《智能識別系統(tǒng)實現(xiàn)與實訓(xùn)》單元4 - 學(xué)習(xí)情境1

智能識別系統(tǒng)實現(xiàn)與實訓(xùn)單元4開發(fā)智能圖像識別應(yīng)用軟件主講人：XXXX職稱：XXXX情境概述教學(xué)導(dǎo)航知識重點1.人臉識別系統(tǒng)工作原理；2.軟件需求分析與設(shè)計；3.軟件設(shè)計關(guān)鍵工作原則；4.軟件詳細設(shè)計；5.用戶界面開發(fā)常用方法和工具；6.軟件接口的作用和一般工作原理。知識難點1.軟件設(shè)計關(guān)鍵工作原則；2.軟件接口開發(fā)與調(diào)用。推薦教學(xué)方式從軟件工程概念、人臉識別系統(tǒng)工作過程、人臉識別系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備入手，先引導(dǎo)學(xué)生了解軟件工程的重要意義，掌握工程化人臉識別應(yīng)用軟件開發(fā)過程，然后通過軟件需求分析與設(shè)計、軟件詳細設(shè)計與編碼等開發(fā)活動，帶領(lǐng)學(xué)生圍繞人臉識別系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，逐個完成的具體的人臉識別應(yīng)用軟件開發(fā)任務(wù)。建議學(xué)時16學(xué)時。推薦學(xué)習(xí)方法深刻理解軟件工程的重要意義，用軟件工程思想指導(dǎo)自己的軟件開發(fā)行為，嚴格遵行軟件開發(fā)過程規(guī)范。必須掌握的理論知識1.人臉識別系統(tǒng)工作原理；2.軟件需求分析與設(shè)計；3.軟件接口的作用和一般工作原理。必須掌握的技能1.軟件開發(fā)文檔編寫；2.通過Python編程，完成人臉識別系統(tǒng)用戶界面開發(fā)、設(shè)備接口調(diào)用、業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)。單元4開發(fā)智能圖像識別應(yīng)用軟件0102情境1人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計情境3實現(xiàn)人臉識別功能模塊03情境2實現(xiàn)人臉數(shù)據(jù)采集與管理功能模塊情境1人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計01030204情景概述知識準備案例講解總結(jié)PART01情境概述情境一人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計情境概述學(xué)習(xí)情境描述通過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解到智能圖像識別系統(tǒng)是通過對圖像數(shù)據(jù)的采集和處理來實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的，圖像數(shù)據(jù)采集與管理、圖像數(shù)據(jù)實時處理與準確分析識別是智能圖像識別系統(tǒng)中兩個最重要的工作環(huán)節(jié)，它們的質(zhì)量與效率決定著整個系統(tǒng)的運行質(zhì)量與效率。因此，圍繞圖像傳感設(shè)備做好圖像數(shù)據(jù)采集與管理相關(guān)應(yīng)用軟件開發(fā)，圍繞圖像數(shù)據(jù)處理分析平臺做好圖像數(shù)據(jù)實時處理與分析運用相關(guān)應(yīng)用軟件開發(fā)，也就成為智能圖像識別應(yīng)用軟件開發(fā)的工作重心。要做好人臉識別應(yīng)用軟件開發(fā)工作，首先需要我們根據(jù)用戶需求，做好人臉識別應(yīng)用軟件的需求分析和概要設(shè)計。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計情境概述本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標能夠正確闡述軟件需求分析工作目的，并根據(jù)用戶的人臉識別應(yīng)用需求，整理提交人臉識別應(yīng)用軟件需求規(guī)格說明書。能夠正確闡述軟件概要設(shè)計工作目的及工作內(nèi)容，并根據(jù)人臉識別應(yīng)用軟件需求規(guī)格說明書，完成相關(guān)應(yīng)用軟件概要設(shè)計工作，提交相應(yīng)的人臉識別應(yīng)用軟件軟件概要設(shè)計說明書。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計情境概述本節(jié)課的任務(wù)書

請根據(jù)園區(qū)快遞人員管理系統(tǒng)建設(shè)的用戶需求（見下表）和用戶認可的系統(tǒng)解決方案（見下列系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖），完成“園區(qū)快遞人員管理系統(tǒng)”應(yīng)用軟件需求分析與概要設(shè)計。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計園區(qū)快遞人員管理系統(tǒng)建設(shè)需求系統(tǒng)建設(shè)目的通過對外來高風(fēng)險人群的精細化管理，加強園區(qū)疫情防控能力，提升園區(qū)智能化管理水平。用戶想要解決的關(guān)鍵問題作為提供公共服務(wù)的從業(yè)人員，快遞人員因工作性質(zhì)，每天需要進出各種場所、接觸眾多人員，流動性巨大，已經(jīng)成為疫情防控管理的主要對象。為了確保園區(qū)物流快遞服務(wù)正常進行，同時也為將常態(tài)化疫情防控措施落實到位，需要對快遞人員進入園區(qū)進行實名登記，對其在園區(qū)內(nèi)的行蹤進行詳細記錄。一旦有涉及快遞人員的疫情發(fā)生，可在第一時間準確梳理出所有密切接觸者，為有效遏制園區(qū)疫情擴散提供有力保障。系統(tǒng)建設(shè)目標通過采用三維動態(tài)人臉識別技術(shù)，結(jié)合園區(qū)出入口人員通行閘機安裝和園區(qū)內(nèi)視頻監(jiān)控設(shè)備部署，對所有進入園區(qū)的快遞人員做到“精準識別、授權(quán)進入、軌跡跟蹤、自動記錄”。系統(tǒng)主要功能需求功能項功能描述快遞人員進入園區(qū)授權(quán)管理1、可對需要進入園區(qū)的快遞人員進行登記注冊，并采集人臉信息。2、只有登記注冊過人臉信息的快遞人員才會通過園區(qū)出入口人員通行閘機的人臉識別進入園區(qū)開展服務(wù)。3、能夠自動生成快遞人員進出園區(qū)的通行記錄，以便查詢、統(tǒng)計和分析?？爝f人員園區(qū)內(nèi)運行軌跡查看可根據(jù)快遞人員姓名或照片查詢其某天在園區(qū)的運動軌跡，并展示在園區(qū)電子地圖上。統(tǒng)計分析1、可統(tǒng)計某天進入園區(qū)的快遞人員總數(shù)；2、可統(tǒng)計某快遞人員一周內(nèi)出入園區(qū)次數(shù)。3、可根據(jù)一周的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析出快速人員出入園區(qū)的高峰時間段。園區(qū)快遞人員管理系統(tǒng)拓撲圖PART02知識準備情境一人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計知識準備引導(dǎo)問題什么是軟件需求分析？什么是軟件概要設(shè)計？什么是梯度下降法情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計知識準備知識點介紹情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計1、人臉識別系統(tǒng)工作原理知識準備人臉識別系統(tǒng)工作原理人臉識別是基于人的臉部特征信息進行其身份識別的一種生物識別技術(shù)，也是當前圖像處理、模式識別和計算機視覺領(lǐng)域內(nèi)一個熱門的研究課題。在實際運行過程中，一個人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)人臉識別過程通常由四個階段構(gòu)成：情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計人臉識別應(yīng)用軟件的開發(fā)，是將人臉識別技術(shù)運用到具體的業(yè)務(wù)領(lǐng)域中，以便作為最佳手段，解決人們在業(yè)務(wù)實施過程遇到的問題。2、軟件需求分析知識準備一個軟件開發(fā)過程通常由立項、需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼、測試、集成、部署運行及維護等工作內(nèi)容。其中，需求分析是軟件開發(fā)過程中的一項重點工作。什么是軟件需求？所謂“軟件需求”，是指我們要構(gòu)建的計算機信息化系統(tǒng)必需具備的軟件能力，缺少了這種軟件能力，構(gòu)建出來的系統(tǒng)就無法滿足用戶提出的系統(tǒng)建設(shè)要求。軟件能力通常是通過以下內(nèi)容來進行具體描述軟件可以接收并進行處理的輸入，包括輸入內(nèi)容、輸入方式和需要支持的輸入設(shè)備；軟件能夠提供的輸出，包括輸出的內(nèi)容、輸出方式和需要支持的輸出設(shè)備；軟件應(yīng)該具備的功能，通過這些功能可以對輸入進行必要的處理后得到需要的輸出；軟件應(yīng)該具備的基本屬性，即軟件的非功能性需求，如易用性、可靠性、性能（響應(yīng)時間、吞吐量、容量等）、可維護性，等等；軟件的運行環(huán)境要求，運行時需要的硬件支撐條件、系統(tǒng)軟件支撐條件、網(wǎng)絡(luò)支撐條件等。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計知識準備什么是軟件需求分析？軟件需求分析就是通過正確理解用戶需求和系統(tǒng)解決方案，對系統(tǒng)需要具備的軟件能力進行詳細梳理、構(gòu)思和規(guī)劃，并使用軟件設(shè)計和開發(fā)人員易于理解的方式深入描述軟件的功能、性能和其他有效性需求，對軟件需要“做什么”進行準確定義，以便為軟件設(shè)計和開發(fā)工作提供引導(dǎo)的過程。開展軟件需求分析的目的軟件需求分析的目的是為軟件開發(fā)指明正確的工作方向，為軟件設(shè)計、編碼實現(xiàn)、測試、交付等提供正確的工作依據(jù)，確保最終交付給用戶的軟件產(chǎn)品能夠幫助用戶實現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)目標。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計知識準備軟件需求分析工作流程需求分析可分為需求提出、需求描述及需求評審三個階段。需求提出主要集中于描述系統(tǒng)目的。需求提出和分析僅僅集中在使用者對系統(tǒng)的觀點上。在需求描述階段分析人員的主要任務(wù)是：對用戶的需求進行鑒別、綜合和建模，清除用戶需求的模糊性、歧義性和不一致性，分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求，為原始問題及目標軟件建立邏輯模型。在需求評審階段，分析人員要在用戶和軟件設(shè)計人員的配合下對自己生成的需求規(guī)格說明和初步的用戶手冊進行復(fù)核，以確保軟件需求的完整、準確、清晰、具體，并使用戶和軟件設(shè)計人員對需求規(guī)格說明和初步的用戶手冊的理解達成一致。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計知識準備編寫軟件需求分析報告軟件需求分析報告又稱軟件需求說明書、軟件需求規(guī)格說明書，它的編制是為了使軟件開發(fā)者和用戶雙方能夠?qū)ψ罱K交付給用戶使用的軟件有一個共同的理解和認識，并使之成為整個軟件開發(fā)工作的基礎(chǔ)。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計《軟件需求分析報告》

1引言1．1編寫目的

說明編寫這份軟件需求說明書的目的，指出預(yù)期的讀者。1．2定義

列出本文件中用到的專門術(shù)語的定義和外文首字母組詞的原詞組。1．3參考資料

列出用得著的參考資料，如：本項目的經(jīng)核準的計劃任務(wù)書或合同、上級機關(guān)的批文；屬于本項目的其他已發(fā)表的文件；本文件中各處引用的文件、資料、要用到的軟件開發(fā)標準。列出這些文件資料的標題、文件編號、發(fā)表日期和出版單位，說明能夠得到這些文件資料的來源。知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計2任務(wù)概述2．1目標簡述該軟件的開發(fā)目的、應(yīng)用目標和作用范圍，說明該軟件的內(nèi)部組成部分及其之間的相互關(guān)系（可使用一張方框圖來說明）。2．2用戶特點 列出本軟件的最終用戶的特點，充分說明操作人員、維護人員的教育水平和技術(shù)專長，這些是軟件設(shè)計工作的重要約束。2．3假定和約束 列出進行本軟件開發(fā)工作的假定和約束，例如經(jīng)費限制、開發(fā)期限等。3需求規(guī)定3．1對功能的規(guī)定 用列表的方式（例如IPO表即輸入、處理、輸出表的形式），逐項定量和定性地敘述對軟件所提出的功能要求，說明輸入什么、經(jīng)怎樣的處理、得到什么輸出，說明軟件應(yīng)支持的終端數(shù)和應(yīng)支持的并行操作的用戶數(shù)。3．2對性能的規(guī)定3．2．1精度 說明對該軟件的輸入、輸出數(shù)據(jù)精度的要求，可能包括傳輸過程中的精度。知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計3．2．2時間特性要求 說明對于該軟件的時間特性要求，如對：用戶請求響應(yīng)時間、界面更新處理時間、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳送時間等的要求。3．2．3可靠性要求說明對軟件的可使用時間（如7*24小時穩(wěn)定運行）、平均故障間隔時間（MTBF）、平均修復(fù)時間（MTTR）的具體要求。3．2．4可維護性要求 說明對提高該軟件可維護性的要求，包括編碼標準、命名約定、類庫、維護訪問和維護工具等。3．3輸人輸出要求 解釋各輸入輸出數(shù)據(jù)類型，并逐項說明其媒體、格式、數(shù)值范圍、精度等。對軟件的數(shù)據(jù)輸出及必須標明的控制輸出量進行解釋并舉例，包括對硬拷貝報告（正常結(jié)果輸出、狀態(tài)輸出及異常輸出）以及圖形或顯示報告的描述。3．4數(shù)據(jù)管理能力要求 說明需要管理的記錄、表的個數(shù)、大小規(guī)模，要按可預(yù)見的增長對其存儲要求作出估算。知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計4運行環(huán)境規(guī)定4．1設(shè)備 列出運行該軟件所需要的硬件設(shè)備，包括：處理器型號及內(nèi)存容量；外存容量、聯(lián)機或脫機、媒體及其存儲格式，設(shè)備的型號及數(shù)量；輸入及輸出設(shè)備的型號和數(shù)量，聯(lián)機或脫機；數(shù)據(jù)通信設(shè)備的型號和數(shù)量；其他專用硬件4．2支持軟件 列出運行環(huán)境支持軟件,包括要用到的系統(tǒng)軟件、基礎(chǔ)軟件、第三方插件等。

知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計4．3接口 說明該軟件必須支持的接口，包括：用戶接口：描述軟件要實現(xiàn)的用戶接口；硬件接口：定義軟件必須支持的硬件接口，包括邏輯結(jié)構(gòu)、物理地址和預(yù)期的行為；軟件接口：與其他軟件系統(tǒng)、軟件組件之間的接口；通信接口：描述與其它系統(tǒng)或設(shè)備間的通信接口，如通信網(wǎng)絡(luò)類型、通信協(xié)議等。5設(shè)計約束 設(shè)計約束代表強制性設(shè)計決策，包括要使用的開發(fā)語言及開發(fā)工具、需要遵循的軟件開發(fā)過程、體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計約束、需要使用的中間件、購買的組件和類庫等，必須服從。

3、軟件概要設(shè)計

知識準備什么是軟件概要設(shè)計軟件概要設(shè)計的主要任務(wù)是把軟件需求分析得到的有關(guān)目標系統(tǒng)所應(yīng)具備的軟件能力轉(zhuǎn)換為具體的軟件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立起軟件系統(tǒng)的邏輯模型。軟件結(jié)構(gòu)有時又稱為“軟件體系架構(gòu)”或“軟件系統(tǒng)架構(gòu)”。開展軟件概要設(shè)計工作的目的通過構(gòu)建軟件系統(tǒng)的邏輯模型，為軟件開發(fā)工作提供具體的實施方案和行動策略，方便開發(fā)人員把握軟件系統(tǒng)的整體布局，并為后續(xù)的軟件詳細設(shè)計和代碼實現(xiàn)提供工作依據(jù)和技術(shù)定位。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計知識準備軟件概要設(shè)計工作內(nèi)容：主要包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大部分。情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體任務(wù)是將一個復(fù)雜的軟件系統(tǒng)按功能進行子系統(tǒng)和模塊劃分，建立子系統(tǒng)及子系統(tǒng)內(nèi)部各功能模塊間的層次結(jié)構(gòu)及調(diào)用關(guān)系，確定模塊間的接口，確定系統(tǒng)的人機界面等。軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容包括：（1）確定構(gòu)造子系統(tǒng)的模塊元素。（2）根據(jù)軟件需求定義每個模塊的功能。（3）定義模塊接口與設(shè)計模塊接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（4）確定模塊之間的調(diào)用與返回關(guān)系。（5）評估軟件結(jié)構(gòu)質(zhì)量，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是對那些會被眾多模塊共同使用的公共數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進行確定，如：公共變量、數(shù)據(jù)文件以及數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了系統(tǒng)的公共數(shù)據(jù)環(huán)境。對公共數(shù)據(jù)的設(shè)計包括：（1）公共數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與作用范圍。（2）輸入、輸出文件的結(jié)構(gòu)。（3）數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)構(gòu)、視圖結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)完整性等。知識準備編寫軟件概要設(shè)計報告情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計《軟件概要設(shè)計說明書》1引言1.1編寫目的說明編寫這份概要設(shè)計說明書的目的，指出預(yù)期的讀者。1.2背景說明待開發(fā)軟件系統(tǒng)的名稱，并列出此項開發(fā)任務(wù)的提出者、開發(fā)者、用戶。1.3定義列出本文檔中用到的專門術(shù)語的定義和外文首字母組詞的原詞組。1.4參考資料列出有關(guān)的參考文件，如：與本項軟件開發(fā)任務(wù)相關(guān)的合同或經(jīng)批準的工作任務(wù)書，本文檔中各處引用的文件、資料，包括所要用到的軟件開發(fā)標準，等等。列出這些文件的標題、文件編號、發(fā)表日期和出版單位，說明能夠得到這些文件資料的來源。。知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計2軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1軟件體系結(jié)構(gòu)以框圖的形式說明本軟件系統(tǒng)的子系統(tǒng)和模塊劃分，一個矩形框代表一個模塊；以圖形化的方式分層次地給出子系統(tǒng)與各模塊之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及它們之間的控制與被控制關(guān)系；列表說明每個模塊的標識符和具體功能。2.2功能需求與程序的關(guān)系本節(jié)要說明軟件需求分析報告中的各項功能需求已在軟件體系結(jié)構(gòu)中得到分配，可用如下表格說明各項功能需求與軟件模塊的對應(yīng)關(guān)系。

【軟件模塊1】【軟件模塊2】[……]【軟件模塊M】【功能需求1】√

【功能需求2】

√

[┇]

【功能需求N】

√

√知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計要點給出本軟件要用到的所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的名稱、標識符，以及每個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所含的各個數(shù)據(jù)項的標識、定義、長度；同時，對所有這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系進行說明。3.2物理結(jié)構(gòu)設(shè)計要點給出上述每個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所含各數(shù)據(jù)項的存儲要求、訪問方法、存取單位、存取的物理關(guān)系(索引、設(shè)備、存儲區(qū)域)、設(shè)計考慮和保密條件。3.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序模塊間的關(guān)系給出本軟件內(nèi)會用到的所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的名稱、標識符，使用下表說明各個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與訪問這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各個程序模塊間的對應(yīng)關(guān)系。

【軟件模塊1】【軟件模塊2】[……]【軟件模塊M】【數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1】√

【數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2】√√

┇

【數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)N】

√

√知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計4接口設(shè)計4.1用戶接口說明將向用戶提供的命令和它們的語法結(jié)構(gòu)，以及軟件的回答信息；說明提供給用戶操作的硬件控制面板的定義。4.2外部接口說明本系統(tǒng)同外界的所有接口的安排包括軟件與硬件之間的接口、本系統(tǒng)與各支持軟件之間的接口關(guān)系。4.3內(nèi)部接口說明本系統(tǒng)之內(nèi)的各個系統(tǒng)元素之間的接口的安排。5系統(tǒng)出錯處理設(shè)計5.1出錯信息用一覽表的方式說明每種可能的出錯或故障情況出現(xiàn)時，系統(tǒng)輸出信息的形式、含意及處理方法。5.2故障處理說明故障出現(xiàn)后可能采取的變通措施，包括：備份措施，降效措施，恢復(fù)及再啟動技術(shù)。1）備份措施：為應(yīng)對系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)萬一丟失而采用的數(shù)據(jù)副本建立和啟用技術(shù)，例如周期性地把磁盤數(shù)據(jù)記錄到專用存儲設(shè)備上去就是針對磁盤數(shù)據(jù)的一種備份措施；

知識準備情境一：人臉識別應(yīng)用軟件需求分析與設(shè)計2）降效措施：