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  • 【opencv系列01】OpenCV4.X介绍与安装

    一、介绍

    OpenCV(开源计算机视觉库:http://opencv.org) 是英特尔开源的一个跨平台计算机视觉的BSD许可库,包含数百种计算机视觉算法。OpenCV由Gary Bradsky于1999年在英特尔创立,第一版于2000年问世。Vadim Pisarevsky加入Gary Bradsky,一起管理英特尔的俄罗斯软件OpenCV团队。2005年,OpenCV用于Stanley,该车赢得了2005年DARPA挑战赛的冠军。后来,在Willow Garage的支持下,由Gary Bradsky和Vadim Pisarevsky领导了该项目,它得以继续积极的发展。OpenCV现在支持与计算机视觉和机器学习有关的多种算法,并且正在日益扩展。

    OpenCV具备 C++、Python 和 Java 接口,支持 Windows、Linux、Mac OS、iOS 和 Android 系统,可以说 OpenCV 是 CV 领域开发者与研究者的必备工具包。继2015 年 6 月,OpenCV 3.0 发布以来,时隔三年半,OpenCV 4.0 终于发布。至此,OpenCV 已经走过了近 18 个年头。相比于之前的版本,它进一步完善了核心接口,并添加了二维码检测器、ONNX 转换格式等新特点。

    1. 重要更新

    ● OpenCV 4.0 现在是一个 C++11 库,要求 C++11 兼容的编译器。所需的 CMake 版本至少为 3.5.1 。
    ● 移除 了OpenCV 1.x 中的大量 C API。
    ● core 模块中的 Persistence(用于存储和加载 XML、YAML 或 JSON 格式的结构化数据)已经完全用 C++ 来重新实现,因此对应的 C API 也被移除。
    ● 添加了新模块 G-API,一种基于图的高效图像处理流程。
    ● 更新dnn模块,包含Vulkan 后端,且支持ONNX格式的网络。
    ● 实现了流行的 Kinect Fusion 算法,且为 CPU 和 GPU (OpenCL) 进行优化。
    ● objdetect 模块中添加了二维码检测器和解码器。
    ● 将高效、高质量的 DIS dense optical flow 算法从 opencv_contrib 移到 video 模块。
    此外,OpenCV 4.0 支持 Mask-RCNN 模型,性能也有所提升,图像处理操作可实现 15%-30% 的速度提升。

    2. opencv与DL

    自从 OpenCV 3.1 以来,它就包含了能实现深度网络前向传播的 DNN 模块,通过该模块可以加载由 Caffe 等深度学习框架训练的模型数据,并执行前向推理运算,输出预测结果。在 OpenCV 3.3 中,DNN 模块从 opencv_contrib 移到了核心代码库,并取得了显著的加速。在 OpenCV 4.0 的更新中,它强化了 DNN 模块并添加支持 ONNX 交换格式的神经网络,这一切都表明 OpenCV 非常注重其与深度学习之间的关系。

    除了libprotobuf,dnn模块不依赖任何额外的外部库,而且现在 libprotobuf 已经包含到了 OpenCV 中。
    opencv支持的框架:
    ● Caffe
    ● TensorFlow
    ● Torch
    ● Darknet
    ● Models in ONNX format

    支持的层:
    ● AbsVal
    ● AveragePooling
    ● BatchNormalization
    ● Concatenation
    ● Convolution (including dilated convolution)
    ● Crop
    ● Deconvolution, a.k.a. transposed convolution or full convolution
    ● DetectionOutput (SSD-specific layer)
    ● Dropout
    ● Eltwise (+, *, max)
    ● Flatten
    ● FullyConnected
    ● LRN
    ● LSTM
    ● MaxPooling
    ● MaxUnpooling
    ● MVN
    ● NormalizeBBox (SSD-specific layer)
    ● Padding
    ● Permute
    ● Power
    ● PReLU (including ChannelPReLU with channel-specific slopes)
    ● PriorBox (SSD-specific layer)
    ● ReLU
    ● RNN
    ● Scale
    ● Shift
    ● Sigmoid
    ● Slice
    ● Softmax
    ● Split
    ● TanH

    对于对性能要求很高的神经网络层,DNN 模块还包括 SSE、AVX、AVX2 和 NEON 等底层加速库,且还有持续优化中的 Halide 后端。还有OpenCL 也已经整合到OpenCV 3.3以后发布的版本中。

    各模型在dnn模块下的性能:
    CPU下单张图片最佳计算时间(单位:毫秒,基于float32运算)

    GPU(OpenCL 2.0)下单张图片最佳计算时间(单位:毫秒,基于float32运算)

    具体参考:

    https://github.com/opencv/opencv/wiki/Deep-Learning-in-OpenCV

    二、安装

    本系列教程基于windows python3环境进行实验,因此,本教程介绍如何在windows环境下安装和使用python的opencv接口。

    1. 安装Annaconda

    下载地址:

    https://www.anaconda.com/distribution/#windows

    根据电脑配置选择相应版本,在这,我选择64位版本进行安装,默认安装python3.7。

    双击安装文件进行安装 ->”Next”->”I Agree”->选择”Just Me”->”Next”->选择安装路径->”Next”,

    □ 勾选添加环境变量
    □ 勾选设为默认python环境

    点击”Install”安装
    点击”Finish”完成安装

    2. 安装opencv-python

    采用最简单的安装方法:pip命令安装,打开命令行终端CMD,输入python,查看是否安装python环境。

    exit() 退出后,输入以下命令:

    pip install opencv-python
    

    默认安装最新的发布版本,本安装版本:opencv-python 4.2.0

    提示安装成功后,测试opencv版本:

    # 查看opencv版本
    import cv2
    print(cv2.__version__)
    

    到此,大功告成,开启opencv之旅吧!!!

    附录

    后续可能会用到的python包:numpy、matplotlib、pillow

    pip install numpy
    pip install matplotlib
    pip install Pillow
    
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