树莓派opencv+contrib+xmake环境搭建

目录

0.Intro

1. 环境搭建过程

1.1 树莓派系统安装

1.2 树莓派ssh连接准备

1.3 更改apt源

1.4 安装clang

1.5 安装eigen

1.6 安装xmake

1.7 安装opencv与opencv_contrib

1.8 摄像头设置

1.9 Github加速

1.10 测试

2 参考网站

0.Intro

最近要搞树莓派上的目标识别，装了一手opencv，折腾了不少，在这里记录一下安装过程，也为了以后的再安装给自己一个参考。

第一次发csdn，格式按着hexo排的，感觉有点看着不太舒适，先不改了

如果有问题的话可以看我的博客

环境：

opencv - 4.5.5

opencv_contrib - 4.5.5

xmake - v2.6.3

raspberrypi - 4b with bullseye

storage -16G

cmake用的不熟，所以偷懒选择了xmake， 理论上除了树莓派不用局限在上面的版本

建议卡还是大一点，32G往上吧，可以少走点弯路

1. 环境搭建过程

1. 如无特殊说明，安装、下载、解压目录均在   ~ aka  /home/pi 下进行

2. bash里粘贴不是ctrlCV，用右键-粘贴或者它的快捷键都可以，^C是关闭进程，复制用鼠标选中就可以

1.1 树莓派系统安装

1. 树莓派的系统直接选择了官网上给出的烧录软件Raspberry Pi Imager，安装后打开的画面如下：

2. 选择SD所在的驱动器以及要烧录的系统，因为方便用树莓派的摄像头所以我用了默认的系统，16G的话必须选recommend的系统或者更简，再往上可以安装full

3. 进入设置，配置wifi、用户名等信息，并选择“跳过启动向导”

注1：若使用VNC显示画面，自行百度

注2：HDMI接口可能会因为外壳厚度而无法输出信号，建议裸机连接排障

1.2 树莓派ssh连接准备

1. 电脑上安装git，利用里面的git bash

2. 安装FileZilla，用于传输文件

3. 树莓派官方给的找树莓派方法是手机用Fing之类的，这个就看吧，我用的华为路由器的ip管理，总之得获取一个树莓派的地址

4. 打开bash，输入

   ssh {刚才设置的用户名,默认为pi}@{查到的树莓派地址}

   弹出询问的时候输入yes

   如果是重装的话需要在连接前，先删除电脑C:\Users\{yourname}\.ssh\known_hosts里的树莓派指纹

   输入密码，没有更改的话应该是raspberry，进入系统

5. FileZilla的方法类似，主机名为sftp://{yourip}

完成ssh连接

1.3 更改apt源

国内访问apt的速度比较慢，因此切换到清华源

安装过程参考：

1. raspbian | 镜像站使用帮助 | 清华大学开源软件镜像站 | Tsinghua Open Source Mirror

# 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 [arch=armhf] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ bullseye main non-free contrib rpi
deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ bullseye main non-free contrib rpi
​
# 如果需要 arm64 软件源，在 `/etc/apt/sources.list` 中加上
# (这个一般不用)
deb [arch=arm64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/multiarch/ bullseye main
​
# 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/ bullseye main

1.4 安装clang

因为我安装xmake时用默认方法没法编译，所以参考了issue使用了clang来编译

实际操作可以先试试不用clang，如果安不了再装

安装过程参考：

1. Raspberry Pi - Install Clang 9 and compile C++17 and C++20 programs | Solarian Programmer

1. 前往github release下载clang安装包，其名称应为clang+llvm-{version}-armv7a-linux-gnueabihf.tar.xz

2. 通过FileZilla将安装包传输至树莓派/home/pi目录下

3. 解压并安装

   tar -xvf clang+llvm-{version}-armv7a-linux-gnueabihf.tar.xz
   rm clang+llvm-{version}-armv7a-linux-gnueabihf.tar.xz
   mv clang+llvm-{version}-armv7a-linux-gnueabihf clang_{version}
   sudo mv clang_{version} /usr/local

4. 配置clang环境变量

   export PATH=/usr/local/clang_{version}/bin:$PATH
   export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/clang_{version}/lib:$LD_LIBRARY_PATH

5. 长久配置clang变量

   echo 'export PATH=/usr/local/clang_9.0.0/bin:$PATH' >> .bashrc
   echo 'export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/clang_9.0.0/lib:$LD_LIBRARY_PATH' >> .bashrc
   . .bashrc

6. 确定是否成功安装

   clang++ --version

   我的输出如下：

   pi@raspberrypi:~ $ clang++ --version
   clang version 13.0.1 (http://git.linaro.org/toolchain/jenkins-scripts.git d04b0fafc2d906fd9b2e8e55efb35c9cf7114e68)
   Target: armv7l-unknown-linux-gnueabihf
   Thread model: posix
   InstalledDir: /usr/local/clang_13.0.1/bin

7. 原文中还附带了卸载方法，我就没尝试，一般直接remake了(

1.5 安装eigen

在我的项目中需要用的eigen来解算，为了与opencv连接，在opencv前安装eigen，如果项目中没有使用可以跳过

安装过程参考

1. linux 下面如何安装Eigen_ttomchy的博客-CSDN博客_linux 安装eigen

1. 安装

   sudo apt-get install libeigen3-dev

2. 调整安装路径（好像不调整也可以，但是保险还是调了，反正是cp

   cd /usr/include/eigen3
   sudo cp Eigen/ .. -R

   原文有测试方法，我直接装了也没啥问题（

1.6 安装xmake

xmake还是一个非常香的编译器，所以用了它（其实还是不会cmake

遇到的最主要的问题还是make build和make LDFLAGS="-latomic都没成功，所以按照作者意见用了clang

安装过程参考：

1. https://github.com/xmake-io/xmake/issues/2119

2. https://github.com/xmake-io/xmake/issues/1384

3. xmake: 轻量级跨平台C/C++构建工具，采用lua语法接口API描述项目，提供依赖检测、编译、打包、安装、运行、调试一条龙服务

4. xmake

安装依赖

sudo apt-get install git

默认搭建过程：

git clone --recursive https://gitee.com/tboox/xmake.git
cd ./xmake
make build
./scripts/get.sh __local__ __install_only__
source ~/.xmake/profile

clang搭建过程：

git clone --recursive https://gitee.com/tboox/xmake.git
cd ./xmake
export CC=clang
bash <(curl -fsSL https://xmake.io/shget.text)

1.7 安装opencv与opencv_contrib

主角登场，这次还查了不少的参考

这玩意儿安的挺多，每次都给我整点新花样

什么时候能出opencv一键编译安装

安装过程参考：

1. （细节项）在Linux下用正确的姿势配置编译安装OpenCV - 知乎 -- 这个参考的还挺多的

2. 树莓派4B 安装opencv 及实时人脸检测-raspberry pi OS version : 2021/10/30 , Based on Debian version 11 (bullseye) - 知乎

1. 增大可用空间（如果卡大的话应该不需要

   sudo raspi-config

   方向键选择如下

   重启树莓派

2. 安装依赖

   sudo apt-get install -y build-essential
   sudo apt-get install -y cmake git libgtk2.0-dev pkg-config libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev
   sudo apt-get install -y python-dev python-numpy libtbb2 libtbb-dev libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libjasper-dev libdc1394-22-dev 
   sudo apt-get install -y libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev liblapacke-dev
   sudo apt-get install -y libxvidcore-dev libx264-dev
   sudo apt-get install -y libatlas-base-dev gfortran 
   sudo apt-get install -y ffmpeg

   参考1里给了使用脚本的安装方式，可以看一下

3. 在电脑上下载opencv源码

opencv 的 release页 下载Sources

opencv_contrib 的 tag页 下载与opencv版本相同的第三方库

1. 用FileZilla传输至树莓派

2. 解压并改名

   unzip opencv.zip
   unzip opencv_contrib.zip
   mv opencv-{version} opencv
   mv opencv_contrib-{version} opencv_contrib

3. 预编译opencv

   cd opencv
   #创建build文件夹
   mkdir build
   cd build

   #直接粘贴，包括换行
   cmake \
     -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
     -D OPENCV_GENERATE_PKGCONFIG=ON  \
     -D CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS='-latomic' \
     -D OPENCV_ENABLE_NONFREE=ON \
     -D WITH_TBB=ON \
     -D WITH_EIGEN=ON \
     -D WITH_GTK=ON \
     -D WITH_OPENGL=ON \
     -D WITH_V4L=ON \
     -D WITH_OPENCL=OFF \
     -D WITH_CUDA=OFF \
     -D BUILD_NEW_PYTHON_SUPPORT=ON \
     -D BUILD_DOCS=ON \
     -D BUILD_TESTS=OFF \
     -D BUILD_PERF_TESTS=OFF \
     -D BUILD_EXAMPLES=ON  \
     -D BUILD_opencv_gpu=OFF \
     -D BUILD_opencv_gpuarithm=OFF \
     -D BUILD_opencv_gpubgsegm=OFF \
     -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \
     -D INSTALL_C_EXAMPLES=ON \
     -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
     -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/ \
     -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=/home/pi/opencv_contrib/modules ..
     #上面这个OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH要填刚才解压移动的opencv_contrib文件夹里modules的位置，如果名字不一样记得改

   在预编译的过程中可能会出现下载不了的问题，一般是xfeature2D之类的容易出问题，可以百度一下怎么解决，我以前遇到了这次都还好，如果下次出问题再更新

4. 编译opencv

   sudo make -j4

   -j4 说明使用4核心（raspberry pi 4b的核心数）进行编译

   等待时间很长就等着吧

   在这个过程中可能会出现包下载不下来的问题，可以参照参考1进行排障

5. 编译到100%即可安装

   sudo make install

6. 配置环境

   1. 查找opencv4.pc文件，在/usr/local/lib/目录下建立pkgconfig目录，然后将build文件夹下编译生成的opencv4.pc 拷贝进/usr/local/lib/pkgconfig

      find ./ -name opencv4.pc

      我的返回如下

      pi@raspberrypi:~/opencv/build $ find ./ -name opencv4.pc
      ./unix-install/opencv4.pc

      进行复制

      sudo cp ./unix-install/opencv4.pc /usr/local/lib/pkgconfig

   2. 检查在系统中是否能找到头文件

      pkg-config --cflags --libs opencv4

      返回应该如下（具体的lib可能会有多有少，问题大部分情况不大

      pi@raspberrypi:~/opencv/build $ pkg-config --cflags --libs opencv4
      -I/usr/local/include/opencv4 -L/usr/local/lib/arm-linux-gnueabihf -lopencv_gapi -lopencv_stitching -lopencv_alphamat -lopencv_aruco -lopencv_barcode -lopencv_bgsegm -lopencv_bioinspired -lopencv_ccalib -lopencv_dnn_objdetect -lopencv_dnn_superres -lopencv_dpm -lopencv_face -lopencv_freetype -lopencv_fuzzy -lopencv_hfs -lopencv_img_hash -lopencv_intensity_transform -lopencv_line_descriptor -lopencv_mcc -lopencv_quality -lopencv_rapid -lopencv_reg -lopencv_rgbd -lopencv_saliency -lopencv_stereo -lopencv_structured_light -lopencv_phase_unwrapping -lopencv_superres -lopencv_optflow -lopencv_surface_matching -lopencv_tracking -lopencv_highgui -lopencv_datasets -lopencv_text -lopencv_plot -lopencv_videostab -lopencv_videoio -lopencv_wechat_qrcode -lopencv_xfeatures2d -lopencv_shape -lopencv_ml -lopencv_ximgproc -lopencv_video -lopencv_xobjdetect -lopencv_objdetect -lopencv_calib3d -lopencv_imgcodecs -lopencv_features2d -lopencv_dnn -lopencv_flann -lopencv_xphoto -lopencv_photo -lopencv_imgproc -lopencv_core

   3. 修改opencv.conf

      sudo nano /etc/ld.so.conf.d/opencv.conf
      ​
      #在opencv.conf中添加内容：
      /usr/local/lib

      ctrl+o enter 保存

      ctrl+x 退出

   4. 执行生效命令

      sudo ldconfig

   5. 修改bash.bashrc

      sudo nano /etc/bash.bashrc
      ​
      #文件末尾加入：
      export PKG_CONFIG_PATH=$PKG_CONFIG_PATH:/usr/local/lib/pkgconfig  

   6. 这里应该会有一个更新命令，但好像要装mlocate，我就贴个命令，不执行好像也没事

      source /etc/bash.bashrc  
      sudo updatedb  

   我们的opencv搭完啦！

1.8 摄像头设置

针对树莓派官方的摄像头，其他的没试过（

设置过程参考：

1. 子豪兄教你在树莓派上安装OpenCV - 知乎

硬件安装上，把板子放在桌面上，黑抽屉的两个耳朵往上拉，然后把排线塞进去即可

如果有问题的话先看硬件连接，没问题去百度

设置代码

sudo raspi-config

选择Interface Options-Legency Camera，启用它，重启

这时候好像就用不了VNC了，目前没有找解决方案除了直接外接显示器

测试代码

vcgencmd get_camera

我的输出

pi@raspberrypi:~/opencv/build $ vcgencmd get_camera
supported=1 detected=1

可以输入命令

raspistill -o image.jpg

会调用摄像头生成一张名为image.jpg的图片到/home/pi下

1.9 Github加速

如果测试时，xmake可以顺利下载依赖就不需要了

设置过程参考：

1. Linux中加速访问github - zonyZhang - 博客园 -- 本块基本全文粘贴

1. 登录Dns检测|Dns查询 - 站长工具

2. 查询以下域名映射,并分别取访问速度较快的一个ip

github.global.ssl.fastly.net -> 151.101.229.194

assets-cdn.github.com -> 203.208.39.99

TTL值越大证明响应速度越快

1. 将查询到的ip和域名设置到host中

   sudo nano /etc/hosts

   在hosts加入结果

   #github
   151.101.229.194  github.global.ssl.fastly.net
   203.208.39.99 assets-cdn.github.com

   保存,退出,并重启网络服务

   /etc/init.d/networking restart

1.10 测试

测试代码考虑到不一定有桌面输出，所以写了无需imshow的程序

TODO:还没有做摄像头的捕捉，过一阵更新吧

设置过程参考：

1. 在Ubuntu20.04下配置Opencv(C++)并用xmake构建和运行 - 小季不是咸鱼 - 博客园

2. xmake去github下载包失败 该如何绕过? · Issue #I1AW6Z · tboox/xmake - Gitee.com -- 最终未使用，仅作为github下载失败的解决方案之一

1. 在/home/pi下建立workspace/opencv-test（这部分文件夹起名随意，但建议放在/home/pi下，其中opencv-test即为我们的项目储存地

   cd ~
   mkdir workspace/opencv-test
   cd workspace/opencv-test

2. 创建代码，可以在电脑上编完再放上去，也可以在树莓派上现写

   #在/home/pi/workspace/opencv-test目录下
   touch test.cpp
   nano test.cpp

   或者FileZilla直接传写好的test.cpp

   测试代码如下

   #include 
   #include 
   ​
   using namespace std;
   using namespace cv;
   ​
   int main(){
       cout << "Programme begin." << endl;
       Mat input_image = imread("./image.jpg");
       cout << "Finish reading image." << endl;
       Mat output_image;
       cvtColor(input_image, output_image, COLOR_BGR2GRAY);
       cout << "Gen gray image." << endl;
       imwrite("./image_gray.jpg", output_image);
       return 0;
   }

3. 使用xmake编译

   xmake

   输入y确定，首次或者下面更改完xmake.lua后可能会下载一些依赖，等待下载，如果不行参照1.9处理

   这时候会找不到opencv.hpp

4. 更改xmake.lua

   nano xmake.lua

   将其修改为

   add_requires("opencv4")
   ​
   target("test")
       set_kind("binary")
       add_rules("mode.debug", "mode.release")
       add_includedirs("/usr/include", "/usr/local/include", "/usr/local/include/opencv4")
       add_packages("opencv4")
       add_files("test.cpp")
   ​
   set_languages("cxx17")

   这里注意的有：

   1. add_requires()和add_packages()用的是opencv4而非opencv这好像与pkg的安装有关，以后也得加4

   2. 如果多文件的话需要看一下参考，这个是不够的

5. 再次编译

   xmake

   在这之前设置了/usr/local/include/opencv4/opencv2到/usr/local/include/opencv4的软链接，如果下文出现错误可以尝试建立软链接（方法百度）

6. 运行文件

   xmake -r

7. 终端和FileZilla都进入./build/linux/armv7a/release/

   cd build/linux/armv7a/release/

   FileZilla在release下上传名为image.jpg的图片（比如测试摄像头的那一张）

8. 运行

   ./test

   我的输出

   pi@raspberrypi:~/workspace/opencv-test/build/linux/armv7a/release $ ./test
   Programme begin.
   Finish reading image.
   Gen gray image.
   pi@raspberrypi:~/workspace/opencv-test/build/linux/armv7a/release $ ls
   image_gray.jpg  image.jpg  test

   应该会在同一文件夹下生成image_gray.jpg的灰度图，可以用FileZilla下载到电脑上查看（注意F5刷新FileZilla）

至此除了没有测试opencv读取摄像头已经全部完成了，在测试环境可能会出现各种各样烦得要死的问题，善用百度、csdn、git issue等平台吧

希望搭建顺利！

2 参考网站

以下是我在搭建环境时或多或少参照的内容，感谢他们的付出

1. clang搭建

   1. Raspberry Pi - Install Clang 9 and compile C++17 and C++20 programs | Solarian Programmer

   2. Getting Started with the LLVM System — LLVM 15.0.0git documentation

2. eigen安装

   1. linux 下面如何安装Eigen_ttomchy的博客-CSDN博客_linux 安装eigen

3. opencv搭建

   1. （细节项）在Linux下用正确的姿势配置编译安装OpenCV - 知乎

   2. 树莓派4B 安装opencv 及实时人脸检测-raspberry pi OS version : 2021/10/30 , Based on Debian version 11 (bullseye) - 知乎

   3. Linux（Ubuntu 18.04）中安装OpenCV + OpenCV_Contrib - 花落未殇 - 博客园

   4. 树莓派3和4B安装OpenCV教程（编译源码，一次成功）提供安装好OpenCV的系统镜像_zqxdsy的博客-CSDN博客_树莓派安装编译opencv

4. xmake搭建

   1. https://github.com/xmake-io/xmake/issues/2119

   2. xmake: 轻量级跨平台C/C++构建工具，采用lua语法接口API描述项目，提供依赖检测、编译、打包、安装、运行、调试一条龙服务

5. 摄像头设置

   1. 子豪兄教你在树莓派上安装OpenCV - 知乎

6. xmake测试

   1. 在Ubuntu20.04下配置Opencv(C++)并用xmake构建和运行 - 小季不是咸鱼 - 博客园

   2. xmake去github下载包失败 该如何绕过? · Issue #I1AW6Z · tboox/xmake - Gitee.com

7. github代理

   1. Linux中加速访问github - zonyZhang - 博客园

8. 搭建环境综合（为什么我最后才看见）

   1. 北理工机器人队RM视觉组ubuntu必备软件安装指南 - LightningStar - 博客园