安装OpenCV3.3.0+python2.7 in 树莓派3Raspbian Stretch

介绍

hola，第一次写博，因为这段时间刚接触树莓派和docker，这几天又在被折磨于安装opencv，所以想记录和分享一下经验。
安装raspbian OS是根据官网的步骤：https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
安装opencv根据 Adrian Rosebrock在网络上发表的指导步骤进行：https://www.pyimagesearch.com/2017/09/04/raspbian-stretch-install-opencv-3-python-on-your-raspberry-pi/
感谢Mr Adrian的资料，相关网址提供给大家参考。

前言

在这份介绍里，我们所需要的准备就是拥有一个树莓派3，并且已经安装了它的系统raspbian stretch。如果你还没有下载这一系统，我建议你更新你的系统，因为以下的一些操作将仅适用于Rp stretch系统。你可以在这里下载我们所需要的系统：https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
以及查看升级系统的方式：https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/README.md

注意： 如果你想从Raspbian Jessie升级到Stretch，可能会存在一些无法预测的问题，所以不建议直接升级，最好的方法就是重新下载Stretch然后重新烧进新的SD卡中。

到这里你的操作系统已经准备完毕，你可以直接将树莓派接显示屏和键盘进行操作，或者使用ssh或VNC进行远程操作，我使用的是VNC。

安装

第一步：扩展文件系统

如果你在使用一个完全新的Raspbian Stretch，你要做的第一件事就是在你的SD卡中扩展文件系统：
$ sudo raspi-config
接着选择“Advanced Options”：

然后，选择“Expand File system”；最后选择退出该界面，这时Pi可能会自动重启，如果没有，使用以下指令：
$ sudo reboot
重启之后，你的文件系统已经被扩展，你可以通过指令$ df -h来查看：

从以上显示可以看出我在32G卡中，已经使用了一半。如果你用的是8GB的卡那么你需要近50%的可用空间，但是我还是就建议用16GB及以上的卡，因为我曾尝试使用8GB的卡，但是可用空间是一个很大的问题，在最后下载OpenCV的时候，大约下载到40%就被迫停止，因为空间不够，无法继续下载。
但是如果你仍希望使用8GB的SD卡，你可以删除LibreOffice和Wolfram引擎来释放Pi的空间：
$ sudo apt-get purge wolfram-engine
$ sudo apt-get purge libreoffice*
$ sudo apt-get clean
$ sudo apt-get autoremove

第二步：安装dependencies

原参考指导中，作者使用了大约4个小时完成以下所有过程；我用了大约8个小时完成最后的编译，所以根据网速情况，每个人安装的时候不等。

第一步，更新升级任何存在的包：
$ sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

接着我们需要安装一些开发工具，比如CMake，它可以帮助我们配置Opencv创建过程：
$ sudo apt-get install build-essential cmake pkg-config

下面我们需要安装图形I/O包，这些包可以让我们从磁盘上下载各种格式的图片文件：
$ sudo apt-get install libjpeg-dev libtiff5-dev libjasper-dev libpng12-dev

除了图片I/O包，我们也需要视频的相关包，这些包可以让我们直接磁盘上查看视频并且直接对视频流进行操作：
$ sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev
$ sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev

OpenCV目录有许多分模块，它们可以用来在我们的屏幕上显示图片并且创建基本的GUI：
$ sudo apt-get install libgtk2.0-dev libgtk-3-dev

另外，OpenCV还有许多其他的对我们未来使用有帮助的包，这些包在Pi的使用上非常重要：
$ sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran

最后，安装Python2.7和Python3：
$ sudo apt-get install python2.7-dev python3-dev

如果你使用的是最新下载的操作系统，那么系统中可能已经存在了最新版本的Python，你可以在指令框中查看。但是如果你跳过这一步，你会发现后面跑cmake语句时，会发生关于Python包的一些错误。

第三步：安装OpenCV源代码

到现在为止我们已经安装了所有需要的dependency，下面我们需要从OpenCV官方库中获取3.3.0版本的相关文档：
$ cd ~
$ wget -O opencv.zip https://github.com/Itseez/opencv/archive/3.3.0.zip
$ unzip opencv.zip
$ wget -O opencv_contrib.zip https://github.com/Itseez/opencv_contrib/archive/3.3.0.zip
$ unzip opencv_contrib.zip
你必须确保下载的opencv和opencv_contrib的版本一直，否则后面编译时会存在错误。

第四步：Python2.7或者Python3

在我们开始编译OpenCV之前我们需要先安装pip：
$ wget https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py
$ sudo python get-pip.py
$ sudo python3 get-pip.py

下面我们需要安装virtualenv 和 virtualenvwrapper。
$ sudo pip install virtualenv virtualenvwrapper
$ sudo rm -rf ~/.cache/pip

安装完之后我们需要更新~/.profile文件，这里有多种方法来更新文件内容，这里是其中一种：
$ echo -e "\n# virtualenv and virtualenvwrapper" >> ~/.profile
$ echo "export WORKON_HOME=$HOME/.virtualenvs" >> ~/.profile
$ echo "export VIRTUALENVWRAPPER_PYTHON=/usr/bin/python3" >> ~/.profile
$ echo "source /usr/local/bin/virtualenvwrapper.sh" >> ~/.profile

更新完文件中的内容之后，我们需要让它能够生效，所以你可以退出登录然后在登入系统，或者重新打开一个指令框，或者最简便的方法，使用source指令：
$ source ~/.profile

创建你的Python虚拟环境

我们可以使用以下指令来创建你所需要的对应的虚拟环境：
$ mkvirtualenv cv -p python2
这条指令用来创建Python2.7 的虚拟cv环境；

以下是Python3的创建指令：
$ mkvirtualenv cv -p python3

这时你会发现你的界面会如图下所示：

如果你想退出虚拟环境，重复使用 $ source ~/.profile 指令；重新进入虚拟环境则使用 workon cv 指令：
$ source ~/.profile
$ workon cv

退出虚拟环境后你将看不到cv显示。

安装NumPy

现在我们进入 cv虚拟环境，在此环境下我们开始安装NumPy:
$ pip install numpy

**注意：**从现在开始，所有安装都是在cv环境下进行！！！

第五步：编译并安装OpenCV

现在我们已经完成了所有的准备工作，可以开始编译安装OpenCV了，请在此确保你是在虚拟环境下，如果不是，通过workon cv进入环境：
$ workon cv

一旦你进入虚拟环境，就可以使用CMake来设置搭建：
$ cd ~/opencv-3.3.0/
$ mkdir build
$ cd build
$ cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \ -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \ -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \ -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/opencv_contrib-3.3.0/modules \ -D BUILD_EXAMPLES=ON ..

在我们进行最后一步时，一定要检查CMake的输出内容
找到关于python2和python3的输出内容，如果你想编译Python2.7的OpenCV，那么请确保Python2的所有相关路径无误：

或者，如果你想编译Python3的OpenCV，请确保Python3的相关路径与以下图片中的类似：

如果你没有得到相对应的输出，请重新进行以上步骤，注意：一定要在虚拟环境下进行，并且需要确保相关路径正确，否则后面的编译将会存在一些错误

编译之前更新你的交换空间大小

打开/etc/dphys-swapfile文件，然后找到CONF_SWAPSIZE变量：
# set size to absolute value, leaving empty (default) then uses computed value
# you most likely don't want this, unless you have an special disk situation
# CONF_SWAPSIZE=100
CONF_SWAPSIZE=1024

将100MB改成1024MB，如果你跳过这一步，后面编译可能存在失败
接着激活这一更改：
$ sudo /etc/init.d/dphys-swapfile stop
$ sudo /etc/init.d/dphys-swapfile start

最后，我们可以开始编译，编译时间4-9个小时不等：
$ make -j4

编译结束后你的界面会如下：

完成编译后，我们可以开始安装OpenCV：
$ sudo make install
$ sudo ldconfig

第六步：完成安装

Python2.7
如果在第五步你没有任何错误，那么OpenCV已经在/usr/local/lib/python2.7/site-pacakges安装成功，你可以验证一下：
$ ls -l /usr/local/lib/python2.7/site-packages/ total 1852 -rw-r--r-- 1 root staff 1895772 Mar 20 20:00 cv2.so

如果你在site-pacakges中没有找到从cv2.so文件，它也有可能被安装在dist-packages中；
最后，我们将cv虚拟环境和OpenCV连接：
$ cd ~/.virtualenvs/cv/lib/python2.7/site-packages/
$ ln -s /usr/local/lib/python2.7/site-packages/cv2.so cv2.so

Python3
在安装之后，你的OpenCV已经安装在/usr/local/lib/python3.5/site-packages中，你可以验证：
$ ls -l /usr/local/lib/python3.5/site-packages/ total 1852 -rw-r--r-- 1 root staff 1895932 Mar 20 21:51 cv2.cpython-34m.so

这里并不知道为什么它的名称不是cv2.so，但是这不影响我们使用，当然你也可以将文件名改为cv2.so，以方便我们后面的使用：
$ cd /usr/local/lib/python3.5/site-packages/
$ sudo mv cv2.cpython-35m-arm-linux-gnueabihf.so cv2.so

在更改名称之后，我们可以将它与cv环境连接：
$ cd ~/.virtualenvs/cv/lib/python3.5/site-packages/
$ ln -s /usr/local/lib/python3.5/site-packages/cv2.so cv2.so

第七步：测试

恭喜大家，现在OpenCV已经完全安装成功！
但是在我们投入使用之前，我们需要验证一下它是否能够正常工作，打开一个新的指令框，然后进入cv虚拟环境查看当前python版本和OpenCV版本：
$ source ~/.profile
$ workon cv
$ python
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'3.3.0'
>>>

正如所见，OpenCV安装成功。
你可以删除之前我们下载的opencv-3.3.0和opencv_contrib-3.3.0的安装包来释放一下空间：
$ rm -rf opencv-3.3.0 opencv_contrib-3.3.0

同时，别忘记将我们之前更改的交换空间大小改回原来数据：
# set size to absolute value, leaving empty (default) then uses computed value
# you most likely don't want this, unless you have an special disk situation
CONF_SWAPSIZE=100
# CONF_SWAPSIZE=1024

更改完后记得激活：
$ sudo /etc/init.d/dphys-swapfile stop
$ sudo /etc/init.d/dphys-swapfile start

到这里我们的安装就全部结束了，我第一次接触安装的时候，存在许多问题，重复安装了好多次，最后终于成功；所以在安装过程中可能会莫名存在一些或大或小的问题，欢迎大家在评论区讨论