树莓派4B安装OpenCV4教程——跑通脸眼检测

准备部分

硬件

树莓派4B裸板
16GSD卡
TypeC 电源
CSI摄像头(没有/dev/video0的解决办法参见此解决办法)
PC机一台（Windows 7，用于远程树莓派）
路由器（组建局域网）

软件

Rasbian Buster OS（Raspbian Buster with desktop and recommended software，必须新版）
VNC远程连接软件（Windows自带的远程桌面连接比起这个很Low，强推这个，可以直接显示远程主机的视频）
Thonny Python IDE（系统会自带）
PCManFM（文件管理器，启动树莓派后，发现文件管理打不开，更新安装此软件即可）

换源

系统源（注意是Buster版本）
PIP源

正文部分（多步骤预警）

步骤1：扩充文件系统

运行raspi-config，在终端命令行中输入：

$ sudo raspi-config

在这里插入图片描述
选择第7个高级选项，接着点击A1 扩充文件系统

重启树莓派

$ sudo reboot

查看扩充后的分区

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/root        15G  4.3G  9.5G  32% /
devtmpfs        404M     0  404M   0% /dev
tmpfs           437M     0  437M   0% /dev/shm
tmpfs           437M  6.0M  431M   2% /run
tmpfs           5.0M  4.0K  5.0M   1% /run/lock
tmpfs           437M     0  437M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mmcblk0p1  253M   52M  201M  21% /boot
tmpfs            88M  4.0K   88M   1% /run/user/1000

OK，成功后进去下一步。

步骤2：安装依赖

2.1 更新所有包

$ sudo apt-get update 
$ sudo apt-get upgrade

2.2 安装开发工具 CMake

用于配置OpenCV构建过程

$ sudo apt-get install build-essential cmake pkg-config

2.3 安装图片I/O包

用于加载各种格式的图片

$ sudo apt-get install libjpeg-dev libtiff5-dev libjasper-dev libpng-dev

2.4 安装视频I/O包

相应地用于加载各种格式的视频

$ sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev
$ sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev

2.5 安装GTK开发库

用于编译OpenCV 子模块highgui

$ sudo apt-get install libfontconfig1-dev libcairo2-dev
$ sudo apt-get install libgdk-pixbuf2.0-dev libpango1.0-dev
$ sudo apt-get install libgtk2.0-dev libgtk-3-dev

2.6 安装优化库

用于优化矩阵操作

$ sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran

2.7 安装`Python 3`头文件

用于使用绑定的Python编译OpenCV

$ sudo apt-get install python3-dev

成功后进入下一步。

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#3：创建Python虚拟环境

3.1 安装虚拟环境管理工具`virtualenvwrapper`

$ sudo pip install virtualenv virtualenvwrapper

3.2 修改系统环境配置文件

在文件后面追加

# virtualenv and virtualenvwrapper
export WORKON_HOME=$HOME/.virtualenvs
export VIRTUALENVWRAPPER_PYTHON=/usr/bin/python3
source /usr/local/bin/virtualenvwrapper.sh

在这里插入图片描述
重新加载系统环境文件

$ source ~/.bashrc

3.3 创建Python虚拟环境

取名字为cv

$ mkvirtualenv cv -p python3

步骤4：PIP方式安装OpenCV

在虚拟环境下安装OpenCV4

(cv)$ pip install opencv-contrib-python==4.1.0.25

步骤5：测试OpenCV安装结果

$ python
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'4.1.0'
>>>

在这里插入图片描述
ok，恭喜OpenCV4成功安装。

用例部分

import cv2

#要更改自己的文件绝对路径
face_cascade = cv2.CascadeClassifier('/home/pi/Desktop/opencv-master/data/haarcascades/haarcascade_frontalface_default.xml')
eye_cascade = cv2.CascadeClassifier('/home/pi/Desktop/opencv-master/data/haarcascades/haarcascade_eye_tree_eyeglasses.xml')

#加载CSI摄像头，通过libv4l2
cap = cv2.VideoCapture(0)

#OpenCV版本测试
(major_ver, minor_ver, subminor_ver) = (cv2.__version__).split('.')

while cap.isOpened():
    _, img = cap.read()
    
    #计算摄像头的FPS
    if int(major_ver)  < 3 :
        fps = cap.get(cv2.cv.CV_CAP_PROP_FPS)
    else :
        fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
    
    gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.1, 4)

    for (x, y , w ,h) in faces:
        cv2.rectangle(img, (x,y), (x+w, y+h), (255, 0 , 0), 3)
        roi_gray = gray[y:y+h, x:x+w]
        roi_color = img[y:y+h, x:x+w]
        eyes = eye_cascade.detectMultiScale(roi_gray)
        for (ex, ey ,ew, eh) in eyes:
            cv2.rectangle(roi_color, (ex,ey), (ex+ew, ey+eh), (0, 255, 0), 5)

    
    font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
    text = 'FPS: '+ str(fps)

    #将FPS的值展现到视频帧中
    img = cv2.putText(img, text,(10,50), font, 1,
                            (0,255,255), 2, cv2.LINE_AA)
    # Display the output
    cv2.imshow('img', img)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

cap.release()

在虚拟环境中跑一下代码

(cv) pi@raspberrypi:cd code
(cv) pi@raspberrypi:~/code $ python eye_detection.py

结果如图
在这里插入图片描述

zbk_pointer

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