人工智能+机器人入门与实战 用树莓派+Python+OpenCV制作计算机视觉机器人

树莓派是一款基于ARM架构、Linux系统的极简计算机，既可以用于计算机编程教育，也可以作为机器人的控制核心。第一种运行于树莓派上的编程语言是Python，这是当前人工智能领域最为流行的编程语言。机器视觉是人工智能中重要的细分研究领域，OpenCV则是当前机器视觉领域主流的开源处理库，可以方便地用于计算机图像处理，并应用于面部识别、目标识别等具体问题。本书介绍在树莓派硬件上使用Python语言，借助OpenCV库编程，来实现具有机器视觉功能（识别和抓取特定颜色物体、识别人脸、识别特定人脸、进行面部跟踪）的智能机器人。《人工智能+机器人入门与实战》力求通过一系列不同层次的软硬件任务，由浅入深地讲解人工智能的概念，同时覆盖Linux系统操作、Python编程、机器人系统搭建等多方面的综合知识。在本书案例中使用的主要硬件载体是可在桌面上固定运转的双轴云台和三轴机械臂等，它们可以代表一类智能机器人的形态。本书遵循开源、分享的创客精神，所有的硬件材料和软件内容均可以从公共平台获取，读者在充分理解的基础上，不必局限于本书所列硬件，可自行获取类似设备完成项目。本书可以作为中小学STEAM人工智能教育的一本基础读物，也可以作为中高职院校相关专业学生的参考书。

第1章走近人工智能1
1.1初识人工智能2
1.1.1人工智能是什么2
1.1.2人工智能的发展历程2
1.1.3人工智能的应用现状4
1.2机器人世界5
1.2.1机器人的发展历史5
1.2.2什么是智能机器人6
1.2.3常见的智能机器人控制核心7
第2章认识树莓派9
2.1树莓派是什么10
2.2树莓派3B+主控板简介11
2.3树莓派的连接与开机12
2.4Linux操作系统简介13
第3章Python编程基础16
3.1什么是编程语言17
3.2认识Python语言18
3.3在树莓派中使用Python编程19
3.3.1交互式编程20
3.3.2使用算术运算符进行运算20
3.3.3用Geany编辑器编写Python程序21
3.4Python中的变量23
3.4.1变量的赋值23
3.4.2Python的数据类型24
3.5if条件结构25
3.5.1条件的真与假25
3.5.2比较运算符26
3.5.3if条件结构的格式与缩进26
3.6while循环结构28
3.7Python中的函数28
3.7.1自定义一个函数29
3.7.2给Python程序加上注释30
第4章Python编程与树莓派硬件控制32
4.1树莓派的GPIO接口33
4.2LED模块与按钮模块的连接33
4.3点亮一盏小灯35
4.3.1导入Python扩展包35
4.3.2LED显示彩色的原理35
4.3.3对输入/输出设备的设定36
4.3.4让小灯闪烁起来37
4.4用按钮控制灯的状态38
4.4.1按钮状态的读取与判断38
4.4.2两个按钮的控制与逻辑运算符39
4.5做一个抢答器吧40
4.5.1延时点亮小灯40
4.5.2判断获胜者与break关键词41
4.5.3Python中的随机数41
第5章机器视觉入门45
5.1机器视觉与图像识别46
5.1.1机器是怎样“看”的46
5.1.2机器视觉技术的常见应用48
5.2认识OpenCV49
5.2.1OpenCV简介49
5.2.2视频的帧与分辨率50
5.2.3用树莓派摄像头调取图像51
5.3用OpenCV识别颜色53
5.3.1HSV颜色空间53
5.3.2图像的二值化54
5.3.3找到轮廓的位置55
5.4做一个魔法棒吧57
5.4.1用OpenCV绘制小圆点57
5.4.2Python中的列表与元组58
5.4.3for循环遍历结构59
5.4.4按键值与键盘控制60
第6章机械臂智能分拣任务64
6.1认识机械臂65
6.1.1应用广泛的机械臂65
6.1.2三轴机械臂结构分析65
6.2程序控制机械臂的运动68
6.2.1认识舵机68
6.2.2舵机的线路连接69
6.2.3舵机控制程序70
6.2.4机械臂头部的执行装置——电控吸盘71
6.2.5用示教方式完成物料分拣73
6.3用树莓派控制机械臂74
6.3.1硬件连接74
6.3.2程序编写76
6.4用摄像头找到木块位置77
6.4.1安装摄像头77
6.4.2调用摄像头的图像并识别木块位置79
6.5使吸盘位于物体正上方80
6.5.1当物体位于吸盘正下方时，它的坐标是多少80
6.5.2控制1号舵机左右运动，使物体x坐标为32081
6.5.3控制机械臂等高运动，使物体y坐标为15084
6.6抓取和放置物体88
6.7扩展任务89
第7章制作人脸追踪机器人92
7.1人脸识别知多少93
7.2使用肤色检测找到人脸94
7.3使用哈尔特征检测找到人脸96
7.4人脸追踪机器人初制99
7.5什么是机器学习106
7.5.1计算机如何识别一只猫106
7.5.2机器学习的分类108
7.6认识人工神经网络109
7.7识别特定的人脸113
7.8扩展任务——属于你的机器人117
7.8.1让机器人认识你117
7.8.2让机器人发出声音118
附录“试一试”环节参考程序123