川教版信息技術(shù)八年級上冊“認(rèn)出”一個人教學(xué)設(shè)計課題 “認(rèn)出”一個人單元第一單元學(xué)科信息技術(shù)年級八年級學(xué)習(xí)目標(biāo)1、 了解基于圖片的人臉識別預(yù)測2、 體驗基于視頻的人臉識別預(yù)測過程3、 了解人臉識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域重點(diǎn)體驗基于視頻的人臉識別預(yù)測過程 難點(diǎn)了解人臉識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課看視頻：人臉識別找回親人看視頻了解人臉識別的作用 ，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為以下的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)講授新課一 如何從圖片“認(rèn)出”一個人計算機(jī)通過機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)“認(rèn)識”一個人，知道其人臉特征了.接著就可以輸入照片進(jìn)行人臉識別預(yù)測，看看計算機(jī)能不能“認(rèn)出”這個人。基于圖片的人臉識別預(yù)測的過程流程圖如下輸入測試圖片輸出預(yù)測結(jié)果識別預(yù)測二、識別預(yù)測基于 OpenCV的人臉識別預(yù)測使用了LBPH識別器中的 predict(0)函數(shù)，它返回識別預(yù)測的標(biāo)簽值和置信度評分。本節(jié)使用上一節(jié)中兩張圖片 imgol. jpg”和imgo2pg”機(jī)器訓(xùn)練的結(jié)果，來測試人臉識別的效果。步驟一:人臉識別對測試圖片進(jìn)行人臉識別，只需要在“人臉識別訓(xùn)練程序”代碼中加入一段人臉識別預(yù)測代碼，對測試圖片“test01.jpg” 進(jìn)行人臉識別。人臉識別的完整程序代碼如下運(yùn)行結(jié)果如下圖，輸出顯示label值為0，表示測試圖片和之前的標(biāo)簽“0”是同一個人；confidenee是置信度評分，如果為0則表示完全匹配，此程序顯示約為22.18，表示相似度比較高。任務(wù)一 討論并實踐，如果測試圖片是另外一個人的照片，那人臉識別預(yù)測的結(jié)果會怎樣?歡歡：老師，上一節(jié)我們還對多個不同的人臉進(jìn)行了識別訓(xùn)練，如果要對多個不同的人臉進(jìn)行識別預(yù)測是不是在后面加上相應(yīng)的預(yù)測語句就可以了？老師：是的，同學(xué)們可以自己動手試一試。步驟二:認(rèn)出不同的人在“兩個不同的人臉的識別訓(xùn)練程序”代碼中添加一段人臉識別預(yù)測代碼，對測試圖片“test10.jpg” 進(jìn)行人臉識別。兩個不同的人臉的識別完整的代碼如下運(yùn)行結(jié)果如下圖，label顯示為1，表示測試圖片和后面的標(biāo)簽“1”是同一個人；confidence顯示約為24.45，表示相似度比較高。歡歡：老師，這個程序識別的結(jié)果不容易讓人看懂，能不能直接在測試圖的人臉位置處標(biāo)注出識別出的姓名?老師：當(dāng)然可以。結(jié)合前面學(xué)習(xí)的知識，先要在待測圖片中定位人臉，然后根據(jù)訓(xùn)練過的圖片識別它，最后在此圖片中標(biāo)注顯示識別出的姓名。概括起來，圖片標(biāo)注識別人名的主要過程如下圖身份標(biāo)注人臉訓(xùn)練識別圖片人臉定位步驟三:圖片標(biāo)注人名若人臉識別成功，在圖片中顯示識別的姓名，否則顯示“ unknown”。圖片標(biāo)注人名的程序代碼如下圖程序運(yùn)行后，效果如下圖歡歡：老師，我換了幾張照片來識別有些能識別，有些就認(rèn)不出來，這是為什么呢?老師：識別效果和訓(xùn)練數(shù)據(jù)量有關(guān)，我們只用了幾張圖片來訓(xùn)練，圖片數(shù)據(jù)量少，這是影響識別效果的重要因素之一。擴(kuò)展任務(wù):“認(rèn)出”視頻中的人在第二節(jié)的擴(kuò)展任務(wù)中，機(jī)器已經(jīng)可以從視頻中“認(rèn)識”一個人。現(xiàn)在就來檢驗一下，能否“認(rèn)出”這個人。要實現(xiàn)這功能流程圖下圖身份確認(rèn)與訓(xùn)練模型文件匹配視頻人臉定位視頻人臉識別代碼如下圖三、人臉識別技術(shù)的應(yīng)用人臉識別技術(shù)具有識別精度高、使用方便、識別速度快等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于我們的工作生活中。單人識別:用戶提前上傳個人照片存儲于系統(tǒng)中，每次驗證時，實時拍照與系統(tǒng)中存儲的照片信息進(jìn)行對比，進(jìn)而確定“你是不是你”。如刷臉支付、酒店入住登記、考試身份核驗等應(yīng)用場景。多人識別:對場景內(nèi)所有人進(jìn)行面部識別并與人像數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，比如刷臉考勤、公安機(jī)關(guān)追逃等。在一些人流量大、需要保障公共安全的地方，如火車站、演唱會、大型體育賽事中，進(jìn)行人臉識別時，通常被識別的主體不會停留在一處，而是處于運(yùn)動狀態(tài)，動態(tài)識別中準(zhǔn)確度容易受側(cè)臉、光線、距離等因素的影響。任務(wù)二:探討人臉識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域、場景和優(yōu)勢有哪些? 完成下表人臉識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用場景優(yōu)勢中國人臉識別發(fā)展歷程起步階段：20世紀(jì)90年代人臉識別技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)：2014年，技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用高速發(fā)展階段：2015年至今，技術(shù)快速提升和應(yīng)用加深人臉識別技術(shù)的發(fā)展趨勢1、網(wǎng)絡(luò)化趨勢2、多生物識別模式融合趨勢3、云技術(shù)人臉識別技術(shù)帶來的安全風(fēng)險作為一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，人臉識別也同以往服務(wù)于安全領(lǐng)域的技術(shù)一樣，會面對很多來自不法分子的惡意攻擊，需要在不斷的攻防戰(zhàn)中提升自身的技術(shù)水平和防護(hù)能力。就像查殺電腦病毒一樣，攻擊和防守將是一個長期博弈的過程，從而促使技術(shù)往更好的方向去發(fā)展。人臉識別安全風(fēng)險案例案例一：2019年8月20日，瑞典數(shù)據(jù)檢查局對使用攝像頭人臉識別記錄學(xué)生出勤率的Anderstorps 高中收取200,000瑞典克朗（約合2萬歐元，15萬元人民幣）的罰款。這是瑞典數(shù)據(jù)保護(hù)局的第一筆罰款。主要原因是 Anderstorps 高中學(xué)校使用人臉識別技術(shù)來記錄學(xué)生的上課考勤。該實驗項目持續(xù)了三周，涉及到 22 名學(xué)生。其目的是進(jìn)一步簡化操作并自動進(jìn)行課程注冊。學(xué)生們的面部生物識別數(shù)據(jù)及全名被相機(jī)以照片的形式捕獲，這些信息被存儲在沒有連接互聯(lián)網(wǎng)的本地計算機(jī)中。點(diǎn)評：雖然，學(xué)校在收集學(xué)生的生物識別數(shù)據(jù)之前征得了監(jiān)護(hù)人的明確同意。但是，學(xué)校的這項行為并沒有進(jìn)行相關(guān)的風(fēng)險評估，也沒有事先與瑞典數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)商。且監(jiān)管當(dāng)局認(rèn)為因為學(xué)校與學(xué)生之間關(guān)系的不平等性，監(jiān)護(hù)人同意不能視為自愿，因此該同意存在瑕疵，不能作為合法性基礎(chǔ)。案例二：2019年4月，原告郭兵支付1360元購買野生動物世界“暢游365天”雙人年卡，確定指紋識別入園方式。郭兵與其妻子留存了姓名、身份證號碼、電話號碼等，并錄入指紋、拍照。后野生動物世界將年卡客戶入園方式從指紋識別調(diào)整為人臉識別，并更換了店堂告示。2019年7月、10月，野生動物世界兩次向郭兵發(fā)送短信，通知年卡入園識別系統(tǒng)更換事宜，要求激活人臉識別系統(tǒng)，否則將無法正常入園。此后，雙方就入園方式、退卡等相關(guān)事宜協(xié)商未果，郭兵遂提起訴訟，要求確認(rèn)野生動物世界店堂告示、短信通知中相關(guān)內(nèi)容無效，并以野生動物世界違約且存在欺詐行為為由要求賠償年卡卡費(fèi)、交通費(fèi)，刪除個人信息等。該案由于涉及人臉等個人生物識別信息采集、使用等問題，受到輿論廣泛關(guān)注，被稱為“人臉識別第一案”。點(diǎn)評：我國法律對于個人信息在消費(fèi)領(lǐng)域的收集、使用雖未予禁止，但強(qiáng)調(diào)對個人信息處理過程中的監(jiān)督和管理，即個人信息的收集要遵循“合法、正當(dāng)、必要”的原則和征得當(dāng)事人同意；個人信息的利用要遵循確保安全原則，不得泄露、出售或者非法向他人提供；個人信息被侵害時，經(jīng)營者需承擔(dān)相應(yīng)的侵權(quán)責(zé)任。看視頻 ：濫用人臉識別將會受到法律制裁關(guān)于人臉識別的法律法規(guī)最高人民法院關(guān)于審理使用人臉識別技術(shù)處理個人信息相關(guān)民事案件適用法律若干問題的規(guī)定已于2021年6月8日由最高人民法院審判委員會第1841次會議通過，現(xiàn)予公布，自2021年8月1日起施行。 任務(wù)三：依據(jù)你的生活經(jīng)驗分組思考討論 人臉識別技術(shù)是否會泄露個人隱私呢?我們該如何去做？拓展閱讀人臉實時檢測技術(shù)隨著人臉識別技術(shù)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，它所帶來的安全隱患也得到了越來越多的關(guān)注。試想一下，你拿著父母的照片暢快地進(jìn)行刷臉支付當(dāng)然這樣的情景是不會真正出現(xiàn)的，在一些身份驗證場景中需要實時確定對象的真實性。在人臉識別技術(shù)應(yīng)用中，實時檢測能通過眨眼、張嘴、頭、點(diǎn)頭等組合動作，使用人臉關(guān)鍵點(diǎn)定位和人臉追蹤等技術(shù)，驗證用戶是否為本人操作，如下圖針對不同的人臉識別攻擊，有以下一些實時檢測應(yīng)對技術(shù)。1.應(yīng)對照片攻擊生物識別技術(shù)活體檢測防“照片”攻擊，照片是最簡單的攻擊方式，但其人臉無法活動，因而可以通過眨眼、張嘴、搖頭、點(diǎn)頭等配合式組合動作，驗證用戶是否為本人操作。2.應(yīng)對視頻攻擊如果升級攻擊方式，將一段提前錄有配合實時檢測中規(guī)定動作的視頻用于人臉識別，也無須擔(dān)心。因為它需要相應(yīng)的屏幕播放，這就使其人臉失真度變高。給用戶實時拍攝一張照片或是一段人臉的視頻，通過對應(yīng)的算法即可進(jìn)行真實性的實時檢測。3.應(yīng)對3D立體面具攻擊假設(shè)帶上仿真度極高的3D立體面具，是否就如電影中一樣所向披靡?3D面具材質(zhì)表面的反射特性與真實皮膚是有差別的。紅外線實時檢測技術(shù)可以對不同光照條件下的人臉皮膚反射的光語信息進(jìn)行分析分類，有效區(qū)別出真實人臉皮膚與其他所有攻擊材質(zhì)的不同，提升了用戶遠(yuǎn)程驗證身份的安全性。三 課堂練習(xí)：拍幾張自己的照片，使用LBPH識別器中的 predict(0)函數(shù)，試試機(jī)器能否“認(rèn)出”你本人導(dǎo)入源程序，并作適當(dāng)修改換圖片增加圖片導(dǎo)入源代碼導(dǎo)入源代碼看教材，聽老師講解，看視頻小組合作探究小組合作討論體會predict(0)函數(shù)的用法看不同的運(yùn)行結(jié)果看運(yùn)行結(jié)果，體會怎樣認(rèn)出不同的人看運(yùn)行結(jié)果，體會人名的標(biāo)注看運(yùn)行結(jié)果，體會視頻人臉識別了解人臉識別技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展趨勢、及存在的安全隱患結(jié)合實際完成任務(wù)，增加團(tuán)隊的合作精神增強(qiáng)安全意識、防范意識課堂小結(jié)看思維導(dǎo)圖，學(xué)生補(bǔ)充說明梳理本節(jié)課的知識點(diǎn)，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)概況能力板書從圖片“認(rèn)出”一個人識別預(yù)測“認(rèn)出”一個人 人臉識別技術(shù)的應(yīng)用