2019-08-20

2020-06-18

ラズパイ(Raspberry Pi)へOpenCVをインストールして画像解析する

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今回はラズパイへ画像認識ライブラリのOpenCvをインストールし、画像処理を行います。

○開発環境○

プログラミング言語:Python 3.6

使ったラズパイのモデル：Raspberry Pi 3 Model b+ ラズベリーパイ 3 b

※Python 3.7系は動作が不安定なので、6系をお勧めします

なお、Pythonはpvenvを利用してインストールしています。

インストールパスは以下

/home/pi/.pyenv/shims/python

PvenvとPythonのインストール方法は以下

ラズパイ(Raspberry Pi)へPyenvでPython3をインスールする

1:OpenCVとは
2:OpenCVのサンプルコードを利用して、顔の画像に枠を設定する
3:OpenCVをラズパイにインストールする
4:OpenCVを公式からダウンロード
5:OpenCVのビルドを行う
6:OpenCVのコンパイル
7:PythonでOpenCVを利用する際のサンプルコード
エラーfunction-cvtcolorの場合
エラーdetectmultiscaleの場合
OpenCVの関連書籍とか

1:OpenCVとは

インテルが開発したオープンソースの画像解析ライブラリになります。

これを利用して画像から人物判定を行ったり、画像にモザイクをかけるなど様々な機能が搭載されています。

様々なプログラミング言語で利用可能ですが

今回はこちらをPython3を利用し、OpenCVの有名なテスト画像lenaを利用します。具体的には以下の事を行います

2:OpenCVのサンプルコードを利用して、顔の画像に枠を設定する

ラズパイへOpenCVをダウンロードすると以下と同様のサンプル画像もダウンロードされます。

lena

これにOpenCvで処理を加えると

lena

上記のように顔の部分に枠が設定され、顔認識されます

勿論自分で用意した画像や動画に同様の処理を加える事も可能です。

サンプル画像はlena(レナ)と呼ばれ、意図せず世界的な有名人になったみたいです。

lena詳細（英文)

3:OpenCVをラズパイにインストールする

pythonのライブラリで

opencv-python

という物があるのですが、こちらはOpenCV非公式のライブラリです。

ざっくり試すにはopencv-pythonの方がいいですが、あくまで非公式ツールです。

その為公式サイトからのOpenCVをダウンロードしてビルドする方法を記載していますが、公式ファイルが重いので、インストールに1時間かかります。

中断しても、再開したら中断地点からダウンロードが開始されますいずれにしても時間がある時にインストールした方がいいです

手順はこちらの記事を参考にしました。

上記を元につまづいたところに解説を付記します

ホームディレクトリでパッケージ管理システムをアップデート

cd ~

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

各種ライブラリのインストール

sudo apt-get install build-essential cmake unzip pkg-config
sudo apt-get install libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev

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

sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev
sudo apt-get install libgtk-3-dev
sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran
sudo apt-get install python3-dev

4:OpenCVを公式からダウンロード

バージョン3.4.3をwgetでダウンロード

wget -O opencv.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/3.4.3.zip

モジュールをダウンロード

wget -O opencv_contrib.zip https://github.com/opencv/opencv_contrib/archive/3.4.3.zip

ファイルを解凍

unzip opencv.zip
unzip opencv_contrib.zip

PythonへpipとNumPyをインストール

sudo apt-get install python3-pip

numpyをインストール（５分くらいかかります)

pip3 install numpy

installと表記されて、画面が進まない事がありますが、問題ありません。そのままお待ち下さい

5:OpenCVのビルドを行います。

cd ~/opencv-3.4.3/
mkdir build
cd build
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
    -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
    -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \
    -D INSTALL_C_EXAMPLES=OFF \
    -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/opencv_contrib-3.4.3/modules \
    -D PYTHON_EXECUTABLE=~/.virtualenvs/cv/bin/python \
    -D BUILD_EXAMPLES=ON ..

6:OpenCVのコンパイル

makeでコンパイルしますが、１時間以上かかります。 ２回ほど途中で中断しましたが、中断しても続きからコンパイルされます。

make -j4

OpenCVをインストールする

sudo make install
sudo ldconfig

以下コマンドでOpenCVがインストールされたか確認

pkg-config --modversion opencv
3.4.3

pythonのパッケージとして、インストールされているか確認

 ls /usr/local/lib/python3.6/site-packages/
 cv2.cpython-36m-x86_64-linux-gnu.so

名称変更

cd /usr/local/lib/python3.6/site-packages/
sudo mv cv2.cpython-36m-x86_64-linux-gnu.so cv2.so

pyenvを利用している場合はpyenv配下のsite-packagesへ移動

sudo mv cv2.so /home/pi/.pyenv/versions/3.6.0/lib/python3.6/site-packages

pythonコマンドで動作確認

python3
>> import cv2
>> cv2.__version__

7:PythonでOpenCVを利用する際のサンプルコード

以下が全コードです

import cv2
import numpy as np

faceCascade = cv2.CascadeClassifier('opencv-3.4.3/data/haarcascades_cuda/haarcascade_frontalface_alt.xml')

img = cv2.imread('topencv-3.4.3/samples/data/lena.jpg', cv2.IMREAD_COLOR)
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
face = faceCascade.detectMultiScale(gray, 1.1, 3)

if len(face) > 0:
        for rect in face:
                cv2.rectangle(img, tuple(rect[0:2]), tuple(rect[0:2]+rect[2:4]), (0, 0,255), thickness=2)
else:
        print( "no face" )

cv2.imwrite('detected.jpg', img)

コードは以下の内容を参考にしています。

参考サイト

サンプル画像を調べるには、以下のコマンドでパスを確認します

find opencv-3.4.3 -name lena.jpg

opencv-3.4.3/doc/js_tutorials/js_assets/lena.jpg
opencv-3.4.3/samples/data/lena.jpg

カスケードファイルについても指定を誤るとエラーになります以下コマンドでパスを確認できます。

find opencv-3.4.3 -name haarcascade_frontalface_alt.xml

function 'cvtColor'

画像パスの指定が間違っている画像ファイル名の名前の指定が誤っています。

 error: (-215:Assertion failed) !empty() in function 'detectMultiScale'

detectMultiScale

カスケードファイルのパス指定が間違っている。

error: (-215:Assertion failed) !empty() in function 'detectMultiScale'

findコマンドでカスケードファイルのパスを確認

find opencv-3.4.3 -name haarcascade_frontalface_alt.xml


opencv-3.4.3/data/haarcascades_cuda/haarcascade_frontalface_alt.xml
opencv-3.4.3/data/haarcascades/haarcascade_frontalface_alt.xml
opencv-3.4.3/samples/winrt_universal/VideoCaptureXAML/video_capture_xaml/video_capture_xaml.Windows/Assets/haarcascade_frontalface_alt.xml
opencv-3.4.3/samples/winrt/FaceDetection/FaceDetection/Assets/haarcascade_frontalface_alt.xml

上記で出力されたパスを相対かフルパスで指定すれば解決します。