顔検出,顔識別(Dlib,face_recognition のインストールと動作確認)(Python を使用)(Windows 上)

要約

Windows 上で Dlib をソースコードからビルドしてインストールする手順を示す.前半では,ソースコードのダウンロード,cmake によるビルド構成(NVIDIA CUDA との連携の設定を含む),ビルドとインストール,テストを行う.後半では,Python の dlib パッケージのインストール,環境変数 Path の設定,学習済みモデルのダウンロードを行う.

目次

  1. 前準備
  2. Dlib のインストール
  3. Python の dlib パッケージのインストール

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Dlib

Dlibは,機械学習,数値計算,グラフィカルモデル推論,画像処理,スレッド,通信,GUI,データ圧縮,テストなどの機能を持つ C++ ライブラリである.Python API もある.

顔検出 (face detection)

Dlib には,Convolutional Neural Network (CNN) による顔検出の機能がある.

Dlib による顔検出の例

顔検出が行われ,顔を囲むバウンディングボックス (bounding box) が表示される.

バウンディングボックスの座標値が数値データとして得られる.

顔ランドマークの検出 (face landmark detection)

回帰木のアンサンブル (ensemble of regression trees) により,顔ごとに最大 68 個のランドマーク (68 landmarks) を得る.

顔を囲むバウンディングボックス (bounding box) と,顔のランドマークが表示される.

前準備

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

[Windows での Python 3.12 のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法でPython 3.12をインストールする。Pythonがインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法 1:winget によるインストール

インストールコマンドの実行方法

管理者権限コマンドプロンプトを起動する(手順:Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」)。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー&ペーストする。

--scope machine を指定することで、システム全体(全ユーザー向け)にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動するとPATHが反映される。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""
if not "%ERRORLEVEL%"=="0" ( color 0c & echo Python 3.12 のインストールに失敗しました & ping 127.0.0.1 -n 6 >nul & color )

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; if(Test-Path $p){$k=[Microsoft.Win32.Registry]::LocalMachine.OpenSubKey('SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment',$true); $c=$k.GetValue('Path','',[Microsoft.Win32.RegistryValueOptions]::DoNotExpandEnvironmentNames); $t=$k.GetValueKind('Path'); $new=$c; if((';'+$new+';') -notlike \"*;$p;*\"){$new=$p+';'+$new}; if((';'+$new+';') -notlike \"*;$s;*\"){$new=$s+';'+$new}; if($new -ne $c){$k.SetValue('Path',$new,$t)}; $k.Close()}"

REM 現在のセッションにも反映(システムPATHを再取得して連結)
for /f "usebackq tokens=2,*" %A in (`reg query "HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment" /v Path`) do set "PATH=%B"

REM pip / wheel の更新
python -m pip install --no-user -U pip wheel
if not "%ERRORLEVEL%"=="0" ( color 0c & echo pip / wheel の更新に失敗しました & ping 127.0.0.1 -n 6 >nul & color )

方法 2:インストーラーによるインストール

  1. Python公式サイト(https://www.python.org/downloads/)にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンからWindows用インストーラーをダウンロードする。
  2. ダウンロードしたインストーラーを実行する。
  3. 初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」にチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
  4. 「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号(例:Python 3.12.x)が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Git のインストール(Windows 上) [クリックして展開]

管理者権限コマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。管理者権限は、winget の --scope machine オプションでシステム全体にインストールするために必要である。

REM Git をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Git.Git -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/VERYSILENT /NORESTART /NOCANCEL /SP- /CLOSEAPPLICATIONS /RESTARTAPPLICATIONS /COMPONENTS=""icons,ext\reg\shellhere,assoc,assoc_sh"" /o:PathOption=Cmd /o:CRLFOption=CRLFCommitAsIs /o:BashTerminalOption=MinTTY /o:DefaultBranchOption=main /o:EditorOption=VIM /o:SSHOption=OpenSSH /o:UseCredentialManager=Enabled /o:PerformanceTweaksFSCache=Enabled /o:EnableSymlinks=Disabled /o:EnableFSMonitor=Disabled"

CMakeのインストール(Windows 上) [クリックして展開]

管理者権限コマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

REM CMake をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Kitware.CMake -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/qn /norestart ADD_CMAKE_TO_PATH=System"

7-Zip のインストール(Windows 上) [クリックして展開]

管理者権限コマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

REM 7-Zip をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id 7zip.7zip -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements
REM 7-Zip のパス設定
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\7-Zip'; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and $c -notlike \"*$p*\"){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$c\",'Machine')}"

Build Tools for Visual Studio 2026(ビルドツール)のインストール

Build Tools for Visual Studio 2026(ビルドツール)のインストールを行い、C/C++ コードのビルド環境を整える。

[Build Tools for Visual Studio 2026(ビルドツール)のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Build Tools for Visual Studio 2026 のインストール

Build Tools for Visual Studio は,Visual Studio の IDE を含まない C/C++ コンパイラ,ライブラリ,ビルドツール等のコマンドライン向け開発ツールセットである。インストール済みの場合,この手順は不要である。

以下のコマンドは、Build Tools が未インストールの場合は winget で新規インストールし、インストール済みの場合は setup.exe modify でコンポーネントを追加する(バージョンは変更しない)。

インストールコマンドの実行方法

管理者権限コマンドプロンプトを起動する(手順:Windows キーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」)。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー&ペーストする。

REM ============================================================
REM Visual C++ 再頒布可能パッケージ (VCRedist 2015-)
REM ============================================================
winget install --scope machine --id Microsoft.VCRedist.2015+.x64 -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet /norestart"
if not "%ERRORLEVEL%"=="0" ( color 0c & echo VCRedist のインストールに失敗しました & ping 127.0.0.1 -n 6 >nul & color )

REM ============================================================
REM Visual Studio Build Tools + Desktop development with C++
REM (VCTools、MSBuildTools、CMake連携、Clang、Windows 11 SDK)
REM ============================================================
REM 進行中のインストーラーを停止(ロック競合回避。対象プロセスが存在しない場合は
REM taskkillがエラーを返すが、これは想定内であるため出力のみ抑制する)
taskkill /F /IM vs_setup.exe /T >nul 2>&1
taskkill /F /IM vs_installer.exe /T >nul 2>&1
taskkill /F /IM vs_installerservice.exe /T >nul 2>&1
taskkill /F /IM msiexec.exe /T >nul 2>&1

REM Build Tools + Desktop development with C++(VCTools)+ 追加コンポーネント(一括)
REM 未インストール時: winget で新規インストール
REM インストール済み時: setup.exe modify でコンポーネント追加(バージョンは変更しない)
winget list --id Microsoft.VisualStudio.BuildTools 2>nul | findstr /i "BuildTools" >nul 2>&1
if %ERRORLEVEL% EQU 0 (
    for /f "usebackq delims=" %P in (`"C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\Installer\vswhere.exe" -products Microsoft.VisualStudio.Product.BuildTools -property installationPath`) do start /wait "" "C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\Installer\setup.exe" modify --installPath "%P" --add Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools --add Microsoft.VisualStudio.Workload.MSBuildTools --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CMake.Project --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.Clang --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.ClangToolset --add Microsoft.VisualStudio.Component.Windows11SDK.26100 --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.v143.x86.x64 --includeRecommended --quiet --norestart --nocache
    if not "%ERRORLEVEL%"=="0" ( color 0c & echo Build Tools のコンポーネント追加に失敗しました & ping 127.0.0.1 -n 6 >nul & color )
) else (
    winget install --scope machine --id Microsoft.VisualStudio.BuildTools -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "--quiet --wait --norestart --nocache --add Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools --includeRecommended --add Microsoft.VisualStudio.Workload.MSBuildTools --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CMake.Project --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.Clang --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.ClangToolset --add Microsoft.VisualStudio.Component.Windows11SDK.26100 --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.v143.x86.x64"
    if not "%ERRORLEVEL%"=="0" ( color 0c & echo Build Tools のインストールに失敗しました & ping 127.0.0.1 -n 6 >nul & color )
)

REM
REM BuildTools のインストールパスを vswhere.exe で取得(メジャーバージョンに依存しない)
set "VSWHERE=C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\Installer\vswhere.exe"
set "BT_PATH="
for /f "usebackq delims=" %P in (`"%VSWHERE%" -products Microsoft.VisualStudio.Product.BuildTools -property installationPath`) do set "BT_PATH=%P"
if not defined BT_PATH ( color 0c & echo Build Tools のインストールパスを取得できませんでした & ping 127.0.0.1 -n 6 >nul & color )

REM 破損時の修復(任意、動作がおかしくなった場合)
REM if defined BT_PATH "C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\Installer\setup.exe" repair --installPath "%BT_PATH%" --quiet --norestart
REM 導入確認(インストールパスが表示されれば正常)
"%VSWHERE%" -products * -requires Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools -property installationPath

上記のコマンドでは、Build Tools 本体と Visual C++ 再頒布可能パッケージをインストールし、続いて以下のコンポーネントを追加している。

  • VCTools:C++ デスクトップ開発ワークロード(--includeRecommended により、MSVC コンパイラ、C++ AddressSanitizer、vcpkg、CMake ツール、Windows 11 SDK 等の推奨コンポーネントが含まれる)
  • MSBuildTools:MSBuild によるビルドツールのワークロード
  • VC.CMake.Project:Windows 向け C++ CMake ツール
  • VC.Llvm.Clang:Windows 向け C++ Clang コンパイラ
  • VC.Llvm.ClangToolset:MSBuild から Clang を使用するための clang-cl ツールセット
  • Windows11SDK.26100:Windows 11 SDK(ビルド 10.0.26100)

追加のコンポーネントが必要になった場合は Visual Studio Installer で個別にインストールできる。

インストール完了の確認

winget list Microsoft.VisualStudio.BuildTools

Visual Studio を必要とするとき

Visual Studio の機能を必要とする場合は,追加インストールできる。

NVIDIA CUDA Toolkit 12.8のインストール

以下のコマンドを管理者権限コマンドプロンプトで実行する (手順:Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」)。

REM NVIDIA CUDA Toolkit 12.8 をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Nvidia.CUDA --version 12.8 -e --silent --disable-interactivity --force --uninstall-previous --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "-s -n"

REM 環境変数TEMP, TMPの設定(一時ファイルの保存先を短いパスに変更)
mkdir C:\TEMP
set "TEMP_PATH=C:\TEMP"
setx TEMP "%TEMP_PATH%" /M >nul
setx TMP "%TEMP_PATH%" /M >nul

Dlib のインストール

  1. 以下の操作を管理者権限コマンドプロンプトで実行する (手順:Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」)。

  2. cmake の確認

    次のコマンドを実行する.cmake のパスが表示されれば OK.

    where cmake
    
    パスが表示されないときは,前準備の CMake のインストールをやり直す.
  3. Dlib のソースコードのダウンロード
    cd C:\
    rmdir /s /q dlib
    git clone https://github.com/davisking/dlib
    
    特定のバージョンの Dlib を使いたい場合には,clone のあとでタグを指定して切り替える.
    cd C:\dlib
    git checkout v19.24.9
    
  4. cmake の操作

    12.8」のところは,実際にインストールしている NVIDIA CUDA ツールキットのバージョンにあわせる.

    NVIDIA CUDA ツールキットを使わないときは「-DDLIB_USE_CUDA=NO」を付ける.

    cd C:\dlib
    rmdir /s /q build
    mkdir build
    cd build
    del CMakeCache.txt
    rmdir /s /q CMakeFiles
    cmake .. -A x64 -T host=x64 ^
        -DCMAKE_CXX_FLAGS="/utf-8 /DWIN32 /D_WINDOWS /W3 /GR /EHsc" ^
        -DCUDA_SDK_ROOT_DIR="c:/Program Files/NVIDIA GPU Computing Toolkit/CUDA/v12.8" ^
        -DCUDA_TOOLKIT_ROOT_DIR="c:/Program Files/NVIDIA GPU Computing Toolkit/CUDA/v12.8" ^
        -DCUDA_NVCC_FLAGS="-allow-unsupported-compiler" ^
        -DCUDA_NVCC_FLAGS_DEBUG="-allow-unsupported-compiler" ^
        -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=c:/dlib ^
        -DDLIB_GIF_SUPPORT=OFF
    
  5. cmake の結果の確認

    エラーメッセージが出ていないことを確認する

    「CMake Error: The source directory ... does not appear to contain CMakeLists.txt」と表示されたときは,次の手順で対処する.
    • 「dir ..」を実行し,CMakeLists.txt があるかを確認する.

      無い場合は,Dlib のソースコードのダウンロード,または cd の操作が正しく行われていない.Dlib のソースコードのダウンロードからやり直す.

      ある場合は,cmake のオプションの「..」が抜けている.もう一度 cmake の実行をやり直す.

    CUDA との連携ができている場合には, 「DLIB WILL USE CUDA」と表示される.

    CUDA と連携する Dlib を動かすには,NVIDIA CUDA ツールキットのインストールNVIDIA cuDNN のインストールが必要である.

    Windows のユーザ名が日本語のときは, ユーザ環境変数 TEMP のパスに日本語が含まれ,nvcc が動作しないことがある. このときは,コマンドプロンプトで次のコマンドを実行し, ユーザ環境変数 TEMP に「C:\TEMP」を設定する.

    mkdir C:\TEMP
    powershell -command "[System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"TEMP\", \"C:\TEMP\", \"User\")"
    
  6. ビルド操作,インストール操作
    cmake --build . --config Release --target INSTALL -- /m
    
  7. 終了の確認

    エラーメッセージが出ていないことを確認する.

  8. テスト(テストが不要なら,この操作は行わない)

    テスト用のプログラムは C:\dlib\dlib\test にある.

    次を実行する.時間がかかる.警告メッセージが出ることがあるが,エラーメッセージが出ないことを確認する.

    cd C:\dlib\dlib\test
    rmdir /s /q build
    mkdir build
    cd build
    cmake ..
    cmake --build . --config Release
    

    引き続き,次を実行する.時間がかかる.

    .\release\dtest --runall
    

    「All tests completed successfully」と表示されれば OK.

Python の dlib パッケージのインストール

  1. 以下の操作を管理者権限コマンドプロンプトで実行する (手順:Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」)。

  2. ダウンロードした Dlib のソースコードから,Python の dlib パッケージをインストールする.
    python -m pip uninstall -y dlib
    cd C:\dlib
    python -m pip install .
    
  3. 結果の確認

    エラーメッセージが出ていないことを確認する.

  4. Python のdlib ライブラリがインストールできたことの確認
    バージョン番号が表示されれば OK.下の図とは違うバージョンが表示されることがある.
    python -c "import dlib; print( dlib.__version__ )"
    
    dlib を用いた顔検出,顔識別などについては, 別ページ »にまとめている.
  5. Windowsシステム環境変数 Pathに,c:\dlib\bin追加することにより,パスを通す

    管理者権限コマンドプロンプトを起動する(手順:Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」).

    次のコマンドを実行する.

    powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\dlib\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
    
  6. 学習済みモデルのダウンロードと展開(解凍)

    顔検出,顔ランドマークの検出,顔識別に用いるファイルをダウンロードし,展開(解凍)する.展開には 7-Zip を使用する.

    cd C:\dlib
    cd python_examples
    curl -O http://dlib.net/files/mmod_human_face_detector.dat.bz2
    curl -O http://dlib.net/files/dlib_face_recognition_resnet_model_v1.dat.bz2
    curl -O http://dlib.net/files/shape_predictor_5_face_landmarks.dat.bz2
    curl -O http://dlib.net/files/shape_predictor_68_face_landmarks.dat.bz2
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x mmod_human_face_detector.dat.bz2
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x dlib_face_recognition_resnet_model_v1.dat.bz2
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x shape_predictor_5_face_landmarks.dat.bz2
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x shape_predictor_68_face_landmarks.dat.bz2
    del mmod_human_face_detector.dat.bz2
    del dlib_face_recognition_resnet_model_v1.dat.bz2
    del shape_predictor_5_face_landmarks.dat.bz2
    del shape_predictor_68_face_landmarks.dat.bz2