2.3“认出”一个人（基于图片的人脸识别预测）教案川教版初中信息技术八年级上册

2.3“认出”一个人（基于图片的人脸识别预测）教案川教版（2019）初中信息技术八年级上册教学基本信息年级八年级（上）教材版本川教版教材分析《基于图片的人脸识别预测》是川教版八年级上册第三单元第三节内容，在此之前，学生已经学习过如何利用Python进行人脸标注以及人脸识别训练过程。本节微课内容只选取了第三节内容中的基于图片的人脸识别部分。学情分析本节课面向八年级学生，学生已经具备一定的Python编程能力，可以根据自己看懂书中内容并进行代码调试。学生的数学思维、逻辑思维能力也基本形成，大部分学生能够在本节微课的引导下完成人脸识别的三个任务。教学方法讲授法、演示操作法。教学目标能说出“认出”人脸的基本过程（信息意识）。能完成多人人脸识别预测代码编写（计算思维）。能说出“标注人名”的基本过程（信息意识）。能完成标注人名代码编写（计算思维）。在实际编程过程中体会到编程的魅力，并据此引导学生产生学习兴趣，认识到编程对我们实际生活的重要性（信息社会责任）。教学重难点教学重点：1.能够说出认出人脸和人脸身份标注的一般过程；2.能够说出LBPH识别器中predict()函数的作用；3.能够动手编程完善两人人脸预测的代码；4.能够动手编程完善人名标注的代码。教学难点：1.编程完善人脸预测的代码；2.编程完善人名标注的代码。教学资源准备教案、教材、配套练习题、安装Python和人脸识别模块的电脑。课堂教学过程结构设计教学活动教师活动学生活动设计意图复习回顾同学们好，欢迎来到梁老师的微课堂。今天梁老师为大家带来的内容为《基于图片的人脸识别预测》。在学习本课内容之前，我们来回顾一下人脸识别训练的步骤。一共有五个步骤，分别为引入模块，输入训练图片、设置图片标签、加入LBPH识别器和机器训练。观看视频讲解，回忆机器训练知识点帮助学生回忆之前所学知识，快速让学生进入主题活动一：认出人脸过程【提问】：在识别完人脸特征后，机器是怎么根据人脸识别出其他特征的呢？比如姓名，是否佩戴口罩等等。这就是本课需要学的内容。【任务】首先，请同学们阅读教材6061页，思考识别人脸的一般过程是什么呢？根据教材内容，我们知道计算机通过机器学习已经“认识”一个人，知道其人脸特征了，接着就可以输入照片进行人脸识别预测，看看计算机能不能“认出”这个人。基于图片的人脸识别预测的过程有三步：输入测试图片，识别预测和输出预测结果，其中核心的步骤为识别预测。【提问】那机器是如何对图片进行识别预测的呢？我们知道要“认出”一个人，首先需要提取人脸重要特征，然后用LBPH识别器进行识别，预测会用到LBPH识别器中的predict()函数，该函数有两个重要指标，分别为标签值和置信度评分。标签值表示：表示测试图片和标签显示图片为同一人。置信度评分表示用来衡量所识别人脸与原模型的差距，0表示完全匹配。思考问题带着问题观看教材带着问题观看教材，知道predict()函数的用法吸引学生注意力，培养学生的信息意识和逻辑思维能力活动二：完成两人识别预测代码【任务】现在请同学们阅读教材6163页，自行完成两人识别代码并思考以下代码含义。#人脸识别预测predict_img=cv2.imread('test01.jpg',cv2.IMREAD_GRAYSCALE)label,confidence=recognizer.predict(predict_img)print('label=',label)print('confidence=',confidence)【教师演示并讲解】现在老师展示的是两人识别的代码。可以发现，该代码和上节课所学的人脸识别训练代码前面部分是一样的，只多了最后4行代码，这4行代码是什么意思呢？我们来运行一下。发现会输出label标签值和confidence置信度评分。第一行代码中有个单词叫做imread，它其实是imageread读入图片的缩写。因此，第一行代码的含义为读入测试图片test01.jpg。第二行代码有个predict函数，该函数为LBPH识别器中的内置函数。可以返回标签值和置信度评分。Print我们知道为输出打印的意思，因此第三、四行代码的含义分别为输出测试图片的标签值和置信度评分。那之前老师演示的代码label等于1，confidence约等于24.45,1表示测试图片和后面的标签“1”是同一个人；confidence显示约为24.45，表示相似度比较高。【提问】请思考下面两个问题：如何将输出结果confidence的值变为0？如何将输出结果confidence的值增高到50以上呢？我们知道0表示测试图片与训练图片完全一致，值越大匹配度越低，低于50表示匹配度较好，高于80则认为匹配度不高。因此，该如何修改代码呢？【教师演示并讲解】如果测试图片与训练图片完全一致，我们看下结果呢？测试图片我们输入img01，运行代码后发现置信度评分为0，为什么会出现这样的结果呢？因为我们的测试图片和训练图片是完全一样的，所以训练结果也完全一致。因此，在进行机器训练时，训练图片和测试图片不能完全一致，否则训练结果将失去真实性。那如何提高置信度评分呢？我们来输入袁隆平爷爷的图片。发现结果明显提高了，因为我们的训练图片为钱学森和钱伟长，没有袁隆平爷爷，所以最后输出结果匹配度较低。带着问题观看教材观看教师代码讲解部分，掌握多人识别预测代码编写思考问题，编写代码观看视频，进一步理解confidence的含义帮助学生快速掌握本节课学习重点帮助学生理解多热识别预测代码细节问题进一步拓展问题，培养学生的计算思维能力活动三：完成标注姓名代码【提问】这个程序识别的结果不容易让人看懂，能不能直接在测试图的人脸位置处标注出识别出的姓名呢？观看教材我们发现，图片人脸标注需要三个步骤：图片人脸定位、人脸训练识别和身份标注。【提问】前面两个步骤我们都已经代码实现了，那第三个步骤身份标注该如何代码实现呢？【任务1】请同学们阅读教材6364页，自行完成标注姓名代码并思考以下代码含义。for(x,y,w,h)infaces:cv2.rectangle(predict_img,(x,y),(x+w,y+h),(255,255,0),2)ifconfidence<100:iflabel==0:name='Qianxuesen'else:name='Qianweichang'else:name='unknown'观看教材思考问题编写代码并思考核心代码含义提升学生的计算思维和逻辑思维能力课后作业完成识别袁隆平代码。现在给定的袁隆平爷爷三幅图片，请读入测试图片“yuan3.jpg”，输出测试结果。代码以自己的姓名命名。完成思维导图绘制请根据本节微课所学内容，完成相关本节知识点思维导图绘制，需要满足：1.认出人脸过程；2.识别预测过程；3.识别预测核心代码知识点，如predict函数使用等；4.标注人脸过程；5.标注人脸过程核