OpenCV4 のC++開発環境を整備する(自分用メモ)

■前提:
・対象:Linux または WSL(Windows Subsystem for Linux).
・言語:C++でOpenCVを使う.(Python からは anaconda 経由で使うなどを想定)

■今回のファイル:
まとめてhttps://github.com/dif-engine/memo/tree/master/opencvに置いてあります.

■OpenCV4のビルドとインストール
注意:以下のスクリプトを実行すると~/opencv がいじられます.適宜修正して使ってください.

cd;
sudo apt update
sudo apt-get install cmake libeigen3-dev libgtk-3-dev qt5-default freeglut3-dev libvtk6-qt-dev libtbb-dev ffmpeg libdc1394-22-dev libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libjpeg-dev libpng++-dev libtiff5-dev libopenexr-dev libwebp-dev libhdf5-dev libopenblas-dev liblapacke-dev
mkdir -p opencv && cd opencv
wget https://github.com/opencv/opencv/archive/4.2.0.zip
unzip 4.2.0.zip
mkdir opencv-4.2.0/build && cd opencv-4.2.0/build
cmake -G "Unix Makefiles" --build . -D BUILD_CUDA_STUBS=OFF -D BUILD_DOCS=OFF -D BUILD_EXAMPLES=OFF -D BUILD_JASPER=OFF -D BUILD_JPEG=OFF -D BUILD_OPENEXR=OFF -D BUILD_PACKAGE=ON -D BUILD_PERF_TESTS=OFF -D BUILD_PNG=OFF -D BUILD_SHARED_LIBS=ON -D BUILD_TBB=OFF -D BUILD_TESTS=OFF -D BUILD_TIFF=OFF -D BUILD_WITH_DEBUG_INFO=ON -D BUILD_ZLIB=OFF -D BUILD_WEBP=OFF -D BUILD_opencv_apps=ON -D BUILD_opencv_calib3d=ON -D BUILD_opencv_core=ON -D BUILD_opencv_cudaarithm=OFF -D BUILD_opencv_cudabgsegm=OFF -D BUILD_opencv_cudacodec=OFF -D BUILD_opencv_cudafeatures2d=OFF -D BUILD_opencv_cudafilters=OFF -D BUILD_opencv_cudaimgproc=OFF -D BUILD_opencv_cudalegacy=OFF -D BUILD_opencv_cudaobjdetect=OFF -D BUILD_opencv_cudaoptflow=OFF -D BUILD_opencv_cudastereo=OFF -D BUILD_opencv_cudawarping=OFF -D BUILD_opencv_cudev=OFF -D BUILD_opencv_features2d=ON -D BUILD_opencv_flann=ON -D BUILD_opencv_highgui=ON -D BUILD_opencv_imgcodecs=ON -D BUILD_opencv_imgproc=ON -D BUILD_opencv_java=OFF -D BUILD_opencv_ml=ON -D BUILD_opencv_objdetect=ON -D BUILD_opencv_photo=ON -D BUILD_opencv_python2=OFF -D BUILD_opencv_python3=OFF -D BUILD_opencv_shape=ON -D BUILD_opencv_stitching=ON -D BUILD_opencv_superres=ON -D BUILD_opencv_ts=ON -D BUILD_opencv_video=ON -D BUILD_opencv_videoio=ON -D BUILD_opencv_videostab=ON -D BUILD_opencv_viz=OFF -D BUILD_opencv_world=OFF -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -D WITH_1394=ON -D WITH_CUBLAS=OFF -D WITH_CUDA=OFF -D WITH_CUFFT=OFF -D WITH_EIGEN=ON -D WITH_FFMPEG=ON -D WITH_GDAL=OFF -D ITH_GPHOTO2=OFF -D WITH_GIGEAPI=ON -D WITH_GSTREAMER=OFF -D WITH_GTK=ON -D WITH_INTELPERC=OFF -D WITH_IPP=ON -D WITH_IPP_A=OFF -D WITH_JASPER=OFF -D WITH_JPEG=ON -D WITH_LIBV4L=ON -D WITH_OPENCL=ON -D WITH_OPENCLAMDBLAS=OFF -D WITH_OPENCLAMDFFT=OFF -D WITH_OPENCL_SVM=OFF -D WITH_OPENEXR=ON -D WITH_OPENGL=ON -D WITH_OPENMP=OFF -D WITH_OPENNI=OFF -D WITH_PNG=ON -D WITH_PTHREADS_PF=OFF -D WITH_PVAPI=OFF -D WITH_QT=OFF -D WITH_TBB=ON -D WITH_TIFF=ON -D WITH_UNICAP=OFF -D WITH_V4L=OFF -D WITH_VTK=OFF -D WITH_WEBP=ON -D WITH_XIMEA=OFF -D WITH_XINE=OFF -D WITH_LAPACKE=OFF -D WITH_MATLAB=OFF ..
make -j8
sudo make install

■opencv のライブラリパスを通す
vim ~/.bashrc して次のような行を加える:

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib

:wqして保存終了したら source ~/.bashrc しておく.

■C++サンプル
以下のサンプルは以前の記事のサンプルをOpenCV4に合わせてフィックスしたものです.

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/core.hpp>
#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgcodecs.hpp>
#include <opencv2/imgproc.hpp>

using namespace cv;
using namespace std;

#define image_path_string "madoka.png"
#define W 500
#define H 350

/*
CV_AA ==> LINE_AA
cvNamedWindow ==> namedWindow
cvWaitKey ==> waitKey
format ==> Formatter::format ; コードを参照
*/



#define IMAGESHOW(X) do{  \
  namedWindow(#X);      \
  imshow(#X, X);          \
  }while(0)

int main()
{
  //画像の読み込み
  Mat img1 = imread( image_path_string, IMREAD_COLOR);


  //画像をグレースケールで読み込む
  Mat img2 = imread( image_path_string, IMREAD_GRAYSCALE);


  //カラー画像の作成
  Mat img3 = Mat::zeros(Size(W, H), CV_8UC3);


  //応用:img2と同じサイズでグレー画像を作成
  Mat img4 = Mat::zeros(Size(img2.cols, img2.rows), CV_8UC1);


  //グレースケール画像をカラー画像に変換する
  Mat img2_color;
  cvtColor(img2, img2_color, COLOR_GRAY2BGR);


  //比較のために両方に「赤い対角線」を入れてみる
  const int W2 = img2.cols;
  const int H2 = img2.rows;
  line(img2, Point(0,0), Point(W2,H2)
    , Scalar(0,0,255), 3, LINE_AA);
  line(img2_color, Point(0,0), Point(W2,H2)
    , Scalar(0,0,255), 3, LINE_AA);
  //Scalar(b,g,r,alpha=0)


  //コピーコンストラクタ
  Mat img5(img2);
  //これは「浅い」コピーになる。
  //したがって、img5 に対する操作は img2 に反映される。
  line(img5, Point(0,H2/2), Point(W2,H2/2)
    , Scalar(0,255,0), 3, LINE_AA);


  Mat img6 = img2.clone();
  //これは「深い」コピーになる。
  //したがって、img6 に対する操作は img2 には全く反映されない。


  //画素に対する直接操作(グレースケール画像の場合)
  //市松模様にしてみる
  for(int y = 0; y < img6.rows; ++y)
  {
    for(int x = 0; x < img6.cols; ++x)
    {
      img6.at<unsigned char>(y,x)
        = 255 * ((x/10+y/10) % 2);
      // (y,x) という順であることに注意する。
    }
  }


  //画素に対する直接操作(カラー画像の場合)
  //一列毎に色が変わる市松模様にしてみる
  Mat img7 = img3.clone();
  for(int y = 0; y < img7.rows; ++y)
  {
    for(int x = 0; x < img7.cols; ++x)
    {
      img7.at<Vec3b>(y,x)[0] = ((y/10)%3 == 0)? 255 * ((x/10+y/10) % 2) : 0;//B
      img7.at<Vec3b>(y,x)[1] = ((y/10)%3 == 1)? 255 * ((x/10+y/10) % 2) : 0;//G
      img7.at<Vec3b>(y,x)[2] = ((y/10)%3 == 2)? 255 * ((x/10+y/10) % 2) : 0;//R
      // (y,x) という順であることに注意する。
    }
  }


  //画像の「原点」は左上である;
  //つまりx軸は左から右へ、y軸は上から下に走っている。
  circle(img6, Point(0,0), 100
    , Scalar(0,250,250), 5, LINE_AA);
  circle(img7, Point(0,0), 100
    , Scalar(0,250,250), 5, LINE_AA);


  //画像の保存:拡張子に応じた形式で保存される。
  imwrite("img7.png", img7);
  imwrite("img7.jpg", img7);
  imwrite("img7.bmp", img7);

  //文字列への書き出し
  //(検証しやすくするため小さめの画像でやる)
  Mat img8 = Mat::zeros(Size(20, 15), CV_8UC1);
  for(int y = 0; y < img8.rows; ++y)
  {
    for(int x = 0; x < img8.cols; ++x)
    {
      img8.at<unsigned char>(y,x) = 255 * ((x+y) % 2);
    }
  }

  //C言語のデータとして使える形式で書き出し
  ostringstream C_out;
  C_out << Formatter::get(Formatter::FMT_C)->format(img8);
  cout << "C:" << C_out.str() << endl;

  //CSV形式で書き出し
  ostringstream CSV_out;
  CSV_out << Formatter::get(Formatter::FMT_CSV)->format(img8);
  cout << "CSV:" << CSV_out.str() << endl;

  //Pythonのデータとして使える形式で書き出し
  ostringstream Python_out;
  Python_out << Formatter::get(Formatter::FMT_PYTHON)->format(img8);
  cout << "Python:" << Python_out.str() << endl;

  IMAGESHOW(img1);
  IMAGESHOW(img2);
  IMAGESHOW(img2_color);
  IMAGESHOW(img3);
  IMAGESHOW(img4);
  IMAGESHOW(img5);
  IMAGESHOW(img6);
  IMAGESHOW(img7);

  cout << "hit any key on some image window" << endl;
  waitKey(0);

  return 0;
}

これに対するMakefileは次の通りです:

help:
	@grep -E '^[0-9a-zA-Z_-]+[[:blank:]]*:.*?## .*$$' $(MAKEFILE_LIST) | sort | awk 'BEGIN {FS = ":.*?## "}; {printf "\033[1;32m%-30s\033[0m %s\n", $$1, $$2}'

.PHONY: help add


OPENCVHEADER = /usr/local/include/opencv4
 
LIB_LOADPATH = -L/usr/local/lib
 
LINK_OPENCV_LIBS = \
-lopencv_core \
-lopencv_imgcodecs \
-lopencv_highgui \
-lopencv_imgproc

 
LDFLAGS = -lm -lstdc++ $(LIB_LOADPATH) $(LINK_OPENCV_LIBS)
 

add : ## add some files
	git add Makefile basic1.cc

sample: sample.cc ## build sample.cc 
	$(CXX) $< -o $@ -I$(OPENCVHEADER) $(LIB_LOADPATH) $(LINK_OPENCV_LIBS)

make sample して ./sampleすればテストできます.
WSLでは画像が表示されないかもしれません.これはX環境の問題なのでこの記事で書いたような方法で整備をしておく必要があります.

Makefile の先頭にある help ターゲットはMakefile自己文書化の仕組みです.以前にこの記事で解説しました.

CのプロジェクトをC++に移行したら「定義されていない参照です」というコンパイルエラーが出るようになった件とその対処法

■要約:Cコンパイラが生成したオブジェクトファイルをC++処理系に渡すと腹を壊す.

■状況:Cで開発されていたプロジェクトを引き継いだが,上長の要望でC++で開発してほしいと言われた.とりあえず main.c だけ main.cc とリネームして少し弄ってから make してみたら「定義されていない参照です」というコンパイルエラーが出るようになった.

■これはどのレベルのエラーか:
リンクの失敗である.拡張子が .c のファイルは Make が自動で判別してCコンパイラでオブジェクトファイルを生成する.しかしCコンパイラが生成したオブジェクトファイルはC++コンパイラのリンカでは正しく読むことができない.この辺りの説明がまったく理解できない場合は『Linkers & Loaders』(https://www.amazon.co.jp/dp/4274064379/)のような本を読むと良いと思う.

■対処法:
全てのオブジェクトファイルがC++コンパイラで生成されれば良い.
(1) プロジェクトに存在する *.c ファイルをすべて *.cc にリネームする.(これでMakeが C++コンパイラを呼ぶようになる).
(2) 古いオブジェクトファイルを削除する: rm *.obj
(3) あとなんかあった気がするが思い出したら書く.

C++のiteratorの添字を知りたい

■tl;dr: size_t index = std::distance(x.begin(), iter);

■状況:
vector のようなC++のコンテナをイテレータで扱っていたがデバッグ用のログを追加したくなった.
ログには「~番目の要素」という情報を含めたい.かといって今までイテレータで書いてきた部分を書き直すのは嫌だ.

■解決策:二つのイテレータの「距離」をdistance で計れる.
例:

#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;
int main()
{
    vector<int> x = {3,1,4,1,5,9};
    for(auto i = x.begin(); i != x.end(); ++i)
    {
        cout << "x[" << distance(x.begin(), i) << "]=" << *i << endl;
    }
    return 0;
}

出力:

x[0]=3
x[1]=1
x[2]=4
x[3]=1
x[4]=5
x[5]=9

指定したディレクトリでstack new したい

■tl;dr: stack new –bare

■それが欲しい状況の例:github で空のリポジトリを作って
git clone https://github.com/USERNAME/REPOSITORYしたあと,
REPOSITORY に stack new したい.

■どうすればよいか:
cd REPOSITORY
stack new –bare

ubuntu でカーソルが太い十字架になって何もできなくなった

■原因: (ghci を起動したと思い込んで) import hoge.hs してしまった.

■対処法:killall -KILL import

何もしてないのにGoogle認証に弾かれるようになった件と対処法

■tl;dr: 設定→コードの時刻調整→今すぐ同期

■状況:ある時 github にGoogle認証経由でログインしようとしたところ,authenticator が生成する数字を使ってもログインできなくなった.もちろんパスコードは期限内のものを使っている.

■問題は何だったか:
同様のトラブルがないかググったところ,どうもスマホの時刻がGoogleと同期していない状態になってしまっているらしいことがわかった.

■解決法:スマホの authenticator の右上をタップすると「設定」が出現するので順に「コードの時刻調整」「今すぐ同期」と押すと同期が回復する(はず).こうして再び github にログインできるようになった.

■IT関係で「何もしてないのに壊れた」という話が出ると大抵「これはやってもかまわないからノーカンでしょ」という行動で(相談者が)致命的な間違いを犯していることが多い.今回は「これはノーカン」ということも含めて特別な行動を起こしたことがないのに同期がズレてしまった.これからは誰かに相談されても「何もしてないのに壊れるわけないでしょ」と言ったり思ったりしないようにしないとな~.

C++の列コンテナの「最後の要素」だけ扱いを変えたい(自分用メモ)

C++の列コンテナを操作しているときに,最後の要素だけ扱いを変えたいことがあります.
(何らかのメタプログラミング,つまりプログラムを使ってプログラムを生成したい場面にしばしばこのような処理の必要が生じます).
vector::size() を使って列の長さを取得して size_t でアクセスすることにしても良いのですが,今回書いていたコードでそのようにすると前半と後半でiteratorアクセス/添字アクセスと切り替わって見苦しいので方法を調べました.

/*---------------------------------------------
   iterator で,列の最後の要素だけ特別扱いしたい
 *---------------------------------------------*/

#include <string>
#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	typedef vector<string> svector;
	svector a{"first", "second", "third", "fourth", "fifth", "sixth", "last"};

	auto end = ++(a.rbegin());
	for(auto i = a.begin(); i != a.end(); ++i)
	{
		cout << *i << flush;
		if(i != end.base()){ 
			cout << "," << flush; 
		}else{
			cout << ";" << endl;
		}
	}
	return 0;	
}

/*-----------------------------------------------
 出力:
 first,second,third,fourth,fifth,sixth,last;
-----------------------------------------------*/

(python, OpenCV)imshow がエラーになる問題の workaround

OpenCVをPython から使おうとしているが imshow という関数がエラーになる.
色々な fix 法が検索でヒットするが自分の環境で試してもうまくいかなかった.
そこで以下のような workaround を使うようにしている.

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

img = np.zeros((size, size, 3), np.uint8)

#cv2.imshow('image',img)

fig, ax = plt.subplots()
ax.imshow(img)
plt.show()

(WSL) OpenCV3.4 on anaconda インストール記録 (自分用メモ)

OpenCVをpythonから使いたくなった.Python 環境はインストール済みの anaconda を使いたい.

■1.anaconda navigator の起動.
コマンドラインから $ anaconda-navigator で起動する.X環境が必要なので適宜WSLからevinceを使う方法で説明したような方法で事前に整備しておく.

■2.新規環境の作成
001

002
上の図ではOpenCV33 としてしまったが実際にインストールされたのはOpenCV3.4だった(…).

■3.新しい環境のターミナルを開く
003

こうして開いたターミナルに$ conda install -c menpo opencv
と入力する.あとは指示に従えばよい.
これが済んだら anaconda navigator を終了する.

■4.新しい環境の呼び出し
$ conda activate OpenCV33
このようにして環境をアクティベートする.この環境にOpenCVが入っていることを確認しよう:

(base) himmel@DESKTOP:~$ conda activate OpenCV33
(OpenCV33) himmel@DESKTOP:~$ python
Python 3.7.5 (default, Oct 25 2019, 15:51:11)
[GCC 7.3.0] :: Anaconda, Inc. on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'3.4.2'

■参考にしたページ
https://qiita.com/ariki4160/items/5f276f796cb169b55ff9

(python) PIL(Python Image Library)で画像が表示されないトラブルとその解決法

■tl;dr: sudo apt install imagemagick

■状況: PIL(Python Image Library) というモジュールを使って次のようなサンプルを書いた:

from PIL import Image

im = Image.open('lena.jpg')
im.show()

WSL(Windows Subsystem for Linux) にインストールした anaconda (python環境の一つ)で実行するとlena.jpg が表示されるはずなのに何も表示されない.

■この現象の起こる理由:
下記の「参考にしたページ」によるとPILは xv または display という画像ビューワを呼び出す.しかしUbuntuのように eog (Eye of Gnome) という画像ビューワしかデフォルトでは持たない場合画像表示が失敗する.

■(とりあえずの)解決方法: imagemagick をインストールする.すると display が提供されるようになり,PIL での画像表示がうまくいくようになる.WSLの場合X環境が必要になるのでWSLからevinceを使う方法で説明したような方法で整備をする必要がある.

■参考にしたページ:https://stackoverflow.com/questions/16279441/image-show-wont-display-the-picture