認識”一個人-人臉特征向量的提取一、教材與學情分析本節課的內容是讓機器“認識”一個人，在學生了解了人臉定位的基本過程以及OPenCV外部模塊以后，進一步了解機器學習的過程，了解人臉識別訓練的過程，也就是人臉特征向量提取的過程。本課中第二部分主要是通過兩段代碼讓學生了解基于圖片的人臉識別訓練過程，沒有生成性的東西反饋出來讓學生看見，學生嘗不到體驗的樂趣，所以本節課的體驗重點還是放在擴展任務中的“認識”視頻中的人。擴展部分的兩個例子中，學生先通過設置參數體驗人臉數據地采集，接著對采集的人臉數據進行訓練，并最終生成一個訓練模型文件，為下節課“認出”一個人做好準備，在此單元中能起到一個承上啟下的作用。同理本單元第一課，本課的編程難度非常高，對學生的要求更多的只是一個了解、體驗的過程，通過程序了解人臉識別訓練的步驟，修改程序的一些參數，體驗式學習。二、教學目標1.知識與技能（1）了解機器學習的過程；（2）了解基于圖片的人臉識別訓練過程；（3）體驗基于視頻的人臉識別訓練。2.過程與方法創設情境，通過自主學習、合作探究以及多個體驗活動讓學生了解機器學習的過程。3.情感態度與價值觀激發學生對人臉識別技術的好奇心和興趣，理解Python編程語言之所以強大，原因并不在語言本身，而是因為它有各種各樣的外部功能擴展模塊（庫）。三、教學重難點重點：了解機器學習的過程難點：基于圖片的人臉識別訓練步驟及基于視頻的人臉數據采集與訓練程序的體驗。四、教學準備人臉特征向量提取的視頻；基于人臉識別訓練的程序代碼（包括一個人與多個人的）；訓練的圖片多組；人臉圖像采集代碼（基于視頻的圖像采集）；人臉數據訓練代碼（基于視頻采集圖像的數據訓練）；安裝pillow、LBPH模塊的命令。五、教學過程環節教師學生設計意圖創設情境導入新課談話導入師：同學們，你們知道目前手機解鎖的方法有幾種嗎？預設：密碼、指紋、人臉。對學生回答給予肯定。師：現在的設備為了滿足不同用戶在不同場合、不同需求地快速解鎖，設計了這么多解鎖方式供選擇！而目前最主流的莫過于人臉識別的解鎖方式，比如老師手中的手機。演示：用手將屏幕往上滑動解鎖的過程。為什么你們不能直接滑上去解鎖？預設：因為手機里面有老師的人臉特征信息。如何從圖片“認識”一個人師：對，老師的手機提前對我的人臉信息通過不同角度的靜態圖片進行了采集，然后通過比對分析訓練，獲得了我的人臉特征，所以能夠“認識”我，那手機或者其它的機器是如何對我的圖片數據進行分析訓練的呢？現在，我們通過一個小視頻，來簡單了解一下人臉特征的獲取過程。（觀看視頻）思考，回答。交流分享：生活中的人臉識別應用：手機解鎖的方式及過程。認真傾聽，思考。觀看視頻。通過學生熟悉的手機解鎖內容及現場演示，激起學生興趣 引出人臉識別。自主學習獲取新知識別訓練（一）LBPH識別器師：視頻說，要“認識”一個人，首先需要從圖片中將人臉的重要特征點提取出來。這個過程就要用到LBPH識別器，所以接下來我們先了解一下什么是LBPH識別器。首先，請學生打開教材P55，看看知識卡片：LBPH識別器，并了解相應模塊的安裝方法（1分鐘時間，學生看書）（這個模塊老師提前安裝好）師：上面一圖是人臉定位的步驟，下面就是按照步驟寫出的代碼。（二）人臉識別訓練現在，我們就用這個Opencv里面的人臉識別器來試一試人臉識別訓練。首先，請打開教材P56，請同學們先看看上下兩張圖。（2分鐘時間，學生看書）師：上面一圖是人臉識別訓練的步驟，下面就是按照步驟寫出的代碼。很復雜對不對?但是沒關系,寫好的程序會直接發給你們，但你們需要知道每一句程序語言是描述的哪個步驟。（程序截圖 + PPT動畫演示，結合步驟解釋代碼，注意與學生互動）拓展內容：1.為什么圖片需要變成黑白再處理？（給學生短暫思考時間）答：轉成灰度，提高識別率（比彩色更容易識別），節約計算資源（RGB有3個字節，黑白灰只有1個字節，而數據量至少翻了3倍）2.人臉圖片標簽有什么用？答：我們將人臉圖片進行分類，同一個人的人臉圖片設置相同的標簽，這樣方便標識出不同的人臉數據。（三）多個不同的人臉識別訓練剛才我們分析了單個人臉識別訓練的過程，哪多個不同的人臉識別訓練是怎樣的呢？請同學們自學教材P57，了解多個不同的人臉識別訓練方法。（2分鐘時間，學生看書）學生發散思維自學教材，了解人臉識別器以及相應模塊的安裝方法。思考、回答觀看、思考聽講、回答思考，回答。自學教材，了解多個不同人臉識別訓練的程序。體驗。讓學生帶問題觀看，了解機器如何進行人臉識別。了解人臉識別器及人臉訓練的步驟，了解程序每句話對應的步驟。通過體驗，活躍氣氛，激發學生興趣；課外知識：灰度處理圖片原因拓展任務體驗探究“認識”視頻中的人師：我們已經了解了怎么使用圖片進行識別訓練，接下來我們一起來體驗一下如何使用動態視頻來識別訓練。（一）人臉數據采集師：示范通過攝像頭采集動態人臉數據的操作方法，逐句分析程序；（提醒學生所有文件放在同一文件夾；在程序所在的目錄創建一個“Facedate”文件夾，用來存放采集的人臉數據）基本任務：采集個人頭像400張，標簽為0；拓展任務：采集同桌頭像400張，標簽為1；（二）人臉數據訓練師：示范將采集的數據進行訓練的操作方法，簡單逐句分析程序；（提醒學生在程序所在的目錄創建一個名為“Face_trainer”的文件夾，用于放置訓練結果的。）拓展：提醒學生操作前先安裝Pillow模塊，安裝命令：pip install pillow；基本任務：完成對采集數據的訓練。認真聽講閱讀教材，完成“Facedate”文件夾的創建。體驗通過視頻采集人臉數據d的程序。思考，聽講閱讀教材，完成“Face_trainer”文件夾的創建。體驗將采集的視頻數據進行訓練。課堂練習：程序體驗 梯度設計，根據自身能力完成相應任務拓展閱讀師：我們已經成功體驗了從視頻中采集人臉數據并對其進行訓練，那人臉識別技術的“前世今生”是怎樣的呢？請打開教材P59，請同學們自主閱讀。（1分鐘時間，學生看書）閱讀P59頁內容。拓展知識。課堂小結知識延伸（一）引導學生分享今日學習內容：1. 體驗了解機器學習的過程2. 了解基于圖片的人臉識別訓練過程；3. 體驗基于視頻的人臉識別訓練。（二）演示使用視頻識別代碼對之前訓練好的模型進行識別的效果，為下一節課做準備。回憶、回答知識小結板書設計機器訓練獲得特征輸入訓練圖片容