OpenCV/Linux 試用記

OpenCV/Linux試用記

OpenCV-2.4.5-1/Fedora 19における注意をこのWebsiteの最後に加筆しました。

　Linux (Ubuntu 12.04 LTS)にOpenCVをインストールしたが（2013/03/22）、備忘録としてこのウェブサイトを構築した。

　Ubuntuの場合、インストールはソフトウェアセンターにおいて「opencv」を検索語として設定すると関連するソフトウェアが表示される（図１）。

図１

ハードディスクに余裕があるので、すべてインストールすることにした。まず、「Development files for opencv」を選んでインストールすると、他の多くのソフトウェアも一緒にインストールされる。その後、まだインストールされていないソフトウェア（多くない。あと数回のインストールですべてインストールできる）を１つずつインストールしていく。

　インストールが終わったので、簡単なプログラムを書いて、試してみた。プログラムをコンパイルとリンク、すなわちビルドして、実行形式のファイル（オブジェクト）を作成した。コンパイルではヘッダーファイルの指定、リンクではライブラリの指定を行うことになる。ヘッダーファイルの指定は、プログラムを書くときにも関係してくるので、「プログラミングとコンパイル（ヘッダーファイルの指定）」として説明する。その後、「リンクにおけるライブラリの指定」の説明を行う。また、２つのWindowを表示する簡単なプログラムを複数の*.cppファイルで作成し、makeファイルによるビルド例を示す。

プログラミングとコンパイル（ヘッダーファイルの指定）

以下のようなプログラムを書いた。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　リスト１　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#include <highgui_c.h>

int main(){

IplImage * img = cvLoadImage( "TestImg.bmp" );

cvNamedWindow( "TestImage", CV_WINDOW_AUTOSIZE );

cvShowImage( "TestImage", img );

cvMoveWindow( "TestImage", 100, 100 );

cvWaitKey(0);

cvReleaseImage( &img );

cvDestroyWindow( "TestImage" );

return 0;

}

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

まず、コンパイルのために必要なヘッダーファイルを探す必要がある。上のプログラムでは「highgui_c.h」が指定されているが、これは以下のようにして見つけることができる。

「Find Files/Folders」を起動して、「内容」ページの「次のテキストを含む」欄に上のプログラムで用いられているOpenCVの関数、例えば「cvLoadImage」を設定する。

図２

次に、「名前／場所」ページの「場所」欄に、ヘッダーファイルを探しているので「/usr/include」まで設定する。自信がないときはルート「/」でもよいが、検索に時間が掛かる。

図３

場所の設定後、「検索」ボタンをクリックすると検索が始まる。検索が終了すると図４のように、指定したテキスト（図２）を含むファイルが、名前とその存在するフォルダ名とともに表示される（図４）。

図４

表示されているファイル名をクリックすると、そのファイルがエディタで表示される（図５）。エディタの検索機能を使ってテキスト（図２の場合は、「cvLoadImage」）を探せばよい。

図５

図５でのcvLoadImage関数の関数頭部の宣言から、cvLoadImageの宣言がhighgui_c.hで行われていることがわかる。引数の並びにおける「CV_DEFAULT(値)」は別のヘッダーファイルで定義されているマクロであり、この左のiscolorがデフォルト引数であることを示すものである（すなわち、何も指定しなくてもよい）。図４、図５に示されている結果から、関数cvLoadImageを用いるためには、フォルダ　/usr/include/opencv2/highgui/ にあるファイル highgui_c.h をヘッダーファイルとしてincludeしなければならないことがわかる。g++ コマンドを以下のように実行する（図６）。

g++ －c –I/usr/include/opencv2/highgui/ Check.cpp

図６

図６に示されているようにコンパイルは成功している。オプション「-c」は、コンパイルのみ行うことを意味する。「-I」を付けて「-I/usr/include/opencv2/highgui/」と示したフォルダ「/usr/include/opencv2/highgui/」は、ファイル名が「<highgui_c.h>」のように < と > で挟まれたファイル highgui_c.h が、システムに登録されたフォルダに加えて「-I」を付けて示されたフォルダからも探されることを指示するものである。

コンパイルまでは成功したので、次はリンク時に指定するライブラリの設定を行う。

リンク（ライブラリの指定）

　OpenCVのライブラリは「libopencv_」で始まり、「.a」で終わる形式の名前であり、フォルダ「/usr/lib」以下に格納されているので、図７のように「Find Files/Folders」の「名前」欄と「場所」欄を設定する。文字 * は任意の文字列と対応可能である。

図７

プログラム（リスト１）の関数「cvLoadImage」を検索条件のテキストとして指定して（図８）、「検索」ボタンをクリックすると図８のような検索結果を得る。

図８

「最初にマッチ・・・」欄で数値の一番小さい「libopencv_highgui.a」を必要なライブラリの候補として試してみるため、このライブラリをリンク時に探索するものとして指定する「-lopencv_highgui」を付けて「-c」オプションを「-o」に変えたg++コマンドを次のように実行してみる。

g++ -o Check –I/usr/include/opencv2/highgui/ Check.cpp –lopencv_highgui

オプション「-l文字列」は、リンク時に必要なものを「lib文字列.a」のライブラリからも探すように指示するものである。したがって、「-lopencv_highgui」は、「libopencv_highgui.a」というライブラリからもリンク時に必要なものが探されることになる。このファイルは、フォルダ「/usr/lib」下にあるが、フォルダ「/usr/lib」がリンク時の探索の対象に含まれていることは、システムに設定されている。

上の「g++ -o ・・・」の実行結果は、図６に示されているように「cvReleaseImage」に関連して「・・・libopencv_core・・・」に関わるエラーが出ている。検索テキストとして「cvReleaseImage」を設定して、図７の条件で検索すると図９の結果を得る。

図９

「libopencv_core.a」が上がっているので、オプションに「-lopencv_core」を加えた

g++ -o Check –I/usr/include/opencv2/highgui/ Check.cpp –lopencv_highgui –lopencv_core

を実行してみる。結果は、図６に示されているように成功である。プログラムで指定されている「TestImg.bmp」という名前の画像ファイルをプログラムと同じフォルダに用意して、作成された実行形式ファイルを

./Check

と実行すると、図１０のように画像ファイルが表示される。

図１０

Enterキーを押すと、「cvWaitKey(0);」の実行終了となり、表示された画像は消えてプログラムの実行終了となる。

makefileの利用

makefileの基本構成要素は

ターゲット：　条件１　・・・　条件N

（タブ）コマンド

となっている。「ターゲット」が存在しない、あるいは「ターゲット」の作成時刻より新しい作成時刻をもつ「条件？」が存在するとき、「タブ」に続く「コマンド」が実行される。上のコマンド

g++ -o Check –I/usr/include/opencv2/highgui/ Check.cpp –lopencv_highgui –lopencv_core

を実行するmakefileは

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　makefile　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

Check: Check.cpp

g++ -o Check –I/usr/include/opencv2/highgui/ Check.cpp –lopencv_highgui –lopencv_core

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

と作成すればよい。このmakefileをプログラムと同じフォルダに置いておいて、コマンドmakeを

make

と実行すれば、実行形式のファイルCheckが存在しない、あるいはプログラムソースコードファイルCheck.cppの方が実行形式のファイルCheckより新しいとき、コマンド

g++ -o Check –I/usr/include/opencv2/highgui/ Check.cpp –lopencv_highgui –lopencv_core

が実行される（図１１）。

図１１

makefileを作成するときに、利用する可能性のあるヘッダーファイルのフォルダとライブラリをすべて列挙しておくと便利である。このとき、makefileの形式として

実行形式ファイル名：　プログラミングで作成するファイル名の並び

g++ -o 実行形式ファイル名　ヘッダーファイルの存在する可能性のあるフォルダの指定の並び　コンパイルの対象となる *.cpp ファイルの並び　使用する可能性のあるライブラリファイルの指定の並び

という形が簡単である。

　まず、OpenCVのヘッダーファイルの存在するフォルダの場所を調べる。名前として「opencv*」（ * は任意の文字列を表す）、場所として「/usr/include」を指定して検索すると図１２の結果を得る。

図１２

/usr/include/opencv/の中を見ると図１３のように表示される。したがって、「-I/usr/include/opencv」と指定しておけばよいことがわかる。

図１３

/usr/include/opencv2/の中は図１４のようになっている。「-I/usr/include/opencv2/calib3d」・・・と指定しておく。

図１４

ライブラリの方は、「libopencv_???.a」という形式の名前なので、名前欄は「*opencv*.a」を設定し、場所欄は「/usr/lib」を設定して検索すると、図１５の結果を得る。

図１５

ライブラリの検索場所としてシステムには「/usr/lib」が登録されており、またライブラリ名は先頭の「lib」と末尾の「.a」を除いた形で指定するので、「-lopencv_features2d」・・・などとオプションを追加しておく。

図１１で用いられているmakefileを、他のOpenCVのプログラムのときに使用する可能性のあるヘッダーファイルのフォルダとライブラリを追加したものに拡張すると以下のようになる。

CheckAll: Check.cpp

g++ -o CheckAll -I/usr/include/opencv -I/usr/include/opencv2 -I/usr/include/opencv2/calib3d -I/usr/include/opencv2/contrib -I/usr/include/opencv2/core -I/usr/include/opencv2/features2d -I/usr/include/opencv2/flann -I/usr/include/opencv2/gpu -I/usr/include/opencv2/highgui/ -I/usr/include/opencv2/imgproc -I/usr/include/opencv2/legacy -I/usr/include/opencv2/ml -I/usr/include/opencv2/objdetect -I/usr/include/opencv2/video Check.cpp -lopencv_calib3d -lopencv_contrib -lopencv_core -lopencv_features2d -lopencv_flann -lopencv_gpu -lopencv_highgui -lopencv_imgproc -lopencv_legacy -lopencv_ml -lopencv_objdetect -lopencv_video

上の内容をmakefileAllという名前のファイルとして保存したときは、makeコマンドは

make –f makefileAll

という形式で用いる（図１６）。オプション「-f ファイル名」を付けると、「-f」に続くファイル名のファイルの内容がmakeによって実行される。単に「make」だけのコマンドのときは、makefileがmakeコマンドの対象となる。

図１６

以上の解説におけるプログラムおよびmakefileは、圧縮ファイルDemoOpenCV.zipとして用意した。ダウンロード・解凍して自由に用いることができる。

上のmakefileの形式の説明おける「コンパイルの対象となる *.cpp ファイルの並び」は、複数のファイルがコンパイルの対象となる可能性を含んでいる。次に、複数のファイルで構成されたプログラムのビルドを行うmakefileの例を示す。

複数のソースコードファイルのビルド

２つのWindowの提示とmakeファイルの使用例

　リスト１のプログラムは単一のソースコードファイルから構成されている。複数のソースコードファイルを扱っている場合の例を、２つのWindowを提示するリスト２のプログラムで説明する。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　リスト２　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#include <highgui_c.h>

#include "win_1.h"

#include "win_2.h"

int main(){

// The first window appears

show_win_1();

cvWaitKey(0);

// The second window appears

show_win_2();

cvWaitKey(0);

// The second window disappears

cvReleaseImage( &img_2 );

cvDestroyWindow( "TestImage_2" );

cvWaitKey(0);

// The first window disappears

cvReleaseImage( &img_1 );

cvDestroyWindow( "TestImage" );

return 0;

}

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

リスト２のプログラムでは、最初のWindowを提示するソースコードファイルwin_1.cppと２番目のWindowsを提示するソースコードファイルwin_2.cppが別に用意されている。また、プログラム全体にわたって用いる変数を定義するためのソースコードファイルcommon.cppも用意されている。これらのファイルをそれぞれのヘッダーファイルとともに以下に示す。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　common.h　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#ifndef COMMON_CK

#define COMMON_CK

#include <highgui_c.h>

extern char * wnm_1, * wnm_2;

extern IplImage * img_1, * img_2;

#endif

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　common.cpp　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#include "common.h"

char * wnm_1, * wnm_2;

IplImage * img_1, * img_2;

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　win_1.h　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#ifndef WIN_1_CK

#define WIN_1_CK

#include "common.h"

void show_win_1();

#endif

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　win_1.cpp　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#include "win_1.h"

void show_win_1(){

img_1 = cvLoadImage( "TestImg.bmp" );

cvNamedWindow( "TestImage", CV_WINDOW_AUTOSIZE );

cvShowImage( "TestImage", img_1 );

cvMoveWindow( "TestImage", 100, 50 );

}

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　win_2.h　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#ifndef WIN_2_CK

#define WIN_2_CK

#include "common.h"

void show_win_2();

#endif

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　win_2.cpp　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

#include "win_2.h"

void show_win_2(){

img_2 = cvLoadImage( "TestImg_2.png" );

cvNamedWindow( "TestImage_2", CV_WINDOW_AUTOSIZE );

cvShowImage( "TestImage_2", img_2 );

cvMoveWindow( "TestImage_2", 150, 100 );

}

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

上のプログラムをビルドするmakefileを以下のように用意した（makefileの形式およびおよびg++（-Iオプションと-lオプションについての説明参照）。

check: Check_1_2.cpp common.h common.cpp win_1.h win_1.cpp win_2.h win_2.cpp

g++ -o check -I/usr/include/opencv -I/usr/include/opencv2 -I/usr/include/opencv2/calib3d -I/usr/include/opencv2/contrib -I/usr/include/opencv2/core -I/usr/include/opencv2/features2d -I/usr/include/opencv2/flann -I/usr/include/opencv2/gpu -I/usr/include/opencv2/highgui/ -I/usr/include/opencv2/imgproc -I/usr/include/opencv2/legacy -I/usr/include/opencv2/ml -I/usr/include/opencv2/objdetect -I/usr/include/opencv2/video Check_1_2.cpp common.cpp win_1.cpp win_2.cpp -lopencv_calib3d -lopencv_contrib -lopencv_core -lopencv_features2d -lopencv_flann -lopencv_gpu -lopencv_highgui -lopencv_imgproc -lopencv_legacy -lopencv_ml -lopencv_objdetect -lopencv_video

makeコマンドによる実行例を図１７に示す。

図１７

Windowに表示される２枚の画像のファイルをプログラムと同じフォルダに用意した後、プログラムを

./check

と実行すると、まず１番目のWindowが表示される（図１８）。

図１８

Enterキーを押すと２番目のWindowが表示される（図１９）。

図１９

さらにEnterキーを押すと、2番目のWindowが消える（図２０）。

図２０

次のEnterキーの押下で、１番目のWindowも消えて、プログラムの実行終了となる。

上のmakefileの例のように、複数のソースコードファイルを扱うビルドになるとmakefileにおいて指定するファイル名が増えてくる。また、「/usr/include/opencv2/」のように同じ文字列が何回も使われている。これらをマクロを使って書き直すと以下のようになる（ファイルmakefileMacroとして作成した）。

OCV_I = /usr/include/opencv2

FILES_H = common.h win_1.h win_2.h

FILES_CPP = Check_1_2.cpp common.cpp win_1.cpp win_2.cpp

check: $(FILES_CPP) $(FILES_H)

g++ -o check -I/usr/include/opencv -I$(OCV_I) -I$(OCV_I)/calib3d -I$(OCV_I)/contrib -I$(OCV_I)/core -I$(OCV_I)/features2d -I$(OCV_I)/flann -I$(OCV_I)/gpu -I$(OCV_I)/highgui/ -I$(OCV_I)/imgproc -I$(OCV_I)/legacy -I$(OCV_I)/ml -I$(OCV_I)/objdetect -I$(OCV_I)/video $(FILES_CPP) -lopencv_calib3d -lopencv_contrib -lopencv_core -lopencv_features2d -lopencv_flann -lopencv_gpu -lopencv_highgui -lopencv_imgproc -lopencv_legacy -lopencv_ml -lopencv_objdetect -lopencv_video

上のmakefileMacroを使用するmakeコマンドの実行は、オプション「-f」を付けて

make –f makefileMacro

となる。実行例を図２１に示す。

図２１

マクロOCV_I、FILES_H、FILES_CPPがmakeコマンドの実行時にその値である文字列に置き換わっていることが分かる。ファイルmakefileMacroは、マクロFILES_HおよびFILES_CPPに適切なヘッダーファイル名のリストおよびソースコードファイル名のリストを並べることにより、他のプログラムに対して同じように使用することができる。ファイルmakefileMacroおよびプログラムファイルは圧縮ファイルDemoOpenCV_1_2.zipにまとめた。ダウンロード・解凍して自由に用いることができる。