认识”一个人-人脸特征向量的提取一、教材与学情分析本节课的内容是让机器“认识”一个人，在学生了解了人脸定位的基本过程以及OPenCV外部模块以后，进一步了解机器学习的过程，了解人脸识别训练的过程，也就是人脸特征向量提取的过程。本课中第二部分主要是通过两段代码让学生了解基于图片的人脸识别训练过程，没有生成性的东西反馈出来让学生看见，学生尝不到体验的乐趣，所以本节课的体验重点还是放在扩展任务中的“认识”视频中的人。扩展部分的两个例子中，学生先通过设置参数体验人脸数据地采集，接着对采集的人脸数据进行训练，并最终生成一个训练模型文件，为下节课“认出”一个人做好准备，在此单元中能起到一个承上启下的作用。同理本单元第一课，本课的编程难度非常高，对学生的要求更多的只是一个了解、体验的过程，通过程序了解人脸识别训练的步骤，修改程序的一些参数，体验式学习。二、教学目标1.知识与技能（1）了解机器学习的过程；（2）了解基于图片的人脸识别训练过程；（3）体验基于视频的人脸识别训练。2.过程与方法创设情境，通过自主学习、合作探究以及多个体验活动让学生了解机器学习的过程。3.情感态度与价值观激发学生对人脸识别技术的好奇心和兴趣，理解Python编程语言之所以强大，原因并不在语言本身，而是因为它有各种各样的外部功能扩展模块（库）。三、教学重难点重点：了解机器学习的过程难点：基于图片的人脸识别训练步骤及基于视频的人脸数据采集与训练程序的体验。四、教学准备人脸特征向量提取的视频；基于人脸识别训练的程序代码（包括一个人与多个人的）；训练的图片多组；人脸图像采集代码（基于视频的图像采集）；人脸数据训练代码（基于视频采集图像的数据训练）；安装pillow、LBPH模块的命令。五、教学过程环节教师学生设计意图创设情境导入新课谈话导入师：同学们，你们知道目前手机解锁的方法有几种吗？预设：密码、指纹、人脸。对学生回答给予肯定。师：现在的设备为了满足不同用户在不同场合、不同需求地快速解锁，设计了这么多解锁方式供选择！而目前最主流的莫过于人脸识别的解锁方式，比如老师手中的手机。演示：用手将屏幕往上滑动解锁的过程。为什么你们不能直接滑上去解锁？预设：因为手机里面有老师的人脸特征信息。如何从图片“认识”一个人师：对，老师的手机提前对我的人脸信息通过不同角度的静态图片进行了采集，然后通过比对分析训练，获得了我的人脸特征，所以能够“认识”我，那手机或者其它的机器是如何对我的图片数据进行分析训练的呢？现在，我们通过一个小视频，来简单了解一下人脸特征的获取过程。（观看视频）思考，回答。交流分享：生活中的人脸识别应用：手机解锁的方式及过程。认真倾听，思考。观看视频。通过学生熟悉的手机解锁内容及现场演示，激起学生兴趣 引出人脸识别。自主学习获取新知识别训练（一）LBPH识别器师：视频说，要“认识”一个人，首先需要从图片中将人脸的重要特征点提取出来。这个过程就要用到LBPH识别器，所以接下来我们先了解一下什么是LBPH识别器。首先，请学生打开教材P55，看看知识卡片：LBPH识别器，并了解相应模块的安装方法（1分钟时间，学生看书）（这个模块老师提前安装好）师：上面一图是人脸定位的步骤，下面就是按照步骤写出的代码。（二）人脸识别训练现在，我们就用这个Opencv里面的人脸识别器来试一试人脸识别训练。首先，请打开教材P56，请同学们先看看上下两张图。（2分钟时间，学生看书）师：上面一图是人脸识别训练的步骤，下面就是按照步骤写出的代码。很复杂对不对?但是没关系,写好的程序会直接发给你们，但你们需要知道每一句程序语言是描述的哪个步骤。（程序截图 + PPT动画演示，结合步骤解释代码，注意与学生互动）拓展内容：1.为什么图片需要变成黑白再处理？（给学生短暂思考时间）答：转成灰度，提高识别率（比彩色更容易识别），节约计算资源（RGB有3个字节，黑白灰只有1个字节，而数据量至少翻了3倍）2.人脸图片标签有什么用？答：我们将人脸图片进行分类，同一个人的人脸图片设置相同的标签，这样方便标识出不同的人脸数据。（三）多个不同的人脸识别训练刚才我们分析了单个人脸识别训练的过程，哪多个不同的人脸识别训练是怎样的呢？请同学们自学教材P57，了解多个不同的人脸识别训练方法。（2分钟时间，学生看书）学生发散思维自学教材，了解人脸识别器以及相应模块的安装方法。思考、回答观看、思考听讲、回答思考，回答。自学教材，了解多个不同人脸识别训练的程序。体验。让学生带问题观看，了解机器如何进行人脸识别。了解人脸识别器及人脸训练的步骤，了解程序每句话对应的步骤。通过体验，活跃气氛，激发学生兴趣；课外知识：灰度处理图片原因拓展任务体验探究“认识”视频中的人师：我们已经了解了怎么使用图片进行识别训练，接下来我们一起来体验一下如何使用动态视频来识别训练。（一）人脸数据采集师：示范通过摄像头采集动态人脸数据的操作方法，逐句分析程序；（提醒学生所有文件放在同一文件夹；在程序所在的目录创建一个“Facedate”文件夹，用来存放采集的人脸数据）基本任务：采集个人头像400张，标签为0；拓展任务：采集同桌头像400张，标签为1；（二）人脸数据训练师：示范将采集的数据进行训练的操作方法，简单逐句分析程序；（提醒学生在程序所在的目录创建一个名为“Face_trainer”的文件夹，用于放置训练结果的。）拓展：提醒学生操作前先安装Pillow模块，安装命令：pip install pillow；基本任务：完成对采集数据的训练。认真听讲阅读教材，完成“Facedate”文件夹的创建。体验通过视频采集人脸数据d的程序。思考，听讲阅读教材，完成“Face_trainer”文件夹的创建。体验将采集的视频数据进行训练。课堂练习：程序体验 梯度设计，根据自身能力完成相应任务拓展阅读师：我们已经成功体验了从视频中采集人脸数据并对其进行训练，那人脸识别技术的“前世今生”是怎样的呢？请打开教材P59，请同学们自主阅读。（1分钟时间，学生看书）阅读P59页内容。拓展知识。课堂小结知识延伸（一）引导学生分享今日学习内容：1. 体验了解机器学习的过程2. 了解基于图片的人脸识别训练过程；3. 体验基于视频的人脸识别训练。（二）演示使用视频识别代码对之前训练好的模型进行识别的效果，为下一节课做准备。回忆、回答知识小结板书设计机器训练获得特征输入训练图片容