Raspberry Pi 樹莓派：AI × OpenCV × LLM × AIoT 創客聖經 (1版)

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【簡介】 ⛧⛦ 樹莓派 5 / 樹莓派 4 皆適用 ⛦⛧ ⛧⛦ 一本帶你玩翻人工智慧與物聯網 ⛦⛧ 『Raspberry Pi 樹莓派』是一款信用卡大小的單板迷你電腦，深受全球創客的喜愛。 本書將引領你踏上創客之路，利用樹莓派建立 IoT 物聯網與 AIoT 智慧物聯網，以及親手打造遙控串流視訊車、自動避障車、物體追蹤車與 AI 自駕車。甚至讓你在樹莓派上運行 LLM 大型語言模型，並透過 Python 與 LLM 技術，以自然語言進行硬體控制。 是不是已經迫不及待、躍躍欲試了呢？ 或許還有點擔心沒有基礎，會難以上手？ 請放心。本書將從樹莓派的購買、安裝與設定開始，逐步帶領你使用 Windows 電腦遠端操作樹莓派，並介紹 Linux 系統指令與伺服器架設，讓你不再畏懼終端機黑畫面的文字模式。 接下來，我們將探索樹莓派的 GPIO 腳位，並透過 Python，甚至結合 ChatGPT API 和 LLM 等生成式 AI 來控制硬體。同時，本書也涵蓋如何在樹莓派上使用 Pico 開發板或 Arduino 開發板進行軟硬體整合，為你提供更多面向的選擇。 更精彩的是，運用 Pi 相機模組或 Webcam 攝影機，並結合 OpenCV 電腦視覺套件與多種知名的深度學習模型，實作人臉偵測、手勢追蹤、人體姿態估計、即時物體偵測、文字偵測與車牌辨識等 AI 應用。 至此，你便能輕鬆跟著我們的腳步，透過 Node-RED 物聯網開發工具和 Teachable Machine 來建立 AIoT。此外，也能透過整合超音波感測器、OpenCV 和 TensorFlow Lite，打造出自動避障車、物體追蹤車以及 AI 自駕車。 無論你是創客新手或進階愛好者，本書將幫助你全面掌握樹莓派，發揮你的創意，輕鬆進行各種 AI 軟硬體整合專案！ ➢ 無需額外設備，從 Windows 電腦遠端操作樹莓派 ➢ 從零開始學習 Linux 系統與伺服器架設 ➢ 透過 Python 結合 GPIO 腳位與 ChatGPT API 或 LLM，以文字控制硬體 ➢ 同場加映樹莓派 Pico W 與 Arduino Uno 開發板的應用 ➢ 建立 Pi 相機模組或 Webcam 攝影機的網頁串流視訊 ➢ 搭配 OpenCV 電腦視覺套件，實作人臉、手勢、姿勢、物體、文字、車牌等偵測與辨識 ➢ 活用 YOLO、MediaPipe、CVZone 和 TensorFlow Lite 等熱門 AI 套件 ➢ 透過 Node-RED 建立 IoT 儀表板，並連結 TensorFlow.js 手勢辨識打造 AIoT 應用 ➢ 藉由自駕車智慧系統，體驗深度學習模型的道路、號誌與行人偵測 ➢ 親手打造你的遙控串流視訊車、自動避障車、物體追蹤車以及 AI 自駕車 【目錄】 ▍第 1 章 認識樹莓派 1-1 認識樹莓派 1-2 樹莓派的型號 1-3 樹莓派的硬體規格 1-4 樹莓派的硬體配件 1-5 你需要知道的背景知識 ▍第 2 章 購買、 安裝與使用樹莓派 2-1 購買樹莓派與周邊裝置 2-2 安裝 Raspberry Pi OS 至 Micro-SD 卡 2-3 在 Windows 用 VNC 遠端連線使用樹莓派 2-4 設定 Raspberry Pi OS 2-5 在瀏覽器用 Raspberry Pi Connect 遠端連線使用樹莓派 ▍第 3 章 Raspberry Pi OS 基本使用 3-1 認識 Linux、終端機和桌面環境 3-2 使用 Raspberry Pi OS 桌面環境 3-3 Raspberry Pi OS 應用程式介紹 3-4 Raspberry Pi OS 偏好設定 3-5 在 Raspberry Pi OS 執行命令 3-6 在 Windows 和樹莓派之間交換檔案 ▍第 4 章 Linux 系統管理 4-1 啟動終端機使用命令列的 Linux 指令 4-2 Linux 的常用指令 4-3 Linux 的使用者與檔案權限指令 4-4 Linux 作業系統的目錄結構 4-5 使用命令列安裝和解除安裝應用程式 4-6 安裝中文輸入法 ▍第 5 章 使用樹莓派架設伺服器 5-1 架設 Web 伺服器 5-2 安裝 PHP 開發環境 5-3 安裝設定 MySQL 資料庫系統 5-4 架設 FTP 伺服器 ▍第 6 章 建立 Linux 的 Python 開發環境 6-1 在樹莓派安裝 Python 虛擬環境工具 6-2 建立與管理 Python 虛擬環境 6-3 安裝與使用 Visual Studio Code 6-4 使用 Jupyter Notebook + Gradio 建立 AI 互動介面 6-5 Python 應用範例：存取 MySQL 資料庫 6-6 Python 應用範例：使用 ChatGPT API ▍第 7 章 GPIO 硬體介面 7-1 認識樹莓派的 GPIO 接腳 7-2 使用 Python 的 GPIO Zero 模組 7-3 數位輸出與數位輸入 7-4 類比輸出 7-5 類比輸入 7-6 GPIO 應用範例：使用生成式 AI 控制 LED 燈 ▍第 8 章 Pico W 開發板與 MicroPython 語言 8-1 認識 Raspberry Pi Pico 開發板 8-2 MicroPython 語言的基礎 8-3 使用 Thonny 建立 MicroPython 程式 8-4 使用 MicroPython 控制 Raspberry Pi Pico 開發板 8-5 Pico W 的 WiFi 連線 8-6 MicroPython 應用範例：用 Python 建立序列埠通訊 ▍第 9 章 相機模組與串流視訊 9-1 認識樹莓派的相機模組 9-2 安裝與設定樹莓派的相機模組 9-3 在終端機使用相機模組 9-4 使用 Python 程式操作相機模組 9-5 在樹莓派建立串流視訊 9-6 使用外接 USB 網路攝影機 ▍第 10 章 AI 實驗範例（一）：OpenCV + YOLO 10-1 在樹莓派安裝 OpenCV 10-2 OpenCV 的基本使用 10-3 AI 實驗範例：OpenCV 人臉偵測 10-4 AI 實驗範例：OpenCV + YOLO 物體偵測 10-5 AI 實驗範例：Ultralytics 的 YOLO11 ▍第 11 章 AI 實驗範例（二）：MediaPipe + CVZone 3D 11-1 Google MediaPipe 機器學習框架 11-2 CVZone 電腦視覺套件 11-3 手勢與人體姿態的 3D 角度與距離 11-4 AI 實驗範例：辨識剪刀、石頭和布的手勢 ▍第 12 章 AI 實驗範例（三）：TensorFlow Lite + OpenCV DNN + LLM 12-1 TensorFlow Lite 影像分類 12-2 OpenCV DNN 影像分類與文字偵測 12-3 使用 LLM 大型語言模型 12-4 AI 實驗範例：TensorFlow Lite 即時物體偵測 12-5 AI 實驗範例：EasyOCR 的 AI 車牌辨識 12-6 AI + GPIO 實驗範例：使用 LLM 語意分析控制 GPIO ▍第 13 章 IoT 實驗範例：溫溼度監控與 Node-RED 13-1 認識 IoT 物聯網 13-2 DHT11 溫溼度感測器 13-3 Node-RED 物聯網平台 13-4 MQTT 通訊協定 13-5 Node-RED 儀表板 13-6 IoT 實驗範例：溫溼度監控的 Node-RED 儀表板 ▍第 14 章 AIoT 實驗範例：Node-RED + TensorFlow.js 14-1 認識 TensorFlow.js 14-2 安裝與使用相關的 Node-RED 節點 14-3 AIoT 實驗範例：Node-RED 與 COCO-SSD 14-4 AIoT 實驗範例：Node-RED 與 Teachable Machine ▍第 15 章 硬體介面實驗範例（一）：樹莓派 WiFi 遙控視訊車 15-1 認識樹莓派智慧車 15-2 樹莓派的直流馬達控制 15-3 再談 Python 的 Flask 框架 15-4 打造樹莓派 WiFi 遙控視訊車 ▍第 16 章 硬體介面實驗範例（二）：樹莓派 AI 自駕車 16-1 OpenCV 色彩偵測與追蹤 16-2 打造自動避障和物體追蹤車 16-3 車道自動偵測系統 16-4 打造樹莓派 AI 自駕車 ▍附錄 A Python 程式設計基礎 A-1 認識 Python 語言 A-2 在樹莓派開發 Python 程式 A-3 Python 變數與運算子 A-4 Python 流程控制 A-5 Python 函式與模組 A-6 Python 串列與字串 ▍附錄 B 當樹莓派遇到 Arduino 開發板 B-1 認識 Arduino Uno 開發板 B-2 在樹莓派建立 Arduino 開發環境 B-3 使用 Arduino IDE 建立 Arduino 程式 B-4 在樹莓派開發 Arduino 程式 B-5 使用 Python 建立 Arduino 序列埠通訊 ▍附錄 C Raspberry Pi 樹莓派零件購買清單

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