《智能识别系统实现与实训》单元4 - 学习情境1

智能识别系统实现与实训单元4开发智能图像识别应用软件主讲人：XXXX职称：XXXX情境概述教学导航知识重点1.人脸识别系统工作原理；2.软件需求分析与设计；3.软件设计关键工作原则；4.软件详细设计；5.用户界面开发常用方法和工具；6.软件接口的作用和一般工作原理。知识难点1.软件设计关键工作原则；2.软件接口开发与调用。推荐教学方式从软件工程概念、人脸识别系统工作过程、人脸识别系统关键设备入手，先引导学生了解软件工程的重要意义，掌握工程化人脸识别应用软件开发过程，然后通过软件需求分析与设计、软件详细设计与编码等开发活动，带领学生围绕人脸识别系统关键设备，逐个完成的具体的人脸识别应用软件开发任务。建议学时16学时。推荐学习方法深刻理解软件工程的重要意义，用软件工程思想指导自己的软件开发行为，严格遵行软件开发过程规范。必须掌握的理论知识1.人脸识别系统工作原理；2.软件需求分析与设计；3.软件接口的作用和一般工作原理。必须掌握的技能1.软件开发文档编写；2.通过Python编程，完成人脸识别系统用户界面开发、设备接口调用、业务逻辑实现。单元4开发智能图像识别应用软件0102情境1人脸识别应用软件需求分析与设计情境3实现人脸识别功能模块03情境2实现人脸数据采集与管理功能模块情境1人脸识别应用软件需求分析与设计01030204情景概述知识准备案例讲解总结PART01情境概述情境一人脸识别应用软件需求分析与设计情境概述学习情境描述通过前面的学习，我们已经了解到智能图像识别系统是通过对图像数据的采集和处理来实现各种业务应用的，图像数据采集与管理、图像数据实时处理与准确分析识别是智能图像识别系统中两个最重要的工作环节，它们的质量与效率决定着整个系统的运行质量与效率。因此，围绕图像传感设备做好图像数据采集与管理相关应用软件开发，围绕图像数据处理分析平台做好图像数据实时处理与分析运用相关应用软件开发，也就成为智能图像识别应用软件开发的工作重心。要做好人脸识别应用软件开发工作，首先需要我们根据用户需求，做好人脸识别应用软件的需求分析和概要设计。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计情境概述本节课的学习目标能够正确阐述软件需求分析工作目的，并根据用户的人脸识别应用需求，整理提交人脸识别应用软件需求规格说明书。能够正确阐述软件概要设计工作目的及工作内容，并根据人脸识别应用软件需求规格说明书，完成相关应用软件概要设计工作，提交相应的人脸识别应用软件软件概要设计说明书。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计情境概述本节课的任务书

请根据园区快递人员管理系统建设的用户需求（见下表）和用户认可的系统解决方案（见下列系统结构图），完成“园区快递人员管理系统”应用软件需求分析与概要设计。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计园区快递人员管理系统建设需求系统建设目的通过对外来高风险人群的精细化管理，加强园区疫情防控能力，提升园区智能化管理水平。用户想要解决的关键问题作为提供公共服务的从业人员，快递人员因工作性质，每天需要进出各种场所、接触众多人员，流动性巨大，已经成为疫情防控管理的主要对象。为了确保园区物流快递服务正常进行，同时也为将常态化疫情防控措施落实到位，需要对快递人员进入园区进行实名登记，对其在园区内的行踪进行详细记录。一旦有涉及快递人员的疫情发生，可在第一时间准确梳理出所有密切接触者，为有效遏制园区疫情扩散提供有力保障。系统建设目标通过采用三维动态人脸识别技术，结合园区出入口人员通行闸机安装和园区内视频监控设备部署，对所有进入园区的快递人员做到“精准识别、授权进入、轨迹跟踪、自动记录”。系统主要功能需求功能项功能描述快递人员进入园区授权管理1、可对需要进入园区的快递人员进行登记注册，并采集人脸信息。2、只有登记注册过人脸信息的快递人员才会通过园区出入口人员通行闸机的人脸识别进入园区开展服务。3、能够自动生成快递人员进出园区的通行记录，以便查询、统计和分析。快递人员园区内运行轨迹查看可根据快递人员姓名或照片查询其某天在园区的运动轨迹，并展示在园区电子地图上。统计分析1、可统计某天进入园区的快递人员总数；2、可统计某快递人员一周内出入园区次数。3、可根据一周的统计数据分析出快速人员出入园区的高峰时间段。园区快递人员管理系统拓扑图PART02知识准备情境一人脸识别应用软件需求分析与设计知识准备引导问题什么是软件需求分析？什么是软件概要设计？什么是梯度下降法情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计知识准备知识点介绍情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计1、人脸识别系统工作原理知识准备人脸识别系统工作原理人脸识别是基于人的脸部特征信息进行其身份识别的一种生物识别技术，也是当前图像处理、模式识别和计算机视觉领域内一个热门的研究课题。在实际运行过程中，一个人脸识别应用系统人脸识别过程通常由四个阶段构成：情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计人脸识别应用软件的开发，是将人脸识别技术运用到具体的业务领域中，以便作为最佳手段，解决人们在业务实施过程遇到的问题。2、软件需求分析知识准备一个软件开发过程通常由立项、需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试、集成、部署运行及维护等工作内容。其中，需求分析是软件开发过程中的一项重点工作。什么是软件需求？所谓“软件需求”，是指我们要构建的计算机信息化系统必需具备的软件能力，缺少了这种软件能力，构建出来的系统就无法满足用户提出的系统建设要求。软件能力通常是通过以下内容来进行具体描述软件可以接收并进行处理的输入，包括输入内容、输入方式和需要支持的输入设备；软件能够提供的输出，包括输出的内容、输出方式和需要支持的输出设备；软件应该具备的功能，通过这些功能可以对输入进行必要的处理后得到需要的输出；软件应该具备的基本属性，即软件的非功能性需求，如易用性、可靠性、性能（响应时间、吞吐量、容量等）、可维护性，等等；软件的运行环境要求，运行时需要的硬件支撑条件、系统软件支撑条件、网络支撑条件等。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计知识准备什么是软件需求分析？软件需求分析就是通过正确理解用户需求和系统解决方案，对系统需要具备的软件能力进行详细梳理、构思和规划，并使用软件设计和开发人员易于理解的方式深入描述软件的功能、性能和其他有效性需求，对软件需要“做什么”进行准确定义，以便为软件设计和开发工作提供引导的过程。开展软件需求分析的目的软件需求分析的目的是为软件开发指明正确的工作方向，为软件设计、编码实现、测试、交付等提供正确的工作依据，确保最终交付给用户的软件产品能够帮助用户实现系统建设目标。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计知识准备软件需求分析工作流程需求分析可分为需求提出、需求描述及需求评审三个阶段。需求提出主要集中于描述系统目的。需求提出和分析仅仅集中在使用者对系统的观点上。在需求描述阶段分析人员的主要任务是：对用户的需求进行鉴别、综合和建模，清除用户需求的模糊性、歧义性和不一致性，分析系统的数据要求，为原始问题及目标软件建立逻辑模型。在需求评审阶段，分析人员要在用户和软件设计人员的配合下对自己生成的需求规格说明和初步的用户手册进行复核，以确保软件需求的完整、准确、清晰、具体，并使用户和软件设计人员对需求规格说明和初步的用户手册的理解达成一致。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计知识准备编写软件需求分析报告软件需求分析报告又称软件需求说明书、软件需求规格说明书，它的编制是为了使软件开发者和用户双方能够对最终交付给用户使用的软件有一个共同的理解和认识，并使之成为整个软件开发工作的基础。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计《软件需求分析报告》

1引言1．1编写目的

说明编写这份软件需求说明书的目的，指出预期的读者。1．2定义

列出本文件中用到的专门术语的定义和外文首字母组词的原词组。1．3参考资料

列出用得着的参考资料，如：本项目的经核准的计划任务书或合同、上级机关的批文；属于本项目的其他已发表的文件；本文件中各处引用的文件、资料、要用到的软件开发标准。列出这些文件资料的标题、文件编号、发表日期和出版单位，说明能够得到这些文件资料的来源。知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计2任务概述2．1目标简述该软件的开发目的、应用目标和作用范围，说明该软件的内部组成部分及其之间的相互关系（可使用一张方框图来说明）。2．2用户特点 列出本软件的最终用户的特点，充分说明操作人员、维护人员的教育水平和技术专长，这些是软件设计工作的重要约束。2．3假定和约束 列出进行本软件开发工作的假定和约束，例如经费限制、开发期限等。3需求规定3．1对功能的规定 用列表的方式（例如IPO表即输入、处理、输出表的形式），逐项定量和定性地叙述对软件所提出的功能要求，说明输入什么、经怎样的处理、得到什么输出，说明软件应支持的终端数和应支持的并行操作的用户数。3．2对性能的规定3．2．1精度 说明对该软件的输入、输出数据精度的要求，可能包括传输过程中的精度。知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计3．2．2时间特性要求 说明对于该软件的时间特性要求，如对：用户请求响应时间、界面更新处理时间、数据的转换和传送时间等的要求。3．2．3可靠性要求说明对软件的可使用时间（如7*24小时稳定运行）、平均故障间隔时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）的具体要求。3．2．4可维护性要求 说明对提高该软件可维护性的要求，包括编码标准、命名约定、类库、维护访问和维护工具等。3．3输人输出要求 解释各输入输出数据类型，并逐项说明其媒体、格式、数值范围、精度等。对软件的数据输出及必须标明的控制输出量进行解释并举例，包括对硬拷贝报告（正常结果输出、状态输出及异常输出）以及图形或显示报告的描述。3．4数据管理能力要求 说明需要管理的记录、表的个数、大小规模，要按可预见的增长对其存储要求作出估算。知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计4运行环境规定4．1设备 列出运行该软件所需要的硬件设备，包括：处理器型号及内存容量；外存容量、联机或脱机、媒体及其存储格式，设备的型号及数量；输入及输出设备的型号和数量，联机或脱机；数据通信设备的型号和数量；其他专用硬件4．2支持软件 列出运行环境支持软件,包括要用到的系统软件、基础软件、第三方插件等。

知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计4．3接口 说明该软件必须支持的接口，包括：用户接口：描述软件要实现的用户接口；硬件接口：定义软件必须支持的硬件接口，包括逻辑结构、物理地址和预期的行为；软件接口：与其他软件系统、软件组件之间的接口；通信接口：描述与其它系统或设备间的通信接口，如通信网络类型、通信协议等。5设计约束 设计约束代表强制性设计决策，包括要使用的开发语言及开发工具、需要遵循的软件开发过程、体系结构和设计约束、需要使用的中间件、购买的组件和类库等，必须服从。

3、软件概要设计

知识准备什么是软件概要设计软件概要设计的主要任务是把软件需求分析得到的有关目标系统所应具备的软件能力转换为具体的软件结构和数据结构，建立起软件系统的逻辑模型。软件结构有时又称为“软件体系架构”或“软件系统架构”。开展软件概要设计工作的目的通过构建软件系统的逻辑模型，为软件开发工作提供具体的实施方案和行动策略，方便开发人员把握软件系统的整体布局，并为后续的软件详细设计和代码实现提供工作依据和技术定位。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计知识准备软件概要设计工作内容：主要包括软件结构设计和数据结构设计两大部分。情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计软件结构设计软件结构设计的具体任务是将一个复杂的软件系统按功能进行子系统和模块划分，建立子系统及子系统内部各功能模块间的层次结构及调用关系，确定模块间的接口，确定系统的人机界面等。软件结构设计主要内容包括：（1）确定构造子系统的模块元素。（2）根据软件需求定义每个模块的功能。（3）定义模块接口与设计模块接口数据结构。（4）确定模块之间的调用与返回关系。（5）评估软件结构质量，进行结构优化。数据结构设计主要是对那些会被众多模块共同使用的公共数据的结构进行确定，如：公共变量、数据文件以及数据库中数据等，这些数据构成了系统的公共数据环境。对公共数据的设计包括：（1）公共数据变量的数据结构与作用范围。（2）输入、输出文件的结构。（3）数据库中的表结构、视图结构以及数据完整性等。知识准备编写软件概要设计报告情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计《软件概要设计说明书》1引言1.1编写目的说明编写这份概要设计说明书的目的，指出预期的读者。1.2背景说明待开发软件系统的名称，并列出此项开发任务的提出者、开发者、用户。1.3定义列出本文档中用到的专门术语的定义和外文首字母组词的原词组。1.4参考资料列出有关的参考文件，如：与本项软件开发任务相关的合同或经批准的工作任务书，本文档中各处引用的文件、资料，包括所要用到的软件开发标准，等等。列出这些文件的标题、文件编号、发表日期和出版单位，说明能够得到这些文件资料的来源。。知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计2软件结构设计2.1软件体系结构以框图的形式说明本软件系统的子系统和模块划分，一个矩形框代表一个模块；以图形化的方式分层次地给出子系统与各模块之间的关联关系，以及它们之间的控制与被控制关系；列表说明每个模块的标识符和具体功能。2.2功能需求与程序的关系本节要说明软件需求分析报告中的各项功能需求已在软件体系结构中得到分配，可用如下表格说明各项功能需求与软件模块的对应关系。

【软件模块1】【软件模块2】[……]【软件模块M】【功能需求1】√

【功能需求2】

√

[┇]

【功能需求N】

√

√知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计3数据结构设计3.1逻辑结构设计要点给出本软件要用到的所有数据结构的名称、标识符，以及每个数据结构中所含的各个数据项的标识、定义、长度；同时，对所有这些数据结构之间的相互关系进行说明。3.2物理结构设计要点给出上述每个数据结构所含各数据项的存储要求、访问方法、存取单位、存取的物理关系(索引、设备、存储区域)、设计考虑和保密条件。3.3数据结构与程序模块间的关系给出本软件内会用到的所有数据结构的名称、标识符，使用下表说明各个数据结构与访问这些数据结构的各个程序模块间的对应关系。

【软件模块1】【软件模块2】[……]【软件模块M】【数据结构1】√

【数据结构2】√√

┇

【数据结构N】

√

√知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计4接口设计4.1用户接口说明将向用户提供的命令和它们的语法结构，以及软件的回答信息；说明提供给用户操作的硬件控制面板的定义。4.2外部接口说明本系统同外界的所有接口的安排包括软件与硬件之间的接口、本系统与各支持软件之间的接口关系。4.3内部接口说明本系统之内的各个系统元素之间的接口的安排。5系统出错处理设计5.1出错信息用一览表的方式说明每种可能的出错或故障情况出现时，系统输出信息的形式、含意及处理方法。5.2故障处理说明故障出现后可能采取的变通措施，包括：备份措施，降效措施，恢复及再启动技术。1）备份措施：为应对系统原始数据万一丢失而采用的数据副本建立和启用技术，例如周期性地把磁盘数据记录到专用存储设备上去就是针对磁盘数据的一种备份措施；

知识准备情境一：人脸识别应用软件需求分析与设计2）降效措施：