人工智能启蒙(3)

作者简介

林达华，商汤科技联合创始人；香港中文大学信息工程系教授；香港中文大学-商汤科技联合实验室主任。林教授在2004年于中国科学技术大学获得学士学位，在2006年于香港中文大学获得信息工程硕士学位，在2012年于美国麻省理工学院获得计算机科学博士学位。他在2012年到2014年于芝加哥丰田科技研究院任研究助理教授，在2014年8月到香港中文大学任教。林教授在计算机视觉，概率推断，与深度学习方面有广泛的研究经历，并在多个课题上取得突出成绩。他在CVPR/ICCV/ECCV/NIPS/PAMI等计算机视觉与机器学习顶级会议与期刊发表70多篇论文。他在贝叶斯非参建模方面的开创性工作于2010年获得机器学习领域最权威国际会议NIPS的最佳学生论文奖。他分别在2009年与2011年获得计算机视觉最高学术会议ICCV的杰出评审员奖。他曾指导香港中文大学的研究团队参加ImageNet和ActivityNet竞赛，获得多个冠军。此外，他也担任CVPR，ECCV，BMVC，ACMMultimedia等主要国际会议的领域主席（AreaChair）。 顾建军，南京师范大学教育科学学院院长、教育科学研究院院长、博士生导师。国务院学位委员会学科评议组（教育学）成员， 高中通用技术课程标准修订组组长， 课程中心K12技术与工程教育南京师大基地负责人，国际技术与工程教育组织中国中心主任，中国教育装备协会副理事长，中国职业安全教育研究会理事长，世界创客教育联盟执行主席。

内容简介

第一节 人脸上的秘密 1体验AI识图的应用； 2理解图像识别技术为社会带来的变化； 3了解计算机视觉的应用和发展。 学习目标 目前，人工智能已经逐渐渗透到日常生活的方方面面，计算机视觉技术作为人工智能的一项核心技术应用十分广泛。例如，超市里的“刷脸”支付、手机里的人脸解锁、高铁站里的智能检票系统等，如图1-1所示。 ▲图1-1人脸识别在现实生活中的应用 做一做 登录实验平台，在平台上输入图片（要求图中出现的是单一或者同类的物体，比如只有一只猫），体验图像识别技术。 11图像识别 目前图像识别技术广泛应用于人脸识别与商品识别，人脸识别方面主要应用在安全检查、身份核验与移动支付中；商品识别方面主要应用在商品流通过程中，比如无人货架、智能零售柜等无人零售领域。 议一议 在前面的实践中运用图像识别技术对图像的类别进行了识别。根据实验得到的识别结果，请思考“图像识别技术可以应用在生活中的哪些领域”？ 小贴士——图像识别的应用 日常生活中常用的购物软件已经实现了拍照购物，使用手机拍下想买的商品，并将照片输入到购物软件中，购物软件就可以找到对应的商品。此外手机中的人脸解锁也应用了图像识别的技术，人脸解锁的高准确性使得人脸解锁可以替代数字密码，人脸解锁成为各大手机厂商新机型的标配。同时人脸识别技术也开始应用于移动支付等更多的领域，为日常生活带来极大的便利。停车场使用图像识别技术，实现对车牌的识别，车牌识别技术结合电子停车收费系统，使得车辆出入停车场更加智能，过往的车辆通过道口时无须停车，通过对车牌的识别实现车辆身份自动识别、收费。 综上所述，当机器真正具有了视觉之后，机器可以代替人类去完成一些任务。图像识别技术作为辅助工具，极大地改善了人类与外部世界的交互方式，在过去的系统中，常常需要人工与机器的相互配合才可以完成工作，而现在，机器在图像识别技术的帮助下与外部世界进行交互，交互过程的对比如图1-2所示。 ▲图1-2图像识别技术对交互方式的改变 比如，过去超市中的售货员需要人眼识别顾客购买的蔬菜或水果的种类，然后根据种类对应单价进行称重并打印价签。应用计算机视觉之后，机器可以对顾客购买的物品进行自动识别，确定类别后自动匹配价格完成计费，如图1-3所示。 ▲图1-3图像识别技术对超市购物方式的改变12计算机视觉技术的应用 计算机视觉是指用摄像头和计算机代替人眼，对目标进行识别、跟踪、测量、分析和判断等。形象地说，计算机视觉是一种让计算机看到图像并理解图像的技术。随着技术的不断发展，计算机视觉技术在公共安全、智能交通、智能医疗、农业生产、工业制造等领域产生众多具有创新性、实用性的应用产品和服务。 在第一册中，对计算机视觉应用的场景做了初步介绍，本册内容将更细致地分析计算机视觉在具体领域是如何应用的。 在医疗领域，医生可以利用计算机视觉技术辅助自己的日常工作，比如人工智能可以帮助医生分析检测X光片，进行智能诊断，为医生提供检测结果。人工智能技术能够快速准确地识别并标记出X光片中的异常结构，从而提高图像分析的效率，减轻医生的工作量。计算机视觉技术能够帮助医生进行检测工作，比如在医学图像中检测是否存在癌细胞，如果存在则标注出癌细胞的位置，如图1-4所示。 ▲图1-4医学图像检测细胞 在交通领域，同样存在计算机视觉技术的应用案例。比如智能交通中的车辆检测与流量统计、公交车辆乘客人数统计、公交专用道非法占道抓拍等，这些都是利用了计算机视觉技术中的目标检测技术。 自动驾驶结合多种技术来提升安全性，比如对车辆与行人的辨别，对车辆及行人的实时检测与跟踪等。在驾驶的过程中计算机系统实时获取周围车辆和行人的位置，以此为基础进行决策，避免车辆与其他物体发生碰撞。这些技术共同提高了交通系统运行的有序性和可控性，从而建立一个高效、便捷、安全、环保和舒适的综合交通运输体系。随着技术的不断发展，计算机视觉技术和人工智能将创造更加丰富多彩的智能世界。 做一做 课文中提到了计算机视觉技术在医疗、交通领域的应用，请同学们上网查找资料，了解计算机视觉技术在工业制造、公共安全、娱乐等领域的应用，并分析计算机视觉技术是否存在一些不恰当的恶意应用。根据资料分析整理形成一份“计算机视觉应用情况分析表”。 议一议 根据分析表进行分享，并讨论计算机视觉技术为生活和学习带来的变化，以及如何发挥技术本身的价值，合理利用计算机视觉。 评一评 我知道“刷脸”支付是图像识别技术的应用。☆☆☆☆☆ 我知道计算机视觉技术应用在众多领域中，并且知道应用计算机视觉技术要合理合法。☆☆☆☆☆ ★全球领先的人工智能平台、全球最具价值的 AI 创新企业——商汤科技，联手知名教育专家和小学优秀教师共同编写 ★面向小学生深入浅出，完善人工智能教育体系 ★商汤科技以最前沿的AI 技术赋能，深入浅出地设计AI教学项目制课程，让孩子们及早与人工智能这一前沿领域亲密接触，真切了解 AI 在世纪生活和工作中的应用和发展 ★帮助孩子建立对 AI 的科学认知，初步掌握AI技术原理和基本能力，理解AI给未来所带来的机遇和挑战 ★图文并茂、深入浅出、生动有趣。内容包括AI识图的应用，计算机是怎么识别物体的，有趣的目标检 书中为孩子们讲述：无处不在的人工智能 ★体验AI识图的应用 目前，人工智能已经逐渐渗透到日常生活的方方面面，计算机视觉技术作为人工智能的一项核心技术应用十分广泛，例如超市里的 “刷脸” 支付、 手机里的人脸解锁、 高铁站里的智能检票系统等。目前图像识别技术广泛应用于人脸识别与商品识别，人脸识别方面主要应用在安全检查、 身份核验与移动支付中；商品识别方面主要应用在商品流通过程中，比如无人货架、 智能零售柜等无人零售领域。 随着技术的不断发展，计算机视觉技术在公共安全、 智能交通、 智能医疗、 农业生产、 工业制造等领域产生众多具有创新性、 实用性的应用产品和服务。在《人工智能启蒙》第一册中，对计算机视觉应用的场景做了初步介绍，本册图书将更细致地分析计算机视觉在具体领域是如何应用的。 ★计算机是怎么识别物体的呢？ 人可以通过耳朵长短区分猫和兔子，那么计算机进行图像识别能不能提取图片中小动物耳朵的特征数据，并根据数据特征并进行学习，从而完成对图像中物体的识别呢? 我们一起来了解计算机视觉算法进行图像识别的过程。 ★有趣的目标检测 “图像中的人脸被人脸框标记出来了，这就是人脸检测的结果。人脸检测是目标检测的一种目标检测除了可以检测人脸之外还可以检测其他物体。”目标检测能够确定一类或者几类物体在图像中的位置，图像分类模型可以对图像进行分类。分类结束后将返回一个分类结果的标签，比如大树、人、 狗等标签。这就是所谓的“物以类聚，人以群分”。 ★排排坐，吃果果(自动投喂机器人是如何寻找动物的) 机器人通过摄像头来给不同的动物提供它们喜欢的食物，但是动物们总是喜欢成群结队地出现在镜头中，如何制定一个规则让机器找出镜头中识别的目标，如何为动物提供食物，让动物们能够有秩序地得到自己想要的食物。 ★目标跟踪技术在生活中的应用 目标跟踪作为计算机视觉的一个重要研究方向，在生活中有着广泛的应用，比如无人驾驶、 人脸跟踪、人机交互、 交通监视、 医学诊断等，能够实现自主导航、 意外事件防范、 老幼病残监护等多种功能。 ★“你”怎么会认识 “我” 人脸识别已经逐渐渗透到了人们生活之中，不少的学校已经能够刷脸进入校园了。真神奇！摄像头是如何认出不同的人脸的呢？书中向大家介绍了人脸识别的流程及方式，也让大家了解到了人脸识别的安全防范，了解人工智能采集多张人脸的过程。 ★这个人是谁 现在超市购物都能刷脸支付了，进家门能不能刷脸开门？ 当然可以，收集家人的照片训练一个人脸识别的模型制作门禁系统，它能够识别门外的人是不是家人。一起来看看智能门是如何识别陌生人的。 内容简介：《人工智能启蒙》一共六册。图文并茂、深入浅出、生动有趣。内容包括人工智能概览、手机中的人工智能、迷你小车、图像分类与物体检测、计算机视觉、语音识别、无人驾驶、智能数据生成、人工智能在更多行业的运用、智慧校园等。根据小学生的认知规律，以漫画情景引入话题，渐次介绍相关基本知识，使学生对人工智能现有的领域和方向以及常见的相关知识有通识性的认识，同时穿插一些编程小练习和小项目，以及思考题，鼓励学生参与实验，发挥想象力，提升动手能力，养成思考习惯，实现人工智能启蒙。 《人工智能启蒙》（第三册）主要向小读者们介绍了AI识图的应用，了解计算机视觉算法进行图像识别的过程，有趣的目标检测，目标跟踪技术在生活中的应用，神奇的人脸识别等，通过做实验、以及议一议和小贴士，让孩子们体验人工智能在生活中的运用。