はじめに
Pythonの依存関係を管理するツールであるPoetryを使って、Raspberry Pi 4（OS：Raspbian Lite）上に OpenCV4 の環境構築をした際、個人的にいくつかハマったポイントがあったので、ここにメモとして残しておきます。
間違いや改善点などがありましたら、指摘していただけると幸いです。
なお、Poetryがあらかじめインストールされていることを前提としています。
Poetryのインストールや使い方に関しては、こちらの記事が参考になると思います。
環境
Raspberry Pi 側の環境は以下のようになっています。
| 機種 | Raspberry Pi 4 Model B 4GB |
| OS | Raspbian Buster Lite |
| Poetry version | 1.0.5 |
| Python | 3.7.3 |
| X Server | X.Org X Server 1.20.4 |
バージョン情報を確認した際のコマンドと実行結果
$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Raspbian
Description: Raspbian GNU/Linux 10 (buster)
Release: 10
Codename: buster
$ sudo cat /etc/debian_version
10.3
$ poetry --version
Poetry version 1.0.5
$ python3.7 -V
Python 3.7.3
$ Xorg -version
X.Org X Server 1.20.4
X Protocol Version 11, Revision 0
Build Operating System: Linux 4.15.0-48-generic armv8l Raspbian
Current Operating System: Linux pi4b-02 4.19.97-v7l+ #1294 SMP Thu Jan 30 13:21:14 GMT 2020 armv7l
Kernel command line: coherent_pool=1M 8250.nr_uarts=0 cma=64M cma=256M smsc95xx.macaddr=DC:A6:32:70:FB:B0 vc_mem.mem_base=0x3ec00000 vc_mem.mem_size=0x40000000 console=ttyS0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=6c586e13-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait
Build Date: 05 June 2019 12:49:54PM
xorg-server 2:1.20.4-1+rpt1 (https://www.debian.org/support)
Current version of pixman: 0.36.0
Before reporting problems, check http://wiki.x.org
to make sure that you have the latest version.
また、動作確認として画像を表示する際X転送を利用しいます。
動作確認の際に用いた、クライアント側の環境は以下のようになっています。
| OS | Windows 10 Pro（バージョン：1903） |
| SSH クライアント | WSL 1（Ubuntu 18.04） |
| VcXsrv X Server | Version 1.20.6.0(12 Jan 2020) |
仮想環境の作成
作業ディレクトリに移動し、以下のコマンドで仮想環境を作成する。
$ cd ~/work/OpencvPythonExperiment/ # 任意の作業ディレクトリへ移動
$ python3.7 -m venv .venv # 仮想環境を作成
なお、仮想環境を作成する際以下のようなメッセージが表示されることがある。（きちんと調べたわけではないが、pipがインストールされていない環境だと以下のようなメッセージが表示される？）
$ python3.7 -m venv .venv
The virtual environment was not created successfully because ensurepip is not
available. On Debian/Ubuntu systems, you need to install the python3-venv
package using the following command.
apt-get install python3-venv
You may need to use sudo with that command. After installing the python3-venv
package, recreate your virtual environment.
この場合、以下のコマンドを実行することで解決した。
$ sudo apt update
$ sudo apt upgrade
$ sudo apt install python3.7-venv # マイナーバージョンを明示的に指定し、インストール
$ python3.7 -m venv .venv # 仮想環境を作成
OpenCV のインストール
pyproject.toml ファイルの作成
作業ディレクトリに移動し、以下のコマンドで対話的にpyproject.tomlファイルを作成できる。
$ poetry init
（以下略）
適当に入力していったら、以下のようなファイルが生成された。
自分でpyproject.tomlファイルを作成するのが面倒な人は、以下の内容をそのままコピペすればとりあえず大丈夫だと思う。
pyproject.toml
name = "opencv-python-experiment"
version = "0.1.0"
description = ""
authors = ["Takahiro55555"]
[tool.poetry.dependencies]
python = "^3.7"
[tool.poetry.dev-dependencies]
[build-system]
requires = ["poetry>=0.12"]
build-backend = "poetry.masonry.api"
OpenCVのインストール
以下のコマンドを実行し、OpenCV をインストールしようとしたが失敗した。
$ poetry add opencv-contrib-python
具体的には、以下のようなエラーが表示された。
[EnvCommandError]
Command ['/home/pi/work/OpencvPythonExperiment/.venv/bin/pip', 'install', '--no-deps', 'opencv-contrib-python==4.2.0.34'] errored with the following return code 1, and output:
Looking in indexes: https://pypi.org/simple, https://www.piwheels.org/simple
Collecting opencv-contrib-python==4.2.0.34
Could not find a version that satisfies the requirement opencv-contrib-python==4.2.0.34 (from versions: 3.4.2.16, 3.4.2.17, 3.4.3.18, 3.4.4.19, 3.4.6.27, 3.4.7.28, 4.0.1.24, 4.1.0.25, 4.1.1.26)
No matching distribution found for opencv-contrib-python==4.2.0.34
エラーを見てみると、インストールしようとしている OpenCV のバージョンが、インストール可能な OpenCV のバージョンのリストに含まれていないためエラーが発生したようである。
そこで、インストール可能な OpenCV のバージョンを明示的に指定し再度インストールを試みたが、新たなエラーが発生した。
$ poetry add opencv-contrib-python=4.1.1.26
具体的には、以下のようなエラーが表示された。
[EnvCommandError]
Command ['/home/pi/work/OpencvPythonExperiment/.venv/bin/pip', 'install', '--no-deps', 'opencv-contrib-python==4.1.1.26'] errored with the following return code 1, and output:
Looking in indexes: https://pypi.org/simple, https://www.piwheels.org/simple
Collecting opencv-contrib-python==4.1.1.26
Downloading https://www.piwheels.org/simple/opencv-contrib-python/opencv_contrib_python-4.1.1.26-cp37-cp37m-linux_armv7l.whl (15.9MB)
THESE PACKAGES DO NOT MATCH THE HASHES FROM THE REQUIREMENTS FILE. If you have updated the package versions, please update the hashes. Otherwise, examine the package contents carefully; someone may have tampered with them.
opencv-contrib-python==4.1.1.26 from https://www.piwheels.org/simple/opencv-contrib-python/opencv_contrib_python-4.1.1.26-cp37-cp37m-linux_armv7l.whl#sha256=8000d53db64bc9b5b093d9cae4cecb540af97f1dfdd967d8ac29bc5f5032528b:
Expected sha256 8000d53db64bc9b5b093d9cae4cecb540af97f1dfdd967d8ac29bc5f5032528b
Got 47247bbcadb068654922b0d94b3cc5f8437a3ab74d549668efec2e489a5f21aa
そこで、仮想環境内のpipをアップデートした後、再度 OpenCV のインストールを試みたら無事インストールが成功した。
$ .venv/bin/pip install -U pip
$ poetry add opencv-contrib-python=4.1.1.26
OpenCV の import 時のエラーと解決法
さっそく、OpenCV を使おうとしたがimport時に以下のようなエラーが発生した。
$ poetry shell
(.venv) $ python
Python 3.7.3 (default, Dec 20 2019, 18:57:59)
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "/home/pi/work/OpencvPythonExperiment/.venv/lib/python3.7/site-packages/cv2/__init__.py", line 3, in <module>
from .cv2 import *
ImportError: libhdf5_serial.so.103: cannot open shared object file: No such file or directory
エラーと対応するパッケージのインストール
こちらの記事を参考にして、不足しているパッケージをインストールした。
自分の環境では、上記の参考記事でインストールしている一部のパッケージのバージョンが古くなっていたり不足しているものがあったため、修正・追加したものを以下に示す。
なお、以下でインストールしているパッケージをまとめたものを先に示す。
sudo apt install libhdf5-103
sudo apt install libharfbuzz0b
sudo apt install liblapack3
sudo apt install libatlas-base-dev
sudo apt install libwebp6
sudo apt install libtiff5
sudo apt install libjasper1
sudo apt install libilmbase23
sudo apt install libopenexr23
sudo apt install libavcodec-extra58
sudo apt install libavformat58
sudo apt install libswscale5
sudo apt install libqtgui4
sudo apt install libqt4-test
HDF5
Error.txt
ImportError: libhdf5_serial.so.103: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libhdf5-103
HarfBuzz
Error.txt
ImportError: libharfbuzz.so.0: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libharfbuzz0b
???
Error.txt
ImportError: liblapack.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install liblapack3
???
Error.txt
ImportError: libcblas.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libatlas-base-dev
WebP
Error.txt
ImportError: libwebp.so.6: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libwebp6
???
Error.txt
ImportError: libtiff.so.5: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libtiff5
Jasper
Error.txt
ImportError: libjasper.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libjasper1
???
Error.txt
ImportError: libImath-2_2.so.23: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libilmbase23
OpenEXR
Error.txt
ImportError: libIlmImf-2_2.so.23: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libopenexr23
FFmpeg関連
Error.txt
ImportError: libavcodec.so.58: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libavcodec-extra58
Error.txt
ImportError: libavformat.so.58: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libavformat58
Error.txt
ImportError: libswscale.so.5: cannot open shared object file: No such file or director
-> sudo apt install libswscale5
Qt関連
Error.txt
ImportError: libQtGui.so.4: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libqtgui4
Error.txt
ImportError: libQtTest.so.4: cannot open shared object file: No such file or directory
-> sudo apt install libqt4-test
パッケージの不足以外に起因するエラー
こちらの記事を参考にし、無事解決した。
Error.txt
ImportError: /home/pi/work/OpencvPythonExperiment/.venv/lib/python3.7/site-packages/cv2/cv2.cpython-37m-arm-linux-gnueabihf.so: undefined symbol: __atomic_fetch_add_8
.bashrcを変更する前に、上記の記事の解決策が上手くいくかどうかを検証する。
$ poetry shell # 仮想環境をactivateする
(.venv) $ export LD_PRELOAD=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libatomic.so.1 # 上記の記事に記述されていた解決策
(.venv) $ python # 動作確認
Python 3.7.3 (default, Dec 20 2019, 18:57:59)
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'4.1.1
>>> exit() # インタプリタを終了する
試しに、OpenCV のバージョンを確認したところ、無事に確認できた。
なので、.bashrcに以下のように追記する。
$ echo "export LD_PRELOAD=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libatomic.so.1" >> ~/.bashrc
$ poetry shell # 仮想環境をactivateする
(.venv) $ python # 動作確認
Python 3.7.3 (default, Dec 20 2019, 18:57:59)
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'4.1.1'
こちらも、エラーが発生しないことを確認できた。
OpenCV を実際に使ってみる
試しに OpenCV を使って、画像を表示してみる。
なお、画像ファイル（lenna.png）はあらかじめ.venvがあるディレクトリに置いています。
$ ls -a
. .. lenna.png poetry.lock pyproject.toml .venv
$ poetry shell # 仮想環境をactivateする
(.venv) $ python
Python 3.7.3 (default, Dec 20 2019, 18:57:59)
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
>>> import cv2
>>> img = cv2.imread("lenna.png")
>>> cv2.imshow("color",img)
>>> cv2.waitKey(0) # 画像ウィンドウを選択し、何かキーを押すとインタプリタに再度入力ができるようになる
235
>>> cv2.destroyAllWindows()
以下のように無事に表示された（X転送を使用）。
補足
エラーと対応するパッケージのインストールで参考にした記事では、以下のようにGtk3もインストールしていた。
ImportError: libgtk-3.so.0: cannot open shared object file: No such file or directory-> libgtk-3-0 (libgtk-3-dev)
自分の環境ではGtk3関連のエラーは発生しなかったが、Gtk3関連のエラーが発生した場合は参考になるかもしれない。