树莓派OpenCV系列教程01：开发环境搭建

2019-11-21 14:38 作者:微雪电子 0人读过 | 我要投稿

PS: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。

运行指令：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：

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：

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：

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

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。

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