OpenCV 4.1 (最新版) をソースコードからビルドして，インストール（NVIDIA CUDA, cuDNN 対応で高速化可）（Windows 上）

サイト構成

連絡先，業績

実践知識

コンピュータ

教材

サポートページ

ユースケース: OpenCV を Windows で使いたい．CUDA に対応させたい．OpenCV の最新版を追いかけたい．

ここで行うこと: Windows で OpenCV 4.1 (最新版) をソースコードからビルドする． Python 用の OpenCV パッケージもビルドする．

参考 Web ページ: https://jamesbowley.co.uk/accelerating-opencv-4-build-with-cuda-intel-mkl-tbb-and-python-bindings/

謝辞：OpenCV および関連ソフトウエア類の作者に感謝します

前準備

Python のインストール

Windows での Python のインストール手順は，「別のページ」で説明している.
※ Pythonとして Anaconda をインストールして使うこともできる．

※ Python のプログラム作成には、PyCharmなどが便利である．

git, cmake, wget, 7zip のインストール

Windows での git, cmake, wget, 7zip のインストール手順は，「別のページ」で説明している.

以下，Windows に Python, git, cmake, wget, 7zip をインストール済みであるものとして説明を続ける．

MSVC ビルドツール (Build Tools) のインストール

前準備として、MSVC ビルドツールのインストールを終えておくこと

MSVC ビルドツール (Build Tools) のインストールについては、「別のページ」で説明している

（オプション）NVIDIA グラフィックスカード・ドライバ, NVIDIA CUDA ツールキットのインストール

CUDA と連携させたいときは、前もって、 NVIDIA グラフィックスカード・ドライバ, NVIDIA CUDA ツールキットをインストールしておく.

NVIDIA グラフィックスカード・ドライバのインストール
「別のページ」で説明している
NVIDIA CUDA ツールキットのインストール
Windows でのインストール手順は，「別のページ」で説明している
NVIDIA cuDNN のインストール
Windows でのインストール手順は，「別のページ」で説明している．

（オプション）OpenBLAS のインストール

OpenBLAS と連携させたいときは、前もって OpenBLAS をインストールしておく

Windows でのインストール手順は、「OpenBLAS をソースコードからビルドして、インストール（clang, flang を使用）（Windows 上）」で説明している

（オプション）VTK のインストール

VTK と連携させたいときは、前もって VTK をインストールしておく

Windows での VTK のインストール手順は、「Windows で VTK 最新版をソースコードからビルドして、インストールする（MSVC ビルドツール (Build Tools) を使用）」で説明している

（オプション）Python 2.7 を使いたいとき

Python 2.7 を使うときは、次のような手順で、OpenCVとの連携等に必要になるPythonパッケージをインストールしておく

Windows のコマンドプロンプトを管理者として実行する．
Python 2 にnumpy パッケージをインストール
```
C:\Python27\Scripts\pip install --no-deps -U numpy
```
Python の numpy, flake8 パッケージをインストール
```
pip install -U numpy
pip install -U flake8
```

OpenCV 4.1のインストール

OpenCV を C:\opencv, C:\opencv_contrib, にインストールする

VS 2019用 x64 Native Tools コマンドプロンプトを開く
Windows のメニューで「Visual Studio 2019」の下の「x64 Native Tools コマンドプロンプト (Command Prompt)」（あるいは類似名のもの）を選ぶ
※ 「x64 Native Tools コマンドプロンプト (Command Prompt)」がないときは， MSVC ビルドツールのインストールを行う． MSVC ビルドツールのインストール手順は，「別のページ」で説明している.

ディレクトリを削除する

mkdir C:\tools
cd C:\tools
rmdir /s /q opencv
rmdir /s /q opencv_contrib

OpenCV と OpenCV contrib のソースコードをダウンロード

cd C:\tools
git clone https://github.com/opencv/opencv.git
git clone https://github.com/opencv/opencv_contrib.git

Python 3 のバージョンを調べる
バージョン 3.6 系列なのか、バージョン 3.7 系列なのか、調べる．この情報はあとで使う．
下の実行例では、Python のバージョンは 3.7 系列（3.7.3） である
```
python --version
```
Python 3 の場所を調べる
「C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python37\Python.exe」のように表示される．この結果は，あとの設定で使う．
```
where python
```
cmake の実行
cmake でのオプションについて
- 「cmake -G "Visual Studio 16 2019"」
  下の手順は「cmake -G "Visual Studio 16 2019"」とある通り、 Visual Studio 2019 の MSVC ビルドツール (Build Tools) を使う場合の手順である．
- パスの区切りは「\」でなくて「/」
  「C:\tools」ではなくて「C:/tools」のようにしている．「\」は使わずに「/」を使う．これは、opencv_contrib の modules 下の cmake のエラーを回避するため．
- Python 2 の設定
  -DPYTHON2_LIBRARY=C:/Python27/libs/python27.lib」は，実際の自分のパソコンのファイルを検索し、実際に存在するファイル名を設定すること
- Python 3 の設定
  次の設定は，実際の自分のパソコンのファイルを検索し、実際に存在するファイル名を設定すること
  - -DPYTHON_DEFAULT_EXECUTABLE=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/python.exe
  - -DPYTHON3_EXECUTABLE=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/python.exe
  - -DPYTHON3_INCLUDE_DIR=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/include
  - -DPYTHON3_LIBRARY=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/libs/python37.lib
  - -DPYTHON3_NUMPY_INCLUDE_DIRS=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/lib/site-packages/numpy/core/include
  ※ 先ほど調べた Python 3 のバージョンが、Python 3.6 系列のときは「python36.lib」となり、 Python 3.7 系列のときは「python37.lib」のようにとなる．
cmake の実行手順例は次の通り
```
cd c:\tools
cd opencv
rmdir /s /q build
mkdir build
cd build
del CMakeCache.txt
"C:\Program Files\Cmake\bin\cmake" -G "Visual Studio 16 2019" -T host=x64 ^
-DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE ^
-DOPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=C:\tools\opencv_contrib\modules ^
-DINSTALL_TESTS=ON ^
-DINSTALL_C_EXAMPLES=ON ^
-DWITH_PYTHON=ON ^
-DINSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON ^
-DBUILD_opencv_pytbhon2=ON ^
-DPYTHON_DEFAULT_EXECUTABLE=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/python.exe ^
-DPYTHON2_EXECUTABLE=C:/Python27/python.exe ^
-DPYTHON2_INCLUDE_DIR=C:/Python27/include ^
-DPYTHON2_LIBRARY=C:/Python27/libs/python27.lib ^
-DPYTHON2_NUMPY_INCLUDE_DIRS=C:/Python27/lib/site-packages/numpy/core/include ^
-DBUILD_opencv_python3=ON ^
-DPYTHON3_EXECUTABLE=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/python.exe ^
-DPYTHON3_INCLUDE_DIR=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/include ^
-DPYTHON3_LIBRARY=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/libs/python37.lib ^
-DPYTHON3_NUMPY_INCLUDE_DIRS=C:/Users/user/AppData/Local/Programs/Python/Python37/lib/site-packages/numpy/core/include ^
-DBUILD_EXAMPLES=ON ^
-DWITH_OPENGL=ON ^
-DOPENCV_ENABLE_NONFREE=OFF ^
..
```
cmake でのオプションの調整
- Intel MKL を使いたいとき ※「w_mkl_2019.4.245.exe」をインストール済み，そして，「C:\Program Files (x86)\IntelSWTools\compilers_and_libraries_2019\windows\redist\intel64_win\tbb\vc_mt」にパスが通っているとする．
  上に書いた cmake でのオプションに、次を付け加える
```
-DWITH_MKL=ON ^
-DMKL_USE_MULTITHREAD=ON ^
-DWITH_TBB=ON ^
-DMKL_WITH_TBB=ON ^
```
- NVIDIA CUDA ツールキット, NVIDIA cuDNN を使いたいとき
  上に書いた cmake でのオプションに、次を付け加える
```
-DWITH_CUDA=ON ^
-DCUDA_FAST_MATH=ON ^
-DWITH_CUBLAS=ON ^
-DWITH_CUDNN=ON ^
-DWITH_NVCUVID=ON ^
-DOPENCV_DNN_CUDA=ON ^
-DCUDA_ARCH_PTX=7.5 ^
-DBUILD_opencv_cudaimgproc=OFF ^
```
  ※ 「-DCUDA_ATCH_PTX=7.5」は，CUDA PTX 7.5 用のみをビルドすることにして，ビルド時間短縮のため
  ※ 「-DBUILD_opencv_cudaimgproc=OFF ^」は 2018/12時点のコンパイルエラーの回避のため
- VTK を使いたいとき
  上に書いた cmake でのオプションに、次を付け加える．
  ※ Windows での VTK のインストール手順は、「Windows で VTK 最新版をソースコードからビルドして、インストールする（MSVC ビルドツール (Build Tools) を使用）」で説明している
```
-DWITH_VTK=ON ^
-DVTK_DIR="C:\tools\VTK" ^
```
- OpenNI2 を使いたいとき
  上に書いた cmake でのオプションに、次を付け加える．
  ※ Windows でのインストール手順は、「Windows で libPCL 1.9.0, Boost, Eigen, OpenNI 2.2, NITE2 のインストール」で説明している
```
-DWITH_OPENNI2=ON ^
-DOPENNI2_INCLUDE="C:\Program Files\OpenNI2\include" ^
-DOPENNI2_LIB="C:\Program Files\OpenNI2\lib" ^
-DOPENNI2_REDIST="C:\Program Files\OpenNI2\Redist" ^
```
- OpenBLAS を使いたいとき
  上に書いた cmake でのオプションに、次を付け加える．
  ※ Windows での OpenBLAS のインストールは「OpenBLAS をソースコードからビルドして、インストール（clang, flang を使用）（Windows 上）」で説明している
```
-DOpenBLAS_LIB="C:/tools/OpenBLAS/lib/openblas.lib" ^
-DOpenBLAS_INCLUDE_DIR="C:/tools/OpenBLAS/include/openblas" ^
-DWITH_LAPACK=ON ^
-DLAPACK_LIBRARIES="C:/tools/lapack-release/lib/lapack.lib" ^
-DLAPACK_INCLUDE_DIR="C:/tools/lapack-release/CBLAS/include" ^
-DLAPACK_CBLAS_H="C:/tools/lapack-release/CBLAS/include/cblas.h" ^
```
cmake の実行結果の確認
Python 2, Python 3 のところが自動設定されるので確認する．
※ 下図のとおりになるとは限らない．
※ 最後のコマンドの実行の結果，エラーメッセージが出た場合には，自動設定がうまくいっていない．設定を変えてやり直す．
※ 但し，Python 2 を使わない場合，Python 3 を使わない場合は，Python の部分がうまく設定されていなくても無視すること．
ソースコードからビルドし、インストールする
```
cmake --build . --config RELEASE --target INSTALL
```
結果の確認
エラーメッセージが出ていないことを確認．
※ 黄色の警告メッセージは無視しても良い

cmake の設定で，NVIDIA CUDA ツールキット, NVIDIA cuDNN を使うように設定したときは、次のような結果になる
Windowsのシステム環境変数Pathの設定
次を追加する
```
C:\Tools\opencv\build\bin\release
```
Python 関係のファイルもインストールされていることを確認
```
dir C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python37\lib\site-packages\cv2
```
※ Python 関係のファイルがインストールされていない場合でも，Python ローダ (python loader) を使用することは推奨しない．（Python ローダの利用では，エラーが出たときに，Python のインストールからやり直す可能性がある．Python ローダをよく知らずに実行するのは避けること）
Python でOpenCV のバージョン確認
```
python -c "import cv2; print( cv2.__version__ )"
```
※ このとき「Original error was: DLL failed: 指定されたモジュールが見つかりません」というエラーメッセージが出ることがある．
- Windows のシステム環境変数 Path に「C:\Tools\Anaconda3\Library\bin」、「C:\Tools\opencv\build\bin\release」を追加してから、 新しいコマンドプロンプトで実行してみる
OpenCV の「cmake でのオプション」に VTK, OpenNI2, OpenBLAS を使うように設定したとき、このメッセージが出ることがあります．システム環境変数 Path の設定で直ると思っていますが、確認できていません。

ここから先は書きかけ

    ANT_DIR
    GSTREAMER_DIR