第10课 图像特征的提取 课件2025-2026学年人教版（2024）初中信息科技 人工智能与智慧社会 人工智能专册

第10课　图像特征的提取 第三单元　图像、声音与视频的智能生成 义务教育信息科技课程资源 人工智能 义务教育信息科技课程资源 1 第10课　学习目标 1 理解图像特征的含义及其在图像识别中的作用。 学习目标 了解自动提取图像特征的方法，并掌握图像特征 在相似度计算中的应用。 2 义务教育信息科技课程资源 2 第10课 课堂导入 问题情境 计算机通过哪些操作来“理解”图像内容？ 人工智能是如何“看懂”图像内容的？ 义务教育信息科技课程资源 3 第10课 学习内容 一 图像特征的人工编码 二 图像特征的自动提取 学习内容 三 图像相似度及其应用 义务教育信息科技课程资源 4 一、图像特征的人工编码 第10课 学习内容 请设计一种方法，只要观察尽可能少的像素点，就能确定是哪个数字。 义务教育信息科技课程资源 5 第10课 学习内容 至少需要观察多少个像素点？ 有一种5个观察点的分布如下图，单元格中的数字表示观察顺序。 图像特征指反映图像本质的特定信息，通常用于描述形状、纹理、颜色和边缘等视觉属性。 人工智能在处理图像时，并不需要“完整观察图”，而是通过选取具有代表性的关键位置（即特征点）来进行判断。 一、图像特征的人工编码 义务教育信息科技课程资源 6 尝试利用观察点查看数字的图像，遇到有颜色标注的单元格就记录为1，无颜色的单元格就记录为0。 第10课 学习内容 一、图像特征的人工编码 义务教育信息科技课程资源 7 第10课 学习内容 图像 数字化特征 图像 数字化特征 0 11110 5 10101 1 00001 6 10111 2 01111 7 01000 3 01101 8 11111 4 11001 9 11101 一、图像特征的人工编码 义务教育信息科技课程资源 请思考以下问题： 1.图像特征是指图像的二进制数据吗？ 2.从一台计算机的角度看，只能看到图像的二进制数据，那么你觉得应该采用什么方式来确定图像所对应的数字？ 3.记录提取的图像特征，是否需要记录图像的所有数据？ 人工智能关注的是由关键位置信息编码形成的数值表示，即图像特征。 第10课 学习内容 一、图像特征的人工编码 义务教育信息科技课程资源 9 1.将数字的图像转换成0和1的组合。 二、图像特征的自动提取 第10课 学习内容 义务教育信息科技课程资源 10 2.准备一个3行3列的观察卡。 3.将观察卡与图像的左上角对齐，然后将对应格子的数值相乘后相加。 4.观察卡在图像上右移一列，提取第2个位置的特征。 二、图像特征的自动提取 第10课 学习内容 义务教育信息科技课程资源 11 5. 持续移动，一行移完移到下一行的最左侧，然后继续提取图像特征。 6. 类似地，继续提取其他图像的特征。 二、图像特征的自动提取 第10课 学习内容 图像 数字化特征 图像 数字化特征 0 212201212 5 222211223 1 102102102 6 222311223 2 223211222 7 112001001 3 223111223 8 223311223 4 212211112 9 223211223 义务教育信息科技课程资源 12 在图像上移动“观察卡”，即可自动提取图像的关键特征。现代卷积神经网络通常会使用多个不同的“观察卡”并行处理图像，从而提取出多种类型的通道特征。 第10课 学习内容 二、图像特征的自动提取 义务教育信息科技课程资源 13 第10课 学习内容 三、图像相似度及其应用 1.打开配套资源中的《图像特征与相似度》软件。 2.按照界面提示，选择两幅图像。 3.单击“计算相似度”按钮，观察根据特征计算得出的两幅图像的相似度。 4.更换图像，如换成完全不同的两幅图像，然后重新计算相似度，感受图像特征的作用。 义务教育信息科技课程资源 14 第10课 学习内容 三、图像相似度及其应用 义务教育信息科技课程资源 15 第10课 学习内容 这种从图像到特征向量的转换过程，是人工智能实现图像识别、分类与检索等功能的基础。 当两幅图像内容相近时，它们的特征向量也会比较接近，内容差异较大的图像则表现出明显的特征差异。 由此人工智能可以实现图像识别、图像分类与图像检索等功能。 三、图像相似度及其应用 义务教育信息科技课程资源 16 1. 图像特征可以用一组数字进行表示。 2. 利用“局部扫描+数值计算”的方法，可以自动提取图像中的关键特征。 3. 基于提取的图像特征，可以高效地判断两幅图像是否相似。 第10课 课堂总结 义务教育信息科技课程资源 17 在整理校园旧照片的过程中，一位同学发现了一张老照片，照片中是一栋已拆除的教学楼。他非常好奇这栋楼原本的样貌以及曾经的历史，但由于缺乏相关文字信息，无法通过常规方式查找。如果能够利用“以图搜图”技术，从校史馆的图像数据库中找到外观相似的建筑物，就有助于了解其历史背景。 尝试设计一个实现这一功能的图像搜索系统流程，并简要说明每个模块的功能。 第10课 拓展与提升 义务教育信息科技课程资源 18 第10课 拓展与提升 利用图像特征，可以完成“以图搜图”的任务。 步骤1.提取图像A的特征； 步骤2.提取图像库中所有图像的特征； 步骤3.计算图像A与图像库中所有图像的相似度； 步骤4.按相似度从高到低输出图像库中对应的图像。 义务教育信息科技课程资源 19 $