基於pybind11實現Python調用c++編寫的CV算法--上（Windows+VS）

C++ 是一種編譯型(compiled)語言，設計重點是性能、效率和使用靈活性，偏向於系統編程、嵌入式、資源受限的軟件和系統。

Python是一種解釋型(interpreted)語言，同樣也支持不同的編程范式。Python 內置了常用數據結構(str, tuple, list, dict)，簡潔的語法、豐富的內置庫(os,sys,urllib,...)和三方庫(numpy, tf, torch ...)，功能強大。最為重要的是和能夠和多種服務(flask…）和tensorflow、pytorch等無縫聯合，從而方便將你的算法開放出去。

一方面，我們需要編譯型語言(C++)性能；一方面，也需要解釋型語言(Python)的靈活。這時，pybind11 可以用作 C++ 和 Python 之間溝通的橋梁。

Pybind11 是一個輕量級只包含頭文件的庫，用於 Python 和 C++ 之間接口轉換，可以為現有的 C++ 代碼創建 Python 接口綁定。Pybind11 通過 C++ 編譯時的自省來推斷類型信息，來最大程度地減少傳統拓展 Python 模塊時繁雜的樣板代碼， 已經實現了 STL 數據結構、智能指針、類、函數重載、實例方法等到Python的轉換，其中函數可以接收和返回自定義數據類型的值、指針或引用。

由於在Windows上和在Linux上使用會有較大不同，所以我這里將分為兩個部分來說明問題，本文為上篇，具體說明Windows+VS實現

1、vs的最簡單調用

新創建項目，做以下修改：

 

 

 

這幾個都是標准配置【當然還有更簡便方法】，正常生成

# include  "pch.h"
# include  <iostream >
# include  <pybind11 /pybind11.h >
namespace py  = pybind11;
PYBIND11_MODULE(example, m) {
    m.doc()  =  "pybind11 example module";
     // Add bindings here
    m.def( "foo", []() {
         return  "Hello, World!";
    });
}

 

其中：

The  PYBIND11_MODULE()  macro creates a function that will be called when an  import  statement is issued from within Python. The module name ( example ) is given as the first macro argument (it should not be in quotes). The second argument ( m ) defines a variable of type  py::module  which is the main interface for creating bindings. The method  module::def()  generates binding code that exposes the  add()  function to Python.

 

生成結果中，只有pyd是需要的.

 

 

當你的python調用和pyd的文件在同一個目錄下面就可以進行調用。

 

 

 

pyd是什么格式的文件:
1.PYD是一種PYTHON動態模塊。
2.實質上還是dll文件,只是改了后綴為PYD。

 

這里特別需要注意，就是.pyd文件名和GOPyWarper這個函數名字一定要一樣，否則報

錯誤。

2、vs添加OpenCV的調用

配置中，需要添加OpeCV部分。分別是附加包含目錄和附加依賴項。

 

 

PYBIND11_MODULE(example, m) {

 

    m.doc() = "pybind11 example module";

 

    // Add bindings here

    m.def("foo", []() {

        Mat src = imread("e:/template/lena.jpg");

        Mat gray;

        cvtColor(src, gray, COLOR_BGR2GRAY);

        imshow("gray", gray);

        waitKey(0);//必須要設置，否則卡死

        return "Hello, OpenCV!";

    });

}

這種調用是沒有問題的，關鍵的問題在於numpy數組和Mat的相互轉換。只有這樣，才能夠將Mat和Python高質量融合。

 

// python調用C++.cpp : 此文件包含 "main" 函數。程序執行將在此處開始並結束。
//
# include  "pch.h"
# include  <iostream >
# include  <opencv2 /core.hpp >
# include  <opencv2 /imgcodecs.hpp >
# include  <opencv2 /imgproc.hpp >
# include  <opencv2 /highgui.hpp >
# include  <pybind11 /pybind11.h >
using  namespace cv;
using  namespace std;
namespace py  = pybind11;
PYBIND11_MODULE(example, m) {
    m.doc()  =  "pybind11 example module";
     // Add bindings here
    m.def( "foo", [](string strPath) {
        Mat src  = imread(strPath);
        Mat gray;
        cvtColor(src, gray, COLOR_BGR2GRAY);
        imshow( "gray", gray);
        waitKey( 0); //必須設置，否則卡死
         return  "Hello, OpenCV!";
    });
}

 

3、圖片Mat作為輸入和list作為輸出

對於實際項目而言來說，輸入的是圖片，輸出的vector（numpy)，這里就涉及到格式轉換問題，目前找到解決方案。

src = cv2.imread( '', 1) 
var1 = GOPyWarper.test_rgb_to_gray(src)
cv2.imshow( 'gray',var1)

 

 

給出了3通道和1通道的numpy和Mat的轉換，基本上是夠用的，其它轉換可以在內部進行。

然后在接口中有進一步封裝，這個都是非常好理解的。

在輸出這一塊，有非常容易的方法，參考：這種方法雖然丑陋，但是有效。

py : :list test_pyramid_image(py : :array_t < unsigned  char > & input) {
     py::list out;

    for (int i = 0; i < 100; i++)

    {

        out.append<py::int_>(i);

    }

    return out;

}

 

4、融合實現GOFindPip算法

輸入圖片，輸出圓心數組(x、y排列），實現功能。

py : :list GO_FindPips(py : :array_t < unsigned  char > & input) {
     //輸出結果
    py : :list out;
……

轉換為release模式，能力有數量級的提升。

 

總的來看，在Windoes上的部署，由於VS提供了許多方便，所以比較流暢。

========================參考======

  https://www.jianshu.com/p/9e03e2724964 

pybind11—HOG特征提取以及python接口封裝

https://www.jianshu.com/p/5dc844002d72

pybind11—目標跟蹤demo(深度學習人臉檢測跟蹤)

https://www.jianshu.com/p/82a5748ed0fb

pybind11—目標跟蹤demo(KCF，python version)

https://www.jianshu.com/p/be16847b0b74

pybind11—opencv圖像處理(numpy數據交換)

【重要】 https://www.jianshu.com/p/fb151f2e5b5e

pybind11—C++ STL

【重要】 https://www.jianshu.com/p/e2a48213e241

pybind11—函數，返回值，數據轉換

【重要】 https://www.jianshu.com/p/5918fa66b101

pybind11—類(繼承，重載，枚舉)

【重要】https://www.jianshu.com/p/9619f8f02891

pybind11使用

https://www.jianshu.com/p/fcded412d0bb

 

 pybind11—類，結構體

【重要】 https://zhuanlan.zhihu.com/p/93299698

191123 使用 Pybind11 和 OpenCV 創建 Python 庫