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中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第1.4課《圖像分類(lèi)新思考——圖像分類(lèi)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)》教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 圖像分類(lèi)新思考——圖像分類(lèi)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn) 單元 第一單元 學(xué)科 信息科技 年級(jí) 六年級(jí)
核心素養(yǎng)目標(biāo) 信息意識(shí)：能夠理解計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)的重要性，認(rèn)識(shí)到圖像分類(lèi)對(duì)于計(jì)算機(jī)的重要性。計(jì)算思維：學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)，掌握基本的計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)技能，如對(duì)圖像進(jìn)行處理。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：利用圖像分類(lèi)技術(shù)，學(xué)習(xí)使用簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)，如體驗(yàn)訓(xùn)練模型與應(yīng)用全過(guò)程、禁入報(bào)警項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。信息社會(huì)責(zé)任：理解并尊重同學(xué)的隱私，學(xué)會(huì)安全地收集和處理敏感數(shù)據(jù)（如照片），避免不當(dāng)分享。
教學(xué)重點(diǎn) 能夠理解圖像分類(lèi)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)的重要性，認(rèn)識(shí)到圖像分類(lèi)對(duì)于計(jì)算機(jī)的價(jià)值。
教學(xué)難點(diǎn) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)，掌握基本的計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)技能，如對(duì)圖像進(jìn)行處理。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課 第1.4課 《圖像分類(lèi)新思考——圖像分類(lèi)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)》板書(shū)課題。計(jì)算機(jī)能在圖像分類(lèi)比賽中取得優(yōu)異的成績(jī)，但在現(xiàn)實(shí)生活中它能很好地完成圖像分類(lèi)的任務(wù)嗎 圖像分類(lèi)在具體的應(yīng)用中有哪些優(yōu)勢(shì)，又有哪些不足呢 這些都是人們?cè)谌斯ぶ悄馨l(fā)展中需要不斷思考的問(wèn)題。本節(jié)課，我們一起來(lái)考驗(yàn)計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)的智能程度，看一看它能否成功挑戰(zhàn)圖像分類(lèi)。 思考：請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，談一談你們認(rèn)為計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)是否已經(jīng)足夠智能了，為什么？盡管計(jì)算機(jī)能夠在特定任務(wù)上表現(xiàn)出色，但它們?nèi)狈θ祟?lèi)的直覺(jué)和常識(shí)。首先，計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)在處理復(fù)雜場(chǎng)景、模糊圖像或低質(zhì)量圖像時(shí)，仍然可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)的智能程度在很大程度上依賴于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的質(zhì)量和多樣性。2.播放視頻。 學(xué)習(xí)新知引入完成思考。觀看教學(xué)視頻。 用生活中的常見(jiàn)的圖像分類(lèi)引入課堂。用提問(wèn)的方式引入課題，增強(qiáng)課堂互動(dòng)性。將學(xué)生的注意吸引到課堂。
講授新課 新知講解：板書(shū)課題。圖像分類(lèi)的優(yōu)勢(shì)計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)憑借它分類(lèi)速度快、準(zhǔn)確度高的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫谝欢ǔ潭壬蠝p輕了人們的負(fù)擔(dān)，改變了人類(lèi)的生活方式。分類(lèi)速度快計(jì)算機(jī)可以不知疲憊地重復(fù)處理程序指令，在需要對(duì)大批量的圖片進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。例如，人們?cè)陔s志上看到心儀的衣服，想上網(wǎng)購(gòu)買(mǎi)一件類(lèi)似的衣服時(shí)，面對(duì)購(gòu)物網(wǎng)站海量的衣服難免會(huì)“選擇困難”，如果用手機(jī)拍照，然后通過(guò)購(gòu)物網(wǎng)站的識(shí)圖功能就可以找到具有相似特征的衣服，快速又便捷。某購(gòu)物軟件的圖像分類(lèi)如圖 1.4.1 所示。分類(lèi)準(zhǔn)確度高一個(gè)成熟的圖像分類(lèi)模型具有較高的準(zhǔn)確度。例如，圖像分類(lèi)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，可以通過(guò)分析醫(yī)學(xué)影像來(lái)判斷病情。在癌癥檢測(cè)中，腫瘤的良性與惡性很難區(qū)分，圖像分類(lèi)技術(shù)可以輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，如圖 1.4.2 所示。課堂活動(dòng)說(shuō)一說(shuō)：圖像分類(lèi)技術(shù)能夠具有這些優(yōu)勢(shì)的主要因素是什么 它能順利完成圖像分類(lèi)任務(wù)的原因有哪些呢 圖像分類(lèi)技術(shù)能夠順利完成圖像分類(lèi)任務(wù)的主要因素包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的應(yīng)用、深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)據(jù)集的擴(kuò)大和計(jì)算資源GPU的技術(shù)升級(jí)。圖像分類(lèi)任務(wù)的成功完成得益于深度學(xué)習(xí)模型的應(yīng)用、大量標(biāo)注數(shù)據(jù)的支持、遷移學(xué)習(xí)的利用、算法模型的多樣性以及數(shù)據(jù)集的質(zhì)量和數(shù)量。這些因素共同作用，使得計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域中的圖像分類(lèi)技術(shù)能夠不斷進(jìn)步，應(yīng)用于各種實(shí)際場(chǎng)景中 。圖像分類(lèi)面臨的挑戰(zhàn) 計(jì)算機(jī)雖然在基本的圖像分類(lèi)比賽中表現(xiàn)出的水準(zhǔn)已經(jīng)超越了人類(lèi)，但完成現(xiàn)實(shí)中的圖像分類(lèi)任務(wù)仍然有很多困難和挑戰(zhàn)。可以從人類(lèi)分類(lèi)圖像出現(xiàn)困難的角度出發(fā)，探究計(jì)算機(jī)的圖像識(shí)別技術(shù)是否可以成功地解決圖像質(zhì)量、分類(lèi)目標(biāo)的完整度、類(lèi)別內(nèi)的差異性等帶來(lái)的一系列問(wèn)題。圖片質(zhì)量首先，光照是影響圖片質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。光線過(guò)于明亮或過(guò)于昏暗都會(huì)影響圖片的顯示效果，使圖片的特征變得不夠清晰。其次，雜亂的背景也會(huì)使人眼花繚亂，抓不住圖片的重點(diǎn)。再者，當(dāng)遇到模糊不清的圖片時(shí)，人們就只能憑借自己的想象力去還原畫(huà)面，而機(jī)器要想成功分類(lèi)圖像質(zhì)量有問(wèn)題的片，就需要有像人類(lèi)一樣的推理想象力。圖 1.4.3 展示了一些不同質(zhì)量的圖片。分類(lèi)目標(biāo)的完整度圖 1.4.4 中是兩張寵物狗的圖片，但右圖中分類(lèi)目標(biāo)被遮擋了，人們可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)不完整的畫(huà)面做出推斷，從而對(duì)圖片做出正確的判別。但當(dāng)計(jì)算機(jī)遇見(jiàn)同樣的問(wèn)題時(shí)，它是否能成功地完成分類(lèi)任務(wù)是人們需要探究的問(wèn)題。類(lèi)別內(nèi)的差異性同一類(lèi)別的物品有各種各樣的形態(tài)，但是由于功能相同，所以人們通常將它們分為一類(lèi)，如圖 1.4.5 所示。對(duì)于計(jì)算機(jī)而言，這項(xiàng)任務(wù)目前依然是個(gè)挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)是否也能推斷出圖像中物品的實(shí)際用途，并將物品成功進(jìn)行分類(lèi)呢 三、課堂練習(xí)實(shí)踐同學(xué)們，快組織你的小組成員來(lái)一起探究圖像分類(lèi)能否成功挑戰(zhàn)上述困難吧!活動(dòng)目的：探究圖像質(zhì)量、分類(lèi)目標(biāo)的完整度和類(lèi)別內(nèi)的差異性給機(jī)器圖像分類(lèi)帶來(lái)的影響。活動(dòng)規(guī)則：從網(wǎng)上收集用于圖像分類(lèi)的圖片，并采用遮擋、提高亮度、降低亮度等方式對(duì)圖像進(jìn)行處理，讓連接有AI攝像頭的 AIOI板對(duì)處理后的圖像進(jìn)行分類(lèi)。 表1.4.1 圖像分類(lèi)挑戰(zhàn)探究報(bào)告三、拓展延伸圖像分類(lèi)的三大類(lèi)別圖像分類(lèi)技術(shù)能分出同一大類(lèi)物品的不同種類(lèi)嗎 例如不同種類(lèi)的車(chē)。當(dāng)然可以，圖像分類(lèi)可以分為跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)、子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)以及實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)三大類(lèi)別。所謂跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)，是在不同物種的層次上識(shí)別不同類(lèi)別的對(duì)象，如車(chē)、飛機(jī)分類(lèi)等。 子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)車(chē)的內(nèi)部分類(lèi)用的是不是子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)呢 沒(méi)錯(cuò)，該分類(lèi)往往是同一個(gè)大類(lèi)中的子類(lèi)的分類(lèi)，如不同飛機(jī)的分類(lèi)、不同船的分類(lèi)等。實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)那實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)是什么呢 實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)通常用于區(qū)分只有細(xì)微差異的個(gè)體，最典型的例子是人臉識(shí)別。跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)我明白了，跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)可以分出人和車(chē);子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)可以分出黃種人、白種人、黑種人和棕種人;:實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)可以區(qū)分出我、小清和班里的每一個(gè)同學(xué)，如圖 1.4.6 所示。進(jìn)行圖像分類(lèi)：看圖識(shí)物 1.目標(biāo)設(shè)定：設(shè)定清晰的分類(lèi)目標(biāo)，例如識(shí)別特定類(lèi)別的物體（如動(dòng)物、植物、交通工具等）。 2.全面性：確保訓(xùn)練數(shù)據(jù)涵蓋多種場(chǎng)景、角度、光照條件等，以提高模型的泛化能力。 3.漸進(jìn)性：可以采用遷移學(xué)習(xí)，從簡(jiǎn)單的任務(wù)開(kāi)始，逐步增加復(fù)雜性，以提高模型的學(xué)習(xí)效率。提高圖像分類(lèi)看圖識(shí)物的多樣性、興趣 4.數(shù)據(jù)集的多樣性：訓(xùn)練模型時(shí)使用的數(shù)據(jù)集的多樣性和豐富性會(huì)直接影響模型的性能。 5.興趣與關(guān)注點(diǎn)：人類(lèi)在看圖時(shí)往往會(huì)關(guān)注特定的區(qū)域或特征，這種興趣驅(qū)動(dòng)的注意力機(jī)制可以幫助提高識(shí)別的準(zhǔn)確性。 1966 年，麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)專家突發(fā)奇想地提出了一個(gè)問(wèn)題，計(jì)算機(jī)能否像人類(lèi)一樣讀懂圖像的內(nèi)容 這引發(fā)了人們無(wú)限的遐想，也為后來(lái)技術(shù)的研究和發(fā)展提供了重要的動(dòng)力。人們?cè)O(shè)想機(jī)器也擁有像人類(lèi)一樣的“慧眼”能辨別周?chē)氖挛锖铜h(huán)境，甚至能理解這個(gè)世界。 一旦讓機(jī)器擁有這種能力，計(jì)算機(jī)將獲得某種“視覺(jué)”功能。世間萬(wàn)物轉(zhuǎn)化成一張張的圖像，經(jīng)過(guò)機(jī)器的“大腦”處理中心，將這些雜亂無(wú)章的圖像進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)，才能為后面認(rèn)識(shí)和辨別圖像中的對(duì)象打好基礎(chǔ)。四、活動(dòng)日志 活動(dòng)日志 班級(jí)：XX姓名：XX活動(dòng)名稱班級(jí)BMI數(shù)據(jù)測(cè)試--數(shù)據(jù)的收集與處理活動(dòng)環(huán)節(jié)1口 2口 3口 4口（在對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)畫(huà)V）活動(dòng)完成內(nèi)容數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)的處理活動(dòng)完成度口口口口口口口口口(100%)活動(dòng)小結(jié)問(wèn)題與反思：數(shù)據(jù)處理得不熟練改進(jìn)的方法：多練習(xí)或者詢問(wèn)老師和同學(xué)訣竅 學(xué)習(xí)圖像分類(lèi)的方法。說(shuō)一說(shuō)：圖像分類(lèi)技術(shù)能夠具有這些優(yōu)勢(shì)的主要因素是什么 學(xué)習(xí)圖像分類(lèi)面臨的挑戰(zhàn)完成課堂練習(xí)學(xué)習(xí)課外知識(shí)拓展。完成活動(dòng)日志記錄。 初步學(xué)習(xí)圖像分類(lèi)方法，并知道如何運(yùn)用。了解圖像分類(lèi)技術(shù)完成現(xiàn)實(shí)中的圖像分類(lèi)任務(wù)進(jìn)行課題練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行舉一反三和實(shí)際問(wèn)題的解決，考查學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)落地能力。培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理能力，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)不同數(shù)據(jù)的處理，并如何進(jìn)行內(nèi)容信息分析加深對(duì)本課知識(shí)內(nèi)容的理解和掌握。引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行圖像分類(lèi)。將本課學(xué)習(xí)情況進(jìn)行總結(jié)。
課堂小結(jié) 圖像分類(lèi)看圖識(shí)物1.進(jìn)行新知引入2.初識(shí)圖像分類(lèi)3.圖像分類(lèi)的實(shí)現(xiàn)4.圖像分類(lèi)項(xiàng)目應(yīng)用5.圖像分類(lèi)新思考 總結(jié)回顧 對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)概括。
課后作業(yè) 在本節(jié)課學(xué)習(xí)后，在小組內(nèi)討論一下你在圖像分類(lèi)的過(guò)程和收獲。各小組成員將本組完成的圖像分類(lèi)項(xiàng)目在班級(jí)進(jìn)行展示與介紹，和老師或同學(xué)們共享成果，交流創(chuàng)作感想。 布置作業(yè) 拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
課堂板書(shū) 觀看板書(shū) 強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容。
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第1單元 第4課
圖像分類(lèi)新思考
——圖像分類(lèi)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)
（清華大學(xué)版）六年級(jí)
上
1
核心素養(yǎng)目標(biāo)
3
新知講解
5
拓展延伸
7
板書(shū)設(shè)計(jì)
2
新知導(dǎo)入
4
課堂練習(xí)
6
課堂總結(jié)
課后作業(yè)
8
01
核心素養(yǎng)目標(biāo)
信息意識(shí)
計(jì)算思維
數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新
信息社會(huì)責(zé)任
理解并尊重同學(xué)的隱私，學(xué)會(huì)安全地收集和處理敏感數(shù)據(jù)（如照片），避免不當(dāng)分享。
利用圖像分類(lèi)技術(shù)，學(xué)習(xí)使用簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)，如體驗(yàn)訓(xùn)練模型與應(yīng)用全過(guò)程、禁入報(bào)警項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。
學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)，掌握基本的計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)技能，如對(duì)圖像進(jìn)行處理。
能夠理解計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)的重要性，認(rèn)識(shí)到圖像分類(lèi)對(duì)于計(jì)算機(jī)的重要性。
02
新知導(dǎo)入
計(jì)算機(jī)能在圖像分類(lèi)比賽中取得優(yōu)異的成績(jī)，但在現(xiàn)實(shí)生活中它能很好地完成圖像分類(lèi)的任務(wù)嗎 圖像分類(lèi)在具體的應(yīng)用中有哪些優(yōu)勢(shì)，又有哪些不足呢 這些都是人們?cè)谌斯ぶ悄馨l(fā)展中需要不斷思考的問(wèn)題。本節(jié)課，我們一起來(lái)考驗(yàn)計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)的智能程度，看一看它能否成功挑戰(zhàn)圖像分類(lèi)。
02
新知導(dǎo)入
加大圖像分類(lèi)的難度考考你。
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新知導(dǎo)入
思考
請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，談一談你們認(rèn)為計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)是否已經(jīng)足夠智能了，為什么？
盡管計(jì)算機(jī)能夠在特定任務(wù)上表現(xiàn)出色，但它們?nèi)狈θ祟?lèi)的直覺(jué)和常識(shí)。首先，計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)在處理復(fù)雜場(chǎng)景、模糊圖像或低質(zhì)量圖像時(shí)，仍然可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)的智能程度在很大程度上依賴于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的質(zhì)量和多樣性。
02
新知導(dǎo)入
03
新知講解
一、圖像分類(lèi)的優(yōu)勢(shì)
計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)憑借它分類(lèi)速度快、準(zhǔn)確度高的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫谝欢ǔ潭壬蠝p輕了人們的負(fù)擔(dān)，改變了人類(lèi)的生活方式。
03
新知講解
計(jì)算機(jī)可以不知疲憊地重復(fù)處理程序指令，在需要對(duì)大批量的圖片進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
分類(lèi)速度快
03
新知講解
例如，人們?cè)陔s志上看到心儀的衣服，想上網(wǎng)購(gòu)買(mǎi)一件類(lèi)似的衣服時(shí)，面對(duì)購(gòu)物網(wǎng)站海量的衣服難免會(huì)“選擇困難”，如果用手機(jī)拍照，然后通過(guò)購(gòu)物網(wǎng)站的識(shí)圖功能就可以找到具有相似特征的衣服，快速又便捷。某購(gòu)物軟件的圖像分類(lèi)如圖 1.4.1 所示。
圖 1.4.1 購(gòu)物軟件的圖像分類(lèi)
分類(lèi)速度快
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新知講解
分類(lèi)準(zhǔn)確度高
一個(gè)成熟的圖像分類(lèi)模型具有較高的準(zhǔn)確度。例如，圖像分類(lèi)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，可以通過(guò)分析醫(yī)學(xué)影像來(lái)判斷病情。在癌癥檢測(cè)中，腫瘤的良性與惡性很難區(qū)分，圖像分類(lèi)技術(shù)可以輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，如圖 1.4.2 所示。
03
新知講解
圖 1.4.2 未來(lái)的 AI醫(yī)生
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新知講解
課堂活動(dòng)
說(shuō)一說(shuō)：圖像分類(lèi)技術(shù)能夠具有這些優(yōu)勢(shì)的主要因素是什么 它能順利完成圖像分類(lèi)任務(wù)的原因有哪些呢
圖像分類(lèi)技術(shù)能夠順利完成圖像分類(lèi)任務(wù)的主要因素包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的應(yīng)用、深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)據(jù)集的擴(kuò)大和計(jì)算資源GPU的技術(shù)升級(jí)。圖像分類(lèi)任務(wù)的成功完成得益于深度學(xué)習(xí)模型的應(yīng)用、大量標(biāo)注數(shù)據(jù)的支持、遷移學(xué)習(xí)的利用、算法模型的多樣性以及數(shù)據(jù)集的質(zhì)量和數(shù)量。這些因素共同作用，使得計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域中的圖像分類(lèi)技術(shù)能夠不斷進(jìn)步，應(yīng)用于各種實(shí)際場(chǎng)景中 。
03
新知講解
二、圖像分類(lèi)面臨的挑戰(zhàn)
計(jì)算機(jī)雖然在基本的圖像分類(lèi)比賽中表現(xiàn)出的水準(zhǔn)已經(jīng)超越了人類(lèi)，但完成現(xiàn)實(shí)中的圖像分類(lèi)任務(wù)仍然有很多困難和挑戰(zhàn)。可以從人類(lèi)分類(lèi)圖像出現(xiàn)困難的角度出發(fā)，探究計(jì)算機(jī)的圖像識(shí)別技術(shù)是否可以成功地解決圖像質(zhì)量、分類(lèi)目標(biāo)的完整度、類(lèi)別內(nèi)的差異性等帶來(lái)的一系列問(wèn)題。
03
新知講解
首先，光照是影響圖片質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。光線過(guò)于明亮或過(guò)于昏暗都會(huì)影響圖片的顯示效果，使圖片的特征變得不夠清晰。其次，雜亂的背景也會(huì)使人眼花繚亂，抓不住圖片的重點(diǎn)。
圖片質(zhì)量
03
新知講解
再者，當(dāng)遇到模糊不清的圖片時(shí)，人們就只能憑借自己的想象力去還原畫(huà)面，而機(jī)器要想成功分類(lèi)圖像質(zhì)量有問(wèn)題的片，就需要有像人類(lèi)一樣的推理想象力。圖 1.4.3 展示了一些不同質(zhì)量的圖片。
圖 1.4.3 不同質(zhì)量的圖片
圖片質(zhì)量
03
新知講解
圖 1.4.4 中是兩張寵物狗的圖片，但右圖中分類(lèi)目標(biāo)被遮擋了，人們可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)不完整的畫(huà)面做出推斷，從而對(duì)圖片做出正確的判別。但當(dāng)計(jì)算機(jī)遇見(jiàn)同樣的問(wèn)題時(shí)，它是否能成功地完成分類(lèi)任務(wù)是人們需要探究的問(wèn)題。
圖 1.4.4 不同完整度的圖片
分類(lèi)目標(biāo)的完整度
03
新知講解
同一類(lèi)別的物品有各種各樣的形態(tài)，但是由于功能相同，所以人們通常將它們分為一類(lèi)，如圖 1.4.5 所示。對(duì)于計(jì)算機(jī)而言，這項(xiàng)任務(wù)目前依然是個(gè)挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)是否也能推斷出圖像中物品的實(shí)際用途，并將物品成功進(jìn)行分類(lèi)呢
圖 1.4.5 各式各樣的椅子
類(lèi)別內(nèi)的差異性
04
課堂練習(xí)
同學(xué)們，快組織你的小組成員來(lái)一起探究圖像分類(lèi)能否成功挑戰(zhàn)上述困難吧!
實(shí)踐
03
新知講解
活動(dòng)目的：探究圖像質(zhì)量、分類(lèi)目標(biāo)的完整度和類(lèi)別內(nèi)的差異性給機(jī)器圖像分類(lèi)帶來(lái)的影響。
活動(dòng)規(guī)則：從網(wǎng)上收集用于圖像分類(lèi)的圖片，并采用遮擋、提高亮度、降低亮度等方式對(duì)圖像進(jìn)行處理，讓連接有AI攝像頭的 AIOI板對(duì)處理后的圖像進(jìn)行分類(lèi)。
03
新知講解
觀察計(jì)算機(jī)最后識(shí)別出的結(jié)果，同時(shí)可讓小組成員與 AIOT板進(jìn)行對(duì)比，記錄比賽結(jié)果，并對(duì)計(jì)算機(jī)圖像分類(lèi)的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)，填寫(xiě)表1.4.1.
表1.4.1 圖像分類(lèi)挑戰(zhàn)探究報(bào)告
組長(zhǎng) 圖像加工員 裁判
圖像收集員 程序員 小組成員
分類(lèi)記錄
機(jī)器 人
評(píng)價(jià)
05
拓展延伸
圖像分類(lèi)的三大類(lèi)別
圖像分類(lèi)技術(shù)能分出同一大類(lèi)物品的不同種類(lèi)嗎 例如不同種類(lèi)的車(chē)。
當(dāng)然可以，圖像分類(lèi)可以分為跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)、子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)以及實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)三大類(lèi)別。所謂跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)，是在不同物種的層次上識(shí)別不同類(lèi)別的對(duì)象，如車(chē)、飛機(jī)分類(lèi)等。
05
拓展延伸
車(chē)的內(nèi)部分類(lèi)用的是不是子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)呢
子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)
沒(méi)錯(cuò)，該分類(lèi)往往是同一個(gè)大類(lèi)中的子類(lèi)的分類(lèi)，如不同飛機(jī)的分類(lèi)、不同船的分類(lèi)等。
05
拓展延伸
實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)
那實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)是什么呢
實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)通常用于區(qū)分只有細(xì)微差異的個(gè)體，最典型的例子是人臉識(shí)別。
05
拓展延伸
跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)
我明白了，跨物種語(yǔ)義級(jí)別的圖像分類(lèi)可以分出人和車(chē);子類(lèi)細(xì)粒度圖像分類(lèi)可以分出黃種人、白種人、黑種人和棕種人;:實(shí)例級(jí)圖像分類(lèi)可以區(qū)分出我、小清和班里的每一個(gè)同學(xué)，如圖 1.4.6 所示。
03
拓展延伸
圖1.4.6 圖像分類(lèi)的三大類(lèi)別
05
拓展延伸
進(jìn)行圖像分類(lèi)：看圖識(shí)物
1.目標(biāo)設(shè)定：設(shè)定清晰的分類(lèi)目標(biāo)，例如識(shí)別特定類(lèi)別的物體（如動(dòng)物、植物、交通工具等）。
2.全面性：確保訓(xùn)練數(shù)據(jù)涵蓋多種場(chǎng)景、角度、光照條件等，以提高模型的泛化能力。
3.漸進(jìn)性：可以采用遷移學(xué)習(xí)，從簡(jiǎn)單的任務(wù)開(kāi)始，逐步增加復(fù)雜性，以提高模型的學(xué)習(xí)效率。
05
拓展延伸
4.數(shù)據(jù)集的多樣性：訓(xùn)練模型時(shí)使用的數(shù)據(jù)集的多樣性和豐富性會(huì)直接影響模型的性能。
5.興趣與關(guān)注點(diǎn)：人類(lèi)在看圖時(shí)往往會(huì)關(guān)注特定的區(qū)域或特征，這種興趣驅(qū)動(dòng)的注意力機(jī)制可以幫助提高識(shí)別的準(zhǔn)確性。
提高圖像分類(lèi)看圖識(shí)物的多樣性、興趣
05
拓展延伸
1966 年，麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)專家突發(fā)奇想地提出了一個(gè)問(wèn)題，計(jì)算機(jī)能否像人類(lèi)一樣讀懂圖像的內(nèi)容 這引發(fā)了人們無(wú)限的遐想，也為后來(lái)技術(shù)的研究和發(fā)展提供了重要的動(dòng)力。人們?cè)O(shè)想機(jī)器也擁有像人類(lèi)一樣的“慧眼”能辨別周?chē)氖挛锖铜h(huán)境，甚至能理解這個(gè)世界。
一旦讓機(jī)器擁有這種能力，計(jì)算機(jī)將獲得某種“視覺(jué)”功能。世間萬(wàn)物轉(zhuǎn)化成一張張的圖像，經(jīng)過(guò)機(jī)器的“大腦”處理中心，將這些雜亂無(wú)章的圖像進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)，才能為后面認(rèn)識(shí)和辨別圖像中的對(duì)象打好基礎(chǔ)。
06
單元總結(jié)
活動(dòng)日志 班級(jí)：XX 姓名：XX
任務(wù)名稱 班級(jí)BMI數(shù)據(jù)測(cè)試--數(shù)據(jù)的收集與處理
任務(wù)環(huán)節(jié) 1口 2口 3口 4口（在對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)畫(huà)V）
任務(wù)完成內(nèi)容 數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)的處理
任務(wù)完成度 口口口口口口口口口(100%)
任務(wù)小結(jié) 問(wèn)題與反思：數(shù)據(jù)處理得不熟練
改進(jìn)的方法：多練習(xí)或者詢問(wèn)老師和同學(xué)訣竅
07
課堂總結(jié)
1
引入新知內(nèi)容
圖像分類(lèi)看圖識(shí)物
2
初識(shí)圖像分類(lèi)
3
圖像分類(lèi)的實(shí)現(xiàn)
4
圖像分類(lèi)項(xiàng)目應(yīng)用
5
圖像分類(lèi)新思考
1
2
3
4
5
08
板書(shū)設(shè)計(jì)
圖像分類(lèi)看圖識(shí)物
1.進(jìn)行新知引入
2.初識(shí)圖像分類(lèi)
3.圖像分類(lèi)的實(shí)現(xiàn)
4.圖像分類(lèi)項(xiàng)目應(yīng)用
5.圖像分類(lèi)新思考
09
課后作業(yè)
01
在本節(jié)課學(xué)習(xí)后，在小組內(nèi)討論一下你在圖像分類(lèi)的過(guò)程和收獲。
過(guò)程與收獲
09
課后作業(yè)
02
各小組成員將本組完成的圖像分類(lèi)項(xiàng)目在班級(jí)進(jìn)行展示與介紹，和老師或同學(xué)們共享成果，交流創(chuàng)作感想。
成果與交流
09
課后作業(yè)
03
自評(píng)與他評(píng)
評(píng)價(jià)內(nèi)容 自我評(píng)價(jià) 教師評(píng)價(jià)
1.項(xiàng)目的完成度
2.分工協(xié)作的合理性
3.演講展示的表現(xiàn)能力
4.解決問(wèn)題的綜合能力
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