驟及要求：（1）要求學(xué)生就近4-6人一組。（2）提出小組任務(wù)，提示該任務(wù)過(guò)程中的核心要點(diǎn)和問(wèn)題。首先使用平板中實(shí)驗(yàn)資源“車牌識(shí)別”識(shí)別有污損、車牌斷裂的車牌圖片，然后結(jié)合閱讀課本P137“資料卡片”分析思考“為什么識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別字符有污損、圖片模糊、車牌斷裂的圖片”。（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問(wèn)題。2.講解為什么識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別字符有污損、圖片模糊與車牌斷裂的圖片。3.組織學(xué)生自主閱讀:文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)。（教材P138）4.通過(guò)提問(wèn)，抽查學(xué)生自主閱讀情況。5.列舉文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)的圖片。學(xué)生活動(dòng)：1.小組中每位學(xué)生輪流使用實(shí)驗(yàn)資源“車牌識(shí)別”，完成實(shí)踐探究4-5。（1）組織分工。（2）開展任務(wù)，并結(jié)合探究活動(dòng)過(guò)程體會(huì)，思考問(wèn)題的答案。（3）交流討論，向教師提問(wèn)。2.理解為什么識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別字符有污損、圖片模糊、車牌斷裂的圖片。3.自主閱讀，理解文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)。4.自由回答問(wèn)題。5.結(jié)合案例，加深對(duì)文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)的理解。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)組織實(shí)驗(yàn)探究與自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生理解文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣與能力。環(huán)節(jié)五：總結(jié)歸納教師活動(dòng)：總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容：文字識(shí)別、二值化邊緣細(xì)化、透視變換等基本概念，文字識(shí)別的工作原理及文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)。2.組織學(xué)生完成基礎(chǔ)練習(xí)。3.通過(guò)提問(wèn)，抽查學(xué)生完成情況并公布正確答案。學(xué)生活動(dòng)：1.回顧本節(jié)課內(nèi)容：文字識(shí)別的工作原理及文字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)難點(diǎn)。2.完成基礎(chǔ)練習(xí)。3.自由回答并修改答案。設(shè)計(jì)意圖：由教師引導(dǎo)，學(xué)生回顧的方式進(jìn)行總結(jié)，完成基礎(chǔ)練習(xí)進(jìn)一步鞏固和深化所學(xué)知識(shí)，有助于學(xué)生在理解新知識(shí)的基礎(chǔ)上，及時(shí)把知識(shí)系統(tǒng)化。教學(xué)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)任務(wù)：（見學(xué)習(xí)單問(wèn)題2）1.填寫表格，描述文字識(shí)別的定義、應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)難點(diǎn)和工作原理。（10分）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1.文字識(shí)別定義：文字識(shí)別是指計(jì)算機(jī)利用光學(xué)技術(shù)對(duì)輸入的圖像中的文字進(jìn)行提取，將其轉(zhuǎn)換成可以處理和存儲(chǔ)的形式，并能輸出用戶所需要的文字信息的一種技術(shù)。（2分）2.文字識(shí)別應(yīng)用場(chǎng)景：拍照翻譯、車牌識(shí)別、手寫輸入、證件信息和商品編碼識(shí)別、掃描閱卷。（2分）3.文字識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)：筆順和連筆是影響識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別率的兩個(gè)主要因素，由于每個(gè)人的書寫習(xí)慣不同，要求每個(gè)人寫的每個(gè)字都按照標(biāo)準(zhǔn)筆順幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，為了提高書寫速度，我們?cè)趯懽謺r(shí)往往會(huì)出現(xiàn)連筆現(xiàn)象，識(shí)別系統(tǒng)很難識(shí)別連筆嚴(yán)重的文字。（2分）4.文字識(shí)別工作原理：文字識(shí)別分為文字檢測(cè)和文字識(shí)別兩個(gè)階段。文字檢測(cè)階段，輸入圖像后，在圖像中找到文字區(qū)域，并將文字區(qū)域從原始圖像中分離出來(lái)，經(jīng)典的方法就是基于滑動(dòng)窗口和分類模型來(lái)輸出文本圖片；文字識(shí)別階段對(duì)分離的文字進(jìn)行文字識(shí)別，基本步驟包含圖像預(yù)處理，把圖像灰度化，二值化，邊界細(xì)化和透視變換，圖像切分,字符識(shí)別和結(jié)果輸出。（4分）評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)的應(yīng)用：本學(xué)期結(jié)課后，教師根據(jù)學(xué)生每課的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)計(jì)算出平均分，并根據(jù)平均分確定相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)。例如：平均分為9-10分定為優(yōu)秀；平均分為7-8分定為良好；平均分為4-6分定為一般；平均分為1-3分定為較差。《文字識(shí)別：小區(qū)車牌識(shí)別》學(xué)習(xí)單組別：組員：?jiǎn)栴}1：自主閱讀P136-137，了解文字識(shí)別關(guān)鍵步驟的目的、方法等，填寫表格。名稱目的方法滑動(dòng)窗口文字檢測(cè)定位在整幅圖像中不同大小的窗口的原圖上滑動(dòng)，得到若干個(gè)候選窗口。分類模型是否包含文字選定理想?yún)^(qū)域?qū)蜻x窗口進(jìn)一步特征分析，將理想?yún)^(qū)域從圖像中分離出來(lái)。圖像預(yù)處理灰度化對(duì)有干擾信息的文字圖像進(jìn)行預(yù)處理彩色轉(zhuǎn)換為灰度圖像。二值化把灰度圖像轉(zhuǎn)化為黑白圖像邊界細(xì)化用一條較細(xì)的線條來(lái)表示物體較粗的邊緣。透視變換將圖像投影到一個(gè)新的視平面。版面處理獲取各部分邏輯結(jié)構(gòu)=1\*GB3①切分為不同部分，并表明屬性。=2\*GB3②獲取各部分的邏輯結(jié)構(gòu)。③重新建構(gòu)包含文字信息和布局信息的電子文檔。圖像切分簡(jiǎn)化單個(gè)文字的識(shí)別處理過(guò)程基于預(yù)處理中二值化的結(jié)果，利用字符的結(jié)果特征、相似性、間隔等信息，提取單個(gè)字符并把寬、高相似的字歸為一類。字符識(shí)別和結(jié)果輸出選取匹配度較高的結(jié)果作為識(shí)別結(jié)果。結(jié)果與訓(xùn)練樣本進(jìn)行匹配，選取匹配度高的結(jié)果，輸出識(shí)別結(jié)果。問(wèn)題2：填寫表格，描述文字識(shí)別的定義、應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)難點(diǎn)和工作原理。文字識(shí)別基本概念文字識(shí)別是指計(jì)算機(jī)利用光學(xué)技術(shù)對(duì)輸入的圖像中的文字進(jìn)行提取，將其轉(zhuǎn)換成可以處理和存儲(chǔ)的形式，并能輸出用戶所需要的文字信息的一種技術(shù)。文字識(shí)別應(yīng)用場(chǎng)景拍照翻譯、車牌識(shí)別、手寫輸入、證件信息和商品編碼識(shí)別、掃描閱卷。文字識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)筆順和連筆是影響識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別率的兩個(gè)主要因素，由于每個(gè)人的書寫習(xí)慣不同，要求每個(gè)人寫的每個(gè)字都按照標(biāo)準(zhǔn)筆順幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，為了提高書寫速度，我們?cè)趯懽謺r(shí)往往會(huì)出現(xiàn)連筆現(xiàn)象，識(shí)別系統(tǒng)很難識(shí)別連筆嚴(yán)重的文字。文字識(shí)別工作原理文字識(shí)別分為文字檢測(cè)和文字識(shí)別兩個(gè)階段。文字檢測(cè)階段，輸入圖像后，在圖像中找到文字區(qū)域，并將文字區(qū)域從原始圖像中分離出來(lái)，經(jīng)典的方法就是基于滑動(dòng)窗口和分類模型來(lái)輸出文本圖片；文字識(shí)別階段對(duì)分離的文字進(jìn)行文字識(shí)別，基本步驟包含圖像預(yù)處理，把圖像灰度化，二值化，邊界細(xì)化和透視變換，圖像切分，字符識(shí)別和結(jié)果輸出。感知體驗(yàn)4-3分析思考翻譯軟件識(shí)別并翻譯照片中的英文，使用了文字識(shí)別技術(shù)，并利用自然語(yǔ)言處理（智能翻譯）技術(shù)將英文翻譯成中文。實(shí)踐探究4-4分析思考文字識(shí)別分為文字檢測(cè)和文字識(shí)別兩個(gè)階段。文字檢測(cè)階段，輸入圖像后，在圖像中找到文字區(qū)域，并將文字區(qū)域從原始圖像中分離出來(lái)，經(jīng)典的方法就是基于滑動(dòng)窗口和分類模型來(lái)輸出文