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千株式会社

HTTPのPOSTメソッドで送信された画像をOpenCVで操作するApacheモジュール

Posted at 2015-11-30

前回、AWS SDK for C++を使ってS3にある画像をOpenCVで操作してみました。今度はHTTPのPOSTメソッドで送信された画像をOpenCVで操作するApacheモジュールを作ってみたくなったので試してみます。

これを作ります

アップロードされた画像の顔を検出して四角で囲んで表示します。

ApacheのモジュールをC++で書きたい

C++でApacheモジュールを書きたいんです。OpenCVの3.0でC言語関数形式のインターフェイスはメンテナンスが終了しているためC++を使うことが推奨されてますし。openCV will drop C API support soon
「ApacheのモジュールってCで書かれてるんじゃない?」って私も思っていましたが、どうやらC++で書けるみたいなんですね。こちらが非常に参考になりました。

試しに一丁モジュールを作って動かし、C++を使ってApacheのモジュールが書ける喜びを噛み締めましょう。

POSTされたデータをパースして画像を`cv::Mat`にいれる

POSTメソッドで送信された画像をOpenCVで操作するApacheモジュールを作るためには、画像をcv::Matにいれてやることになります。
ここの部分が結構手こずったので、詳しく書いてみたいと思います。

`libapreq2`を使う

調べたところlibapreq2を使うのがPOSTされたデータを楽にパースする近道っぽかったです。なので、入れましょう。

yum install libapreq2-devel

こちらのmypostモジュールを参考にC++で再実装を試してみたところ、見事にPOSTデータのパースに成功しました。
公式ドキュメントを読んでもみましたが、libapreq2を使わないとなるとかなり骨が折れそうなので、私は素直に使うことにしました。

POSTされたデータをパースしたい

POSTされたテキストのパースまでは順調に進めたので、

<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
<title>imagesender</title>
</head>
<body>
<form action="/imagereceiver" method="post" enctype="multipart/form-data">
  <input type="file" name="image" size="30" /><br />
  <input type="submit" value="upload" />
</form>
</body>
</html>

こんなフォームを作って今度は画像をPOSTして動かしてみよう、と意気込んてみたはいいものの、ここにかなり手こずってしまいました。詳しく書いてみます。

まず考えたのは「POSTされた画像ってどこにあるんだろう?」ということです。これについてはリファレンスを読むことで辿りつけました。
Apache 2.X Filter Moduleを読み、apreq_handle_apache2()を使うことでrequest_recとcommunicateができるapreqのハンドルであるapreq_handle_tが作れることが分かりました。
そして、include/apreq_module.h File Referenceに書いてありますがapreq_body_get()を使えばapreq_param_t構造体のbody paramをapreq_handle_tからフェッチできます。apreq_param_tはメンバとしてuploadを持っています(apreq_param_t Struct Reference)。POSTされた画像はこの中に入っているみたいです。

どうやらapr_bucket_brigade構造体であるuploadの中身をcv::Matに入れられれば良さそうだな、というところまではわかりました。
では、どうやって入れるのかという話ですが、私はこの辺からちんぷんかんぷんでした。いろいろ調べてみました。

`apr_bucket_brigade`や`apr_bucket`について

Apacheモジュールではデータの入出力は双方向循環リストを通して行います。
apr_bucket_brigadeは内部にapr_bucketを持っており、apr_bucketは前後のapr_bucketへのポインタを持っているリング構造です。
apr_bucket_brigadeのnextは先頭のapr_bucketを指しており、そのapr_bucketのnextは次のapr_bucketを指します。どんどん辿っていくと、先頭のapr_bucketを指しているapr_bucket_brigadeに行きつきます。
逆も一緒で、apr_bucket_brigadeのprevは末尾のapr_bucketを指しており、どんどん辿っていくと末尾のapr_bucketを指しているapr_bucket_brigadeに行きつきます。apr_bucket_brigadeが番兵として機能します。

`upload`を`cv::Mat`に入れる

なので、apr_bucket_brigade構造体であるuploadの中身をcv::Matに入れるコードはこんな感じになりました。


cv::Mat bb2Mat(request_rec *r, apr_bucket_brigade *upload) {

    apr_bucket_brigade *bb = apr_brigade_create(r->pool, r->connection->bucket_alloc);
    apreq_brigade_copy(bb, upload);
    std::vector<char> vec;
    for (apr_bucket *e = APR_BRIGADE_FIRST(bb); e != APR_BRIGADE_SENTINEL(bb); e = APR_BUCKET_NEXT(e)) {
        const char *data;
        apr_size_t len;
        if (apr_bucket_read(e, &data, &len, APR_BLOCK_READ) != APR_SUCCESS) {
            throw std::runtime_error("failed to read bucket");
        }
        const char *dup_data = apr_pstrmemdup(r->pool, data, len);
        vec.insert(vec.end(), dup_data, dup_data + len);
        apr_bucket_delete(e);
    }

    cv::Mat ret = cv::imdecode(cv::Mat(vec), CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
    if (ret.data == NULL) {
        throw std::runtime_error("buffer is too short or contains invalid data");
    }
    return ret;
}

cv::Matに入れられたらあとはこっちのもんです。好きなようにしましょう。

`cv::Mat`を`apr_bucket_brigade`に入れる

この画像を表示してやるためには、今度はcv::Matをapr_bucket_brigadeに入れる必要があります。
やり方としては、

1.cv::Matをエンコードしてstd::stringにする
2.std::stringをapr_bucket_brigadeに入れる

こんな感じになります。imageがcv::Matの変数です。

    // 1.cv::Matをエンコードしてstd::stringにする
    std::vector<int> params{CV_IMWRITE_JPEG_QUALITY, 100};
    std::vector<unsigned char> buf;
    cv::imencode(".jpg", image, buf, params);
    std::string data(buf.begin(), buf.end());

    // 2.std::stringをapr_bucket_brigadeに入れる
    apr_bucket *bucket = apr_bucket_pool_create(data.c_str(), data.length(), r->pool, r->connection->bucket_alloc);
    apr_bucket_brigade *bucket_brigate = apr_brigade_create(r->pool, r->connection->bucket_alloc);
    APR_BRIGADE_INSERT_TAIL(bucket_brigate, bucket);

余談

途中、見慣れない単語が出てきたので意味を調べたりしたところ、

brigade:【陸海軍, 軍事】旅団
sentinel:歩哨, 哨兵

と、出てきました。ここにきてApacheという名前の戦闘ヘリがあることを思い出し、「なんて軍事的なんだ・・・」と思ったりもしましたが、"bucket brigade"で一つの言葉で意味はバケツリレー、そしてsentinelとは番兵のことでした。

Dockerで動かしてみる

目的のApacheモジュールを書いてみました。
さくっと動かせるように、Docker Hubで公開してみました。こちらです(ちなみにmod_imagereceiverって名前はいまいちだったなーと思います。でもいいや、と思っています)。

以下のコマンドで動かせます。

sudo docker run -dp 8080:80 d9magai/mod_imagereceiver

http://localhost:8080/form.html を開けばファイルアップロードのフォームが表示されるので、顔が映っている画像をアップロードしてみましょう。顔を検出して四角で囲んで表示されると思います。

おわりに

HTTPのPOSTメソッドで送信された画像をOpenCVで操作するApacheモジュールを書けました。またApacheのデータ構造もおぼろげながら理解できたので面白かったです。
そして前回と組み合わせることでPOSTされた画像とS3の画像をOpenCVでなんやかんやするApacheモジュールも書けそうです。

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