• [转]在MacOS和iOS系统中使用OpenCV


    OpenCV 是一个开源的跨平台计算机视觉库,实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。

    最近试着在MacOS和iOS上使用OpenCV,发现网上关于在MacOS和iOS上搭建OpenCV的资料很少。好不容易搜到些资料,却发现由于OpenCV和XCode的版本更新,变得不再有用了。有些问题费了我很多时间,在此总结分享给大家,希望后来人少走些弯路。

    可以预见到,随着XCode和OpenCV的版本更新,本文可能不再有效了。

    所以特此注明,文本介绍的搭建方法仅针对于 XCode4.5.1 和 OpenCV 2.4.2版本。

    (2013-6-22)更新: 我在XCode4.6.2 和 OpenCV 2.4.5版本的时候重新进行了一次环境搭建,以下内容做了相应调整,应该也是有效的。

    MacOS系统中使用OpenCV

    在Mac OS Lion中安装OpenCV

    相信大部分Mac用户都安装了brew或port,如果你没有装,那么首先安装一下brew吧。使用如下命令安装brew:

    ruby -e "$(curl -fsSkL raw.github.com/mxcl/homebrew/go)"

    在安装好brew后,只需要一条命令就可以安装OpenCV了:

    brew install opencv

    通常情况下这样做就应该会安装成功,但我在公司和家里面的电脑尝试的时候,brew都会报一些错误,我遇到的都是一些小问题,按照brew的提示信息,解决掉相应的问题即可。

    安装成功后,你应该可以在“/usr/local/include”目录下找到名为opencv和opencv2的目录,这里面是OpenCV相关的头文件。你也可以在“/usr/local/lib”目录下找到许多以libopencv_开头的.dylib文件,这些是OpenCV的链接库文件。

    在Mac OS Mountain Lion中安装OpenCV

    按照该教程,先用brew安装cmake.

    OpenCV官网下载Linux/Mac版的源码,将源码解压后,在控制台中切换到源码目录,执行如下操作:

    # make a separate directory for building
    mkdir build
    cd build
    cmake -G "Unix Makefiles" ..
    
    # Now, we can make OpenCV. Type the following in:
    make -j8
    sudo make install

    上面的命令在执行时要注意,整个源码目录的路径不能带空格。否则编译会报错找不到一些文件。

    安装成功后,你应该可以在“/usr/local/include”目录下找到名为opencv和opencv2的目录,这里面是OpenCV相关的头文件。你也可以在“/usr/local/lib”目录下找到许多以libopencv_开头的.dylib文件,这些是OpenCV的链接库文件。

    在MacOS系统中使用OpenCV

    接着我们可以试着在Xcode工程中使用OpenCV。

    新建一个Cocoa Application的工程。工程建好后,选中工程的Target,在Build Settings一样,找到“Header Search Paths”这一个选项,将它的值改为“/usr/local/include”。

    同样还需要设置的还有”Lib Search Paths”这一项,将它的值改为”/usr/local/lib/**“, 如下所示:

    接着切换到Build Phases这个tab,在“Link Binary With Libraries”中,选项+号,然后将弹出的文件选择对话框目录切换到“/usr/local/lib”目录下,选择你需要使用的OpenCV链接库(通常情况下,你至少会需要core、highgui和imgproc库),如下图所示(截图中的OpenCV版本号可能和你的有差别,但应该不影响):

    这里有一个技巧,因为 /usr 目录在对话框中默认不是可见的,可以按快捷键 command + shift + G,在弹出的“前往文件夹”对话框中输入 /usr/local/lib ,即可跳转到目标文件夹。如下图所示:

    下一步是我自己试出来的,对于Lion操作系统,你需要在Build Settings中,将“C++ Language Dialect”设置成C++11,将“C++ Standard Library”设置成libstdc++ ,如下图所示。个人感觉是由于XCode默认设置的GNU++11、libc++与OpenCV库有一些兼容性问题,我在更改该设置前老是出现编译错误。后续版本在Montain Lion系统中解决了这个问题,不用进行这一步了。

    把上面的设置都做好后,就可以在需要的使用OpenCV库的地方,加上opencv的头文件引用即可:

    #import "opencv2/opencv.hpp"

    注意,如果你的源文件扩展名是.m的,你还需要改成.mm,这样编译器才知道你将会在该文件混合使用C++语言和Objective-C语言。

    OpenCV处理图象需要的格式是cv::Mat类,而MacOS的图象格式默认是NSImage,所以你需要知道如何在cv::Mat与NSImage之前相互转换。如下是一个NSImage的Addition,你肯定会需要它的。该代码来自stackoverflow上的这个贴子

    NSImage+OpenCV.h 文件:

    //
    //  NSImage+OpenCV.h
    //
    //  Created by TangQiao on 12-10-26.
    //
    
    #import <Foundation/Foundation.h>
    #import "opencv2/opencv.hpp"
    
    @interface NSImage (OpenCV)
    
    +(NSImage*)imageWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat;
    -(id)initWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat;
    
    @property(nonatomic, readonly) cv::Mat CVMat;
    @property(nonatomic, readonly) cv::Mat CVGrayscaleMat;
    
    @end

    NSImage+OpenCV.mm文件:

    //
    //  NSImage+OpenCV.mm
    //
    //  Created by TangQiao on 12-10-26.
    //
    
    #import "NSImage+OpenCV.h"
    
    static void ProviderReleaseDataNOP(void *info, const void *data, size_t size)
    {
        return;
    }
    
    
    @implementation NSImage (OpenCV)
    
    -(CGImageRef)CGImage
    {
        CGContextRef bitmapCtx = CGBitmapContextCreate(NULL/*data - pass NULL to let CG allocate the memory*/,
                                                       [self size].width,
                                                       [self size].height,
                                                       8 /*bitsPerComponent*/,
                                                       0 /*bytesPerRow - CG will calculate it for you if it's allocating the data.  This might get padded out a bit for better alignment*/,
                                                       [[NSColorSpace genericRGBColorSpace] CGColorSpace],
                                                       kCGBitmapByteOrder32Host|kCGImageAlphaPremultipliedFirst);
    
        [NSGraphicsContext saveGraphicsState];
        [NSGraphicsContext setCurrentContext:[NSGraphicsContext graphicsContextWithGraphicsPort:bitmapCtx flipped:NO]];
        [self drawInRect:NSMakeRect(0,0, [self size].width, [self size].height) fromRect:NSZeroRect operation:NSCompositeCopy fraction:1.0];
        [NSGraphicsContext restoreGraphicsState];
    
        CGImageRef cgImage = CGBitmapContextCreateImage(bitmapCtx);
        CGContextRelease(bitmapCtx);
    
        return cgImage;
    }
    
    
    -(cv::Mat)CVMat
    {
        CGImageRef imageRef = [self CGImage];
        CGColorSpaceRef colorSpace = CGImageGetColorSpace(imageRef);
        CGFloat cols = self.size.width;
        CGFloat rows = self.size.height;
        cv::Mat cvMat(rows, cols, CV_8UC4); // 8 bits per component, 4 channels
    
        CGContextRef contextRef = CGBitmapContextCreate(cvMat.data,                 // Pointer to backing data
                                                        cols,                      // Width of bitmap
                                                        rows,                     // Height of bitmap
                                                        8,                          // Bits per component
                                                        cvMat.step[0],              // Bytes per row
                                                        colorSpace,                 // Colorspace
                                                        kCGImageAlphaNoneSkipLast |
                                                        kCGBitmapByteOrderDefault); // Bitmap info flags
    
        CGContextDrawImage(contextRef, CGRectMake(0, 0, cols, rows), imageRef);
        CGContextRelease(contextRef);
        CGImageRelease(imageRef);
        return cvMat;
    }
    
    -(cv::Mat)CVGrayscaleMat
    {
        CGImageRef imageRef = [self CGImage];
        CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
        CGFloat cols = self.size.width;
        CGFloat rows = self.size.height;
        cv::Mat cvMat = cv::Mat(rows, cols, CV_8UC1); // 8 bits per component, 1 channel
        CGContextRef contextRef = CGBitmapContextCreate(cvMat.data,                 // Pointer to backing data
                                                        cols,                      // Width of bitmap
                                                        rows,                     // Height of bitmap
                                                        8,                          // Bits per component
                                                        cvMat.step[0],              // Bytes per row
                                                        colorSpace,                 // Colorspace
                                                        kCGImageAlphaNone |
                                                        kCGBitmapByteOrderDefault); // Bitmap info flags
    
        CGContextDrawImage(contextRef, CGRectMake(0, 0, cols, rows), imageRef);
        CGContextRelease(contextRef);
        CGColorSpaceRelease(colorSpace);
        CGImageRelease(imageRef);
        return cvMat;
    }
    
    + (NSImage *)imageWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat
    {
        return [[[NSImage alloc] initWithCVMat:cvMat] autorelease];
    }
    
    - (id)initWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat
    {
        NSData *data = [NSData dataWithBytes:cvMat.data length:cvMat.elemSize() * cvMat.total()];
    CGColorSpaceRef colorSpace;
    if (cvMat.elemSize() == 1)
    {
    colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
    }
    else
    {
    colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    }
    CGDataProviderRef provider = CGDataProviderCreateWithCFData((CFDataRef)data);
    CGImageRef imageRef = CGImageCreate(cvMat.cols,                                     // Width
    cvMat.rows,                                     // Height
    8,                                              // Bits per component
    8 * cvMat.elemSize(),                           // Bits per pixel
    cvMat.step[0],                                  // Bytes per row
    colorSpace,                                     // Colorspace
    kCGImageAlphaNone | kCGBitmapByteOrderDefault,  // Bitmap info flags
    provider,                                       // CGDataProviderRef
    NULL,                                           // Decode
    false,                                          // Should interpolate
    kCGRenderingIntentDefault);                     // Intent
    NSBitmapImageRep *bitmapRep = [[NSBitmapImageRep alloc] initWithCGImage:imageRef];
    NSImage *image = [[NSImage alloc] init];
    [image addRepresentation:bitmapRep];
    CGImageRelease(imageRef);
    CGDataProviderRelease(provider);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    return image;
    }
    @end

    完成以上步骤后,恭喜你,你可以在源代码中自由地调用OpenCV的函数了。

    在iOS系统中使用OpenCV

    下载或编译opencv2.framework

    接下来介绍如何在iOS程序中使用OpenCV。在iOS上使用最新的OpenCV库比较简单,进入opencv的官网,下载build好的名为opencv2.framework即可(下载地址)。

    如果你比较喜欢折腾,也可以自行下载opencv的源码,在本地编译opencv2.framework。这里有官方网站的教程,步骤非常简单,不过我照着它的教程尝试了一下失败了。感觉还是XCode编译器与OpenCV代码的兼容性问题,所以就没有继续研究了。

    在iOS程序中使用OpenCV

    新建一个iOS工程,将opencv2.framework直接拖动到工程中。然后,你需要在Build Settings中,将“C++ Standard Library”设置成libstdc++。

    因为opencv中的MIN宏和UIKit的MIN宏有冲突。所以需要在.pch文件中,先定义opencv的头文件,否则会有编译错误。将工程的.pch文件内容修改成如下所示:

    #import <Availability.h>
    
    #ifdef __cplusplus
        #import <opencv2/opencv.hpp>
    #endif
    
    #ifdef __OBJC__
        #import <UIKit/UIKit.h>
        #import <Foundation/Foundation.h>
    #endif

    把上面的设置都做好后,就可以在需要的使用OpenCV库的地方,加上opencv的头文件引用即可:

    #import "opencv2/opencv.hpp"

    还是那句话,如果你的源文件扩展名是.m的,你还需要改成.mm,这样编译器才知道你将会在该文件中混合使用C++语言和Objective-C语言。

    同样,iOS程序内部通常用UIImage表示图片,而OpenCV处理图象需要的格式是cv::Mat,你会需要下面这个Addition来在cv::Mat和UIImage格式之间相互转换。该代码来自aptogo的开源代码,他的版权信息在源码头文件中。

    UIImage+OpenCV.h 文件:

    //
    //  UIImage+OpenCV.h
    //  OpenCVClient
    //
    //  Created by Robin Summerhill on 02/09/2011.
    //  Copyright 2011 Aptogo Limited. All rights reserved.
    //
    //  Permission is given to use this source code file without charge in any
    //  project, commercial or otherwise, entirely at your risk, with the condition
    //  that any redistribution (in part or whole) of source code must retain
    //  this copyright and permission notice. Attribution in compiled projects is
    //  appreciated but not required.
    //
    
    #import <UIKit/UIKit.h>
    
    @interface UIImage (UIImage_OpenCV)
    
    +(UIImage *)imageWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat;
    -(id)initWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat;
    
    @property(nonatomic, readonly) cv::Mat CVMat;
    @property(nonatomic, readonly) cv::Mat CVGrayscaleMat;
    
    @end

    UIImage+OpenCV.mm 文件:

    //
    //  UIImage+OpenCV.mm
    //  OpenCVClient
    //
    //  Created by Robin Summerhill on 02/09/2011.
    //  Copyright 2011 Aptogo Limited. All rights reserved.
    //
    //  Permission is given to use this source code file without charge in any
    //  project, commercial or otherwise, entirely at your risk, with the condition
    //  that any redistribution (in part or whole) of source code must retain
    //  this copyright and permission notice. Attribution in compiled projects is
    //  appreciated but not required.
    //
    
    #import "UIImage+OpenCV.h"
    
    static void ProviderReleaseDataNOP(void *info, const void *data, size_t size)
    {
        // Do not release memory
        return;
    }
    
    
    
    @implementation UIImage (UIImage_OpenCV)
    
    -(cv::Mat)CVMat
    {
    
        CGColorSpaceRef colorSpace = CGImageGetColorSpace(self.CGImage);
        CGFloat cols = self.size.width;
        CGFloat rows = self.size.height;
    
        cv::Mat cvMat(rows, cols, CV_8UC4); // 8 bits per component, 4 channels
    
        CGContextRef contextRef = CGBitmapContextCreate(cvMat.data,                 // Pointer to backing data
                                                        cols,                      // Width of bitmap
                                                        rows,                     // Height of bitmap
                                                        8,                          // Bits per component
                                                        cvMat.step[0],              // Bytes per row
                                                        colorSpace,                 // Colorspace
                                                        kCGImageAlphaNoneSkipLast |
                                                        kCGBitmapByteOrderDefault); // Bitmap info flags
    
        CGContextDrawImage(contextRef, CGRectMake(0, 0, cols, rows), self.CGImage);
        CGContextRelease(contextRef);
    
        return cvMat;
    }
    
    -(cv::Mat)CVGrayscaleMat
    {
        CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
        CGFloat cols = self.size.width;
        CGFloat rows = self.size.height;
    
        cv::Mat cvMat = cv::Mat(rows, cols, CV_8UC1); // 8 bits per component, 1 channel
    
        CGContextRef contextRef = CGBitmapContextCreate(cvMat.data,                 // Pointer to backing data
                                                        cols,                      // Width of bitmap
                                                        rows,                     // Height of bitmap
                                                        8,                          // Bits per component
                                                        cvMat.step[0],              // Bytes per row
                                                        colorSpace,                 // Colorspace
                                                        kCGImageAlphaNone |
                                                        kCGBitmapByteOrderDefault); // Bitmap info flags
    
        CGContextDrawImage(contextRef, CGRectMake(0, 0, cols, rows), self.CGImage);
        CGContextRelease(contextRef);
        CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    
        return cvMat;
    }
    
    + (UIImage *)imageWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat
    {
        return [[[UIImage alloc] initWithCVMat:cvMat] autorelease];
    }
    
    - (id)initWithCVMat:(const cv::Mat&)cvMat
    {
        NSData *data = [NSData dataWithBytes:cvMat.data length:cvMat.elemSize() * cvMat.total()];
    
        CGColorSpaceRef colorSpace;
    
        if (cvMat.elemSize() == 1)
        {
            colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
        }
        else
        {
            colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
        }
    
        CGDataProviderRef provider = CGDataProviderCreateWithCFData((CFDataRef)data);
    
        CGImageRef imageRef = CGImageCreate(cvMat.cols,                                     // Width
                                            cvMat.rows,                                     // Height
                                            8,                                              // Bits per component
                                            8 * cvMat.elemSize(),                           // Bits per pixel
                                            cvMat.step[0],                                  // Bytes per row
                                            colorSpace,                                     // Colorspace
                                            kCGImageAlphaNone | kCGBitmapByteOrderDefault,  // Bitmap info flags
                                            provider,                                       // CGDataProviderRef
                                            NULL,                                           // Decode
                                            false,                                          // Should interpolate
    kCGRenderingIntentDefault);                     // Intent   
    self = [self initWithCGImage:imageRef];
    CGImageRelease(imageRef);
    CGDataProviderRelease(provider);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    return self;
    }
    @end

    总结

    上面2个环境搭建好后,你就可以在MacOS上试验各种图象处理算法,然后很方便地移值到iOS上。

    一直觉得,图象和声音是移动设备上的特点和优势。因为移动设备没有了可以快速输入的键盘,屏幕也不大,在移动设备上,声音,图象和视频应该是相比文字更方便让人输入的东西。移动端APP应该利用好这些特点,才能设计出更加体贴的功能。

    而且,通常情况下做图象处理都比较好玩,记得以前在学校做了一个在QQ游戏大厅自动下中国象棋的程序,其后台使用了网上下载的一个带命令行接口的象棋AI,然后我的代码主要做的事情就是识别象棋棋盘,然后将棋盘数据传给那个象棋AI,接着获得它返回的策略后,模拟鼠标点击来移动棋子。当时不懂什么图象算法,直接把棋子先截取下来保存,然后识别的时候做完全匹配,非常弱的办法,但是效果非常好,做出来也很好玩。嗯,所以文章最后,我想说的是:have fun!

    原文地址:http://www.devtang.com/blog/2012/10/27/use-opencv-in-ios/

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