OpenCV 4.0 发布 —— 新增QR解码 性能再度优化

OpenCV是英特尔开源的跨平台计算机视觉库。也就是说,它是一套包含从图像预处理到预训练模型调用等大量视觉 API 的库,并可以处理图像识别、目标检测、图像分割和行人再识别等主流视觉任务。

OpenCV最显著的特点是它提供了整套流程的工具,因此我们根本不需要了解各个模型的原理就能一个个 API 构建视觉任务。

OpenCV使用 BSD 许可证,因此对研究和商业用途均免费。它具备 C++、Python 和 Java 接口,支持 Windows、Linux、Mac OS、iOS 和 Android 系统。OpenCV旨在提高计算效率,专注于实时应用。它使用优化的 C/C++写成,能够利用多核处理。

此外,在 OpenCL 的加持下,OpenCV可以利用底层异构计算平台的硬件加速。它的 GitHub 页面中有一个「open_model_zoo」资源库,包含了大量的计算机视觉预训练模型,并提供下载方法,有助于加速开发和产品部署过程。OpenCV应用广泛,目前在全世界约有 4.7 万用户,下载量约为 1400 万。

很多IoT和AI的玩家都会将其用于图像识别和处理。

可以说OpenCV是 CV 领域开发者与研究者的必备工具包,Mask-RCNN 等很多开源项目都依赖于这个工具包。现在距离 3.0 版本的发布已经过去三年多,近日OpenCV4.0 final 版发布,它进一步完善了核心接口,并添加了二维码检测器、ONNX 转换格式等新特点。

重要更新:

  • OpenCV4.0 现在是一个 C++11 库,要求 C++11 兼容的编译器。所需的 CMake 至少是 3.5.1 版本。
  • 移除OpenCV1.x 中的大量 C API。
  • core 模块中的 Persistence(用于存储和加载XML、YAML 或 JSON 格式的结构化数据)可以完全使用 C++ 来重新实现,因此这里的 C API 也被移除。
  • 添加了新模块 G-API,它可作为基于图的高效图像处理流程。
  • dnn 模块包括实验用 Vulkan 后端,且支持 ONNX 格式的网络。
  • 实现了流行的 Kinect Fusion 算法,且为 CPU 和 GPU (OpenCL) 进行优化。
  • objdetect 模块中添加了二维码检测器和解码器。
  • 将高效、高质量的 DIS dense optical flow 算法从 opencv_contrib 移到 video 模块。

此外,OpenCV4.0 支持 Mask-RCNN 模型,性能也有所提升,图像处理操作可实现 15%-30% 的速度提升。

OpenCV与深度学习

在OpenCV4.0 的更新中,它强化了 DNN 模块并添加支持 ONNX 交换格式的神经网络,这一切都表明OpenCV非常注重其与深度学习之间的关系。其实自从OpenCV3.1 以来,它就包含了能实现深度网络前向传播的 DNN 模块,这些深度网络一般都由 Caffe 等深度学习框架预训练而成。在OpenCV3.3 中,DNN 模块从 opencv_contrib 移到了核心代码库,并取得了显著的加速。

更重要的是除了 libprotobuf 以外,OpenCV中的 DNN 模块不包含额外的依赖项,而且现在 libprotobuf 已经包含到了OpenCV中。

以下是目前OpenCV支持的一些框架:

  • Caffe
  • TensorFlow
  • Torch
  • Darknet
  • ONNX 交换格式的模型

目前OpenCV所支持的深度学习层级函数:

  • AbsVal
  • AveragePooling
  • BatchNormalization
  • Concatenation
  • Convolution (including dilated convolution)
  • Crop
  • Deconvolution, a.k.a. transposed convolution or full convolution
  • DetectionOutput (SSD-specific layer)
  • Dropout
  • Eltwise (+, *, max)
  • Flatten
  • FullyConnected
  • LRN
  • LSTM
  • MaxPooling
  • MaxUnpooling
  • MVN
  • NormalizeBBox (SSD-specific layer)
  • Padding
  • Permute
  • Power
  • PReLU (including ChannelPReLU with channel-specific slopes)
  • PriorBox (SSD-specific layer)
  • ReLU
  • RNN
  • Scale
  • Shift
  • Sigmoid
  • Slice
  • Softmax
  • Split
  • TanH

对于对性能要求很高的神经网络层,这个 DNN 模块包括 SSE、AVX、AVX2 和 NEON 等底层加速库,且还有持续优化中的 Halide 后端。

你可以在这里找到最新的基准结果:https://github.com/opencv/opencv/wiki/DNN-Efficiency

单张图像前向传播的中位最佳时间(以毫秒为单位,基于 CPU 在 float32 上计算)。

以下网络已经经过测试并证实可行:

  • AlexNet
  • GoogLeNetv1 (也称为 Inception-5h)
  • ResNet-34/50/…
  • SqueezeNet v1.1
  • VGG-based FCN(语义分割网络)
  • ENet(轻量级语义分割网络)
  • VGG-basedSSD(目标检测网络)
  • MobileNet-basedSSD(轻量级目标检测网络)

OpenCV4.0 发布地址:https://opencv.org/opencv-4-0-0.html

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