川教版信息技術(shù)八年級(jí)上冊(cè)“認(rèn)出”一個(gè)人教學(xué)設(shè)計(jì)課題 “認(rèn)出”一個(gè)人單元第一單元學(xué)科信息技術(shù)年級(jí)八年級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、 了解基于圖片的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)2、 體驗(yàn)基于視頻的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)過(guò)程3、 了解人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域重點(diǎn)體驗(yàn)基于視頻的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)過(guò)程 難點(diǎn)了解人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域教學(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)入新課看視頻：人臉識(shí)別找回親人看視頻了解人臉識(shí)別的作用 ，調(diào)動(dòng)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(gè)人計(jì)算機(jī)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)“認(rèn)識(shí)”一個(gè)人，知道其人臉特征了.接著就可以輸入照片進(jìn)行人臉識(shí)別預(yù)測(cè)，看看計(jì)算機(jī)能不能“認(rèn)出”這個(gè)人?；趫D片的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)的過(guò)程流程圖如下輸入測(cè)試圖片輸出預(yù)測(cè)結(jié)果識(shí)別預(yù)測(cè)二、識(shí)別預(yù)測(cè)基于 OpenCV的人臉識(shí)別預(yù)測(cè)使用了LBPH識(shí)別器中的 predict(0)函數(shù)，它返回識(shí)別預(yù)測(cè)的標(biāo)簽值和置信度評(píng)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(lái)測(cè)試人臉識(shí)別的效果。步驟一:人臉識(shí)別對(duì)測(cè)試圖片進(jìn)行人臉識(shí)別，只需要在“人臉識(shí)別訓(xùn)練程序”代碼中加入一段人臉識(shí)別預(yù)測(cè)代碼，對(duì)測(cè)試圖片“test01.jpg” 進(jìn)行人臉識(shí)別。人臉識(shí)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(cè)試圖片和之前的標(biāo)簽“0”是同一個(gè)人；confidenee是置信度評(píng)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(shí)踐，如果測(cè)試圖片是另外一個(gè)人的照片，那人臉識(shí)別預(yù)測(cè)的結(jié)果會(huì)怎樣?歡歡：老師，上一節(jié)我們還對(duì)多個(gè)不同的人臉進(jìn)行了識(shí)別訓(xùn)練，如果要對(duì)多個(gè)不同的人臉進(jìn)行識(shí)別預(yù)測(cè)是不是在后面加上相應(yīng)的預(yù)測(cè)語(yǔ)句就可以了？老師：是的，同學(xué)們可以自己動(dòng)手試一試。步驟二:認(rèn)出不同的人在“兩個(gè)不同的人臉的識(shí)別訓(xùn)練程序”代碼中添加一段人臉識(shí)別預(yù)測(cè)代碼，對(duì)測(cè)試圖片“test10.jpg” 進(jìn)行人臉識(shí)別。兩個(gè)不同的人臉的識(shí)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(cè)試圖片和后面的標(biāo)簽“1”是同一個(gè)人；confidence顯示約為24.45，表示相似度比較高。歡歡：老師，這個(gè)程序識(shí)別的結(jié)果不容易讓人看懂，能不能直接在測(cè)試圖的人臉位置處標(biāo)注出識(shí)別出的姓名?老師：當(dāng)然可以。結(jié)合前面學(xué)習(xí)的知識(shí)，先要在待測(cè)圖片中定位人臉，然后根據(jù)訓(xùn)練過(guò)的圖片識(shí)別它，最后在此圖片中標(biāo)注顯示識(shí)別出的姓名。概括起來(lái)，圖片標(biāo)注識(shí)別人名的主要過(guò)程如下圖身份標(biāo)注人臉訓(xùn)練識(shí)別圖片人臉定位步驟三:圖片標(biāo)注人名若人臉識(shí)別成功，在圖片中顯示識(shí)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(lái)識(shí)別有些能識(shí)別，有些就認(rèn)不出來(lái)，這是為什么呢?老師：識(shí)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(lái)訓(xùn)練，圖片數(shù)據(jù)量少，這是影響識(shí)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(shí)”一個(gè)人?，F(xiàn)在就來(lái)檢驗(yàn)一下，能否“認(rèn)出”這個(gè)人。要實(shí)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(shí)別代碼如下圖三、人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)具有識(shí)別精度高、使用方便、識(shí)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(shí)別:用戶提前上傳個(gè)人照片存儲(chǔ)于系統(tǒng)中，每次驗(yàn)證時(shí)，實(shí)時(shí)拍照與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的照片信息進(jìn)行對(duì)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(yàn)等應(yīng)用場(chǎng)景。多人識(shí)別:對(duì)場(chǎng)景內(nèi)所有人進(jìn)行面部識(shí)別并與人像數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，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(huì)、大型體育賽事中，進(jìn)行人臉識(shí)別時(shí)，通常被識(shí)別的主體不會(huì)停留在一處，而是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，動(dòng)態(tài)識(shí)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(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域、場(chǎng)景和優(yōu)勢(shì)有哪些? 完成下表人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)中國(guó)人臉識(shí)別發(fā)展歷程起步階段：20世紀(jì)90年代人臉識(shí)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(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1、網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)2、多生物識(shí)別模式融合趨勢(shì)3、云技術(shù)人臉識(shí)別技術(shù)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)作為一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，人臉識(shí)別也同以往服務(wù)于安全領(lǐng)域的技術(shù)一樣，會(huì)面對(duì)很多來(lái)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(gè)長(zhǎng)期博弈的過(guò)程，從而促使技術(shù)往更好的方向去發(fā)展。人臉識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)案例案例一：2019年8月20日，瑞典數(shù)據(jù)檢查局對(duì)使用攝像頭人臉識(shí)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(wàn)歐元，15萬(wàn)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(shí)別技術(shù)來(lái)記錄學(xué)生的上課考勤。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目持續(xù)了三周，涉及到 22 名學(xué)生。其目的是進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作并自動(dòng)進(jìn)行課程注冊(cè)。學(xué)生們的面部生物識(shí)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(chǔ)在沒有連接互聯(lián)網(wǎng)的本地計(jì)算機(jī)中。點(diǎn)評(píng)：雖然，學(xué)校在收集學(xué)生的生物識(shí)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(xiàng)行為并沒有進(jìn)行相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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?yàn)閷W(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(gòu)買野生動(dòng)物世界“暢游365天”雙人年卡，確定指紋識(shí)別入園方式。郭兵與其妻子留存了姓名、身份證號(hào)碼、電話號(hào)碼等，并錄入指紋、拍照。后野生動(dòng)物世界將年卡客戶入園方式從指紋識(shí)別調(diào)整為人臉識(shí)別，并更換了店堂告示。2019年7月、10月，野生動(dòng)物世界兩次向郭兵發(fā)送短信，通知年卡入園識(shí)別系統(tǒng)更換事宜，要求激活人臉識(shí)別系統(tǒng)，否則將無(wú)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(dòng)物世界店堂告示、短信通知中相關(guān)內(nèi)容無(wú)效，并以野生動(dòng)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(gè)人信息等。該案由于涉及人臉等個(gè)人生物識(shí)別信息采集、使用等問(wèn)題，受到輿論廣泛關(guān)注，被稱為“人臉識(shí)別第一案”。點(diǎn)評(píng)：我國(guó)法律對(duì)于個(gè)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(duì)個(gè)人信息處理過(guò)程中的監(jiān)督和管理，即個(gè)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(gè)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(gè)人信息被侵害時(shí)，經(jīng)營(yíng)者需承擔(dān)相應(yīng)的侵權(quán)責(zé)任?？匆曨l ：濫用人臉識(shí)別將會(huì)受到法律制裁關(guān)于人臉識(shí)別的法律法規(guī)最高人民法院關(guān)于審理使用人臉識(shí)別技術(shù)處理個(gè)人信息相關(guān)民事案件適用法律若干問(wèn)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(huì)第1841次會(huì)議通過(guò)，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(yàn)分組思考討論 人臉識(shí)別技術(shù)是否會(huì)泄露個(gè)人隱私呢?我們?cè)撊绾稳プ觯客卣归喿x人臉實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)隨著人臉識(shí)別技術(shù)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，它所帶來(lái)的安全隱患也得到了越來(lái)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(huì)真正出現(xiàn)的，在一些身份驗(yàn)證場(chǎng)景中需要實(shí)時(shí)確定對(duì)象的真實(shí)性。在人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用中，實(shí)時(shí)檢測(cè)能通過(guò)眨眼、張嘴、頭、點(diǎn)頭等組合動(dòng)作，使用人臉關(guān)鍵點(diǎn)定位和人臉追蹤等技術(shù)，驗(yàn)證用戶是否為本人操作，如下圖針對(duì)不同的人臉識(shí)別攻擊，有以下一些實(shí)時(shí)檢測(cè)應(yīng)對(duì)技術(shù)。1.應(yīng)對(duì)照片攻擊生物識(shí)別技術(shù)活體檢測(cè)防“照片”攻擊，照片是最簡(jiǎn)單的攻擊方式，但其人臉無(wú)法活動(dòng)，因而可以通過(guò)眨眼、張嘴、搖頭、點(diǎn)頭等配合式組合動(dòng)作，驗(yàn)證用戶是否為本人操作。2.應(yīng)對(duì)視頻攻擊如果升級(jí)攻擊方式，將一段提前錄有配合實(shí)時(shí)檢測(cè)中規(guī)定動(dòng)作的視頻用于人臉識(shí)別，也無(wú)須擔(dān)心。因?yàn)樗枰鄳?yīng)的屏幕播放，這就使其人臉失真度變高。給用戶實(shí)時(shí)拍攝一張照片或是一段人臉的視頻，通過(guò)對(duì)應(yīng)的算法即可進(jìn)行真實(shí)性的實(shí)時(shí)檢測(cè)。3.應(yīng)對(duì)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(shí)皮膚是有差別的。紅外線實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)不同光照條件下的人臉皮膚反射的光語(yǔ)信息進(jìn)行分析分類，有效區(qū)別出真實(shí)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(yàn)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(shí)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(huì)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(huì)怎樣認(rèn)出不同的人看運(yùn)行結(jié)果，體會(huì)人名的標(biāo)注看運(yùn)行結(jié)果，體會(huì)視頻人臉識(shí)別了解人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)、及存在的安全隱患結(jié)合實(shí)際完成任務(wù)，增加團(tuán)隊(duì)的合作精神增強(qiáng)安全意識(shí)、防范意識(shí)課堂小結(jié)看思維導(dǎo)圖，學(xué)生補(bǔ)充說(shuō)明梳理本節(jié)課的知識(shí)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(gè)人識(shí)別預(yù)測(cè)“認(rèn)出”一個(gè)人 人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用