Merge pull request #1263 from abidrahmank:pyCLAHE_24
[profile/ivi/opencv.git] / modules / core / doc / basic_structures.rst
1 Basic Structures
2 ================
3
4 .. highlight:: cpp
5
6 DataType
7 --------
8 .. ocv:class:: DataType
9
10 Template "trait" class for OpenCV primitive data types. A primitive OpenCV data type is one of ``unsigned char``, ``bool``, ``signed char``, ``unsigned short``, ``signed short``, ``int``, ``float``, ``double``, or a tuple of values of one of these types, where all the values in the tuple have the same type. Any primitive type from the list can be defined by an identifier in the form ``CV_<bit-depth>{U|S|F}C(<number_of_channels>)``, for example: ``uchar`` ~ ``CV_8UC1``, 3-element floating-point tuple ~ ``CV_32FC3``, and so on. A universal OpenCV structure that is able to store a single instance of such a primitive data type is
11 :ocv:class:`Vec`. Multiple instances of such a type can be stored in a ``std::vector``, ``Mat``, ``Mat_``, ``SparseMat``, ``SparseMat_``, or any other container that is able to store ``Vec`` instances.
12
13 The ``DataType`` class is basically used to provide a description of such primitive data types without adding any fields or methods to the corresponding classes (and it is actually impossible to add anything to primitive C/C++ data types). This technique is known in C++ as class traits. It is not ``DataType`` itself that is used but its specialized versions, such as: ::
14
15     template<> class DataType<uchar>
16     {
17         typedef uchar value_type;
18         typedef int work_type;
19         typedef uchar channel_type;
20         enum { channel_type = CV_8U, channels = 1, fmt='u', type = CV_8U };
21     };
22     ...
23     template<typename _Tp> DataType<std::complex<_Tp> >
24     {
25         typedef std::complex<_Tp> value_type;
26         typedef std::complex<_Tp> work_type;
27         typedef _Tp channel_type;
28         // DataDepth is another helper trait class
29         enum { depth = DataDepth<_Tp>::value, channels=2,
30             fmt=(channels-1)*256+DataDepth<_Tp>::fmt,
31             type=CV_MAKETYPE(depth, channels) };
32     };
33     ...
34
35 The main purpose of this class is to convert compilation-time type information to an OpenCV-compatible data type identifier, for example: ::
36
37     // allocates a 30x40 floating-point matrix
38     Mat A(30, 40, DataType<float>::type);
39
40     Mat B = Mat_<std::complex<double> >(3, 3);
41     // the statement below will print 6, 2 /*, that is depth == CV_64F, channels == 2 */
42     cout << B.depth() << ", " << B.channels() << endl;
43
44
45 So, such traits are used to tell OpenCV which data type you are working with, even if such a type is not native to OpenCV. For example, the matrix ``B`` initialization above is compiled because OpenCV defines the proper specialized template class ``DataType<complex<_Tp> >`` . This mechanism is also useful (and used in OpenCV this way) for generic algorithms implementations.
46
47
48 Point\_
49 -------
50 .. ocv:class:: Point_
51
52 Template class for 2D points specified by its coordinates
53 :math:`x` and
54 :math:`y` .
55 An instance of the class is interchangeable with C structures, ``CvPoint`` and ``CvPoint2D32f`` . There is also a cast operator to convert point coordinates to the specified type. The conversion from floating-point coordinates to integer coordinates is done by rounding. Commonly, the conversion uses this
56 operation for each of the coordinates. Besides the class members listed in the declaration above, the following operations on points are implemented: ::
57
58         pt1 = pt2 + pt3;
59         pt1 = pt2 - pt3;
60         pt1 = pt2 * a;
61         pt1 = a * pt2;
62         pt1 += pt2;
63         pt1 -= pt2;
64         pt1 *= a;
65         double value = norm(pt); // L2 norm
66         pt1 == pt2;
67         pt1 != pt2;
68
69 For your convenience, the following type aliases are defined: ::
70
71     typedef Point_<int> Point2i;
72     typedef Point2i Point;
73     typedef Point_<float> Point2f;
74     typedef Point_<double> Point2d;
75
76 Example: ::
77
78     Point2f a(0.3f, 0.f), b(0.f, 0.4f);
79     Point pt = (a + b)*10.f;
80     cout << pt.x << ", " << pt.y << endl;
81
82
83 Point3\_
84 --------
85 .. ocv:class:: Point3_
86
87 Template class for 3D points specified by its coordinates
88 :math:`x`,
89 :math:`y` and
90 :math:`z` .
91 An instance of the class is interchangeable with the C structure ``CvPoint2D32f`` . Similarly to ``Point_`` , the coordinates of 3D points can be converted to another type. The vector arithmetic and comparison operations are also supported.
92
93 The following ``Point3_<>`` aliases are available: ::
94
95     typedef Point3_<int> Point3i;
96     typedef Point3_<float> Point3f;
97     typedef Point3_<double> Point3d;
98
99 Size\_
100 ------
101 .. ocv:class:: Size_
102
103 Template class for specifying the size of an image or rectangle. The class includes two members called ``width`` and ``height``. The structure can be converted to and from the old OpenCV structures
104 ``CvSize`` and ``CvSize2D32f`` . The same set of arithmetic and comparison operations as for ``Point_`` is available.
105
106 OpenCV defines the following ``Size_<>`` aliases: ::
107
108     typedef Size_<int> Size2i;
109     typedef Size2i Size;
110     typedef Size_<float> Size2f;
111
112 Rect\_
113 ------
114 .. ocv:class:: Rect_
115
116 Template class for 2D rectangles, described by the following parameters:
117
118 * Coordinates of the top-left corner. This is a default interpretation of ``Rect_::x`` and ``Rect_::y`` in OpenCV. Though, in your algorithms you may count ``x`` and ``y`` from the bottom-left corner.
119 * Rectangle width and height.
120
121 OpenCV typically assumes that the top and left boundary of the rectangle are inclusive, while the right and bottom boundaries are not. For example, the method ``Rect_::contains`` returns ``true`` if
122
123 .. math::
124
125     x  \leq pt.x < x+width,
126           y  \leq pt.y < y+height
127
128 Virtually every loop over an image
129 ROI in OpenCV (where ROI is specified by ``Rect_<int>`` ) is implemented as: ::
130
131     for(int y = roi.y; y < roi.y + rect.height; y++)
132         for(int x = roi.x; x < roi.x + rect.width; x++)
133         {
134             // ...
135         }
136
137
138 In addition to the class members, the following operations on rectangles are implemented:
139
140 *
141     :math:`\texttt{rect} = \texttt{rect} \pm \texttt{point}`     (shifting a rectangle by a certain offset)
142
143 *
144     :math:`\texttt{rect} = \texttt{rect} \pm \texttt{size}`     (expanding or shrinking a rectangle by a certain amount)
145
146 * ``rect += point, rect -= point, rect += size, rect -= size``     (augmenting operations)
147
148 * ``rect = rect1 & rect2``     (rectangle intersection)
149
150 * ``rect = rect1 | rect2``     (minimum area rectangle containing ``rect2``     and ``rect3``     )
151
152 * ``rect &= rect1, rect |= rect1``     (and the corresponding augmenting operations)
153
154 * ``rect == rect1, rect != rect1``     (rectangle comparison)
155
156 This is an example how the partial ordering on rectangles can be established (rect1
157 :math:`\subseteq` rect2): ::
158
159     template<typename _Tp> inline bool
160     operator <= (const Rect_<_Tp>& r1, const Rect_<_Tp>& r2)
161     {
162         return (r1 & r2) == r1;
163     }
164
165
166 For your convenience, the ``Rect_<>`` alias is available: ::
167
168     typedef Rect_<int> Rect;
169
170 RotatedRect
171 -----------
172 .. ocv:class:: RotatedRect
173
174 The class represents rotated (i.e. not up-right) rectangles on a plane. Each rectangle is specified by the center point (mass center), length of each side (represented by cv::Size2f structure) and the rotation angle in degrees.
175
176     .. ocv:function:: RotatedRect::RotatedRect()
177     .. ocv:function:: RotatedRect::RotatedRect(const Point2f& center, const Size2f& size, float angle)
178     .. ocv:function:: RotatedRect::RotatedRect(const CvBox2D& box)
179
180         :param center: The rectangle mass center.
181         :param size: Width and height of the rectangle.
182         :param angle: The rotation angle in a clockwise direction. When the angle is 0, 90, 180, 270 etc., the rectangle becomes an up-right rectangle.
183         :param box: The rotated rectangle parameters as the obsolete CvBox2D structure.
184
185     .. ocv:function:: void RotatedRect::points( Point2f pts[] ) const
186     .. ocv:function:: Rect RotatedRect::boundingRect() const
187     .. ocv:function:: RotatedRect::operator CvBox2D() const
188
189         :param pts: The points array for storing rectangle vertices.
190
191 The sample below demonstrates how to use RotatedRect:
192
193 ::
194
195     Mat image(200, 200, CV_8UC3, Scalar(0));
196     RotatedRect rRect = RotatedRect(Point2f(100,100), Size2f(100,50), 30);
197
198     Point2f vertices[4];
199     rRect.points(vertices);
200     for (int i = 0; i < 4; i++)
201         line(image, vertices[i], vertices[(i+1)%4], Scalar(0,255,0));
202
203     Rect brect = rRect.boundingRect();
204     rectangle(image, brect, Scalar(255,0,0));
205
206     imshow("rectangles", image);
207     waitKey(0);
208
209 .. image:: pics/rotatedrect.png
210
211 .. seealso::
212
213     :ocv:func:`CamShift` ,
214     :ocv:func:`fitEllipse` ,
215     :ocv:func:`minAreaRect` ,
216     :ocv:struct:`CvBox2D`
217
218 TermCriteria
219 ------------
220 .. ocv:class:: TermCriteria
221
222   The class defining termination criteria for iterative algorithms. You can initialize it by default constructor and then override any parameters, or the structure may be fully initialized using the advanced variant of the constructor.
223
224 TermCriteria::TermCriteria
225 --------------------------
226 The constructors.
227
228 .. ocv:function:: TermCriteria::TermCriteria()
229
230 .. ocv:function:: TermCriteria::TermCriteria(int type, int maxCount, double epsilon)
231
232 .. ocv:function:: TermCriteria::TermCriteria(const CvTermCriteria& criteria)
233
234     :param type: The type of termination criteria: ``TermCriteria::COUNT``, ``TermCriteria::EPS`` or ``TermCriteria::COUNT`` + ``TermCriteria::EPS``.
235
236     :param maxCount: The maximum number of iterations or elements to compute.
237
238     :param epsilon: The desired accuracy or change in parameters at which the iterative algorithm stops.
239
240     :param criteria: Termination criteria in the deprecated ``CvTermCriteria`` format.
241
242 TermCriteria::operator CvTermCriteria
243 -------------------------------------
244 Converts to the deprecated ``CvTermCriteria`` format.
245
246 .. ocv:function:: TermCriteria::operator CvTermCriteria() const
247
248 Matx
249 ----
250 .. ocv:class:: Matx
251
252 Template class for small matrices whose type and size are known at compilation time: ::
253
254     template<typename _Tp, int m, int n> class Matx {...};
255
256     typedef Matx<float, 1, 2> Matx12f;
257     typedef Matx<double, 1, 2> Matx12d;
258     ...
259     typedef Matx<float, 1, 6> Matx16f;
260     typedef Matx<double, 1, 6> Matx16d;
261
262     typedef Matx<float, 2, 1> Matx21f;
263     typedef Matx<double, 2, 1> Matx21d;
264     ...
265     typedef Matx<float, 6, 1> Matx61f;
266     typedef Matx<double, 6, 1> Matx61d;
267
268     typedef Matx<float, 2, 2> Matx22f;
269     typedef Matx<double, 2, 2> Matx22d;
270     ...
271     typedef Matx<float, 6, 6> Matx66f;
272     typedef Matx<double, 6, 6> Matx66d;
273
274 If you need a more flexible type, use :ocv:class:`Mat` . The elements of the matrix ``M`` are accessible using the ``M(i,j)`` notation. Most of the common matrix operations (see also
275 :ref:`MatrixExpressions` ) are available. To do an operation on ``Matx`` that is not implemented, you can easily convert the matrix to
276 ``Mat`` and backwards. ::
277
278     Matx33f m(1, 2, 3,
279               4, 5, 6,
280               7, 8, 9);
281     cout << sum(Mat(m*m.t())) << endl;
282
283
284 Vec
285 ---
286 .. ocv:class:: Vec
287
288 Template class for short numerical vectors, a partial case of :ocv:class:`Matx`: ::
289
290     template<typename _Tp, int n> class Vec : public Matx<_Tp, n, 1> {...};
291
292     typedef Vec<uchar, 2> Vec2b;
293     typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;
294     typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;
295
296     typedef Vec<short, 2> Vec2s;
297     typedef Vec<short, 3> Vec3s;
298     typedef Vec<short, 4> Vec4s;
299
300     typedef Vec<int, 2> Vec2i;
301     typedef Vec<int, 3> Vec3i;
302     typedef Vec<int, 4> Vec4i;
303
304     typedef Vec<float, 2> Vec2f;
305     typedef Vec<float, 3> Vec3f;
306     typedef Vec<float, 4> Vec4f;
307     typedef Vec<float, 6> Vec6f;
308
309     typedef Vec<double, 2> Vec2d;
310     typedef Vec<double, 3> Vec3d;
311     typedef Vec<double, 4> Vec4d;
312     typedef Vec<double, 6> Vec6d;
313
314 It is possible to convert ``Vec<T,2>`` to/from ``Point_``, ``Vec<T,3>`` to/from ``Point3_`` , and ``Vec<T,4>`` to :ocv:struct:`CvScalar` or :ocv:class:`Scalar_`. Use ``operator[]`` to access the elements of ``Vec``.
315
316 All the expected vector operations are also implemented:
317
318 * ``v1 = v2 + v3``
319 * ``v1 = v2 - v3``
320 * ``v1 = v2 * scale``
321 * ``v1 = scale * v2``
322 * ``v1 = -v2``
323 * ``v1 += v2`` and other augmenting operations
324 * ``v1 == v2, v1 != v2``
325 * ``norm(v1)``  (euclidean norm)
326
327 The ``Vec`` class is commonly used to describe pixel types of multi-channel arrays. See :ocv:class:`Mat` for details.
328
329 Scalar\_
330 --------
331 .. ocv:class:: Scalar_
332
333 Template class for a 4-element vector derived from Vec. ::
334
335     template<typename _Tp> class Scalar_ : public Vec<_Tp, 4> { ... };
336
337     typedef Scalar_<double> Scalar;
338
339 Being derived from ``Vec<_Tp, 4>`` , ``Scalar_`` and ``Scalar`` can be used just as typical 4-element vectors. In addition, they can be converted to/from ``CvScalar`` . The type ``Scalar`` is widely used in OpenCV to pass pixel values.
340
341 Range
342 -----
343 .. ocv:class:: Range
344
345 Template class specifying a continuous subsequence (slice) of a sequence. ::
346
347     class Range
348     {
349     public:
350         ...
351         int start, end;
352     };
353
354 The class is used to specify a row or a column span in a matrix (
355 :ocv:class:`Mat` ) and for many other purposes. ``Range(a,b)`` is basically the same as ``a:b`` in Matlab or ``a..b`` in Python. As in Python, ``start`` is an inclusive left boundary of the range and ``end`` is an exclusive right boundary of the range. Such a half-opened interval is usually denoted as
356 :math:`[start,end)` .
357
358 The static method ``Range::all()`` returns a special variable that means "the whole sequence" or "the whole range", just like " ``:`` " in Matlab or " ``...`` " in Python. All the methods and functions in OpenCV that take ``Range`` support this special ``Range::all()`` value. But, of course, in case of your own custom processing, you will probably have to check and handle it explicitly: ::
359
360     void my_function(..., const Range& r, ....)
361     {
362         if(r == Range::all()) {
363             // process all the data
364         }
365         else {
366             // process [r.start, r.end)
367         }
368     }
369
370
371 .. _Ptr:
372
373 Ptr
374 ---
375 .. ocv:class:: Ptr
376
377 Template class for smart reference-counting pointers ::
378
379     template<typename _Tp> class Ptr
380     {
381     public:
382         // default constructor
383         Ptr();
384         // constructor that wraps the object pointer
385         Ptr(_Tp* _obj);
386         // destructor: calls release()
387         ~Ptr();
388         // copy constructor; increments ptr's reference counter
389         Ptr(const Ptr& ptr);
390         // assignment operator; decrements own reference counter
391         // (with release()) and increments ptr's reference counter
392         Ptr& operator = (const Ptr& ptr);
393         // increments reference counter
394         void addref();
395         // decrements reference counter; when it becomes 0,
396         // delete_obj() is called
397         void release();
398         // user-specified custom object deletion operation.
399         // by default, "delete obj;" is called
400         void delete_obj();
401         // returns true if obj == 0;
402         bool empty() const;
403
404         // provide access to the object fields and methods
405         _Tp* operator -> ();
406         const _Tp* operator -> () const;
407
408         // return the underlying object pointer;
409         // thanks to the methods, the Ptr<_Tp> can be
410         // used instead of _Tp*
411         operator _Tp* ();
412         operator const _Tp*() const;
413     protected:
414         // the encapsulated object pointer
415         _Tp* obj;
416         // the associated reference counter
417         int* refcount;
418     };
419
420
421 The ``Ptr<_Tp>`` class is a template class that wraps pointers of the corresponding type. It is
422 similar to ``shared_ptr`` that is part of the Boost library
423 (http://www.boost.org/doc/libs/1_40_0/libs/smart_ptr/shared_ptr.htm) and also part of the
424 `C++0x <http://en.wikipedia.org/wiki/C++0x>`_ standard.
425
426 This class provides the following options:
427
428 *
429     Default constructor, copy constructor, and assignment operator for an arbitrary C++ class
430     or a C structure. For some objects, like files, windows, mutexes, sockets, and others, a copy
431     constructor or an assignment operator are difficult to define. For some other objects, like
432     complex classifiers in OpenCV, copy constructors are absent and not easy to implement. Finally,
433     some of complex OpenCV and your own data structures may be written in C.
434     However, copy constructors and default constructors can simplify programming a lot.Besides,
435     they are often required (for example, by STL containers). By wrapping a pointer to such a
436     complex object ``TObj`` to ``Ptr<TObj>``, you automatically get all of the necessary
437     constructors and the assignment operator.
438
439 *
440     *O(1)* complexity of the above-mentioned operations. While some structures, like ``std::vector``,
441     provide a copy constructor and an assignment operator, the operations may take a considerable
442     amount of time if the data structures are large. But if the structures are put into ``Ptr<>``,
443     the overhead is small and independent of the data size.
444
445 *
446     Automatic destruction, even for C structures. See the example below with ``FILE*``.
447
448 *
449     Heterogeneous collections of objects. The standard STL and most other C++ and OpenCV containers
450     can store only objects of the same type and the same size. The classical solution to store objects
451     of different types in the same container is to store pointers to the base class ``base_class_t*``
452     instead but then you loose the automatic memory management. Again, by using ``Ptr<base_class_t>()``
453     instead of the raw pointers, you can solve the problem.
454
455 The ``Ptr`` class treats the wrapped object as a black box. The reference counter is allocated and
456 managed separately. The only thing the pointer class needs to know about the object is how to
457 deallocate it. This knowledge is encapsulated in the ``Ptr::delete_obj()`` method that is called when
458 the reference counter becomes 0. If the object is a C++ class instance, no additional coding is
459 needed, because the default implementation of this method calls ``delete obj;``. However, if the
460 object is deallocated in a different way, the specialized method should be created. For example,
461 if you want to wrap ``FILE``, the ``delete_obj`` may be implemented as follows: ::
462
463     template<> inline void Ptr<FILE>::delete_obj()
464     {
465         fclose(obj); // no need to clear the pointer afterwards,
466                      // it is done externally.
467     }
468     ...
469
470     // now use it:
471     Ptr<FILE> f(fopen("myfile.txt", "r"));
472     if(f.empty())
473         throw ...;
474     fprintf(f, ....);
475     ...
476     // the file will be closed automatically by the Ptr<FILE> destructor.
477
478
479 .. note:: The reference increment/decrement operations are implemented as atomic operations,
480           and therefore it is normally safe to use the classes in multi-threaded applications.
481           The same is true for :ocv:class:`Mat` and other C++ OpenCV classes that operate on
482           the reference counters.
483
484 Ptr::Ptr
485 --------
486 Various Ptr constructors.
487
488 .. ocv:function:: Ptr::Ptr()
489 .. ocv:function:: Ptr::Ptr(_Tp* _obj)
490 .. ocv:function:: Ptr::Ptr(const Ptr& ptr)
491
492     :param _obj: Object for copy.
493     :param ptr: Object for copy.
494
495 Ptr::~Ptr
496 ---------
497 The Ptr destructor.
498
499 .. ocv:function:: Ptr::~Ptr()
500
501 Ptr::operator =
502 ----------------
503 Assignment operator.
504
505 .. ocv:function:: Ptr& Ptr::operator = (const Ptr& ptr)
506
507     :param ptr: Object for assignment.
508
509 Decrements own reference counter (with ``release()``) and increments ptr's reference counter.
510
511 Ptr::addref
512 -----------
513 Increments reference counter.
514
515 .. ocv:function:: void Ptr::addref()
516
517 Ptr::release
518 ------------
519 Decrements reference counter; when it becomes 0, ``delete_obj()`` is called.
520
521 .. ocv:function:: void Ptr::release()
522
523 Ptr::delete_obj
524 ---------------
525 User-specified custom object deletion operation. By default, ``delete obj;`` is called.
526
527 .. ocv:function:: void Ptr::delete_obj()
528
529 Ptr::empty
530 ----------
531 Returns true if obj == 0;
532
533 bool empty() const;
534
535 Ptr::operator ->
536 ----------------
537 Provide access to the object fields and methods.
538
539  .. ocv:function:: template<typename _Tp> _Tp* Ptr::operator -> ()
540  .. ocv:function:: template<typename _Tp> const _Tp* Ptr::operator -> () const
541
542
543 Ptr::operator _Tp*
544 ------------------
545 Returns the underlying object pointer. Thanks to the methods, the ``Ptr<_Tp>`` can be used instead
546 of ``_Tp*``.
547
548  .. ocv:function:: template<typename _Tp> Ptr::operator _Tp* ()
549  .. ocv:function:: template<typename _Tp> Ptr::operator const _Tp*() const
550
551
552 Mat
553 ---
554 .. ocv:class:: Mat
555
556 OpenCV C++ n-dimensional dense array class ::
557
558     class CV_EXPORTS Mat
559     {
560     public:
561         // ... a lot of methods ...
562         ...
563
564         /*! includes several bit-fields:
565              - the magic signature
566              - continuity flag
567              - depth
568              - number of channels
569          */
570         int flags;
571         //! the array dimensionality, >= 2
572         int dims;
573         //! the number of rows and columns or (-1, -1) when the array has more than 2 dimensions
574         int rows, cols;
575         //! pointer to the data
576         uchar* data;
577
578         //! pointer to the reference counter;
579         // when array points to user-allocated data, the pointer is NULL
580         int* refcount;
581
582         // other members
583         ...
584     };
585
586
587 The class ``Mat`` represents an n-dimensional dense numerical single-channel or multi-channel array. It can be used to store real or complex-valued vectors and matrices, grayscale or color images, voxel volumes, vector fields, point clouds, tensors, histograms (though, very high-dimensional histograms may be better stored in a ``SparseMat`` ). The data layout of the array
588 :math:`M` is defined by the array ``M.step[]``, so that the address of element
589 :math:`(i_0,...,i_{M.dims-1})`, where
590 :math:`0\leq i_k<M.size[k]`, is computed as:
591
592 .. math::
593
594     addr(M_{i_0,...,i_{M.dims-1}}) = M.data + M.step[0]*i_0 + M.step[1]*i_1 + ... + M.step[M.dims-1]*i_{M.dims-1}
595
596 In case of a 2-dimensional array, the above formula is reduced to:
597
598 .. math::
599
600     addr(M_{i,j}) = M.data + M.step[0]*i + M.step[1]*j
601
602 Note that ``M.step[i] >= M.step[i+1]`` (in fact, ``M.step[i] >= M.step[i+1]*M.size[i+1]`` ). This means that 2-dimensional matrices are stored row-by-row, 3-dimensional matrices are stored plane-by-plane, and so on. ``M.step[M.dims-1]`` is minimal and always equal to the element size ``M.elemSize()`` .
603
604 So, the data layout in ``Mat`` is fully compatible with ``CvMat``, ``IplImage``, and ``CvMatND`` types from OpenCV 1.x. It is also compatible with the majority of dense array types from the standard toolkits and SDKs, such as Numpy (ndarray), Win32 (independent device bitmaps), and others, that is, with any array that uses *steps* (or *strides*) to compute the position of a pixel. Due to this compatibility, it is possible to make a ``Mat`` header for user-allocated data and process it in-place using OpenCV functions.
605
606 There are many different ways to create a ``Mat`` object. The most popular options are listed below:
607
608 *
609
610     Use the ``create(nrows, ncols, type)``   method or the similar ``Mat(nrows, ncols, type[, fillValue])``     constructor. A new array of the specified size and type is allocated. ``type``     has the same meaning as in the ``cvCreateMat``     method.
611     For example, ``CV_8UC1``     means a 8-bit single-channel array, ``CV_32FC2``     means a 2-channel (complex) floating-point array, and so on.
612
613     ::
614
615         // make a 7x7 complex matrix filled with 1+3j.
616         Mat M(7,7,CV_32FC2,Scalar(1,3));
617         // and now turn M to a 100x60 15-channel 8-bit matrix.
618         // The old content will be deallocated
619         M.create(100,60,CV_8UC(15));
620
621     ..
622
623     As noted in the introduction to this chapter, ``create()`` allocates only  a new array when the shape or type of the current array are different from the specified ones.
624
625 *
626
627     Create a multi-dimensional array:
628
629     ::
630
631         // create a 100x100x100 8-bit array
632         int sz[] = {100, 100, 100};
633         Mat bigCube(3, sz, CV_8U, Scalar::all(0));
634
635     ..
636
637     It passes the number of dimensions =1 to the ``Mat`` constructor but the created array will be 2-dimensional with the number of columns set to 1. So, ``Mat::dims``     is always >= 2 (can also be 0 when the array is empty).
638
639 *
640
641     Use a copy constructor or assignment operator where there can be an array or expression on the right side (see below). As noted in the introduction, the array assignment is an O(1) operation because it only copies the header and increases the reference counter. The ``Mat::clone()``     method can be used to get a full (deep) copy of the array when you need it.
642
643 *
644
645     Construct a header for a part of another array. It can be a single row, single column, several rows, several columns, rectangular region in the array (called a *minor* in algebra) or a diagonal. Such operations are also O(1) because the new header references the same data. You can actually modify a part of the array using this feature, for example:
646
647     ::
648
649         // add the 5-th row, multiplied by 3 to the 3rd row
650         M.row(3) = M.row(3) + M.row(5)*3;
651
652         // now copy the 7-th column to the 1-st column
653         // M.col(1) = M.col(7); // this will not work
654         Mat M1 = M.col(1);
655         M.col(7).copyTo(M1);
656
657         // create a new 320x240 image
658         Mat img(Size(320,240),CV_8UC3);
659         // select a ROI
660         Mat roi(img, Rect(10,10,100,100));
661         // fill the ROI with (0,255,0) (which is green in RGB space);
662         // the original 320x240 image will be modified
663         roi = Scalar(0,255,0);
664
665     ..
666
667     Due to the additional ``datastart`` and ``dataend`` members, it is possible to compute a relative sub-array position in the main *container* array using ``locateROI()``:
668
669     ::
670
671         Mat A = Mat::eye(10, 10, CV_32S);
672         // extracts A columns, 1 (inclusive) to 3 (exclusive).
673         Mat B = A(Range::all(), Range(1, 3));
674         // extracts B rows, 5 (inclusive) to 9 (exclusive).
675         // that is, C ~ A(Range(5, 9), Range(1, 3))
676         Mat C = B(Range(5, 9), Range::all());
677         Size size; Point ofs;
678         C.locateROI(size, ofs);
679         // size will be (width=10,height=10) and the ofs will be (x=1, y=5)
680
681     ..
682
683     As in case of whole matrices, if you need a deep copy, use the ``clone()`` method of the extracted sub-matrices.
684
685 *
686
687     Make a header for user-allocated data. It can be useful to do the following:
688
689     #.
690         Process "foreign" data using OpenCV (for example, when you implement a DirectShow* filter or a processing module for ``gstreamer``, and so on). For example:
691
692         ::
693
694             void process_video_frame(const unsigned char* pixels,
695                                      int width, int height, int step)
696             {
697                 Mat img(height, width, CV_8UC3, pixels, step);
698                 GaussianBlur(img, img, Size(7,7), 1.5, 1.5);
699             }
700
701         ..
702
703     #.
704         Quickly initialize small matrices and/or get a super-fast element access.
705
706         ::
707
708             double m[3][3] = {{a, b, c}, {d, e, f}, {g, h, i}};
709             Mat M = Mat(3, 3, CV_64F, m).inv();
710
711         ..
712
713     Partial yet very common cases of this *user-allocated data* case are conversions from ``CvMat`` and ``IplImage`` to ``Mat``. For this purpose, there are special constructors taking pointers to ``CvMat``     or ``IplImage`` and the optional flag indicating whether to copy the data or not.
714
715         Backward conversion from ``Mat`` to ``CvMat`` or ``IplImage`` is provided via cast operators ``Mat::operator CvMat() const`` and ``Mat::operator IplImage()``. The operators do NOT copy the data.
716
717     ::
718
719         IplImage* img = cvLoadImage("greatwave.jpg", 1);
720         Mat mtx(img); // convert IplImage* -> Mat
721         CvMat oldmat = mtx; // convert Mat -> CvMat
722         CV_Assert(oldmat.cols == img->width && oldmat.rows == img->height &&
723             oldmat.data.ptr == (uchar*)img->imageData && oldmat.step == img->widthStep);
724
725     ..
726
727 *
728
729     Use MATLAB-style array initializers, ``zeros(), ones(), eye()``, for example:
730
731     ::
732
733         // create a double-precision identity martix and add it to M.
734         M += Mat::eye(M.rows, M.cols, CV_64F);
735
736     ..
737
738 *
739
740     Use a comma-separated initializer:
741
742     ::
743
744         // create a 3x3 double-precision identity matrix
745         Mat M = (Mat_<double>(3,3) << 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1);
746
747     ..
748
749     With this approach, you first call a constructor of the :ocv:class:`Mat_`  class with the proper parameters, and then you just put ``<<``     operator followed by comma-separated values that can be constants, variables, expressions, and so on. Also, note the extra parentheses required to avoid compilation errors.
750
751 Once the array is created, it is automatically managed via a reference-counting mechanism. If the array header is built on top of user-allocated data, you should handle the data by yourself.
752 The array data is deallocated when no one points to it. If you want to release the data pointed by a array header before the array destructor is called, use ``Mat::release()`` .
753
754 The next important thing to learn about the array class is element access. This manual already described how to compute an address of each array element. Normally, you are not required to use the formula directly in the code. If you know the array element type (which can be retrieved using the method ``Mat::type()`` ), you can access the element
755 :math:`M_{ij}` of a 2-dimensional array as: ::
756
757     M.at<double>(i,j) += 1.f;
758
759
760 assuming that M is a double-precision floating-point array. There are several variants of the method ``at`` for a different number of dimensions.
761
762 If you need to process a whole row of a 2D array, the most efficient way is to get the pointer to the row first, and then just use the plain C operator ``[]`` : ::
763
764     // compute sum of positive matrix elements
765     // (assuming that M isa double-precision matrix)
766     double sum=0;
767     for(int i = 0; i < M.rows; i++)
768     {
769         const double* Mi = M.ptr<double>(i);
770         for(int j = 0; j < M.cols; j++)
771             sum += std::max(Mi[j], 0.);
772     }
773
774
775 Some operations, like the one above, do not actually depend on the array shape. They just process elements of an array one by one (or elements from multiple arrays that have the same coordinates, for example, array addition). Such operations are called *element-wise*. It makes sense to check whether all the input/output arrays are continuous, namely, have no gaps at the end of each row. If yes, process them as a long single row: ::
776
777     // compute the sum of positive matrix elements, optimized variant
778     double sum=0;
779     int cols = M.cols, rows = M.rows;
780     if(M.isContinuous())
781     {
782         cols *= rows;
783         rows = 1;
784     }
785     for(int i = 0; i < rows; i++)
786     {
787         const double* Mi = M.ptr<double>(i);
788         for(int j = 0; j < cols; j++)
789             sum += std::max(Mi[j], 0.);
790     }
791
792
793 In case of the continuous matrix, the outer loop body is executed just once. So, the overhead is smaller, which is especially noticeable in case of small matrices.
794
795 Finally, there are STL-style iterators that are smart enough to skip gaps between successive rows: ::
796
797     // compute sum of positive matrix elements, iterator-based variant
798     double sum=0;
799     MatConstIterator_<double> it = M.begin<double>(), it_end = M.end<double>();
800     for(; it != it_end; ++it)
801         sum += std::max(*it, 0.);
802
803
804 The matrix iterators are random-access iterators, so they can be passed to any STL algorithm, including ``std::sort()`` .
805
806 .. note::
807
808    * An example demonstrating the serial out capabilities of cv::Mat can be found at opencv_source_code/samples/cpp/cout_mat.cpp
809
810 .. _MatrixExpressions:
811
812 Matrix Expressions
813 ------------------
814
815 This is a list of implemented matrix operations that can be combined in arbitrary complex expressions
816 (here ``A``, ``B`` stand for matrices ( ``Mat`` ), ``s`` for a scalar ( ``Scalar`` ),
817 ``alpha`` for a real-valued scalar ( ``double`` )):
818
819 *
820     Addition, subtraction, negation:
821     ``A+B, A-B, A+s, A-s, s+A, s-A, -A``
822
823 *
824     Scaling:
825     ``A*alpha``
826
827 *
828     Per-element multiplication and division:
829     ``A.mul(B), A/B, alpha/A``
830
831 *
832     Matrix multiplication:
833     ``A*B``
834
835 *
836     Transposition:
837     ``A.t()`` (means ``A``\ :sup:`T`)
838
839 *
840     Matrix inversion and pseudo-inversion, solving linear systems and least-squares problems:
841
842     ``A.inv([method])`` (~ ``A``\ :sup:`-1`) ``,   A.inv([method])*B`` (~ ``X: AX=B``)
843
844 *
845     Comparison:
846     ``A cmpop B, A cmpop alpha, alpha cmpop A``, where ``cmpop`` is one of ``:  >, >=, ==, !=, <=, <``. The result of comparison is an 8-bit single channel mask whose elements are set to 255 (if the particular element or pair of elements satisfy the condition) or 0.
847
848 *
849     Bitwise logical operations: ``A logicop B, A logicop s, s logicop A, ~A``, where ``logicop`` is one of ``:  &, |, ^``.
850
851 *
852     Element-wise minimum and maximum:
853     ``min(A, B), min(A, alpha), max(A, B), max(A, alpha)``
854
855 *
856     Element-wise absolute value:
857     ``abs(A)``
858
859 *
860     Cross-product, dot-product:
861     ``A.cross(B)``
862     ``A.dot(B)``
863
864 *
865     Any function of matrix or matrices and scalars that returns a matrix or a scalar, such as ``norm``, ``mean``, ``sum``, ``countNonZero``, ``trace``, ``determinant``, ``repeat``, and others.
866
867 *
868     Matrix initializers ( ``Mat::eye(), Mat::zeros(), Mat::ones()`` ), matrix comma-separated initializers, matrix constructors and operators that extract sub-matrices (see :ocv:class:`Mat` description).
869
870 *
871     ``Mat_<destination_type>()`` constructors to cast the result to the proper type.
872
873 .. note:: Comma-separated initializers and probably some other operations may require additional explicit ``Mat()`` or ``Mat_<T>()`` constructor calls to resolve a possible ambiguity.
874
875 Here are examples of matrix expressions:
876
877 ::
878
879     // compute pseudo-inverse of A, equivalent to A.inv(DECOMP_SVD)
880     SVD svd(A);
881     Mat pinvA = svd.vt.t()*Mat::diag(1./svd.w)*svd.u.t();
882
883     // compute the new vector of parameters in the Levenberg-Marquardt algorithm
884     x -= (A.t()*A + lambda*Mat::eye(A.cols,A.cols,A.type())).inv(DECOMP_CHOLESKY)*(A.t()*err);
885
886     // sharpen image using "unsharp mask" algorithm
887     Mat blurred; double sigma = 1, threshold = 5, amount = 1;
888     GaussianBlur(img, blurred, Size(), sigma, sigma);
889     Mat lowConstrastMask = abs(img - blurred) < threshold;
890     Mat sharpened = img*(1+amount) + blurred*(-amount);
891     img.copyTo(sharpened, lowContrastMask);
892
893 ..
894
895
896 Below is the formal description of the ``Mat`` methods.
897
898 Mat::Mat
899 --------
900 Various Mat constructors
901
902 .. ocv:function:: Mat::Mat()
903
904 .. ocv:function:: Mat::Mat(int rows, int cols, int type)
905
906 .. ocv:function:: Mat::Mat(Size size, int type)
907
908 .. ocv:function:: Mat::Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s)
909
910 .. ocv:function:: Mat::Mat(Size size, int type, const Scalar& s)
911
912 .. ocv:function:: Mat::Mat(const Mat& m)
913
914 .. ocv:function:: Mat::Mat(int rows, int cols, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP)
915
916 .. ocv:function:: Mat::Mat(Size size, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP)
917
918 .. ocv:function:: Mat::Mat( const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all() )
919
920 .. ocv:function:: Mat::Mat(const Mat& m, const Rect& roi)
921
922 .. ocv:function:: Mat::Mat(const CvMat* m, bool copyData=false)
923
924 .. ocv:function:: Mat::Mat(const IplImage* img, bool copyData=false)
925
926 .. ocv:function:: template<typename T, int n> explicit Mat::Mat(const Vec<T, n>& vec, bool copyData=true)
927
928 .. ocv:function:: template<typename T, int m, int n> explicit Mat::Mat(const Matx<T, m, n>& vec, bool copyData=true)
929
930 .. ocv:function:: template<typename T> explicit Mat::Mat(const vector<T>& vec, bool copyData=false)
931
932 .. ocv:function:: Mat::Mat(int ndims, const int* sizes, int type)
933
934 .. ocv:function:: Mat::Mat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s)
935
936 .. ocv:function:: Mat::Mat(int ndims, const int* sizes, int type, void* data, const size_t* steps=0)
937
938 .. ocv:function:: Mat::Mat(const Mat& m, const Range* ranges)
939
940     :param ndims: Array dimensionality.
941
942     :param rows: Number of rows in a 2D array.
943
944     :param cols: Number of columns in a 2D array.
945
946     :param roi: Region of interest.
947
948     :param size: 2D array size:  ``Size(cols, rows)`` . In the  ``Size()``  constructor, the number of rows and the number of columns go in the reverse order.
949
950     :param sizes: Array of integers specifying an n-dimensional array shape.
951
952     :param type: Array type. Use  ``CV_8UC1, ..., CV_64FC4``  to create 1-4 channel matrices, or  ``CV_8UC(n), ..., CV_64FC(n)``  to create multi-channel (up to  ``CV_MAX_CN``  channels) matrices.
953
954     :param s: An optional value to initialize each matrix element with. To set all the matrix elements to the particular value after the construction, use the assignment operator  ``Mat::operator=(const Scalar& value)`` .
955
956     :param data: Pointer to the user data. Matrix constructors that take  ``data``  and  ``step``  parameters do not allocate matrix data. Instead, they just initialize the matrix header that points to the specified data, which means that no data is copied. This operation is very efficient and can be used to process external data using OpenCV functions. The external data is not automatically deallocated, so you should take care of it.
957
958     :param step: Number of bytes each matrix row occupies. The value should include the padding bytes at the end of each row, if any. If the parameter is missing (set to  ``AUTO_STEP`` ), no padding is assumed and the actual step is calculated as  ``cols*elemSize()`` . See  :ocv:func:`Mat::elemSize` .
959
960     :param steps: Array of  ``ndims-1``  steps in case of a multi-dimensional array (the last step is always set to the element size). If not specified, the matrix is assumed to be continuous.
961
962     :param m: Array that (as a whole or partly) is assigned to the constructed matrix. No data is copied by these constructors. Instead, the header pointing to  ``m``  data or its sub-array is constructed and associated with it. The reference counter, if any, is incremented. So, when you modify the matrix formed using such a constructor, you also modify the corresponding elements of  ``m`` . If you want to have an independent copy of the sub-array, use  ``Mat::clone()`` .
963
964     :param img: Pointer to the old-style  ``IplImage``  image structure. By default, the data is shared between the original image and the new matrix. But when  ``copyData``  is set, the full copy of the image data is created.
965
966     :param vec: STL vector whose elements form the matrix. The matrix has a single column and the number of rows equal to the number of vector elements. Type of the matrix matches the type of vector elements. The constructor can handle arbitrary types, for which there is a properly declared  :ocv:class:`DataType` . This means that the vector elements must be primitive numbers or uni-type numerical tuples of numbers. Mixed-type structures are not supported. The corresponding constructor is explicit. Since STL vectors are not automatically converted to  ``Mat``  instances, you should write  ``Mat(vec)``  explicitly. Unless you copy the data into the matrix ( ``copyData=true`` ), no new elements will be added to the vector because it can potentially yield vector data reallocation, and, thus, the matrix data pointer will be invalid.
967
968     :param copyData: Flag to specify whether the underlying data of the STL vector or the old-style  ``CvMat``  or  ``IplImage``  should be copied to (``true``) or shared with (``false``) the newly constructed matrix. When the data is copied, the allocated buffer is managed using  ``Mat`` reference counting mechanism. While the data is shared, the reference counter is NULL, and you should not deallocate the data until the matrix is not destructed.
969
970     :param rowRange: Range of the  ``m`` rows to take. As usual, the range start is inclusive and the range end is exclusive. Use  ``Range::all()``  to take all the rows.
971
972     :param colRange: Range of the  ``m`` columns to take. Use  ``Range::all()``  to take all the columns.
973
974     :param ranges: Array of selected ranges of  ``m``  along each dimensionality.
975
976 These are various constructors that form a matrix. As noted in the :ref:`AutomaticAllocation`,
977 often the default constructor is enough, and the proper matrix will be allocated by an OpenCV function. The constructed matrix can further be assigned to another matrix or matrix expression or can be allocated with
978 :ocv:func:`Mat::create` . In the former case, the old content is de-referenced.
979
980
981 Mat::~Mat
982 ---------
983 The Mat destructor.
984
985 .. ocv:function:: Mat::~Mat()
986
987 The matrix destructor calls :ocv:func:`Mat::release` .
988
989
990 Mat::operator =
991 ---------------
992 Provides matrix assignment operators.
993
994 .. ocv:function:: Mat& Mat::operator = (const Mat& m)
995
996 .. ocv:function:: Mat& Mat::operator =( const MatExpr& expr )
997
998 .. ocv:function:: Mat& Mat::operator = (const Scalar& s)
999
1000     :param m: Assigned, right-hand-side matrix. Matrix assignment is an O(1) operation. This means that no data is copied but the data is shared and the reference counter, if any, is incremented. Before assigning new data, the old data is de-referenced via  :ocv:func:`Mat::release` .
1001
1002     :param expr: Assigned matrix expression object. As opposite to the first form of the assignment operation, the second form can reuse already allocated matrix if it has the right size and type to fit the matrix expression result. It is automatically handled by the real function that the matrix expressions is expanded to. For example,  ``C=A+B``  is expanded to  ``add(A, B, C)``, and  :func:`add`  takes care of automatic  ``C``  reallocation.
1003
1004     :param s: Scalar assigned to each matrix element. The matrix size or type is not changed.
1005
1006 These are available assignment operators. Since they all are very different, make sure to read the operator parameters description.
1007
1008 Mat::row
1009 --------
1010 Creates a matrix header for the specified matrix row.
1011
1012 .. ocv:function:: Mat Mat::row(int y) const
1013
1014     :param y: A 0-based row index.
1015
1016 The method makes a new header for the specified matrix row and returns it. This is an O(1) operation, regardless of the matrix size. The underlying data of the new matrix is shared with the original matrix. Here is the example of one of the classical basic matrix processing operations, ``axpy``, used by LU and many other algorithms: ::
1017
1018     inline void matrix_axpy(Mat& A, int i, int j, double alpha)
1019     {
1020         A.row(i) += A.row(j)*alpha;
1021     }
1022
1023
1024 .. note::
1025
1026     In the current implementation, the following code does not work as expected: ::
1027
1028         Mat A;
1029         ...
1030         A.row(i) = A.row(j); // will not work
1031
1032
1033     This happens because ``A.row(i)`` forms a temporary header that is further assigned to another header. Remember that each of these operations is O(1), that is, no data is copied. Thus, the above assignment is not true if you may have expected the j-th row to be copied to the i-th row. To achieve that, you should either turn this simple assignment into an expression or use the :ocv:func:`Mat::copyTo` method: ::
1034
1035         Mat A;
1036         ...
1037         // works, but looks a bit obscure.
1038         A.row(i) = A.row(j) + 0;
1039
1040         // this is a bit longer, but the recommended method.
1041         A.row(j).copyTo(A.row(i));
1042
1043 Mat::col
1044 --------
1045 Creates a matrix header for the specified matrix column.
1046
1047 .. ocv:function:: Mat Mat::col(int x) const
1048
1049     :param x: A 0-based column index.
1050
1051 The method makes a new header for the specified matrix column and returns it. This is an O(1) operation, regardless of the matrix size. The underlying data of the new matrix is shared with the original matrix. See also the
1052 :ocv:func:`Mat::row` description.
1053
1054
1055 Mat::rowRange
1056 -------------
1057 Creates a matrix header for the specified row span.
1058
1059 .. ocv:function:: Mat Mat::rowRange(int startrow, int endrow) const
1060
1061 .. ocv:function:: Mat Mat::rowRange(const Range& r) const
1062
1063     :param startrow: An inclusive 0-based start index of the row span.
1064
1065     :param endrow: An exclusive 0-based ending index of the row span.
1066
1067     :param r: :ocv:class:`Range` structure containing both the start and the end indices.
1068
1069 The method makes a new header for the specified row span of the matrix. Similarly to
1070 :ocv:func:`Mat::row` and
1071 :ocv:func:`Mat::col` , this is an O(1) operation.
1072
1073 Mat::colRange
1074 -------------
1075 Creates a matrix header for the specified row span.
1076
1077 .. ocv:function:: Mat Mat::colRange(int startcol, int endcol) const
1078
1079 .. ocv:function:: Mat Mat::colRange(const Range& r) const
1080
1081     :param startcol: An inclusive 0-based start index of the column span.
1082
1083     :param endcol: An exclusive 0-based ending index of the column span.
1084
1085     :param r: :ocv:class:`Range`  structure containing both the start and the end indices.
1086
1087 The method makes a new header for the specified column span of the matrix. Similarly to
1088 :ocv:func:`Mat::row` and
1089 :ocv:func:`Mat::col` , this is an O(1) operation.
1090
1091 Mat::diag
1092 ---------
1093 Extracts a diagonal from a matrix, or creates a diagonal matrix.
1094
1095 .. ocv:function:: Mat Mat::diag( int d=0 ) const
1096
1097 .. ocv:function:: static Mat Mat::diag( const Mat& d )
1098
1099     :param d: Single-column matrix that forms a diagonal matrix or index of the diagonal, with the following values:
1100
1101         * **d=0** is the main diagonal.
1102
1103         * **d>0** is a diagonal from the lower half. For example,  ``d=1``  means the diagonal is set immediately below the main one.
1104
1105         * **d<0** is a diagonal from the upper half. For example,  ``d=1``  means the diagonal is set immediately above the main one.
1106
1107 The method makes a new header for the specified matrix diagonal. The new matrix is represented as a single-column matrix. Similarly to
1108 :ocv:func:`Mat::row` and
1109 :ocv:func:`Mat::col` , this is an O(1) operation.
1110
1111 Mat::clone
1112 ----------
1113 Creates a full copy of the array and the underlying data.
1114
1115 .. ocv:function:: Mat Mat::clone() const
1116
1117 The method creates a full copy of the array. The original ``step[]`` is not taken into account. So, the array copy is a continuous array occupying ``total()*elemSize()`` bytes.
1118
1119
1120 Mat::copyTo
1121 -----------
1122 Copies the matrix to another one.
1123
1124 .. ocv:function:: void Mat::copyTo( OutputArray m ) const
1125 .. ocv:function:: void Mat::copyTo( OutputArray m, InputArray mask ) const
1126
1127     :param m: Destination matrix. If it does not have a proper size or type before the operation, it is reallocated.
1128
1129     :param mask: Operation mask. Its non-zero elements indicate which matrix elements need to be copied.
1130
1131 The method copies the matrix data to another matrix. Before copying the data, the method invokes ::
1132
1133     m.create(this->size(), this->type);
1134
1135
1136 so that the destination matrix is reallocated if needed. While ``m.copyTo(m);`` works flawlessly, the function does not handle the case of a partial overlap between the source and the destination matrices.
1137
1138 When the operation mask is specified, and the ``Mat::create`` call shown above reallocated the matrix, the newly allocated matrix is initialized with all zeros before copying the data.
1139
1140 .. _Mat::convertTo:
1141
1142 Mat::convertTo
1143 --------------
1144 Converts an array to another data type with optional scaling.
1145
1146 .. ocv:function:: void Mat::convertTo( OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const
1147
1148     :param m: output matrix; if it does not have a proper size or type before the operation, it is reallocated.
1149
1150     :param rtype: desired output matrix type or, rather, the depth since the number of channels are the same as the input has; if ``rtype``  is negative, the output matrix will have the same type as the input.
1151
1152     :param alpha: optional scale factor.
1153
1154     :param beta: optional delta added to the scaled values.
1155
1156 The method converts source pixel values to the target data type. ``saturate_cast<>`` is applied at the end to avoid possible overflows:
1157
1158 .. math::
1159
1160     m(x,y) = saturate \_ cast<rType>( \alpha (*this)(x,y) +  \beta )
1161
1162
1163 Mat::assignTo
1164 -------------
1165 Provides a functional form of ``convertTo``.
1166
1167 .. ocv:function:: void Mat::assignTo( Mat& m, int type=-1 ) const
1168
1169     :param m: Destination array.
1170
1171     :param type: Desired destination array depth (or -1 if it should be the same as the source type).
1172
1173 This is an internally used method called by the
1174 :ref:`MatrixExpressions` engine.
1175
1176 Mat::setTo
1177 ----------
1178 Sets all or some of the array elements to the specified value.
1179
1180 .. ocv:function:: Mat& Mat::setTo( InputArray value, InputArray mask=noArray() )
1181
1182     :param value: Assigned scalar converted to the actual array type.
1183
1184     :param mask: Operation mask of the same size as  ``*this``. This is an advanced variant of the ``Mat::operator=(const Scalar& s)`` operator.
1185
1186
1187 Mat::reshape
1188 ------------
1189 Changes the shape and/or the number of channels of a 2D matrix without copying the data.
1190
1191 .. ocv:function:: Mat Mat::reshape(int cn, int rows=0) const
1192
1193     :param cn: New number of channels. If the parameter is 0, the number of channels remains the same.
1194
1195     :param rows: New number of rows. If the parameter is 0, the number of rows remains the same.
1196
1197 The method makes a new matrix header for ``*this`` elements. The new matrix may have a different size and/or different number of channels. Any combination is possible if:
1198
1199 *
1200     No extra elements are included into the new matrix and no elements are excluded. Consequently, the product ``rows*cols*channels()``     must stay the same after the transformation.
1201
1202 *
1203     No data is copied. That is, this is an O(1) operation. Consequently, if you change the number of rows, or the operation changes the indices of elements row  in some other way, the matrix must be continuous. See
1204     :ocv:func:`Mat::isContinuous` .
1205
1206 For example, if there is a set of 3D points stored as an STL vector, and you want to represent the points as a ``3xN`` matrix, do the following: ::
1207
1208     std::vector<Point3f> vec;
1209     ...
1210
1211     Mat pointMat = Mat(vec). // convert vector to Mat, O(1) operation
1212                       reshape(1). // make Nx3 1-channel matrix out of Nx1 3-channel.
1213                                   // Also, an O(1) operation
1214                          t(); // finally, transpose the Nx3 matrix.
1215                               // This involves copying all the elements
1216
1217
1218
1219
1220 Mat::t
1221 ------
1222 Transposes a matrix.
1223
1224 .. ocv:function:: MatExpr Mat::t() const
1225
1226 The method performs matrix transposition by means of matrix expressions. It does not perform the actual transposition but returns a temporary matrix transposition object that can be further used as a part of more complex matrix expressions or can be assigned to a matrix: ::
1227
1228     Mat A1 = A + Mat::eye(A.size(), A.type)*lambda;
1229     Mat C = A1.t()*A1; // compute (A + lambda*I)^t * (A + lamda*I)
1230
1231
1232 Mat::inv
1233 --------
1234 Inverses a matrix.
1235
1236 .. ocv:function:: MatExpr Mat::inv(int method=DECOMP_LU) const
1237
1238     :param method: Matrix inversion method. Possible values are the following:
1239
1240         * **DECOMP_LU** is the LU decomposition. The matrix must be non-singular.
1241
1242         * **DECOMP_CHOLESKY** is the Cholesky  :math:`LL^T`  decomposition for symmetrical positively defined matrices only. This type is about twice faster than LU on big matrices.
1243
1244         * **DECOMP_SVD** is the SVD decomposition. If the matrix is singular or even non-square, the pseudo inversion is computed.
1245
1246 The method performs a matrix inversion by means of matrix expressions. This means that a temporary matrix inversion object is returned by the method and can be used further as a part of more complex matrix expressions or can be assigned to a matrix.
1247
1248
1249 Mat::mul
1250 --------
1251 Performs an element-wise multiplication or division of the two matrices.
1252
1253 .. ocv:function:: MatExpr Mat::mul(InputArray m, double scale=1) const
1254
1255     :param m: Another array of the same type and the same size as ``*this``, or a matrix expression.
1256
1257     :param scale: Optional scale factor.
1258
1259 The method returns a temporary object encoding per-element array multiplication, with optional scale. Note that this is not a matrix multiplication that corresponds to a simpler "*" operator.
1260
1261 Example: ::
1262
1263     Mat C = A.mul(5/B); // equivalent to divide(A, B, C, 5)
1264
1265
1266 Mat::cross
1267 ----------
1268 Computes a cross-product of two 3-element vectors.
1269
1270 .. ocv:function:: Mat Mat::cross(InputArray m) const
1271
1272     :param m: Another cross-product operand.
1273
1274 The method computes a cross-product of two 3-element vectors. The vectors must be 3-element floating-point vectors of the same shape and size. The result is another 3-element vector of the same shape and type as operands.
1275
1276
1277 Mat::dot
1278 --------
1279 Computes a dot-product of two vectors.
1280
1281 .. ocv:function:: double Mat::dot(InputArray m) const
1282
1283     :param m: another dot-product operand.
1284
1285 The method computes a dot-product of two matrices. If the matrices are not single-column or single-row vectors, the top-to-bottom left-to-right scan ordering is used to treat them as 1D vectors. The vectors must have the same size and type. If the matrices have more than one channel, the dot products from all the channels are summed together.
1286
1287
1288 Mat::zeros
1289 ----------
1290 Returns a zero array of the specified size and type.
1291
1292 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::zeros(int rows, int cols, int type)
1293 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::zeros(Size size, int type)
1294 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::zeros( int ndims, const int* sz, int type )
1295
1296     :param ndims: Array dimensionality.
1297
1298     :param rows: Number of rows.
1299
1300     :param cols: Number of columns.
1301
1302     :param size: Alternative to the matrix size specification ``Size(cols, rows)``  .
1303
1304     :param sz: Array of integers specifying the array shape.
1305
1306     :param type: Created matrix type.
1307
1308 The method returns a Matlab-style zero array initializer. It can be used to quickly form a constant array as a function parameter, part of a matrix expression, or as a matrix initializer. ::
1309
1310     Mat A;
1311     A = Mat::zeros(3, 3, CV_32F);
1312
1313
1314 In the example above, a new matrix is allocated only if ``A`` is not a 3x3 floating-point matrix. Otherwise, the existing matrix ``A`` is filled with zeros.
1315
1316
1317 Mat::ones
1318 -------------
1319 Returns an array of all 1's of the specified size and type.
1320
1321 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::ones(int rows, int cols, int type)
1322 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::ones(Size size, int type)
1323 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::ones( int ndims, const int* sz, int type )
1324
1325     :param ndims: Array dimensionality.
1326
1327     :param rows: Number of rows.
1328
1329     :param cols: Number of columns.
1330
1331     :param size: Alternative to the matrix size specification  ``Size(cols, rows)``  .
1332
1333     :param sz: Array of integers specifying the array shape.
1334
1335     :param type: Created matrix type.
1336
1337 The method returns a Matlab-style 1's array initializer, similarly to
1338 :ocv:func:`Mat::zeros`. Note that using this method you can initialize an array with an arbitrary value, using the following Matlab idiom: ::
1339
1340     Mat A = Mat::ones(100, 100, CV_8U)*3; // make 100x100 matrix filled with 3.
1341
1342
1343 The above operation does not form a 100x100 matrix of 1's and then multiply it by 3. Instead, it just remembers the scale factor (3 in this case) and use it when actually invoking the matrix initializer.
1344
1345
1346 Mat::eye
1347 ------------
1348 Returns an identity matrix of the specified size and type.
1349
1350 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::eye(int rows, int cols, int type)
1351 .. ocv:function:: static MatExpr Mat::eye(Size size, int type)
1352
1353     :param rows: Number of rows.
1354
1355     :param cols: Number of columns.
1356
1357     :param size: Alternative matrix size specification as  ``Size(cols, rows)`` .
1358
1359     :param type: Created matrix type.
1360
1361 The method returns a Matlab-style identity matrix initializer, similarly to
1362 :ocv:func:`Mat::zeros`. Similarly to
1363 :ocv:func:`Mat::ones`, you can use a scale operation to create a scaled identity matrix efficiently: ::
1364
1365     // make a 4x4 diagonal matrix with 0.1's on the diagonal.
1366     Mat A = Mat::eye(4, 4, CV_32F)*0.1;
1367
1368
1369 Mat::create
1370 ---------------
1371 Allocates new array data if needed.
1372
1373 .. ocv:function:: void Mat::create(int rows, int cols, int type)
1374 .. ocv:function:: void Mat::create(Size size, int type)
1375 .. ocv:function:: void Mat::create(int ndims, const int* sizes, int type)
1376
1377     :param ndims: New array dimensionality.
1378
1379     :param rows: New number of rows.
1380
1381     :param cols: New number of columns.
1382
1383     :param size: Alternative new matrix size specification:  ``Size(cols, rows)``
1384
1385     :param sizes: Array of integers specifying a new array shape.
1386
1387     :param type: New matrix type.
1388
1389 This is one of the key ``Mat`` methods. Most new-style OpenCV functions and methods that produce arrays call this method for each output array. The method uses the following algorithm:
1390
1391 #.
1392     If the current array shape and the type match the new ones, return immediately. Otherwise, de-reference the previous data by calling
1393     :ocv:func:`Mat::release`.
1394
1395 #.
1396     Initialize the new header.
1397
1398 #.
1399     Allocate the new data of ``total()*elemSize()``     bytes.
1400
1401 #.
1402     Allocate the new, associated with the data, reference counter and set it to 1.
1403
1404 Such a scheme makes the memory management robust and efficient at the same time and helps avoid extra typing for you. This means that usually there is no need to explicitly allocate output arrays. That is, instead of writing: ::
1405
1406     Mat color;
1407     ...
1408     Mat gray(color.rows, color.cols, color.depth());
1409     cvtColor(color, gray, CV_BGR2GRAY);
1410
1411
1412 you can simply write: ::
1413
1414     Mat color;
1415     ...
1416     Mat gray;
1417     cvtColor(color, gray, CV_BGR2GRAY);
1418
1419
1420 because ``cvtColor`` , as well as the most of OpenCV functions, calls ``Mat::create()`` for the output array internally.
1421
1422
1423 Mat::addref
1424 -----------
1425 Increments the reference counter.
1426
1427 .. ocv:function:: void Mat::addref()
1428
1429 The method increments the reference counter associated with the matrix data. If the matrix header points to an external data set (see
1430 :ocv:func:`Mat::Mat` ), the reference counter is NULL, and the method has no effect in this case. Normally, to avoid memory leaks, the method should not be called explicitly. It is called implicitly by the matrix assignment operator. The reference counter increment is an atomic operation on the platforms that support it. Thus, it is safe to operate on the same matrices asynchronously in different threads.
1431
1432
1433 Mat::release
1434 ------------
1435 Decrements the reference counter and deallocates the matrix if needed.
1436
1437 .. ocv:function:: void Mat::release()
1438
1439 The method decrements the reference counter associated with the matrix data. When the reference counter reaches 0, the matrix data is deallocated and the data and the reference counter pointers are set to NULL's. If the matrix header points to an external data set (see
1440 :ocv:func:`Mat::Mat` ), the reference counter is NULL, and the method has no effect in this case.
1441
1442 This method can be called manually to force the matrix data deallocation. But since this method is automatically called in the destructor, or by any other method that changes the data pointer, it is usually not needed. The reference counter decrement and check for 0 is an atomic operation on the platforms that support it. Thus, it is safe to operate on the same matrices asynchronously in different threads.
1443
1444 Mat::resize
1445 -----------
1446 Changes the number of matrix rows.
1447
1448 .. ocv:function:: void Mat::resize( size_t sz )
1449 .. ocv:function:: void Mat::resize( size_t sz, const Scalar& s )
1450
1451     :param sz: New number of rows.
1452     :param s: Value assigned to the newly added elements.
1453
1454 The methods change the number of matrix rows. If the matrix is reallocated, the first ``min(Mat::rows, sz)`` rows are preserved. The methods emulate the corresponding methods of the STL vector class.
1455
1456
1457 Mat::reserve
1458 ------------
1459 Reserves space for the certain number of rows.
1460
1461 .. ocv:function:: void Mat::reserve( size_t sz )
1462
1463     :param sz: Number of rows.
1464
1465 The method reserves space for ``sz`` rows. If the matrix already has enough space to store ``sz`` rows, nothing happens. If the matrix is reallocated, the first ``Mat::rows`` rows are preserved. The method emulates the corresponding method of the STL vector class.
1466
1467 Mat::push_back
1468 --------------
1469 Adds elements to the bottom of the matrix.
1470
1471 .. ocv:function:: template<typename T> void Mat::push_back(const T& elem)
1472
1473 .. ocv:function:: void Mat::push_back( const Mat& m )
1474
1475     :param elem: Added element(s).
1476     :param m: Added line(s).
1477
1478 The methods add one or more elements to the bottom of the matrix. They emulate the corresponding method of the STL vector class. When ``elem`` is ``Mat`` , its type and the number of columns must be the same as in the container matrix.
1479
1480 Mat::pop_back
1481 -------------
1482 Removes elements from the bottom of the matrix.
1483
1484 .. ocv:function:: template<typename T> void Mat::pop_back(size_t nelems=1)
1485
1486     :param nelems: Number of removed rows. If it is greater than the total number of rows, an exception is thrown.
1487
1488 The method removes one or more rows from the bottom of the matrix.
1489
1490
1491 Mat::locateROI
1492 --------------
1493 Locates the matrix header within a parent matrix.
1494
1495 .. ocv:function:: void Mat::locateROI( Size& wholeSize, Point& ofs ) const
1496
1497     :param wholeSize: Output parameter that contains the size of the whole matrix containing ``*this`` as a part.
1498
1499     :param ofs: Output parameter that contains an offset of  ``*this``  inside the whole matrix.
1500
1501 After you extracted a submatrix from a matrix using
1502 :ocv:func:`Mat::row`,
1503 :ocv:func:`Mat::col`,
1504 :ocv:func:`Mat::rowRange`,
1505 :ocv:func:`Mat::colRange` , and others, the resultant submatrix points just to the part of the original big matrix. However, each submatrix contains information (represented by ``datastart`` and ``dataend`` fields) that helps reconstruct the original matrix size and the position of the extracted submatrix within the original matrix. The method ``locateROI`` does exactly that.
1506
1507
1508 Mat::adjustROI
1509 --------------
1510 Adjusts a submatrix size and position within the parent matrix.
1511
1512 .. ocv:function:: Mat& Mat::adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright )
1513
1514     :param dtop: Shift of the top submatrix boundary upwards.
1515
1516     :param dbottom: Shift of the bottom submatrix boundary downwards.
1517
1518     :param dleft: Shift of the left submatrix boundary to the left.
1519
1520     :param dright: Shift of the right submatrix boundary to the right.
1521
1522 The method is complimentary to
1523 :ocv:func:`Mat::locateROI` . The typical use of these functions is to determine the submatrix position within the parent matrix and then shift the position somehow. Typically, it can be required for filtering operations when pixels outside of the ROI should be taken into account. When all the method parameters are positive, the ROI needs to grow in all directions by the specified amount, for example: ::
1524
1525     A.adjustROI(2, 2, 2, 2);
1526
1527
1528 In this example, the matrix size is increased by 4 elements in each direction. The matrix is shifted by 2 elements to the left and 2 elements up, which brings in all the necessary pixels for the filtering with the 5x5 kernel.
1529
1530 ``adjustROI`` forces the adjusted ROI to be inside of the parent matrix that is boundaries of the adjusted ROI are constrained by boundaries of the parent matrix. For example, if the submatrix ``A`` is located in the first row of a parent matrix and you called ``A.adjustROI(2, 2, 2, 2)`` then ``A`` will not be increased in the upward direction.
1531
1532 The function is used internally by the OpenCV filtering functions, like
1533 :ocv:func:`filter2D` , morphological operations, and so on.
1534
1535 .. seealso:: :ocv:func:`copyMakeBorder`
1536
1537
1538 Mat::operator()
1539 ---------------
1540 Extracts a rectangular submatrix.
1541
1542 .. ocv:function:: Mat Mat::operator()( Range rowRange, Range colRange ) const
1543
1544 .. ocv:function:: Mat Mat::operator()( const Rect& roi ) const
1545
1546 .. ocv:function:: Mat Mat::operator()( const Range* ranges ) const
1547
1548
1549     :param rowRange: Start and end row of the extracted submatrix. The upper boundary is not included. To select all the rows, use ``Range::all()``.
1550
1551     :param colRange: Start and end column of the extracted submatrix. The upper boundary is not included. To select all the columns, use  ``Range::all()``.
1552
1553     :param roi: Extracted submatrix specified as a rectangle.
1554
1555     :param ranges: Array of selected ranges along each array dimension.
1556
1557 The operators make a new header for the specified sub-array of ``*this`` . They are the most generalized forms of
1558 :ocv:func:`Mat::row`,
1559 :ocv:func:`Mat::col`,
1560 :ocv:func:`Mat::rowRange`, and
1561 :ocv:func:`Mat::colRange` . For example, ``A(Range(0, 10), Range::all())`` is equivalent to ``A.rowRange(0, 10)`` . Similarly to all of the above, the operators are O(1) operations, that is, no matrix data is copied.
1562
1563
1564 Mat::operator CvMat
1565 -------------------
1566 Creates the ``CvMat`` header for the matrix.
1567
1568 .. ocv:function:: Mat::operator CvMat() const
1569
1570
1571 The operator creates the ``CvMat`` header for the matrix without copying the underlying data. The reference counter is not taken into account by this operation. Thus, you should make sure than the original matrix is not deallocated while the ``CvMat`` header is used. The operator is useful for intermixing the new and the old OpenCV API's, for example: ::
1572
1573     Mat img(Size(320, 240), CV_8UC3);
1574     ...
1575
1576     CvMat cvimg = img;
1577     mycvOldFunc( &cvimg, ...);
1578
1579
1580 where ``mycvOldFunc`` is a function written to work with OpenCV 1.x data structures.
1581
1582
1583 Mat::operator IplImage
1584 ----------------------
1585 Creates the ``IplImage`` header for the matrix.
1586
1587 .. ocv:function:: Mat::operator IplImage() const
1588
1589 The operator creates the ``IplImage`` header for the matrix without copying the underlying data. You should make sure than the original matrix is not deallocated while the ``IplImage`` header is used. Similarly to ``Mat::operator CvMat`` , the operator is useful for intermixing the new and the old OpenCV API's.
1590
1591 Mat::total
1592 ----------
1593 Returns the total number of array elements.
1594
1595 .. ocv:function:: size_t Mat::total() const
1596
1597 The method returns the number of array elements (a number of pixels if the array represents an image).
1598
1599 Mat::isContinuous
1600 -----------------
1601 Reports whether the matrix is continuous or not.
1602
1603 .. ocv:function:: bool Mat::isContinuous() const
1604
1605 The method returns ``true`` if the matrix elements are stored continuously without gaps at the end of each row. Otherwise, it returns ``false``. Obviously, ``1x1`` or ``1xN`` matrices are always continuous. Matrices created with
1606 :ocv:func:`Mat::create` are always continuous. But if you extract a part of the matrix using
1607 :ocv:func:`Mat::col`,
1608 :ocv:func:`Mat::diag` , and so on, or constructed a matrix header for externally allocated data, such matrices may no longer have this property.
1609
1610 The continuity flag is stored as a bit in the ``Mat::flags`` field and is computed automatically when you construct a matrix header. Thus, the continuity check is a very fast operation, though theoretically it could be done as follows: ::
1611
1612     // alternative implementation of Mat::isContinuous()
1613     bool myCheckMatContinuity(const Mat& m)
1614     {
1615         //return (m.flags & Mat::CONTINUOUS_FLAG) != 0;
1616         return m.rows == 1 || m.step == m.cols*m.elemSize();
1617     }
1618
1619
1620 The method is used in quite a few of OpenCV functions. The point is that element-wise operations (such as arithmetic and logical operations, math functions, alpha blending, color space transformations, and others) do not depend on the image geometry. Thus, if all the input and output arrays are continuous, the functions can process them as very long single-row vectors. The example below illustrates how an alpha-blending function can be implemented. ::
1621
1622     template<typename T>
1623     void alphaBlendRGBA(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst)
1624     {
1625         const float alpha_scale = (float)std::numeric_limits<T>::max(),
1626                     inv_scale = 1.f/alpha_scale;
1627
1628         CV_Assert( src1.type() == src2.type() &&
1629                    src1.type() == CV_MAKETYPE(DataType<T>::depth, 4) &&
1630                    src1.size() == src2.size());
1631         Size size = src1.size();
1632         dst.create(size, src1.type());
1633
1634         // here is the idiom: check the arrays for continuity and,
1635         // if this is the case,
1636         // treat the arrays as 1D vectors
1637         if( src1.isContinuous() && src2.isContinuous() && dst.isContinuous() )
1638         {
1639             size.width *= size.height;
1640             size.height = 1;
1641         }
1642         size.width *= 4;
1643
1644         for( int i = 0; i < size.height; i++ )
1645         {
1646             // when the arrays are continuous,
1647             // the outer loop is executed only once
1648             const T* ptr1 = src1.ptr<T>(i);
1649             const T* ptr2 = src2.ptr<T>(i);
1650             T* dptr = dst.ptr<T>(i);
1651
1652             for( int j = 0; j < size.width; j += 4 )
1653             {
1654                 float alpha = ptr1[j+3]*inv_scale, beta = ptr2[j+3]*inv_scale;
1655                 dptr[j] = saturate_cast<T>(ptr1[j]*alpha + ptr2[j]*beta);
1656                 dptr[j+1] = saturate_cast<T>(ptr1[j+1]*alpha + ptr2[j+1]*beta);
1657                 dptr[j+2] = saturate_cast<T>(ptr1[j+2]*alpha + ptr2[j+2]*beta);
1658                 dptr[j+3] = saturate_cast<T>((1 - (1-alpha)*(1-beta))*alpha_scale);
1659             }
1660         }
1661     }
1662
1663
1664 This approach, while being very simple, can boost the performance of a simple element-operation by 10-20 percents, especially if the image is rather small and the operation is quite simple.
1665
1666 Another OpenCV idiom in this function, a call of
1667 :ocv:func:`Mat::create` for the destination array, that allocates the destination array unless it already has the proper size and type. And while the newly allocated arrays are always continuous, you still need to check the destination array because :ocv:func:`Mat::create` does not always allocate a new matrix.
1668
1669
1670 Mat::elemSize
1671 -------------
1672 Returns  the matrix element size in bytes.
1673
1674 .. ocv:function:: size_t Mat::elemSize() const
1675
1676 The method returns the matrix element size in bytes. For example, if the matrix type is ``CV_16SC3`` , the method returns ``3*sizeof(short)`` or 6.
1677
1678
1679 Mat::elemSize1
1680 --------------
1681 Returns the size of each matrix element channel in bytes.
1682
1683 .. ocv:function:: size_t Mat::elemSize1() const
1684
1685 The method returns the matrix element channel size in bytes, that is, it ignores the number of channels. For example, if the matrix type is ``CV_16SC3`` , the method returns ``sizeof(short)`` or 2.
1686
1687
1688 Mat::type
1689 ---------
1690 Returns the type of a matrix element.
1691
1692 .. ocv:function:: int Mat::type() const
1693
1694 The method returns a matrix element type. This is an identifier compatible with the ``CvMat`` type system, like ``CV_16SC3`` or 16-bit signed 3-channel array, and so on.
1695
1696
1697 Mat::depth
1698 ----------
1699 Returns the depth of a matrix element.
1700
1701 .. ocv:function:: int Mat::depth() const
1702
1703 The method returns the identifier of the matrix element depth (the type of each individual channel). For example, for a 16-bit signed element array, the method returns ``CV_16S`` . A complete list of matrix types contains the following values:
1704
1705 * ``CV_8U``     - 8-bit unsigned integers ( ``0..255``     )
1706
1707 * ``CV_8S``     - 8-bit signed integers ( ``-128..127``     )
1708
1709 * ``CV_16U``     - 16-bit unsigned integers ( ``0..65535``     )
1710
1711 * ``CV_16S``     - 16-bit signed integers ( ``-32768..32767``     )
1712
1713 * ``CV_32S``     - 32-bit signed integers ( ``-2147483648..2147483647``     )
1714
1715 * ``CV_32F``     - 32-bit floating-point numbers ( ``-FLT_MAX..FLT_MAX, INF, NAN``     )
1716
1717 * ``CV_64F``     - 64-bit floating-point numbers ( ``-DBL_MAX..DBL_MAX, INF, NAN``     )
1718
1719
1720 Mat::channels
1721 -------------
1722 Returns the number of matrix channels.
1723
1724 .. ocv:function:: int Mat::channels() const
1725
1726 The method returns the number of matrix channels.
1727
1728
1729 Mat::step1
1730 ----------
1731 Returns a normalized step.
1732
1733 .. ocv:function:: size_t Mat::step1( int i=0 ) const
1734
1735 The method returns a matrix step divided by
1736 :ocv:func:`Mat::elemSize1()` . It can be useful to quickly access an arbitrary matrix element.
1737
1738
1739 Mat::size
1740 ---------
1741 Returns a matrix size.
1742
1743 .. ocv:function:: Size Mat::size() const
1744
1745 The method returns a matrix size: ``Size(cols, rows)`` . When the matrix is more than 2-dimensional, the returned size is (-1, -1).
1746
1747
1748 Mat::empty
1749 ----------
1750 Returns ``true`` if the array has no elements.
1751
1752 .. ocv:function:: bool Mat::empty() const
1753
1754 The method returns ``true`` if ``Mat::total()`` is 0 or if ``Mat::data`` is NULL. Because of ``pop_back()`` and ``resize()`` methods ``M.total() == 0`` does not imply that ``M.data == NULL`` .
1755
1756
1757 Mat::ptr
1758 --------
1759 Returns a pointer to the specified matrix row.
1760
1761 .. ocv:function:: uchar* Mat::ptr(int i0=0)
1762
1763 .. ocv:function:: const uchar* Mat::ptr(int i0=0) const
1764
1765 .. ocv:function:: template<typename _Tp> _Tp* Mat::ptr(int i0=0)
1766
1767 .. ocv:function:: template<typename _Tp> const _Tp* Mat::ptr(int i0=0) const
1768
1769     :param i0: A 0-based row index.
1770
1771 The methods return ``uchar*`` or typed pointer to the specified matrix row. See the sample in
1772 :ocv:func:`Mat::isContinuous` to know how to use these methods.
1773
1774
1775 Mat::at
1776 -------
1777 Returns a reference to the specified array element.
1778
1779 .. ocv:function:: template<typename T> T& Mat::at(int i) const
1780
1781 .. ocv:function:: template<typename T> const T& Mat::at(int i) const
1782
1783 .. ocv:function:: template<typename T> T& Mat::at(int i, int j)
1784
1785 .. ocv:function:: template<typename T> const T& Mat::at(int i, int j) const
1786
1787 .. ocv:function:: template<typename T> T& Mat::at(Point pt)
1788
1789 .. ocv:function:: template<typename T> const T& Mat::at(Point pt) const
1790
1791 .. ocv:function:: template<typename T> T& Mat::at(int i, int j, int k)
1792
1793 .. ocv:function:: template<typename T> const T& Mat::at(int i, int j, int k) const
1794
1795 .. ocv:function:: template<typename T> T& Mat::at(const int* idx)
1796
1797 .. ocv:function:: template<typename T> const T& Mat::at(const int* idx) const
1798
1799     :param i: Index along the dimension 0
1800     :param j: Index along the dimension 1
1801     :param k: Index along the dimension 2
1802
1803     :param pt: Element position specified as  ``Point(j,i)`` .
1804
1805     :param idx: Array of  ``Mat::dims``  indices.
1806
1807 The template methods return a reference to the specified array element. For the sake of higher performance, the index range checks are only performed in the Debug configuration.
1808
1809 Note that the variants with a single index (i) can be used to access elements of single-row or single-column 2-dimensional arrays. That is, if, for example, ``A`` is a ``1 x N`` floating-point matrix and ``B`` is an ``M x 1`` integer matrix, you can simply write ``A.at<float>(k+4)`` and ``B.at<int>(2*i+1)`` instead of ``A.at<float>(0,k+4)`` and ``B.at<int>(2*i+1,0)`` , respectively.
1810
1811 The example below initializes a Hilbert matrix: ::
1812
1813     Mat H(100, 100, CV_64F);
1814     for(int i = 0; i < H.rows; i++)
1815         for(int j = 0; j < H.cols; j++)
1816             H.at<double>(i,j)=1./(i+j+1);
1817
1818
1819
1820 Mat::begin
1821 --------------
1822 Returns the matrix iterator and sets it to the first matrix element.
1823
1824 .. ocv:function:: template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> Mat::begin()
1825
1826 .. ocv:function:: template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> Mat::begin() const
1827
1828 The methods return the matrix read-only or read-write iterators. The use of matrix iterators is very similar to the use of bi-directional STL iterators. In the example below, the alpha blending function is rewritten using the matrix iterators: ::
1829
1830     template<typename T>
1831     void alphaBlendRGBA(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst)
1832     {
1833         typedef Vec<T, 4> VT;
1834
1835         const float alpha_scale = (float)std::numeric_limits<T>::max(),
1836                     inv_scale = 1.f/alpha_scale;
1837
1838         CV_Assert( src1.type() == src2.type() &&
1839                    src1.type() == DataType<VT>::type &&
1840                    src1.size() == src2.size());
1841         Size size = src1.size();
1842         dst.create(size, src1.type());
1843
1844         MatConstIterator_<VT> it1 = src1.begin<VT>(), it1_end = src1.end<VT>();
1845         MatConstIterator_<VT> it2 = src2.begin<VT>();
1846         MatIterator_<VT> dst_it = dst.begin<VT>();
1847
1848         for( ; it1 != it1_end; ++it1, ++it2, ++dst_it )
1849         {
1850             VT pix1 = *it1, pix2 = *it2;
1851             float alpha = pix1[3]*inv_scale, beta = pix2[3]*inv_scale;
1852             *dst_it = VT(saturate_cast<T>(pix1[0]*alpha + pix2[0]*beta),
1853                          saturate_cast<T>(pix1[1]*alpha + pix2[1]*beta),
1854                          saturate_cast<T>(pix1[2]*alpha + pix2[2]*beta),
1855                          saturate_cast<T>((1 - (1-alpha)*(1-beta))*alpha_scale));
1856         }
1857     }
1858
1859
1860
1861 Mat::end
1862 ------------
1863 Returns the matrix iterator and sets it to the after-last matrix element.
1864
1865 .. ocv:function:: template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> Mat::end()
1866
1867 .. ocv:function:: template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> Mat::end() const
1868
1869 The methods return the matrix read-only or read-write iterators, set to the point following the last matrix element.
1870
1871 Mat\_
1872 -----
1873 .. ocv:class:: Mat_
1874
1875 Template matrix class derived from
1876 :ocv:class:`Mat` . ::
1877
1878     template<typename _Tp> class Mat_ : public Mat
1879     {
1880     public:
1881         // ... some specific methods
1882         //         and
1883         // no new extra fields
1884     };
1885
1886
1887 The class ``Mat_<_Tp>`` is a "thin" template wrapper on top of the ``Mat`` class. It does not have any extra data fields. Nor this class nor ``Mat`` has any virtual methods. Thus, references or pointers to these two classes can be freely but carefully converted one to another. For example: ::
1888
1889     // create a 100x100 8-bit matrix
1890     Mat M(100,100,CV_8U);
1891     // this will be compiled fine. no any data conversion will be done.
1892     Mat_<float>& M1 = (Mat_<float>&)M;
1893     // the program is likely to crash at the statement below
1894     M1(99,99) = 1.f;
1895
1896
1897 While ``Mat`` is sufficient in most cases, ``Mat_`` can be more convenient if you use a lot of element access operations and if you know matrix type at the compilation time. Note that ``Mat::at<_Tp>(int y, int x)`` and ``Mat_<_Tp>::operator ()(int y, int x)`` do absolutely the same and run at the same speed, but the latter is certainly shorter: ::
1898
1899     Mat_<double> M(20,20);
1900     for(int i = 0; i < M.rows; i++)
1901         for(int j = 0; j < M.cols; j++)
1902             M(i,j) = 1./(i+j+1);
1903     Mat E, V;
1904     eigen(M,E,V);
1905     cout << E.at<double>(0,0)/E.at<double>(M.rows-1,0);
1906
1907
1908 To use ``Mat_`` for multi-channel images/matrices, pass ``Vec`` as a ``Mat_`` parameter: ::
1909
1910     // allocate a 320x240 color image and fill it with green (in RGB space)
1911     Mat_<Vec3b> img(240, 320, Vec3b(0,255,0));
1912     // now draw a diagonal white line
1913     for(int i = 0; i < 100; i++)
1914         img(i,i)=Vec3b(255,255,255);
1915     // and now scramble the 2nd (red) channel of each pixel
1916     for(int i = 0; i < img.rows; i++)
1917         for(int j = 0; j < img.cols; j++)
1918             img(i,j)[2] ^= (uchar)(i ^ j);
1919
1920
1921 InputArray
1922 ----------
1923 .. ocv:class:: InputArray
1924
1925 This is the proxy class for passing read-only input arrays into OpenCV functions. It is defined as ::
1926
1927     typedef const _InputArray& InputArray;
1928
1929 where ``_InputArray`` is a class that can be constructed from ``Mat``, ``Mat_<T>``, ``Matx<T, m, n>``, ``std::vector<T>``, ``std::vector<std::vector<T> >`` or ``std::vector<Mat>``. It can also be constructed from a matrix expression.
1930
1931 Since this is mostly implementation-level class, and its interface may change in future versions, we do not describe it in details. There are a few key things, though, that should be kept in mind:
1932
1933   * When you see in the reference manual or in OpenCV source code a function that takes ``InputArray``, it means that you can actually pass ``Mat``, ``Matx``, ``vector<T>`` etc. (see above the complete list).
1934
1935   * Optional input arguments: If some of the input arrays may be empty, pass ``cv::noArray()`` (or simply ``cv::Mat()`` as you probably did before).
1936
1937   * The class is designed solely for passing parameters. That is, normally you *should not* declare class members, local and global variables of this type.
1938
1939   * If you want to design your own function or a class method that can operate of arrays of multiple types, you can use ``InputArray`` (or ``OutputArray``) for the respective parameters. Inside a function you should use ``_InputArray::getMat()`` method to construct a matrix header for the array (without copying data). ``_InputArray::kind()`` can be used to distinguish ``Mat`` from ``vector<>`` etc., but normally it is not needed.
1940
1941 Here is how you can use a function that takes ``InputArray`` ::
1942
1943     std::vector<Point2f> vec;
1944     // points or a circle
1945     for( int i = 0; i < 30; i++ )
1946         vec.push_back(Point2f((float)(100 + 30*cos(i*CV_PI*2/5)),
1947                               (float)(100 - 30*sin(i*CV_PI*2/5))));
1948     cv::transform(vec, vec, cv::Matx23f(0.707, -0.707, 10, 0.707, 0.707, 20));
1949
1950 That is, we form an STL vector containing points, and apply in-place affine transformation to the vector using the 2x3 matrix created inline as ``Matx<float, 2, 3>`` instance.
1951
1952 Here is how such a function can be implemented (for simplicity, we implement a very specific case of it, according to the assertion statement inside) ::
1953
1954     void myAffineTransform(InputArray _src, OutputArray _dst, InputArray _m)
1955     {
1956         // get Mat headers for input arrays. This is O(1) operation,
1957         // unless _src and/or _m are matrix expressions.
1958         Mat src = _src.getMat(), m = _m.getMat();
1959         CV_Assert( src.type() == CV_32FC2 && m.type() == CV_32F && m.size() == Size(3, 2) );
1960
1961         // [re]create the output array so that it has the proper size and type.
1962         // In case of Mat it calls Mat::create, in case of STL vector it calls vector::resize.
1963         _dst.create(src.size(), src.type());
1964         Mat dst = _dst.getMat();
1965
1966         for( int i = 0; i < src.rows; i++ )
1967             for( int j = 0; j < src.cols; j++ )
1968             {
1969                 Point2f pt = src.at<Point2f>(i, j);
1970                 dst.at<Point2f>(i, j) = Point2f(m.at<float>(0, 0)*pt.x +
1971                                                 m.at<float>(0, 1)*pt.y +
1972                                                 m.at<float>(0, 2),
1973                                                 m.at<float>(1, 0)*pt.x +
1974                                                 m.at<float>(1, 1)*pt.y +
1975                                                 m.at<float>(1, 2));
1976             }
1977     }
1978
1979 There is another related type, ``InputArrayOfArrays``, which is currently defined as a synonym for ``InputArray``: ::
1980
1981     typedef InputArray InputArrayOfArrays;
1982
1983 It denotes function arguments that are either vectors of vectors or vectors of matrices. A separate synonym is needed to generate Python/Java etc. wrappers properly. At the function implementation level their use is similar, but ``_InputArray::getMat(idx)`` should be used to get header for the idx-th component of the outer vector and ``_InputArray::size().area()`` should be used to find the number of components (vectors/matrices) of the outer vector.
1984
1985
1986 OutputArray
1987 -----------
1988 .. ocv:class:: OutputArray : public InputArray
1989
1990 This type is very similar to ``InputArray`` except that it is used for input/output and output function parameters. Just like with ``InputArray``, OpenCV users should not care about ``OutputArray``, they just pass ``Mat``, ``vector<T>`` etc. to the functions. The same limitation as for ``InputArray``: **Do not explicitly create OutputArray instances** applies here too.
1991
1992 If you want to make your function polymorphic (i.e. accept different arrays as output parameters), it is also not very difficult. Take the sample above as the reference. Note that ``_OutputArray::create()`` needs to be called before ``_OutputArray::getMat()``. This way you guarantee that the output array is properly allocated.
1993
1994 Optional output parameters. If you do not need certain output array to be computed and returned to you, pass ``cv::noArray()``, just like you would in the case of optional input array. At the implementation level, use ``_OutputArray::needed()`` to check if certain output array needs to be computed or not.
1995
1996 There are several synonyms for ``OutputArray`` that are used to assist automatic Python/Java/... wrapper generators: ::
1997
1998     typedef OutputArray OutputArrayOfArrays;
1999     typedef OutputArray InputOutputArray;
2000     typedef OutputArray InputOutputArrayOfArrays;
2001
2002 NAryMatIterator
2003 ---------------
2004 .. ocv:class:: NAryMatIterator
2005
2006 n-ary multi-dimensional array iterator. ::
2007
2008     class CV_EXPORTS NAryMatIterator
2009     {
2010     public:
2011         //! the default constructor
2012         NAryMatIterator();
2013         //! the full constructor taking arbitrary number of n-dim matrices
2014         NAryMatIterator(const Mat** arrays, Mat* planes, int narrays=-1);
2015         //! the separate iterator initialization method
2016         void init(const Mat** arrays, Mat* planes, int narrays=-1);
2017
2018         //! proceeds to the next plane of every iterated matrix
2019         NAryMatIterator& operator ++();
2020         //! proceeds to the next plane of every iterated matrix (postfix increment operator)
2021         NAryMatIterator operator ++(int);
2022
2023         ...
2024         int nplanes; // the total number of planes
2025     };
2026
2027
2028 Use the class to implement unary, binary, and, generally, n-ary element-wise operations on multi-dimensional arrays. Some of the arguments of an n-ary function may be continuous arrays, some may be not. It is possible to use conventional
2029 ``MatIterator`` 's for each array but incrementing all of the iterators after each small operations may be a big overhead. In this case consider using ``NAryMatIterator`` to iterate through several matrices simultaneously as long as they have the same geometry (dimensionality and all the dimension sizes are the same). On each iteration ``it.planes[0]``, ``it.planes[1]`` , ... will be the slices of the corresponding matrices.
2030
2031 The example below illustrates how you can compute a normalized and threshold 3D color histogram: ::
2032
2033     void computeNormalizedColorHist(const Mat& image, Mat& hist, int N, double minProb)
2034     {
2035         const int histSize[] = {N, N, N};
2036
2037         // make sure that the histogram has a proper size and type
2038         hist.create(3, histSize, CV_32F);
2039
2040         // and clear it
2041         hist = Scalar(0);
2042
2043         // the loop below assumes that the image
2044         // is a 8-bit 3-channel. check it.
2045         CV_Assert(image.type() == CV_8UC3);
2046         MatConstIterator_<Vec3b> it = image.begin<Vec3b>(),
2047                                  it_end = image.end<Vec3b>();
2048         for( ; it != it_end; ++it )
2049         {
2050             const Vec3b& pix = *it;
2051             hist.at<float>(pix[0]*N/256, pix[1]*N/256, pix[2]*N/256) += 1.f;
2052         }
2053
2054         minProb *= image.rows*image.cols;
2055         Mat plane;
2056         NAryMatIterator it(&hist, &plane, 1);
2057         double s = 0;
2058         // iterate through the matrix. on each iteration
2059         // it.planes[*] (of type Mat) will be set to the current plane.
2060         for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
2061         {
2062             threshold(it.planes[0], it.planes[0], minProb, 0, THRESH_TOZERO);
2063             s += sum(it.planes[0])[0];
2064         }
2065
2066         s = 1./s;
2067         it = NAryMatIterator(&hist, &plane, 1);
2068         for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
2069             it.planes[0] *= s;
2070     }
2071
2072
2073 SparseMat
2074 ---------
2075 .. ocv:class:: SparseMat
2076
2077 The class ``SparseMat`` represents multi-dimensional sparse numerical arrays. Such a sparse array can store elements of any type that
2078 :ocv:class:`Mat` can store. *Sparse* means that only non-zero elements are stored (though, as a result of operations on a sparse matrix, some of its stored elements can actually become 0. It is up to you to detect such elements and delete them using ``SparseMat::erase`` ). The non-zero elements are stored in a hash table that grows when it is filled so that the search time is O(1) in average (regardless of whether element is there or not). Elements can be accessed using the following methods:
2079
2080 *
2081     Query operations (``SparseMat::ptr`` and the higher-level ``SparseMat::ref``, ``SparseMat::value`` and ``SparseMat::find``), for example:
2082
2083     ::
2084
2085             const int dims = 5;
2086             int size[] = {10, 10, 10, 10, 10};
2087             SparseMat sparse_mat(dims, size, CV_32F);
2088             for(int i = 0; i < 1000; i++)
2089             {
2090                 int idx[dims];
2091                 for(int k = 0; k < dims; k++)
2092                     idx[k] = rand()
2093                 sparse_mat.ref<float>(idx) += 1.f;
2094             }
2095
2096     ..
2097
2098 *
2099     Sparse matrix iterators. They are similar to ``MatIterator`` but different from :ocv:class:`NAryMatIterator`. That is, the iteration loop is familiar to STL users:
2100
2101     ::
2102
2103             // prints elements of a sparse floating-point matrix
2104             // and the sum of elements.
2105             SparseMatConstIterator_<float>
2106                 it = sparse_mat.begin<float>(),
2107                 it_end = sparse_mat.end<float>();
2108             double s = 0;
2109             int dims = sparse_mat.dims();
2110             for(; it != it_end; ++it)
2111             {
2112                 // print element indices and the element value
2113                 const SparseMat::Node* n = it.node();
2114                 printf("(");
2115                 for(int i = 0; i < dims; i++)
2116                     printf("%d%s", n->idx[i], i < dims-1 ? ", " : ")");
2117                 printf(": %g\n", it.value<float>());
2118                 s += *it;
2119             }
2120             printf("Element sum is %g\n", s);
2121
2122     ..
2123
2124     If you run this loop, you will notice that elements are not enumerated in a logical order (lexicographical, and so on). They come in the same order as they are stored in the hash table (semi-randomly). You may collect pointers to the nodes and sort them to get the proper ordering. Note, however, that pointers to the nodes may become invalid when you add more elements to the matrix. This may happen due to possible buffer reallocation.
2125
2126 *
2127     Combination of the above 2 methods when you need to process 2 or more sparse matrices simultaneously. For example, this is how you can compute unnormalized cross-correlation of the 2 floating-point sparse matrices:
2128
2129     ::
2130
2131             double cross_corr(const SparseMat& a, const SparseMat& b)
2132             {
2133                 const SparseMat *_a = &a, *_b = &b;
2134                 // if b contains less elements than a,
2135                 // it is faster to iterate through b
2136                 if(_a->nzcount() > _b->nzcount())
2137                     std::swap(_a, _b);
2138                 SparseMatConstIterator_<float> it = _a->begin<float>(),
2139                                                it_end = _a->end<float>();
2140                 double ccorr = 0;
2141                 for(; it != it_end; ++it)
2142                 {
2143                     // take the next element from the first matrix
2144                     float avalue = *it;
2145                     const Node* anode = it.node();
2146                     // and try to find an element with the same index in the second matrix.
2147                     // since the hash value depends only on the element index,
2148                     // reuse the hash value stored in the node
2149                     float bvalue = _b->value<float>(anode->idx,&anode->hashval);
2150                     ccorr += avalue*bvalue;
2151                 }
2152                 return ccorr;
2153             }
2154
2155     ..
2156
2157 SparseMat::SparseMat
2158 --------------------
2159 Various SparseMat constructors.
2160
2161 .. ocv:function:: SparseMat::SparseMat()
2162 .. ocv:function:: SparseMat::SparseMat( int dims, const int* _sizes, int _type )
2163 .. ocv:function:: SparseMat::SparseMat( const SparseMat& m )
2164 .. ocv:function:: SparseMat::SparseMat( const Mat& m )
2165 .. ocv:function:: SparseMat::SparseMat( const CvSparseMat* m )
2166
2167
2168     :param m: Source matrix for copy constructor. If m is dense matrix (ocv:class:`Mat`) then it will be converted to sparse representation.
2169     :param dims: Array dimensionality.
2170     :param _sizes: Sparce matrix size on all dementions.
2171     :param _type: Sparse matrix data type.
2172
2173 SparseMat::~SparseMat
2174 ---------------------
2175 SparseMat object destructor.
2176
2177 .. ocv:function:: SparseMat::~SparseMat()
2178
2179 SparseMat::operator=
2180 --------------------
2181 Provides sparse matrix assignment operators.
2182
2183 .. ocv:function:: SparseMat& SparseMat::operator = (const SparseMat& m)
2184 .. ocv:function:: SparseMat& SparseMat::operator = (const Mat& m)
2185
2186     :param m: Matrix for assignment.
2187
2188 The last variant is equivalent to the corresponding constructor with try1d=false.
2189
2190
2191 SparseMat::clone
2192 ----------------
2193 Creates a full copy of the matrix.
2194
2195 .. ocv:function:: SparseMat SparseMat::clone() const
2196
2197 SparseMat::copyTo
2198 -----------------
2199 Copy all the data to the destination matrix.The destination will be reallocated if needed.
2200
2201 .. ocv:function:: void SparseMat::copyTo( SparseMat& m ) const
2202 .. ocv:function:: void SparseMat::copyTo( Mat& m ) const
2203
2204     :param m: Target for copiing.
2205
2206 The last variant converts 1D or 2D sparse matrix to dense 2D matrix. If the sparse matrix is 1D, the result will be a single-column matrix.
2207
2208 SparceMat::convertTo
2209 --------------------
2210 Convert sparse matrix with possible type change and scaling.
2211
2212 .. ocv:function:: void SparseMat::convertTo( SparseMat& m, int rtype, double alpha=1 ) const
2213 .. ocv:function:: void SparseMat::convertTo( Mat& m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const
2214
2215     :param m: Destination matrix.
2216     :param rtype: Destination matrix type.
2217     :param alpha: Conversion multiplier.
2218
2219 The first version converts arbitrary sparse matrix to dense matrix and multiplies all the matrix elements by the specified scalar.
2220 The second versiob converts sparse matrix to dense matrix with optional type conversion and scaling.
2221 When rtype=-1, the destination element type will be the same as the sparse matrix element type.
2222 Otherwise, rtype will specify the depth and the number of channels will remain the same as in the sparse matrix.
2223
2224 SparseMat:create
2225 ----------------
2226 Reallocates sparse matrix. If it was already of the proper size and type, it is simply cleared with clear(), otherwise,
2227 the old matrix is released (using release()) and the new one is allocated.
2228
2229 .. ocv:function:: void SparseMat::create(int dims, const int* _sizes, int _type)
2230
2231     :param dims: Array dimensionality.
2232     :param _sizes: Sparce matrix size on all dementions.
2233     :param _type: Sparse matrix data type.
2234
2235 SparseMat::clear
2236 ----------------
2237 Sets all the matrix elements to 0, which means clearing the hash table.
2238
2239 .. ocv:function:: void SparseMat::clear()
2240
2241 SparseMat::addref
2242 -----------------
2243 Manually increases reference counter to the header.
2244
2245 .. ocv:function:: void SparseMat::addref()
2246
2247 SparseMat::release
2248 ------------------
2249 Decreses the header reference counter when it reaches 0. The header and all the underlying data are deallocated.
2250
2251 .. ocv:function:: void SparseMat::release()
2252
2253 SparseMat::CvSparseMat *
2254 ------------------------
2255 Converts sparse matrix to the old-style representation. All the elements are copied.
2256
2257 .. ocv:function:: SparseMat::operator CvSparseMat*() const
2258
2259 SparseMat::elemSize
2260 -------------------
2261 Size of each element in bytes (the matrix nodes will be bigger because of element indices and other SparseMat::Node elements).
2262
2263 .. ocv:function:: size_t SparseMat::elemSize() const
2264
2265 SparseMat::elemSize1
2266 --------------------
2267 elemSize()/channels().
2268
2269 .. ocv:function::  size_t SparseMat::elemSize() const
2270
2271 SparseMat::type
2272 ---------------
2273 Returns the type of a matrix element.
2274
2275 .. ocv:function:: int SparseMat::type() const
2276
2277 The method returns a sparse matrix element type. This is an identifier compatible with the ``CvMat`` type system, like ``CV_16SC3`` or 16-bit signed 3-channel array, and so on.
2278
2279 SparseMat::depth
2280 ----------------
2281 Returns the depth of a sparse matrix element.
2282
2283 .. ocv:function:: int SparseMat::depth() const
2284
2285 The method returns the identifier of the matrix element depth (the type of each individual channel). For example, for a 16-bit signed 3-channel array, the method returns ``CV_16S``
2286
2287 * ``CV_8U``     - 8-bit unsigned integers ( ``0..255``     )
2288
2289 * ``CV_8S``     - 8-bit signed integers ( ``-128..127``     )
2290
2291 * ``CV_16U``     - 16-bit unsigned integers ( ``0..65535``     )
2292
2293 * ``CV_16S``     - 16-bit signed integers ( ``-32768..32767``     )
2294
2295 * ``CV_32S``     - 32-bit signed integers ( ``-2147483648..2147483647``     )
2296
2297 * ``CV_32F``     - 32-bit floating-point numbers ( ``-FLT_MAX..FLT_MAX, INF, NAN``     )
2298
2299 * ``CV_64F``     - 64-bit floating-point numbers ( ``-DBL_MAX..DBL_MAX, INF, NAN``     )
2300
2301 SparseMat::channels
2302 -------------------
2303 Returns the number of matrix channels.
2304
2305 .. ocv:function:: int SparseMat::channels() const
2306
2307 The method returns the number of matrix channels.
2308
2309 SparseMat::size
2310 ---------------
2311 Returns the array of sizes or matrix size by i dimension and 0 if the matrix is not allocated.
2312
2313 .. ocv:function:: const int* SparseMat::size() const
2314 .. ocv:function:: int SparseMat::size(int i) const
2315
2316     :param i: Dimention index.
2317
2318 SparseMat::dims
2319 ---------------
2320 Returns the matrix dimensionality.
2321
2322 .. ocv:function:: int SparseMat::dims() const
2323
2324 SparseMat::nzcount
2325 ------------------
2326 Returns the number of non-zero elements.
2327
2328 .. ocv:function:: size_t SparseMat::nzcount() const
2329
2330 SparseMat::hash
2331 ---------------
2332 Compute element hash value from the element indices.
2333
2334 .. ocv:function:: size_t SparseMat::hash(int i0) const
2335 .. ocv:function:: size_t SparseMat::hash(int i0, int i1) const
2336 .. ocv:function:: size_t SparseMat::hash(int i0, int i1, int i2) const
2337 .. ocv:function:: size_t SparseMat::hash(const int* idx) const
2338
2339     :param i0: The first dimension index.
2340     :param i1: The second dimension index.
2341     :param i2: The third dimension index.
2342     :param idx: Array of element indices for multidimensional matices.
2343
2344 SparseMat::ptr
2345 --------------
2346 Low-level element-access functions, special variants for 1D, 2D, 3D cases, and the generic one for n-D case.
2347
2348 .. ocv:function:: uchar* SparseMat::ptr(int i0, bool createMissing, size_t* hashval=0)
2349 .. ocv:function:: uchar* SparseMat::ptr(int i0, int i1, bool createMissing, size_t* hashval=0)
2350 .. ocv:function:: uchar* SparseMat::ptr(int i0, int i1, int i2, bool createMissing, size_t* hashval=0)
2351 .. ocv:function:: uchar* SparseMat::ptr(const int* idx, bool createMissing, size_t* hashval=0)
2352
2353     :param i0: The first dimension index.
2354     :param i1: The second dimension index.
2355     :param i2: The third dimension index.
2356     :param idx: Array of element indices for multidimensional matices.
2357     :param createMissing: Create new element with 0 value if it does not exist in SparseMat.
2358
2359 Return pointer to the matrix element. If the element is there (it is non-zero), the pointer to it is returned.
2360 If it is not there and ``createMissing=false``, NULL pointer is returned. If it is not there and ``createMissing=true``,
2361 the new elementis created and initialized with 0. Pointer to it is returned. If the optional hashval pointer is not ``NULL``,
2362 the element hash value is not computed but ``hashval`` is taken instead.
2363
2364 SparseMat::erase
2365 ----------------
2366 Erase the specified matrix element. When there is no such an element, the methods do nothing.
2367
2368 .. ocv:function:: void SparseMat::erase(int i0, int i1, size_t* hashval=0)
2369 .. ocv:function:: void SparseMat::erase(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0)
2370 .. ocv:function:: void SparseMat::erase(const int* idx, size_t* hashval=0)
2371
2372     :param i0: The first dimension index.
2373     :param i1: The second dimension index.
2374     :param i2: The third dimension index.
2375     :param idx: Array of element indices for multidimensional matices.
2376
2377 SparseMat\_
2378 -----------
2379 .. ocv:class:: SparseMat_
2380
2381 Template sparse n-dimensional array class derived from
2382 :ocv:class:`SparseMat` ::
2383
2384     template<typename _Tp> class SparseMat_ : public SparseMat
2385     {
2386     public:
2387         typedef SparseMatIterator_<_Tp> iterator;
2388         typedef SparseMatConstIterator_<_Tp> const_iterator;
2389
2390         // constructors;
2391         // the created matrix will have data type = DataType<_Tp>::type
2392         SparseMat_();
2393         SparseMat_(int dims, const int* _sizes);
2394         SparseMat_(const SparseMat& m);
2395         SparseMat_(const SparseMat_& m);
2396         SparseMat_(const Mat& m);
2397         SparseMat_(const CvSparseMat* m);
2398         // assignment operators; data type conversion is done when necessary
2399         SparseMat_& operator = (const SparseMat& m);
2400         SparseMat_& operator = (const SparseMat_& m);
2401         SparseMat_& operator = (const Mat& m);
2402
2403         // equivalent to the correspoding parent class methods
2404         SparseMat_ clone() const;
2405         void create(int dims, const int* _sizes);
2406         operator CvSparseMat*() const;
2407
2408         // overriden methods that do extra checks for the data type
2409         int type() const;
2410         int depth() const;
2411         int channels() const;
2412
2413         // more convenient element access operations.
2414         // ref() is retained (but <_Tp> specification is not needed anymore);
2415         // operator () is equivalent to SparseMat::value<_Tp>
2416         _Tp& ref(int i0, size_t* hashval=0);
2417         _Tp operator()(int i0, size_t* hashval=0) const;
2418         _Tp& ref(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
2419         _Tp operator()(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
2420         _Tp& ref(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
2421         _Tp operator()(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
2422         _Tp& ref(const int* idx, size_t* hashval=0);
2423         _Tp operator()(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
2424
2425         // iterators
2426         SparseMatIterator_<_Tp> begin();
2427         SparseMatConstIterator_<_Tp> begin() const;
2428         SparseMatIterator_<_Tp> end();
2429         SparseMatConstIterator_<_Tp> end() const;
2430     };
2431
2432 ``SparseMat_`` is a thin wrapper on top of :ocv:class:`SparseMat` created in the same way as ``Mat_`` .
2433 It simplifies notation of some operations. ::
2434
2435     int sz[] = {10, 20, 30};
2436     SparseMat_<double> M(3, sz);
2437     ...
2438     M.ref(1, 2, 3) = M(4, 5, 6) + M(7, 8, 9);
2439
2440
2441 Algorithm
2442 ---------
2443 .. ocv:class:: Algorithm
2444
2445 This is a base class for all more or less complex algorithms in OpenCV, especially for classes of algorithms, for which there can be multiple implementations. The examples are stereo correspondence (for which there are algorithms like block matching, semi-global block matching, graph-cut etc.), background subtraction (which can be done using mixture-of-gaussians models, codebook-based algorithm etc.), optical flow (block matching, Lucas-Kanade, Horn-Schunck etc.).
2446
2447 The class provides the following features for all derived classes:
2448
2449     * so called "virtual constructor". That is, each Algorithm derivative is registered at program start and you can get the list of registered algorithms and create instance of a particular algorithm by its name (see ``Algorithm::create``). If you plan to add your own algorithms, it is good practice to add a unique prefix to your algorithms to distinguish them from other algorithms.
2450
2451     * setting/retrieving algorithm parameters by name. If you used video capturing functionality from OpenCV highgui module, you are probably familar with ``cvSetCaptureProperty()``, ``cvGetCaptureProperty()``, ``VideoCapture::set()`` and ``VideoCapture::get()``. ``Algorithm`` provides similar method where instead of integer id's you specify the parameter names as text strings. See ``Algorithm::set`` and ``Algorithm::get`` for details.
2452
2453     * reading and writing parameters from/to XML or YAML files. Every Algorithm derivative can store all its parameters and then read them back. There is no need to re-implement it each time.
2454
2455 Here is example of SIFT use in your application via Algorithm interface: ::
2456
2457     #include "opencv2/opencv.hpp"
2458     #include "opencv2/nonfree/nonfree.hpp"
2459
2460     ...
2461
2462     initModule_nonfree(); // to load SURF/SIFT etc.
2463
2464     Ptr<Feature2D> sift = Algorithm::create<Feature2D>("Feature2D.SIFT");
2465
2466     FileStorage fs("sift_params.xml", FileStorage::READ);
2467     if( fs.isOpened() ) // if we have file with parameters, read them
2468     {
2469         sift->read(fs["sift_params"]);
2470         fs.release();
2471     }
2472     else // else modify the parameters and store them; user can later edit the file to use different parameters
2473     {
2474         sift->set("contrastThreshold", 0.01f); // lower the contrast threshold, compared to the default value
2475
2476         {
2477         WriteStructContext ws(fs, "sift_params", CV_NODE_MAP);
2478         sift->write(fs);
2479         }
2480     }
2481
2482     Mat image = imread("myimage.png", 0), descriptors;
2483     vector<KeyPoint> keypoints;
2484     (*sift)(image, noArray(), keypoints, descriptors);
2485
2486 Algorithm::name
2487 ---------------
2488 Returns the algorithm name
2489
2490 .. ocv:function:: string Algorithm::name() const
2491
2492 Algorithm::get
2493 --------------
2494 Returns the algorithm parameter
2495
2496 .. ocv:function:: template<typename _Tp> typename ParamType<_Tp>::member_type Algorithm::get(const string& name) const
2497
2498     :param name: The parameter name.
2499
2500 The method returns value of the particular parameter. Since the compiler can not deduce the type of the returned parameter, you should specify it explicitly in angle brackets. Here are the allowed forms of get:
2501
2502     * myalgo.get<int>("param_name")
2503     * myalgo.get<double>("param_name")
2504     * myalgo.get<bool>("param_name")
2505     * myalgo.get<string>("param_name")
2506     * myalgo.get<Mat>("param_name")
2507     * myalgo.get<vector<Mat> >("param_name")
2508     * myalgo.get<Algorithm>("param_name") (it returns Ptr<Algorithm>).
2509
2510 In some cases the actual type of the parameter can be cast to the specified type, e.g. integer parameter can be cast to double, ``bool`` can be cast to ``int``. But "dangerous" transformations (string<->number, double->int, 1x1 Mat<->number, ...) are not performed and the method will throw an exception. In the case of ``Mat`` or ``vector<Mat>`` parameters the method does not clone the matrix data, so do not modify the matrices. Use ``Algorithm::set`` instead - slower, but more safe.
2511
2512
2513 Algorithm::set
2514 --------------
2515 Sets the algorithm parameter
2516
2517 .. ocv:function:: void Algorithm::set(const string& name, int value)
2518 .. ocv:function:: void Algorithm::set(const string& name, double value)
2519 .. ocv:function:: void Algorithm::set(const string& name, bool value)
2520 .. ocv:function:: void Algorithm::set(const string& name, const string& value)
2521 .. ocv:function:: void Algorithm::set(const string& name, const Mat& value)
2522 .. ocv:function:: void Algorithm::set(const string& name, const vector<Mat>& value)
2523 .. ocv:function:: void Algorithm::set(const string& name, const Ptr<Algorithm>& value)
2524
2525     :param name: The parameter name.
2526     :param value: The parameter value.
2527
2528 The method sets value of the particular parameter. Some of the algorithm parameters may be declared as read-only. If you try to set such a parameter, you will get exception with the corresponding error message.
2529
2530
2531 Algorithm::write
2532 ----------------
2533 Stores algorithm parameters in a file storage
2534
2535 .. ocv:function:: void Algorithm::write(FileStorage& fs) const
2536
2537     :param fs: File storage.
2538
2539 The method stores all the algorithm parameters (in alphabetic order) to the file storage. The method is virtual. If you define your own Algorithm derivative, your can override the method and store some extra information. However, it's rarely needed. Here are some examples:
2540
2541  * SIFT feature detector (from nonfree module). The class only stores algorithm parameters and no keypoints or their descriptors. Therefore, it's enough to store the algorithm parameters, which is what ``Algorithm::write()`` does. Therefore, there is no dedicated ``SIFT::write()``.
2542
2543  * Background subtractor (from video module). It has the algorithm parameters and also it has the current background model. However, the background model is not stored. First, it's rather big. Then, if you have stored the background model, it would likely become irrelevant on the next run (because of shifted camera, changed background, different lighting etc.). Therefore, ``BackgroundSubtractorMOG`` and ``BackgroundSubtractorMOG2`` also rely on the standard ``Algorithm::write()`` to store just the algorithm parameters.
2544
2545  * Expectation Maximization (from ml module). The algorithm finds mixture of gaussians that approximates user data best of all. In this case the model may be re-used on the next run to test new data against the trained statistical model. So EM needs to store the model. However, since the model is described by a few parameters that are available as read-only algorithm parameters (i.e. they are available via ``EM::get()``), EM also relies on ``Algorithm::write()`` to store both EM parameters and the model (represented by read-only algorithm parameters).
2546
2547
2548 Algorithm::read
2549 ---------------
2550 Reads algorithm parameters from a file storage
2551
2552 .. ocv:function:: void Algorithm::read(const FileNode& fn)
2553
2554     :param fn: File node of the file storage.
2555
2556 The method reads all the algorithm parameters from the specified node of a file storage. Similarly to ``Algorithm::write()``, if you implement an algorithm that needs to read some extra data and/or re-compute some internal data, you may override the method.
2557
2558 Algorithm::getList
2559 ------------------
2560 Returns the list of registered algorithms
2561
2562 .. ocv:function:: void Algorithm::getList(vector<string>& algorithms)
2563
2564     :param algorithms: The output vector of algorithm names.
2565
2566 This static method returns the list of registered algorithms in alphabetical order. Here is how to use it ::
2567
2568     vector<string> algorithms;
2569     Algorithm::getList(algorithms);
2570     cout << "Algorithms: " << algorithms.size() << endl;
2571     for (size_t i=0; i < algorithms.size(); i++)
2572         cout << algorithms[i] << endl;
2573
2574
2575 Algorithm::create
2576 -----------------
2577 Creates algorithm instance by name
2578
2579 .. ocv:function:: template<typename _Tp> Ptr<_Tp> Algorithm::create(const string& name)
2580
2581     :param name: The algorithm name, one of the names returned by ``Algorithm::getList()``.
2582
2583 This static method creates a new instance of the specified algorithm. If there is no such algorithm, the method will silently return null pointer (that can be checked by ``Ptr::empty()`` method). Also, you should specify the particular ``Algorithm`` subclass as ``_Tp`` (or simply ``Algorithm`` if you do not know it at that point). ::
2584
2585     Ptr<BackgroundSubtractor> bgfg = Algorithm::create<BackgroundSubtractor>("BackgroundSubtractor.MOG2");
2586
2587 .. note:: This is important note about seemingly mysterious behavior of ``Algorithm::create()`` when it returns NULL while it should not. The reason is simple - ``Algorithm::create()`` resides in OpenCV`s core module and the algorithms are implemented in other modules. If you create algorithms dynamically, C++ linker may decide to throw away the modules where the actual algorithms are implemented, since you do not call any functions from the modules. To avoid this problem, you need to call ``initModule_<modulename>();`` somewhere in the beginning of the program before ``Algorithm::create()``. For example, call ``initModule_nonfree()`` in order to use SURF/SIFT, call ``initModule_ml()`` to use expectation maximization etc.
2588
2589 Creating Own Algorithms
2590 -----------------------
2591
2592 The above methods are usually enough for users. If you want to make your own algorithm, derived from ``Algorithm``, you should basically follow a few conventions and add a little semi-standard piece of code to your class:
2593
2594  * Make a class and specify ``Algorithm`` as its base class.
2595  * The algorithm parameters should be the class members. See ``Algorithm::get()`` for the list of possible types of the parameters.
2596  * Add public virtual method ``AlgorithmInfo* info() const;`` to your class.
2597  * Add constructor function, ``AlgorithmInfo`` instance and implement the ``info()`` method. The simplest way is to take  http://code.opencv.org/projects/opencv/repository/revisions/master/entry/modules/ml/src/ml_init.cpp as the reference and modify it according to the list of your parameters.
2598  * Add some public function (e.g. ``initModule_<mymodule>()``) that calls info() of your algorithm and put it into the same source file as ``info()`` implementation. This is to force C++ linker to include this object file into the target application. See ``Algorithm::create()`` for details.
2599