Raspberry Pi 5 + AI創新實踐：電腦視覺與人工智慧應用指南

Author 王進德

Publisher 博碩文化

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Released

2025/05/23

Language

Traditional Chinese

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PDF (76MB), fit in large screen and Pubook

Pages

416

596445

ISBN

9786264142533

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Details

Raspberry Pi 5 ＋ AI創新實踐：電腦視覺與人工智慧應用指南

Author 王進德

Publisher 博碩文化

Released

2025/06/04

Language

Traditional Chinese

Pages

416

596585

ISBN

9786264141147

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使用Raspberry Pi實作影像辨識的眾多智慧功能
豐富完整的實作範例引領你成為Raspberry Pi專家

✪快速上手Raspberry Pi 5：了解硬體特色、Bookworm作業系統，以Python探索GPIO應用
✪多媒體與網路連接：輕鬆設定網路、整合Webcam與Pi相機模組，讓Pi成為多功能媒體平台
✪學習電腦視覺技術：深入學習OpenCV與MediaPipe，實現臉部辨識、手勢追蹤等智慧功能
✪打造現代應用開發：使用Streamlit建立互動網頁應用，整合OpenAI Chat API，打造AI助手

【內容簡介】
本書是專為創客、工程師、學生與技術愛好者量身打造的實用手冊，結合基礎知識與進階應用，讓你全面掌握Raspberry Pi的潛力，成為現代創新專案的主導者。不論你是想學習物聯網裝置開發、電腦視覺、AI技術，還是設計個人化的專案，本書提供的完整知識與實作範例，將引領你一步步成為Raspberry Pi的專家，請立即翻閱本書，探索無窮創意，成就你的技術夢想。

【精采內容】
✪從零開始學習Raspberry Pi 5，深入理解這款微型電腦的架構與操作，迅速上手並應用到日常專案中。
✪透過GPIO的控制，掌握Python程式設計與硬體互動，實現各種自動化與物聯網裝置的創意開發。
✪探索OpenCV與MediaPipe電腦視覺技術，實現臉部辨識、手勢追蹤與物件檢測，將影像處理能力帶入生活應用。
✪使用Streamlit輕鬆建立互動式網頁應用，分享你的專案成果，快速轉化成實用的解決方案。
✪整合OpenAI Chat API生成式AI技術，打造專屬的智慧助手與自然語言應用，走在人工智慧的最前端。

【目標讀者】
✪初次接觸Raspberry Pi的愛好者與學習者。
✪想要學習AI及電腦視覺的創客。
✪將Raspberry Pi作為實驗與教學工具的在校學生及教師。
✪尋求嵌入式開發平台的工程師與專業人士。

王進德

國立中央大學電機工程博士。曾在科技大學電機系及資工系任教，也曾在業界擔任工程師及技術長，具有電機及資訊專業背景。由於有多年的教書經驗，所以深知初學者的學習困境，希望撰寫一系列淺顯易懂的技術書籍，協助初學者的學習。目前的研究興趣為智慧控制及智慧物聯網等課題。

|CHAPTER 01| 安裝與設定Raspberry Pi 5
1.1 Raspberry Pi簡介
1.2 Raspberry Pi 5新特色
1.3 組裝Raspberry Pi 5
1.4 使用Raspberry Pi Imager
1.5 啟動Bookworm作業系統
1.6 圖形化檔案管理
1.7 raspi-config環境設定
1.8 基本Linux指令
1.9 序列埠登入Raspberry Pi 5

|CHAPTER 02| Bookworm作業系統
2.1 本章提要
2.2 Linux檔案系統
2.3 檔案管理指令
2.4 使用Nano編輯文字檔案
2.5 目錄管理
2.6 了解檔案權限
2.7 系統管理
2.8 更新作業系統
2.9 尋找及安裝軟體套件
2.10 使用grim擷取螢幕畫面
2.11 Shell Script簡介
2.12 自動執行腳本
2.13 了解rc-local服務
2.14 常用的systemctl指令

|CHAPTER 03| Raspberry Pi連上網路
3.1 查看IP位址、閘道器及DNS
3.2 圖形介面設定靜態IP位址
3.3 終端機設定靜態IP位址
3.4 圖形介面設定Wi-Fi
3.5 設定Wi-Fi靜態IP位址
3.6 啟用SSH
3.7 Linux主機SSH遠端存取Pi
3.8 Windows主機SSH遠端連結Pi
3.9 使用SFTP進行檔案交換
3.10 Windows主機VNC遠端連結Pi

|CHAPTER 04| 連接Webcam
4.1 安裝Webcam
4.2 使用fswebcam工具
4.3 Webcam定時拍照
4.4 錄製Webcam視訊

|CHAPTER 05| 連接Pi相機模組
5.1 安裝Pi相機模組
5.2 設定IMX219相機模組
5.3 使用rpicam-hello預覽相機視訊
5.4 使用rpicam-jpeg拍照
5.5 使用rpicam-still拍照
5.6 使用rpicam-vid錄影
5.7 Pi相機模組建立縮時攝影
5.8 使用cron建立自動縮時攝影

|CHAPTER 06| Python基本語法
6.1 本章提要
6.2 撰寫Python程式
6.3 Python基礎
6.4 Python字串處理
6.5 Python控制敘述
6.6 自定義函式
6.7 串列
6.8 字典
6.9 元組
6.10 使用模組
6.11 在Python中執行Linux指令
6.12 檔案處理
6.13 例外處理

|CHAPTER 07| Python GPIO控制
7.1 Raspberry Pi GPIO
7.2 點亮LED
7.3 LED閃爍程式
7.4 控制LED的亮度
7.5 連接按鈕開關
7.6 按鈕控制LED
7.7 切換LED亮滅
7.8 消除按鈕按下的抖動
7.9 偵測物體運動
7.10 使用I2C 16x2字元液晶顯示器
7.11 測量Raspberry Pi CPU溫度
7.12 DHT11讀取環境溫濕度
7.13 資料記錄到USB隨身碟
7.14 使用OLED圖形顯示器

|CHAPTER 08| OpenCV影像處理
8.1 OpenCV簡介
8.2 安裝OpenCV套件
8.3 讀取及顯示影像
8.4 取得影像資訊
8.5 寫入及儲存影像
8.6 色彩空間轉換
8.7 影像平移
8.8 影像旋轉
8.9 影像放大縮小
8.10 影像仿射轉換
8.11 影像投影轉換
8.12 加強影像
8.13 影像模糊化
8.14 影像邊緣偵測
8.15 二值化黑白影像
8.16 侵蝕和膨脹影像
8.17 影像輪廓偵測

|CHAPTER 09| OpenCV串流視訊應用
9.1 擷取Webcam串流視訊
9.2 Webcam錄影
9.3 Webcam視訊處理
9.4 Webcam影像相減運動偵測
9.5 Webcam背景相減運動偵測
9.6 取得感興趣區域
9.7 使用滑鼠選取ROI
9.8 Webcam ROI物件運動偵測

|CHAPTER 10| MediaPipe影像辨識
10.1 MediaPipe簡介
10.2 安裝MediaPipe套件
10.3 MediaPipe AI視覺功能
10.4 MediaPipe使用入門
10.5 影像物件偵測
10.6 影像分割
10.7 影像人臉偵測
10.8 影像人臉標記偵測
10.9 影像姿勢標記偵測

|CHAPTER 11| MediaPipe串流視訊應用
11.1 Webcam物件偵測
11.2 Webcam手部標記偵測
11.3 Webcam手勢辨識
11.4 Webcam人臉偵測
11.5 Webcam姿勢標記偵測

|CHAPTER 12| Picamera2串流視訊應用
12.1 本章提要
12.2 虛擬環境使用Picamera2套件
12.3 儲存相機影像
12.4 錄製H.264視訊
12.5 建立MJPEG伺服器
12.6 OpenCV連接Pi Camera
12.7 OpenCV人臉偵測

|CHAPTER 13| Streamlit基礎
13.1 本章提要
13.2 安裝Streamlit
13.3 Streamlit文字元素
13.4 Streamlit多媒體元素
13.5 Streamlit互動元件
13.6 Streamlit佈局元件
13.7 使用Session State
13.8 建立多頁面應用程式

|CHAPTER 14| 建立網頁版ChatGPT
14.1 本章提要
14.2 取得OpenAI的API密鑰
14.3 安裝套件
14.4 網頁顯示OpenAI API模型清單
14.5 簡易聊天網頁
14.6 具串流回應的聊天網頁
14.7 Streamlit聊天元素
14.8 可儲存對話紀錄的串流聊天網頁
14.9 以JSON儲存對話紀錄
14.10 本章小結asnd |CHAPTER 01| 安裝與設定Raspberry Pi 5
1.1 Raspberry Pi簡介
1.2 Raspberry Pi 5新特色
1.3 組裝Raspberry Pi 5
1.4 使用Raspberry Pi Imager
1.5 啟動Bookworm作業系統
1.6 圖形化檔案管理
1.7 raspi-config環境設定
1.8 基本Linux指令
1.9 序列埠登入Raspberry Pi 5

|CHAPTER 02| Bookworm作業系統
2.1 本章提要
2.2 Linux檔案系統
2.3 檔案管理指令
2.4 使用Nano編輯文字檔案
2.5 目錄管理
2.6 了解檔案權限
2.7 系統管理
2.8 更新作業系統
2.9 尋找及安裝軟體套件
2.10 使用grim擷取螢幕畫面
2.11 Shell Script簡介
2.12 自動執行腳本
2.13 了解rc-local服務
2.14 常用的systemctl指令

|CHAPTER 03| Raspberry Pi連上網路
3.1 查看IP位址、閘道器及DNS
3.2 圖形介面設定靜態IP位址
3.3 終端機設定靜態IP位址
3.4 圖形介面設定Wi-Fi
3.5 設定Wi-Fi靜態IP位址
3.6 啟用SSH
3.7 Linux主機SSH遠端存取Pi
3.8 Windows主機SSH遠端連結Pi
3.9 使用SFTP進行檔案交換
3.10 Windows主機VNC遠端連結Pi

|CHAPTER 04| 連接Webcam
4.1 安裝Webcam
4.2 使用fswebcam工具
4.3 Webcam定時拍照
4.4 錄製Webcam視訊

|CHAPTER 05| 連接Pi相機模組
5.1 安裝Pi相機模組
5.2 設定IMX219相機模組
5.3 使用rpicam-hello預覽相機視訊
5.4 使用rpicam-jpeg拍照
5.5 使用rpicam-still拍照
5.6 使用rpicam-vid錄影
5.7 Pi相機模組建立縮時攝影
5.8 使用cron建立自動縮時攝影

|CHAPTER 06| Python基本語法
6.1 本章提要
6.2 撰寫Python程式
6.3 Python基礎
6.4 Python字串處理
6.5 Python控制敘述
6.6 自定義函式
6.7 串列
6.8 字典
6.9 元組
6.10 使用模組
6.11 在Python中執行Linux指令
6.12 檔案處理
6.13 例外處理

|CHAPTER 07| Python GPIO控制
7.1 Raspberry Pi GPIO
7.2 點亮LED
7.3 LED閃爍程式
7.4 控制LED的亮度
7.5 連接按鈕開關
7.6 按鈕控制LED
7.7 切換LED亮滅
7.8 消除按鈕按下的抖動
7.9 偵測物體運動
7.10 使用I2C 16x2字元液晶顯示器
7.11 測量Raspberry Pi CPU溫度
7.12 DHT11讀取環境溫濕度
7.13 資料記錄到USB隨身碟
7.14 使用OLED圖形顯示器

|CHAPTER 08| OpenCV影像處理
8.1 OpenCV簡介
8.2 安裝OpenCV套件
8.3 讀取及顯示影像
8.4 取得影像資訊
8.5 寫入及儲存影像
8.6 色彩空間轉換
8.7 影像平移
8.8 影像旋轉
8.9 影像放大縮小
8.10 影像仿射轉換
8.11 影像投影轉換
8.12 加強影像
8.13 影像模糊化
8.14 影像邊緣偵測
8.15 二值化黑白影像
8.16 侵蝕和膨脹影像
8.17 影像輪廓偵測

|CHAPTER 09| OpenCV串流視訊應用
9.1 擷取Webcam串流視訊
9.2 Webcam錄影
9.3 Webcam視訊處理
9.4 Webcam影像相減運動偵測
9.5 Webcam背景相減運動偵測
9.6 取得感興趣區域
9.7 使用滑鼠選取ROI
9.8 Webcam ROI物件運動偵測

|CHAPTER 10| MediaPipe影像辨識
10.1 MediaPipe簡介
10.2 安裝MediaPipe套件
10.3 MediaPipe AI視覺功能
10.4 MediaPipe使用入門
10.5 影像物件偵測
10.6 影像分割
10.7 影像人臉偵測
10.8 影像人臉標記偵測
10.9 影像姿勢標記偵測

|CHAPTER 11| MediaPipe串流視訊應用
11.1 Webcam物件偵測
11.2 Webcam手部標記偵測
11.3 Webcam手勢辨識
11.4 Webcam人臉偵測
11.5 Webcam姿勢標記偵測

|CHAPTER 12| Picamera2串流視訊應用
12.1 本章提要
12.2 虛擬環境使用Picamera2套件
12.3 儲存相機影像
12.4 錄製H.264視訊
12.5 建立MJPEG伺服器
12.6 OpenCV連接Pi Camera
12.7 OpenCV人臉偵測

|CHAPTER 13| Streamlit基礎
13.1 本章提要
13.2 安裝Streamlit
13.3 Streamlit文字元素
13.4 Streamlit多媒體元素
13.5 Streamlit互動元件
13.6 Streamlit佈局元件
13.7 使用Session State
13.8 建立多頁面應用程式

|CHAPTER 14| 建立網頁版ChatGPT
14.1 本章提要
14.2 取得OpenAI的API密鑰
14.3 安裝套件
14.4 網頁顯示OpenAI API模型清單
14.5 簡易聊天網頁
14.6 具串流回應的聊天網頁
14.7 Streamlit聊天元素
14.8 可儲存對話紀錄的串流聊天網頁
14.9 以JSON儲存對話紀錄
14.10 本章小結askw |CHAPTER 01| 安裝與設定Raspberry Pi 5
1.1 Raspberry Pi簡介
1.2 Raspberry Pi 5新特色
1.3 組裝Raspberry Pi 5
1.4 使用Raspberry Pi Imager
1.5 啟動Bookworm作業系統
1.6 圖形化檔案管理
1.7 raspi-config環境設定
1.8 基本Linux指令
1.9 序列埠登入Raspberry Pi 5

|CHAPTER 02| Bookworm作業系統
2.1 本章提要
2.2 Linux檔案系統
2.3 檔案管理指令
2.4 使用Nano編輯文字檔案
2.5 目錄管理
2.6 了解檔案權限
2.7 系統管理
2.8 更新作業系統
2.9 尋找及安裝軟體套件
2.10 使用grim擷取螢幕畫面
2.11 Shell Script簡介
2.12 自動執行腳本
2.13 了解rc-local服務
2.14 常用的systemctl指令

|CHAPTER 03| Raspberry Pi連上網路
3.1 查看IP位址、閘道器及DNS
3.2 圖形介面設定靜態IP位址
3.3 終端機設定靜態IP位址
3.4 圖形介面設定Wi-Fi
3.5 設定Wi-Fi靜態IP位址
3.6 啟用SSH
3.7 Linux主機SSH遠端存取Pi
3.8 Windows主機SSH遠端連結Pi
3.9 使用SFTP進行檔案交換
3.10 Windows主機VNC遠端連結Pi

|CHAPTER 04| 連接Webcam
4.1 安裝Webcam
4.2 使用fswebcam工具
4.3 Webcam定時拍照
4.4 錄製Webcam視訊

|CHAPTER 05| 連接Pi相機模組
5.1 安裝Pi相機模組
5.2 設定IMX219相機模組
5.3 使用rpicam-hello預覽相機視訊
5.4 使用rpicam-jpeg拍照
5.5 使用rpicam-still拍照
5.6 使用rpicam-vid錄影
5.7 Pi相機模組建立縮時攝影
5.8 使用cron建立自動縮時攝影

|CHAPTER 06| Python基本語法
6.1 本章提要
6.2 撰寫Python程式
6.3 Python基礎
6.4 Python字串處理
6.5 Python控制敘述
6.6 自定義函式
6.7 串列
6.8 字典
6.9 元組
6.10 使用模組
6.11 在Python中執行Linux指令
6.12 檔案處理
6.13 例外處理

|CHAPTER 07| Python GPIO控制
7.1 Raspberry Pi GPIO
7.2 點亮LED
7.3 LED閃爍程式
7.4 控制LED的亮度
7.5 連接按鈕開關
7.6 按鈕控制LED
7.7 切換LED亮滅
7.8 消除按鈕按下的抖動
7.9 偵測物體運動
7.10 使用I2C 16x2字元液晶顯示器
7.11 測量Raspberry Pi CPU溫度
7.12 DHT11讀取環境溫濕度
7.13 資料記錄到USB隨身碟
7.14 使用OLED圖形顯示器

|CHAPTER 08| OpenCV影像處理
8.1 OpenCV簡介
8.2 安裝OpenCV套件
8.3 讀取及顯示影像
8.4 取得影像資訊
8.5 寫入及儲存影像
8.6 色彩空間轉換
8.7 影像平移
8.8 影像旋轉
8.9 影像放大縮小
8.10 影像仿射轉換
8.11 影像投影轉換
8.12 加強影像
8.13 影像模糊化
8.14 影像邊緣偵測
8.15 二值化黑白影像
8.16 侵蝕和膨脹影像
8.17 影像輪廓偵測

|CHAPTER 09| OpenCV串流視訊應用
9.1 擷取Webcam串流視訊
9.2 Webcam錄影
9.3 Webcam視訊處理
9.4 Webcam影像相減運動偵測
9.5 Webcam背景相減運動偵測
9.6 取得感興趣區域
9.7 使用滑鼠選取ROI
9.8 Webcam ROI物件運動偵測

|CHAPTER 10| MediaPipe影像辨識
10.1 MediaPipe簡介
10.2 安裝MediaPipe套件
10.3 MediaPipe AI視覺功能
10.4 MediaPipe使用入門
10.5 影像物件偵測
10.6 影像分割
10.7 影像人臉偵測
10.8 影像人臉標記偵測
10.9 影像姿勢標記偵測

|CHAPTER 11| MediaPipe串流視訊應用
11.1 Webcam物件偵測
11.2 Webcam手部標記偵測
11.3 Webcam手勢辨識
11.4 Webcam人臉偵測
11.5 Webcam姿勢標記偵測

|CHAPTER 12| Picamera2串流視訊應用
12.1 本章提要
12.2 虛擬環境使用Picamera2套件
12.3 儲存相機影像
12.4 錄製H.264視訊
12.5 建立MJPEG伺服器
12.6 OpenCV連接Pi Camera
12.7 OpenCV人臉偵測

|CHAPTER 13| Streamlit基礎
13.1 本章提要
13.2 安裝Streamlit
13.3 Streamlit文字元素
13.4 Streamlit多媒體元素
13.5 Streamlit互動元件
13.6 Streamlit佈局元件
13.7 使用Session State
13.8 建立多頁面應用程式

|CHAPTER 14| 建立網頁版ChatGPT
14.1 本章提要
14.2 取得OpenAI的API密鑰
14.3 安裝套件
14.4 網頁顯示OpenAI API模型清單
14.5 簡易聊天網頁
14.6 具串流回應的聊天網頁
14.7 Streamlit聊天元素
14.8 可儲存對話紀錄的串流聊天網頁
14.9 以JSON儲存對話紀錄
14.10 本章小結

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