Ubuntu下OpenCV的安装及使用示例

每一个程序背后都站着一堆优秀的代码库。 通过学习opencv图像库编程，了解如何借助第三方库函数完成一个综合程序设计。
学了Opencv，妈妈再也不用担心你不会图像编程啦！

一. 认识OpenCV

OpenCV是一个基于BSD许可（开源）发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库，可以运行在Linux、Windows、Android和MacOS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列 C 函数和少量 C++类构成，同时提供Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。

• OpenCV的应用领域包括:
  1、人机互动
  2、物体识别
  3、图像分割
  4、人脸识别
  5、动作识别
  6、运动跟踪
  7、机器人
  8、运动分析
  9、机器视觉
  10、结构分析
  11、汽车安全驾驶

二. 安装OpenCV

安装环境：VMware虚拟机安装的Ubuntu20.04系统 Opencv版本：3.4.11

（1）OpenCV安装包

• 在虚拟机中使用浏览器进行下载 OpenCV 3.4.11 数据包
  https://www.bzblog.online/wordpress/index.php/2020/03/09/opencvdownload/
• 如图，点击下载.zip压缩包，并保存在Files文件夹里
  

（2）解压安装包

• 在解压缩包之前，将opencv-3.4.11.zip复制到home文件夹下，再解压安装包
• 输入命令unzip opencv-3.4.11.zip进行解压
  

（3）使用cmake安装opencv

进入到解压后的文件夹下：

• 输入cd opencv-3.4.11命令进入解压后的文件夹opencv-3.4.11
• 输入mkdir build命令在opencv-3.4.11文件夹下新建build文件夹
• 输入cd build命令进入build文件夹

• 输入命令sudo cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local ..安装cmake
  

安装完成！

（4）使用make创建编译

仍然是在build文件夹下进行

• 输入sudo make -j4命令进行编译

注：sudo make表示单线程编译，这会等待比较长的时间，如果想更快编译完，使用命令：sudo make -j4， -j4表示使用 4个线程进行编译

编译完成！

（5）安装

• 输入sudo make install命令进行安装
  

（6）配置环境

• 输入命令sudo gedit /etc/ld.so.conf打开文件，在文件中加上一行include /usr/local/lib添加opencv库的安装路径
  
• 保存后会看到警告信息，不用担心，正常情况

• 输入sudo ldconfig命令更新系统共享链接库

• 输入命令sudo gedit /etc/bash.bashrc配置bash ，修改bash.bashrc文件
  

• 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source /etc/bash.bashrc命令使得配置生效
  
• 输入sudo updatedb命令更新一下，发现command not found
  

解决办法：执行sudo apt-get install mlocate，安装完成后再执行sudo updatedb

• 输入pkg-config --modversion opencv命令查看opencv的版本信息
  
  配置完成！

三. 示例

（1）打开图片

• 创建一个文件夹 picture ，然后进入该文件夹
  
• 输入gedit test1.cpp命令创建一个 test1.cpp 文件
• 写入以下代码然后保存

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

	IplImage* image = cvLoadImage("image1.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;
}

• 执行以下命令编译文件

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

• 准备一张图片放在picture文件夹下，文件名为：image1.jpg
  
• 执行命令./test1

发现错误：Failed to load module "canberra-gtk-module"
解决办法：执行sudo apt-get install libcanberra-gtk-module

再执行下列指令

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

然后再执行./test1就可以了

• 可以看到由 image1.jpg 生成了一个 test.png ，呈现了不同的效果
  

（2）打开摄像头压缩视频

1. 虚拟机获取摄像头权限

• 在主机上使用快捷键 Win + R，输入services.msc ，并回车
  
• 找到 VMware USB Arbitration S… 服务，确保其启动
  
• 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 ” ，选择 “ 可移动设备 ” ，再选择 “ Realtek… ” ，最后点击 “ 连接 ” ，在弹出的窗口内点击 “ 确定 ”
  
  
• 虚拟机右下角的摄像头图标有个小绿点，则连接成功
  

2. 播放视频

• 在picture文件夹里，打开终端输入gedit test2.cpp指令创建一个 test2.cpp 文件
• 输入以下代码并保存

#include 
using namespace cv;
int main()
{
	//从摄像头读取视频
	VideoCapture capture("Winnie.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;
}

代码讲解：
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：Winnie.mp4 ，则会将视频读取并循环显示每一帧。
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，有关 Mat详解请看：OpenCV中Mat数据结构。
语句：waitKey(30) ，中的参数单位是 ms 毫秒，也就是每一帧间隔 30 ms，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。

• 准备一个小视频，我这里准备了 Winnie.mp4
  
• 执行以下命令编译文件

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

• 执行命令./test2
  
  至此视频播放成功！

3. 录制视频

• 输入gedit test3.cpp命令创建一个 test3.cpp 文件
• 写入以下代码然后保存

/*********************************************************************
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;
}

• 执行以下命令编译文件

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

• 执行命令./test3
  生成了一个 .avi 文件，并不断生成帧
  
  至此视频录制成功！

四. 总结

在Ubuntu下安装OpenCV，确实比较麻烦，毕竟我重复安装了三次才成功，不过重复安装的过程却提高了我解决问题的能力，让我学到了不少新知识，受益匪浅。
整个Opencv的安装以及打开图片、播放视频、录制视频是学习Opencv的基础，掌握这些方法后，发现Opencv真的很有用，“学了Opencv，妈妈再也不用担心你不会图像编程啦！”可以运用到人脸识别、摄像监控等领域，希望能够对大家有所帮助~

五. 参考文献

Opencv 百度百科
Ubuntu18.04下OpenCV3.4.11的安装及使用示例
Opencv的安装方法