基于Opencv的猫脸识别在pcDuino上如何实现的？

kimi仔

今天确定了新代一目标：
能够在开发板上收到视频信号，并自动识别其中的物体（第一步不一定是猫脸）
关于猫脸识别
Open CV可以做到对任意形状的识别（Haar-like feature object detection），只要你做好训练就行。所以猫脸识别是有戏的~(不过能否区分咪大和花花的脸还未知)
找到的一些资料：
1. 用OpcenCV 做腿部识别的教学视频
2. 另一个Haar Training做人脸识别的文章
3. Haar Training算法剖析
开发板选型
考察了Raspberry Pi和MK820 mini PC以及pcDuino开发板
1. Raspberry
优势：名气最大，套件、资源挺多，开发环境搭建方便
劣势：如果要做haar-like feature detection的话，性能不够用。
2. MK820 mini PC
优势：便宜，性能好（Coretex 8 1GHz CPU   Mali 400 GPU）
劣势：不是开发板，开发环境支持、
3. pcDuino
优势：
a. 主要硬件指标和MK820差不多、性能好；
b. 开发板，有开源社区支持，开发环境搭建比MK820简单些；
c. 价格适中(￥370)
d. 和Arduino兼容！很方便和arduino级联。
所以，硬件方案就选pcDuino套件了！（淘宝已下单）
开发环境建立
找到一个牛人的博客，上面写的是MK802开发环境建立的文章，非常详尽。树莓派、pcDuino都是Linux的环境，这些建立过程都大体是通用的，这两篇文章帮助很大：
1. 基于MK802的应用开发和相关的工具
2. 基于MK802 MiniPC的扩展开发应用-软/硬件修改和扩展
关于摄像头、舵机等配件
之前我买的智能小车上这些都有~

这段时间的成果：
1. pcDuino板子启动正常，串口调试、XServer、SSH全部联通；
2. 升级固件和linux到最新版本（支持UVC通用驱动）、摄像头工作顺利；
3. 编译环境准备完毕。
一些填过的坑和经验：
1. USB电源线一定要买好的，我就是摊上一根有问题的，搞得前几天板子一直起不来，各种调试、各种升级、各种揣测，浪费了我至少4天的时间！
2. 串口调试要买一个FT232模块，它的驱动是通用的，google上可以查到。连上板子前，需要根据spec把线对好，GND直接相连，RXD和TXD分别交换链接。FT232连上电脑后，可以在设备管理里串口里面看到是哪个COM。
3. X11VNC当X Server不错，配置好开机自启动后，加上SSH，完全不需要显示屏、键盘、鼠标，倍儿方便！

终于可以通过pcDuino获取摄像头图像，并通过openCV来处理了。本来预想这是非常简单的一个步骤，没想到断断续续花了我接近20个小时的时间。
被摄像头识别问题搞得死去活来，到今天中午终于找到一个work around，知道现在最终答案还没有完全水落石出。
稍微总结一下苦逼的历程：
【最初现象描述】
摄像头接入后，用pcDuino ubuntu自带的guvcview可以正常的打开视频。但是，用openCV整死打不开摄像头：

   VideoCapture cap(0); // open the default camera
if(!cap.isOpened()) // check if we succeeded
{
printf(“capture open failed!”);
return -1;
}

【探索解决 – Round 1 – 是openCV库编得有问题?】
最开始以为是openCV编译得有问题，是不是没有把一些视频操作相关的库支持打开。okay，一通安装：ffmpeg、unicap、xine、gstreamer、v4l2。还纠结了好一段时间为啥我的unicap安装了openCV的cmake就是识别不出来等等诸多菜鸟问题。
总之，最后这些都编进去了，满怀希望的把openCV又编译了一遍。。。两个多小时啊（没有建立交叉编译环境，后悔了）。
运行demo，还是识别不出来  T__T
【探索解决 – Round 2 — Linux驱动正确安装了么？】
我的这个摄像头到底是什么来头？
用lsusb，发现返回的数据都还有板有眼：

haomin@ubuntu :/mnt/sd/usr/bin$ lsusb
Bus 001 Device 002: ID 0c45:62f1 Microdia
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub

再跟上-v 看详情

lsusb -d 0c45:62f1 -v

发现这个USB的芯片供应商是Sonix，venderid=0c45 / deviceid=62f1。这是个中国台湾厂家。拿着芯片型号去UVC的网站查了查，好像是支持的。
为了确定我的内核是不是安装了uvc驱动，去pcDuino的repository拉了最新的内核源代码，建立好交叉编译环境，呼：

make menuconfig

发现uvc的驱动在默认配置里面就已经装上了：

另外，通过dmesg也能够证实系统正确识别了摄像头，插上摄像头之后：

sudo dmesg | tail
[ 3445.710000] usb 1-1: new high-speed USB device number 3 using sw-ehci
[ 3445.900000] usb 1-1: New USB device found, idVendor=0c45, idProduct=62f1
[ 3445.900000] usb 1-1: New USB device strings: Mfr=2, Product=1, SerialNumber=0
[ 3445.900000] usb 1-1: Product: USB 2.0 Camera
[ 3445.900000] usb 1-1: Manufacturer: Sonix Technology Co., Ltd.
[ 3445.900000] uvcvideo: Found UVC 1.00 device USB 2.0 Camera (0c45:62f1)
[ 3445.910000] input: USB 2.0 Camera as /devices/platform/sw-ehci.1/usb1/1-1/1-1:1.0/input/input2

驱动安装了，识别也没问题，为啥不行呢？这一轮虽然又学习了很多诊断方法，不过还是无果。
【探索解决 – Round 3  – 跟代码】
实在是没头绪，直接上GDB跟代码看看究竟总可以吧。gdb进去之后发现openCV是release模式，好吧，再来两个小时。
Debug模式把opencv再编译好后，再次架上gdb，跟进去一看，里面是一个大switch，把所有能够打开摄像头的方法都遍历一边。这样看来，前面装那么多库都是没用的，摄像头支持UVC的话，就用V4L就可以了。里面充斥这这样类似的代码：

229#if defined HAVE_LIBV4L || defined HAVE_CAMV4L || defined HAVE_CAMV4L2 || defined HAVE_VIDEOIO
230   capture = cvCreateCameraCapture_V4L (index);
231   if (capture)
232   return capture;
233#endif
288#ifdef HAVE_UNICAP
289   case CV_CAP_UNICAP:
290   capture = cvCreateCameraCapture_Unicap (index);
291   if (capture)
292   return capture;
293   break;
294#endif

Anyway，重点看了看V4L的打开函数：cvCreateCameraCapture_V4L (index) 为什么会失败。V4L在打开之前都会试探一下有多少可用的摄像头，它用的办法是用open系统调用尝试打开所有/dev/video%d，打开了就算可用。

378  while(CameraNumber < MAX_CAMERAS) {
379  /* Print the CameraNumber at the end of the string with a width of one character */
380   sprintf(deviceName, ”/dev/video”, CameraNumber);
381  /* Test using an open to see if this new device name really does exists. */
382   deviceHandle = open(deviceName, O_RDONLY);
383   if (deviceHandle != -1) {
384  /* This device does indeed exist – add it to the total so far */
385  // add indexList
386   indexList|=(1 << CameraNumber);
387   numCameras++;
388  }

我心爱的deviceName=’/dev/video0′运行到382行时，居然发现打不开文件句柄！ 哭了，爷彻底哭了。。。为啥啊，这是为啥？
这一轮探索不算失败，总算有了些进展，最直接的原因是/dev/video0打不开文件句柄。
【问题探索 – Round 4 – 为啥guvcview/ luvcview能打开摄像头？】
为啥luvcview / guvcview 这些工具就能够打开摄像头、我自己写的程序就不行？一团迷糊，在上网闲逛了一阵子，突然想起可以用strace看看程序系统调用。
对比了一下我的程序与luvcview的系统调用，发现luvcview也调用了 open

open(“/dev/video0″, O_RDWR) = 5

人家还很霸气，是RDWR的都成功了。离问题弄清又进了一步，为啥我连RDONLY都打不开？
【问题解决 – Round5 – 无语的解决】
念叨着念叨着，我随手一敲：

sudo ./opencvdemo

好了！窗口出来了！demo出来了！我胜利的手势出来了！
【解决后的疑惑】
为什么我的demo就要sudo，我在使用luvcview的时候没有sudo，为什么也可以？
不过这真心不是我需要关心的重点，我重点要做的事情还在后头。
猫脸识别！ 我来了！
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