第二阶段第10课 计算机视觉（学习任务单）-初中信息科技人工智能课

学习任务单 第二阶段 第10课 计算机视觉 项目主题：身边”电子眼”的工作原理 组别：_____ 组员：_________________________________________________________ 活动1： 分小组分别领取下面五种字体的”人工智能”书写形式，用毛笔字模范书写后，使用手机的进行拍照识别提取文字。【材料准备：毛笔、宣纸、墨水、手机（用于拍照识别提取文字）】根据提取效果完成一下表格。 图片文件名称 识别结果 正确率 识别准确或不准确的可能原因 毛泽东字体.jpg 田氏颜体字体.jpg 草书.jpg 行书.jpg 柳体.jpg 活动2： 智能阅卷与字符识别应用创新探索 智能阅卷或智能批改已经广泛应用于考试场景，比如手写的填空题、简答题或论述题等等，都有相应的答题要点以及各自的赋分分值。请画出该应用过程的流程图，以小组为单位。 活动3： 小组任务：如果想设计一个智能陪伴机器人，可以识别人类不同的表情，请调整下方计算机视觉中表情识别的流程示意图顺序。 调整前： 调整后： 学习评价： 单选题： 1.为了提高点名的效率，某校引入了人脸考勒系统。该系统事先采集学生的脸部数据并保存到服务器中，学生进入教室时，考勤机自动刷脸验证学生身份并登记为到校，班主任可通过浏览器查看学生的到校信息。该系统采用人脸识别技术进行身份认证，人脸识别属于计算机视觉技术，以下属于的计算机视觉技术是（ ） A.OCR技术 B.表情识别 C.物体识别 D.以上都是 单选题： 2.在进入学校等重点场所时，我们通过“健康核验一体机”（又称“数字哨兵”），或使用移动端小程序扫描“场所码”后，即可完成健康核验和场所登记。请对以下操作进行排序，实现人脸识别功能。（ ） ①扫描判定是否存在人脸，提取特征点②根据拍摄的图片找出对应的身份 ③拍摄照片获取图像 ④通过特征点比对库中的身份 A.①③④② B.③①④② C.③①②④ D.④③①② 单选题： 3.某医院智能药房管理系统具备以下功能：自动分拣子系统通过计算机视觉自动识别药品包装，完成精准分药入库。下面关于计算机视觉技术的工作原理描述错误的是（ ） A.图像采集是计算机视觉处理技术的初始步骤 B.计算机视觉技术原理包含特征提取 C.计算机视觉技术采集的数据非常安全，不需要保护 D.药品包装上文字识别采用了OCR光学字符识别 小组活动评价: 学生自评及教师评价，根据评价结果将分数（1-5）：根据每个项目的表现打分，1为最低，5为最高。 评价项目 学生自评 教师评价 学习任务单完成情况 小组团队合作情况 反馈与反思： 通过今天计算机视觉背后的工作原理和流程的学习，同学们可以思考2个问题： 问题1: 在计算机视觉技术的工作流程中，为什么需要对原始图像进行预处理（如去噪、增强、归一化等）？ 问题2：从传统的特征（如HOG特征）到深度学习的自动特征学习，这种技术演进反映了什么？ 核心知识点： 1.OCR光学字符识别技术的概念：光学字符识别是指电子设备（例如扫描仪或数码相机）检查纸上打印的字符，通过检测暗、亮的模式确定其形状，然后用字符识别方法将形状翻译成计算机文字的过程。 2.典型的OCR的技术路线：输入图像→图像预处理→文字检测→文本识别→文字校正→文字输出。 ①输入图像：透过光学仪器，如影像扫描仪、传真机或任何摄影器材，将影像转入计算机。科技的进步，扫描仪等的输入装置已制作的愈来愈精致，轻薄短小、品质也高，对OCR有相当大的帮助，扫描仪的分辨率使影像更清晰、扫除速度更增进OCR处理的效率。 ②图像预处理：通常是针对图像的成像问题进行修正，常见的预处理过程包括几何变换（透视、扭曲、旋转等）、畸变校正、去除模糊、图像增强和光线校正等。 ③文字检测：即检测文本的所在位置和范围及其布局，通常也包括版面分析和文字行检测等，它主要解决哪里有文字、文字在图片上的范围有多大的问题。 ④文字识别：是在文字检测的基础上，对文本内容进行识别，将图像中的文本像素信息转化为文本字符信息。 ⑤文字校正：识别出的文本字符通常需要再次核对、校正以保证其正确性，因此文字校正也是OCR一个非常重要的环节。 ⑥文字输出：接收文本识别得到的字符信息（即从图像像素中提取转化的字符数据），并通过屏幕显示、文件存储、打印等预设方式，将这些字符信息转化为可被感知或处理的具体形式。 3.人脸识别的主要应用场景有安防监控、身份验证、人脸美化、智能相册、人脸3D建模和互动营销等。 4.人脸识别的概念：人脸检测是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。 5.人脸识别的工作流程：图像采集→图像预处理→图像特征提取→匹配识别。 6.HOG即方向梯度直方图（Histogram of Oriented Gradient, HOG）特征是一种在计算机视觉和图像处理中用来进行物体检测的特征描述子。HOG特征通过计算和统计图像局部区域的梯度方向直方图来构成特征。 7.HOG特征的具体步骤：归一化处理→计算图像梯度→统计梯度方向→特征向量归一化→生成特征向量。 8.kNN 算法是给出一个样本，计算在训练样本集中与该样本距离最近（最相似）的 k 个邻居，然后根据 k个邻居所属的类别判定样本所属的类别。这里的距离具体到人脸识别中就是人脸的特征向量间的距离。 9.人脸识别的工作原理： 10. 计算机视觉的概念：计算机视觉就是利用成像设备对目标进行识别、跟踪和测量，并对图像作进一步处理，使图像更适合人眼观察或仪器检测，建立能够从图像或者多维数据中获取“信息”的人工智能系统。 11. 计算机视觉技术的工作原理：图像采集→特征提取→模型训练→模型输出 12. 表情识别基本过程为：首先通过采集的图像检测到图像中的人脸，定位人脸区域； 然后提取表情关键特征点；接着利用表情分类器进行表情识别；最后输出识别结果。智能机器人可以根据表情识别结果作出陪伴决策。 13. 计算机视觉的伦理安全问题： ①隐私问题：如人脸识别、人体检测等个人隐私数据的安全问题，如果被非法售卖和获取，就会侵犯个人隐私。 ②歧视问题：计算机视觉的训练数据如果存在偏差，可能会导致算法产生歧视。 ③误判问题：由于计算机视觉技术本身的局限性，比如遮挡，光线不好或者其他因素导致识别不准甚至误判而产生困扰。 参考答案 活动1： 略（该活动为分组开放性活动，答案不唯一） 活动2： 活动3： 学习评价： 单选题： 1.为了提高点名的效率，某校引入了人脸考勒系统。该系统事先采集学生的脸部数据并保存到服务器中，学生进入教室时，考勤机自动刷脸验证学生身份并登记为到校，班主任可通过浏览器查看学生的到校信息。该系统采用人脸识别技术进行身份认证，人脸识别属于计算机视觉技术，以下属于的计算机视觉技术是（ ） A.OCR技术 B.表情识别 C.物体识别 D.以上都是 答案：D 解析：OCR光学字符识别技术、表情识别和物体识别以及人脸识别都属于是计算机视觉技术，因此选D,以上都是。 单选题： 2.在进入学校等重点场所时，我们通过“健康核验一体机”（又称“数字哨兵”），或使用移动端小程序扫描“场所码”后，即可完成健康核验和场所登记。请对以下操作进行排序，实现人脸识别功能。（ ） ①扫描判定是否存在人脸，提取特征点 ②根据拍摄的图片找出对应的身份 ③拍摄照片获取图像 ④通过特征点比对库中的身份 A.①③④② B.③①④② C.③①②④ D.④③①② 答案：B 解析：首先，“健康核验一体机” 需要③拍摄照片获取图像，只有先获取到图像才能进行后续处理；接着①扫描判定是否存在人脸，并提取特征点，从拍摄的图像中确定人脸位置并提取关键特征；然后④通过特征点比对库中的身份，将提取的特征点与预先存储在数据库中的身份特征进行比对；最后②根据拍摄的图片在比对完成后确定所拍摄人脸对应的具体身份信息，排序为：③①④②。 单选题： 3.某医院智能药房管理系统具备以下功能：自动分拣子系统通过计算机视觉自动识别药品包装，完成精准分药入库。下面关于计算机视觉技术的工作原理描述错误的是（ ） A.图像采集是计算机视觉处理技术的初始步骤 B.计算机视觉技术原理包含特征提取 C.计算机视觉技术采集的数据非常安全，不需要保护 D.药品包装上文字识别采用了OCR光学字符识别 答案：C 解析：计算机视觉技术原理的工作步骤一般为图像采集、特征提取、模型训练和模型输出，所以A选项、B选项正确。计算机视觉技术采集到的数据也需要保护数据的安全，C选项描述为不需要保护，错误。药品包装上文字识别采用了OCR光学字符识别，D正确。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$