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树莓派OpenCV系列教程1:开发环境搭建

2019-9-6 14:31| 发布者: Tornado| 查看: 2144| 评论: 4

摘要: 本章将介绍OpenCV开发环境的搭建,搭建的版本为OpenCV4.1.0,同时支持Python3和C++,在搭建好后,将通过一个C++和Python的Demo打开CSI摄像头来测试开发环境是否搭建完成。 1 烧录系统 本教程采用的镜像是树莓派官方2 ...

本章将介绍OpenCV开发环境的搭建,搭建的版本为OpenCV4.1.0,同时支持Python3和C++,在搭建好后,将通过一个C++和Python的Demo打开CSI摄像头来测试开发环境是否搭建完成。

1 烧录系统

本教程采用的镜像是树莓派官方2019年7月10日发布的发行版镜像,代号Buster,如下图所示:

2 基本设置

2.1 把目录扩展到整个TF卡

本次搭建OpenCV开发环境,至少选择16G的TF卡,为了充分利用TF的存储空间,需要将TF卡空间扩展到整个TF卡。
在命令行输入命令,进入树莓派配置界面,用上下左右切换光标位置。

sudo raspi-config


2.2 开启摄像头

作为开源计算机视觉库,主要进行图像处理,对摄像头图像数据进行处理是主要需求,因此,开启摄像头是很有必要的。

2.2.1 启用摄像头

sudo raspi-config

进入Interfacing Options->Camera->Yes,即可启用摄像头。
检测摄像头是否正常,可以使用以下命令进行检测:

raspivid -t 0 -cs 0

2.2.2 准备视频流设备

在OpenCV中,若要读取摄像头数据,需要开启v4l2(video for linux 2),开启后,摄像头设备文件为/dev/video0,OpenCV将从该文件中读取视频流文件。

开启方法如下:

sudo vim /etc/modules

在末尾添加一行:

bcm2835-v4l2

2.3 更换软件源

鉴于国内网络环境下载各大镜像,软件包速度慢的问题,需要更换软件源,以防下载慢,且在本教程中,统一更换为清华源。

2.3.1 更换树莓派软件源

包括系统源与系统更新源,操作方法:

# 编辑 `/etc/apt/sources.list` 文件,删除原文件所有内容,用以下内容取代:
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main non-free contrib
deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main non-free contrib

# 编辑 `/etc/apt/sources.list.d/raspi.list` 文件,删除原文件所有内容,用以下内容取代:
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui

如下图所示:

清华软件源Raspbian官方说明

2.3.2 更换pip软件源

为加速Python pip安装速度,特更改Python软件源,操作方法:

pip install pip -U
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

清华软件源Pypi官方说明

2.4 重启

以上步骤均完成之后,需要进行重启才生效,重启命令如下:

sudo reboot

3 安装OpenCV所需要的库

3.1 安装numpy

sudo pip3 install numpy

3.2 安装OpenCV所需的依赖

sudo apt-get install build-essential git cmake pkg-config -y
sudo apt-get install libjpeg8-dev -y
sudo apt-get install libtiff5-dev -y
sudo apt-get install libjasper-dev -y
sudo apt-get install libpng12-dev -y

sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev -y

sudo apt-get install libgtk2.0-dev -y
sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran -y

4 下载OpenCV

本次安装的OpenCV版本为OpenCV 4.1.0,官方链接地址

需要下载包括OpenCV与OpenCV_Contrib两个仓库

OpenCV_4.1.0仓库:Github地址

OpenCV_Contrib_4.1.0仓库:Github地址

鉴于下载速度慢,建议采用Git Bash下载:

下载命令如下,注意添加—recursive及-b 4.1.0

 git clone -b 4.1.0 --recursive https://github.com/opencv/opencv.git
 git clone -b 4.1.0 --recursive https://github.com/opencv/opencv_contrib.git

下载后,建议采用Fillzilla或者U盘等方法把文件传输到树莓派中。

当然,也可以直接在树莓派命令行窗口执行以上命令进行下载,但请确保网络稳定。

5 配置Cmake

Cmake是一款跨平台的编译工具,经过配置,可输出适配于树莓派平台的Makefile

cd /home/pi/Downloads/opencv-4.1.0
mkdir build
cd build

配置Cmake,执行以下命令:

cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
-D INSTALL_C_EXAMPLES=ON \
-D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \
-D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=/home/pi/Downloads/opencv-4.1.0/opencv_contrib-3.4.0/modules \
-D BUILD_EXAMPLES=ON \
-D WITH_LIBV4L=ON \
-D PYTHON3_EXECUTABLE=/usr/bin/python3.7 \
-D PYTHON_INCLUDE_DIR=/usr/include/python3.7 \
-D PYTHON_LIBRARY=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libpython3.7m.so \
-D PYTHON3_NUMPY_INCLUDE_DIRS=/usr/lib/python3/dist-packages/numpy/core/include \
..

注意,以上命令需要根据您具体的软件环境进行修改,否则很可能报错。
其中:

  • CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \ 代表编译类型为发行版本
  • CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \ 安装路径
  • INSTALL_C_EXAMPLES=ON \ C demo
  • INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \ Python demo
  • OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=/home/pi/Downloads/opencv-4.1.0/opencv_contrib-3.4.0/modules \ OpenCV Contrib路径
  • BUILD_EXAMPLES=ON \ 编译demo
  • WITH_LIBV4L=ON \ 开启Video for Linux
  • PYTHON3_EXECUTABLE=/usr/bin/python3.7 \ Python3路径
  • PYTHON_INCLUDE_DIR=/usr/include/python3.7 \ Python3 include文件夹
  • PYTHON_LIBRARY=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libpython3.7m.so \ Python3库
  • PYTHON3_NUMPY_INCLUDE_DIRS=/usr/lib/python3/dist-packages/numpy/core/include \ Python3 Numpy安装路径
  • ..

如下图所示:

cmake 配置完成后的界面如下图所示:

注意:cmake执行时间一般在15分钟左右。

6 编译

在Cmake生成Makefile之后,便可进行编译:
输入并执行:

make

即开始进行编译,编译过程如下图所示:

注意:make编译时间比较长,一般编译时间在5小时左右。

7 安装

输入以下命令即可进行安装:

sudo make insall

注意:install安装时间一般在1分钟左右。

8 测试是否安装完成

测试包括Python及C++的测试,用到了摄像头及简单的OpenCV处理函数。

8.1 Python3:

#!/usr/bin/env python

'''
Waveshare OpenCV Tutorial
00_Test_OpenCV.py
A demo to show whether The OpenCV and CSI camera is well installed
'''

import numpy as np
import cv2

def main():
    print("OpenCV Version:{}".format(cv2.__version__))
    # 0: use CSI camera,1:use USB camera
    cap = cv2.VideoCapture(0)
    if(not cap.isOpened()):
        print("can't open this camera")

    while(True):
        ret, FrameImage = cap.read()
        if ret == True:
            # change to gray image
            GrayImage = cv2.cvtColor(FrameImage, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
            # blur the image 
            BlurImage = cv2.blur(GrayImage,(7,7))
            # use canny to detect contour
            CannyImage = cv2.Canny(BlurImage,3,9)
            # show the image
            cv2.imshow('Camera Capture',CannyImage)
            #Press Q to quit
            if (cv2.waitKey(1)) == ord('q'):
                cap.release()
                break
        else:
            break

if __name__ == '__main__':
    print(__doc__)
    main()
    # Release resource
    cv2.destroyAllWindows()

执行该Python脚本的情况如下:

8.2 C++:

#include
#include
#include
#include

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    cout << "Waveshare OpenCV Tutorial"<< endl;
    cout << "00_Test_OpenCV"<cout << "A demo to show whether The OpenCV and CSI camera is well installed" <cout << endl;
    cout << "OpenCV Version:" << CV_VERSION << endl;
    // 0: use CSI camera,1:use USB camera
    VideoCapture cap(0);
    if(!cap.isOpened())
    {
        cout<<"can't open this camera"<return -1;
    }    
    Mat FrameImage,GrayImage,BlurImage,CannyImage;
    while(1)
    {
        cap>>FrameImage;
        //Change to gray image
        cvtColor(FrameImage,GrayImage,COLOR_BGR2GRAY);
        //blur the image
        blur(GrayImage,BlurImage,Size(7,7));
        //use canny to detect contour
        Canny(BlurImage,CannyImage,3,9);
        //show the image
        imshow("Camera Capture",CannyImage);
        //Press Q to quit
        if(char(waitKey(1)) == 'q')
        {
            break;
        }
    }
    return 0;
}

CMakeLists.txt:

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(00_Test_OpenCV)
find_package(OpenCV REQUIRED)
add_executable(00_Test_OpenCV 00_Test_OpenCV.cpp)
target_link_libraries(00_Test_OpenCV ${OpenCV_LIBS})

编译并运行:

9 结语

若中途有安装失败,或多次尝试安装失败,不想浪费时间在搭建环境上,可直接使用我们提供的镜像,在我们提供的镜像中,除了已安装OpenCV4.1.0之外,还安装了TensorFlow和Keras,如下图所示:

链接:https://pan.baidu.com/s/1e1neaOQQhug-SL9zDofzKQ

提取码: 4mw6

扩展名为.z01的文件是zip文件的分卷,请同时下载两个文件,并将其放到同一个文件夹下,然后解压zip文件,即可得到镜像,大概15G左右,然后使用烧录工具烧写该镜像即可。


34

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最新评论

引用 游客 2019-11-13 16:16
当编译时出现fatal error: hdf5.h: No such file or directory 错误,需要sudo apt-get install libhdf5-dev  安装这个库才能继续编译
引用 Tornado 2019-11-6 19:25
: 这个镜像可以用在4B上吗
支持的
引用 游客 2019-11-3 17:16
这个镜像可以用在4B上吗
引用 Tornado 2019-9-17 10:23
链接:https://pan.baidu.com/s/1bkPMEw9u0BVMx6LhSBZPwg
提取码:mzto
扩展名为.z01的文件是zip文件的分卷,请同时下载两个文件,并将其放到同一个文件夹下,然后解压zip文件,即可得到镜像,大概15G左右,然后使用烧录工具烧写该镜像即可。

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