第3单元项目3《自动识别交通标志——物联网中的图像识别应用》课件 2024—2025学年安徽版（2024）信息科技八年级下册

项目 3 自动识别交通标志 ——物联网中的图像识别应用 第3单元 助力汽车智能驾驶 义务教育《信息科技》八年级下册 项目情境 李明坐上了智能汽车，正前往目的地。他听着车辆导航的语音提示：“前方请直行”“前方右边”等等，感觉驾驶员正在被汽车“指挥”着。 智能汽车应该可以自己识别交通标志，从而自行执行直行、左转、右转等命令。我们能否利用物联网实验设备来模拟这一控制过程吗？ 项目3 自动识别交通标志 第3单元 助力汽车智能驾驶 2 学习目标 项目3 自动识别交通标志 1．项目目标 运用物联网实验设备，模拟识别交通标志，从而控制智能汽车执行直行、左转、右转等命令。 2．素养目标 能够根据问题描述，理解背后的人工智能技术；能够运用智能识别技术，对物联网设备采集的数据进行自动识别。 第3单元 助力汽车智能驾驶 3 核心问题 第3单元 助力汽车智能驾驶 自动识别交通标志 选一选 问题池 1．如何让机器识别左转、右转、直行等常见的交通标志？ 2．如何使用摄像头路标识别模块？ 3．如何运用识别结果来指挥智能汽车？ 4．图像识别的基本过程是什么？ 5．图像识别需要采集哪些数据，如何训练模型？ 6．如何让人工智能根据识别结果，做出决策？ 请带着以下问题，进入本课的学习吧！先选出你最感兴趣的3个问题： 项目3 自动识别交通标志 4 01. 项目准备 02. 项目实施 03. 素养提升 04. 拓展评价 理解图像识别的过程，准备训练数据 编写并测试程序识别简单的交通标志 理解机器学习与图像识别的基本过程 解释身边图像识别技术解决问题的案例 目录 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 项目准备 项目3 自动识别交通标志 问题提出 感知原理 了解无人驾驶，聚焦图像识别 类比人类识别，理解技术原理 项目准备 准备训练数据和实验器材 6 情境引入，发现问题 观看视频，讨论： 无人驾驶作中有大量的“黑科技”，但其原理都是对静态或动态图像的识别，让智能汽车感知路况，从而做出行动。汽车是如何识别图像的呢？ 自动识别交通标志——物联网中的图像识别应用 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 7 类比人类识别图像过程 机器也需要先“记住”许多物体，并且标记好分类，当“看”新的图像时，机器也就能够准确地将其归类到相应的类别中，从而完成识别。 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 8 准备交通标志识别器材 器材/工具 数量 作用/功能 掌控板 1块 执行程序，连接电机和AI摄像头 图像识别模块 1个 从软件后台添加，用于图像训练和识别 AI摄像头 1个 采集图像照片，作为程序输入 交通标志图片 若干 供人工智能学习以及测试 电机 2台 模拟汽车左右轮，实现汽车转向控制 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 准备训练数据 数据来源：①AI摄像头的配套素材中有直行、左转、右转等常见的交通标志； ②从互联网搜索一些交通标志，以图片形式保存在计算机中； ③实地拍摄一些交通标志图片； 数据要求：每个类别5-10张标志为宜，素材内容尽量单一，减少干扰因素。 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 项目实施 项目3 自动识别交通标志 测试交通标志识别程序 思考讨论： 为什么是自学习分类？ 分类数量的含义是什么？ 训练集数量指的是什么？ 分类图片与训练集图片有何不同？ 什么时候按A什么时候按B？ 训练是什么意思？ 训练的结果是什么？ 让摄像头学习交通标志 编写训练程序 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 为什么是自学习分类？ 机器会根据数据的特征自动将其分为成若干个类别，无需人工提前标定每个图片所属类别。 分类数量的含义是什么？ 这里的分类数据就是希望机器将这些数据分成几类。 训练集数量指的是什么？ 提供给机器学习的数据总数，这里是指所有的交通标志图片张数。 分类图片与训练集图片有何不同？ 分类图片可以理解为每个类别的标准图片，代表不同的类别；训练集图片是一组图片，里面包括若干张用于训练的图片。 让摄像头学习交通标志 理解训练过程 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 什么时候按A什么时候按B？ 先按A键，分别放三张分类图片，系统会自动指定分类ID。 训练是什么意思？ 训练是机器学习的过程，目的是让人工智能模型能够学会某种技能或者知识，以便在遇到新情况时做出正确的反应。 训练的结果是什么？ 训练的结果是模型，可以想象成一个超级复杂的 “魔法盒子”。这个盒子有输入口和输出口 让摄像头学习交通标志 理解训练过程 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 代码提示： 上面程序训练完成后将生成模型，在这段程序中，使用“运行识别”即可调用前面的模型。AI摄像头会将识别出的ID存储到变量id中，将识别准确度存入变量value中。value表示识别准确度，数值范围0-11，数值越小准确度越高。 编写交通标志识别程序 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 代码提示： 电机转向的操作经常使用，可以定义成函数。 此处电机速度仅供参考，需要根据实际情况进行调整，以达到理想的转向效果。 编写汽车移动的函数 连接直流电机 加载程序模块 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 测试交通标志识别程序 讨论：该交通标志系统的不足之处？请你提出优化改进的办法。 交通标志 准确度设定 （value值） 识别结果 汽车反应 左转 5 左转 左转 右转 5 右转 右转 直行 5 直行 直行 例如：存在识别不准确现象，可以尝试修改准确度的设定值，或重新训练模型；小车转圈圈现象，可以修改程序，通过转向的时间，控制转向角度。 测试 优化 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 小组展示与PK 规定一条线路，由3-5位学生拿着交通标志，指引小车；小车根据识别到的标志改变运动方向，到达目的地。记录完成度和用时情况，进行小组PK吧！ 项目准备 项目实施 素养提升 拓展评价 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 素养提升 项目3 自动识别交通标志 图像识别的基本工作过程 监督学习与非监督学习 1 2 图像识别的基本工作过程 摄像头赋予了物联网设备“眼睛”，让其采集图像，但要知道图像中的物体是什么，还需要图像识别技术，依靠机器学习算法对图像中的物体进行分类，从而根据图像中的信息做出判断。 观看微课视频， 了解更多图像识别的原理 项目实施 素养提升 拓展评价 项目准备 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 监督学习与非监督学习 观看微课，思考本项目的交通标志识别过程属于哪一类呢？  监督学习  非监督学习 观看微课视频， 了解更多机器学习的原理 项目实施 素养提升 拓展评价 项目准备 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 拓展评价 项目3 自动识别交通标志 01 02 学以致用 学习评价 机器学习分类技术解决实际问题 评价学习过程及项目完成情况 理解更多应用场景中的图像识别技术 应用场景 识别了什么信息 还有哪些改进 人工智能辅助产品质检 产品的外观品质 增加分类，给产品分等级 人工智能识别病人医学影像，给出诊断意见 医学影像中的疾病特征 使用更多的数据集进行训练，并在医生的帮助下强化训练，提高诊断的准确性。 ... ... ... 寻找生活中的物联网应用场景，思考摄像头采集了什么信息？有没有利用人工智能技术对图像内容进行识别？还有哪些改进？ 项目实施 素养提升 拓展评价 项目准备 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 自我评价量表 项目实施 素养提升 拓展评价 项目准备 第3单元 助力汽车智能驾驶 项目3 自动识别交通标志 项目 3 自动识别交通标志 用所学知识 去探索自动驾驶吧！ 第3单元 助力汽车智能驾驶 义务教育《信息科技》八年级下册 25 活动3 测试交通标志识别程序 ？ 让摄像头学习交通标志 活动2 活动1 $$