Ubuntu18.04下OpenCV3.4.11的安装及使用示例

一.初识OpenCV

OpenCV 的全称是 Open Source Computer Vision Library，是一个开放源代码的计算机视觉库。OpenCV 是最初由英特尔公司发起并开发，以 BSD 许可证授权发行，可以在商业和研究领域中免费使用，现在美国 Willow Garage 为 OpenCV 提供主要的支持。OpenCV 可用于开发实时的图像处理、计算机视觉以及模式识别程序，目前在工业界以及科研领域广泛采用。

OpenCV的应用领域包括:

2D和3D功能工具包
运动估计
面部识别系统
手势识别
人机交互
移动机器人
动作理解 物体识别
分割和识别
实体影像立体视觉:来自两个摄像机的深度感知
运动中的结构(SFM)
运动跟踪
增强现实

为了支持上述一些领域，OpenCV包括一个统计机器学习库，其中包含:

提升(Boosting)
决策树学习
梯度提升树
期望最大化算法
k最近邻算法
朴素贝叶斯分类器
人工神经网络
随机森林
支持向量机(SVM)
深层神经网络(DNN)

二、安装 OpenCV

1.安装包

1.1下载 OpenCV 3.4.11 数据包

进入官网下载

提示：虚拟机上下载很慢，建议先在Windows下载完成，然后复制到ubantu home目录下

1.2文件复制

在解压缩包之前，将 opencv-3.4.11.zip 复制到 home 文件夹下，再解压缩。
具体如下：

1.3解压安装包

首先通过Ctrl+Alt+T,进入终端
输入命令：unzip opencv-3.4.11.zip对其进行解压

1.4使用 cmake 安装 opencv

首先输入命令cd opencv-3.4.11进入解压后的文件夹：opencv-3.4.11

然后进入 root 用户，并更新一下，输入命令：
sudo su
sudo apt-get update
接着再执行这条命令安装 cmake
sudo apt-get install cmake
安装依赖库，输入命令：
sudo apt-get install build-essential libgtk2.0-dev libavcodec-dev libavformat-dev libjpeg.dev libtiff5.dev libswscale-dev
sudo apt-get install libgtk2.0-dev
sudo apt-get install pkg-config

再创建 build 文件夹,然后进入我们创建的文件夹：build,输入命令：
mkdir build
cd build
使用 cmake 编译参数:
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local …
或者使用第二条默认参数cmake ..

• 在主机中使用 ctrl+c 复制命令，再虚拟机中使用快捷键 ctrl+shift+v 粘贴命令即可，前提是虚拟机安装了 VMware Tools，而 VMware Tools 的安装网上有很多教程，这里就不再赘述。

1.5使用 make 创建编译

仍然是在 build 文件夹下进行。
sudo make

• 注：单线程编译：sudo make ，这会等待比较长的时间（30分钟左右），如果你想更快编译完，可以使用命令：sudo make -j4 ，而 -j4 表示使用 4 个线程进行编译。
  

再输入以下命令进行安装：
sudo make install

1.6配置环境

修改 opencv.conf 文件，打开后的文件是空的，添加 opencv 库的安装路径：/usr/local/lib，输入命令：
sudo gedit /etc/ld.so.conf.d/opencv.conf

保存后会看到之前的警告信息，不用担心，正常情况。
更新系统共享链接库
sudo ldconfig
配置 bash ，修改 bash.bashrc 文件
sudo gedit /etc/bash.bashrc
在文件末尾加入：

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

保存退出，然后执行如下命令使得配置生效
source /etc/bash.bashrc
然后更新一下,输入命令
sudo updatedb
最后查看 opencv 的版本信息
pkg-config --modversion opencv

至此opencv的安装就完成了!

三.实际应用

题目要求：

题目一

编写一个打开图片进行特效显示的代码 test1.cpp（见opencv编程参考资料 ）； 注意gcc编译命令: gcc test1.cpp -o test1 pkg-config --cflags --libs opencv
1）请解释这条编译命令，它是如何获得opencv头文件、链接lib库文件的路径的？
2）改用make+makefile方式编译 上述程序（用变量命名格式写makefile文件，并包括 clean选项)

1. 创建文件

首先创建一个代码存放文件夹 code ，然后进入文件夹中，输入命令：
mkdir code
cd code
然后创建test1.cpp文件,输入命令
gedit test1.cpp
然后输入下列代码：

#include 
#include 
using namespace cv;
using namespace std;
int main(int argc, char** argv)
{
	CvPoint center;
    double scale = -3; 

	IplImage* image = cvLoadImage("lena.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;
}

2.编译文件

gcc编译器：gcc + 文件名 + -o + 输出文件流名称 +` 支持包

输入命令

gcc test1.cpp -o test1 `pkg-config --cflags --libs opencv`

但我们会发现此处会显示编译出错，查阅资料明白原因在于需要用 C++ 编译器编译你的接口模块，将gcc 改为g++即可。

g++ test1.cpp -o test1 `pkg-config --cflags --libs opencv`

然后在用同文件夹下准备一张图片，文件名为：lena.jpg
执行以下命令输出结果
./test1
然后我们就可以看到由 lena.jpg 生成的一个 test.png ，呈现的不同效果了。

3 关于编译命令的解释

gcc编译命令

gcc  test1.cpp  -o  test1  `pkg-config --cflags --libs opencv`

下面笔者将回答题目中提出的问题：

解释这条编译命令，它是如何获得opencv头文件、链接lib库文件的路径的？

pkg-config：
检查库的版本号，如果所需要的库的版本不满足要求，它会打印出错误信息，避免链接错误版本的库文件。
获得编译预处理参数，如宏定义，头文件的位置；获得链接参数，如库及依赖的其它库的位置，文件名及其它一些连接参数。自动加入所依赖的其它库的设置。

–cflags：
用来指定程序编译时所需要的头文件所在目录。

–lib：
指定程序所需要的动态链接库目录。

4.改用make+makefile方式编译

要求：用变量命名格式写makefile文件，并包括 clean选项
按照之前的方式，我们先创建一个文件夹，这里命名为“aaa”，并将一个.jpg的图片放置其中
mkdir aaa
cd aaa

在aaa文件夹下创建一个yun.c的文件，gedit yun.c同时将（1）中的代码写入其中：
（注意要将之前的"lena.jpg"改为"aaa.jpg"）

接下来，再创一个makefile文件，由于题目要求通过变量命名格式写makefile文件，因此，makefile文件内容如下：
gedit makefile

.PHONY: clean
CC  = g++
BIN = a.out
OBJS = yun.o 
$(BIN): $(OBJS)
    @echo "start compiling..."
    @echo $(CC)
    $(CC) -o $(BIN) $(OBJS)
    @echo "compile done"
yun.o: yun.c
    $(CC) -c -o yun.o yun.c
clean:
    rm -f $(BIN) $(OBJS)

• 注意需要用Tab键代替空格
  make一下,此时我们发现系统报错，且未生成所需的"yun"文件
  此时我们输入下列命令进行错误解决

g++ `pkg-config --cflags opencv` -o yun yun.c `pkg-config --libs opencv`

再输入如下命令输出结果
make
./yun

由此可以发现改用make+makefile方式编译上述程序，也可以达到相应的图像处理结果。

题目二

练习使用opencv库编写打开摄像头压缩视频的程序。参考示例代码1和示例代码2。并回答：

1）如果要求打开你硬盘上一个视频文件来播放，请问示例代码1第7行代码如何修改？

2）在示例代码1第9行的while循环中，Mat是一个什么数据结构？ 为什么一定要加一句waitKey延时代码，删除它行不行？

3）示例代码1代码会在while循环中一直运行，你如果试图用鼠标关闭图像显示窗口，会发现始终关不掉。需要用键盘Ctrl+C 强制中断程序，非常不友好。如何改进？

1.下载cheese

sudo apt-get install cheese

2.虚拟机获取摄像头权限

使用快捷键 Win + R ，输入 services.msc ，并回车。

找到 VMware USB Arbitration S… 服务，确保启动了。

点击 “ 虚拟机 ” ，然后点击 “ 设置(S)… ”。

选择 “ USB控制器 ” ，将 “ USB兼容性 ” 设置为 “ USB 3.0 ” ，并点击确定。

选择 “ 虚拟机 ” ，再选择 “ 可移动设备 ” ，再选择 “ Quanta USB2.0 VGA UVC WebCam ” ，最后点击 “ 连接 ” ，再弹出的窗口内点击 “ 确定 ” 。

虚拟机右下角这个摄像头图标有个小绿点，则连接成功。

运行命令:· susb 查看usb设备列表中是否有摄像头型号。

3.播放视频

首先创建一个test2.cpp文件,输入以下命令
gedit test2.cpp
输入以下代码

#include 
using namespace cv;
int main()
{
	//从摄像头读取视频
	VideoCapture capture("man.mp4");
	//循环显示每一帧
	while(1){
		Mat frame;//定义一个Mat变量，用于存储每一帧的图像
		capture >> frame;//读取当前帧
		if(frame.empty())//播放完毕，退出
			break;
		imshow("读取视频帧",frame);//显示当前帧
		waitKey(30);//掩饰30ms
	}
	system("pause");
	return 0;
}

然后记得在code文件夹下放置一个视频man.mp4，而后编译test2.cpp文件

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

在这里插入图片描述

输入如下命令运行
./test2

便可以顺利播放man.mp4视频

• 问题回答：

1.如果语句：VideoCapture capture(0)，后面的参数设置为 0，则从摄像头读取视频并循环显示每一帧；如果设置为一个视频的文件名，比如：man.mp4 ，则会将视频读取并循环显示每一帧。

2.while循环体中的 Mat 数据结构其实是一个点阵，对应图像上的每一个点，点的集合形成了一帧图像。

3.语句：waitKey(30) ，中的参数单位是 ms 毫秒，也就是每一帧间隔 30ms，该语句时不能删除的，否则会执行错误，无法播放视频或录制视频。

4.录制视频

首先创建一个test3.cpp,输入下列命令
gedit test3.cpp
然后输入以下代码

/*********************************************************************
打开电脑摄像头，空格控制视频录制，ESC退出并保存视频RecordVideo.avi
*********************************************************************/
#include
#include 
#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
	//打开电脑摄像头
	VideoCapture cap(0);
	if (!cap.isOpened())
	{
		cout << "error" << endl;
		waitKey(0);
		return 0;
	}

	//获得cap的分辨率
	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;//记录键盘按键
	char startOrStop = 1;//0  开始录制视频； 1 结束录制视频
	char flag = 0;//正在录制标志 0-不在录制； 1-正在录制

	while (1)
	{
		cap >> frame;
		key = waitKey(100);
		if (key == 32)//按下空格开始录制、暂停录制   可以来回切换
		{
			startOrStop = 1 - startOrStop;
			if (startOrStop == 0)
			{
				flag = 1;
			}
		}
		if (key == 27)//按下ESC退出整个程序，保存视频文件到磁盘
		{
			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;
}

编译test3.cpp文件

g++ test3.cpp -o test3 `pkg-config --cflags --libs opencv`

输入命令运行
./test3
此时摄像头开启，可以看到笔者的小熊。
此时便生成了一个 .avi 文件，并不断生成帧。

四.总结

本文详细讲述了如何在在Ubuntu下安装OpenCV，也带领读者和笔者一起进行了OpenCV的初探，了解了其基础的用法，而 OpenCV 的使用确实有意思，可以应用在许多领域，比如人脸识别、摄像监控等等，等待我们去探索。

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参考 1.https://blog.csdn.net/ssj925319/article/details/109231145 2.https://blog.csdn.net/weixin_46129506/article/details/120646081