计算机视觉技术应用 5.3-行人闯红灯监测系统的实现-教案

北京新大陆时代教育科技有限公司《AIGC大模型部署与应用》课程教案《《AIGC大模型部署与应用》授课教案授课教案《计算机视觉技术应用》课程教案学年度第学期项目名称项目五行人闯红灯检测系统授课教师授课时间课题名称5.3行人闯红灯监测系统的实现授课班级授课类型新授课课时4教学目标知识目标1.掌握单目标追踪与多目标追踪的概念和应用场景。2.理解目标追踪评价指标及其对监测系统效果的意义。3.掌握行人闯红灯监测系统的设计原理和脚本结构。能力目标1.能够解析AIDetector_pytorch.py目标检测脚本；2.能够解析tracker.py目标追踪脚本并理解轨迹更新流程；3.能够解析demo.py行人闯红灯监测逻辑；4.能够整合YOLOv5+DeepSort实现行人闯红灯监测流程。素质目标1.培养将检测、追踪、规则判断整合为系统的工程化能力；2.强化交通安全、证据留存和算法误判风险意识；3.培养脚本阅读、模块拆解和系统联调的职业习惯。教学重点1.行人检测、目标追踪与闯红灯规则判断的系统流程；2.AIDetector_pytorch.py、tracker.py和demo.py的核心结构；3.监测区域、红灯状态和行人轨迹的综合判断。教学难点1.理解多目标追踪评价指标与实际监测效果之间的关系；2.将检测结果、跟踪ID和业务规则融合，降低漏检、误检和重复抓拍。教法与学法讲授法、任务驱动法、讨论法等。教学手段及资源教材、PPT、源码、思维导图、实操视频、JupyterLab环境。学情分析使用教材《计算机视觉技术应用》教学环节（时间分配）教学内容与教师活动学生活动设计意图教学手段课前准备（15min）教师说课-课程整体设计1.课程性质与定位；2.课程教学目标；3.课程教学内容；4.课程教学实施；5.课程考核评价。听讲本次课通过教师对课程标准相关内容的介绍（性质与定位、教学目标、教学内容、考核方式等），学生可对本门课程的学习有所了解。PPT课程导入引导案例：智能行人闯红灯取证系统。1.引导问题：（1）系统只检测到行人是否足够判断闯红灯？还需要哪些信息？（引出区域、信号灯与轨迹）（2）怎样把“检测结果”“追踪ID”和“闯红灯规则”组合成一个完整系统？（引出系统集成）自发回答引导问题由案例引出任务，通过引导问题激发学生的学习兴趣和积极性。PPT职业能力目标老师讲解本次任务所要达到的目标。帮助学生梳理各个任务点，为学习指明路径。任务分析1.教师围绕“行人闯红灯监测系统的实现”讲解本任务的要求；2.演示任务5.3的完成效果（基于YOLOv5+DeepSort识别并追踪行人，结合监测区域和红灯状态完成闯红灯判断与结果展示）。听讲教师介绍完任务的结构后，演示任务完成效果，学生将对本任务的要求有一个感性的认识，同时也能吸引其注意力，激发其学习的积极性。PPT任务计划1.引导问题：要实现闯红灯监测系统，我们需要把哪些脚本、算法模块和业务规则连接起来？2.学生以小组为单位研讨并制定任务计划。听讲、做任务计划通过问题和课程结构介绍，引导学生明确实现本任务所需的知识点和技能点。学生分组研讨制定任务计划，培养其职业能力和团队协作能力。PPT知识储备（35min）单目标追踪、多目标追踪与评价指标概述引导问题1：单目标追踪和多目标追踪在路口监测场景中有什么区别？引导问题2：如何评价一个闯红灯监测系统是否稳定、准确、可用？1.介绍单目标追踪的概念、任务和长时间跟踪特点。2.讲解多目标追踪的定义、任务和点目标、扩展目标、目标群等类型。3.讲解目标追踪评价指标，说明精度、稳定性和ID保持对系统效果的影响。4.重点分析行人闯红灯监测系统的组成：检测模块、追踪模块、规则判断模块和结果输出模块。听讲学生通过教师设计的“引导问题”、“练一练”，带着问题学习任务实施所需的知识点，在必要时即时动手实践，可有效地提高其学习的主动性。PPT任务实施（90min）环境搭建——讲解与实操1.讲解pip更新、requirements依赖安装和JupyterLab运行环境。2.学生完成系统脚本运行所需依赖环境配置。AIDetector_pytorch.py目标检测脚本解析——讲解与实操3.讲解依赖模块导入、draw函数和Detector类结构，理解目标检测脚本输入输出。tracker.py目标追踪器脚本解析——讲解与实操4.讲解初始化配置、plot_bboxes函数和update_tracker函数，理解检测框到轨迹ID的更新流程。demo.py行人闯红灯脚本解析——讲解与实操5.讲解视频读取、检测追踪调用、监测区域设置和闯红灯判断逻辑。行人闯红灯监测流程整合——实操6.学生整合目标检测、目标追踪和规则判断代码，完成视频检测流程。7.运行系统并观察结果，分析漏检、误检、重复抓拍和监测区域设置对效果的影响。分组开展任务实施教材建议的实施步骤遵循工作过程导向的原则。学生参考此步骤实施，可对其职业能力进行培养。培养学生可养成严谨、认真的工作态度以及善于总结的工作方式。教材、PPT、实操视频任务检查与评价（15min）经验分享当天轮到的小组选派代表分析本组实施经验；自评和互评1.小组各成员参照评价标准完成自评；2.完成对其他小组的评价。各组自评、互评学生通过对自己的实施过程和经验的介绍，锻炼自我展示能力。PPT任务小结（5min）任务小结教师总结本任务所学的单目标/多目标追踪、评价指标、目标检测脚本、目标追踪脚本、闯红灯监测逻辑和系统联调方法。听讲借助思维导图帮助学生梳理任务学习的主要知识点和技能操作步骤，有助于课后巩固。PPT任务拓展（20min）布置任