資源簡介

(共42張PPT)
利用智能工具解決問題（第30課時）
北斗就在我們身邊
授時
定位
導航
基于北斗系統的應用
人工智能開放創新平臺
2017
2019
2018
北斗系統+人工智能
城市大腦
城市大腦
活動1：手邊的人工智能
①
②
③
④
活動1：手邊的人工智能
更多人工智能平臺
語音技術
圖像技術
文字識別
人臉與人體識別
課堂考勤
利用智能工具解決問題
分析
問題
設計
算法
實踐
調試
傳統考勤：
教師點名—學生舉手/喊“到”
自動考勤：
如何實現呢？
關鍵技術
人臉解鎖
人臉檢票
人臉支付
活動2：課堂考勤
活動3：小師同學你在哪兒？
小北
小師
小大
小實
小驗
咱們班來了五位新同學，請大家認識一下。
活動3：小師同學你在哪兒？
哪一位是
小師
同學？
我在這兒那！
分析問題：回顧游戲過程
小北
小師
小大
小實
小驗
輸入數據
分析問題：回顧游戲過程
小北
小師
小大
小實
小驗
輸入數據
查找特征
小師同學：
眼睛三角形
鼻子三角形
嘴唇小長方形
分析問題：回顧游戲過程
小北
小師
小大
小實
小驗
輸入數據
查找特征
人臉搜索
小師同學：
眼睛三角形
鼻子三角形
嘴唇小長方形
分析問題：回顧游戲過程
小北
小師
小大
小實
小驗
輸入數據
查找特征
人臉搜索
輸出結果
小師同學：
眼睛三角形
鼻子三角形
嘴唇小長方形
設計算法
活動4：人臉考勤調試實踐
實踐調試1：輸入數據
導入必備模塊，和智能平臺賬戶、服務
人臉考勤
實踐調試1：輸入數據
Base64編碼：按照智能平臺的要求將待測圖片進行Base64編碼。
圖片格式：目前支持PNG、JPG、JPEG、BMP，不支持GIF。
人臉考勤
實踐調試2：查找特征-人臉檢測
設置識別參數：年齡、性別、是否戴眼鏡、人種、情緒等。
人臉考勤
實踐調試2：查找特征-人臉檢測
設置識別參數：年齡、性別、是否戴眼鏡、人種、情緒等。
人臉考勤
試一試1：戴口罩能檢測嗎？
試一試1：戴口罩能檢測嗎？
實踐調試2：查找特征-關鍵點檢測
人臉考勤
實踐調試2：查找特征-關鍵點檢測
人臉考勤
試一試2：有被遮擋的部位呢？
人臉考勤
試一試2：有被遮擋的部位呢？
實踐調試3：人臉搜索-注冊人臉庫
注意個人信息泄露。
未經許可不得
擅自使用他人照片。
此處照片除本人外均為人工智能生成，非真人照片。
照片來自https://thispersondoesnotexist.com/
注冊人臉庫
人臉考勤
實踐調試3：人臉搜索-注冊人臉庫
人臉考勤
實踐調試3：人臉搜索
相似度
95.8284…
人臉考勤
實踐調試4：輸出結果
人臉考勤
試一試3：有被遮擋的部位呢？
試一試3：有被遮擋的部位呢？
相似度
78.728…
完善程序
將照片輸入
改為
從攝像頭捕獲
將結果進一步
保存至課程
學生出勤記錄中
學生作品
智能語音電梯
利用騰訊智能平臺，采用語音交互的方式，模擬電梯通過人工智能技術識別語音，實現用戶以“全程零接觸”的人工智能對話方式搭乘電梯。
小結
利用智能工具解決問題
北斗導航
智能平臺
解決過程
安全隱患
信息泄露
侵犯權力
精確授時
精準定位
實時導航
分析問題
設計算法
實踐調試
城市大腦
智能視覺等
……
進一步探索
Q1：利用案例程序探索人臉識別的干擾因素和提升方法：
Q2：我們生活中還有哪些問題可以利用人工智能平臺來解決？
人臉照片不正
表情變化過大
附著物影響
整容或年齡影響
面貌特別相似
照片代替真人
?
?
?
?
?
?課程基本信息
課例編號
學科
信息技術
年級
高一
學期
秋季
課題
利用智能工具解決問題
教科書
書名：
信息技術必修1
《數據與計算》
人民教育出版社；中國地圖出版社
出版日期：2019
年
6
月
學生信息
姓名
學校
班級
學號
課后練習
Q1：利用Anaconda
Jupyter
Notebook打開案例程序，進一步探索人臉識別的干擾因素和提升方法
人臉照片不正表情變化過大附著物
影響整容或
年齡影響面貌特別相似照片代替真人
Q2：我們生活中還有哪些問題可以利用人工智能平臺來解決？課程基本信息
課例編號
學科
信息技術
年級
高一
學期
秋季
課題
利用智能工具解決問題
教科書
書名：
信息技術必修1
《數據與計算》
人民教育出版社；中國地圖出版社
出版日期：2019
年
6
月
教學目標
教學目標：
了解人工智能平臺中的智能工具，體會人工智能對我們生活的影響。
經歷使用智能工具解決問題的過程，掌握利用智能工具解決問題的一般方法；
了解人工智能技術，認識人工智能在信息社會中的重要作用。
教學重點：
了解人工智能平臺中的智能工具，體會人工智能對我們生活的影響。
教學難點：
經歷使用智能工具解決問題的過程，掌握利用智能工具解決問題的一般方法。
教學環境：
提前申請人工智能平臺（如百度、騰訊等）的使用賬戶和密碼等，實踐活動展開是需要接入互聯網并調用人工智能平臺中的相關應用。
教學過程
時間
教學環節
主要師生活動
5
播放視頻引入情境激發民族自豪感
播放北斗系統視頻，構建情境。
自北斗全球衛星導航系統正式開通以來，綜合效益顯著成果豐碩，凝結中國智慧。
展示基于北斗三大核心功能的各種應用。
依托北斗授時、定位和導航這三大核心功能，人們開發出了眾多應用，例如短報文服務、實時導航、地質檢測、路況檢測、位置服務、兒童關愛、精準農業、智能駕考、精準機控等等。為我們的生活帶來了很多的便利。
介紹國家人工智能開放創新平臺。
近年來，發展人工智能已成為國家戰略，發布國家人工智能開放創新平臺便是其中一個舉措。三年發布了十五個國家級平臺。
北斗與人工智能結合的應用：城市大腦。
北斗導航系統和人工智能技術結合實現公共出行與運營車輛調度。這就是目前人工智能開放創新平臺研究的熱點——城市大腦，可以輕松實現的功能之一。
人工智能技術助力的城市大腦主要是利用實時全量的城市數據資源匯聚一體，融合處理，全局優化城市公共資源，實現智能調配，即時修正城市運行缺陷，實現城市治理模式、服務模式和產業發展的三重突破。
2
體驗活動1
感受技術就在身邊
激發創作愿望
體驗活動1：體驗基于手機智能平臺的云畢業照應用。
比如，2020年的畢業季很多同學都沒有能夠回到學校留下珍貴的畢業照。
但是依托人工智能開放創新平臺，我們只需要上傳自己的照片，就能通過人臉融合算法生成畢業照。火遍今年畢業季的云寫真，讓大家就算沒有學士服，也能拍攝畢業照。
2.
介紹更多智能平臺
3.
提出課程目標利用智能工具解決問題。
2
體驗活動2
感受人臉考勤。
分析問題，提出解決問題的步驟和關鍵技術。
通過分析問題、設計算法和實踐調試三大步驟，來學習利用智能工具解決問題。
比如已經隨處可見的手機人臉解鎖，有些火車站已經實施的人臉檢票，還有無人售貨機的人臉支付等等。可以用人臉識別功能來完成簽到啦。
體驗活動2：體驗人臉考勤小程序
通過Anaconda打開案例程序，體驗人臉考勤程序，通過調用百度人工智能平臺相關程序和攝像頭拍照現場刷臉，體驗人臉考勤。
3
體驗活動3
分析問題設計算法
體驗活動3：小師同學在哪里
請大家看到屏幕上小北、小師、小大、小實和小驗五位同學的頭像。這五個頭像在后面的屏幕上會打亂順序出現，給大家10秒時間記住，然后在后面的屏幕中找到小師同學。
復盤分析，解析算法
現在讓我們來回憶一下剛才找朋友的過程：
我們在識別圖像的時候，會首先認真看每一張人臉；然后努力地分析并尋找這些圖像的主要特征，這些特征讓不同的圖像區分開來；接著記住這些圖像對應的各自特征，例如小北的眼睛很圓，小師的眼睛是三角形。最后，在打亂的圖片中對這些同學照片再進行一一比對，找出我們的目標。
輸入數據——查找特征——人臉比對——輸出結果
10
體驗活動4
調試實踐
體驗活動4：調試實踐
在剛才的模擬體驗中，我們進行了問題的分析，總結出了自動考勤程序的四個步驟，認識到分析每位同學臉部特征是最為關鍵的步驟之一。現在我們就利用人工智能平臺來探索人工智能技術來進行人臉檢測定位和基本屬性分析。
輸入數據
導入模塊、準備賬號、準備照片。
Base64編碼：按照平臺要求將上傳的圖片經過Base64編碼，圖片的base64編碼指將圖片數據編碼成一串字符串，使用該字符串代替圖像地址。
注意圖片格式：平臺目前支持PNG、JPG、JPEG、BMP，不支持GIF圖片。
調用智能工具獲得識別結果
根據返回數據的內容，將人臉的坐標位置location、人臉識別獲得的年齡、性別、人種、表情、是否帶眼鏡等信息讀出，并輸出在圖片上。
試一試1：仿照案例程序，判斷并輸出人臉圖片是否帶口罩、顏值等信息。
人臉關鍵點檢測
在人臉識別領域，一般是通過人臉的關鍵點進行比對來進行判斷的。比如在百度智能平臺中，就向大家提供了150個關鍵點的定位信息。
請大家運行案例程序，我們就可以看到智能平臺為我們提供的人臉關鍵點的精準定位，包括了臉頰、眉、眼、口、鼻等人臉五官及輪廓的150個關鍵點。
試一試2：將帶口罩的人臉照片輸入，看看系統能否找到被遮擋部位的關鍵點信息？
即使是上傳戴口罩的人像，智能平臺也能通過口罩上方的關鍵點確定這是人臉。同時還能估算出口罩下方臉部、鼻子和嘴唇的關鍵點位置。
注冊人臉庫
班級的照片庫上傳到智能平臺。對這些照片一一進行特征提取，為后面的人臉搜索做好準備。
在這里需要請大家注意，在使用智能平臺的時候特別容易造成個人信息的泄露，請大家慎重選擇平臺。
同時對于同學的照片也一定要經過授權，不得擅自使用。
案例程序中所涉及的三十照片除本人照片外，都不是真人照片，而是人工智能平臺自動生成的人像。
人臉搜索并輸出結果
上傳目標照片。
智能平臺會比對照片中的特征信息，計算其相似度，然后反饋出相似度最高的結果。
試一試3：將戴口罩的照片輸入，看看能否找到對應的人。
程序還是能夠找到人臉庫中的我，只是相似度從原來的90%下降到了78%。
所以，戴了口罩還是會影響識別的，只是因為智能平臺的特征值較多，影響不是特別大。
完善程序
回顧過程，我們從電腦中輸入照片，然后通過檢測人臉特別是關鍵點檢測查找出特征信息。在注冊的人臉庫中，進行對比搜索，并將結果輸出。
在真實的教室應用中，我們只需要將程序加以完善，將照片輸入改為從攝像頭捕獲，將輸出結果進一步保存到學生出勤的記錄中即可。
2
展示學生作品
拓展思路
學生作品：智能語音電梯
利用騰訊智能平臺，采用語音交互的方式，模擬電梯通過人工智能技術識別，實現用戶以“全程零接觸”的人工智能對話方式搭乘電梯。
1
知識梳理
歸納總結
思考探索
梳理教學過程，總結重點內容。
首先，通過一段視頻看到我國自主研發建設的北斗系統，以北斗為平臺通過它的導航、定位和授時三大核心功能，人們研發出了眾多解決實際問題的應用。此外北斗系統與智能平臺相結合，人們又開發出了提升城市管理水平的城市大腦。
然后在大家身邊，我們體驗了基于手機的智能平臺開發出的云畢業照有趣小應用。
這些凝結這中國智慧的智能平臺為我們生活帶來便利的同時，也激勵我們發揮主動性，學會利用智能工具來解決實際問題。
接著我們以人臉考勤小程序為案例，帶大家通過分析問題、設計算法和實踐調試，體驗利用智能工具解決問題的過程。
當然，我們在利用智能平臺解決問題的過程中也需要注意特征數據容易泄露，不可隨意“刷臉”，不可任意調用他人臉部數據這些問題。
課后思考：
利用案例程序探索人臉識別的干擾因素和提升方法
人臉照片不正表情變化過大附著物
影響整容或
年齡影響面貌特別相似照片代替真人
我們生活中還有哪些問題可以利用人工智能平臺來解決？課程基本信息
課例編號
學科
信息技術
年級
高一
學期
秋季
課題
利用智能工具解決問題
教科書
書名：
信息技術必修1
《數據與計算》
人民教育出版社；中國地圖出版社
出版日期：2019
年
6
月
學生信息
姓名
學校
班級
學號
學習目標
了解人工智能平臺中的智能工具，體會人工智能對我們生活的影響。
經歷使用智能工具解決問題的過程，掌握利用智能工具解決問題的一般方法；
了解人工智能技術，認識人工智能在信息社會中的重要作用。
課前學習任務
我國自主研發的北斗全球衛星導航系統具有
、
、
和
三大核心功能。
近年來，發展人工智能已成為國家戰略，近三年來我國已發布了十五個國家級平臺，請了解并列舉其中三個：
、
、
。
你在平時生活中用到過哪些應用了人工智能技術的小程序，解決了哪些問題，請列舉其中三個：
小程序名稱解決的問題
課上學習任務
【體驗活動一】體驗基于手機智能平臺的云畢業照應用。
2020年的畢業季很多同學都沒有能夠回到學校留下珍貴的畢業照。依托人工智能開放創新平臺，上傳自己的照片，就能通過人臉融合算法生成畢業照。
第一步：打開微信在搜索欄中輸入“騰訊云AI”，打開公眾號后請單擊下方菜單欄中的“云畢業照”，并點開“戳我體驗”。
第二步：在“畢業季云寫真”里面繼續點擊“生成云畢業照”，然后上傳一張相冊中的或者現場拍攝的照片，稍等片刻即可看到用自己照片合成的畢業照。
【體驗活動二】體驗人臉考勤小程序
通過Anaconda打開案例程序，體驗人臉考勤程序。
通過申請百度人工智能平臺相關程序并調用，在上傳包含自己照片的人臉庫后，即可以使用攝像頭拍照現場刷臉，體驗人臉考勤。
環境狀態是否帶口罩識別結果昏暗無口罩昏暗帶口罩明亮無口罩明亮帶口罩
【體驗活動三】小師同學在哪里
請根據老師的教學提示，仔細觀察照片后，在下面五位同學中勾選出小師同學，并完成填空。
由此我們可以總結出人臉考勤工作需要經過：
【體驗活動四】程序實現
請跟隨教師的指導，上傳相應的照片并記錄程序反饋的結果，體驗問題解決過程，理解人臉考勤程序的原理：
動手測試程序反饋情況戴口罩照片識別戴口罩照片關鍵點識別戴口罩照片查找
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