详尽指南：在 Ubuntu 20.04 中源码编译安装 OpenCV 并进行全面配置，包括多版本共存与切换
详尽指南：在 Ubuntu 20.04 中源码编译安装 OpenCV 并进行全面配置，包括多版本共存与切换
本文档旨在为开发者提供在 Ubuntu 20.04 系统中通过源码编译安装 OpenCV 的详细步骤，并涵盖后续的各项配置，包括 pkg-config 环境、系统环境变量配置、动态库环境配置，以及实现 OpenCV 多版本（以 OpenCV 3.2 和 OpenCV 4.4 为例）的共存与切换。以下内容将以专业、严谨且逻辑清晰的方式展开，辅以具体实例以助理解和操作。
目录
- 前置条件与依赖安装
- 下载 OpenCV 源代码
- 编译并安装 OpenCV
- 配置 pkg-config 环境
- 配置系统环境变量
- 配置动态链接库
- 实现 OpenCV 多版本共存与切换
- 实例演示
- 总结
1. 前置条件与依赖安装
在开始之前，确保您的 Ubuntu 20.04 系统已更新并安装了必要的编译工具和依赖库。
1.1 更新系统
sudo apt update
sudo apt upgrade -y
1.2 安装编译工具与依赖库
OpenCV 的编译需要多个依赖库，以下命令将安装常用的依赖：
sudo apt install -y build-essential cmake git pkg-config
libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev
libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev
libv4l-dev libxvidcore-dev libx264-dev
libgtk-3-dev libatlas-base-dev gfortran
python3-dev
1.3 安装可选依赖
根据需要，您可以安装额外的模块，如 OpenGL 支持、FFmpeg 等：
sudo apt install -y libgstreamer1.0-dev libgstreamer-plugins-base1.0-dev
2. 下载 OpenCV 源代码
为了实现多版本共存，建议将不同版本的 OpenCV 源代码分别克隆到不同的目录中。
2.1 创建工作目录
mkdir -p ~/opencv_builds
cd ~/opencv_builds
2.2 克隆 OpenCV 主仓库与 opencv_contrib 仓库
克隆 OpenCV 3.2
git clone https://github.com/opencv/opencv.git opencv-3.2
cd opencv-3.2
git checkout 3.2.0
cd ..
克隆 OpenCV 4.4
git clone https://github.com/opencv/opencv.git opencv-4.4
cd opencv-4.4
git checkout 4.4.0
cd ..
克隆 opencv_contrib 仓库
opencv_contrib 包含额外的模块，需与对应版本的 OpenCV 配套使用。
对于 OpenCV 3.2
git clone https://github.com/opencv/opencv_contrib.git opencv_contrib-3.2
cd opencv_contrib-3.2
git checkout 3.2.0
cd ..
对于 OpenCV 4.4
git clone https://github.com/opencv/opencv_contrib.git opencv_contrib-4.4
cd opencv_contrib-4.4
git checkout 4.4.0
cd ..
3. 编译并安装 OpenCV
为每个版本的 OpenCV 单独创建构建目录并编译安装，以实现多版本共存。
3.1 编译安装 OpenCV 3.2
3.1.1 创建构建目录
cd ~/opencv_builds/opencv-3.2
mkdir build && cd build
3.1.2 配置 CMake
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release
-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/opencv-3.2.0
-D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/opencv_builds/opencv_contrib-3.2.0/modules
-D BUILD_EXAMPLES=ON
-D ENABLE_PRECOMPILED_HEADERS=OFF ..
参数说明：
CMAKE_BUILD_TYPE=Release：编译为优化后的发布版本。CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/opencv-3.2：指定安装路径，以便与其他版本隔离。OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH：指定opencv_contrib模块路径。BUILD_EXAMPLES=ON：编译示例代码（可选）。
3.1.3 编译并安装
make -j$(nproc)
sudo make install
3.2 编译安装 OpenCV 4.4
3.2.1 创建构建目录
cd ~/opencv_builds/opencv-4.4
mkdir build && cd build
3.2.2 配置 CMake
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release
-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/opencv-4.4.0
-D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/opencv_builds/opencv_contrib-4.4.0/modules
-D OPENCV_GENERATE_PKGCONFIG=YES
-D BUILD_EXAMPLES=ON ..
3.2.3 编译并安装
make -j$(nproc)
sudo make install
4. 配置 pkg-config 环境
pkg-config 是一个用于管理编译时库依赖的工具。配置 pkg-config 能够帮助编译器和链接器找到 OpenCV 库。
4.1 确认 pkg-config 安装
sudo apt install -y pkg-config
4.2 设置 PKG_CONFIG_PATH
需要将每个 OpenCV 版本的 .pc 文件路径添加到 PKG_CONFIG_PATH 环境变量中。
4.2.1 编辑 Shell 配置文件
使用您常用的文本编辑器（如 nano）编辑 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc 文件：
nano ~/.bashrc
4.2.2 添加 OpenCV 3.2 的 pkg-config 路径
# OpenCV 3.2 pkg-config path
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/opencv-3.2/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
4.2.3 添加 OpenCV 4.4 的 pkg-config 路径
# OpenCV 4.4 pkg-config path
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/opencv-4.4/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
4.2.4 应用更改
保存并关闭编辑器后，执行以下命令以应用更改：
source ~/.bashrc
4.3 验证 pkg-config 配置
验证 OpenCV 3.2：
pkg-config --modversion opencv
输出应为 3.2.0。
验证 OpenCV 4.4：
pkg-config --modversion opencv4
输出应为 4.4.0。
5. 配置系统环境变量
配置系统环境变量确保系统能够在运行时找到 OpenCV 库和头文件。
5.1 设置环境变量
继续编辑 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc 文件：
nano ~/.bashrc
5.2 添加 OpenCV 3.2 和 4.4 的环境变量
# OpenCV 3.2 environment variables
export OpenCV3_DIR=/usr/local/opencv-3.2
export PATH=$OpenCV3_DIR/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$OpenCV3_DIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export CPLUS_INCLUDE_PATH=$OpenCV3_DIR/include:$CPLUS_INCLUDE_PATH
# OpenCV 4.4 environment variables
export OpenCV4_DIR=/usr/local/opencv-4.4
export PATH=$OpenCV4_DIR/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$OpenCV4_DIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export CPLUS_INCLUDE_PATH=$OpenCV4_DIR/include:$CPLUS_INCLUDE_PATH
5.3 应用更改
source ~/.bashrc
5.4 验证环境变量
检查环境变量是否正确配置：
echo $PATH
echo $LD_LIBRARY_PATH
echo $CPLUS_INCLUDE_PATH
确保 /usr/local/opencv-3.2/bin 和 /usr/local/opencv-4.4/bin 在 PATH 中，且相应的 lib 和 include 路径在 LD_LIBRARY_PATH 和 CPLUS_INCLUDE_PATH 中。
6. 配置动态链接库
配置动态链接库确保运行时能找到正确的 OpenCV 版本。
6.1 创建配置文件
为每个 OpenCV 版本创建一个单独的配置文件，以便系统动态链接库可以正确识别。
6.1.1 OpenCV 3.2
创建 /etc/ld.so.conf.d/opencv3.conf 文件：
sudo nano /etc/ld.so.conf.d/opencv3.conf
添加以下内容：
/usr/local/opencv-3.2/lib
6.1.2 OpenCV 4.4
创建 /etc/ld.so.conf.d/opencv4.conf 文件：
sudo nano /etc/ld.so.conf.d/opencv4.conf
添加以下内容：
/usr/local/opencv-4.4/lib
6.2 更新动态链接库缓存
sudo ldconfig
6.3 验证动态链接库配置
使用 ldconfig 查看库是否被正确识别：
ldconfig -p | grep opencv
应显示 OpenCV 3.2 和 4.4 的库路径。
7. 实现 OpenCV 多版本共存与切换
为了实现 OpenCV 3.2 和 4.4 的共存与切换，需要合理配置环境变量和使用不同的编译选项。
7.1 使用环境变量切换版本
通过设置环境变量，可以在不同的终端会话中使用不同的 OpenCV 版本。
7.1.1 切换到 OpenCV 3.2
在终端中执行：
export PATH=/usr/local/opencv-3.2/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/opencv-3.2/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/opencv-3.2/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
7.1.2 切换到 OpenCV 4.4
在终端中执行：
export PATH=/usr/local/opencv-4.4/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/opencv-4.4/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/opencv-4.4/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
7.2 使用 update-alternatives 管理多个版本
update-alternatives 是一个用于管理多个同类程序的工具，可以用来切换不同的 OpenCV 版本。
7.2.1 注册 OpenCV 3.2 和 4.4 到 update-alternatives
注册 opencv_version
sudo update-alternatives --install /usr/bin/opencv_version opencv_version /usr/local/opencv-3.2/bin/opencv_version 32
sudo update-alternatives --install /usr/bin/opencv_version opencv_version /usr/local/opencv-4.4/bin/opencv_version 44
注册其他可执行文件（如有）
根据需要，注册其他 OpenCV 可执行文件：
sudo update-alternatives --install /usr/bin/opencv_interactive-calibration opencv_interactive-calibration /usr/local/opencv-3.2/bin/opencv_interactive-calibration 32
sudo update-alternatives --install /usr/bin/opencv_interactive-calibration opencv_interactive-calibration /usr/local/opencv-4.4/bin/opencv_interactive-calibration 44
# 重复以上步骤为其他可执行文件注册
7.2.2 切换 OpenCV 版本
使用以下命令选择默认版本：
sudo update-alternatives --config opencv_version
系统将显示可用版本，输入对应的编号选择。
7.2.3 验证切换结果
opencv_version
应显示选择的 OpenCV 版本号。
7.3 使用 CMake 配置不同版本
在编译项目时，可以通过 pkg-config 或手动指定 OpenCV 路径来选择不同版本。
7.3.1 使用 pkg-config
在项目的 CMakeLists.txt 中使用 pkg-config：
find_package(PkgConfig REQUIRED)
pkg_check_modules(OPENCV REQUIRED opencv4) # 或 opencv
include_directories(${OPENCV_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${OPENCV_LIBRARY_DIRS})
add_executable(my_app main.cpp)
target_link_libraries(my_app ${OPENCV_LIBRARIES})
通过切换 PKG_CONFIG_PATH 环境变量，可以选择不同版本的 OpenCV。
7.3.2 手动指定 OpenCV 路径
在 CMake 配置命令中手动指定 OpenCV 路径：
# 使用 OpenCV 3.2
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release
-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/my_project
-D OpenCV_DIR=/usr/local/opencv-3.2/lib/cmake/opencv4
..
# 使用 OpenCV 4.4
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release
-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/my_project
-D OpenCV_DIR=/usr/local/opencv-4.4/lib/cmake/opencv4
..
8. 实例演示
以下将通过一个具体的实例，展示如何编译一个使用 OpenCV 3.2 和 OpenCV 4.4 的简单 C++ 程序，并在不同版本之间切换。
8.1 创建示例程序
创建一个名为 main.cpp 的简单程序，加载并显示一张图片：
#include 确保当前目录中有一张名为 example.jpg 的图片。
8.2 编译并运行使用 OpenCV 3.2
8.2.1 设置环境变量为 OpenCV 3.2
export PATH=/usr/local/opencv-3.2/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/opencv-3.2/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/opencv-3.2/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
8.2.2 编译程序
g++ main.cpp $(pkg-config --cflags --libs opencv) -o main_opencv3
8.2.3 运行程序
./main_opencv3
应显示加载的图片，且通过 opencv_version 命令确认版本为 3.2：
opencv_version
# 输出: 3.2.0
8.3 编译并运行使用 OpenCV 4.4
8.3.1 设置环境变量为 OpenCV 4.4
export PATH=/usr/local/opencv-4.4/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/opencv-4.4/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/opencv-4.4/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
8.3.2 编译程序
g++ main.cpp $(pkg-config --cflags --libs opencv4) -o main_opencv4
8.3.3 运行程序
./main_opencv4
应显示加载的图片，且通过 opencv_version 命令确认版本为 4.4：
opencv_version
# 输出: 4.4.0
8.4 使用 update-alternatives 切换版本
假设已按照前述步骤注册 opencv_version，可通过 update-alternatives 轻松切换默认版本。
8.4.1 切换到 OpenCV 3.2
sudo update-alternatives --config opencv_version
# 选择对应 OpenCV 3.2 的编号
验证版本：
opencv_version
# 输出: 3.2.0
8.4.2 切换到 OpenCV 4.4
sudo update-alternatives --config opencv_version
# 选择对应 OpenCV 4.4 的编号
验证版本：
opencv_version
# 输出: 4.4.0
9. 总结
通过本文的详细步骤，您已成功在 Ubuntu 20.04 系统中通过源码编译安装了 OpenCV 3.2 和 OpenCV 4.4，并实现了多版本的共存与切换。以下是关键点的总结：
- 源码编译与安装：通过源码编译可自定义安装路径，实现多版本共存。
- 环境变量配置：正确设置
PKG_CONFIG_PATH、LD_LIBRARY_PATH和CPLUS_INCLUDE_PATH确保编译器和运行时环境能找到相应的库和头文件。 - 动态链接库配置：通过
/etc/ld.so.conf.d/添加库路径，并运行ldconfig更新缓存，确保运行时能正确加载库。 - 多版本管理：利用
update-alternatives和环境变量切换不同版本的 OpenCV，满足不同项目需求。
通过这种方式，您可以灵活地在同一系统中管理和使用多个 OpenCV 版本，确保项目的兼容性和开发效率。
注意事项：
- 权限管理：编译和安装过程需要管理员权限，确保使用
sudo执行必要的命令。 - 版本兼容性：不同版本的 OpenCV 可能在 API 和功能上有所不同，切换版本后需确保项目代码与所用版本兼容。
- 依赖库冲突：安装多版本 OpenCV 时，需注意依赖库的版本兼容性，避免引入冲突。
- 清理残留文件：如需卸载某一版本的 OpenCV，需手动删除对应的安装路径下的文件，并更新环境变量和动态链接库缓存。
通过严格遵循本文档的步骤，您将能够在 Ubuntu 20.04 系统中高效、灵活地管理 OpenCV 的多个版本，并为复杂的计算机视觉项目提供坚实的基础。
