树莓派智能系统设计与应用（微课视频版）

本书系统讲解了树莓派智能系统设计与 Python 编程，涉及传感器接口、物联网开发、语音、 图像、视频等应用，通过翔实的案例展示树莓派系统的设计与开发流程。

本书同时配有微课视频、精美课件、程序代码、开发工具等。读者可以通过学习本书，快速掌握树莓派智能系统的设计与应用。

 

 

本书系统讲解了树莓派智能系统设计与Python编程，内容涉及传感器接口、物联网开发、 语音、图像、视频等方面的应用。全书共8 章，分别介绍了树莓派的使用与配置过程、Python 程序设计基础知识、树莓派GPIO 与传感器接口、环境参数监测智能小车、树莓派本地服务器构建与Web端监控软件以及树莓派在语音、视觉和深度学习中的典型应用。通过本书的学习，读者可以快速掌握树莓派智能系统的设计与应用。

为便于读者高效学习，快速掌握树莓派智能系统的开发与实践，作者制作了完整的源代码以及典型案例的讲解视频，并且收集、整理了大量学习的资料与工具。

本书适合作为高等院校电子信息类专业学生学习嵌入式系统、人工智能、Python编程语言相关课程的参考书，也可以作为树莓派爱好者的自学用书。

 

王勇  教授，国家公派访问学者（2014—2015年），入选武汉市青年科技晨光计划、武汉市第四批“黄鹤英才”计划。目前主要研究方向为计算机视觉、物联网/无线传感器网络。先后主持2项国家自然科学基金项目，参与完成3项国家自然科学基金项目、1项科技部重大仪器专项子课题。发表30余篇SCI/EI检索论文，获7项国家发明专利授权，9项计算机软件著作权。先后获得1项湖北省高等学校教学成果一等奖，2项湖北省科技进步二等奖，1项湖北省科技进步三等奖。

 

第1章树莓派快速入门

1.1树莓派简介

1.2树莓派硬件组成

1.3系统安装及备份

1.3.1安装Raspbian系统

1.3.2重启/关闭树莓派

1.3.3系统备份

1.4树莓派配置

1.5Raspbian系统管理

1.5.1Linux常用命令

1.5.2Linux权限设置

1.5.3Raspbian文件系统

1.5.4文本编辑器

1.5.5包管理器

1.5.6切换国内更新源

1.6树莓派网络连接

1.6.1有线网络

1.6.2无线网络

1.7远程连接树莓派

1.7.1使用SSH连接树莓派

1.7.2远程桌面连接树莓派

1.8远程传输文件

1.8.1FileZilla传输文件

1.8.2Samba实现文件共享

第2章Python基础知识

2.1Python简介

2.1.1Python的特点与基本原则

2.1.2树莓派Python编程环境

2.1.3pip安装Python库/包

2.1.4更换国内pip源

2.1.5Python常用库与模块

2.1.6Jupyter Notebook

2.2Python编程基础

2.2.1数据类型

2.2.2基本语法

2.2.3函数

2.2.4类和实例

2.2.5import导入模块

2.2.6文件的使用

2.2.7异常

2.2.8多进程与多线程

第3章传感器接口与编程

3.1GPIO接口简介

3.2GPS定位

3.2.1树莓派串口配置

3.2.2GPS模块接口与编程

3.2.3百度地图GPS定位

3.3烟雾/可燃气体检测

3.4温湿度检测

3.5大气压检测

3.6空气质量检测

3.7数字指南针

3.8超声波测距

第4章树莓派智能小车

4.1摄像头控制

4.1.1摄像头安装与配置

4.1.2摄像头基本操作

4.1.3开启网络视频

4.1.4异常触发开启摄像头

4.1.5摄像头云台控制

4.2电机控制

4.3语音播报

4.3.1eSpeak语音合成

4.3.2百度在线语音合成

4.4智能小车搭建与远程控制

4.5开机自启动

第5章树莓派物联网监测

5.1服务器环境搭建

5.1.1安装Apache服务器

5.1.2安装MySQL数据库

5.1.3安装PHP

5.1.4安装phpMyAdmin

5.2树莓派状态读取

5.3内网穿透

5.4Web软件开发

5.4.1数据库设计

5.4.2地图显示

5.4.3监测数据图表显示

5.4.4节点远程控制

5.4.5树莓派运行状态监控

5.4.64G网络远程访问

第6章树莓派智能语音应用

6.1麦克风语音输入配置

6.2语音控制树莓派小车

6.2.1语音控制

6.2.2热词唤醒

6.2.3离线语音识别

6.3智能语音机器人

6.4自然语言处理

6.4.1中文分词与关键词提取

6.4.2对话情绪识别

第7章树莓派机器视觉应用

7.1OpenCV的安装与使用

7.2人脸检测与识别

7.2.1人脸检测

7.2.2人脸识别

7.3手势识别

7.4运动目标检测

7.5运动目标跟踪

7.6显著性检测

第8章树莓派深度学习应用

8.1YOLOFastest目标检测

8.2人流量统计

8.3文本检测与识别

参考文献

树莓派是一款价格低廉、功能强大的卡片式计算机。目前，已发布一代的树莓派4B，但仍有大量的树莓派玩家还是在使用3B/3B ，此外，对于一般的智能系统硬件设计与软件开发，树莓派3B/3B 完全可以胜任。

现有关于树莓派的网络资源非常丰富，但部分内容相对陈旧，一些方法与步骤已经失效，甚至还有一些存在错误，给树莓派的初学者带来了一定的困扰。本书将详尽介绍树莓派的使用方法与开发流程，全书图文并茂，内容新颖，案例翔实，循序渐进，既包括树莓派初学者需要掌握的基础知识，也包括综合性应用案例，其主要特点是： 全面、系统地讲解了树莓派配置过程与开发流程； 对于应用过程中可能遇到的问题以及注意事项专门做了批注； 结合作者的体会与经验进行了必要的讲解与分析； 特别是，应用实例中介绍了人工智能技术的相关应用。

全书共8章。第1章对树莓派的基本知识与常用技巧进行了汇编与整理，便于读者快速了解与掌握树莓派的使用与配置过程； 第2章介绍了Python开发环境与程序设计的基础知识； 第3章介绍了树莓派GPIO的硬件资源，详细讲解了树莓派与常用传感器模块的接口电路与程序设计； 第4章介绍了集环境参数监测、网络视频监控、GPS定位、语音播报以及远程控制等功能于一体的树莓派小车的设计与实现过程； 第5章介绍了基于树莓派构建本地服务器的过程，并通过Web端监控软件实现远程数据采集、传输以及对监测节点进行控制； 第6~8章通过具体的综合案例讲解了树莓派在智能语音、计算机视觉以及深度学习领域中的应用，为读者基于树莓派开发设计更高层级的智能系统奠定基础。

在本书的编写过程中参阅了与树莓派有关的书籍与网络博文，部分代码在借鉴GitHub资源的基础上结合具体应用做了修改与整合，在此对所有参考书籍与文献的作者表示感谢。书中所有代码经作者测试可用，兼容现有的树莓派3B、3B 和4B，代码可

在本书配套资源中下载。此外，本书部分章节还配有讲解视频，便于读者学习和掌握书中的相关内容。

限于作者的知识水平，书中难免存在一些问题或不妥之处，恳请广大读者批评指正。

 

作者

2022年2月

 

田金文  华中科技大学人工智能与自动化学院教授  

作者结合实践经验撰写本书，系统地讲解了树莓派在传感器接口、物联网应用、语音、图像/视频等方面的知识。本书兼顾了基础与实践，能够帮助读者高效入门。

 

马佳义  武汉大学电子信息学院教授

通过学习本书，读者可以快速掌握树莓派智能系统的设计过程，并利用人工智能技术解决实际问题，适合高校电子信息类学生以及从事树莓派开发的工程技术人员阅读。

 

魏明  烽火通信科技股份有限公司技术专家、教授级高工 

本书围绕树莓派智能系统的设计与应用进行讲解，内容全面、案例翔实、循序渐进，适合树莓派初学者与开发者学习和参考。

 

郭海强  光谷技术股份公司总经理

本书通过丰富的应用案例向读者展示了树莓派系统的设计与开发流程，对于初学者甚至经验丰富的技术人员都有很好的借鉴价值。