流浪動物補給站

主講人：尤晶晶

尤晶晶 畢業于華中師范大學，蘑菇云資深講師，主要講授的課程有“Mind+ Huskylens趣味AI入門”系列課程、“Mind+趣味Python入門”系列課程。從事創客課程教學與培訓，負責省市級創客教育、STEAM教育師資培訓、賽事培訓、創客比賽支持等工作;開展開源硬件線上教學課程、麥昆機器人教學、Python體驗教學等學生工作坊活動，深受學生好評。

教學背景

本節課是“Mind+ Huskylens趣味AI入門”系列課程第5課，前期學生已經了解Huskylens基本使用方法，掌握Huskylens的顏色識別和人臉識別功能，具備圖形化編程基礎。所以本節課重點講解Huskylens的物體識別功能，引導學生創意設計流浪動物補給站，通過實現Huskylens和Mind+實時模式舞臺角色的即時交互，讓學生習得發現并解決問題的方法。

教學目標

知識與技能 學會使用Huskylens物體識別功能;掌握在Mind+編程軟件中，加載角色圖片并調整背景圖片大小、位置的方法;能夠通過編程控制舞臺角色運動及角色間的互動;掌握克隆、變量、條件判斷等編程知識。

過程與方法 體驗使用視覺傳感器進行物體識別;感受自主學習、與他人合作探究的過程。

情感態度與價值觀 激發學生應用所學習的軟硬件知識解決生活問題的成就感和興趣;引導學生關注生活細節，增強學生對生活問題的責任感，培養創造力。

教學重點與難點

教學重點 學會使用Huskylens物體識別功能;編程控制角色運動及角色間的互動。

教學難點 理解變量、克隆，并結合Huskylens物體識別，實現拓展應用。

教學準備

Huskylens，USB數據線，Mind+編程軟件。

教學過程

一、導入新課

教師播放視頻片段，展示流浪動物生存環境及引發的問題，并介紹現有的流浪動物救助方案。

師：寵物給我們帶來了很多快樂和慰藉，但是也有許多寵物遭遇棄養或不幸走丟，最終流落街頭，居無定所、忍饑挨餓。很多愛心人士建立了救助站，但是居高不下的流浪動物數量讓救助組織舉步維艱。我們能做什么來幫助更多的流浪小動物呢？

教師用PPT展示圖像識別技術，引導學生思考：我們可以設計一款動物識別裝置，自動投喂，幫助流浪小動物。

師：對，我們可以使用Huskylens在街邊設置流浪動物補給站，給小動物們提供食物等生活補給，還可以監測區域內流浪動物的數量，收集數據，以便為小動物們提供更好的幫助。

二、講授新課

1.學習Huskylens物體識別功能

（1）功能設置

切換Huskylens的算法模式：向左或向右撥動功能按鍵，直至屏幕頂部顯示“物體識別”。長按功能按鍵，進入“物體識別”功能的二級菜單。選中“學習多個”，然后短按功能按鍵，接著向右撥動，打開“學習多個”的開關（即進度條顏色變藍），確認該參數并返回。

（2）偵測物體

把Huskylens對準目標物體，在屏幕上，會有白色框自動框選出識別到的所有物體，并顯示對應的物體名稱。目前只能識別并框選汽車、貓、椅子、牛、狗等20種物體，其余物體無法識別和框選。

（3）學習物體

將Huskylens對準目標物體，當屏幕上顯示的物體被檢測到并顯示其名字時，將屏幕中央的“+”字對準該物體的白色框中央，短按學習按鍵進行標記。此時，框體顏色由白色變為藍色，并顯示其名字和ID號，同時有消息提示：“再按一次繼續，按其他按鍵結束。”如果要繼續標記下一個物體，則在倒計時結束前按下學習按鍵，可以繼續標記下一個物體。如果不再需要標記其他物體了，在倒計時結束前按下功能按鍵即可，或者不操作任何按鍵，等待倒計時結束。

Huskylens顯示的物體ID與標記物體的先后順序是一致的，也就是說物體ID會按順序依次被標注為“ID1”“ID2”“ID3”，以此類推，并且不同的物體ID對應的邊框顏色也不同。本課程請按狗、貓的順序學習兩個物體。

（4）識別物體

當Huskylens再次遇到標記過的物體時，在屏幕上會有彩色的邊框框選出這些物體，并顯示物體名稱與ID。邊框的大小隨著物體的大小而變化，自動追蹤這些物體。同類物體有相同顏色的邊框、名字和ID，支持同時識別多類物體。

但是請注意，此功能不能區分同類物體間的不同，比如能識別出是貓，但不能識別出是什么貓;能識別出是人，但與人臉識別不同，物體識別功能不能區分不同的人臉。

2.布置Mind+舞臺場景

（1）添加背景

鼠標移到“背景庫”，在“背景庫”里選擇背景“Wall 1”。

（2）添加角色

刪除默認的角色，在“角色庫”里選擇“小狗2”“球”“碗”。上傳好所有角色后，選中小狗角色，點擊“造型”模塊，刪除第三個造型。

將角色縮放到合適的大小，參照圖1擺放在場景內，流浪動物救助站就搭建完成啦。

三、程序編寫

1.物體識別

編寫程序實現如下效果：點擊綠旗，開始判斷Huskylens中是否有物體出現，如果識別到學習過的狗時，攝像頭畫面會顯示ID1，再判斷一共有幾只狗出現在畫面中。可從判斷結果中獲取當前算法下相同ID目標的數量，例如視野中有2只狗，可創建變量dog記錄當前鏡頭中狗的數量。

2.克隆角色并控制角色移動

編寫程序實現如下效果：每10秒進行一次識別，如果Huskylens檢測到有狗出現，克隆舞臺中的小狗角色，使舞臺畫面中出現跟識別結果相同數量的小狗角色。小狗角色在舞臺下方的地面上走來走去，經過一段時間后消失進入下一個識別周期，如圖2。

（重復執行的次數用來控制角色在舞臺上的持續時間，我們希望小狗在舞臺上走路的動畫時長與Huskylens的識別時間相同，當克隆體消失時馬上進入下一個識別周期并生成新的小狗角色，這樣就不會出現畫面中的小狗角色多于或少于識別到的狗的數量的情況。）

3.智能投食

編寫程序實現如下效果：當克隆體啟動，也就是舞臺中出現新的小狗角色時，顯示用小球模擬的狗糧向下滑落到碗中，實現智能投食。

首先在小狗角色的程序內，設置“當作為克隆體啟動時”廣播消息“dog”。然后在小球程序內，當接收到消息“dog”，控制角色的顯示、運動與隱藏，如圖3。

4.鞏固練習

實現了流浪狗的識別和投喂之后，可用相同的方式，在舞臺導入流浪貓的角色，再增加一套貓糧碗，然后編寫程序，實現當Huskylens識別到貓時，讓對應數量的小貓出現在舞臺上半部分（貓是會爬墻的）并投放貓糧，如圖4。

四、課后小結

教師總結本節課重難點，并了解學生對本節課知識點的掌握程度。

教學反思

本課程源于實際生活場景，引導學生學會使用人工智能技術解決實際生活問題，既充分展示了Huskylens與舞臺的交互性，又拓展了學生對人工智能技術的認知。學生不僅掌握了變量存儲數據、克隆和廣播消息等功能的應用，還鍛煉了邏輯思維和創新素養。

（本課件由DF創客社區推薦）