Ubuntu 18下OpenCV3.4的安裝與使用示例

安裝環境：

VirtualBox虛擬機Ubuntu 18.04系統
OpenCV版本：3.4.14
本機環境：Windows 10

文章目錄

Ubuntu 18下OpenCV3.4的安裝與使用示例
- 一、認識 OpenCV
- 二、安裝 OpenCV
- - 1. 下載 OpenCV 3.4.11 資料包
  - 2. 解壓安裝
  - 3. 配置環境
- 三、編譯圖片
- - - 1. 創建檔案
  - 2. 編譯
- 四、編譯視頻
- - 1. 環境配置：
  - 2. 播放視頻
  - 3. 錄制視頻
- 五、總結

一、認識 OpenCV

開源計算機視覺(OpenCV)是一個主要針對實時計算機視覺的編程函式庫，
OpenCV的應用領域包括:

2D和3D功能工具包
運動估計
面部識別系統
手勢識別
人機互動
移動機器人
動作理解
物體識別
分割和識別
物體影像立體視覺:來自兩個攝像機的深度感知
運動中的結構(SFM)
運動跟蹤
增強現實

為了支持上述一些領域，OpenCV包括一個統計機器學習庫，其中包含:

提升(Boosting)
決策樹學習
梯度提升樹
期望最大化演算法
k最近鄰演算法
樸素貝葉斯分類器
人工神經網路
隨機森林
支持向量機(SVM)
深層神經網路(DNN)

二、安裝 OpenCV

1. 下載 OpenCV 3.4.11 資料包

OpenCV下載地址：

官網：https://opencv.org/

Github：https://github.com/opencv/opencv/releases

國內：https://www.bzblog.online/wordpress/index.php/2020/03/09/opencvdownload/

推薦選擇國內下載地址，有條件的可以選擇國外原裝進口，

本篇文章采用國內鏡像源下載，在虛擬機中打開游覽器（這里用的火狐），輸入網址，選擇opencv3.4最新版本進行下載：

請添加圖片描述
選擇.zip

Ubuntu中游覽器的默認下載位置是名為“下載”的檔案夾，如果不能通過cd進入可以選擇右鍵檔案夾選擇終端打開來解決

2. 解壓安裝

安裝之前，為了避免麻煩，首先我們輸入sudo su進入root模式，

桌面版的虛擬機可以直接通過滑鼠操作：右鍵壓縮包👉提取到此處，或者在終端輸入以下指令：

unzip opencv-3.4.14.zip

檢查是否安裝了cmake，因為我們需要使用cmake來安裝opencv，所以可以在終端輸入cmake來檢查，如果提示沒有找到，則需要安裝cmake，

請添加圖片描述

安裝cmake：

apt-get install cmake

請添加圖片描述

如果提醒需要apt-get update，那就在終端輸入下面的命令更新

sudo apt-get update

安裝完cmake之后需要安裝依賴包，在終端輸入以下命令來安裝依賴包

sudo apt-get install build-essential libgtk2.0-dev libavcodec-dev libavformat-dev libjpeg.dev libtiff5.dev libswscale-dev libjasper-dev

結果出現了以下問題：無法定位軟體包 xxxx

在這里插入圖片描述

百度參考了無法定位軟體包libjasper-dev的解決辦法后在終端輸入以下命令：

sudo add-apt-repository "deb http://security.ubuntu.com/ubuntu xenial-security main"
sudo apt update
sudo apt upgrade
sudo apt install libjasper1 libjasper-dev

若有提示輸入[Y/n]一律Y過去，

在這里插入圖片描述

安裝完cmake之后執行命令，創建編譯檔案夾，進入build檔案夾

mkdir build
cd build

使用cmake編譯引數

cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local ..

使用make創建編譯：仍然在build檔案夾下進行，在終端輸入

sudo make -j4

在這里插入圖片描述

不加 -j4 智障系統會使用單執行緒編譯，很浪費時間！而博主這里盡管通過 -j4使用四執行緒編譯也等了二十多分鐘

編譯好后執行如下命令安裝OpenCV

sudo make install

在這里插入圖片描述

3. 配置環境

安裝好opencv后，接下來就需要配置一些OpenCV的編譯環境，首先將OpenCV的庫添加到路徑，呼叫OpenCV時使用庫函式時系統可以找到庫函式的位置，在終端輸入下面的命令

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

或者選擇其他的文本編輯軟體如nano、vi/vim等打開，編輯系統檔案需要添加sudo選項，執行此命令后打開的檔案

可能是空白檔案，在檔案中添加以下內容

/usr/local/lib

在這里插入圖片描述
點擊右上角保存，然后關閉檔案，

退出之后會發現有警告資訊，不要擔心，這是正常情況

更新系統共享鏈接庫

sudo ldconfig

配置bash，修改bash.bashrc檔案

sudo gedit /etc/bash.bashrc

打開檔案后，在最末尾添加下面的文字

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

點擊保存后關閉文本編輯器

在這里插入圖片描述

然后執行下面的命令使配置生效和更新

source /etc/bash.bashrc
sudo updatedb

所有配置已經完成，之后可以順便查看一下OpenCV的版本資訊

pkg-config --modversion opencv

在這里插入圖片描述
版本無誤，開始后面的步驟，

三、編譯圖片

1. 創建檔案

首先創建test.cpp并編輯它

gedit test.cpp

輸入以下代碼

#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;
int main(int argc, char** argv)
{
	CvPoint center;
    double scale = -3; 

	IplImage* image = cvLoadImage("temp.jpg");
	argc == 2? cvLoadImage(argv[1]) : 0;
	
	cvShowImage("Image", image);
if (!image) return -1; 	center = cvPoint(image->width / 2, image->height / 2);
for (int i = 0;i<image->height;i++)
	for (int j = 0;j<image->width;j++) {
		double dx = (double)(j - center.x) / center.x;
		double dy = (double)(i - center.y) / center.y;
		double weight = exp((dx*dx + dy*dy)*scale);
		uchar* ptr = &CV_IMAGE_ELEM(image, uchar, i, j * 3);
		ptr[0] = cvRound(ptr[0] * weight);
		ptr[1] = cvRound(ptr[1] * weight);
		ptr[2] = cvRound(ptr[2] * weight);
	}

Mat src;Mat dst;
src = cvarrToMat(image);
cv::imwrite("test.png", src);

cvNamedWindow("test",1);  	imshow("test", src);
cvWaitKey();
return 0;
}

在這里插入圖片描述

上面的代碼里面我們用到了mat資料型別，在OpenCV的官網上面可以查詢到相關資料

官網Mat解釋：https://docs.opencv.org/3.4.14/d3/d63/classcv_1_1Mat.html

2. 編譯

OpenCV的矩陣是用Mat這個物件來存盤的，并且提供了一些函式操作矩陣的屬性，關于Mat資料型別的更多知識，請在OpenCV官網或者在CSDN上搜索，
接下來編譯檔案，執行下面的命令（注意：后面的符號`是英文輸入狀態下鍵盤左上角的~）

gcc test.cpp -o test `pkg-config --cflags --libs opencv`

如果出現以下錯誤，則需要用C++編譯器編譯介面模塊，
在這里插入圖片描述

解決方法是打開相關的so下的build.sh（每個產生so目錄下，都寫了build.sh），把gcc改成g++，然后再重新編譯，或者直接將輸入的命令中的gcc改為g++

g++ test.cpp -o test `pkg-config --cflags --libs opencv`

在這里插入圖片描述

在同一檔案夾下準備一張圖片，命名為temp.jpg

在這里插入圖片描述

執行編譯好的可執行檔案test，可以看到生成了test.png

在這里插入圖片描述

四、編譯視頻

1. 環境配置：

如果使用虛擬機來進行本實驗，那么需要讓虛擬機獲取攝像頭的權限，因為本人使用的虛擬機是VirtualBox6，與其他的VM虛擬機獲取權限的步驟有所出入，
以下步驟參考ROS與虛擬機-配置Vbox(Ubuntu)使用主機攝像頭
配置Vbox(Ubuntu)使用主機攝像頭

說明

在虛擬機里難免要使用內置或外置的攝像頭
比如在做ROS By Example例子就要使用usbcam
比如開發Opencv，使用攝像頭捕抓影像
要使用USB，就需要安裝擴展Oracle_VM_VirtualBox_Extension_Pack

步驟

下載Oracle_VM_VirtualBox_Extension_Pack
點擊進入下載頁面，選擇對應版本，因為本人使用的6以上的版本所以這里選擇6.1.0_RC1，然后下載下圖所標注的任意一個拓展包，
安裝到virtualbox, 在virtualbox管理器👉管理👉全域設定👉擴展，并在右上角的添加擴展,選擇拓展包所在位置，確定，
啟用攝像頭
安裝完成后，啟動虛擬機，

在設備 -> 攝像頭 -> 啟用攝像頭設備（名字各有不同）
在這里插入圖片描述
啟用后，可以通過命令：

ls /dev/video*

查看是否存在 camera 設備，
在這里插入圖片描述

測驗 camera
一般測驗攝像頭用到的命令是 cheese，以下是相關命令

sudo apt-get install -y //cheese安裝 cheese
cheese                  //呼叫 cheese
cheese -d /dev/video1   //呼叫指定的攝像頭

但是在我的虛擬機測驗卻找不到設備，不知道原因，可能是戴爾的問題，
在這里插入圖片描述
所以換一下其他方法

安裝 xawtv
sudo apt-get install -y xawtv

呼叫 xawtv
xawtv

呼叫指定的攝像頭
xawtv -d /dev/video1

在這里插入圖片描述
欸，還是不行，但這次至少沒有找不到設備，經過一番搜索之后，有人給出的答案是部分筆記本電腦的攝像頭無法被識別，那就是DELL的G3筆記本不夠優秀了，這不能賴我，

2. 播放視頻

創建一個test1.cpp檔案，代碼如下

#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc, char* argv[])
{
	VideoCapture capture;
	//capture.open(0);   //打開攝像頭  
	capture.open("temp.mp4");   //打開視頻  
	if (!capture.isOpened())
	{
		cout << "video not open." << endl;
		return 1;
	}
	double rate = capture.get(CV_CAP_PROP_FPS);     	//獲取當前視頻幀率
	//當前視頻幀
	Mat frame;
	//每一幀之間的延時
	int delay = 1000/ rate;      	//與視頻的幀率相對應
	while (1)
	{
		if (!capture.read(frame))   //獲取視頻或攝像頭的每一幀
		{
			cout << "no video frame" << endl;
			break;
		}
		imshow("video", frame);
		//引入延時
		//也可通過按鍵停止
				int k = waitKey(30);
		// 實作按鍵暫停和退出視頻播放功能		
		if (k == 27)
			break;
		else if (k == 32)
		{
			while (waitKey(0) != 32)
				waitKey(0);
		}
	}
	//關閉視頻，手動呼叫解構式（非必須）
	capture.release();
	return 0;
}

注意得在同目錄下有一個叫temp.mp4的視頻才行

打開效果如下，在鍵盤下按Esc推出，按下空格暫停/繼續，

在這里插入圖片描述

3. 錄制視頻

創建一個test2.cpp程式,代碼如下

#include<iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/core/core.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
	//打開電腦攝像頭
	VideoCapture cap(0);
	if (!cap.isOpened())
	{
		cout << "error" << endl;
		waitKey(0);
		return 0;
	}


//獲得cap的解析度
int w = static_cast<int>(cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH));
int h = static_cast<int>(cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT));
Size videoSize(w, h);
VideoWriter writer("RecordVideo.avi", CV_FOURCC('M', 'J', 'P', 'G'), 25, videoSize);

Mat frame;
int key;//記錄鍵盤按鍵
char startOrStop = 1;//0  開始錄制視頻； 1 結束錄制視頻
char flag = 0;//正在錄制標志 0-不在錄制； 1-正在錄制

while (1)
{
	cap >> frame;
	key = waitKey(100);
	if (key == 32)//按下空格開始錄制、暫停錄制   可以來回切換
	{
		startOrStop = 1 - startOrStop;
		if (startOrStop == 0)
		{
			flag = 1;
		}
	}
	if (key == 27)//按下ESC退出整個程式，保存視頻檔案到磁盤
	{
		break;
	}

	if (startOrStop == 0 && flag==1)
	{
		writer << frame;
		cout << "recording" << endl;
	}
	else if (startOrStop == 1)
	{
		flag = 0;
		cout << "end recording" << endl;
		
	}
	imshow("picture", frame);
}
cap.release();
writer.release();
destroyAllWindows();
return 0;
}

編譯test2.cpp檔案，在終端輸入下面的命令

g++ test2.cpp -o test2 `pkg-config --cflags --libs opencv`
./test2

運行效果如下圖所示：
在這里插入圖片描述

在按鍵上按下空格鍵暫停錄制/開始錄制，按下ESC鍵退出錄制，錄制好的視頻會保存在同一目錄下，
在這里插入圖片描述
打開看看剛才錄制的視頻

在這里插入圖片描述

錄制成功，除了沒有用到攝像頭以外其他都還不錯😟😟

五、總結

經過幾個實驗，發現OpenCV確實功能強大，（但還有些坑需要自己去填，比如這個攝像頭😢）所以能在多個功能得到應用，而且OpenCV支持多種語言，還可以在Windows系統下進行視頻開發

參考文章：
ROS與虛擬機-配置Vbox(Ubuntu)使用主機攝像頭
ZONE畫派：VirtualBox 呼叫攝像頭
江南煙膿雨：Ubuntu 18.04下OpenCV的安裝與簡單應用
可樂有點好喝：Ubuntu18.04下OpenCV3.4.11的安裝及使用示例

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