第01课 黑白图像的表示
****学科：人工智能
年级： 七年级
课题： 第01课 黑白、灰度图像的表示
教学目标：
1.认识图像处理技术的应用。
2.了解小孔成像、凸透镜成像及照相机原理，知道什么是数码相机，什么是数字图像（以下简称图像）。
3.知道计算机对图像的认识和处理是通过对数据的处理来实现的。
4.理解什么是像素，什么是像素密度。
5.知道什么是二维数组，学会用数组来表示黑白、灰度图像。
6.理解分辨率大小与图像清晰度之间的关系。
教学重点：
理解什么是像素，什么是分辨率。
教学难点：
学会用数组来表示黑白、灰度图像。
教学准备：
小孔成像演示PPT，凸透镜成像swf，照相机原理mp4, 复旦大学人脸识别迎新mp4。
教学设计：
一、开放导入
1.手机自拍原图与美颜的对比。
2.播放视频：复旦大学人脸识别迎新mp4
3.你还知道实际生活中哪些地方利用到了图像处理技术？（车牌识别、自动驾驶等）
这些技术的实现，都离不开计算机对图像的认识与处理，让我们从最基本的开始学习。
二、核心过程推进
一、计算机如何“看”世界—由光学影像到数字影像
1.小孔成像。小孔成像演示PPT
2.照相机原理。凸透镜成像swf，照相机原理mp4。
3.数码相机。利用感光元件和电子传感器将光学影像转换成数字数据。
4.计算机通过对数据的分析和处理来识别和处理图像。
二、计算机如何表示图像—像素与二维数组
1.像素
观察LED显示屏，这些字是由什么组成的？（一个个小灯泡）
各种颜色的小灯泡组合起来，就可以显示出多彩的图像。（下图）
这一个个小灯泡，就相当于构成图像的像素。
像素：整个图像中不可分割的单位或者是元素。不可分割的意思是它不能够再切割成更小单位抑或是元素，它是以一个单一颜色的小格存在。
2.像素值与二维数组（以黑白、灰度图像为例）
像素值：代表像素的亮度，以黑白图像为例，0表示黑色，255表示白色。
找一找，3、50、100、251分别表示的颜色是什么？
这样我们就可以把不同的黑白颜色用不同的数值来代替了。而这些数值则可以被计算机所识别和处理，通过这种转换，计算机就可以对图像进行识别和处理了。
图甲是一张图片
图乙是图甲的数字像素图
图乙由若干行和若干列数字组成，每一个数字都有一个固定的坐标（位于第几行，第几列），就像大家在数学中学到的坐标一样，这些数字就组成了一个二维数组。我们可以看到，图乙是由若干个标有数字5和255的像素点组成。我们把像素值5和255分别代表的颜色填到图乙中，（把数字5的像素点变成黑色，把255的像素点变成白色），图乙就会重新变成图甲。计算机就是这样把数字转换成图像的。
试一试，你也可以成为计算机。利用计算机将数值转换成颜色的方法，将下图中的二维数组转换成图片。
转换的结果是什么？进行展示。
3.黑白图像与灰度图像
彩色图像
灰度图
黑白二值图
观察对比上面两张图片，说出这两张图片有什么不同。
如果用像素值来描述上面两张图片，会有什么区别？
小结：灰度图的像素值范围是0~255，黑白二值图的像素值只有两个，要么是0，要么是255。
4.分辨率（像素数量与图片清晰度）
观察刚才我们转换出来的图片，我们发现图片中的数字存在锯齿状的边缘。
同学们考虑一下，锯齿状边缘出现的原因是什么？有什么方法可以消除锯齿状的边缘或者使这个锯齿变小？
引导：观察下图，图中锯齿状边缘
小结：锯齿的形成原因与像素大小和形状有关，像素是一般正方形的，因此，把这些像素点连接成物体边框的时候，就会出现锯齿。把每一个像素变小，锯齿也会随之变小，像素变小在单位面积里像素的个数就越多，也就是像素密度越大，图像就会越清晰。
分辨率：显示器的分辨率指显示屏所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。
分辨率的表示：列数*行数
列数：沿水平方向分成的像素列的个数
行数：沿垂直方向分成的像素行的个数
举例：家里的电视分辨率大多是19201080，也有4K的，分辨率是38402160。
通常情况下，图像尺寸也可以用像素数量来表示。右面像素图的尺寸可以怎么表示？
原尺寸6598
原尺寸7001080
调整上面两幅图大小，观察清晰度的变化。
行数
列数：沿水平方向分成的像素列的个数
行数：沿垂直方向分成的像素行的个数
举例：家里的电视分辨率大多是19201080，也有4K的，分辨率是38402160。
通常情况下，图像尺寸也可以用像素数量来表示。