使用Java运行OpenCV

2 年 ago
宇, 华
3 minutes

首先

由于想在Java中使用OpenCV库，但是却遇到了一些困难，所以我记录下了相应的步骤。作为周边知识的整理，这也涉及到了如何使用Java库、包等基础知识的理解，我也会提及这方面的内容。我会同时记录在终端上进行编译和使用IDE（尤其是IntelliJ）进行编译的方法。

环境

    • macOS Catalina 10.15.5

 

    • Java OpenJDK 13.0.2

OpenCV 4.3.0

Java的安装

我还是提供一下Java安装的方法(macOS)作为备选。我是用Homebrew来进行安装的。

# install Homebrew (if needed)
ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"
# update packages, install cask, and allow cask to look up versions
brew update
brew tap homebrew/cask
brew tap homebrew/cask-versions
# install Java
brew cask install java #java13などとすればバージョンを指定してインストールできる

通过这个步骤，Java 将会被安装在 /Library/ 目录中。预计目录结构如下。

/Library/Java
          |-- Extensions/ # Javaの拡張フォルダ
          `-- JavaVirtualMachine/
               `-- openjdk-13.0.2.jdk/ # インストールしたJDK
                    `-- Contents/
                         |-- Home/ # JDKのホームディレクトリ
                         |    |--
                         |     ...
                         |-- MacOS/
                         `-- Info.plist

顺便说一下，像往常一样

java --version

如果这样的话，你可以检查版本。

打开计算机视觉库

按照下面的第一个网站，您可以在macOS上安装OpenCV Java。截至2020年6月，最新的Java版本是4.3.0，因此如果不指定版本进行安装，将会安装这个版本。安装本身可能需要一些时间。

    • OpenCV Java Tutorials: Install OpenCV 3.x under macOS

 

    【Mac】JavaでOpenCVの環境設定に苦労したメモ

希望情况下，库将按照以下层次结构安装在/usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/中。这可能会根据机器和软件版本的不同而变化。

/java/
  `-- opencv4/
       |-- opencv-430.jar # 静的ライブラリ
       `-- libopencv_java430.dylib* # 動的ライブラリ
            |--
             ...

顺便提一下，.jar文件是静态库，.dylib文件是动态库（dynamic library的缩写），据说动态库是在运行时而不是编译时被引用的库文件。1. 另外，.jar文件是将编译生成的class文件集合并压缩而成的文件。2.

编译和运行

import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.core.CvType;
import org.opencv.core.Scalar;

public class Test {
    // Compulsory
    static{ System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME); }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Welcome to OpenCV " + Core.VERSION);
        Mat m = new Mat(5, 10, CvType.CV_8UC1, new Scalar(0));
        System.out.println("OpenCV Mat: " + m);
        Mat mr1 = m.row(1);
        mr1.setTo(new Scalar(1));
        Mat mc5 = m.col(5);
        mc5.setTo(new Scalar(5));
        System.out.println("OpenCV Mat data:\n" + m.dump());
    }
}

我试着创建这样一个文件，然后进行编译。
就像普通编译.java文件一样，在该文件所在的目录下进行编译。

javac Test.java
Screen Shot 2020-06-08 at 20.16.11.png
javac -classpath /usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/opencv4/opencv-430.jar Test.java

此外，在运行时还需要指定动态库的路径．

java -Djava.library.path="/usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/opencv4" -classpath /usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/opencv4/opencv-430.jar: Test

在macOS上执行时，需要在类路径后面加上冒号:。在Windows上，则需要使用分号;。如果设置正确，

Welcome to OpenCV 4.3.0
OpenCV Mat: Mat [ 5*10*CV_8UC1, isCont=true, isSubmat=false, nativeObj=0x7fd0f2e3f230, dataAddr=0x7fd0f2e3f0c0 ]
OpenCV Mat data:
[  0,   0,   0,   0,   0,   5,   0,   0,   0,   0;
   1,   1,   1,   1,   1,   5,   1,   1,   1,   1;
   0,   0,   0,   0,   0,   5,   0,   0,   0,   0;
   0,   0,   0,   0,   0,   5,   0,   0,   0,   0;
   0,   0,   0,   0,   0,   5,   0,   0,   0,   0]

以以下方式显示。

较为正确的翻译为：更准确地说

在Java中，我们可以将类编写在不同的文件中，并在另一个Java文件中使用这些类时，需要使用import和package。上面的例子只是一个单独的文件，但在编写程序时，文件之间通常存在相互依赖的情况。另外，在这个例子中，我们还希望引用OpenCV即外部库。

在这种情况下，和之前一样，

javac -classpath /usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/opencv4/opencv-430.jar Test.java

当尝试将其编译为程序时，现在出现了关于包和导入的错误。

这意味着由于指定了类路径，所以javac会从该路径去寻找package和import，但结果却找不到。Java中，包和引入的层次结构通过点.而不是斜杠/来表示，而且默认是相对于执行编译命令的当前目录来编写的（参考网站）。也就是说，默认情况下类路径是当前目录，但由于使用了-classpath选项覆盖了默认值，所以现在找不到了。

在这种情况下，可以考虑的一个解决方案是将package和import的路径改为①绝对路径或者②在编译时从-classpath选项中改为相对路径。但是，绝对路径很长，并且当程序移至其他计算机时，必须每次都手动更改路径。此外，考虑编译选项并预先更改文件内容是不合理的，外部库的位置也因计算机而异，因此每次都需要重新编写路径。所以，最好还是使用相对于主文件的路径。

因此，我想要使用一种指定方式，而不是重写类路径来添加（也包括OpenCV库的路径）。通过使用冒号:连接，我们可以指定多个类路径，包括当前目录.和(OpenCV的路径)。这样做可以在保留原始包依赖关系的同时，添加了新的OpenCV库的类路径。

javac -classpath .:/usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/opencv4/opencv-430.jar Test.java # コンパイル
java -Djava.library.path="/usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/opencv4" -classpath .:/usr/local/Cellar/opencv/4.3.0_4/share/java/opencv4/opencv-430.jar: Test # 実行

通过这样的设置，现在可以正确地进行编译和执行了。
（参考网站）
Java编程：包和类路径

其他方式

这种方法是在编译和执行时临时指定类路径的方法，但是因为/Library/Extensions/是Java的扩展文件夹，所以你也可以将jar文件和dylib文件放在这里来设置路径。这样一来就不需要每次都指定-classpath选项了。

在IntelliJ中的配置方法

以下のは、Java開発でよく使われる優れたIDE（統合開発環境）であるIntelliJです。先ほどはエディタとターミナルを使用してOpenCVの使い方の紹介でしたが、IntelliJを使用する場合の設定方法も記述しておきます。ちなみに、IntelliJ自体のチュートリアルは以下にあります。

    • Overview of the user interface

 

    Video tutorials

基本设置

为了避免遗漏，我也将从安装IntelliJ到进行基本设置的步骤记录下来。

安装

可以从安装页面上选择操作系统，然后下载Community Edition（学生也可以选择下载licensed版本）。

插件

如果需要的话，欢迎安装插件进入IntelliJ IDEA的Configure -> Plugins窗口中（比如”Java Visualizer”等非常方便的插件）。如果安装了插件，需要重新启动IntelliJ。

SDK的设置

Screen Shot 2020-06-08 at 12.16.39.png

按照”Configure -> Structure for New Projects”，设置SDK（软件开发工具包）。根据这篇文档的步骤进行设置即可。

设置OpenCV库

使用上述设置，可以开发基本程序，但在使用外部库时需要进行设置。 IntelliJ是一个集成开发环境（IDE），通过它进行编译和执行，因此在终端上进行编译和执行时需要事先设置类路径之类的东西。

以本次OpenCV为例，下面解释其流程。

Screen Shot 2020-06-08 at 13.09.35.png
Screen Shot 2020-06-08 at 12.57.18.png

如果我们试着运行与上述相同的测试文件，并且得到了正确的结果，那就意味着我们已经正确配置好了。顺便提一下，

    • importの段階でコンパイルエラーが出るのなら，External Libraryとしてopencv-430.jarがちゃんと設定されていないことになるので1枚目の写真の段階を確認．

static{ System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME); }
でエラーが出るのなら，これは”Native Library Locations”がちゃんと設定されていないということになるので2枚目の写真の段階で設定がうまくできていないことになります．

我参考了以下网站上仔细描述的步骤来完成这个流程。根据OpenCV的版本可能需要进行一些修正。

    How to set-up OpenCV in Intellij IDEA

https://qastack.jp/software/66305/what-is-a-dylib ←点击此链接查看

https://www.sejuku.net/blog/65313 ←点击此链接查看

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