树莓派安装OpenCV-4.3.0+Python

如果您曾经在Raspberry Pi(或之前的任何其他平台)上安装过OpenCV,那么您知道该进程可能非常耗时且需要安装许多依赖项和先决条件。本教程的目标是引导您逐步完成编译和安装过程。

前期准备

注:Raspbian-lite所需要的额外操作将单独标注。

  1. 一台装好系统的Raspbarry Pi(建议不低于16GB micro-SD卡)

    我手上的是Raspberry Pi 4b,安装的操作系统是Debian-Pi-Aarch64 – 为全新Raspberry Pi 4B适配的64位操作系统。

    系统镜像:2020-06-17-OPENFANS-Debian-Buster-Desktop-Aarch64-ext4-v2019-2.0-U3-Release.img

    链接:https://pan.baidu.com/s/1DfE2V_F2q5Uz0nTzy8G9Cg 
    提取码:ocrd

    理论上带GUI的操作系统都可以,比如Raspbian-full。 | 揭秘了揭秘了 Raspbian-lite操作成功!!!

    镜像烧写看这篇教程——树莓派系统镜像烧写

    如果是Raspbian的话,换源教程在这里——Linux源的基础操作

    至于这里为什么选择带GUI的桌面系统,总归还是太菜了,后面手动CMake了n次全部失败,所以不得不用到CMake-GUI来协助。

  2. 扩展SWAP分区,否则大概率会在编译过程中因为内存不足而爆掉。因为你编译到后面基本上看到的是下面的景象:

pi@raspbian:~$ free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          1.8Gi       1.3Gi       232Mi       112Mi       258Mi       277Mi
Swap:         3.0Gi       2.2Gi       843Mi

SWAP扩展分区教程——树莓派的SWAP分区扩展

根据我的编译过程来看RAM+SWAP最少需要5GB,建议给足一点,防止中途爆掉。

  1. 网络配置(可选)

    建议有软路由的小伙伴先把树莓派接入软路由,因为可能会在国外服务器拉取源代码文件,网络不通畅的话会导致这一过程十分的漫长。

  2. 资源预下载

    OpenCV4.3.0和opencv_contrib-4.3.0的安装包大家可从GitHub上搜索下载,如果网络有障碍,可从我的百度网盘下载(同时网盘内也上传了一些CMake易下载失败的文件):

链接:https://pan.baidu.com/s/1DtWG-BlsfSmTypd_2pEcSg 
提取码:p46j 

开始操作

Step1 扩展文件分区(Raspbian-lite等)

如果你是新安装的Raspbian操作系统,你应该将文件系统扩展至整张micro-SD卡

sudo raspi-config

你会看到:

选择“Advanced Options”

接着:

选择“A1. Expand File System

完成以后重启树莓派

sudo reboot

重启之后使用

df -h

可以看到当前的分区情况:

pi@raspbian:~$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            788M     0  788M   0% /dev
tmpfs           185M   20M  166M  11% /run
/dev/mmcblk0p2   29G   12G   16G  43% /
tmpfs           925M  1.4M  924M   1% /dev/shm
tmpfs           5.0M  4.0K  5.0M   1% /run/lock
tmpfs           925M     0  925M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mmcblk0p1  252M   89M  163M  36% /boot
tmpfs           185M   20K  185M   1% /run/user/1000

Step2 清理不必要文件和程序

sudo apt-get purge wolfram-engine
sudo apt-get purge libreoffice*
sudo apt-get clean
sudo apt-get autoremove

你可以获得更大的磁盘空间(毕竟安装OpenCV真的非常消耗空间,更何况还有SWAP分区)

Step3 安装依赖

首先更新源和程序

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

安装CMake相关构建工具

sudo apt-get install build-essential cmake pkg-config
sudo apt-get install cmake-gui #(Raspbian-lite不用)

图像I/O

sudo apt-get install libjpeg-dev libtiff5-dev libjasper-dev libpng12-dev

视频I/O

sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev
sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev

之后构建会用到的一个模块:

sudo apt-get install libgtk2.0-dev libgtk-3-dev

安装Python2.7和Python3

sudo apt-get install python2.7-dev python3-dev

Step4 下载/拷贝OpenCV源码

(带GUI的操作系统)

如果你在百度云下载了相关文件则把提前下载好的OpenCV文件拷贝到/home/pi文件夹里,并用

unzip

命令解压。

如果网络条件不错当然也可以直接下载:

cd ~
wget -O opencv.zip https://github.com/Itseez/opencv/archive/4.3.0.zip
unzip opencv.zip
wget -O opencv_contrib.zip https://github.com/Itseez/opencv_contrib/archive/4.3.0.zip
unzip opencv_contrib.zip

后面的4.3.0是版本号,可以根据实际的最新版本情况修改。

Raspbian-lite

获取源码:

git clone https://github.com/opencv/opencv.git
git clone https://github.com/opencv/opencv_contrib.git

这里需要注意,opencv和contrib必须对应否则编译会失败,因此我此处clone了最新的

Step5 配置Python

安装Python的包管理器pip

wget https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py
sudo python get-pip.py
sudo python3 get-pip.py

安装NumPy库

网络条件好用这个命令:

pip install numpy

网络条件不好用这个命令:

pip install numpy -i https://pypi.douban.com/simple

-i后面是服务器地址,可以根据实际情况切换速度比较快的国内服务器。

Step6 编译和安装OpenCV

构建项目

先创建build文件夹

cd ~/opencv-3.3.0/
mkdir build
cd build

然后开始构建:

以下是错误的构建命令

以下是错误的构建命令

以下是错误的构建命令

cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
    -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
    -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \
    -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=/home/pi/opencv_contrib-4.3.0/modules \
    -D BUILD_EXAMPLES=ON ..
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release \
    -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
    -D OPENCV_EXTRA_MODULES=/home/pi/opencv_contrib-4.3.0/modules \
    PYTHON3_EXECUTABLE = /usr/bin/python3 \
    PYTHON_INCLUDE_DIR = /usr/include/python3.7 \
    PYTHON_INCLUDE_DIR2 = /usr/include/arm-linux-gnueabihf \
    -D BUILD_EXAMPLES=ON ..
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
    -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
    -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=/home/pi/opencv_contrib-4.3.0/modules \
    -D ENABLE_NEON=ON \
    -D ENABLE_VFPV3=ON \
    -D WITH_GTK=ON \
    -D BUILD_TESTS=OFF \
    -D INSTALL_C_EXAMPLES=OFF \
    -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=OFF \
    -D BUILD_EXAMPLES=OFF ..

以上命令要么构建失败,要么编译到一半报错,具体原因由于水平有限我也不清楚。

(带GUI的操作系统)

无奈之下只好选择CMake-GUI来完成构建:

VNC连接树莓派,在远程桌面的终端中输入:

cmake-gui

启动cmake-gui如下:

在Where is the source code:选择opencv-4.3.0目录位置(我的位置为/home/pi/opencv-4.3.0),在Where to build the binaries:选择build位置(我的位置为/home/pi/opencv-4.3.0/build)。
选择完毕点击Configure,配置完毕会出现很多 红色 项目

  • 找到BUILD_opencv_world,后面的方框点上勾;
  • 找到在CMAKE_BUILD_TYPE 值处输入RELEASE,其他保持不变;
  • 找到OPENCV_ENABLE_NONFREE,在后面的方框点上勾(有的算法有专利,不点这个不能用,比如sift)
  • 找到OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH,选择opencv_contrib文件夹中的modules文件夹,注意是modules文件夹(我的路径是/home/pi/opencv_contrib/modules)。

完成以上工作再点击Configure,耐心等一等,如果上面还有红色的再点击Configure,直到没有红色为止。

Configure完成之后点击Generate,等一等即可。

正常情况下,等Generate完成之后,我们可以直接在build目录下输入命令:

make -j4

-j4命令是多核编译参数,这里的4就是4核的意思,CPU4核拉满能够提高一些效率。

(Raspbian-lite手动构建)

之前的cmake代码不成功大概是以下原因:

Python的libraries,numpy,packages Path都没有,说明Python环境不正常,不会生成Python的opencv库,到时候会报ImportError: No module named cv2的错误。

  1. 指定参数的时候有些没加-D。
  2. 没有启用BUILD_opencv_python3。
  3. 部分变量名错了

打开opencv的CMAKELists.txt,发现许多变量名是错的,下面是opencv的CMAKELists.txt部分代码。

环境Python3.7 & Python2.7

cmake -D BUILD_opencv_python3=YES \
-D CMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
-D OPENCV_EXTRA_MODULES=../../opencv_contrib/modules \
-D PYTHON3_LIBRARIES=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libpython3.7m.so \
-D PYTHON3_NUMPY_INCLUDE_DIRS=/usr/lib/python3/dist-packages/numpy/core/include/numpy/ ..

构建成功如图:

接着我们可以在build目录下输入命令:

make -j4

-j4命令是多核编译参数,这里的4就是4核的意思,CPU4核拉满能够提高一些效率。

随即开始编译。

请做好准备,这是一个,非常,非常,非常漫长的过程!!!!!!!!

请做好准备,这是一个,非常,非常,非常漫长的过程!!!!!!!!

请做好准备,这是一个,非常,非常,非常漫长的过程!!!!!!!!

有Building CXX object modules/python2/CMakeFiles/opencvpython2.dir//src2/cv2.cpp.o

和Building CXX object modules/python3/CMakeFiles/opencvpython3.dir//src2/cv2.cpp.o两部分编译得有20分钟,一度以为又死机了,实际上不是,耐心等待,树莓派编译特别慢。

在这个过程当中你可能会遇到不少问题,常见问题写在了末尾。

编译不出错完成之后,在build目录下输入命令:

sudo make install

Step7 配置环境

安装完需要配置环境,树莓派可以使用vim,nano等命令进行编辑,也可以安装gedit进行编辑,本菜鸟能力不强,还是喜欢用gedit,就安装了个gedit。输入命令如下:

sudo gedit /etc/ld.so.conf.d/opencv.conf

打开文件之后是空的,输入以下内容:

/usr/local/lib

保存后退出,再输入命令:

sudo ldconfig

更改环境变量,输入命令:

sudo gedit /etc/bash.bashrc

打开之后,在文件最后面输入以下内容:

PKG_CONFIG_PATH=$PKG_CONFIG_PATH:/usr/local/lib/pkgconfig 
export PKG_CONFIG_PATH

保存退出,opencv基本上就安装完成了。

Step8 检测安装是否成功

Python2.7检查

终端按照如下操作:

pi@raspbian:~/opencv-4.3.0/build$ python
Python 2.7.16 (default, Oct 10 2019, 22:02:15) 
[GCC 8.3.0] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'4.3.0'

如果看到了版本号则表示成功。

Python3.7检查

终端按照如下操作:

pi@raspbian:~/opencv-4.3.0/build$ python3
Python 3.7.3 (default, Dec 20 2019, 18:57:59) 
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'4.3.0'

如果看到了版本号则表示成功。

到此为止安装基本成功

后续工作

  1. 删除安装文件,清理空间。

  2. 别忘记把SWAP分区改回来!!!

    如果你跳过这一步的话,你的SD卡大概率过不了多久就会被写废!!!

    调整dphys-swapfile:

    sudo nano /etc/dphys-swapfile

    修改文件中以下项目为:

    # set size to absolute value, leaving empty (default) then uses computed value
    # you most likely don't want this, unless you have an special disk situation
    CONF_SWAPSIZE=100
    # CONF_SWAPSIZE=4096
    # CONF_MAXSWAP=4096

重启服务:

   ```bash
   sudo /etc/init.d/dphys-swapfile restart

你的SWAP分区将从4096MB变回100MB

opencv_config安装问题

报错1:没有那个文件或目录

编译OpenCV提示opencv_contrib缺少boostdesc_bgm.i等文件

解决方法:

查看 build 文件夹下的日志文件 CMakeDownloadLog.txt,在日志文件CMakeDownloadLog.txt中搜索 boostdesc_bgm.i 关键词。日志文件里就有它的下载地址,到指定位置下载即可。https://github.com/opencv/opencv_contrib/issues/1301,点开上面这个网址往下拉,有人提供了缺失的各个文件的链接,点击保存. 或者直接在这个网页里搜索 BenbenIO 这个用户的回答。
下载后,直接拷贝源码并生成同名文件,放在 opencv_contrib/modules/xfeatures2d/src/ 路径下即可。

报错2:编译时头文件不对

fatal error: features2d/test/test_detectors_regression.impl.hpp: 没有那个文件或目录

#include "features2d/test/test_detectors_regression.impl.hpp"

头文件include地址不对,解决方法如下:

将opencv-4.1.0/modules/features2d/test/文件下的

test_descriptors_invariance.impl.hpp
test_descriptors_regression.impl.hpp
test_detectors_invariance.impl.hpp
test_detectors_regression.impl.hpp
test_invariance_utils.hpp

拷贝到opencv_contrib-4.1.0/modules/xfeatures2d/test/文件下。

同时,将opencv_contrib-4.1.0/modules/xfeatures2d/test/test_features2d.cpp文件下的

#include "features2d/test/test_detectors_regression.impl.hpp"
#include "features2d/test/test_descriptors_regression.impl.hpp"

改成:

#include "test_detectors_regression.impl.hpp"
#include "test_descriptors_regression.impl.hpp"

将opencv_contrib-4.1.0/modules/xfeatures2d/test/test_rotation_and_scale_invariance.cpp文件下的

#include "features2d/test/test_detectors_invariance.impl.hpp" 
#include "features2d/test/test_descriptors_invariance.impl.hpp"

改成:

#include "test_detectors_invariance.impl.hpp"
#include "test_descriptors_invariance.impl.hpp"

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