Raspberry Pi 3 上的 OpenCV 运动检测
这篇文章将解释如何实现基本的运动检测,这可以用于我们的基于触发器的监控系统。
什么是 OpenCV?
OpenCV 是一个开源的计算机视觉库,它的目标是提供一个简单易用的计算机视觉基础设施,帮助人们快速构建复杂的应用程序。它包含 500 多项功能,涵盖许多视觉领域,包括工厂产品检测、医学成像、安全、用户界面、相机校准、立体视觉和机器人技术。
— 学习 OpenCV,Gary Bradski 和 Adrian Kaehler,O'Reilly
安装 OpenCV
我们指的是PiImageSearch安装OpenCV的教程以及本文档。在开始安装之前,只需更新系统—sudo apt update
1.安装库和依赖项
$ sudo apt-get install libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev
$ sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev
$ sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev
2.安装GTK(GUI后端)
$ sudo apt-get install libgtk-3-dev
$ sudo apt-get install libcanberra-gtk*
3. OpenCV的数值优化
$ sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran
4. Python3 开发头文件
$ sudo apt-get install python3.7-dev
After installing to check if the dev files are installed in correct directory check using this command
$ python3.7-config --includes
-I/usr/include/python3.7m -I/usr/include/python3.7m
The first path is expected and second is current path.
If they are not the same then you need to perform a copy command to change the current path
$ sudo cp /current/path/to/dev/file/pyconfig.h /usr/include/python3.7m
pyconfig.h is the dev file that you need to copy to correct directory
5.安装pip
$ sudo apt-get install python3-pip
If this won't work then use the following commands
$ wget https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py
$ sudo python3 get-pip.py
$ sudo apt autoremove
If pip is already installed then make sure it's the latest version
$ pip --version
If not then -
$ pip install --upgrade pip
6.虚拟环境
$ sudo pip install virtualenv virtualenvwrapper
$ sudo rm -rf ~/get-pip.py ~/.cache/pip
Update .bashrc to finish installing the tools, use nano or similar text editor -
# virtualenv and virtualenvwrapper
export WORKON_HOME=$HOME/.virtualenvs
export VIRTUALENVWRAPPER_PYTHON=/usr/bin/python3
source /usr/local/bin/virtualenvwrapper.sh
save and exit
And finally create the virtual environment-
$ mkvirtualenv cv -p python3
Verify if cv environment is working or not -
$ workon cv
(cv) pi@raspberrypi:~$
(cv) indicates that we are inside a virtual environment
7.其他库
Install Numpy
$ pip install numpy
Install imutils
$ pip install imutils
8.最后是 OpenCV
当我们尝试安装 OpenCV 时,安装需要花费大量时间,即使反复尝试安装,RasPi 仍然挂起。增加交换内存让我们在没有内存耗尽的情况下编译 OpenCV,Pi 不会挂起。即使在增加交换内存后,在我们的 Pi 3 上安装也需要大约 5 小时。
$ sudo nano /etc/dphys-swapfile
Edit CONF_SWAPSIZE as
CONF_SWAPSIZE=2048
保存并退出,使用这些命令检查交换内存 。
$ free -m
$ swapon -s
增加交换内存只占用SD卡的空间,所以增加交换内存后只执行OpenCV安装。
现在安装 OpenCV
$ pip install opencv-python
$ pip install opencv-contrib-python // Ref.
装完成后,将交换内存恢复为原始值。CONF_SWAPSIZE=100
验证 OpenCV 是否安装成功 :
验证 OpenCV 安装
实现
我们使用 piimagesearch 的教程来实现基本的运动检测,它提供了开源的代码,并且可以下载。当我在Pi上运行此代码时,出现了此错误。
运行代码时出错
当我搜索imshow功能时,我明白代码需要X-server才能运行。因为我正在对我的 Pi 执行 ssh,所以代码没有运行。运行此命令使我可以在 ssh 期间访问 X-server。
ssh -Y pi@<IP>
然后我再次运行python代码,我得到了这三个窗口——
运行 piimagesearch 的 Python 代码
根据教程,代码需要第一帧为空来检测该区域是被占用还是未被占用。
3个窗口分别是: Thresh基本上是使用图像阈值创建的,该阈值用于使图像更易于分析。 Frame Delta,这是一个灰度图像。 Security Feed,是最后的视频源,它显示框架中是否有人,该区域是否已被占用/未占用。
这段代码非常基础,正如我们所看到的,即使框架中只有我,代码也会感应其他运动,就像电风扇的一片扇叶一样,并且有多个块,所以需要更多的逻辑来建立在它之上。
这个实现还帮助我们了解我们是否可以在像Raspberry Pi这样的低规格系统中实现 OpenCV。尽管从介绍的 GIF 中可以看出,响应速度很慢,但这是运动检测的基本演示,我将在以后的文章中介绍更多用例。