(共42张PPT)
利用智能工具解决问题（第30课时）
北斗就在我们身边
授时
定位
导航
基于北斗系统的应用
人工智能开放创新平台
2017
2019
2018
北斗系统+人工智能
城市大脑
城市大脑
活动1：手边的人工智能
①
②
③
④
活动1：手边的人工智能
更多人工智能平台
语音技术
图像技术
文字识别
人脸与人体识别
课堂考勤
利用智能工具解决问题
分析
问题
设计
算法
实践
调试
传统考勤：
教师点名—学生举手/喊“到”
自动考勤：
如何实现呢？
关键技术
人脸解锁
人脸检票
人脸支付
活动2：课堂考勤
活动3：小师同学你在哪儿？
小北
小师
小大
小实
小验
咱们班来了五位新同学，请大家认识一下。
活动3：小师同学你在哪儿？
哪一位是
小师
同学？
我在这儿那！
分析问题：回顾游戏过程
小北
小师
小大
小实
小验
输入数据
分析问题：回顾游戏过程
小北
小师
小大
小实
小验
输入数据
查找特征
小师同学：
眼睛三角形
鼻子三角形
嘴唇小长方形
分析问题：回顾游戏过程
小北
小师
小大
小实
小验
输入数据
查找特征
人脸搜索
小师同学：
眼睛三角形
鼻子三角形
嘴唇小长方形
分析问题：回顾游戏过程
小北
小师
小大
小实
小验
输入数据
查找特征
人脸搜索
输出结果
小师同学：
眼睛三角形
鼻子三角形
嘴唇小长方形
设计算法
活动4：人脸考勤调试实践
实践调试1：输入数据
导入必备模块，和智能平台账户、服务
人脸考勤
实践调试1：输入数据
Base64编码：按照智能平台的要求将待测图片进行Base64编码。
图片格式：目前支持PNG、JPG、JPEG、BMP，不支持GIF。
人脸考勤
实践调试2：查找特征-人脸检测
设置识别参数：年龄、性别、是否戴眼镜、人种、情绪等。
人脸考勤
实践调试2：查找特征-人脸检测
设置识别参数：年龄、性别、是否戴眼镜、人种、情绪等。
人脸考勤
试一试1：戴口罩能检测吗？
试一试1：戴口罩能检测吗？
实践调试2：查找特征-关键点检测
人脸考勤
实践调试2：查找特征-关键点检测
人脸考勤
试一试2：有被遮挡的部位呢？
人脸考勤
试一试2：有被遮挡的部位呢？
实践调试3：人脸搜索-注册人脸库
注意个人信息泄露。
未经许可不得
擅自使用他人照片。
此处照片除本人外均为人工智能生成，非真人照片。
照片来自https://thispersondoesnotexist.com/
注册人脸库
人脸考勤
实践调试3：人脸搜索-注册人脸库
人脸考勤
实践调试3：人脸搜索
相似度
95.8284…
人脸考勤
实践调试4：输出结果
人脸考勤
试一试3：有被遮挡的部位呢？
试一试3：有被遮挡的部位呢？
相似度
78.728…
完善程序
将照片输入
改为
从摄像头捕获
将结果进一步
保存至课程
学生出勤记录中
学生作品
智能语音电梯
利用腾讯智能平台，采用语音交互的方式，模拟电梯通过人工智能技术识别语音，实现用户以“全程零接触”的人工智能对话方式搭乘电梯。
小结
利用智能工具解决问题
北斗导航
智能平台
解决过程
安全隐患
信息泄露
侵犯权力
精确授时
精准定位
实时导航
分析问题
设计算法
实践调试
城市大脑
智能视觉等
……
进一步探索
Q1：利用案例程序探索人脸识别的干扰因素和提升方法：
Q2：我们生活中还有哪些问题可以利用人工智能平台来解决？
人脸照片不正
表情变化过大
附着物影响
整容或年龄影响
面貌特别相似
照片代替真人
?
?
?
?
?
?课程基本信息
课例编号
学科
信息技术
年级
高一
学期
秋季
课题
利用智能工具解决问题
教科书
书名：
信息技术必修1
《数据与计算》
人民教育出版社；中国地图出版社
出版日期：2019
年
6
月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
课后练习
Q1：利用Anaconda
Jupyter
Notebook打开案例程序，进一步探索人脸识别的干扰因素和提升方法
人脸照片不正表情变化过大附着物
影响整容或
年龄影响面貌特别相似照片代替真人
Q2：我们生活中还有哪些问题可以利用人工智能平台来解决？课程基本信息
课例编号
学科
信息技术
年级
高一
学期
秋季
课题
利用智能工具解决问题
教科书
书名：
信息技术必修1
《数据与计算》
人民教育出版社；中国地图出版社
出版日期：2019
年
6
月
教学目标
教学目标：
了解人工智能平台中的智能工具，体会人工智能对我们生活的影响。
经历使用智能工具解决问题的过程，掌握利用智能工具解决问题的一般方法；
了解人工智能技术，认识人工智能在信息社会中的重要作用。
教学重点：
了解人工智能平台中的智能工具，体会人工智能对我们生活的影响。
教学难点：
经历使用智能工具解决问题的过程，掌握利用智能工具解决问题的一般方法。
教学环境：
提前申请人工智能平台（如百度、腾讯等）的使用账户和密码等，实践活动展开是需要接入互联网并调用人工智能平台中的相关应用。
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
5
播放视频引入情境激发民族自豪感
播放北斗系统视频，构建情境。
自北斗全球卫星导航系统正式开通以来，综合效益显著成果丰硕，凝结中国智慧。
展示基于北斗三大核心功能的各种应用。
依托北斗授时、定位和导航这三大核心功能，人们开发出了众多应用，例如短报文服务、实时导航、地质检测、路况检测、位置服务、儿童关爱、精准农业、智能驾考、精准机控等等。为我们的生活带来了很多的便利。
介绍国家人工智能开放创新平台。
近年来，发展人工智能已成为国家战略，发布国家人工智能开放创新平台便是其中一个举措。三年发布了十五个国家级平台。
北斗与人工智能结合的应用：城市大脑。
北斗导航系统和人工智能技术结合实现公共出行与运营车辆调度。这就是目前人工智能开放创新平台研究的热点——城市大脑，可以轻松实现的功能之一。
人工智能技术助力的城市大脑主要是利用实时全量的城市数据资源汇聚一体，融合处理，全局优化城市公共资源，实现智能调配，即时修正城市运行缺陷，实现城市治理模式、服务模式和产业发展的三重突破。
2
体验活动1
感受技术就在身边
激发创作愿望
体验活动1：体验基于手机智能平台的云毕业照应用。
比如，2020年的毕业季很多同学都没有能够回到学校留下珍贵的毕业照。
但是依托人工智能开放创新平台，我们只需要上传自己的照片，就能通过人脸融合算法生成毕业照。火遍今年毕业季的云写真，让大家就算没有学士服，也能拍摄毕业照。
2.
介绍更多智能平台
3.
提出课程目标利用智能工具解决问题。
2
体验活动2
感受人脸考勤。
分析问题，提出解决问题的步骤和关键技术。
通过分析问题、设计算法和实践调试三大步骤，来学习利用智能工具解决问题。
比如已经随处可见的手机人脸解锁，有些火车站已经实施的人脸检票，还有无人售货机的人脸支付等等。可以用人脸识别功能来完成签到啦。
体验活动2：体验人脸考勤小程序
通过Anaconda打开案例程序，体验人脸考勤程序，通过调用百度人工智能平台相关程序和摄像头拍照现场刷脸，体验人脸考勤。
3
体验活动3
分析问题设计算法
体验活动3：小师同学在哪里
请大家看到屏幕上小北、小师、小大、小实和小验五位同学的头像。这五个头像在后面的屏幕上会打乱顺序出现，给大家10秒时间记住，然后在后面的屏幕中找到小师同学。
复盘分析，解析算法
现在让我们来回忆一下刚才找朋友的过程：
我们在识别图像的时候，会首先认真看每一张人脸；然后努力地分析并寻找这些图像的主要特征，这些特征让不同的图像区分开来；接着记住这些图像对应的各自特征，例如小北的眼睛很圆，小师的眼睛是三角形。最后，在打乱的图片中对这些同学照片再进行一一比对，找出我们的目标。
输入数据——查找特征——人脸比对——输出结果
10
体验活动4
调试实践
体验活动4：调试实践
在刚才的模拟体验中，我们进行了问题的分析，总结出了自动考勤程序的四个步骤，认识到分析每位同学脸部特征是最为关键的步骤之一。现在我们就利用人工智能平台来探索人工智能技术来进行人脸检测定位和基本属性分析。
输入数据
导入模块、准备账号、准备照片。
Base64编码：按照平台要求将上传的图片经过Base64编码，图片的base64编码指将图片数据编码成一串字符串，使用该字符串代替图像地址。
注意图片格式：平台目前支持PNG、JPG、JPEG、BMP，不支持GIF图片。
调用智能工具获得识别结果
根据返回数据的内容，将人脸的坐标位置location、人脸识别获得的年龄、性别、人种、表情、是否带眼镜等信息读出，并输出在图片上。
试一试1：仿照案例程序，判断并输出人脸图片是否带口罩、颜值等信息。
人脸关键点检测
在人脸识别领域，一般是通过人脸的关键点进行比对来进行判断的。比如在百度智能平台中，就向大家提供了150个关键点的定位信息。
请大家运行案例程序，我们就可以看到智能平台为我们提供的人脸关键点的精准定位，包括了脸颊、眉、眼、口、鼻等人脸五官及轮廓的150个关键点。
试一试2：将带口罩的人脸照片输入，看看系统能否找到被遮挡部位的关键点信息？
即使是上传戴口罩的人像，智能平台也能通过口罩上方的关键点确定这是人脸。同时还能估算出口罩下方脸部、鼻子和嘴唇的关键点位置。
注册人脸库
班级的照片库上传到智能平台。对这些照片一一进行特征提取，为后面的人脸搜索做好准备。
在这里需要请大家注意，在使用智能平台的时候特别容易造成个人信息的泄露，请大家慎重选择平台。
同时对于同学的照片也一定要经过授权，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，而是人工智能平台自动生成的人像。
人脸搜索并输出结果
上传目标照片。
智能平台会比对照片中的特征信息，计算其相似度，然后反馈出相似度最高的结果。
试一试3：将戴口罩的照片输入，看看能否找到对应的人。
程序还是能够找到人脸库中的我，只是相似度从原来的90%下降到了78%。
所以，戴了口罩还是会影响识别的，只是因为智能平台的特征值较多，影响不是特别大。
完善程序
回顾过程，我们从电脑中输入照片，然后通过检测人脸特别是关键点检测查找出特征信息。在注册的人脸库中，进行对比搜索，并将结果输出。
在真实的教室应用中，我们只需要将程序加以完善，将照片输入改为从摄像头捕获，将输出结果进一步保存到学生出勤的记录中即可。
2
展示学生作品
拓展思路
学生作品：智能语音电梯
利用腾讯智能平台，采用语音交互的方式，模拟电梯通过人工智能技术识别，实现用户以“全程零接触”的人工智能对话方式搭乘电梯。
1
知识梳理
归纳总结
思考探索
梳理教学过程，总结重点内容。
首先，通过一段视频看到我国自主研发建设的北斗系统，以北斗为平台通过它的导航、定位和授时三大核心功能，人们研发出了众多解决实际问题的应用。此外北斗系统与智能平台相结合，人们又开发出了提升城市管理水平的城市大脑。
然后在大家身边，我们体验了基于手机的智能平台开发出的云毕业照有趣小应用。
这些凝结这中国智慧的智能平台为我们生活带来便利的同时，也激励我们发挥主动性，学会利用智能工具来解决实际问题。
接着我们以人脸考勤小程序为案例，带大家通过分析问题、设计算法和实践调试，体验利用智能工具解决问题的过程。
当然，我们在利用智能平台解决问题的过程中也需要注意特征数据容易泄露，不可随意“刷脸”，不可任意调用他人脸部数据这些问题。
课后思考：
利用案例程序探索人脸识别的干扰因素和提升方法
人脸照片不正表情变化过大附着物
影响整容或
年龄影响面貌特别相似照片代替真人
我们生活中还有哪些问题可以利用人工智能平台来解决？课程基本信息
课例编号
学科
信息技术
年级
高一
学期
秋季
课题
利用智能工具解决问题
教科书
书名：
信息技术必修1
《数据与计算》
人民教育出版社；中国地图出版社
出版日期：2019
年
6
月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
学习目标
了解人工智能平台中的智能工具，体会人工智能对我们生活的影响。
经历使用智能工具解决问题的过程，掌握利用智能工具解决问题的一般方法；
了解人工智能技术，认识人工智能在信息社会中的重要作用。
课前学习任务
我国自主研发的北斗全球卫星导航系统具有
、
、
和
三大核心功能。
近年来，发展人工智能已成为国家战略，近三年来我国已发布了十五个国家级平台，请了解并列举其中三个：
、
、
。
你在平时生活中用到过哪些应用了人工智能技术的小程序，解决了哪些问题，请列举其中三个：
小程序名称解决的问题
课上学习任务
【体验活动一】体验基于手机智能平台的云毕业照应用。
2020年的毕业季很多同学都没有能够回到学校留下珍贵的毕业照。依托人工智能开放创新平台，上传自己的照片，就能通过人脸融合算法生成毕业照。
第一步：打开微信在搜索栏中输入“腾讯云AI”，打开公众号后请单击下方菜单栏中的“云毕业照”，并点开“戳我体验”。
第二步：在“毕业季云写真”里面继续点击“生成云毕业照”，然后上传一张相册中的或者现场拍摄的照片，稍等片刻即可看到用自己照片合成的毕业照。
【体验活动二】体验人脸考勤小程序
通过Anaconda打开案例程序，体验人脸考勤程序。
通过申请百度人工智能平台相关程序并调用，在上传包含自己照片的人脸库后，即可以使用摄像头拍照现场刷脸，体验人脸考勤。
环境状态是否带口罩识别结果昏暗无口罩昏暗带口罩明亮无口罩明亮带口罩
【体验活动三】小师同学在哪里
请根据老师的教学提示，仔细观察照片后，在下面五位同学中勾选出小师同学，并完成填空。
由此我们可以总结出人脸考勤工作需要经过：
【体验活动四】程序实现
请跟随教师的指导，上传相应的照片并记录程序反馈的结果，体验问题解决过程，理解人脸考勤程序的原理：
动手测试程序反馈情况戴口罩照片识别戴口罩照片关键点识别戴口罩照片查找
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