Raspberry Piの C言語で JPEG画像ライブラリ libjpegや libjpeg_turboを使ってみるサンプル

Raspberry Pi 3用に NEONと VFPV3を有効化して最適化版の OpenCVをビルドする方法

~ $ find /usr -name "libjpeg*.so"
/usr/lib/jvm/jdk-8-oracle-arm32-vfp-hflt/jre/lib/arm/libjpeg.so
pi@raspberrypi:~ $ find /usr -name "libturbojpeg*.so"
pi@raspberrypi:~ $ find /usr -name "jpeglib.h"

sudo apt-get -y install libjpeg-dev
# Setting up libjpeg62-turbo-dev:armhf (1:1.5.1-2) ...
# Setting up libjpeg-dev (1:1.5.1-2) ...

#
find /usr -name "libjpeg*.so"
find /usr -name "libturbojpeg*.so"
find /usr -name "jpeglib.h"

pi@raspberrypi:~ $ find /usr -name "libjpeg*.so"
/usr/lib/jvm/jdk-8-oracle-arm32-vfp-hflt/jre/lib/arm/libjpeg.so
/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libjpeg.so
pi@raspberrypi:~ $ find /usr -name "libturbojpeg*.so"
pi@raspberrypi:~ $ find /usr -name "jpeglib.h"
/usr/include/jpeglib.h

g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg
# pi@raspberrypi:~ $ ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 9172 Sep 15 13:19 a.out

./a.out
# 9.682569892
./a.out
# 9.690281819
　大体 9.68秒程度の実行速度になりました。

g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg -static

# pi@raspberrypi:~ $ ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 722444 Sep 15 13:20 a.out

pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.835744528
pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.812825986
　大体 9.82秒程度の実行速度になりました。

g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg

sudo apt-get -y remove libjpeg62-turbo

ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 9172 Sep 15 13:26 a.out

./a.out
# ./a.out: error while loading shared libraries: libjpeg.so.62: cannot open shared object file: No such file or directory
# 「JPEGライブラリが無い」でエラー

g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg -static

# pi@raspberrypi:~ $ ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 722444 Sep 15 13:20 a.out

sudo apt-get -y remove libjpeg62-turbo

./a.out
#         9.835744528
# 実行できる

# あらかじめ下記のコマンドで JPEG画像ファイルをダウンロードしておきます。
cd
wget https://github.com/opencv/opencv/raw/master/samples/data/lena.jpg

# libjpeg-turbo 1.5.3
# @dcommander dcommander released this Dec 14, 2017
cd
wget -O libjpeg-turbo_153.zip https://github.com/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/archive/1.5.3.zip
unzip libjpeg-turbo_153.zip

cd
cd libjpeg-turbo-1.5.3
sudo apt-get -y install nasm
sudo apt-get -y install dh-autoreconf
autoreconf -fiv

mkdir build
cd build
../configure --prefix=/usr/libjpeg-turbo --mandir=/usr/share/man --with-jpeg8 --enable-static --docdir=/usr/share/doc/libjpeg-turbo-1.5.3

# 不要
# CC= gcc -fPIC
# nano Makefile

# Build libjpeg-turbo
make -j4

# make test

# Install libjpeg-turbo
sudo make install

pi@raspberrypi:~/libjpeg-turbo-1.5.3/build $ find /usr -name "libjpeg*.so"
/usr/lib/jvm/jdk-8-oracle-arm32-vfp-hflt/jre/lib/arm/libjpeg.so
/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libjpeg.so
/usr/libjpeg-turbo/lib/libjpeg.so
pi@raspberrypi:~/libjpeg-turbo-1.5.3/build $ find /usr -name "libturbojpeg*.so"
/usr/libjpeg-turbo/lib/libturbojpeg.so
pi@raspberrypi:~/libjpeg-turbo-1.5.3/build $ find /usr -name "jpeglib.h"
/usr/include/jpeglib.h
/usr/libjpeg-turbo/include/jpeglib.h

g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg -I/usr/libjpeg-turbo/include -L/usr/libjpeg-turbo/lib
./a.out
# ./a.out: error while loading shared libraries: libjpeg.so.62: cannot open shared object file: No such file or directory

g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg -I/usr/libjpeg-turbo/include -L/usr/libjpeg-turbo/lib -static

# pi@raspberrypi:~ $ ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 732672 Sep 15 12:21 a.out

pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.375252913
pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.304052184

# 事前にライブラリパスの情報を確認する
ls -l /etc/ld.so.conf.d/
cat /etc/ld.so.conf.d/*.conf
# */

# ライブラリパスを記述した .confファイルを作成する
echo "/usr/libjpeg-turbo/lib" > libjpeg-turbo-1.5.3.conf
sudo cp libjpeg-turbo-1.5.3.conf /etc/ld.so.conf.d/

# ldconfigコマンドでライブラリの検索パスの情報を更新する
sudo ldconfig

# -static無しでコンパイルした実行ファイルでも実行できる様になった
g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg -I/usr/libjpeg-turbo/include -L/usr/libjpeg-turbo/lib
./a.out

pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.701963069
pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.695254736
　大体 9.7秒程度の実行速度になりました。

g++ test_jpeglib.cpp -ljpeg -I/usr/libjpeg-turbo/include -L/usr/libjpeg-turbo/lib
# pi@raspberrypi:~ $ ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 9172 Sep 15 12:25 a.out

# pi@raspberrypi:~ $ ls -l /usr/libjpeg-turbo/lib/libjpeg.so.8.1.2
# -rwxr-xr-x 1 root root 288628 Sep 15 12:17 /usr/libjpeg-turbo/lib/libjpeg.so.8.1.2
# pi@raspberrypi:~ $ ls -l /usr/libjpeg-turbo/lib/libturbojpeg.so.0.1.0
# -rwxr-xr-x 1 root root 333212 Sep 15 12:17 /usr/libjpeg-turbo/lib/libturbojpeg.so.0.1.0

# libjpeg-turbo 2.0.0
# @dcommander dcommander released this Jul 27, 2018
cd
wget -O libjpeg-turbo_200.zip https://github.com/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/archive/2.0.0.zip
unzip libjpeg-turbo_200.zip

cd
cd libjpeg-turbo-2.0.0
mkdir build
cd build
cmake ..

# Build libjpeg-turbo
make -j4
# 3分でビルド完了

# make test

# Install libjpeg-turbo
sudo make install

pi@raspberrypi:~/libjpeg-turbo-2.0.0/build $ find /usr -name "libjpeg*.so"
/usr/lib/jvm/jdk-8-oracle-arm32-vfp-hflt/jre/lib/arm/libjpeg.so
/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libjpeg.so
/usr/libjpeg-turbo/lib/libjpeg.so
pi@raspberrypi:~/libjpeg-turbo-2.0.0/build $ find /opt -name "libjpeg*.so"
/opt/libjpeg-turbo/lib32/libjpeg.so
pi@raspberrypi:~/libjpeg-turbo-2.0.0/build $ find /opt -name "libturbojpeg*.so"
/opt/libjpeg-turbo/lib32/libturbojpeg.so
pi@raspberrypi:~/libjpeg-turbo-2.0.0/build $ find /opt -name "jpeglib.h"
/opt/libjpeg-turbo/include/jpeglib.h

g++ test_jpeglib.cpp -I/opt/libjpeg-turbo/include -L/opt/libjpeg-turbo/lib32 -ljpeg
./a.out
# ./a.out: error while loading shared libraries: libjpeg.so.62: cannot open shared object file: No such file or directory

g++ test_jpeglib.cpp -I/opt/libjpeg-turbo/include -L/opt/libjpeg-turbo/lib32 -ljpeg -static
# pi@raspberrypi:~ $ ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 730604 Sep 15 12:56 a.out

pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.408597705
pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.335505934

# 事前にライブラリパスの情報を確認する
ls -l /etc/ld.so.conf.d/
cat /etc/ld.so.conf.d/*.conf
# */

# ライブラリパスを記述した .confファイルを作成する
echo "/opt/libjpeg-turbo/lib32" > libjpeg-turbo-2.0.0.conf
sudo cp libjpeg-turbo-2.0.0.conf /etc/ld.so.conf.d/

# ldconfigコマンドでライブラリの検索パスの情報を更新する
sudo ldconfig

# -static無しでコンパイルした実行ファイルでも実行できる様になった
g++ test_jpeglib.cpp -I/opt/libjpeg-turbo/include -L/opt/libjpeg-turbo/lib32 -ljpeg
# pi@raspberrypi:~ $ ls -l a.out
# -rwxr-xr-x 1 pi pi 9172 Sep 15 12:54 a.out

# pi@raspberrypi:~ $ ls -l /opt/libjpeg-turbo/lib32/libjpeg.so.62.3.0
# -rw-r--r-- 1 root root 286776 Sep 15 12:39 /opt/libjpeg-turbo/lib32/libjpeg.so.62.3.0
# pi@raspberrypi:~ $ ls -l /opt/libjpeg-turbo/lib32/libturbojpeg.so.0.2.0
# -rw-r--r-- 1 root root 363440 Sep 15 12:39 /opt/libjpeg-turbo/lib32/libturbojpeg.so.0.2.0

pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.639376559
pi@raspberrypi:~ $ ./a.out
         9.644926507

cd
nano test_jpeglib.cpp

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <jpeglib.h>

 // JPEGファイルを伸張
int read_jpeg_file(const char *filename)
{
    // JPEGで使用する構造体
    struct jpeg_decompress_struct cinfo;
    struct jpeg_error_mgr jerr;
    // スキャンラインの配列
    JSAMPARRAY buffer;
    FILE *infile;

    // JPEGファイルを開いて読み込み
    if ((infile = fopen(filename, "rb")) == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "can't open %s\n", filename);
        return 0;
    }

    // JPEG処理のエラー設定
    cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);

    // JPEGファイルの展開開始
    jpeg_create_decompress(&cinfo);

    // JPEGファイルの設定
    jpeg_stdio_src(&cinfo, infile);

    // JPEGファイルのヘッダ情報の読み込み指定
    jpeg_read_header(&cinfo, TRUE);

    // JPEGファイルの読み込み開始
    jpeg_start_decompress(&cinfo);

 //    printf("width = %d, height = %d, ch = %d\n",
 //        cinfo.output_width, cinfo.output_height, cInfo.output_components);

    // JPEGファイルの読み込みデータのメモリを確保（W*H*RGB Color bytes）
    // スキャンラインの配列
    buffer = (JSAMPARRAY)malloc(sizeof(JSAMPROW) * cinfo.output_height);
    for (int i = 0; i < cinfo.output_height; ++i)
    {
        buffer[i] = (JSAMPROW)calloc(sizeof(JSAMPLE),
                cinfo.output_width * cinfo.output_components);
    }

    // JPEGファイルを読み込んでライン毎に展開するループ
    while (cinfo.output_scanline < cinfo.output_height)
    {
        // JPEGファイルを読み込んでライン毎に展開する
        jpeg_read_scanlines(&cinfo, buffer + cinfo.output_scanline,
                cinfo.output_height - cinfo.output_scanline);
    }

    // JPEGファイルの読み込み終了
    jpeg_finish_decompress(&cinfo);

    // JPEGファイルの展開完了
    jpeg_destroy_decompress(&cinfo);

    // JPEGファイルを閉じる
    fclose(infile);

    return 1;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    // clock_getres, clock_gettime, clock_settime - クロックと時間の関数
    // https://linuxjm.osdn.jp/html/LDP_man-pages/man2/clock_getres.2.html
    struct timespec startTime, endTime;

    // 開始時間
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &startTime);

    // 1000回ループ
    // ISO C++ forbids converting a string constant to  ‘char*’ [-Wwrite-strings]
    // 固定文字列を char *に代入すると怒られるので const char *fnにする
    const char *fn = "lena.jpg";
    for (int i=0; i < 1000; ++i)
    {
        read_jpeg_file(fn);
    }

    // 終了時間
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &endTime);

    // Calculate diff of two struct timespec
    // Elapsed Time
    // http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Elapsed-Time.html
    // 開始時間と終了時間を引き算して実行時間を計算する
    // 整数秒と小数秒(ns単位)が分かれているので上手に差分を計算する
    time_t tv_sec = endTime.tv_sec - startTime.tv_sec;
    long tv_nsec = endTime.tv_nsec - startTime.tv_nsec;
    if (tv_nsec < 0L) {
      tv_sec -= 1;
      tv_nsec += 1000000000L; // ns単位なので 1000*1000*1000
    }
    printf("%10ld.%09ld\n", tv_sec, tv_nsec);

    return 1;
}

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