《文字识别：小区车牌识别》教师手册

/章计算机视觉：让机器能看会认计算机视觉：让机器能看会认第3节文字识别：小区车牌识别课题文字识别：小区车牌识别建议课时1课时课型新知学习课（）原理探究课（√）综合应用课（）其它（）教学背景分析智能车牌识别系统在校园、小区等公共场合停车场广泛使用，学生对此应用并不陌生，但对智能车牌识别系统所运用的文字识别技术的概念及原理了解较少。本课中，学生通过体验拍照翻译及实践探究车牌识别过程，掌握文字识别的概念和工作原理，了解文字识别技术在生活中的应用场景。学习目标1.掌握文字识别、二值化、边缘细化、透视变换等基本概念。2.通过实践探究活动掌握文字识别的工作原理并可以自主阐述这一原理。3.能列举文字识别技术在生活中的应用场景，了解文字识别技术面临的技术难题。学习重难点1.学习重点（1）掌握文字识别、二值化、边缘细化、透视变换等基本概念。（2）能列举文字识别技术在生活中的应用场景，列举文字识别技术面临的技术难题。2.学习难点（1）通过实践探究活动掌握文字识别的工作原理并可以自主阐述这一原理。课前准备教学课件，学习单，平板，英语书课本，打印带有污渍和残损的车牌图片。教学过程设计教师活动学生活动环节一：新课引入教师活动：1.提问：“现在车辆进入校园、小区、医院等公共场合停车场时，是否还像以前需要停车领卡？”引导学生观察生活中车牌识别应用场景，并分析及其优势。（现在越来越多的停车场，将智能车牌识别设备安装于出入口，通过摄像机拍摄车辆图像进行车牌号码的识别，记录车辆的牌照号码、出入时间，并与自动门、道闸机的控制设备结合，实现车辆的自动管理，达到出入不停车、免取卡，有效提高车辆出入通行效率。）2.介绍“文字识别”：越来越多的小区使用智能车牌识别系统，智能车牌识别系统可以识别车牌上的文字和数字，其背后的支撑技术被称为文字识别。3.引发思考：①计算机是如何进行文字识别的呢？②文字识别技术可以给我们的生活带来哪些便利呢？③文字识别技术又面临哪些挑战呢？学生活动：1.结合生活中的应用场景，认识车牌识别系统及其优势。2.了解智能车牌系统背后的支撑技术是文字识别。3.思考并带着疑问进入接下来的学习。设计意图：通过提问的方式，引导学生发现生活中车牌识别应用场景及其优势。从生活情境出发，激发学生学习兴趣，进而进入学习主题。 环节二：感知体验 教师活动：1.组织学生开展感知体验4-3活动，体验拍照翻译。活动步骤及要求：（1）要求学生就近4-6人一组。（2）提出小组任务，提示该任务过程中的核心要点和问题，即：首先打开平板中“验证实验”选择“在线翻译”，点击“拍照翻译”功能，拍摄英语课本中的一段课文。接着，分析思考如下问题：翻译软件能够识别并翻译照片中的英文，这使用了哪种技术？（3）课堂巡视，解决小组合作中存在的问题。2.引导学生自主阅读教材P132-P133（“二、文字识别的工作原理”前），结合刚完成的感知体验，思考并回答问题。（1）什么是文字识别？（2）文字识别常用于哪些场景？（3）文字识别分成哪两种？3.提问学生上述三个问题。学生活动：1.开展感知体验4-3：体验拍照翻译（1）组织分工（2）开展任务，思考并结合活动过程中的体会，思考教师给定问题。（3）交流讨论，向教师提问。2.自主阅读并回答问题。3.自由回答问题。设计意图：通过感知体验，对文字识别技术的应用场景形成直观认识，并引导学生在自主探究的过程中理解概念并建构学科知识。环节三：新知学习（一）探究文字识别的工作原理教师活动：1.组织学生利用平板中人工智能实验平台实验资源“车牌识别”，完成实践探究4-4。实验目的:探究文字识别的工作原理。活动步骤及要求：（1）要求学生就近4-6人一组。（2）提出小组任务，提示该任务过程中的核心要点和问题。即：首先进入实验资源，打开“车牌识别”，小组每位学生轮流操作，按照平板中的实验步骤提示完成实验；然后小组交流讨论，完成实践探究4-4中分析思考：结合实验体会，简述文字识别的工作原理。（3）课堂巡视，解决小组合作中存在的问题。3.抽查学生交流讨论与分析思考的结果。4.结合流程图（P136图4-35），小结文字识别的工作原理。5．组织学习自主阅读P136-P137，理解文字识别关键步骤的目的与方法，小组共同填写学习单。6.抽查学生对文字识别关键步骤的目的与方法的理解情况，学习单填写情况。学生活动：1.小组中每位学生轮流使用平板中人工智能实验平台实验资源“车牌识别”，完成实践探究4-4。（1）组织分工。（2）开展任务，思考并结合感知活动过程体会，组织问题的答案。（3）交流讨论，向教师提问。3.回答问题。4.跟随教师小结，理解文字识别的工作原理。5.自主阅读，以小组为单位填写学习单问题1。6回答问题。设计意图：通过组织学生小组动手实验，自主阅读与填写学习单，以加深学生对文字识别原理的理解，突破重点知识。环节四：新知学习（二）探究文字识别技术的应用场景和技术难点教师活动：1．组织学生继续使用平板中实验资源“车牌识别”，完成实践探究4-5。活动步骤及要求：（1）要求学生就近4-6人一组。（2）提出小组任务，提示该任务过程中的核心要点和问题。首先使用平板中实验资源“车牌识别”识别有污损、车牌断裂的车牌图片，然后结合阅读课本P137“资料卡片”分析思考“为什么识别系统无法识别字符有污损、图片模糊、车牌断裂的图片”。（3）课堂巡视，解决小组合作中存在的问题。2.讲解为什么识别系统无法识别字符有污损、图片模糊与车牌断裂的图片。3.组织学生自主阅读:文字识别技术的应用场景和技术难点。（教材P138）4.通过提问，抽查学生自主阅读情况。5.列举文字识别技术的应用场景和技术难点的图片。学生活动：1.小组中每位学生轮流使用实验资源“车牌识别”，完成实践探究4-5。（1）组织分工。（2）开展任务，并结合探究活动过程体会，思考问题的答案。（3）交流讨论，向教师提问。2.理解为什么识别系统无法识别字符有污损、图片模糊、车牌断裂的图片。3.自主阅读，理解文字识别技术的应用场景和技术难点。4.自由回答问题。5.结合案例，加深对文字识别技术的应用场景和技术难点的理解。设计意图：通过组织实验探究与自主学习活动，使学生理解文字识别技术的应用场景和技术难点，培养学生自主学习的习惯与能力。环节五：总结归纳教师活动：总结本节课内容：文字识别、二值化边缘细化、透视变换等基本概念，文字识别的工作原理及文字识别技术的应用场景和技术难点。2.组织学生完成基础练习。3.通过提问，抽查学生完成情况并公布正确答案。学生活动：1.回顾本节课内容：文字识别的工作原理及文字识别技术的应用场景和技术难点。2.完成基础练习。3.自由回答并修改答案。设计意图：由教师引导，学生回顾的方式进行总结，完成基础练习进一步巩固和深化所学知识，有助于学生在理解新知识的基础上，及时把知识系统化。教学评价评价任务：（见学习单问题2）1.填写表格，描述文字识别的定义、应用场景、技术难点和工作原理。（10分）评价标准：1.文字识别定义：文字识别是指计算机利用光学技术对输入的图像中的文字进行提取，将其转换成可以处理和存储的形式，并能输出用户所需要的文字信息的一种技术。（2分）2.文字识别应用场景：拍照翻译、车牌识别、手写输入、证件信息和商品编码识别、扫描阅卷。（2分）3.文字识别技术难点：笔顺和连笔是影响识别系统识别率的两个主要因素，由于每个人的书写习惯不同，要求每个人写的每个字都按照标准笔顺几乎不可能实现。同时，为了提高书写速度，我们在写字时往往会出现连笔现象，识别系统很难识别连笔严重的文字。（2分）4.文字识别工作原理：文字识别分为文字检测和文字识别两个阶段。文字检测阶段，输入图像后，在图像中找到文字区域，并将文字区域从原始图像中分离出来，经典的方法就是基于滑动窗口和分类模型来输出文本图片；文字识别阶段对分离的文字进行文字识别，基本步骤包含图像预处理，把图像灰度化，二值化，边界细化和透视变换，图像切分,字符识别和结果输出。（4分）评价分数的应用：本学期结课后，教师根据学生每课的评价分数计算出平均分，并根据平均分确定相应的评价等级。例如：平均分为9-10分定为优秀；平均分为7-8分定为良好；平均分为4-6分定为一般；平均分为1-3分定为较差。《文字识别：小区车牌识别》学习单组别：组员：问题1：自主阅读P136-137，了解文字识别关键步骤的目的、方法等，填写表格。名称目的方法滑动窗口文字检测定位在整幅图像中不同大小的窗口的原图上滑动，得到若干个候选窗口。分类模型是否包含文字选定理想区域对候选窗口进一步特征分析，将理想区域从图像中分离出来。图像预处理灰度化对有干扰信息的文字图像进行预处理彩色转换为灰度图像。二值化把灰度图像转化为黑白图像边界细化用一条较细的线条来表示物体较粗的边缘。透视变换将图像投影到一个新的视平面。版面处理获取各部分逻辑结构=1\*GB3①切分为不同部分，并表明属性。=2\*GB3②获取各部分的逻辑结构。③重新建构包含文字信息和布局信息的电子文档。图像切分简化单个文字的识别处理过程基于预处理中二值化的结果，利用字符的结果特征、相似性、间隔等信息，提取单个字符并把宽、高相似的字归为一类。字符识别和结果输出选取匹配度较高的结果作为识别结果。结果与训练样本进行匹配，选取匹配度高的结果，输出识别结果。问题2：填写表格，描述文字识别的定义、应用场景、技术难点和工作原理。文字识别基本概念文字识别是指计算机利用光学技术对输入的图像中的文字进行提取，将其转换成可以处理和存储的形式，并能输出用户所需要的文字信息的一种技术。文字识别应用场景拍照翻译、车牌识别、手写输入、证件信息和商品编码识别、扫描阅卷。文字识别技术难点笔顺和连笔是影响识别系统识别率的两个主要因素，由于每个人的书写习惯不同，要求每个人写的每个字都按照标准笔顺几乎不可能实现。同时，为了提高书写速度，我们在写字时往往会出现连笔现象，识别系统很难识别连笔严重的文字。文字识别工作原理文字识别分为文字检测和文字识别两个阶段。文字检测阶段，输入图像后，在图像中找到文字区域，并将文字区域从原始图像中分离出来，经典的方法就是基于滑动窗口和分类模型来输出文本图片；文字识别阶段对分离的文字进行文字识别，基本步骤包含图像预处理，把图像灰度化，二值化，边界细化和透视变换，图像切分，字符识别和结果输出。感知体验4-3分析思考翻译软件识别并翻译照片中的英文，使用了文字识别技术，并利用自然语言处理（智能翻译）技术将英文翻译成中文。实践探究4-4分析思考文字识别分为文字检测和文字识别两个阶段。文字检测阶段，输入图像后，在图像中找到文字区域，并将文字区域从原始图像中分离出来，经典的方法就是基于滑动窗口和分类模型来输出文