基于ARM架构开发板——树莓派4B上源码编译安装OpenCV和OpenCV contrib

本文主要记录笔者在树莓派4B安装opencv的过程，算是对这段时间的一个学习总结，也方便其他新手入门，如有侵权，请及时联系我删除。
在此特别感谢OpenCV团队、树莓派实验室和我的两位学长，我的这次安装也是根据他们写的博文和建议完成的，他们在这次安装给我提供了重要的帮助，我从中我学习了很多新知识。
参考资料：
https://www.cnblogs.com/tanshengjiang/p/13861494.html
https://mp.weixin.qq.com/s/dWrDBMqHqAl4iBVAS50_uA (opencv中国团队官方文档)
https://docs.opencv.org/master/d0/d76/tutorial_arm_crosscompile_with_cmake.html (opencv官方文档，有一定英语水平可以看这个)
https://blog.csdn.net/simonforfuture/article/details/101716181
https://www.deciphertechnic.com/install-opencv-python-on-raspberry-pi/

好了，正文开始：
环境：树莓派4B python 3.7 基于Debian的树莓派官方系统（Raspbian Buster系统），可以到官网(https://www.raspberrypi.org/downloads/raspberry-pi-os/)下载。

1.安装之前先更新一下环境

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo rpi-update

如果sudo rpi-update出错则先跳过不管，继续
２．安装一下必要的依赖

sudo apt-get install build-essential cmake pkg-config
sudo apt-get install libjpeg-dev libtiff5-dev libjasper-dev libpng12-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 libgtk2.0-dev libgtk-3-dev
sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran

３．安装开发工具（python3和pip)

sudo apt-get install python3 python3-setuptools python3-dev
wget https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py
sudo python3 get-pip.py

4．下载OpenCV和OpenCV-contrib的包
笔者这里安装的是4.5.4版本

wget -O opencv-4.5.4.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/refs/tags/4.5.4.zip
wget -O opencv_contrib-4.5.4.zip https://github.com/opencv/opencv_contrib/archive/refs/tags/4.5.4.zip
unzip opencv-4.5.4.zip
unzip opencv_contrib-4.5.4.zip

下载完直接解压，如果这样下载比较慢的话，可以到网站直接下载。

５．安装opencv需要的库

pip3 install numpy

这一步笔者没有安装到超级用户，大家可以自行选择

６．开始进行编译Opencv，一般编译都是使用cmake自动编译生成makefile

cd ~
mv opencv_contrib-4.5.4 opencv-4.5.4/
cd ~/opencv-4.5.4
mkdir build && cd build
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
      -D BUILD_opencv_xfeatures2d=OFF \ # 这个模块开启时会自动下载一些模型，有些模型在国外服务器，如果用不到里面的算法，这里不推荐打开。
      -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
      -D ENABLE_NEON=ON \ # NEON指令是针对ARM平台的加速指令，在ARMv7及以上支持
      -D WITH_TENGINE=ON \ # Tengine是专门针对ARM平台的DNN后端，能够加速DNN模块，此选项打开之后需要保持开发板联网
      -D OPENCV_GENERATE_PKGCONFIG=ON \ # 此选项方便调用OpenCV库
      -D OPENCV_ENABLE_NONFREE=ON \
      -D OPENCV_PYTHON3_INSTALL_PATH=/usr/lib/python3/dist-packages \ # 这里需要修改成你的开发板上对应的位置
      -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=/home/pi/opencv-4.5.4/opencv_contrib-4.5.4/modules \ # 这里需要修改成你的opencv_contrib所在目录
      -D PYTHON_EXECUTABLE=/usr/bin/python3.7 \ # 这里需要修改成你Python3所在的目录，将会自动安装python版本的OpenCV库
      -D BUILD_EXAMPLES=ON ..

增加swap空间
将swap大小从100MB增加到1024MB，可以方便OpenCV使用Pi的4个核进行编译
sudo vim /etc/dphys-swapfile
找到 CONF_SWAPSIZE 这个变量，将100改成1024，然后保存退出。使用如下命令重启：

sudo /etc/init.d/dphys-swapfile stop
sudo /etc/init.d/dphys-swapfile start

7.编译安装opencv
这个过程比较漫长，我大概编译安装了四个多小时。

make -j4
sudo make install
sudo ldconfig　　

编译完成后记得 ,将swap大小从1024MB改回100MB

sudo vim /etc/dphys-swapfile
sudo /etc/init.d/dphys-swapfile stop
sudo /etc/init.d/dphys-swapfile start

8.上面的步骤完成后，可以测试一下OpenCV是否安装成功。
终端依次输入以下命令：

python3
import cv2
print(cv2.__version__) 

如果能够正确打印OpenCV版本，恭喜你，安装成功！
9.测试运行

cd ~/opencv-4.5.4/samples/cpp/example_cmake/

编译一下先cmake .　再make
cmake .时，我出现了一个问题
报错说配置不完整，于是我忽略，继续往下走然后这样：如下图：

刚开始我还以为是缺了什么文件没下下来，去官网找，找到了相关的文档，但是也不知道哪里能把缺失的文档下下来，经过多方求助，在一个江湖号称“盖世神伦”的学长那里得到答案。
问题出在：我安装的opencv4.x.x版本是4开头的，库的文件位于/usr/local/include/opencv4，但是执行这个cmake .命令的时候，它在/usr/local/include/下面检索的是opencv2，我们树莓派上/usr/local/include/这个路径下只有opencv4，找不到opencv2那是再正常不过的了，所以就报错了。那么是不是要到官网再去找这个所谓的opencv2文件下下来呢？幸运的是，并没有那么麻烦，其实opencv2这个文件在opencv4这个目录下面（/usr/local/include/opencv4/opencv2），即cmake .所需要的路径其实是/usr/local/include/opencv4/opencv2，而不是/usr/local/include/opencv4。
因此，我就有了两种解决思路，第一种，修改CMakefile.txt里面的环境变量，这样，就能顺利地找到这个opencv2文件了，第二种，将opencv4里面的文件拷贝复制出来一份，放到/usr/local/include/下面，这样，不用修改路径，也能通过原有的环境变量路径找到cmake .所需要的文件。第一种方法大家可以补充哈。在这里我使用第二种思路。具体操作方法如下：

cd /usr/local/include/
sudo cp -r opencv4/opencv2/ opencv2
cd ~/opencv-4.5.3/samples/cpp/example_cmake
rm -r CMakefiles/ CMakeCache.txt
cmake .
make

补充说明一下：rm -r CMakefiles/ CMakeCache.txt是为了把上一次编译失败的cmake临时文件删掉，不删掉的话，继续编译还是会出错的，所以这一点至关重要！
这样，就成功了，此时ls一下，你的目录下面会出现一个可执行文件：opencv_example，大胆运行即可

./opencv_example

当你从屏幕中看到一张帅气的脸，说明安装成功！（注：需要摄像头才能看到帅气的脸）！
或者，你也测试运行一下世界上最快的人脸检测算法libfacedetection给出的OpenCV DNN的例子，看看OpenCV是否安装成功：
https://github.com/ShiqiYu/libfacedetection/tree/master/example/opencv_dnn/cpp
欢迎大家批评指正，有问题可评论区留言，谢谢。