智能家居设计 树莓派上的Python实现

"本书由上海电力大学“嵌入式智能技术”产教融合教学团队编写，是上海市2019年高校本科重点教学改革项目“基于人工智能应用场景的产教深度融合实践教学改革与探索”的成果，也是2019年上海市高水平应用型大学建设上海电力大学重点教改项目“新工科背景下很好工程师培养模式探索”的成果。经过校企合作很好工程师教学实践，采用开源硬件树莓派、开源软件Home Assistant，结合Python程序编写，开发的第三代智能家居系统（“全屋智能”）解决了教学与实际应用中的脱节问题。 "

本书采用开源硬件树莓派3B+/4B，通过开源软件HomeAssistant，结合Python程序编写，实现了"全屋智能"的智能家居设计开发。内容包括Internet信息服务、语音与媒体播放、摄像头与图像处理、通知提醒、家电控制等，通过物联网技术控制家中的各种设备，包括小米、亚马逊、飞利浦等的照明设备、空气净化器、扫地机器人、电源插座、智能摄像头、电动窗帘等，实现个人计算机、智能手机、平板电脑混合访问控制上述设备。本书介绍了通过Dlib、微软Azure认知服务、OpenCV等实现人脸识别，通过TensorFlow实现物体识别等人工智能技术在智能家居中的应用，希望读者通过树莓派GPIO控制硬件设备，开启制作智能硬件之旅。本书可作为高等院校计算机类、信息类、电子类等相关专业物联网技术相关课程的教材，也可供从事人工智能项目开发的读者参考。

贺雪晨，男，高级工程师， 现任上海电力大学电子与信息工程系主任。主持2019年上海高校本科重点教学改革项目“基于人工智能应用场景的产教深度融合实践教学改革与探索”；主持2019年上海市高水平应用型大学建设重点教改项目“新工科背景下很好工程师培养模式探索”和“嵌入式智能技术产教融合教学团队”。

第1章概述1
1.1Python安装2
1.2查看安装的库3
1.3思考题4
第2章HomeAssistant5
2.1安装和测试HomeAssistant5
2.2修改经纬度10
2.3Internet信息服务中的天气预报11
2.4语音与媒体播放器——百度语音与Kodi12
2.4.1创建百度语音应用13
2.4.2配置HomeAssistant13
2.4.3使用Kodi进行语音播报14
2.5摄像头与图像处理——IP摄像头15
2.5.1安装IP摄像头15
2.5.2修改配置文件15
2.6利用Twilio实现通知提醒17
2.7家电控制——飞利浦灯具18
2.8家电控制——小米设备22
2.8.1添加小米网关及小米ZigBee设备22
2.8.2添加小米WiFi设备25
2.9自动化31
2.9.1触发器31
2.9.2条件33
2.9.3动作34
2.9.4在HomeAssistant前端配置自动化34
2.9.5编写代码实现自动化36
2.10思考题38
第3章树莓派39
3.1树莓派的安装和使用39
3.1.1烧写映像文件至SD卡39
3.1.2启动树莓派41
3.1.3PuTTY44
3.1.4VNCViewer47
3.1.5文件传输50
3.1.6Linux常用命令与文本编辑51
3.2树莓派中的HomeAssistant53
3.2.1自启动HomeAssistant53
3.2.2备份映像与SD卡克隆56
3.3组件接入57
3.3.1语音与媒体播放——Google语音与VLC57
3.3.2利用电子邮件实现通知提醒61
3.3.3脚本与自动化64
3.3.4模板与自动化69
3.3.5利用小米万能遥控器实现家电控制74
3.3.6USB摄像头77
3.3.7虚拟摄像头79
3.4人脸识别80
3.4.1dlib配置80
3.4.2本地dlib人脸探测84
3.4.3微软人脸特征检测88
3.4.4微软人脸识别与认证91
3.5界面StatesUI与LovelaceUI95
3.5.1StatesUI界面优化95
3.5.2LovelaceUI界面优化97
3.6手机访问HomeAssistant102
3.6.1免费云服务器102
3.6.2SSH隧道构建109
3.6.3FRP隧道构建111
3.7使用TensorFlow进行物体识别115
3.7.1安装TensorFlow116
3.7.2配置TensorFlow116
3.7.3在HomeAssistant中实现物体识别119
3.8思考题121
第4章Python122
4.1Python快速入门122
4.1.1Python程序编写122
4.1.2方法123
4.1.3循环124
4.1.4分支124
4.2树莓派Python编程基础125
4.2.1变量126
4.2.2值和类型127
4.2.3结构体129
4.2.4控制程序流程133
4.2.5函数135
4.2.6类137
4.2.7模块140
4.3Python与HomeAssistant141
4.3.1组件和域142
4.3.2实体、状态和属性143
4.3.3事件和服务148
4.3.4平台152
4.4编写二维码组件153
4.5树莓派GPIO设备控制156
4.5.1Python编程控制LED158
4.5.2利用HomeAssistant组件控制LED164
4.5.3利用自定义HomeAssistant服务控制LED165
4.6思考题168
第5章OpenCV169
5.1图像170
5.1.1图像读写170
5.1.2图像处理172
5.2视频179
5.2.1视频捕获179
5.2.2保存视频180
5.3人脸识别180
5.3.1人脸检测180
5.3.2人脸加工182
5.3.3人脸比对183
5.4运动检测184
5.5KNN背景分割器186
5.6OpenCV在HomeAssistant中的实现187
5.7思考题189
第6章综合实践项目190
6.1智能音箱设计与实现190
6.1.1双传声器树莓派扩展板190
6.1.2唤醒词服务snowboy192
6.1.3语音识别模块SpeechRecognition194
6.1.4唤醒后语音识别196
6.1.5文字处理与反馈199
6.1.6图灵机器人204
6.1.7自定义唤醒词206
6.2MagicMirror在HomeAssistant中的实现209
6.2.1MagicMirror安装209
6.2.2天气组件OpenWeather的配置与安装211
6.2.3第三方组件WeeklySchedule的配置与安装213
6.2.4获取HomeAssistant中的实体信息215
6.2.5与智能音箱联动217
6.3思考题219