计算机视觉技术应用 5.1-行人检测-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5.1行人检测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Pytorch深度学习框架的基本作用与推理流程。2.理解目标检测任务中类别、位置与置信度的含义。3.掌握YOLO算法、YOLOv5网络结构及NMS非极大值抑制的基本原理。能力目标1.能够完成YOLOv5项目依赖环境安装与配置；2.能够使用OpenCV读取、显示和保存行人图像；3.能够加载yolov5s模型并完成图像预处理；4.能够调用YOLOv5模型实现行人检测，并绘制检测框与类别信息。素质目标1.培养使用深度学习框架解决交通安全问题的工程意识；2.培养规范配置环境、调试代码和保存结果的实践习惯；3.树立交通安全责任意识和人工智能技术服务公共治理的职业素养。教学重点1.Pytorch推理环境搭建与YOLOv5模型加载；2.YOLOv5图像预处理、推理和NMS结果筛选；3.行人目标检测框、类别与置信度的绘制和保存。教学难点1.理解letterbox缩放、张量维度转换和归一化预处理流程；2.理解置信度阈值、IOU阈值与检测效果之间的关系。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：行人闯红灯检测系统。1.引导问题：（1）如果摄像头拍到路口画面，计算机首先需要识别什么目标？（引出行人检测）（2）系统怎样同时判断“有没有行人”和“行人在什么位置”？（引出目标检测与边界框）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“行人检测”讲解本任务的要求；2.演示任务5.1的完成效果（读取路口图像，使用YOLOv5识别行人，并绘制检测框、类别与置信度）。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（3min，PPT第9-10页）1.引导问题：要让模型在图像中检测出行人，我们需要完成哪些环境、数据和模型准备工作？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）Pytorch、目标检测与YOLO算法概述引导问题1：为什么目标检测不仅要判断图像中是否有行人，还要输出行人的位置？引导问题2：YOLOv5检测后为什么还需要NMS处理重复检测框？1.介绍Pytorch框架的作用、优点与深度学习推理流程。2.讲解目标检测的基本任务：类别识别、目标定位和置信度判断。3.重点讲解YOLO算法设计理念、YOLOv5网络结构和NMS非极大值抑制方法。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torch、opencv、numpy、matplotlib等依赖环境配置。图像读取与显示——讲解与实操3.讲解cv2.imread、widgets.Image、cv2.imencode和display方法，完成person.jpg图像读取与显示。加载模型与图像预处理——讲解与实操4.讲解select_device、attempt_load和model.eval()，完成yolov5s模型加载。5.讲解letterbox缩放、BGR/RGB通道转换、张量维度转换和归一化。目标检测——讲解与实操6.调用模型完成行人检测，设置threshold和iou_thres，使用NMS筛选检测结果。7.使用cv2.rectangle和cv2.putText绘制检测框与类别信息，保存并展示检测结果。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。课堂任务单任务小结（5min）任务小结教师总结本任务所学的Pytorch推理流程、YOLOv5模型加载、图像预处理、行人检测和结果绘制等知识点与技能点。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。思维导图任务拓展（20min）布置任务