前言

樹莓派是一款基于ARM架構、Linux系統的極簡計算機，它自2012年發布以來，憑借小巧的體形和低廉的價格迅速風靡全球，既可以用于計算機編程教育，也可以作為機器人教育中嵌入式系統的控制核心。

第一種運行于樹莓派上的編程語言是Python，這也是當前人工智能領域最為流行的編程語言。Python是一種高級編程語言，適用于廣泛的應用場景，它的代碼簡單易讀，語法規則簡潔、明確，擴展功能開放、豐富，非常適合編程初學者入門學習。

機器視覺是人工智能中重要的細分研究領域，OpenCV則是當前機器視覺領域主流的開源處理庫。OpenCV提供包括Python語言在內的多種編程語言的調用接口，可以方便地用于計算機圖像處理，并可應用于面部識別、目標識別等具體問題。

作為一本以人工智能與機器人為主題的入門書籍，本書主要聚焦于在樹莓派平臺上使用Python語言調用OpenCV庫實現機器視覺的任務。全書內容共分為7章，前4章為樹莓派與Python編程基礎知識部分，第1章介紹人工智能與機器人的基本概念，第2章則介紹樹莓派主板與操作系統使用方法，第3章為簡單的Python編程入門學習內容，第4章介紹Python編程與樹莓派的硬件控制的結合；后3章則為機器視覺部分，第5章介紹OpenCV的使用方法，第6章結合機械臂硬件完成智能分揀項目，第7章則結合云臺硬件完成人臉追蹤機器人項目。

我們力求通過一系列分層次設計的軟硬件任務將人工智能的概念由淺入深地融入各個章節中，同時覆蓋Linux系統操作、Python編程、機器人系統搭建等多方面的綜合知識，希望本書可以作為中小學STEAM人工智能教育的一本基礎讀物，也可以作為中職、高職院校相關專業學生的參考書籍。

本書使用的控制核心為樹莓派3B+，其軟件環境為：操作系統Raspbian“Jessie”，Python版本3.5.3，OpenCV版本3.4.4。系統鏡像安裝方法及本書所有“試一試”環節的參考程序均可以訪問box.ptpress.com.cn/y/RC2020000001或掃描二維碼獲取。

在本書案例中使用的主要硬件載體是可在桌面上固定運轉的雙軸云臺和三軸機械臂等，它們可以代表一類智能機器人的形態。事實上，可以搭載人工智能系統的機器人形態還有很多種，例如可在平面內運動的輪式車型機器人、以多旋翼無人機為代表的空中機器人、模仿人類姿態的雙足機器人等，我們計劃在后續出版的書籍中使用它們結合其他人工智能主題知識完成更加豐富的硬件案例。

本書涉及的硬件材料和軟件內容均為奇異思維人工智能與機器人教育整體解決方案的一部分。奇異思維是杭州合學教育科技旗下的教育品牌，秉持“面向未來的教育”目標，希望能夠為提升中小學和職業院校學生的科技素養和創造力貢獻自己的力量。

同時，本書遵循開源、分享的創客精神，所有的硬件材料和軟件內容均可以很方便地從公共平臺獲取。讀者在充分理解的基礎上，不必局限于本書所列硬件，可自行獲取類似設備完成項目。

本書部分章節內容的完成得益于互聯網上的眾多開源項目，例如第7章人臉識別任務所使用到的OpenFace項目。在此，我們向這些開源項目的所有參與者表示衷心的感謝。

編者

2019年8月