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Windows で Python 3 処理系,virtualenv, virtualenvwrapper, Keras, TensorFlow, OpenCV, Dlib その他 Python パッケージと各種ツール (Chocolatey, git, cmake, wget, 7zip など)のインストール

金子邦彦研究室: データベース、人工知能(AI)、データサイエンスの融合により不可能を可能にする

ユースケース:Python で人工知能、データサイエンス、コンピュータビジョンを行いたい.顔検出や顔識別も行いたい .

※ Windows で Python 処理系のインストール + TensorFlow, Keras, OpenCVを整えたいときは、このWebページのはじめから「TensorFlow, Keras, OpenCV のインストールまでを行う。 顔検出や顔識別で Dlib を使いたいときは、最後まで行う。

※ Ubuntu を使いたいときは、 別のページで説明しています。

目次

  1. Windows 用の Python のダウンロードとインストール
  2. Python のインストール後の設定と確認
  3. (オプション)Windows で virtualenv, virtualenv wrapperのインストール
  4. 主要パッケージ(numpy, scipy, h5py, sciklit-learn, scikit-image, matplotlib, seaborn, pandas, pillow, jupyter, pytest, docopt, pyyaml, cython)のインストール
  5. TensorFlow, Keras, OpenCV のインストール
  6. 確認のためKeras を使ってみる
  7. Chocolatey のインストール
  8. git, cmake, wget, 7zip をインストール(Chocolatey を用いてインストール)
  9. imutils, mtcnn その他のパッケージのインストール
  10. Microsoft Build Tools for Visual Studio 2017 のインストール
  11. Dlib のインストール
  12. face_recognition, msgpack, geopandas のインストール
  13. virtualenv を用いて Python バージョン3 環境の新規作成

サイト内の関連 Web ページ:

先人に感謝.


Windows 用の Python のダウンロードとインストール

  1. Tenforflow をインストールする予定があるとき

    Tenforflow の Web ページ https://www.tensorflow.org/install/pipを開き、 少しスクロールするとPythonのバージョンについての記載があるので、必ず確認する.

    「Python 3.4,3.5, or 3.6」のように記載されている。必ず、このうちどれかのバージョンをインストールすること。

  2. Python のダウンロード用 Web ページを開く

    https://www.python.org/downloads/

  3. ダウンロードしたいので,「Downloads」をクリック

  4. バージョンを選ぶ

  5. 画面が切り替わる。ファイルの種類を選ぶ。

    Windows の 64ビット版のインストーラをダウンロードしたいので、「x86_64-executable-installer」を選ぶ

  6. ダウンロードが始まる

  7. ダウンロードしたファイルを実行する

  8. Add Python ... to PATH」をチェックして、 「Install Now」をクリック

  9. インストールが始まる

  10. インストールの終了

    Disable path length limit」が表示されたときは、クリックして、パス長の制限を解除する

    Close」をクリック


Python のインストール後の設定と確認

  1. Windowsの環境変数Path先頭部分を確認

    さきほど、「Add Python ... to PATH」をチェックしたので、 Python についての設定が自動で行われたことを確認する

  2. 新しくWindows のコマンドプロンプトを管理者として実行する.

  3. パス(Path)の確認

    次のコマンドを実行する

    ※ エラーメッセージが出ないことを確認.

    where python
    where pip
    

  4. python のバージョンの確認

    ※ エラーメッセージが出ないことを確認.

    python --version 
    

  5. pip の動作確認

    ※ エラーメッセージが出ないことを確認.

    pip list
    

  6. pip の更新

    python -m pip install --upgrade pip 
    

  7. 再度、pip の動作確認

    ※ エラーメッセージが出ないことを確認.

    pip list
    

(オプション)Windows で virtualenv, virtualenv wrapper のインストール

参考 Web ページ: https://www.python.jp/install/windows/virtualenv.html

  1. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  2. virtualenv, virtualenv wrapper のインストール

    pip install -U virtualenv virtualenvwrapper-win 
    

virtualenvwrapper の使い方


主要パッケージ(numpy, scipy, h5py, sciklit-learn, scikit-image, matplotlib, seaborn, pandas, pillow, jupyter, pytest, docopt, pyyaml, cython)のインストール

  1. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  2. (オプション)もし、Python 仮想環境を新規作成し、そこにインストールしたいときは、そのためのコマンドを実行

    ※ Python 仮想環境を新規作成し、そこにインストールしたいときに限る

    mkvirtualenv py36
    lsvirtualenv 
    workon py36i 
    

  3. numpy, scipy, h5py, sciklit-learn, scikit-image, matplotlib, seaborn, pandas, pillow, jupyter, pytest, docopt, pyyaml, cython のインストール
    pip install -U numpy scipy h5py scikit-learn scikit-image matplotlib seaborn pandas pillow
    pip install -U jupyter pytest docopt pyyaml cython
    


    (以下省略)

TensorFlow, Keras, OpenCV のインストール

  1. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  2. (オプション)もし、virtualenv のPython 仮想環境にインストールしていて、そこにインストールしたいとき、それを有効化する

    ※ virtualenv のPython 仮想環境を有効化したいときに限る(「ai」のところは、Python仮想環境の名前に変えること)

    workon py36 
    

  3. TensorFlow 1.13.1, Keras 2.24, OpenCV のインストール

    時間がかかるので待つ

    ※ 「pip install」は、パッケージをインストールするためのコマンド

    pip install -U tensorflow keras opencv-python
    

    (以下省略)

  4. Python の numpy パッケージ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 numpy; print( numpy.__version__ )"
    

  5. TensorFlow のバージョン確認

    ※ 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 tensorflow as tf; print( tf.__version__ )"
    

  6. keras のバージョン確認

    ※ 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 keras; print( keras.__version__ )"
    

  7. インストール済みパッケージの表示

    pip list 
    


    (以下省略)

確認のためKeras を使ってみる

  1. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  2. (オプション)もし、Python 仮想環境にインストールしていたときは、それを有効化する

    ※ Python 仮想環境にインストールしたときに限る

    workon py36 
    

  3. 前準備として h5py, pillow のインストール

    pip install -U h5py pillow
    

  4. この Web ページでは、次の画像を使うことにする

    2071.png のようなファイル名で保存しておく

  5. Python のプログラムを実行したいので、まず、端末で「python」を実行
    cd <画像を置いたディレクトリ>
    python
    

  6. 次のプログラムをコピー&ペースト

    VGG を使うプログラム。Kerasのサイトで公開されているものを少し書き換えて使用。

    import h5py
    from keras.preprocessing import image
    from keras.applications.vgg16 import VGG16
    from keras.applications.vgg16 import preprocess_input
    import numpy as np
    
    m = VGG16(weights='imagenet', include_top=False)
    
    img_path = '2071.png'
    img = image.load_img(img_path, target_size=(299, 299))
    x = image.img_to_array(img)
    x = np.expand_dims(x, axis=0)
    x = preprocess_input(x)
    
    features = m.predict(x)
    print(features) 
    

    InceptionV3 を使うプログラム。Kerasのサイトで公開されているものを少し書き換えて使用。

    import h5py
    from keras.preprocessing import image
    from keras.applications.inception_v3 import preprocess_input, decode_predictions, InceptionV3
    import numpy as np
    
    m = InceptionV3(weights='imagenet')
    
    img_path = '2071.png'
    img = image.load_img(img_path, target_size=(299, 299))
    x = image.img_to_array(img)
    x = np.expand_dims(x, axis=0)
    x = preprocess_input(x)
    
    preds = m.predict(x)
    
    print('Predicted:')
    for p in decode_predictions(preds, top=5)[0]:
        print("Score {}, Label {}".format(p[2], p[1]))
    

  7. exit() で終わる

Chocolatey のインストール

git, cmake, wget, 7zip のインストールや更新を楽に行えるようにするために、 Chocolatey をインストールする。

注意事項. Chocolatey を使うと、種々のソフトウエアのインストールが楽になります。 このとき、インストールしたソフトウエアの利用条件、ライセンス条項は必ず、確認すること.

特に、次のことに気をつけること

Chocolatey の Web ページの記載の手順に従う.

  1. Windows のコマンドプロンプトを管理者として実行する.
  2. Web ブラウザで、Chocolatey の Web ページを開く

    https://chocolatey.org/

  3. Install Chocolatey Now」をクリック

    新しい画面に変わるので確認する

  4. 新しい画面 (Chocolatey の インストールWeb ページ)のコマンドをコピー

  5. 先ほど開いた Windows のコマンドプロンプトに貼り付ける

  6. 実行の結果,エラーメッセージが出ていないことを確認する.

git, cmake, wget, 7zip をインストール

  1. Windows のコマンドプロンプトを管理者として実行する.

  2. git, cmake, wget, 7zip をインストール

    ※ 実行のとき、エラーメッセージが出ないことを確認すること

    choco install -y git cmake.install wget 7zip
    

  3. Windowsのシステム環境変数Path先頭部分の設定

    ※ システムの環境変数Pathは、すでに存在するはずなので、編集

    先頭部分が次のようになるように編集

    ※ すでに、Pathのなかに、一部分含まれているときは、 その部分を並び変えて、下の順序に一致させる

    C:\Program Files\Git\cmd
    C:\Program Files\CMake\bin
    C:\ProgramData\chocolatey\bin
    

    Windowsの画面の表示では、円マークになる

  4. 新しくWindows のコマンドプロンプトを実行する.

  5. システム環境変数 Path の確認

    そして、次のコマンドを実行する

    エラーメッセージが出ないことを確認.

    where git
    where git-gui
    where cmake
    where cmake-gui
    where wget
    

imutils, mtcnn その他のパッケージのインストール

  1. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  2. (オプション)もし、Python 仮想環境にインストールしていて、そこにインストールしたいとき、それを有効化する

    ※ Python 仮想環境を有効化したいときに限る

    workon py36 
    

  3. imutils, mtcnn のインストール

    ※ mtcnn については https://github.com/open-face/mtcnn

    mkdir c:\pytools
    cd c:\pytools
    rmdir /s /q imutils
    rmdir /s /q mtcnn
    

    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/jrosebr1/imutils 
    cd imutils
    python setup.py build
    python setup.py install 
    
    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/ipazc/mtcnn 
    cd mtcnn
    python setup.py build
    python setup.py install 
    

    (以下省略)

  4. imutils のバージョン確認

    Windows のコマンドプロンプトで、次のコマンドを実行

    python -c "import imutils; print( imutils.__version__ )"
    

  5. mtcnn のバージョン確認

    Windows のコマンドプロンプトで、次のコマンドを実行

    ※ 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 mtcnn; print( mtcnn.__version__ )"
    

  6. python-visualization/folium, DinoTools/python-overpy, ianare/exif-py, mapado/haversine, Turbo87/utm のインストール
    mkdir c:\pytools
    cd c:\pytools
    rmdir /s /q folium
    rmdir /s /q python-overpy
    rmdir /s /q exif-py
    rmdir /s /q haversine
    

    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/python-visualization/folium 
    cd folium
    python setup.py build
    python setup.py install 
    
    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/DinoTools/python-overpy 
    cd python-overpy
    python setup.py build
    python setup.py install 
    
    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/ianare/exif-py 
    cd exif-py
    python setup.py build
    python setup.py install 
    
    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/mapado/haversine 
    cd haversine
    python setup.py build
    python setup.py install 
    
    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/Turbo87/utm 
    cd utm
    python setup.py build
    python setup.py install 
    

  7. その他、各種パッケージのインストール

    ※ 下から必要なものを選んでインストール

    pip install -U chainer
    pip install -U graphviz
    pip install -U pydot
    pip install -U yaml
    pip install -U flask
    pip install -U django
    pip install -U sympy
    pip install -U sqlite
    pip install -U redis
    pip install -U gensim
    pip install -U pylint
    pip install -U bz2file
    

Microsoft Build Tools for Visual Studio 2017 のインストール

Windows で, Microsoft Build Tools for Visual Studio 2017 のインストールを行う

ここでは、Chocolatey を用いてインストールすることにする。 「Microsoft Build Tools for Visual Studio 2017」の利用条件やライセンス条項は各自で確認すること

  1. まず、Windows のコマンドプロンプトを管理者として実行する.

  2. Windows SDK 10.1 と Microsoft Build Tools for Visual Studio 2017 のインストール

    時間がかかるので、しばらく待つ

    ※ 実行のとき、エラーメッセージが出ないことを確認すること

    ※ 「choco が無い」というエラーメッセージが出たときは、 Chocolatey をインストールする

    choco install -y windows-sdk-10.1
    choco install -y visualstudio2017-installer
    choco install -y microsoft-build-tools
    

  3. 次の手順で、Visual Studio Build Tools 2017C++ についての設定を行う
    1. C++ についての設定をしたいので、Visual Studio Installer (Visual Studio インストーラー)を起動

      Windowsのスタートメニューからの起動が簡単

    2. Visual Studio Build Tools 2017 の画面で「変更」をクリック

    3. Visual C++ Build Tools」を選び、右下の「変更」をクリック

    4. インストールが始まる.しばらく待つ.

    5. インストールが終わると、「インストール済み」と表示される

Dlib のインストール

  1. (オプション)OpenBLAS を使いたいときは、インストールしておく

    Windows でのインストール手順は「Windows で OpenBLAS のインストール(Microsoft Build Tools を使用)」で説明しています

  2. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  3. (オプション)もし、Python 仮想環境にインストールしていて、そこにインストールしたいとき、それを有効化する

    ※ Python 仮想環境を有効化したいときに限る

    workon py36 
    

  4. インストールディレクトリを空にする
    mkdir c:\pytools
    cd c:\pytools
    rmdir /s /q dlib
    

  5. Dlib Python パッケージのインストール

    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/davisking/dlib
    cd dlib
    python setup.py build
    python setup.py install 
    

    (途中省略)

face_recognition, msgpack, geopandas のインストール

Microsoft Build Tools がインストール済みであるとして手順を示します

  1. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  2. (オプション)もし、Python 仮想環境にインストールしていて、そこにインストールしたいとき、それを有効化する

    ※ Python 仮想環境を有効化したいときに限る

    workon py36 
    

  3. インストールディレクトリを空にする
    mkdir c:\pytools
    cd c:\pytools
    rmdir /s /q face_recognition
    rmdir /s /q msgpack
    rmdir /s /q geopandas
    

  4. インストール

    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/ageitgey/face_recognition
    cd face_recognition
    python setup.py build
    python setup.py install 
    
    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/msgpack/msgpack-python 
    cd msgpack-python
    python setup.py build
    python setup.py install 
    
    cd c:\pytools
    git clone https://github.com/geopandas/geopandas 
    cd geopandas
    python setup.py build
    python setup.py install 
    

    (途中省略)

virtualenv を用いて Python バージョン3 環境の新規作成

  1. 新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

  2. システムの python3 のバージョンの確認
    where python3
    python3 --version 
    

  3. Python バージョン3 環境の新規作成

    名前: py36

    mkvirtualenv py36
    

  4. 確認
    lsvirtualenv 
    

    py36」という新しい Python 環境が作成されたことが分かる

  5. 確認 の続き

    新しく、 Windows のコマンドプロンプトを開く

    「workon py36」は、py36 の Python 環境の使用を開始するためのコマンド. エラーメッセージが出なければ OK.

    workon py36
    where python
    where pip
    

  6. 試しに、Python 仮想環境 py36 の Python を使ってみる
    workon py36
    python 
    print(1 + 2)
    exit()
    

システム環境変数の設定(書きかけ)

PYTHONIOENCODING


TenforFlow GPU 版のインストール(書きかけ)

前準備

動作には、次のものが必要です(詳細は https://www.tensorflow.org/install/gpu

インストール手順

  1. 新しくWindows のコマンドプロンプトを管理者として実行する.

  2. tensorflow-gpu のインストール

    pip install -U tensorflow-gpu