Add OpenCV source code
[platform/upstream/opencv.git] / modules / core / include / opencv2 / core / core.hpp
1 /*! \file core.hpp
2     \brief The Core Functionality
3  */
4 /*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5 //
6 //  IMPORTANT: READ BEFORE DOWNLOADING, COPYING, INSTALLING OR USING.
7 //
8 //  By downloading, copying, installing or using the software you agree to this license.
9 //  If you do not agree to this license, do not download, install,
10 //  copy or use the software.
11 //
12 //
13 //                           License Agreement
14 //                For Open Source Computer Vision Library
15 //
16 // Copyright (C) 2000-2008, Intel Corporation, all rights reserved.
17 // Copyright (C) 2009-2011, Willow Garage Inc., all rights reserved.
18 // Third party copyrights are property of their respective owners.
19 //
20 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
21 // are permitted provided that the following conditions are met:
22 //
23 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
24 //     this list of conditions and the following disclaimer.
25 //
26 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
27 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
28 //     and/or other materials provided with the distribution.
29 //
30 //   * The name of the copyright holders may not be used to endorse or promote products
31 //     derived from this software without specific prior written permission.
32 //
33 // This software is provided by the copyright holders and contributors "as is" and
34 // any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
35 // warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
36 // In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
37 // indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
38 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
39 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
40 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
41 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
42 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
43 //
44 //M*/
45
46 #ifndef __OPENCV_CORE_HPP__
47 #define __OPENCV_CORE_HPP__
48
49 #include "opencv2/core/types_c.h"
50 #include "opencv2/core/version.hpp"
51
52 #ifdef __cplusplus
53
54 #ifndef SKIP_INCLUDES
55 #include <limits.h>
56 #include <algorithm>
57 #include <cmath>
58 #include <cstddef>
59 #include <complex>
60 #include <map>
61 #include <new>
62 #include <string>
63 #include <vector>
64 #include <sstream>
65 #endif // SKIP_INCLUDES
66
67 /*! \namespace cv
68     Namespace where all the C++ OpenCV functionality resides
69 */
70 namespace cv {
71
72 #undef abs
73 #undef min
74 #undef max
75 #undef Complex
76
77 using std::vector;
78 using std::string;
79 using std::ptrdiff_t;
80
81 template<typename _Tp> class Size_;
82 template<typename _Tp> class Point_;
83 template<typename _Tp> class Rect_;
84 template<typename _Tp, int cn> class Vec;
85 template<typename _Tp, int m, int n> class Matx;
86
87 typedef std::string String;
88
89 class Mat;
90 class SparseMat;
91 typedef Mat MatND;
92
93 namespace ogl {
94     class Buffer;
95     class Texture2D;
96     class Arrays;
97 }
98
99 // < Deprecated
100 class GlBuffer;
101 class GlTexture;
102 class GlArrays;
103 class GlCamera;
104 // >
105
106 namespace gpu {
107     class GpuMat;
108 }
109
110 class CV_EXPORTS MatExpr;
111 class CV_EXPORTS MatOp_Base;
112 class CV_EXPORTS MatArg;
113 class CV_EXPORTS MatConstIterator;
114
115 template<typename _Tp> class Mat_;
116 template<typename _Tp> class MatIterator_;
117 template<typename _Tp> class MatConstIterator_;
118 template<typename _Tp> class MatCommaInitializer_;
119
120 #if !defined(ANDROID) || (defined(_GLIBCXX_USE_WCHAR_T) && _GLIBCXX_USE_WCHAR_T)
121 typedef std::basic_string<wchar_t> WString;
122
123 CV_EXPORTS string fromUtf16(const WString& str);
124 CV_EXPORTS WString toUtf16(const string& str);
125 #endif
126
127 CV_EXPORTS string format( const char* fmt, ... );
128 CV_EXPORTS string tempfile( const char* suffix CV_DEFAULT(0));
129
130 // matrix decomposition types
131 enum { DECOMP_LU=0, DECOMP_SVD=1, DECOMP_EIG=2, DECOMP_CHOLESKY=3, DECOMP_QR=4, DECOMP_NORMAL=16 };
132 enum { NORM_INF=1, NORM_L1=2, NORM_L2=4, NORM_L2SQR=5, NORM_HAMMING=6, NORM_HAMMING2=7, NORM_TYPE_MASK=7, NORM_RELATIVE=8, NORM_MINMAX=32 };
133 enum { CMP_EQ=0, CMP_GT=1, CMP_GE=2, CMP_LT=3, CMP_LE=4, CMP_NE=5 };
134 enum { GEMM_1_T=1, GEMM_2_T=2, GEMM_3_T=4 };
135 enum { DFT_INVERSE=1, DFT_SCALE=2, DFT_ROWS=4, DFT_COMPLEX_OUTPUT=16, DFT_REAL_OUTPUT=32,
136     DCT_INVERSE = DFT_INVERSE, DCT_ROWS=DFT_ROWS };
137
138
139 /*!
140  The standard OpenCV exception class.
141  Instances of the class are thrown by various functions and methods in the case of critical errors.
142  */
143 class CV_EXPORTS Exception : public std::exception
144 {
145 public:
146     /*!
147      Default constructor
148      */
149     Exception();
150     /*!
151      Full constructor. Normally the constuctor is not called explicitly.
152      Instead, the macros CV_Error(), CV_Error_() and CV_Assert() are used.
153     */
154     Exception(int _code, const string& _err, const string& _func, const string& _file, int _line);
155     virtual ~Exception() throw();
156
157     /*!
158      \return the error description and the context as a text string.
159     */
160     virtual const char *what() const throw();
161     void formatMessage();
162
163     string msg; ///< the formatted error message
164
165     int code; ///< error code @see CVStatus
166     string err; ///< error description
167     string func; ///< function name. Available only when the compiler supports getting it
168     string file; ///< source file name where the error has occured
169     int line; ///< line number in the source file where the error has occured
170 };
171
172
173 //! Signals an error and raises the exception.
174
175 /*!
176   By default the function prints information about the error to stderr,
177   then it either stops if setBreakOnError() had been called before or raises the exception.
178   It is possible to alternate error processing by using redirectError().
179
180   \param exc the exception raisen.
181  */
182 CV_EXPORTS void error( const Exception& exc );
183
184 //! Sets/resets the break-on-error mode.
185
186 /*!
187   When the break-on-error mode is set, the default error handler
188   issues a hardware exception, which can make debugging more convenient.
189
190   \return the previous state
191  */
192 CV_EXPORTS bool setBreakOnError(bool flag);
193
194 typedef int (CV_CDECL *ErrorCallback)( int status, const char* func_name,
195                                        const char* err_msg, const char* file_name,
196                                        int line, void* userdata );
197
198 //! Sets the new error handler and the optional user data.
199
200 /*!
201   The function sets the new error handler, called from cv::error().
202
203   \param errCallback the new error handler. If NULL, the default error handler is used.
204   \param userdata the optional user data pointer, passed to the callback.
205   \param prevUserdata the optional output parameter where the previous user data pointer is stored
206
207   \return the previous error handler
208 */
209 CV_EXPORTS ErrorCallback redirectError( ErrorCallback errCallback,
210                                         void* userdata=0, void** prevUserdata=0);
211
212
213 #if defined __GNUC__
214 #define CV_Func __func__
215 #elif defined _MSC_VER
216 #define CV_Func __FUNCTION__
217 #else
218 #define CV_Func ""
219 #endif
220
221 #define CV_Error( code, msg ) cv::error( cv::Exception(code, msg, CV_Func, __FILE__, __LINE__) )
222 #define CV_Error_( code, args ) cv::error( cv::Exception(code, cv::format args, CV_Func, __FILE__, __LINE__) )
223 #define CV_Assert( expr ) if(!!(expr)) ; else cv::error( cv::Exception(CV_StsAssert, #expr, CV_Func, __FILE__, __LINE__) )
224
225 #ifdef _DEBUG
226 #define CV_DbgAssert(expr) CV_Assert(expr)
227 #else
228 #define CV_DbgAssert(expr)
229 #endif
230
231 CV_EXPORTS void glob(String pattern, std::vector<String>& result, bool recursive = false);
232
233 CV_EXPORTS void setNumThreads(int nthreads);
234 CV_EXPORTS int getNumThreads();
235 CV_EXPORTS int getThreadNum();
236
237 CV_EXPORTS_W const string& getBuildInformation();
238
239 //! Returns the number of ticks.
240
241 /*!
242   The function returns the number of ticks since the certain event (e.g. when the machine was turned on).
243   It can be used to initialize cv::RNG or to measure a function execution time by reading the tick count
244   before and after the function call. The granularity of ticks depends on the hardware and OS used. Use
245   cv::getTickFrequency() to convert ticks to seconds.
246 */
247 CV_EXPORTS_W int64 getTickCount();
248
249 /*!
250   Returns the number of ticks per seconds.
251
252   The function returns the number of ticks (as returned by cv::getTickCount()) per second.
253   The following code computes the execution time in milliseconds:
254
255   \code
256   double exec_time = (double)getTickCount();
257   // do something ...
258   exec_time = ((double)getTickCount() - exec_time)*1000./getTickFrequency();
259   \endcode
260 */
261 CV_EXPORTS_W double getTickFrequency();
262
263 /*!
264   Returns the number of CPU ticks.
265
266   On platforms where the feature is available, the function returns the number of CPU ticks
267   since the certain event (normally, the system power-on moment). Using this function
268   one can accurately measure the execution time of very small code fragments,
269   for which cv::getTickCount() granularity is not enough.
270 */
271 CV_EXPORTS_W int64 getCPUTickCount();
272
273 /*!
274   Returns SSE etc. support status
275
276   The function returns true if certain hardware features are available.
277   Currently, the following features are recognized:
278   - CV_CPU_MMX - MMX
279   - CV_CPU_SSE - SSE
280   - CV_CPU_SSE2 - SSE 2
281   - CV_CPU_SSE3 - SSE 3
282   - CV_CPU_SSSE3 - SSSE 3
283   - CV_CPU_SSE4_1 - SSE 4.1
284   - CV_CPU_SSE4_2 - SSE 4.2
285   - CV_CPU_POPCNT - POPCOUNT
286   - CV_CPU_AVX - AVX
287
288   \note {Note that the function output is not static. Once you called cv::useOptimized(false),
289   most of the hardware acceleration is disabled and thus the function will returns false,
290   until you call cv::useOptimized(true)}
291 */
292 CV_EXPORTS_W bool checkHardwareSupport(int feature);
293
294 //! returns the number of CPUs (including hyper-threading)
295 CV_EXPORTS_W int getNumberOfCPUs();
296
297 /*!
298   Allocates memory buffer
299
300   This is specialized OpenCV memory allocation function that returns properly aligned memory buffers.
301   The usage is identical to malloc(). The allocated buffers must be freed with cv::fastFree().
302   If there is not enough memory, the function calls cv::error(), which raises an exception.
303
304   \param bufSize buffer size in bytes
305   \return the allocated memory buffer.
306 */
307 CV_EXPORTS void* fastMalloc(size_t bufSize);
308
309 /*!
310   Frees the memory allocated with cv::fastMalloc
311
312   This is the corresponding deallocation function for cv::fastMalloc().
313   When ptr==NULL, the function has no effect.
314 */
315 CV_EXPORTS void fastFree(void* ptr);
316
317 template<typename _Tp> static inline _Tp* allocate(size_t n)
318 {
319     return new _Tp[n];
320 }
321
322 template<typename _Tp> static inline void deallocate(_Tp* ptr, size_t)
323 {
324     delete[] ptr;
325 }
326
327 /*!
328   Aligns pointer by the certain number of bytes
329
330   This small inline function aligns the pointer by the certian number of bytes by shifting
331   it forward by 0 or a positive offset.
332 */
333 template<typename _Tp> static inline _Tp* alignPtr(_Tp* ptr, int n=(int)sizeof(_Tp))
334 {
335     return (_Tp*)(((size_t)ptr + n-1) & -n);
336 }
337
338 /*!
339   Aligns buffer size by the certain number of bytes
340
341   This small inline function aligns a buffer size by the certian number of bytes by enlarging it.
342 */
343 static inline size_t alignSize(size_t sz, int n)
344 {
345     assert((n & (n - 1)) == 0); // n is a power of 2
346     return (sz + n-1) & -n;
347 }
348
349 /*!
350   Turns on/off available optimization
351
352   The function turns on or off the optimized code in OpenCV. Some optimization can not be enabled
353   or disabled, but, for example, most of SSE code in OpenCV can be temporarily turned on or off this way.
354
355   \note{Since optimization may imply using special data structures, it may be unsafe
356   to call this function anywhere in the code. Instead, call it somewhere at the top level.}
357 */
358 CV_EXPORTS_W void setUseOptimized(bool onoff);
359
360 /*!
361   Returns the current optimization status
362
363   The function returns the current optimization status, which is controlled by cv::setUseOptimized().
364 */
365 CV_EXPORTS_W bool useOptimized();
366
367 /*!
368   The STL-compilant memory Allocator based on cv::fastMalloc() and cv::fastFree()
369 */
370 template<typename _Tp> class Allocator
371 {
372 public:
373     typedef _Tp value_type;
374     typedef value_type* pointer;
375     typedef const value_type* const_pointer;
376     typedef value_type& reference;
377     typedef const value_type& const_reference;
378     typedef size_t size_type;
379     typedef ptrdiff_t difference_type;
380     template<typename U> class rebind { typedef Allocator<U> other; };
381
382     explicit Allocator() {}
383     ~Allocator() {}
384     explicit Allocator(Allocator const&) {}
385     template<typename U>
386     explicit Allocator(Allocator<U> const&) {}
387
388     // address
389     pointer address(reference r) { return &r; }
390     const_pointer address(const_reference r) { return &r; }
391
392     pointer allocate(size_type count, const void* =0)
393     { return reinterpret_cast<pointer>(fastMalloc(count * sizeof (_Tp))); }
394
395     void deallocate(pointer p, size_type) {fastFree(p); }
396
397     size_type max_size() const
398     { return max(static_cast<_Tp>(-1)/sizeof(_Tp), 1); }
399
400     void construct(pointer p, const _Tp& v) { new(static_cast<void*>(p)) _Tp(v); }
401     void destroy(pointer p) { p->~_Tp(); }
402 };
403
404 /////////////////////// Vec (used as element of multi-channel images /////////////////////
405
406 /*!
407   A helper class for cv::DataType
408
409   The class is specialized for each fundamental numerical data type supported by OpenCV.
410   It provides DataDepth<T>::value constant.
411 */
412 template<typename _Tp> class DataDepth {};
413
414 template<> class DataDepth<bool> { public: enum { value = CV_8U, fmt=(int)'u' }; };
415 template<> class DataDepth<uchar> { public: enum { value = CV_8U, fmt=(int)'u' }; };
416 template<> class DataDepth<schar> { public: enum { value = CV_8S, fmt=(int)'c' }; };
417 template<> class DataDepth<char> { public: enum { value = CV_8S, fmt=(int)'c' }; };
418 template<> class DataDepth<ushort> { public: enum { value = CV_16U, fmt=(int)'w' }; };
419 template<> class DataDepth<short> { public: enum { value = CV_16S, fmt=(int)'s' }; };
420 template<> class DataDepth<int> { public: enum { value = CV_32S, fmt=(int)'i' }; };
421 // this is temporary solution to support 32-bit unsigned integers
422 template<> class DataDepth<unsigned> { public: enum { value = CV_32S, fmt=(int)'i' }; };
423 template<> class DataDepth<float> { public: enum { value = CV_32F, fmt=(int)'f' }; };
424 template<> class DataDepth<double> { public: enum { value = CV_64F, fmt=(int)'d' }; };
425 template<typename _Tp> class DataDepth<_Tp*> { public: enum { value = CV_USRTYPE1, fmt=(int)'r' }; };
426
427
428 ////////////////////////////// Small Matrix ///////////////////////////
429
430 /*!
431  A short numerical vector.
432
433  This template class represents short numerical vectors (of 1, 2, 3, 4 ... elements)
434  on which you can perform basic arithmetical operations, access individual elements using [] operator etc.
435  The vectors are allocated on stack, as opposite to std::valarray, std::vector, cv::Mat etc.,
436  which elements are dynamically allocated in the heap.
437
438  The template takes 2 parameters:
439  -# _Tp element type
440  -# cn the number of elements
441
442  In addition to the universal notation like Vec<float, 3>, you can use shorter aliases
443  for the most popular specialized variants of Vec, e.g. Vec3f ~ Vec<float, 3>.
444  */
445
446 struct CV_EXPORTS Matx_AddOp {};
447 struct CV_EXPORTS Matx_SubOp {};
448 struct CV_EXPORTS Matx_ScaleOp {};
449 struct CV_EXPORTS Matx_MulOp {};
450 struct CV_EXPORTS Matx_MatMulOp {};
451 struct CV_EXPORTS Matx_TOp {};
452
453 template<typename _Tp, int m, int n> class Matx
454 {
455 public:
456     typedef _Tp value_type;
457     typedef Matx<_Tp, (m < n ? m : n), 1> diag_type;
458     typedef Matx<_Tp, m, n> mat_type;
459     enum { depth = DataDepth<_Tp>::value, rows = m, cols = n, channels = rows*cols,
460            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
461
462     //! default constructor
463     Matx();
464
465     Matx(_Tp v0); //!< 1x1 matrix
466     Matx(_Tp v0, _Tp v1); //!< 1x2 or 2x1 matrix
467     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2); //!< 1x3 or 3x1 matrix
468     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3); //!< 1x4, 2x2 or 4x1 matrix
469     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4); //!< 1x5 or 5x1 matrix
470     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5); //!< 1x6, 2x3, 3x2 or 6x1 matrix
471     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6); //!< 1x7 or 7x1 matrix
472     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7); //!< 1x8, 2x4, 4x2 or 8x1 matrix
473     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8); //!< 1x9, 3x3 or 9x1 matrix
474     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8, _Tp v9); //!< 1x10, 2x5 or 5x2 or 10x1 matrix
475     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3,
476          _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7,
477          _Tp v8, _Tp v9, _Tp v10, _Tp v11); //!< 1x12, 2x6, 3x4, 4x3, 6x2 or 12x1 matrix
478     Matx(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3,
479          _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7,
480          _Tp v8, _Tp v9, _Tp v10, _Tp v11,
481          _Tp v12, _Tp v13, _Tp v14, _Tp v15); //!< 1x16, 4x4 or 16x1 matrix
482     explicit Matx(const _Tp* vals); //!< initialize from a plain array
483
484     static Matx all(_Tp alpha);
485     static Matx zeros();
486     static Matx ones();
487     static Matx eye();
488     static Matx diag(const diag_type& d);
489     static Matx randu(_Tp a, _Tp b);
490     static Matx randn(_Tp a, _Tp b);
491
492     //! dot product computed with the default precision
493     _Tp dot(const Matx<_Tp, m, n>& v) const;
494
495     //! dot product computed in double-precision arithmetics
496     double ddot(const Matx<_Tp, m, n>& v) const;
497
498     //! convertion to another data type
499     template<typename T2> operator Matx<T2, m, n>() const;
500
501     //! change the matrix shape
502     template<int m1, int n1> Matx<_Tp, m1, n1> reshape() const;
503
504     //! extract part of the matrix
505     template<int m1, int n1> Matx<_Tp, m1, n1> get_minor(int i, int j) const;
506
507     //! extract the matrix row
508     Matx<_Tp, 1, n> row(int i) const;
509
510     //! extract the matrix column
511     Matx<_Tp, m, 1> col(int i) const;
512
513     //! extract the matrix diagonal
514     diag_type diag() const;
515
516     //! transpose the matrix
517     Matx<_Tp, n, m> t() const;
518
519     //! invert matrix the matrix
520     Matx<_Tp, n, m> inv(int method=DECOMP_LU) const;
521
522     //! solve linear system
523     template<int l> Matx<_Tp, n, l> solve(const Matx<_Tp, m, l>& rhs, int flags=DECOMP_LU) const;
524     Vec<_Tp, n> solve(const Vec<_Tp, m>& rhs, int method) const;
525
526     //! multiply two matrices element-wise
527     Matx<_Tp, m, n> mul(const Matx<_Tp, m, n>& a) const;
528
529     //! element access
530     const _Tp& operator ()(int i, int j) const;
531     _Tp& operator ()(int i, int j);
532
533     //! 1D element access
534     const _Tp& operator ()(int i) const;
535     _Tp& operator ()(int i);
536
537     Matx(const Matx<_Tp, m, n>& a, const Matx<_Tp, m, n>& b, Matx_AddOp);
538     Matx(const Matx<_Tp, m, n>& a, const Matx<_Tp, m, n>& b, Matx_SubOp);
539     template<typename _T2> Matx(const Matx<_Tp, m, n>& a, _T2 alpha, Matx_ScaleOp);
540     Matx(const Matx<_Tp, m, n>& a, const Matx<_Tp, m, n>& b, Matx_MulOp);
541     template<int l> Matx(const Matx<_Tp, m, l>& a, const Matx<_Tp, l, n>& b, Matx_MatMulOp);
542     Matx(const Matx<_Tp, n, m>& a, Matx_TOp);
543
544     _Tp val[m*n]; //< matrix elements
545 };
546
547
548 typedef Matx<float, 1, 2> Matx12f;
549 typedef Matx<double, 1, 2> Matx12d;
550 typedef Matx<float, 1, 3> Matx13f;
551 typedef Matx<double, 1, 3> Matx13d;
552 typedef Matx<float, 1, 4> Matx14f;
553 typedef Matx<double, 1, 4> Matx14d;
554 typedef Matx<float, 1, 6> Matx16f;
555 typedef Matx<double, 1, 6> Matx16d;
556
557 typedef Matx<float, 2, 1> Matx21f;
558 typedef Matx<double, 2, 1> Matx21d;
559 typedef Matx<float, 3, 1> Matx31f;
560 typedef Matx<double, 3, 1> Matx31d;
561 typedef Matx<float, 4, 1> Matx41f;
562 typedef Matx<double, 4, 1> Matx41d;
563 typedef Matx<float, 6, 1> Matx61f;
564 typedef Matx<double, 6, 1> Matx61d;
565
566 typedef Matx<float, 2, 2> Matx22f;
567 typedef Matx<double, 2, 2> Matx22d;
568 typedef Matx<float, 2, 3> Matx23f;
569 typedef Matx<double, 2, 3> Matx23d;
570 typedef Matx<float, 3, 2> Matx32f;
571 typedef Matx<double, 3, 2> Matx32d;
572
573 typedef Matx<float, 3, 3> Matx33f;
574 typedef Matx<double, 3, 3> Matx33d;
575
576 typedef Matx<float, 3, 4> Matx34f;
577 typedef Matx<double, 3, 4> Matx34d;
578 typedef Matx<float, 4, 3> Matx43f;
579 typedef Matx<double, 4, 3> Matx43d;
580
581 typedef Matx<float, 4, 4> Matx44f;
582 typedef Matx<double, 4, 4> Matx44d;
583 typedef Matx<float, 6, 6> Matx66f;
584 typedef Matx<double, 6, 6> Matx66d;
585
586
587 /*!
588   A short numerical vector.
589
590   This template class represents short numerical vectors (of 1, 2, 3, 4 ... elements)
591   on which you can perform basic arithmetical operations, access individual elements using [] operator etc.
592   The vectors are allocated on stack, as opposite to std::valarray, std::vector, cv::Mat etc.,
593   which elements are dynamically allocated in the heap.
594
595   The template takes 2 parameters:
596   -# _Tp element type
597   -# cn the number of elements
598
599   In addition to the universal notation like Vec<float, 3>, you can use shorter aliases
600   for the most popular specialized variants of Vec, e.g. Vec3f ~ Vec<float, 3>.
601 */
602 template<typename _Tp, int cn> class Vec : public Matx<_Tp, cn, 1>
603 {
604 public:
605     typedef _Tp value_type;
606     enum { depth = DataDepth<_Tp>::value, channels = cn, type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
607
608     //! default constructor
609     Vec();
610
611     Vec(_Tp v0); //!< 1-element vector constructor
612     Vec(_Tp v0, _Tp v1); //!< 2-element vector constructor
613     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2); //!< 3-element vector constructor
614     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3); //!< 4-element vector constructor
615     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4); //!< 5-element vector constructor
616     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5); //!< 6-element vector constructor
617     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6); //!< 7-element vector constructor
618     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7); //!< 8-element vector constructor
619     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8); //!< 9-element vector constructor
620     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8, _Tp v9); //!< 10-element vector constructor
621     explicit Vec(const _Tp* values);
622
623     Vec(const Vec<_Tp, cn>& v);
624
625     static Vec all(_Tp alpha);
626
627     //! per-element multiplication
628     Vec mul(const Vec<_Tp, cn>& v) const;
629
630     //! conjugation (makes sense for complex numbers and quaternions)
631     Vec conj() const;
632
633     /*!
634       cross product of the two 3D vectors.
635
636       For other dimensionalities the exception is raised
637     */
638     Vec cross(const Vec& v) const;
639     //! convertion to another data type
640     template<typename T2> operator Vec<T2, cn>() const;
641     //! conversion to 4-element CvScalar.
642     operator CvScalar() const;
643
644     /*! element access */
645     const _Tp& operator [](int i) const;
646     _Tp& operator[](int i);
647     const _Tp& operator ()(int i) const;
648     _Tp& operator ()(int i);
649
650     Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, const Matx<_Tp, cn, 1>& b, Matx_AddOp);
651     Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, const Matx<_Tp, cn, 1>& b, Matx_SubOp);
652     template<typename _T2> Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, _T2 alpha, Matx_ScaleOp);
653 };
654
655
656 /* \typedef
657
658    Shorter aliases for the most popular specializations of Vec<T,n>
659 */
660 typedef Vec<uchar, 2> Vec2b;
661 typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;
662 typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;
663
664 typedef Vec<short, 2> Vec2s;
665 typedef Vec<short, 3> Vec3s;
666 typedef Vec<short, 4> Vec4s;
667
668 typedef Vec<ushort, 2> Vec2w;
669 typedef Vec<ushort, 3> Vec3w;
670 typedef Vec<ushort, 4> Vec4w;
671
672 typedef Vec<int, 2> Vec2i;
673 typedef Vec<int, 3> Vec3i;
674 typedef Vec<int, 4> Vec4i;
675 typedef Vec<int, 6> Vec6i;
676 typedef Vec<int, 8> Vec8i;
677
678 typedef Vec<float, 2> Vec2f;
679 typedef Vec<float, 3> Vec3f;
680 typedef Vec<float, 4> Vec4f;
681 typedef Vec<float, 6> Vec6f;
682
683 typedef Vec<double, 2> Vec2d;
684 typedef Vec<double, 3> Vec3d;
685 typedef Vec<double, 4> Vec4d;
686 typedef Vec<double, 6> Vec6d;
687
688
689 //////////////////////////////// Complex //////////////////////////////
690
691 /*!
692   A complex number class.
693
694   The template class is similar and compatible with std::complex, however it provides slightly
695   more convenient access to the real and imaginary parts using through the simple field access, as opposite
696   to std::complex::real() and std::complex::imag().
697 */
698 template<typename _Tp> class Complex
699 {
700 public:
701
702     //! constructors
703     Complex();
704     Complex( _Tp _re, _Tp _im=0 );
705     Complex( const std::complex<_Tp>& c );
706
707     //! conversion to another data type
708     template<typename T2> operator Complex<T2>() const;
709     //! conjugation
710     Complex conj() const;
711     //! conversion to std::complex
712     operator std::complex<_Tp>() const;
713
714     _Tp re, im; //< the real and the imaginary parts
715 };
716
717
718 /*!
719   \typedef
720 */
721 typedef Complex<float> Complexf;
722 typedef Complex<double> Complexd;
723
724
725 //////////////////////////////// Point_ ////////////////////////////////
726
727 /*!
728   template 2D point class.
729
730   The class defines a point in 2D space. Data type of the point coordinates is specified
731   as a template parameter. There are a few shorter aliases available for user convenience.
732   See cv::Point, cv::Point2i, cv::Point2f and cv::Point2d.
733 */
734 template<typename _Tp> class Point_
735 {
736 public:
737     typedef _Tp value_type;
738
739     // various constructors
740     Point_();
741     Point_(_Tp _x, _Tp _y);
742     Point_(const Point_& pt);
743     Point_(const CvPoint& pt);
744     Point_(const CvPoint2D32f& pt);
745     Point_(const Size_<_Tp>& sz);
746     Point_(const Vec<_Tp, 2>& v);
747
748     Point_& operator = (const Point_& pt);
749     //! conversion to another data type
750     template<typename _Tp2> operator Point_<_Tp2>() const;
751
752     //! conversion to the old-style C structures
753     operator CvPoint() const;
754     operator CvPoint2D32f() const;
755     operator Vec<_Tp, 2>() const;
756
757     //! dot product
758     _Tp dot(const Point_& pt) const;
759     //! dot product computed in double-precision arithmetics
760     double ddot(const Point_& pt) const;
761     //! cross-product
762     double cross(const Point_& pt) const;
763     //! checks whether the point is inside the specified rectangle
764     bool inside(const Rect_<_Tp>& r) const;
765
766     _Tp x, y; //< the point coordinates
767 };
768
769 /*!
770   template 3D point class.
771
772   The class defines a point in 3D space. Data type of the point coordinates is specified
773   as a template parameter.
774
775   \see cv::Point3i, cv::Point3f and cv::Point3d
776 */
777 template<typename _Tp> class Point3_
778 {
779 public:
780     typedef _Tp value_type;
781
782     // various constructors
783     Point3_();
784     Point3_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _z);
785     Point3_(const Point3_& pt);
786     explicit Point3_(const Point_<_Tp>& pt);
787     Point3_(const CvPoint3D32f& pt);
788     Point3_(const Vec<_Tp, 3>& v);
789
790     Point3_& operator = (const Point3_& pt);
791     //! conversion to another data type
792     template<typename _Tp2> operator Point3_<_Tp2>() const;
793     //! conversion to the old-style CvPoint...
794     operator CvPoint3D32f() const;
795     //! conversion to cv::Vec<>
796     operator Vec<_Tp, 3>() const;
797
798     //! dot product
799     _Tp dot(const Point3_& pt) const;
800     //! dot product computed in double-precision arithmetics
801     double ddot(const Point3_& pt) const;
802     //! cross product of the 2 3D points
803     Point3_ cross(const Point3_& pt) const;
804
805     _Tp x, y, z; //< the point coordinates
806 };
807
808 //////////////////////////////// Size_ ////////////////////////////////
809
810 /*!
811   The 2D size class
812
813   The class represents the size of a 2D rectangle, image size, matrix size etc.
814   Normally, cv::Size ~ cv::Size_<int> is used.
815 */
816 template<typename _Tp> class Size_
817 {
818 public:
819     typedef _Tp value_type;
820
821     //! various constructors
822     Size_();
823     Size_(_Tp _width, _Tp _height);
824     Size_(const Size_& sz);
825     Size_(const CvSize& sz);
826     Size_(const CvSize2D32f& sz);
827     Size_(const Point_<_Tp>& pt);
828
829     Size_& operator = (const Size_& sz);
830     //! the area (width*height)
831     _Tp area() const;
832
833     //! conversion of another data type.
834     template<typename _Tp2> operator Size_<_Tp2>() const;
835
836     //! conversion to the old-style OpenCV types
837     operator CvSize() const;
838     operator CvSize2D32f() const;
839
840     _Tp width, height; // the width and the height
841 };
842
843 //////////////////////////////// Rect_ ////////////////////////////////
844
845 /*!
846   The 2D up-right rectangle class
847
848   The class represents a 2D rectangle with coordinates of the specified data type.
849   Normally, cv::Rect ~ cv::Rect_<int> is used.
850 */
851 template<typename _Tp> class Rect_
852 {
853 public:
854     typedef _Tp value_type;
855
856     //! various constructors
857     Rect_();
858     Rect_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _width, _Tp _height);
859     Rect_(const Rect_& r);
860     Rect_(const CvRect& r);
861     Rect_(const Point_<_Tp>& org, const Size_<_Tp>& sz);
862     Rect_(const Point_<_Tp>& pt1, const Point_<_Tp>& pt2);
863
864     Rect_& operator = ( const Rect_& r );
865     //! the top-left corner
866     Point_<_Tp> tl() const;
867     //! the bottom-right corner
868     Point_<_Tp> br() const;
869
870     //! size (width, height) of the rectangle
871     Size_<_Tp> size() const;
872     //! area (width*height) of the rectangle
873     _Tp area() const;
874
875     //! conversion to another data type
876     template<typename _Tp2> operator Rect_<_Tp2>() const;
877     //! conversion to the old-style CvRect
878     operator CvRect() const;
879
880     //! checks whether the rectangle contains the point
881     bool contains(const Point_<_Tp>& pt) const;
882
883     _Tp x, y, width, height; //< the top-left corner, as well as width and height of the rectangle
884 };
885
886
887 /*!
888   \typedef
889
890   shorter aliases for the most popular cv::Point_<>, cv::Size_<> and cv::Rect_<> specializations
891 */
892 typedef Point_<int> Point2i;
893 typedef Point2i Point;
894 typedef Size_<int> Size2i;
895 typedef Size_<double> Size2d;
896 typedef Size2i Size;
897 typedef Rect_<int> Rect;
898 typedef Point_<float> Point2f;
899 typedef Point_<double> Point2d;
900 typedef Size_<float> Size2f;
901 typedef Point3_<int> Point3i;
902 typedef Point3_<float> Point3f;
903 typedef Point3_<double> Point3d;
904
905
906 /*!
907   The rotated 2D rectangle.
908
909   The class represents rotated (i.e. not up-right) rectangles on a plane.
910   Each rectangle is described by the center point (mass center), length of each side
911   (represented by cv::Size2f structure) and the rotation angle in degrees.
912 */
913 class CV_EXPORTS RotatedRect
914 {
915 public:
916     //! various constructors
917     RotatedRect();
918     RotatedRect(const Point2f& center, const Size2f& size, float angle);
919     RotatedRect(const CvBox2D& box);
920
921     //! returns 4 vertices of the rectangle
922     void points(Point2f pts[]) const;
923     //! returns the minimal up-right rectangle containing the rotated rectangle
924     Rect boundingRect() const;
925     //! conversion to the old-style CvBox2D structure
926     operator CvBox2D() const;
927
928     Point2f center; //< the rectangle mass center
929     Size2f size;    //< width and height of the rectangle
930     float angle;    //< the rotation angle. When the angle is 0, 90, 180, 270 etc., the rectangle becomes an up-right rectangle.
931 };
932
933 //////////////////////////////// Scalar_ ///////////////////////////////
934
935 /*!
936    The template scalar class.
937
938    This is partially specialized cv::Vec class with the number of elements = 4, i.e. a short vector of four elements.
939    Normally, cv::Scalar ~ cv::Scalar_<double> is used.
940 */
941 template<typename _Tp> class Scalar_ : public Vec<_Tp, 4>
942 {
943 public:
944     //! various constructors
945     Scalar_();
946     Scalar_(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2=0, _Tp v3=0);
947     Scalar_(const CvScalar& s);
948     Scalar_(_Tp v0);
949
950     //! returns a scalar with all elements set to v0
951     static Scalar_<_Tp> all(_Tp v0);
952     //! conversion to the old-style CvScalar
953     operator CvScalar() const;
954
955     //! conversion to another data type
956     template<typename T2> operator Scalar_<T2>() const;
957
958     //! per-element product
959     Scalar_<_Tp> mul(const Scalar_<_Tp>& t, double scale=1 ) const;
960
961     // returns (v0, -v1, -v2, -v3)
962     Scalar_<_Tp> conj() const;
963
964     // returns true iff v1 == v2 == v3 == 0
965     bool isReal() const;
966 };
967
968 typedef Scalar_<double> Scalar;
969
970 CV_EXPORTS void scalarToRawData(const Scalar& s, void* buf, int type, int unroll_to=0);
971
972 //////////////////////////////// Range /////////////////////////////////
973
974 /*!
975    The 2D range class
976
977    This is the class used to specify a continuous subsequence, i.e. part of a contour, or a column span in a matrix.
978 */
979 class CV_EXPORTS Range
980 {
981 public:
982     Range();
983     Range(int _start, int _end);
984     Range(const CvSlice& slice);
985     int size() const;
986     bool empty() const;
987     static Range all();
988     operator CvSlice() const;
989
990     int start, end;
991 };
992
993 /////////////////////////////// DataType ////////////////////////////////
994
995 /*!
996    Informative template class for OpenCV "scalars".
997
998    The class is specialized for each primitive numerical type supported by OpenCV (such as unsigned char or float),
999    as well as for more complex types, like cv::Complex<>, std::complex<>, cv::Vec<> etc.
1000    The common property of all such types (called "scalars", do not confuse it with cv::Scalar_)
1001    is that each of them is basically a tuple of numbers of the same type. Each "scalar" can be represented
1002    by the depth id (CV_8U ... CV_64F) and the number of channels.
1003    OpenCV matrices, 2D or nD, dense or sparse, can store "scalars",
1004    as long as the number of channels does not exceed CV_CN_MAX.
1005 */
1006 template<typename _Tp> class DataType
1007 {
1008 public:
1009     typedef _Tp value_type;
1010     typedef value_type work_type;
1011     typedef value_type channel_type;
1012     typedef value_type vec_type;
1013     enum { generic_type = 1, depth = -1, channels = 1, fmt=0,
1014         type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1015 };
1016
1017 template<> class DataType<bool>
1018 {
1019 public:
1020     typedef bool value_type;
1021     typedef int work_type;
1022     typedef value_type channel_type;
1023     typedef value_type vec_type;
1024     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1025            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1026            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1027 };
1028
1029 template<> class DataType<uchar>
1030 {
1031 public:
1032     typedef uchar value_type;
1033     typedef int work_type;
1034     typedef value_type channel_type;
1035     typedef value_type vec_type;
1036     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1037            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1038            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1039 };
1040
1041 template<> class DataType<schar>
1042 {
1043 public:
1044     typedef schar value_type;
1045     typedef int work_type;
1046     typedef value_type channel_type;
1047     typedef value_type vec_type;
1048     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1049            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1050            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1051 };
1052
1053 template<> class DataType<char>
1054 {
1055 public:
1056     typedef schar value_type;
1057     typedef int work_type;
1058     typedef value_type channel_type;
1059     typedef value_type vec_type;
1060     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1061            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1062            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1063 };
1064
1065 template<> class DataType<ushort>
1066 {
1067 public:
1068     typedef ushort value_type;
1069     typedef int work_type;
1070     typedef value_type channel_type;
1071     typedef value_type vec_type;
1072     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1073            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1074            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1075 };
1076
1077 template<> class DataType<short>
1078 {
1079 public:
1080     typedef short value_type;
1081     typedef int work_type;
1082     typedef value_type channel_type;
1083     typedef value_type vec_type;
1084     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1085            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1086            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1087 };
1088
1089 template<> class DataType<int>
1090 {
1091 public:
1092     typedef int value_type;
1093     typedef value_type work_type;
1094     typedef value_type channel_type;
1095     typedef value_type vec_type;
1096     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1097            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1098            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1099 };
1100
1101 template<> class DataType<float>
1102 {
1103 public:
1104     typedef float value_type;
1105     typedef value_type work_type;
1106     typedef value_type channel_type;
1107     typedef value_type vec_type;
1108     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1109            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1110            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1111 };
1112
1113 template<> class DataType<double>
1114 {
1115 public:
1116     typedef double value_type;
1117     typedef value_type work_type;
1118     typedef value_type channel_type;
1119     typedef value_type vec_type;
1120     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 1,
1121            fmt=DataDepth<channel_type>::fmt,
1122            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1123 };
1124
1125 template<typename _Tp, int m, int n> class DataType<Matx<_Tp, m, n> >
1126 {
1127 public:
1128     typedef Matx<_Tp, m, n> value_type;
1129     typedef Matx<typename DataType<_Tp>::work_type, m, n> work_type;
1130     typedef _Tp channel_type;
1131     typedef value_type vec_type;
1132     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = m*n,
1133         fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1134         type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1135 };
1136
1137 template<typename _Tp, int cn> class DataType<Vec<_Tp, cn> >
1138 {
1139 public:
1140     typedef Vec<_Tp, cn> value_type;
1141     typedef Vec<typename DataType<_Tp>::work_type, cn> work_type;
1142     typedef _Tp channel_type;
1143     typedef value_type vec_type;
1144     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = cn,
1145            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1146            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1147 };
1148
1149 template<typename _Tp> class DataType<std::complex<_Tp> >
1150 {
1151 public:
1152     typedef std::complex<_Tp> value_type;
1153     typedef value_type work_type;
1154     typedef _Tp channel_type;
1155     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 2,
1156            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1157            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1158     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1159 };
1160
1161 template<typename _Tp> class DataType<Complex<_Tp> >
1162 {
1163 public:
1164     typedef Complex<_Tp> value_type;
1165     typedef value_type work_type;
1166     typedef _Tp channel_type;
1167     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 2,
1168            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1169            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1170     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1171 };
1172
1173 template<typename _Tp> class DataType<Point_<_Tp> >
1174 {
1175 public:
1176     typedef Point_<_Tp> value_type;
1177     typedef Point_<typename DataType<_Tp>::work_type> work_type;
1178     typedef _Tp channel_type;
1179     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 2,
1180            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1181            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1182     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1183 };
1184
1185 template<typename _Tp> class DataType<Point3_<_Tp> >
1186 {
1187 public:
1188     typedef Point3_<_Tp> value_type;
1189     typedef Point3_<typename DataType<_Tp>::work_type> work_type;
1190     typedef _Tp channel_type;
1191     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 3,
1192            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1193            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1194     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1195 };
1196
1197 template<typename _Tp> class DataType<Size_<_Tp> >
1198 {
1199 public:
1200     typedef Size_<_Tp> value_type;
1201     typedef Size_<typename DataType<_Tp>::work_type> work_type;
1202     typedef _Tp channel_type;
1203     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 2,
1204            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1205            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1206     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1207 };
1208
1209 template<typename _Tp> class DataType<Rect_<_Tp> >
1210 {
1211 public:
1212     typedef Rect_<_Tp> value_type;
1213     typedef Rect_<typename DataType<_Tp>::work_type> work_type;
1214     typedef _Tp channel_type;
1215     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 4,
1216            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1217            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1218     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1219 };
1220
1221 template<typename _Tp> class DataType<Scalar_<_Tp> >
1222 {
1223 public:
1224     typedef Scalar_<_Tp> value_type;
1225     typedef Scalar_<typename DataType<_Tp>::work_type> work_type;
1226     typedef _Tp channel_type;
1227     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 4,
1228            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1229            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1230     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1231 };
1232
1233 template<> class DataType<Range>
1234 {
1235 public:
1236     typedef Range value_type;
1237     typedef value_type work_type;
1238     typedef int channel_type;
1239     enum { generic_type = 0, depth = DataDepth<channel_type>::value, channels = 2,
1240            fmt = ((channels-1)<<8) + DataDepth<channel_type>::fmt,
1241            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
1242     typedef Vec<channel_type, channels> vec_type;
1243 };
1244
1245 //////////////////// generic_type ref-counting pointer class for C/C++ objects ////////////////////////
1246
1247 /*!
1248   Smart pointer to dynamically allocated objects.
1249
1250   This is template pointer-wrapping class that stores the associated reference counter along with the
1251   object pointer. The class is similar to std::smart_ptr<> from the recent addons to the C++ standard,
1252   but is shorter to write :) and self-contained (i.e. does add any dependency on the compiler or an external library).
1253
1254   Basically, you can use "Ptr<MyObjectType> ptr" (or faster "const Ptr<MyObjectType>& ptr" for read-only access)
1255   everywhere instead of "MyObjectType* ptr", where MyObjectType is some C structure or a C++ class.
1256   To make it all work, you need to specialize Ptr<>::delete_obj(), like:
1257
1258   \code
1259   template<> void Ptr<MyObjectType>::delete_obj() { call_destructor_func(obj); }
1260   \endcode
1261
1262   \note{if MyObjectType is a C++ class with a destructor, you do not need to specialize delete_obj(),
1263   since the default implementation calls "delete obj;"}
1264
1265   \note{Another good property of the class is that the operations on the reference counter are atomic,
1266   i.e. it is safe to use the class in multi-threaded applications}
1267 */
1268 template<typename _Tp> class Ptr
1269 {
1270 public:
1271     //! empty constructor
1272     Ptr();
1273     //! take ownership of the pointer. The associated reference counter is allocated and set to 1
1274     Ptr(_Tp* _obj);
1275     //! calls release()
1276     ~Ptr();
1277     //! copy constructor. Copies the members and calls addref()
1278     Ptr(const Ptr& ptr);
1279     template<typename _Tp2> Ptr(const Ptr<_Tp2>& ptr);
1280     //! copy operator. Calls ptr.addref() and release() before copying the members
1281     Ptr& operator = (const Ptr& ptr);
1282     //! increments the reference counter
1283     void addref();
1284     //! decrements the reference counter. If it reaches 0, delete_obj() is called
1285     void release();
1286     //! deletes the object. Override if needed
1287     void delete_obj();
1288     //! returns true iff obj==NULL
1289     bool empty() const;
1290
1291     //! cast pointer to another type
1292     template<typename _Tp2> Ptr<_Tp2> ptr();
1293     template<typename _Tp2> const Ptr<_Tp2> ptr() const;
1294
1295     //! helper operators making "Ptr<T> ptr" use very similar to "T* ptr".
1296     _Tp* operator -> ();
1297     const _Tp* operator -> () const;
1298
1299     operator _Tp* ();
1300     operator const _Tp*() const;
1301
1302     _Tp* obj; //< the object pointer.
1303     int* refcount; //< the associated reference counter
1304 };
1305
1306
1307 //////////////////////// Input/Output Array Arguments /////////////////////////////////
1308
1309 /*!
1310  Proxy datatype for passing Mat's and vector<>'s as input parameters
1311  */
1312 class CV_EXPORTS _InputArray
1313 {
1314 public:
1315     enum {
1316         KIND_SHIFT = 16,
1317         FIXED_TYPE = 0x8000 << KIND_SHIFT,
1318         FIXED_SIZE = 0x4000 << KIND_SHIFT,
1319         KIND_MASK = ~(FIXED_TYPE|FIXED_SIZE) - (1 << KIND_SHIFT) + 1,
1320
1321         NONE              = 0 << KIND_SHIFT,
1322         MAT               = 1 << KIND_SHIFT,
1323         MATX              = 2 << KIND_SHIFT,
1324         STD_VECTOR        = 3 << KIND_SHIFT,
1325         STD_VECTOR_VECTOR = 4 << KIND_SHIFT,
1326         STD_VECTOR_MAT    = 5 << KIND_SHIFT,
1327         EXPR              = 6 << KIND_SHIFT,
1328         OPENGL_BUFFER     = 7 << KIND_SHIFT,
1329         OPENGL_TEXTURE    = 8 << KIND_SHIFT,
1330         GPU_MAT           = 9 << KIND_SHIFT,
1331         OCL_MAT           =10 << KIND_SHIFT
1332     };
1333     _InputArray();
1334
1335     _InputArray(const Mat& m);
1336     _InputArray(const MatExpr& expr);
1337     template<typename _Tp> _InputArray(const _Tp* vec, int n);
1338     template<typename _Tp> _InputArray(const vector<_Tp>& vec);
1339     template<typename _Tp> _InputArray(const vector<vector<_Tp> >& vec);
1340     _InputArray(const vector<Mat>& vec);
1341     template<typename _Tp> _InputArray(const vector<Mat_<_Tp> >& vec);
1342     template<typename _Tp> _InputArray(const Mat_<_Tp>& m);
1343     template<typename _Tp, int m, int n> _InputArray(const Matx<_Tp, m, n>& matx);
1344     _InputArray(const Scalar& s);
1345     _InputArray(const double& val);
1346     // < Deprecated
1347     _InputArray(const GlBuffer& buf);
1348     _InputArray(const GlTexture& tex);
1349     // >
1350     _InputArray(const gpu::GpuMat& d_mat);
1351     _InputArray(const ogl::Buffer& buf);
1352     _InputArray(const ogl::Texture2D& tex);
1353
1354     virtual Mat getMat(int i=-1) const;
1355     virtual void getMatVector(vector<Mat>& mv) const;
1356     // < Deprecated
1357     virtual GlBuffer getGlBuffer() const;
1358     virtual GlTexture getGlTexture() const;
1359     // >
1360     virtual gpu::GpuMat getGpuMat() const;
1361     /*virtual*/ ogl::Buffer getOGlBuffer() const;
1362     /*virtual*/ ogl::Texture2D getOGlTexture2D() const;
1363
1364     virtual int kind() const;
1365     virtual Size size(int i=-1) const;
1366     virtual size_t total(int i=-1) const;
1367     virtual int type(int i=-1) const;
1368     virtual int depth(int i=-1) const;
1369     virtual int channels(int i=-1) const;
1370     virtual bool empty() const;
1371
1372 #ifdef OPENCV_CAN_BREAK_BINARY_COMPATIBILITY
1373     virtual ~_InputArray();
1374 #endif
1375
1376     int flags;
1377     void* obj;
1378     Size sz;
1379 };
1380
1381
1382 enum
1383 {
1384     DEPTH_MASK_8U = 1 << CV_8U,
1385     DEPTH_MASK_8S = 1 << CV_8S,
1386     DEPTH_MASK_16U = 1 << CV_16U,
1387     DEPTH_MASK_16S = 1 << CV_16S,
1388     DEPTH_MASK_32S = 1 << CV_32S,
1389     DEPTH_MASK_32F = 1 << CV_32F,
1390     DEPTH_MASK_64F = 1 << CV_64F,
1391     DEPTH_MASK_ALL = (DEPTH_MASK_64F<<1)-1,
1392     DEPTH_MASK_ALL_BUT_8S = DEPTH_MASK_ALL & ~DEPTH_MASK_8S,
1393     DEPTH_MASK_FLT = DEPTH_MASK_32F + DEPTH_MASK_64F
1394 };
1395
1396
1397 /*!
1398  Proxy datatype for passing Mat's and vector<>'s as input parameters
1399  */
1400 class CV_EXPORTS _OutputArray : public _InputArray
1401 {
1402 public:
1403     _OutputArray();
1404
1405     _OutputArray(Mat& m);
1406     template<typename _Tp> _OutputArray(vector<_Tp>& vec);
1407     template<typename _Tp> _OutputArray(vector<vector<_Tp> >& vec);
1408     _OutputArray(vector<Mat>& vec);
1409     template<typename _Tp> _OutputArray(vector<Mat_<_Tp> >& vec);
1410     template<typename _Tp> _OutputArray(Mat_<_Tp>& m);
1411     template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(Matx<_Tp, m, n>& matx);
1412     template<typename _Tp> _OutputArray(_Tp* vec, int n);
1413     _OutputArray(gpu::GpuMat& d_mat);
1414     _OutputArray(ogl::Buffer& buf);
1415     _OutputArray(ogl::Texture2D& tex);
1416
1417     _OutputArray(const Mat& m);
1418     template<typename _Tp> _OutputArray(const vector<_Tp>& vec);
1419     template<typename _Tp> _OutputArray(const vector<vector<_Tp> >& vec);
1420     _OutputArray(const vector<Mat>& vec);
1421     template<typename _Tp> _OutputArray(const vector<Mat_<_Tp> >& vec);
1422     template<typename _Tp> _OutputArray(const Mat_<_Tp>& m);
1423     template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(const Matx<_Tp, m, n>& matx);
1424     template<typename _Tp> _OutputArray(const _Tp* vec, int n);
1425     _OutputArray(const gpu::GpuMat& d_mat);
1426     _OutputArray(const ogl::Buffer& buf);
1427     _OutputArray(const ogl::Texture2D& tex);
1428
1429     virtual bool fixedSize() const;
1430     virtual bool fixedType() const;
1431     virtual bool needed() const;
1432     virtual Mat& getMatRef(int i=-1) const;
1433     /*virtual*/ gpu::GpuMat& getGpuMatRef() const;
1434     /*virtual*/ ogl::Buffer& getOGlBufferRef() const;
1435     /*virtual*/ ogl::Texture2D& getOGlTexture2DRef() const;
1436     virtual void create(Size sz, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
1437     virtual void create(int rows, int cols, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
1438     virtual void create(int dims, const int* size, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
1439     virtual void release() const;
1440     virtual void clear() const;
1441
1442 #ifdef OPENCV_CAN_BREAK_BINARY_COMPATIBILITY
1443     virtual ~_OutputArray();
1444 #endif
1445 };
1446
1447 typedef const _InputArray& InputArray;
1448 typedef InputArray InputArrayOfArrays;
1449 typedef const _OutputArray& OutputArray;
1450 typedef OutputArray OutputArrayOfArrays;
1451 typedef OutputArray InputOutputArray;
1452 typedef OutputArray InputOutputArrayOfArrays;
1453
1454 CV_EXPORTS OutputArray noArray();
1455
1456 /////////////////////////////////////// Mat ///////////////////////////////////////////
1457
1458 enum { MAGIC_MASK=0xFFFF0000, TYPE_MASK=0x00000FFF, DEPTH_MASK=7 };
1459
1460 static inline size_t getElemSize(int type) { return CV_ELEM_SIZE(type); }
1461
1462 /*!
1463    Custom array allocator
1464
1465 */
1466 class CV_EXPORTS MatAllocator
1467 {
1468 public:
1469     MatAllocator() {}
1470     virtual ~MatAllocator() {}
1471     virtual void allocate(int dims, const int* sizes, int type, int*& refcount,
1472                           uchar*& datastart, uchar*& data, size_t* step) = 0;
1473     virtual void deallocate(int* refcount, uchar* datastart, uchar* data) = 0;
1474 };
1475
1476 /*!
1477    The n-dimensional matrix class.
1478
1479    The class represents an n-dimensional dense numerical array that can act as
1480    a matrix, image, optical flow map, 3-focal tensor etc.
1481    It is very similar to CvMat and CvMatND types from earlier versions of OpenCV,
1482    and similarly to those types, the matrix can be multi-channel. It also fully supports ROI mechanism.
1483
1484    There are many different ways to create cv::Mat object. Here are the some popular ones:
1485    <ul>
1486    <li> using cv::Mat::create(nrows, ncols, type) method or
1487      the similar constructor cv::Mat::Mat(nrows, ncols, type[, fill_value]) constructor.
1488      A new matrix of the specified size and specifed type will be allocated.
1489      "type" has the same meaning as in cvCreateMat function,
1490      e.g. CV_8UC1 means 8-bit single-channel matrix, CV_32FC2 means 2-channel (i.e. complex)
1491      floating-point matrix etc:
1492
1493      \code
1494      // make 7x7 complex matrix filled with 1+3j.
1495      cv::Mat M(7,7,CV_32FC2,Scalar(1,3));
1496      // and now turn M to 100x60 15-channel 8-bit matrix.
1497      // The old content will be deallocated
1498      M.create(100,60,CV_8UC(15));
1499      \endcode
1500
1501      As noted in the introduction of this chapter, Mat::create()
1502      will only allocate a new matrix when the current matrix dimensionality
1503      or type are different from the specified.
1504
1505    <li> by using a copy constructor or assignment operator, where on the right side it can
1506      be a matrix or expression, see below. Again, as noted in the introduction,
1507      matrix assignment is O(1) operation because it only copies the header
1508      and increases the reference counter. cv::Mat::clone() method can be used to get a full
1509      (a.k.a. deep) copy of the matrix when you need it.
1510
1511    <li> by constructing a header for a part of another matrix. It can be a single row, single column,
1512      several rows, several columns, rectangular region in the matrix (called a minor in algebra) or
1513      a diagonal. Such operations are also O(1), because the new header will reference the same data.
1514      You can actually modify a part of the matrix using this feature, e.g.
1515
1516      \code
1517      // add 5-th row, multiplied by 3 to the 3rd row
1518      M.row(3) = M.row(3) + M.row(5)*3;
1519
1520      // now copy 7-th column to the 1-st column
1521      // M.col(1) = M.col(7); // this will not work
1522      Mat M1 = M.col(1);
1523      M.col(7).copyTo(M1);
1524
1525      // create new 320x240 image
1526      cv::Mat img(Size(320,240),CV_8UC3);
1527      // select a roi
1528      cv::Mat roi(img, Rect(10,10,100,100));
1529      // fill the ROI with (0,255,0) (which is green in RGB space);
1530      // the original 320x240 image will be modified
1531      roi = Scalar(0,255,0);
1532      \endcode
1533
1534      Thanks to the additional cv::Mat::datastart and cv::Mat::dataend members, it is possible to
1535      compute the relative sub-matrix position in the main "container" matrix using cv::Mat::locateROI():
1536
1537      \code
1538      Mat A = Mat::eye(10, 10, CV_32S);
1539      // extracts A columns, 1 (inclusive) to 3 (exclusive).
1540      Mat B = A(Range::all(), Range(1, 3));
1541      // extracts B rows, 5 (inclusive) to 9 (exclusive).
1542      // that is, C ~ A(Range(5, 9), Range(1, 3))
1543      Mat C = B(Range(5, 9), Range::all());
1544      Size size; Point ofs;
1545      C.locateROI(size, ofs);
1546      // size will be (width=10,height=10) and the ofs will be (x=1, y=5)
1547      \endcode
1548
1549      As in the case of whole matrices, if you need a deep copy, use cv::Mat::clone() method
1550      of the extracted sub-matrices.
1551
1552    <li> by making a header for user-allocated-data. It can be useful for
1553       <ol>
1554       <li> processing "foreign" data using OpenCV (e.g. when you implement
1555          a DirectShow filter or a processing module for gstreamer etc.), e.g.
1556
1557          \code
1558          void process_video_frame(const unsigned char* pixels,
1559                                   int width, int height, int step)
1560          {
1561             cv::Mat img(height, width, CV_8UC3, pixels, step);
1562             cv::GaussianBlur(img, img, cv::Size(7,7), 1.5, 1.5);
1563          }
1564          \endcode
1565
1566       <li> for quick initialization of small matrices and/or super-fast element access
1567
1568          \code
1569          double m[3][3] = {{a, b, c}, {d, e, f}, {g, h, i}};
1570          cv::Mat M = cv::Mat(3, 3, CV_64F, m).inv();
1571          \endcode
1572       </ol>
1573
1574        partial yet very common cases of this "user-allocated data" case are conversions
1575        from CvMat and IplImage to cv::Mat. For this purpose there are special constructors
1576        taking pointers to CvMat or IplImage and the optional
1577        flag indicating whether to copy the data or not.
1578
1579        Backward conversion from cv::Mat to CvMat or IplImage is provided via cast operators
1580        cv::Mat::operator CvMat() an cv::Mat::operator IplImage().
1581        The operators do not copy the data.
1582
1583
1584        \code
1585        IplImage* img = cvLoadImage("greatwave.jpg", 1);
1586        Mat mtx(img); // convert IplImage* -> cv::Mat
1587        CvMat oldmat = mtx; // convert cv::Mat -> CvMat
1588        CV_Assert(oldmat.cols == img->width && oldmat.rows == img->height &&
1589            oldmat.data.ptr == (uchar*)img->imageData && oldmat.step == img->widthStep);
1590        \endcode
1591
1592    <li> by using MATLAB-style matrix initializers, cv::Mat::zeros(), cv::Mat::ones(), cv::Mat::eye(), e.g.:
1593
1594    \code
1595    // create a double-precision identity martix and add it to M.
1596    M += Mat::eye(M.rows, M.cols, CV_64F);
1597    \endcode
1598
1599    <li> by using comma-separated initializer:
1600
1601    \code
1602    // create 3x3 double-precision identity matrix
1603    Mat M = (Mat_<double>(3,3) << 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1);
1604    \endcode
1605
1606    here we first call constructor of cv::Mat_ class (that we describe further) with the proper matrix,
1607    and then we just put "<<" operator followed by comma-separated values that can be constants,
1608    variables, expressions etc. Also, note the extra parentheses that are needed to avoid compiler errors.
1609
1610    </ul>
1611
1612    Once matrix is created, it will be automatically managed by using reference-counting mechanism
1613    (unless the matrix header is built on top of user-allocated data,
1614    in which case you should handle the data by yourself).
1615    The matrix data will be deallocated when no one points to it;
1616    if you want to release the data pointed by a matrix header before the matrix destructor is called,
1617    use cv::Mat::release().
1618
1619    The next important thing to learn about the matrix class is element access. Here is how the matrix is stored.
1620    The elements are stored in row-major order (row by row). The cv::Mat::data member points to the first element of the first row,
1621    cv::Mat::rows contains the number of matrix rows and cv::Mat::cols - the number of matrix columns. There is yet another member,
1622    cv::Mat::step that is used to actually compute address of a matrix element. cv::Mat::step is needed because the matrix can be
1623    a part of another matrix or because there can some padding space in the end of each row for a proper alignment.
1624
1625    \image html roi.png
1626
1627    Given these parameters, address of the matrix element M_{ij} is computed as following:
1628
1629    addr(M_{ij})=M.data + M.step*i + j*M.elemSize()
1630
1631    if you know the matrix element type, e.g. it is float, then you can use cv::Mat::at() method:
1632
1633    addr(M_{ij})=&M.at<float>(i,j)
1634
1635    (where & is used to convert the reference returned by cv::Mat::at() to a pointer).
1636    if you need to process a whole row of matrix, the most efficient way is to get
1637    the pointer to the row first, and then just use plain C operator []:
1638
1639    \code
1640    // compute sum of positive matrix elements
1641    // (assuming that M is double-precision matrix)
1642    double sum=0;
1643    for(int i = 0; i < M.rows; i++)
1644    {
1645        const double* Mi = M.ptr<double>(i);
1646        for(int j = 0; j < M.cols; j++)
1647            sum += std::max(Mi[j], 0.);
1648    }
1649    \endcode
1650
1651    Some operations, like the above one, do not actually depend on the matrix shape,
1652    they just process elements of a matrix one by one (or elements from multiple matrices
1653    that are sitting in the same place, e.g. matrix addition). Such operations are called
1654    element-wise and it makes sense to check whether all the input/output matrices are continuous,
1655    i.e. have no gaps in the end of each row, and if yes, process them as a single long row:
1656
1657    \code
1658    // compute sum of positive matrix elements, optimized variant
1659    double sum=0;
1660    int cols = M.cols, rows = M.rows;
1661    if(M.isContinuous())
1662    {
1663        cols *= rows;
1664        rows = 1;
1665    }
1666    for(int i = 0; i < rows; i++)
1667    {
1668        const double* Mi = M.ptr<double>(i);
1669        for(int j = 0; j < cols; j++)
1670            sum += std::max(Mi[j], 0.);
1671    }
1672    \endcode
1673    in the case of continuous matrix the outer loop body will be executed just once,
1674    so the overhead will be smaller, which will be especially noticeable in the case of small matrices.
1675
1676    Finally, there are STL-style iterators that are smart enough to skip gaps between successive rows:
1677    \code
1678    // compute sum of positive matrix elements, iterator-based variant
1679    double sum=0;
1680    MatConstIterator_<double> it = M.begin<double>(), it_end = M.end<double>();
1681    for(; it != it_end; ++it)
1682        sum += std::max(*it, 0.);
1683    \endcode
1684
1685    The matrix iterators are random-access iterators, so they can be passed
1686    to any STL algorithm, including std::sort().
1687 */
1688 class CV_EXPORTS Mat
1689 {
1690 public:
1691     //! default constructor
1692     Mat();
1693     //! constructs 2D matrix of the specified size and type
1694     // (_type is CV_8UC1, CV_64FC3, CV_32SC(12) etc.)
1695     Mat(int rows, int cols, int type);
1696     Mat(Size size, int type);
1697     //! constucts 2D matrix and fills it with the specified value _s.
1698     Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);
1699     Mat(Size size, int type, const Scalar& s);
1700
1701     //! constructs n-dimensional matrix
1702     Mat(int ndims, const int* sizes, int type);
1703     Mat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s);
1704
1705     //! copy constructor
1706     Mat(const Mat& m);
1707     //! constructor for matrix headers pointing to user-allocated data
1708     Mat(int rows, int cols, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
1709     Mat(Size size, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
1710     Mat(int ndims, const int* sizes, int type, void* data, const size_t* steps=0);
1711
1712     //! creates a matrix header for a part of the bigger matrix
1713     Mat(const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
1714     Mat(const Mat& m, const Rect& roi);
1715     Mat(const Mat& m, const Range* ranges);
1716     //! converts old-style CvMat to the new matrix; the data is not copied by default
1717     Mat(const CvMat* m, bool copyData=false);
1718     //! converts old-style CvMatND to the new matrix; the data is not copied by default
1719     Mat(const CvMatND* m, bool copyData=false);
1720     //! converts old-style IplImage to the new matrix; the data is not copied by default
1721     Mat(const IplImage* img, bool copyData=false);
1722     //! builds matrix from std::vector with or without copying the data
1723     template<typename _Tp> explicit Mat(const vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
1724     //! builds matrix from cv::Vec; the data is copied by default
1725     template<typename _Tp, int n> explicit Mat(const Vec<_Tp, n>& vec, bool copyData=true);
1726     //! builds matrix from cv::Matx; the data is copied by default
1727     template<typename _Tp, int m, int n> explicit Mat(const Matx<_Tp, m, n>& mtx, bool copyData=true);
1728     //! builds matrix from a 2D point
1729     template<typename _Tp> explicit Mat(const Point_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
1730     //! builds matrix from a 3D point
1731     template<typename _Tp> explicit Mat(const Point3_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
1732     //! builds matrix from comma initializer
1733     template<typename _Tp> explicit Mat(const MatCommaInitializer_<_Tp>& commaInitializer);
1734
1735     //! download data from GpuMat
1736     explicit Mat(const gpu::GpuMat& m);
1737
1738     //! destructor - calls release()
1739     ~Mat();
1740     //! assignment operators
1741     Mat& operator = (const Mat& m);
1742     Mat& operator = (const MatExpr& expr);
1743
1744     //! returns a new matrix header for the specified row
1745     Mat row(int y) const;
1746     //! returns a new matrix header for the specified column
1747     Mat col(int x) const;
1748     //! ... for the specified row span
1749     Mat rowRange(int startrow, int endrow) const;
1750     Mat rowRange(const Range& r) const;
1751     //! ... for the specified column span
1752     Mat colRange(int startcol, int endcol) const;
1753     Mat colRange(const Range& r) const;
1754     //! ... for the specified diagonal
1755     // (d=0 - the main diagonal,
1756     //  >0 - a diagonal from the lower half,
1757     //  <0 - a diagonal from the upper half)
1758     Mat diag(int d=0) const;
1759     //! constructs a square diagonal matrix which main diagonal is vector "d"
1760     static Mat diag(const Mat& d);
1761
1762     //! returns deep copy of the matrix, i.e. the data is copied
1763     Mat clone() const;
1764     //! copies the matrix content to "m".
1765     // It calls m.create(this->size(), this->type()).
1766     void copyTo( OutputArray m ) const;
1767     //! copies those matrix elements to "m" that are marked with non-zero mask elements.
1768     void copyTo( OutputArray m, InputArray mask ) const;
1769     //! converts matrix to another datatype with optional scalng. See cvConvertScale.
1770     void convertTo( OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
1771
1772     void assignTo( Mat& m, int type=-1 ) const;
1773
1774     //! sets every matrix element to s
1775     Mat& operator = (const Scalar& s);
1776     //! sets some of the matrix elements to s, according to the mask
1777     Mat& setTo(InputArray value, InputArray mask=noArray());
1778     //! creates alternative matrix header for the same data, with different
1779     // number of channels and/or different number of rows. see cvReshape.
1780     Mat reshape(int cn, int rows=0) const;
1781     Mat reshape(int cn, int newndims, const int* newsz) const;
1782
1783     //! matrix transposition by means of matrix expressions
1784     MatExpr t() const;
1785     //! matrix inversion by means of matrix expressions
1786     MatExpr inv(int method=DECOMP_LU) const;
1787     //! per-element matrix multiplication by means of matrix expressions
1788     MatExpr mul(InputArray m, double scale=1) const;
1789
1790     //! computes cross-product of 2 3D vectors
1791     Mat cross(InputArray m) const;
1792     //! computes dot-product
1793     double dot(InputArray m) const;
1794
1795     //! Matlab-style matrix initialization
1796     static MatExpr zeros(int rows, int cols, int type);
1797     static MatExpr zeros(Size size, int type);
1798     static MatExpr zeros(int ndims, const int* sz, int type);
1799     static MatExpr ones(int rows, int cols, int type);
1800     static MatExpr ones(Size size, int type);
1801     static MatExpr ones(int ndims, const int* sz, int type);
1802     static MatExpr eye(int rows, int cols, int type);
1803     static MatExpr eye(Size size, int type);
1804
1805     //! allocates new matrix data unless the matrix already has specified size and type.
1806     // previous data is unreferenced if needed.
1807     void create(int rows, int cols, int type);
1808     void create(Size size, int type);
1809     void create(int ndims, const int* sizes, int type);
1810
1811     //! increases the reference counter; use with care to avoid memleaks
1812     void addref();
1813     //! decreases reference counter;
1814     // deallocates the data when reference counter reaches 0.
1815     void release();
1816
1817     //! deallocates the matrix data
1818     void deallocate();
1819     //! internal use function; properly re-allocates _size, _step arrays
1820     void copySize(const Mat& m);
1821
1822     //! reserves enough space to fit sz hyper-planes
1823     void reserve(size_t sz);
1824     //! resizes matrix to the specified number of hyper-planes
1825     void resize(size_t sz);
1826     //! resizes matrix to the specified number of hyper-planes; initializes the newly added elements
1827     void resize(size_t sz, const Scalar& s);
1828     //! internal function
1829     void push_back_(const void* elem);
1830     //! adds element to the end of 1d matrix (or possibly multiple elements when _Tp=Mat)
1831     template<typename _Tp> void push_back(const _Tp& elem);
1832     template<typename _Tp> void push_back(const Mat_<_Tp>& elem);
1833     void push_back(const Mat& m);
1834     //! removes several hyper-planes from bottom of the matrix
1835     void pop_back(size_t nelems=1);
1836
1837     //! locates matrix header within a parent matrix. See below
1838     void locateROI( Size& wholeSize, Point& ofs ) const;
1839     //! moves/resizes the current matrix ROI inside the parent matrix.
1840     Mat& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
1841     //! extracts a rectangular sub-matrix
1842     // (this is a generalized form of row, rowRange etc.)
1843     Mat operator()( Range rowRange, Range colRange ) const;
1844     Mat operator()( const Rect& roi ) const;
1845     Mat operator()( const Range* ranges ) const;
1846
1847     //! converts header to CvMat; no data is copied
1848     operator CvMat() const;
1849     //! converts header to CvMatND; no data is copied
1850     operator CvMatND() const;
1851     //! converts header to IplImage; no data is copied
1852     operator IplImage() const;
1853
1854     template<typename _Tp> operator vector<_Tp>() const;
1855     template<typename _Tp, int n> operator Vec<_Tp, n>() const;
1856     template<typename _Tp, int m, int n> operator Matx<_Tp, m, n>() const;
1857
1858     //! returns true iff the matrix data is continuous
1859     // (i.e. when there are no gaps between successive rows).
1860     // similar to CV_IS_MAT_CONT(cvmat->type)
1861     bool isContinuous() const;
1862
1863     //! returns true if the matrix is a submatrix of another matrix
1864     bool isSubmatrix() const;
1865
1866     //! returns element size in bytes,
1867     // similar to CV_ELEM_SIZE(cvmat->type)
1868     size_t elemSize() const;
1869     //! returns the size of element channel in bytes.
1870     size_t elemSize1() const;
1871     //! returns element type, similar to CV_MAT_TYPE(cvmat->type)
1872     int type() const;
1873     //! returns element type, similar to CV_MAT_DEPTH(cvmat->type)
1874     int depth() const;
1875     //! returns element type, similar to CV_MAT_CN(cvmat->type)
1876     int channels() const;
1877     //! returns step/elemSize1()
1878     size_t step1(int i=0) const;
1879     //! returns true if matrix data is NULL
1880     bool empty() const;
1881     //! returns the total number of matrix elements
1882     size_t total() const;
1883
1884     //! returns N if the matrix is 1-channel (N x ptdim) or ptdim-channel (1 x N) or (N x 1); negative number otherwise
1885     int checkVector(int elemChannels, int depth=-1, bool requireContinuous=true) const;
1886
1887     //! returns pointer to i0-th submatrix along the dimension #0
1888     uchar* ptr(int i0=0);
1889     const uchar* ptr(int i0=0) const;
1890
1891     //! returns pointer to (i0,i1) submatrix along the dimensions #0 and #1
1892     uchar* ptr(int i0, int i1);
1893     const uchar* ptr(int i0, int i1) const;
1894
1895     //! returns pointer to (i0,i1,i3) submatrix along the dimensions #0, #1, #2
1896     uchar* ptr(int i0, int i1, int i2);
1897     const uchar* ptr(int i0, int i1, int i2) const;
1898
1899     //! returns pointer to the matrix element
1900     uchar* ptr(const int* idx);
1901     //! returns read-only pointer to the matrix element
1902     const uchar* ptr(const int* idx) const;
1903
1904     template<int n> uchar* ptr(const Vec<int, n>& idx);
1905     template<int n> const uchar* ptr(const Vec<int, n>& idx) const;
1906
1907     //! template version of the above method
1908     template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0=0);
1909     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0=0) const;
1910
1911     template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0, int i1);
1912     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0, int i1) const;
1913
1914     template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0, int i1, int i2);
1915     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0, int i1, int i2) const;
1916
1917     template<typename _Tp> _Tp* ptr(const int* idx);
1918     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(const int* idx) const;
1919
1920     template<typename _Tp, int n> _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx);
1921     template<typename _Tp, int n> const _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx) const;
1922
1923     //! the same as above, with the pointer dereferencing
1924     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0=0);
1925     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0=0) const;
1926
1927     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1);
1928     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1) const;
1929
1930     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1, int i2);
1931     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1, int i2) const;
1932
1933     template<typename _Tp> _Tp& at(const int* idx);
1934     template<typename _Tp> const _Tp& at(const int* idx) const;
1935
1936     template<typename _Tp, int n> _Tp& at(const Vec<int, n>& idx);
1937     template<typename _Tp, int n> const _Tp& at(const Vec<int, n>& idx) const;
1938
1939     //! special versions for 2D arrays (especially convenient for referencing image pixels)
1940     template<typename _Tp> _Tp& at(Point pt);
1941     template<typename _Tp> const _Tp& at(Point pt) const;
1942
1943     //! template methods for iteration over matrix elements.
1944     // the iterators take care of skipping gaps in the end of rows (if any)
1945     template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> begin();
1946     template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> end();
1947     template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> begin() const;
1948     template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> end() const;
1949
1950     enum { MAGIC_VAL=0x42FF0000, AUTO_STEP=0, CONTINUOUS_FLAG=CV_MAT_CONT_FLAG, SUBMATRIX_FLAG=CV_SUBMAT_FLAG };
1951
1952     /*! includes several bit-fields:
1953          - the magic signature
1954          - continuity flag
1955          - depth
1956          - number of channels
1957      */
1958     int flags;
1959     //! the matrix dimensionality, >= 2
1960     int dims;
1961     //! the number of rows and columns or (-1, -1) when the matrix has more than 2 dimensions
1962     int rows, cols;
1963     //! pointer to the data
1964     uchar* data;
1965
1966     //! pointer to the reference counter;
1967     // when matrix points to user-allocated data, the pointer is NULL
1968     int* refcount;
1969
1970     //! helper fields used in locateROI and adjustROI
1971     uchar* datastart;
1972     uchar* dataend;
1973     uchar* datalimit;
1974
1975     //! custom allocator
1976     MatAllocator* allocator;
1977
1978     struct CV_EXPORTS MSize
1979     {
1980         MSize(int* _p);
1981         Size operator()() const;
1982         const int& operator[](int i) const;
1983         int& operator[](int i);
1984         operator const int*() const;
1985         bool operator == (const MSize& sz) const;
1986         bool operator != (const MSize& sz) const;
1987
1988         int* p;
1989     };
1990
1991     struct CV_EXPORTS MStep
1992     {
1993         MStep();
1994         MStep(size_t s);
1995         const size_t& operator[](int i) const;
1996         size_t& operator[](int i);
1997         operator size_t() const;
1998         MStep& operator = (size_t s);
1999
2000         size_t* p;
2001         size_t buf[2];
2002     protected:
2003         MStep& operator = (const MStep&);
2004     };
2005
2006     MSize size;
2007     MStep step;
2008
2009 protected:
2010     void initEmpty();
2011 };
2012
2013
2014 /*!
2015    Random Number Generator
2016
2017    The class implements RNG using Multiply-with-Carry algorithm
2018 */
2019 class CV_EXPORTS RNG
2020 {
2021 public:
2022     enum { UNIFORM=0, NORMAL=1 };
2023
2024     RNG();
2025     RNG(uint64 state);
2026     //! updates the state and returns the next 32-bit unsigned integer random number
2027     unsigned next();
2028
2029     operator uchar();
2030     operator schar();
2031     operator ushort();
2032     operator short();
2033     operator unsigned();
2034     //! returns a random integer sampled uniformly from [0, N).
2035     unsigned operator ()(unsigned N);
2036     unsigned operator ()();
2037     operator int();
2038     operator float();
2039     operator double();
2040     //! returns uniformly distributed integer random number from [a,b) range
2041     int uniform(int a, int b);
2042     //! returns uniformly distributed floating-point random number from [a,b) range
2043     float uniform(float a, float b);
2044     //! returns uniformly distributed double-precision floating-point random number from [a,b) range
2045     double uniform(double a, double b);
2046     void fill( InputOutputArray mat, int distType, InputArray a, InputArray b, bool saturateRange=false );
2047     //! returns Gaussian random variate with mean zero.
2048     double gaussian(double sigma);
2049
2050     uint64 state;
2051 };
2052
2053 /*!
2054    Random Number Generator - MT
2055
2056    The class implements RNG using the Mersenne Twister algorithm
2057 */
2058 class CV_EXPORTS RNG_MT19937
2059 {
2060 public:
2061     RNG_MT19937();
2062     RNG_MT19937(unsigned s);
2063     void seed(unsigned s);
2064
2065     unsigned next();
2066
2067     operator int();
2068     operator unsigned();
2069     operator float();
2070     operator double();
2071
2072     unsigned operator ()(unsigned N);
2073     unsigned operator ()();
2074
2075     //! returns uniformly distributed integer random number from [a,b) range
2076     int uniform(int a, int b);
2077     //! returns uniformly distributed floating-point random number from [a,b) range
2078     float uniform(float a, float b);
2079     //! returns uniformly distributed double-precision floating-point random number from [a,b) range
2080     double uniform(double a, double b);
2081
2082 private:
2083     enum PeriodParameters {N = 624, M = 397};
2084     unsigned state[N];
2085     int mti;
2086 };
2087
2088 /*!
2089  Termination criteria in iterative algorithms
2090  */
2091 class CV_EXPORTS TermCriteria
2092 {
2093 public:
2094     enum
2095     {
2096         COUNT=1, //!< the maximum number of iterations or elements to compute
2097         MAX_ITER=COUNT, //!< ditto
2098         EPS=2 //!< the desired accuracy or change in parameters at which the iterative algorithm stops
2099     };
2100
2101     //! default constructor
2102     TermCriteria();
2103     //! full constructor
2104     TermCriteria(int type, int maxCount, double epsilon);
2105     //! conversion from CvTermCriteria
2106     TermCriteria(const CvTermCriteria& criteria);
2107     //! conversion to CvTermCriteria
2108     operator CvTermCriteria() const;
2109
2110     int type; //!< the type of termination criteria: COUNT, EPS or COUNT + EPS
2111     int maxCount; // the maximum number of iterations/elements
2112     double epsilon; // the desired accuracy
2113 };
2114
2115
2116 typedef void (*BinaryFunc)(const uchar* src1, size_t step1,
2117                            const uchar* src2, size_t step2,
2118                            uchar* dst, size_t step, Size sz,
2119                            void*);
2120
2121 CV_EXPORTS BinaryFunc getConvertFunc(int sdepth, int ddepth);
2122 CV_EXPORTS BinaryFunc getConvertScaleFunc(int sdepth, int ddepth);
2123 CV_EXPORTS BinaryFunc getCopyMaskFunc(size_t esz);
2124
2125 //! swaps two matrices
2126 CV_EXPORTS void swap(Mat& a, Mat& b);
2127
2128 //! converts array (CvMat or IplImage) to cv::Mat
2129 CV_EXPORTS Mat cvarrToMat(const CvArr* arr, bool copyData=false,
2130                           bool allowND=true, int coiMode=0);
2131 //! extracts Channel of Interest from CvMat or IplImage and makes cv::Mat out of it.
2132 CV_EXPORTS void extractImageCOI(const CvArr* arr, OutputArray coiimg, int coi=-1);
2133 //! inserts single-channel cv::Mat into a multi-channel CvMat or IplImage
2134 CV_EXPORTS void insertImageCOI(InputArray coiimg, CvArr* arr, int coi=-1);
2135
2136 //! adds one matrix to another (dst = src1 + src2)
2137 CV_EXPORTS_W void add(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
2138                       InputArray mask=noArray(), int dtype=-1);
2139 //! subtracts one matrix from another (dst = src1 - src2)
2140 CV_EXPORTS_W void subtract(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
2141                            InputArray mask=noArray(), int dtype=-1);
2142
2143 //! computes element-wise weighted product of the two arrays (dst = scale*src1*src2)
2144 CV_EXPORTS_W void multiply(InputArray src1, InputArray src2,
2145                            OutputArray dst, double scale=1, int dtype=-1);
2146
2147 //! computes element-wise weighted quotient of the two arrays (dst = scale*src1/src2)
2148 CV_EXPORTS_W void divide(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
2149                          double scale=1, int dtype=-1);
2150
2151 //! computes element-wise weighted reciprocal of an array (dst = scale/src2)
2152 CV_EXPORTS_W void divide(double scale, InputArray src2,
2153                          OutputArray dst, int dtype=-1);
2154
2155 //! adds scaled array to another one (dst = alpha*src1 + src2)
2156 CV_EXPORTS_W void scaleAdd(InputArray src1, double alpha, InputArray src2, OutputArray dst);
2157
2158 //! computes weighted sum of two arrays (dst = alpha*src1 + beta*src2 + gamma)
2159 CV_EXPORTS_W void addWeighted(InputArray src1, double alpha, InputArray src2,
2160                               double beta, double gamma, OutputArray dst, int dtype=-1);
2161
2162 //! scales array elements, computes absolute values and converts the results to 8-bit unsigned integers: dst(i)=saturate_cast<uchar>abs(src(i)*alpha+beta)
2163 CV_EXPORTS_W void convertScaleAbs(InputArray src, OutputArray dst,
2164                                   double alpha=1, double beta=0);
2165 //! transforms array of numbers using a lookup table: dst(i)=lut(src(i))
2166 CV_EXPORTS_W void LUT(InputArray src, InputArray lut, OutputArray dst,
2167                       int interpolation=0);
2168
2169 //! computes sum of array elements
2170 CV_EXPORTS_AS(sumElems) Scalar sum(InputArray src);
2171 //! computes the number of nonzero array elements
2172 CV_EXPORTS_W int countNonZero( InputArray src );
2173 //! returns the list of locations of non-zero pixels
2174 CV_EXPORTS_W void findNonZero( InputArray src, OutputArray idx );
2175
2176 //! computes mean value of selected array elements
2177 CV_EXPORTS_W Scalar mean(InputArray src, InputArray mask=noArray());
2178 //! computes mean value and standard deviation of all or selected array elements
2179 CV_EXPORTS_W void meanStdDev(InputArray src, OutputArray mean, OutputArray stddev,
2180                              InputArray mask=noArray());
2181 //! computes norm of the selected array part
2182 CV_EXPORTS_W double norm(InputArray src1, int normType=NORM_L2, InputArray mask=noArray());
2183 //! computes norm of selected part of the difference between two arrays
2184 CV_EXPORTS_W double norm(InputArray src1, InputArray src2,
2185                          int normType=NORM_L2, InputArray mask=noArray());
2186
2187 //! naive nearest neighbor finder
2188 CV_EXPORTS_W void batchDistance(InputArray src1, InputArray src2,
2189                                 OutputArray dist, int dtype, OutputArray nidx,
2190                                 int normType=NORM_L2, int K=0,
2191                                 InputArray mask=noArray(), int update=0,
2192                                 bool crosscheck=false);
2193
2194 //! scales and shifts array elements so that either the specified norm (alpha) or the minimum (alpha) and maximum (beta) array values get the specified values
2195 CV_EXPORTS_W void normalize( InputArray src, OutputArray dst, double alpha=1, double beta=0,
2196                              int norm_type=NORM_L2, int dtype=-1, InputArray mask=noArray());
2197
2198 //! finds global minimum and maximum array elements and returns their values and their locations
2199 CV_EXPORTS_W void minMaxLoc(InputArray src, CV_OUT double* minVal,
2200                            CV_OUT double* maxVal=0, CV_OUT Point* minLoc=0,
2201                            CV_OUT Point* maxLoc=0, InputArray mask=noArray());
2202 CV_EXPORTS void minMaxIdx(InputArray src, double* minVal, double* maxVal,
2203                           int* minIdx=0, int* maxIdx=0, InputArray mask=noArray());
2204
2205 //! transforms 2D matrix to 1D row or column vector by taking sum, minimum, maximum or mean value over all the rows
2206 CV_EXPORTS_W void reduce(InputArray src, OutputArray dst, int dim, int rtype, int dtype=-1);
2207
2208 //! makes multi-channel array out of several single-channel arrays
2209 CV_EXPORTS void merge(const Mat* mv, size_t count, OutputArray dst);
2210 CV_EXPORTS void merge(const vector<Mat>& mv, OutputArray dst );
2211
2212 //! makes multi-channel array out of several single-channel arrays
2213 CV_EXPORTS_W void merge(InputArrayOfArrays mv, OutputArray dst);
2214
2215 //! copies each plane of a multi-channel array to a dedicated array
2216 CV_EXPORTS void split(const Mat& src, Mat* mvbegin);
2217 CV_EXPORTS void split(const Mat& m, vector<Mat>& mv );
2218
2219 //! copies each plane of a multi-channel array to a dedicated array
2220 CV_EXPORTS_W void split(InputArray m, OutputArrayOfArrays mv);
2221
2222 //! copies selected channels from the input arrays to the selected channels of the output arrays
2223 CV_EXPORTS void mixChannels(const Mat* src, size_t nsrcs, Mat* dst, size_t ndsts,
2224                             const int* fromTo, size_t npairs);
2225 CV_EXPORTS void mixChannels(const vector<Mat>& src, vector<Mat>& dst,
2226                             const int* fromTo, size_t npairs);
2227 CV_EXPORTS_W void mixChannels(InputArrayOfArrays src, InputArrayOfArrays dst,
2228                               const vector<int>& fromTo);
2229
2230 //! extracts a single channel from src (coi is 0-based index)
2231 CV_EXPORTS_W void extractChannel(InputArray src, OutputArray dst, int coi);
2232
2233 //! inserts a single channel to dst (coi is 0-based index)
2234 CV_EXPORTS_W void insertChannel(InputArray src, InputOutputArray dst, int coi);
2235
2236 //! reverses the order of the rows, columns or both in a matrix
2237 CV_EXPORTS_W void flip(InputArray src, OutputArray dst, int flipCode);
2238
2239 //! replicates the input matrix the specified number of times in the horizontal and/or vertical direction
2240 CV_EXPORTS_W void repeat(InputArray src, int ny, int nx, OutputArray dst);
2241 CV_EXPORTS Mat repeat(const Mat& src, int ny, int nx);
2242
2243 CV_EXPORTS void hconcat(const Mat* src, size_t nsrc, OutputArray dst);
2244 CV_EXPORTS void hconcat(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
2245 CV_EXPORTS_W void hconcat(InputArrayOfArrays src, OutputArray dst);
2246
2247 CV_EXPORTS void vconcat(const Mat* src, size_t nsrc, OutputArray dst);
2248 CV_EXPORTS void vconcat(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
2249 CV_EXPORTS_W void vconcat(InputArrayOfArrays src, OutputArray dst);
2250
2251 //! computes bitwise conjunction of the two arrays (dst = src1 & src2)
2252 CV_EXPORTS_W void bitwise_and(InputArray src1, InputArray src2,
2253                               OutputArray dst, InputArray mask=noArray());
2254 //! computes bitwise disjunction of the two arrays (dst = src1 | src2)
2255 CV_EXPORTS_W void bitwise_or(InputArray src1, InputArray src2,
2256                              OutputArray dst, InputArray mask=noArray());
2257 //! computes bitwise exclusive-or of the two arrays (dst = src1 ^ src2)
2258 CV_EXPORTS_W void bitwise_xor(InputArray src1, InputArray src2,
2259                               OutputArray dst, InputArray mask=noArray());
2260 //! inverts each bit of array (dst = ~src)
2261 CV_EXPORTS_W void bitwise_not(InputArray src, OutputArray dst,
2262                               InputArray mask=noArray());
2263 //! computes element-wise absolute difference of two arrays (dst = abs(src1 - src2))
2264 CV_EXPORTS_W void absdiff(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
2265 //! set mask elements for those array elements which are within the element-specific bounding box (dst = lowerb <= src && src < upperb)
2266 CV_EXPORTS_W void inRange(InputArray src, InputArray lowerb,
2267                           InputArray upperb, OutputArray dst);
2268 //! compares elements of two arrays (dst = src1 <cmpop> src2)
2269 CV_EXPORTS_W void compare(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, int cmpop);
2270 //! computes per-element minimum of two arrays (dst = min(src1, src2))
2271 CV_EXPORTS_W void min(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
2272 //! computes per-element maximum of two arrays (dst = max(src1, src2))
2273 CV_EXPORTS_W void max(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
2274
2275 //! computes per-element minimum of two arrays (dst = min(src1, src2))
2276 CV_EXPORTS void min(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst);
2277 //! computes per-element minimum of array and scalar (dst = min(src1, src2))
2278 CV_EXPORTS void min(const Mat& src1, double src2, Mat& dst);
2279 //! computes per-element maximum of two arrays (dst = max(src1, src2))
2280 CV_EXPORTS void max(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst);
2281 //! computes per-element maximum of array and scalar (dst = max(src1, src2))
2282 CV_EXPORTS void max(const Mat& src1, double src2, Mat& dst);
2283
2284 //! computes square root of each matrix element (dst = src**0.5)
2285 CV_EXPORTS_W void sqrt(InputArray src, OutputArray dst);
2286 //! raises the input matrix elements to the specified power (b = a**power)
2287 CV_EXPORTS_W void pow(InputArray src, double power, OutputArray dst);
2288 //! computes exponent of each matrix element (dst = e**src)
2289 CV_EXPORTS_W void exp(InputArray src, OutputArray dst);
2290 //! computes natural logarithm of absolute value of each matrix element: dst = log(abs(src))
2291 CV_EXPORTS_W void log(InputArray src, OutputArray dst);
2292 //! computes cube root of the argument
2293 CV_EXPORTS_W float cubeRoot(float val);
2294 //! computes the angle in degrees (0..360) of the vector (x,y)
2295 CV_EXPORTS_W float fastAtan2(float y, float x);
2296
2297 CV_EXPORTS void exp(const float* src, float* dst, int n);
2298 CV_EXPORTS void log(const float* src, float* dst, int n);
2299 CV_EXPORTS void fastAtan2(const float* y, const float* x, float* dst, int n, bool angleInDegrees);
2300 CV_EXPORTS void magnitude(const float* x, const float* y, float* dst, int n);
2301
2302 //! converts polar coordinates to Cartesian
2303 CV_EXPORTS_W void polarToCart(InputArray magnitude, InputArray angle,
2304                               OutputArray x, OutputArray y, bool angleInDegrees=false);
2305 //! converts Cartesian coordinates to polar
2306 CV_EXPORTS_W void cartToPolar(InputArray x, InputArray y,
2307                               OutputArray magnitude, OutputArray angle,
2308                               bool angleInDegrees=false);
2309 //! computes angle (angle(i)) of each (x(i), y(i)) vector
2310 CV_EXPORTS_W void phase(InputArray x, InputArray y, OutputArray angle,
2311                         bool angleInDegrees=false);
2312 //! computes magnitude (magnitude(i)) of each (x(i), y(i)) vector
2313 CV_EXPORTS_W void magnitude(InputArray x, InputArray y, OutputArray magnitude);
2314 //! checks that each matrix element is within the specified range.
2315 CV_EXPORTS_W bool checkRange(InputArray a, bool quiet=true, CV_OUT Point* pos=0,
2316                             double minVal=-DBL_MAX, double maxVal=DBL_MAX);
2317 //! converts NaN's to the given number
2318 CV_EXPORTS_W void patchNaNs(InputOutputArray a, double val=0);
2319
2320 //! implements generalized matrix product algorithm GEMM from BLAS
2321 CV_EXPORTS_W void gemm(InputArray src1, InputArray src2, double alpha,
2322                        InputArray src3, double gamma, OutputArray dst, int flags=0);
2323 //! multiplies matrix by its transposition from the left or from the right
2324 CV_EXPORTS_W void mulTransposed( InputArray src, OutputArray dst, bool aTa,
2325                                  InputArray delta=noArray(),
2326                                  double scale=1, int dtype=-1 );
2327 //! transposes the matrix
2328 CV_EXPORTS_W void transpose(InputArray src, OutputArray dst);
2329 //! performs affine transformation of each element of multi-channel input matrix
2330 CV_EXPORTS_W void transform(InputArray src, OutputArray dst, InputArray m );
2331 //! performs perspective transformation of each element of multi-channel input matrix
2332 CV_EXPORTS_W void perspectiveTransform(InputArray src, OutputArray dst, InputArray m );
2333
2334 //! extends the symmetrical matrix from the lower half or from the upper half
2335 CV_EXPORTS_W void completeSymm(InputOutputArray mtx, bool lowerToUpper=false);
2336 //! initializes scaled identity matrix
2337 CV_EXPORTS_W void setIdentity(InputOutputArray mtx, const Scalar& s=Scalar(1));
2338 //! computes determinant of a square matrix
2339 CV_EXPORTS_W double determinant(InputArray mtx);
2340 //! computes trace of a matrix
2341 CV_EXPORTS_W Scalar trace(InputArray mtx);
2342 //! computes inverse or pseudo-inverse matrix
2343 CV_EXPORTS_W double invert(InputArray src, OutputArray dst, int flags=DECOMP_LU);
2344 //! solves linear system or a least-square problem
2345 CV_EXPORTS_W bool solve(InputArray src1, InputArray src2,
2346                         OutputArray dst, int flags=DECOMP_LU);
2347
2348 enum
2349 {
2350     SORT_EVERY_ROW=0,
2351     SORT_EVERY_COLUMN=1,
2352     SORT_ASCENDING=0,
2353     SORT_DESCENDING=16
2354 };
2355
2356 //! sorts independently each matrix row or each matrix column
2357 CV_EXPORTS_W void sort(InputArray src, OutputArray dst, int flags);
2358 //! sorts independently each matrix row or each matrix column
2359 CV_EXPORTS_W void sortIdx(InputArray src, OutputArray dst, int flags);
2360 //! finds real roots of a cubic polynomial
2361 CV_EXPORTS_W int solveCubic(InputArray coeffs, OutputArray roots);
2362 //! finds real and complex roots of a polynomial
2363 CV_EXPORTS_W double solvePoly(InputArray coeffs, OutputArray roots, int maxIters=300);
2364 //! finds eigenvalues of a symmetric matrix
2365 CV_EXPORTS bool eigen(InputArray src, OutputArray eigenvalues, int lowindex=-1,
2366                       int highindex=-1);
2367 //! finds eigenvalues and eigenvectors of a symmetric matrix
2368 CV_EXPORTS bool eigen(InputArray src, OutputArray eigenvalues,
2369                       OutputArray eigenvectors,
2370                       int lowindex=-1, int highindex=-1);
2371 CV_EXPORTS_W bool eigen(InputArray src, bool computeEigenvectors,
2372                         OutputArray eigenvalues, OutputArray eigenvectors);
2373
2374 enum
2375 {
2376     COVAR_SCRAMBLED=0,
2377     COVAR_NORMAL=1,
2378     COVAR_USE_AVG=2,
2379     COVAR_SCALE=4,
2380     COVAR_ROWS=8,
2381     COVAR_COLS=16
2382 };
2383
2384 //! computes covariation matrix of a set of samples
2385 CV_EXPORTS void calcCovarMatrix( const Mat* samples, int nsamples, Mat& covar, Mat& mean,
2386                                  int flags, int ctype=CV_64F);
2387 //! computes covariation matrix of a set of samples
2388 CV_EXPORTS_W void calcCovarMatrix( InputArray samples, OutputArray covar,
2389                                    OutputArray mean, int flags, int ctype=CV_64F);
2390
2391 /*!
2392     Principal Component Analysis
2393
2394     The class PCA is used to compute the special basis for a set of vectors.
2395     The basis will consist of eigenvectors of the covariance matrix computed
2396     from the input set of vectors. After PCA is performed, vectors can be transformed from
2397     the original high-dimensional space to the subspace formed by a few most
2398     prominent eigenvectors (called the principal components),
2399     corresponding to the largest eigenvalues of the covariation matrix.
2400     Thus the dimensionality of the vector and the correlation between the coordinates is reduced.
2401
2402     The following sample is the function that takes two matrices. The first one stores the set
2403     of vectors (a row per vector) that is used to compute PCA, the second one stores another
2404     "test" set of vectors (a row per vector) that are first compressed with PCA,
2405     then reconstructed back and then the reconstruction error norm is computed and printed for each vector.
2406
2407     \code
2408     using namespace cv;
2409
2410     PCA compressPCA(const Mat& pcaset, int maxComponents,
2411                     const Mat& testset, Mat& compressed)
2412     {
2413         PCA pca(pcaset, // pass the data
2414                 Mat(), // we do not have a pre-computed mean vector,
2415                        // so let the PCA engine to compute it
2416                 CV_PCA_DATA_AS_ROW, // indicate that the vectors
2417                                     // are stored as matrix rows
2418                                     // (use CV_PCA_DATA_AS_COL if the vectors are
2419                                     // the matrix columns)
2420                 maxComponents // specify, how many principal components to retain
2421                 );
2422         // if there is no test data, just return the computed basis, ready-to-use
2423         if( !testset.data )
2424             return pca;
2425         CV_Assert( testset.cols == pcaset.cols );
2426
2427         compressed.create(testset.rows, maxComponents, testset.type());
2428
2429         Mat reconstructed;
2430         for( int i = 0; i < testset.rows; i++ )
2431         {
2432             Mat vec = testset.row(i), coeffs = compressed.row(i), reconstructed;
2433             // compress the vector, the result will be stored
2434             // in the i-th row of the output matrix
2435             pca.project(vec, coeffs);
2436             // and then reconstruct it
2437             pca.backProject(coeffs, reconstructed);
2438             // and measure the error
2439             printf("%d. diff = %g\n", i, norm(vec, reconstructed, NORM_L2));
2440         }
2441         return pca;
2442     }
2443     \endcode
2444 */
2445 class CV_EXPORTS PCA
2446 {
2447 public:
2448     //! default constructor
2449     PCA();
2450     //! the constructor that performs PCA
2451     PCA(InputArray data, InputArray mean, int flags, int maxComponents=0);
2452     PCA(InputArray data, InputArray mean, int flags, double retainedVariance);
2453     //! operator that performs PCA. The previously stored data, if any, is released
2454     PCA& operator()(InputArray data, InputArray mean, int flags, int maxComponents=0);
2455     PCA& computeVar(InputArray data, InputArray mean, int flags, double retainedVariance);
2456     //! projects vector from the original space to the principal components subspace
2457     Mat project(InputArray vec) const;
2458     //! projects vector from the original space to the principal components subspace
2459     void project(InputArray vec, OutputArray result) const;
2460     //! reconstructs the original vector from the projection
2461     Mat backProject(InputArray vec) const;
2462     //! reconstructs the original vector from the projection
2463     void backProject(InputArray vec, OutputArray result) const;
2464
2465     Mat eigenvectors; //!< eigenvectors of the covariation matrix
2466     Mat eigenvalues; //!< eigenvalues of the covariation matrix
2467     Mat mean; //!< mean value subtracted before the projection and added after the back projection
2468 };
2469
2470 CV_EXPORTS_W void PCACompute(InputArray data, CV_OUT InputOutputArray mean,
2471                              OutputArray eigenvectors, int maxComponents=0);
2472
2473 CV_EXPORTS_W void PCAComputeVar(InputArray data, CV_OUT InputOutputArray mean,
2474                              OutputArray eigenvectors, double retainedVariance);
2475
2476 CV_EXPORTS_W void PCAProject(InputArray data, InputArray mean,
2477                              InputArray eigenvectors, OutputArray result);
2478
2479 CV_EXPORTS_W void PCABackProject(InputArray data, InputArray mean,
2480                                  InputArray eigenvectors, OutputArray result);
2481
2482
2483 /*!
2484     Singular Value Decomposition class
2485
2486     The class is used to compute Singular Value Decomposition of a floating-point matrix and then
2487     use it to solve least-square problems, under-determined linear systems, invert matrices,
2488     compute condition numbers etc.
2489
2490     For a bit faster operation you can pass flags=SVD::MODIFY_A|... to modify the decomposed matrix
2491     when it is not necessarily to preserve it. If you want to compute condition number of a matrix
2492     or absolute value of its determinant - you do not need SVD::u or SVD::vt,
2493     so you can pass flags=SVD::NO_UV|... . Another flag SVD::FULL_UV indicates that the full-size SVD::u and SVD::vt
2494     must be computed, which is not necessary most of the time.
2495 */
2496 class CV_EXPORTS SVD
2497 {
2498 public:
2499     enum { MODIFY_A=1, NO_UV=2, FULL_UV=4 };
2500     //! the default constructor
2501     SVD();
2502     //! the constructor that performs SVD
2503     SVD( InputArray src, int flags=0 );
2504     //! the operator that performs SVD. The previously allocated SVD::u, SVD::w are SVD::vt are released.
2505     SVD& operator ()( InputArray src, int flags=0 );
2506
2507     //! decomposes matrix and stores the results to user-provided matrices
2508     static void compute( InputArray src, OutputArray w,
2509                          OutputArray u, OutputArray vt, int flags=0 );
2510     //! computes singular values of a matrix
2511     static void compute( InputArray src, OutputArray w, int flags=0 );
2512     //! performs back substitution
2513     static void backSubst( InputArray w, InputArray u,
2514                            InputArray vt, InputArray rhs,
2515                            OutputArray dst );
2516
2517     template<typename _Tp, int m, int n, int nm> static void compute( const Matx<_Tp, m, n>& a,
2518         Matx<_Tp, nm, 1>& w, Matx<_Tp, m, nm>& u, Matx<_Tp, n, nm>& vt );
2519     template<typename _Tp, int m, int n, int nm> static void compute( const Matx<_Tp, m, n>& a,
2520         Matx<_Tp, nm, 1>& w );
2521     template<typename _Tp, int m, int n, int nm, int nb> static void backSubst( const Matx<_Tp, nm, 1>& w,
2522         const Matx<_Tp, m, nm>& u, const Matx<_Tp, n, nm>& vt, const Matx<_Tp, m, nb>& rhs, Matx<_Tp, n, nb>& dst );
2523
2524     //! finds dst = arg min_{|dst|=1} |m*dst|
2525     static void solveZ( InputArray src, OutputArray dst );
2526     //! performs back substitution, so that dst is the solution or pseudo-solution of m*dst = rhs, where m is the decomposed matrix
2527     void backSubst( InputArray rhs, OutputArray dst ) const;
2528
2529     Mat u, w, vt;
2530 };
2531
2532 //! computes SVD of src
2533 CV_EXPORTS_W void SVDecomp( InputArray src, CV_OUT OutputArray w,
2534     CV_OUT OutputArray u, CV_OUT OutputArray vt, int flags=0 );
2535
2536 //! performs back substitution for the previously computed SVD
2537 CV_EXPORTS_W void SVBackSubst( InputArray w, InputArray u, InputArray vt,
2538                                InputArray rhs, CV_OUT OutputArray dst );
2539
2540 //! computes Mahalanobis distance between two vectors: sqrt((v1-v2)'*icovar*(v1-v2)), where icovar is the inverse covariation matrix
2541 CV_EXPORTS_W double Mahalanobis(InputArray v1, InputArray v2, InputArray icovar);
2542 //! a synonym for Mahalanobis
2543 CV_EXPORTS double Mahalonobis(InputArray v1, InputArray v2, InputArray icovar);
2544
2545 //! performs forward or inverse 1D or 2D Discrete Fourier Transformation
2546 CV_EXPORTS_W void dft(InputArray src, OutputArray dst, int flags=0, int nonzeroRows=0);
2547 //! performs inverse 1D or 2D Discrete Fourier Transformation
2548 CV_EXPORTS_W void idft(InputArray src, OutputArray dst, int flags=0, int nonzeroRows=0);
2549 //! performs forward or inverse 1D or 2D Discrete Cosine Transformation
2550 CV_EXPORTS_W void dct(InputArray src, OutputArray dst, int flags=0);
2551 //! performs inverse 1D or 2D Discrete Cosine Transformation
2552 CV_EXPORTS_W void idct(InputArray src, OutputArray dst, int flags=0);
2553 //! computes element-wise product of the two Fourier spectrums. The second spectrum can optionally be conjugated before the multiplication
2554 CV_EXPORTS_W void mulSpectrums(InputArray a, InputArray b, OutputArray c,
2555                                int flags, bool conjB=false);
2556 //! computes the minimal vector size vecsize1 >= vecsize so that the dft() of the vector of length vecsize1 can be computed efficiently
2557 CV_EXPORTS_W int getOptimalDFTSize(int vecsize);
2558
2559 /*!
2560  Various k-Means flags
2561 */
2562 enum
2563 {
2564     KMEANS_RANDOM_CENTERS=0, // Chooses random centers for k-Means initialization
2565     KMEANS_PP_CENTERS=2,     // Uses k-Means++ algorithm for initialization
2566     KMEANS_USE_INITIAL_LABELS=1 // Uses the user-provided labels for K-Means initialization
2567 };
2568 //! clusters the input data using k-Means algorithm
2569 CV_EXPORTS_W double kmeans( InputArray data, int K, CV_OUT InputOutputArray bestLabels,
2570                             TermCriteria criteria, int attempts,
2571                             int flags, OutputArray centers=noArray() );
2572
2573 //! returns the thread-local Random number generator
2574 CV_EXPORTS RNG& theRNG();
2575
2576 //! returns the next unifomly-distributed random number of the specified type
2577 template<typename _Tp> static inline _Tp randu() { return (_Tp)theRNG(); }
2578
2579 //! fills array with uniformly-distributed random numbers from the range [low, high)
2580 CV_EXPORTS_W void randu(InputOutputArray dst, InputArray low, InputArray high);
2581
2582 //! fills array with normally-distributed random numbers with the specified mean and the standard deviation
2583 CV_EXPORTS_W void randn(InputOutputArray dst, InputArray mean, InputArray stddev);
2584
2585 //! shuffles the input array elements
2586 CV_EXPORTS void randShuffle(InputOutputArray dst, double iterFactor=1., RNG* rng=0);
2587 CV_EXPORTS_AS(randShuffle) void randShuffle_(InputOutputArray dst, double iterFactor=1.);
2588
2589 //! draws the line segment (pt1, pt2) in the image
2590 CV_EXPORTS_W void line(CV_IN_OUT Mat& img, Point pt1, Point pt2, const Scalar& color,
2591                      int thickness=1, int lineType=8, int shift=0);
2592
2593 //! draws the rectangle outline or a solid rectangle with the opposite corners pt1 and pt2 in the image
2594 CV_EXPORTS_W void rectangle(CV_IN_OUT Mat& img, Point pt1, Point pt2,
2595                           const Scalar& color, int thickness=1,
2596                           int lineType=8, int shift=0);
2597
2598 //! draws the rectangle outline or a solid rectangle covering rec in the image
2599 CV_EXPORTS void rectangle(CV_IN_OUT Mat& img, Rect rec,
2600                           const Scalar& color, int thickness=1,
2601                           int lineType=8, int shift=0);
2602
2603 //! draws the circle outline or a solid circle in the image
2604 CV_EXPORTS_W void circle(CV_IN_OUT Mat& img, Point center, int radius,
2605                        const Scalar& color, int thickness=1,
2606                        int lineType=8, int shift=0);
2607
2608 //! draws an elliptic arc, ellipse sector or a rotated ellipse in the image
2609 CV_EXPORTS_W void ellipse(CV_IN_OUT Mat& img, Point center, Size axes,
2610                         double angle, double startAngle, double endAngle,
2611                         const Scalar& color, int thickness=1,
2612                         int lineType=8, int shift=0);
2613
2614 //! draws a rotated ellipse in the image
2615 CV_EXPORTS_W void ellipse(CV_IN_OUT Mat& img, const RotatedRect& box, const Scalar& color,
2616                         int thickness=1, int lineType=8);
2617
2618 //! draws a filled convex polygon in the image
2619 CV_EXPORTS void fillConvexPoly(Mat& img, const Point* pts, int npts,
2620                                const Scalar& color, int lineType=8,
2621                                int shift=0);
2622 CV_EXPORTS_W void fillConvexPoly(InputOutputArray img, InputArray points,
2623                                  const Scalar& color, int lineType=8,
2624                                  int shift=0);
2625
2626 //! fills an area bounded by one or more polygons
2627 CV_EXPORTS void fillPoly(Mat& img, const Point** pts,
2628                          const int* npts, int ncontours,
2629                          const Scalar& color, int lineType=8, int shift=0,
2630                          Point offset=Point() );
2631
2632 CV_EXPORTS_W void fillPoly(InputOutputArray img, InputArrayOfArrays pts,
2633                            const Scalar& color, int lineType=8, int shift=0,
2634                            Point offset=Point() );
2635
2636 //! draws one or more polygonal curves
2637 CV_EXPORTS void polylines(Mat& img, const Point** pts, const int* npts,
2638                           int ncontours, bool isClosed, const Scalar& color,
2639                           int thickness=1, int lineType=8, int shift=0 );
2640
2641 CV_EXPORTS_W void polylines(InputOutputArray img, InputArrayOfArrays pts,
2642                             bool isClosed, const Scalar& color,
2643                             int thickness=1, int lineType=8, int shift=0 );
2644
2645 //! clips the line segment by the rectangle Rect(0, 0, imgSize.width, imgSize.height)
2646 CV_EXPORTS bool clipLine(Size imgSize, CV_IN_OUT Point& pt1, CV_IN_OUT Point& pt2);
2647
2648 //! clips the line segment by the rectangle imgRect
2649 CV_EXPORTS_W bool clipLine(Rect imgRect, CV_OUT CV_IN_OUT Point& pt1, CV_OUT CV_IN_OUT Point& pt2);
2650
2651 /*!
2652    Line iterator class
2653
2654    The class is used to iterate over all the pixels on the raster line
2655    segment connecting two specified points.
2656 */
2657 class CV_EXPORTS LineIterator
2658 {
2659 public:
2660     //! intializes the iterator
2661     LineIterator( const Mat& img, Point pt1, Point pt2,
2662                   int connectivity=8, bool leftToRight=false );
2663     //! returns pointer to the current pixel
2664     uchar* operator *();
2665     //! prefix increment operator (++it). shifts iterator to the next pixel
2666     LineIterator& operator ++();
2667     //! postfix increment operator (it++). shifts iterator to the next pixel
2668     LineIterator operator ++(int);
2669     //! returns coordinates of the current pixel
2670     Point pos() const;
2671
2672     uchar* ptr;
2673     const uchar* ptr0;
2674     int step, elemSize;
2675     int err, count;
2676     int minusDelta, plusDelta;
2677     int minusStep, plusStep;
2678 };
2679
2680 //! converts elliptic arc to a polygonal curve
2681 CV_EXPORTS_W void ellipse2Poly( Point center, Size axes, int angle,
2682                                 int arcStart, int arcEnd, int delta,
2683                                 CV_OUT vector<Point>& pts );
2684
2685 enum
2686 {
2687     FONT_HERSHEY_SIMPLEX = 0,
2688     FONT_HERSHEY_PLAIN = 1,
2689     FONT_HERSHEY_DUPLEX = 2,
2690     FONT_HERSHEY_COMPLEX = 3,
2691     FONT_HERSHEY_TRIPLEX = 4,
2692     FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL = 5,
2693     FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX = 6,
2694     FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX = 7,
2695     FONT_ITALIC = 16
2696 };
2697
2698 //! renders text string in the image
2699 CV_EXPORTS_W void putText( Mat& img, const string& text, Point org,
2700                          int fontFace, double fontScale, Scalar color,
2701                          int thickness=1, int lineType=8,
2702                          bool bottomLeftOrigin=false );
2703
2704 //! returns bounding box of the text string
2705 CV_EXPORTS_W Size getTextSize(const string& text, int fontFace,
2706                             double fontScale, int thickness,
2707                             CV_OUT int* baseLine);
2708
2709 ///////////////////////////////// Mat_<_Tp> ////////////////////////////////////
2710
2711 /*!
2712  Template matrix class derived from Mat
2713
2714  The class Mat_ is a "thin" template wrapper on top of cv::Mat. It does not have any extra data fields,
2715  nor it or cv::Mat have any virtual methods and thus references or pointers to these two classes
2716  can be safely converted one to another. But do it with care, for example:
2717
2718  \code
2719  // create 100x100 8-bit matrix
2720  Mat M(100,100,CV_8U);
2721  // this will compile fine. no any data conversion will be done.
2722  Mat_<float>& M1 = (Mat_<float>&)M;
2723  // the program will likely crash at the statement below
2724  M1(99,99) = 1.f;
2725  \endcode
2726
2727  While cv::Mat is sufficient in most cases, cv::Mat_ can be more convenient if you use a lot of element
2728  access operations and if you know matrix type at compile time.
2729  Note that cv::Mat::at<_Tp>(int y, int x) and cv::Mat_<_Tp>::operator ()(int y, int x) do absolutely the
2730  same thing and run at the same speed, but the latter is certainly shorter:
2731
2732  \code
2733  Mat_<double> M(20,20);
2734  for(int i = 0; i < M.rows; i++)
2735     for(int j = 0; j < M.cols; j++)
2736        M(i,j) = 1./(i+j+1);
2737  Mat E, V;
2738  eigen(M,E,V);
2739  cout << E.at<double>(0,0)/E.at<double>(M.rows-1,0);
2740  \endcode
2741
2742  It is easy to use Mat_ for multi-channel images/matrices - just pass cv::Vec as cv::Mat_ template parameter:
2743
2744  \code
2745  // allocate 320x240 color image and fill it with green (in RGB space)
2746  Mat_<Vec3b> img(240, 320, Vec3b(0,255,0));
2747  // now draw a diagonal white line
2748  for(int i = 0; i < 100; i++)
2749      img(i,i)=Vec3b(255,255,255);
2750  // and now modify the 2nd (red) channel of each pixel
2751  for(int i = 0; i < img.rows; i++)
2752     for(int j = 0; j < img.cols; j++)
2753        img(i,j)[2] ^= (uchar)(i ^ j); // img(y,x)[c] accesses c-th channel of the pixel (x,y)
2754  \endcode
2755 */
2756 template<typename _Tp> class Mat_ : public Mat
2757 {
2758 public:
2759     typedef _Tp value_type;
2760     typedef typename DataType<_Tp>::channel_type channel_type;
2761     typedef MatIterator_<_Tp> iterator;
2762     typedef MatConstIterator_<_Tp> const_iterator;
2763
2764     //! default constructor
2765     Mat_();
2766     //! equivalent to Mat(_rows, _cols, DataType<_Tp>::type)
2767     Mat_(int _rows, int _cols);
2768     //! constructor that sets each matrix element to specified value
2769     Mat_(int _rows, int _cols, const _Tp& value);
2770     //! equivalent to Mat(_size, DataType<_Tp>::type)
2771     explicit Mat_(Size _size);
2772     //! constructor that sets each matrix element to specified value
2773     Mat_(Size _size, const _Tp& value);
2774     //! n-dim array constructor
2775     Mat_(int _ndims, const int* _sizes);
2776     //! n-dim array constructor that sets each matrix element to specified value
2777     Mat_(int _ndims, const int* _sizes, const _Tp& value);
2778     //! copy/conversion contructor. If m is of different type, it's converted
2779     Mat_(const Mat& m);
2780     //! copy constructor
2781     Mat_(const Mat_& m);
2782     //! constructs a matrix on top of user-allocated data. step is in bytes(!!!), regardless of the type
2783     Mat_(int _rows, int _cols, _Tp* _data, size_t _step=AUTO_STEP);
2784     //! constructs n-dim matrix on top of user-allocated data. steps are in bytes(!!!), regardless of the type
2785     Mat_(int _ndims, const int* _sizes, _Tp* _data, const size_t* _steps=0);
2786     //! selects a submatrix
2787     Mat_(const Mat_& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
2788     //! selects a submatrix
2789     Mat_(const Mat_& m, const Rect& roi);
2790     //! selects a submatrix, n-dim version
2791     Mat_(const Mat_& m, const Range* ranges);
2792     //! from a matrix expression
2793     explicit Mat_(const MatExpr& e);
2794     //! makes a matrix out of Vec, std::vector, Point_ or Point3_. The matrix will have a single column
2795     explicit Mat_(const vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
2796     template<int n> explicit Mat_(const Vec<typename DataType<_Tp>::channel_type, n>& vec, bool copyData=true);
2797     template<int m, int n> explicit Mat_(const Matx<typename DataType<_Tp>::channel_type, m, n>& mtx, bool copyData=true);
2798     explicit Mat_(const Point_<typename DataType<_Tp>::channel_type>& pt, bool copyData=true);
2799     explicit Mat_(const Point3_<typename DataType<_Tp>::channel_type>& pt, bool copyData=true);
2800     explicit Mat_(const MatCommaInitializer_<_Tp>& commaInitializer);
2801
2802     Mat_& operator = (const Mat& m);
2803     Mat_& operator = (const Mat_& m);
2804     //! set all the elements to s.
2805     Mat_& operator = (const _Tp& s);
2806     //! assign a matrix expression
2807     Mat_& operator = (const MatExpr& e);
2808
2809     //! iterators; they are smart enough to skip gaps in the end of rows
2810     iterator begin();
2811     iterator end();
2812     const_iterator begin() const;
2813     const_iterator end() const;
2814
2815     //! equivalent to Mat::create(_rows, _cols, DataType<_Tp>::type)
2816     void create(int _rows, int _cols);
2817     //! equivalent to Mat::create(_size, DataType<_Tp>::type)
2818     void create(Size _size);
2819     //! equivalent to Mat::create(_ndims, _sizes, DatType<_Tp>::type)
2820     void create(int _ndims, const int* _sizes);
2821     //! cross-product
2822     Mat_ cross(const Mat_& m) const;
2823     //! data type conversion
2824     template<typename T2> operator Mat_<T2>() const;
2825     //! overridden forms of Mat::row() etc.
2826     Mat_ row(int y) const;
2827     Mat_ col(int x) const;
2828     Mat_ diag(int d=0) const;
2829     Mat_ clone() const;
2830
2831     //! overridden forms of Mat::elemSize() etc.
2832     size_t elemSize() const;
2833     size_t elemSize1() const;
2834     int type() const;
2835     int depth() const;
2836     int channels() const;
2837     size_t step1(int i=0) const;
2838     //! returns step()/sizeof(_Tp)
2839     size_t stepT(int i=0) const;
2840
2841     //! overridden forms of Mat::zeros() etc. Data type is omitted, of course
2842     static MatExpr zeros(int rows, int cols);
2843     static MatExpr zeros(Size size);
2844     static MatExpr zeros(int _ndims, const int* _sizes);
2845     static MatExpr ones(int rows, int cols);
2846     static MatExpr ones(Size size);
2847     static MatExpr ones(int _ndims, const int* _sizes);
2848     static MatExpr eye(int rows, int cols);
2849     static MatExpr eye(Size size);
2850
2851     //! some more overriden methods
2852     Mat_& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
2853     Mat_ operator()( const Range& rowRange, const Range& colRange ) const;
2854     Mat_ operator()( const Rect& roi ) const;
2855     Mat_ operator()( const Range* ranges ) const;
2856
2857     //! more convenient forms of row and element access operators
2858     _Tp* operator [](int y);
2859     const _Tp* operator [](int y) const;
2860
2861     //! returns reference to the specified element
2862     _Tp& operator ()(const int* idx);
2863     //! returns read-only reference to the specified element
2864     const _Tp& operator ()(const int* idx) const;
2865
2866     //! returns reference to the specified element
2867     template<int n> _Tp& operator ()(const Vec<int, n>& idx);
2868     //! returns read-only reference to the specified element
2869     template<int n> const _Tp& operator ()(const Vec<int, n>& idx) const;
2870
2871     //! returns reference to the specified element (1D case)
2872     _Tp& operator ()(int idx0);
2873     //! returns read-only reference to the specified element (1D case)
2874     const _Tp& operator ()(int idx0) const;
2875     //! returns reference to the specified element (2D case)
2876     _Tp& operator ()(int idx0, int idx1);
2877     //! returns read-only reference to the specified element (2D case)
2878     const _Tp& operator ()(int idx0, int idx1) const;
2879     //! returns reference to the specified element (3D case)
2880     _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2);
2881     //! returns read-only reference to the specified element (3D case)
2882     const _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2) const;
2883
2884     _Tp& operator ()(Point pt);
2885     const _Tp& operator ()(Point pt) const;
2886
2887     //! conversion to vector.
2888     operator vector<_Tp>() const;
2889     //! conversion to Vec
2890     template<int n> operator Vec<typename DataType<_Tp>::channel_type, n>() const;
2891     //! conversion to Matx
2892     template<int m, int n> operator Matx<typename DataType<_Tp>::channel_type, m, n>() const;
2893 };
2894
2895 typedef Mat_<uchar> Mat1b;
2896 typedef Mat_<Vec2b> Mat2b;
2897 typedef Mat_<Vec3b> Mat3b;
2898 typedef Mat_<Vec4b> Mat4b;
2899
2900 typedef Mat_<short> Mat1s;
2901 typedef Mat_<Vec2s> Mat2s;
2902 typedef Mat_<Vec3s> Mat3s;
2903 typedef Mat_<Vec4s> Mat4s;
2904
2905 typedef Mat_<ushort> Mat1w;
2906 typedef Mat_<Vec2w> Mat2w;
2907 typedef Mat_<Vec3w> Mat3w;
2908 typedef Mat_<Vec4w> Mat4w;
2909
2910 typedef Mat_<int>   Mat1i;
2911 typedef Mat_<Vec2i> Mat2i;
2912 typedef Mat_<Vec3i> Mat3i;
2913 typedef Mat_<Vec4i> Mat4i;
2914
2915 typedef Mat_<float> Mat1f;
2916 typedef Mat_<Vec2f> Mat2f;
2917 typedef Mat_<Vec3f> Mat3f;
2918 typedef Mat_<Vec4f> Mat4f;
2919
2920 typedef Mat_<double> Mat1d;
2921 typedef Mat_<Vec2d> Mat2d;
2922 typedef Mat_<Vec3d> Mat3d;
2923 typedef Mat_<Vec4d> Mat4d;
2924
2925 //////////// Iterators & Comma initializers //////////////////
2926
2927 class CV_EXPORTS MatConstIterator
2928 {
2929 public:
2930     typedef uchar* value_type;
2931     typedef ptrdiff_t difference_type;
2932     typedef const uchar** pointer;
2933     typedef uchar* reference;
2934     typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
2935
2936     //! default constructor
2937     MatConstIterator();
2938     //! constructor that sets the iterator to the beginning of the matrix
2939     MatConstIterator(const Mat* _m);
2940     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
2941     MatConstIterator(const Mat* _m, int _row, int _col=0);
2942     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
2943     MatConstIterator(const Mat* _m, Point _pt);
2944     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
2945     MatConstIterator(const Mat* _m, const int* _idx);
2946     //! copy constructor
2947     MatConstIterator(const MatConstIterator& it);
2948
2949     //! copy operator
2950     MatConstIterator& operator = (const MatConstIterator& it);
2951     //! returns the current matrix element
2952     uchar* operator *() const;
2953     //! returns the i-th matrix element, relative to the current
2954     uchar* operator [](ptrdiff_t i) const;
2955
2956     //! shifts the iterator forward by the specified number of elements
2957     MatConstIterator& operator += (ptrdiff_t ofs);
2958     //! shifts the iterator backward by the specified number of elements
2959     MatConstIterator& operator -= (ptrdiff_t ofs);
2960     //! decrements the iterator
2961     MatConstIterator& operator --();
2962     //! decrements the iterator
2963     MatConstIterator operator --(int);
2964     //! increments the iterator
2965     MatConstIterator& operator ++();
2966     //! increments the iterator
2967     MatConstIterator operator ++(int);
2968     //! returns the current iterator position
2969     Point pos() const;
2970     //! returns the current iterator position
2971     void pos(int* _idx) const;
2972     ptrdiff_t lpos() const;
2973     void seek(ptrdiff_t ofs, bool relative=false);
2974     void seek(const int* _idx, bool relative=false);
2975
2976     const Mat* m;
2977     size_t elemSize;
2978     uchar* ptr;
2979     uchar* sliceStart;
2980     uchar* sliceEnd;
2981 };
2982
2983 /*!
2984  Matrix read-only iterator
2985
2986  */
2987 template<typename _Tp>
2988 class MatConstIterator_ : public MatConstIterator
2989 {
2990 public:
2991     typedef _Tp value_type;
2992     typedef ptrdiff_t difference_type;
2993     typedef const _Tp* pointer;
2994     typedef const _Tp& reference;
2995     typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
2996
2997     //! default constructor
2998     MatConstIterator_();
2999     //! constructor that sets the iterator to the beginning of the matrix
3000     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m);
3001     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
3002     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, int _row, int _col=0);
3003     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
3004     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, Point _pt);
3005     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
3006     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, const int* _idx);
3007     //! copy constructor
3008     MatConstIterator_(const MatConstIterator_& it);
3009
3010     //! copy operator
3011     MatConstIterator_& operator = (const MatConstIterator_& it);
3012     //! returns the current matrix element
3013     _Tp operator *() const;
3014     //! returns the i-th matrix element, relative to the current
3015     _Tp operator [](ptrdiff_t i) const;
3016
3017     //! shifts the iterator forward by the specified number of elements
3018     MatConstIterator_& operator += (ptrdiff_t ofs);
3019     //! shifts the iterator backward by the specified number of elements
3020     MatConstIterator_& operator -= (ptrdiff_t ofs);
3021     //! decrements the iterator
3022     MatConstIterator_& operator --();
3023     //! decrements the iterator
3024     MatConstIterator_ operator --(int);
3025     //! increments the iterator
3026     MatConstIterator_& operator ++();
3027     //! increments the iterator
3028     MatConstIterator_ operator ++(int);
3029     //! returns the current iterator position
3030     Point pos() const;
3031 };
3032
3033
3034 /*!
3035  Matrix read-write iterator
3036
3037 */
3038 template<typename _Tp>
3039 class MatIterator_ : public MatConstIterator_<_Tp>
3040 {
3041 public:
3042     typedef _Tp* pointer;
3043     typedef _Tp& reference;
3044     typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
3045
3046     //! the default constructor
3047     MatIterator_();
3048     //! constructor that sets the iterator to the beginning of the matrix
3049     MatIterator_(Mat_<_Tp>* _m);
3050     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
3051     MatIterator_(Mat_<_Tp>* _m, int _row, int _col=0);
3052     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
3053     MatIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, Point _pt);
3054     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
3055     MatIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, const int* _idx);
3056     //! copy constructor
3057     MatIterator_(const MatIterator_& it);
3058     //! copy operator
3059     MatIterator_& operator = (const MatIterator_<_Tp>& it );
3060
3061     //! returns the current matrix element
3062     _Tp& operator *() const;
3063     //! returns the i-th matrix element, relative to the current
3064     _Tp& operator [](ptrdiff_t i) const;
3065
3066     //! shifts the iterator forward by the specified number of elements
3067     MatIterator_& operator += (ptrdiff_t ofs);
3068     //! shifts the iterator backward by the specified number of elements
3069     MatIterator_& operator -= (ptrdiff_t ofs);
3070     //! decrements the iterator
3071     MatIterator_& operator --();
3072     //! decrements the iterator
3073     MatIterator_ operator --(int);
3074     //! increments the iterator
3075     MatIterator_& operator ++();
3076     //! increments the iterator
3077     MatIterator_ operator ++(int);
3078 };
3079
3080 template<typename _Tp> class MatOp_Iter_;
3081
3082 /*!
3083  Comma-separated Matrix Initializer
3084
3085  The class instances are usually not created explicitly.
3086  Instead, they are created on "matrix << firstValue" operator.
3087
3088  The sample below initializes 2x2 rotation matrix:
3089
3090  \code
3091  double angle = 30, a = cos(angle*CV_PI/180), b = sin(angle*CV_PI/180);
3092  Mat R = (Mat_<double>(2,2) << a, -b, b, a);
3093  \endcode
3094 */
3095 template<typename _Tp> class MatCommaInitializer_
3096 {
3097 public:
3098     //! the constructor, created by "matrix << firstValue" operator, where matrix is cv::Mat
3099     MatCommaInitializer_(Mat_<_Tp>* _m);
3100     //! the operator that takes the next value and put it to the matrix
3101     template<typename T2> MatCommaInitializer_<_Tp>& operator , (T2 v);
3102     //! another form of conversion operator
3103     Mat_<_Tp> operator *() const;
3104     operator Mat_<_Tp>() const;
3105 protected:
3106     MatIterator_<_Tp> it;
3107 };
3108
3109
3110 template<typename _Tp, int m, int n> class MatxCommaInitializer
3111 {
3112 public:
3113     MatxCommaInitializer(Matx<_Tp, m, n>* _mtx);
3114     template<typename T2> MatxCommaInitializer<_Tp, m, n>& operator , (T2 val);
3115     Matx<_Tp, m, n> operator *() const;
3116
3117     Matx<_Tp, m, n>* dst;
3118     int idx;
3119 };
3120
3121 template<typename _Tp, int m> class VecCommaInitializer : public MatxCommaInitializer<_Tp, m, 1>
3122 {
3123 public:
3124     VecCommaInitializer(Vec<_Tp, m>* _vec);
3125     template<typename T2> VecCommaInitializer<_Tp, m>& operator , (T2 val);
3126     Vec<_Tp, m> operator *() const;
3127 };
3128
3129 /*!
3130  Automatically Allocated Buffer Class
3131
3132  The class is used for temporary buffers in functions and methods.
3133  If a temporary buffer is usually small (a few K's of memory),
3134  but its size depends on the parameters, it makes sense to create a small
3135  fixed-size array on stack and use it if it's large enough. If the required buffer size
3136  is larger than the fixed size, another buffer of sufficient size is allocated dynamically
3137  and released after the processing. Therefore, in typical cases, when the buffer size is small,
3138  there is no overhead associated with malloc()/free().
3139  At the same time, there is no limit on the size of processed data.
3140
3141  This is what AutoBuffer does. The template takes 2 parameters - type of the buffer elements and
3142  the number of stack-allocated elements. Here is how the class is used:
3143
3144  \code
3145  void my_func(const cv::Mat& m)
3146  {
3147     cv::AutoBuffer<float, 1000> buf; // create automatic buffer containing 1000 floats
3148
3149     buf.allocate(m.rows); // if m.rows <= 1000, the pre-allocated buffer is used,
3150                           // otherwise the buffer of "m.rows" floats will be allocated
3151                           // dynamically and deallocated in cv::AutoBuffer destructor
3152     ...
3153  }
3154  \endcode
3155 */
3156 template<typename _Tp, size_t fixed_size=4096/sizeof(_Tp)+8> class AutoBuffer
3157 {
3158 public:
3159     typedef _Tp value_type;
3160     enum { buffer_padding = (int)((16 + sizeof(_Tp) - 1)/sizeof(_Tp)) };
3161
3162     //! the default contructor
3163     AutoBuffer();
3164     //! constructor taking the real buffer size
3165     AutoBuffer(size_t _size);
3166     //! destructor. calls deallocate()
3167     ~AutoBuffer();
3168
3169     //! allocates the new buffer of size _size. if the _size is small enough, stack-allocated buffer is used
3170     void allocate(size_t _size);
3171     //! deallocates the buffer if it was dynamically allocated
3172     void deallocate();
3173     //! returns pointer to the real buffer, stack-allocated or head-allocated
3174     operator _Tp* ();
3175     //! returns read-only pointer to the real buffer, stack-allocated or head-allocated
3176     operator const _Tp* () const;
3177
3178 protected:
3179     //! pointer to the real buffer, can point to buf if the buffer is small enough
3180     _Tp* ptr;
3181     //! size of the real buffer
3182     size_t size;
3183     //! pre-allocated buffer
3184     _Tp buf[fixed_size+buffer_padding];
3185 };
3186
3187 /////////////////////////// multi-dimensional dense matrix //////////////////////////
3188
3189 /*!
3190  n-Dimensional Dense Matrix Iterator Class.
3191
3192  The class cv::NAryMatIterator is used for iterating over one or more n-dimensional dense arrays (cv::Mat's).
3193
3194  The iterator is completely different from cv::Mat_ and cv::SparseMat_ iterators.
3195  It iterates through the slices (or planes), not the elements, where "slice" is a continuous part of the arrays.
3196
3197  Here is the example on how the iterator can be used to normalize 3D histogram:
3198
3199  \code
3200  void normalizeColorHist(Mat& hist)
3201  {
3202  #if 1
3203      // intialize iterator (the style is different from STL).
3204      // after initialization the iterator will contain
3205      // the number of slices or planes
3206      // the iterator will go through
3207      Mat* arrays[] = { &hist, 0 };
3208      Mat planes[1];
3209      NAryMatIterator it(arrays, planes);
3210      double s = 0;
3211      // iterate through the matrix. on each iteration
3212      // it.planes[i] (of type Mat) will be set to the current plane of
3213      // i-th n-dim matrix passed to the iterator constructor.
3214      for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
3215         s += sum(it.planes[0])[0];
3216      it = NAryMatIterator(hist);
3217      s = 1./s;
3218      for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
3219         it.planes[0] *= s;
3220  #elif 1
3221      // this is a shorter implementation of the above
3222      // using built-in operations on Mat
3223      double s = sum(hist)[0];
3224      hist.convertTo(hist, hist.type(), 1./s, 0);
3225  #else
3226      // and this is even shorter one
3227      // (assuming that the histogram elements are non-negative)
3228      normalize(hist, hist, 1, 0, NORM_L1);
3229  #endif
3230  }
3231  \endcode
3232
3233  You can iterate through several matrices simultaneously as long as they have the same geometry
3234  (dimensionality and all the dimension sizes are the same), which is useful for binary
3235  and n-ary operations on such matrices. Just pass those matrices to cv::MatNDIterator.
3236  Then, during the iteration it.planes[0], it.planes[1], ... will
3237  be the slices of the corresponding matrices
3238 */
3239 class CV_EXPORTS NAryMatIterator
3240 {
3241 public:
3242     //! the default constructor
3243     NAryMatIterator();
3244     //! the full constructor taking arbitrary number of n-dim matrices
3245     NAryMatIterator(const Mat** arrays, uchar** ptrs, int narrays=-1);
3246     //! the full constructor taking arbitrary number of n-dim matrices
3247     NAryMatIterator(const Mat** arrays, Mat* planes, int narrays=-1);
3248     //! the separate iterator initialization method
3249     void init(const Mat** arrays, Mat* planes, uchar** ptrs, int narrays=-1);
3250
3251     //! proceeds to the next plane of every iterated matrix
3252     NAryMatIterator& operator ++();
3253     //! proceeds to the next plane of every iterated matrix (postfix increment operator)
3254     NAryMatIterator operator ++(int);
3255
3256     //! the iterated arrays
3257     const Mat** arrays;
3258     //! the current planes
3259     Mat* planes;
3260     //! data pointers
3261     uchar** ptrs;
3262     //! the number of arrays
3263     int narrays;
3264     //! the number of hyper-planes that the iterator steps through
3265     size_t nplanes;
3266     //! the size of each segment (in elements)
3267     size_t size;
3268 protected:
3269     int iterdepth;
3270     size_t idx;
3271 };
3272
3273 //typedef NAryMatIterator NAryMatNDIterator;
3274
3275 typedef void (*ConvertData)(const void* from, void* to, int cn);
3276 typedef void (*ConvertScaleData)(const void* from, void* to, int cn, double alpha, double beta);
3277
3278 //! returns the function for converting pixels from one data type to another
3279 CV_EXPORTS ConvertData getConvertElem(int fromType, int toType);
3280 //! returns the function for converting pixels from one data type to another with the optional scaling
3281 CV_EXPORTS ConvertScaleData getConvertScaleElem(int fromType, int toType);
3282
3283
3284 /////////////////////////// multi-dimensional sparse matrix //////////////////////////
3285
3286 class SparseMatIterator;
3287 class SparseMatConstIterator;
3288 template<typename _Tp> class SparseMatIterator_;
3289 template<typename _Tp> class SparseMatConstIterator_;
3290
3291 /*!
3292  Sparse matrix class.
3293
3294  The class represents multi-dimensional sparse numerical arrays. Such a sparse array can store elements
3295  of any type that cv::Mat is able to store. "Sparse" means that only non-zero elements
3296  are stored (though, as a result of some operations on a sparse matrix, some of its stored elements
3297  can actually become 0. It's user responsibility to detect such elements and delete them using cv::SparseMat::erase().
3298  The non-zero elements are stored in a hash table that grows when it's filled enough,
3299  so that the search time remains O(1) in average. Elements can be accessed using the following methods:
3300
3301  <ol>
3302  <li>Query operations: cv::SparseMat::ptr() and the higher-level cv::SparseMat::ref(),
3303       cv::SparseMat::value() and cv::SparseMat::find, for example:
3304  \code
3305  const int dims = 5;
3306  int size[] = {10, 10, 10, 10, 10};
3307  SparseMat sparse_mat(dims, size, CV_32F);
3308  for(int i = 0; i < 1000; i++)
3309  {
3310      int idx[dims];
3311      for(int k = 0; k < dims; k++)
3312         idx[k] = rand()%sparse_mat.size(k);
3313      sparse_mat.ref<float>(idx) += 1.f;
3314  }
3315  \endcode
3316
3317  <li>Sparse matrix iterators. Like cv::Mat iterators and unlike cv::Mat iterators, the sparse matrix iterators are STL-style,
3318  that is, the iteration is done as following:
3319  \code
3320  // prints elements of a sparse floating-point matrix and the sum of elements.
3321  SparseMatConstIterator_<float>
3322         it = sparse_mat.begin<float>(),
3323         it_end = sparse_mat.end<float>();
3324  double s = 0;
3325  int dims = sparse_mat.dims();
3326  for(; it != it_end; ++it)
3327  {
3328      // print element indices and the element value
3329      const Node* n = it.node();
3330      printf("(")
3331      for(int i = 0; i < dims; i++)
3332         printf("%3d%c", n->idx[i], i < dims-1 ? ',' : ')');
3333      printf(": %f\n", *it);
3334      s += *it;
3335  }
3336  printf("Element sum is %g\n", s);
3337  \endcode
3338  If you run this loop, you will notice that elements are enumerated
3339  in no any logical order (lexicographical etc.),
3340  they come in the same order as they stored in the hash table, i.e. semi-randomly.
3341
3342  You may collect pointers to the nodes and sort them to get the proper ordering.
3343  Note, however, that pointers to the nodes may become invalid when you add more
3344  elements to the matrix; this is because of possible buffer reallocation.
3345
3346  <li>A combination of the above 2 methods when you need to process 2 or more sparse
3347  matrices simultaneously, e.g. this is how you can compute unnormalized
3348  cross-correlation of the 2 floating-point sparse matrices:
3349  \code
3350  double crossCorr(const SparseMat& a, const SparseMat& b)
3351  {
3352      const SparseMat *_a = &a, *_b = &b;
3353      // if b contains less elements than a,
3354      // it's faster to iterate through b
3355      if(_a->nzcount() > _b->nzcount())
3356         std::swap(_a, _b);
3357      SparseMatConstIterator_<float> it = _a->begin<float>(),
3358                                     it_end = _a->end<float>();
3359      double ccorr = 0;
3360      for(; it != it_end; ++it)
3361      {
3362          // take the next element from the first matrix
3363          float avalue = *it;
3364          const Node* anode = it.node();
3365          // and try to find element with the same index in the second matrix.
3366          // since the hash value depends only on the element index,
3367          // we reuse hashvalue stored in the node
3368          float bvalue = _b->value<float>(anode->idx,&anode->hashval);
3369          ccorr += avalue*bvalue;
3370      }
3371      return ccorr;
3372  }
3373  \endcode
3374  </ol>
3375 */
3376 class CV_EXPORTS SparseMat
3377 {
3378 public:
3379     typedef SparseMatIterator iterator;
3380     typedef SparseMatConstIterator const_iterator;
3381
3382     //! the sparse matrix header
3383     struct CV_EXPORTS Hdr
3384     {
3385         Hdr(int _dims, const int* _sizes, int _type);
3386         void clear();
3387         int refcount;
3388         int dims;
3389         int valueOffset;
3390         size_t nodeSize;
3391         size_t nodeCount;
3392         size_t freeList;
3393         vector<uchar> pool;
3394         vector<size_t> hashtab;
3395         int size[CV_MAX_DIM];
3396     };
3397
3398     //! sparse matrix node - element of a hash table
3399     struct CV_EXPORTS Node
3400     {
3401         //! hash value
3402         size_t hashval;
3403         //! index of the next node in the same hash table entry
3404         size_t next;
3405         //! index of the matrix element
3406         int idx[CV_MAX_DIM];
3407     };
3408
3409     //! default constructor
3410     SparseMat();
3411     //! creates matrix of the specified size and type
3412     SparseMat(int dims, const int* _sizes, int _type);
3413     //! copy constructor
3414     SparseMat(const SparseMat& m);
3415     //! converts dense 2d matrix to the sparse form
3416     /*!
3417      \param m the input matrix
3418     */
3419     explicit SparseMat(const Mat& m);
3420     //! converts old-style sparse matrix to the new-style. All the data is copied
3421     SparseMat(const CvSparseMat* m);
3422     //! the destructor
3423     ~SparseMat();
3424
3425     //! assignment operator. This is O(1) operation, i.e. no data is copied
3426     SparseMat& operator = (const SparseMat& m);
3427     //! equivalent to the corresponding constructor
3428     SparseMat& operator = (const Mat& m);
3429
3430     //! creates full copy of the matrix
3431     SparseMat clone() const;
3432
3433     //! copies all the data to the destination matrix. All the previous content of m is erased
3434     void copyTo( SparseMat& m ) const;
3435     //! converts sparse matrix to dense matrix.
3436     void copyTo( Mat& m ) const;
3437     //! multiplies all the matrix elements by the specified scale factor alpha and converts the results to the specified data type
3438     void convertTo( SparseMat& m, int rtype, double alpha=1 ) const;
3439     //! converts sparse matrix to dense n-dim matrix with optional type conversion and scaling.
3440     /*!
3441       \param rtype The output matrix data type. When it is =-1, the output array will have the same data type as (*this)
3442       \param alpha The scale factor
3443       \param beta The optional delta added to the scaled values before the conversion
3444     */
3445     void convertTo( Mat& m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
3446
3447     // not used now
3448     void assignTo( SparseMat& m, int type=-1 ) const;
3449
3450     //! reallocates sparse matrix.
3451     /*!
3452         If the matrix already had the proper size and type,
3453         it is simply cleared with clear(), otherwise,
3454         the old matrix is released (using release()) and the new one is allocated.
3455     */
3456     void create(int dims, const int* _sizes, int _type);
3457     //! sets all the sparse matrix elements to 0, which means clearing the hash table.
3458     void clear();
3459     //! manually increments the reference counter to the header.
3460     void addref();
3461     // decrements the header reference counter. When the counter reaches 0, the header and all the underlying data are deallocated.
3462     void release();
3463
3464     //! converts sparse matrix to the old-style representation; all the elements are copied.
3465     operator CvSparseMat*() const;
3466     //! returns the size of each element in bytes (not including the overhead - the space occupied by SparseMat::Node elements)
3467     size_t elemSize() const;
3468     //! returns elemSize()/channels()
3469     size_t elemSize1() const;
3470
3471     //! returns type of sparse matrix elements
3472     int type() const;
3473     //! returns the depth of sparse matrix elements
3474     int depth() const;
3475     //! returns the number of channels
3476     int channels() const;
3477
3478     //! returns the array of sizes, or NULL if the matrix is not allocated
3479     const int* size() const;
3480     //! returns the size of i-th matrix dimension (or 0)
3481     int size(int i) const;
3482     //! returns the matrix dimensionality
3483     int dims() const;
3484     //! returns the number of non-zero elements (=the number of hash table nodes)
3485     size_t nzcount() const;
3486
3487     //! computes the element hash value (1D case)
3488     size_t hash(int i0) const;
3489     //! computes the element hash value (2D case)
3490     size_t hash(int i0, int i1) const;
3491     //! computes the element hash value (3D case)
3492     size_t hash(int i0, int i1, int i2) const;
3493     //! computes the element hash value (nD case)
3494     size_t hash(const int* idx) const;
3495
3496     //@{
3497     /*!
3498      specialized variants for 1D, 2D, 3D cases and the generic_type one for n-D case.
3499
3500      return pointer to the matrix element.
3501      <ul>
3502       <li>if the element is there (it's non-zero), the pointer to it is returned
3503       <li>if it's not there and createMissing=false, NULL pointer is returned
3504       <li>if it's not there and createMissing=true, then the new element
3505         is created and initialized with 0. Pointer to it is returned
3506       <li>if the optional hashval pointer is not NULL, the element hash value is
3507       not computed, but *hashval is taken instead.
3508      </ul>
3509     */
3510     //! returns pointer to the specified element (1D case)
3511     uchar* ptr(int i0, bool createMissing, size_t* hashval=0);
3512     //! returns pointer to the specified element (2D case)
3513     uchar* ptr(int i0, int i1, bool createMissing, size_t* hashval=0);
3514     //! returns pointer to the specified element (3D case)
3515     uchar* ptr(int i0, int i1, int i2, bool createMissing, size_t* hashval=0);
3516     //! returns pointer to the specified element (nD case)
3517     uchar* ptr(const int* idx, bool createMissing, size_t* hashval=0);
3518     //@}
3519
3520     //@{
3521     /*!
3522      return read-write reference to the specified sparse matrix element.
3523
3524      ref<_Tp>(i0,...[,hashval]) is equivalent to *(_Tp*)ptr(i0,...,true[,hashval]).
3525      The methods always return a valid reference.
3526      If the element did not exist, it is created and initialiazed with 0.
3527     */
3528     //! returns reference to the specified element (1D case)
3529     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, size_t* hashval=0);
3530     //! returns reference to the specified element (2D case)
3531     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
3532     //! returns reference to the specified element (3D case)
3533     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
3534     //! returns reference to the specified element (nD case)
3535     template<typename _Tp> _Tp& ref(const int* idx, size_t* hashval=0);
3536     //@}
3537
3538     //@{
3539     /*!
3540      return value of the specified sparse matrix element.
3541
3542      value<_Tp>(i0,...[,hashval]) is equivalent
3543
3544      \code
3545      { const _Tp* p = find<_Tp>(i0,...[,hashval]); return p ? *p : _Tp(); }
3546      \endcode
3547
3548      That is, if the element did not exist, the methods return 0.
3549      */
3550     //! returns value of the specified element (1D case)
3551     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, size_t* hashval=0) const;
3552     //! returns value of the specified element (2D case)
3553     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
3554     //! returns value of the specified element (3D case)
3555     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
3556     //! returns value of the specified element (nD case)
3557     template<typename _Tp> _Tp value(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
3558     //@}
3559
3560     //@{
3561     /*!
3562      Return pointer to the specified sparse matrix element if it exists
3563
3564      find<_Tp>(i0,...[,hashval]) is equivalent to (_const Tp*)ptr(i0,...false[,hashval]).
3565
3566      If the specified element does not exist, the methods return NULL.
3567     */
3568     //! returns pointer to the specified element (1D case)
3569     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, size_t* hashval=0) const;
3570     //! returns pointer to the specified element (2D case)
3571     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
3572     //! returns pointer to the specified element (3D case)
3573     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
3574     //! returns pointer to the specified element (nD case)
3575     template<typename _Tp> const _Tp* find(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
3576
3577     //! erases the specified element (2D case)
3578     void erase(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
3579     //! erases the specified element (3D case)
3580     void erase(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
3581     //! erases the specified element (nD case)
3582     void erase(const int* idx, size_t* hashval=0);
3583
3584     //@{
3585     /*!
3586        return the sparse matrix iterator pointing to the first sparse matrix element
3587     */
3588     //! returns the sparse matrix iterator at the matrix beginning
3589     SparseMatIterator begin();
3590     //! returns the sparse matrix iterator at the matrix beginning
3591     template<typename _Tp> SparseMatIterator_<_Tp> begin();
3592     //! returns the read-only sparse matrix iterator at the matrix beginning
3593     SparseMatConstIterator begin() const;
3594     //! returns the read-only sparse matrix iterator at the matrix beginning
3595     template<typename _Tp> SparseMatConstIterator_<_Tp> begin() const;
3596     //@}
3597     /*!
3598        return the sparse matrix iterator pointing to the element following the last sparse matrix element
3599     */
3600     //! returns the sparse matrix iterator at the matrix end
3601     SparseMatIterator end();
3602     //! returns the read-only sparse matrix iterator at the matrix end
3603     SparseMatConstIterator end() const;
3604     //! returns the typed sparse matrix iterator at the matrix end
3605     template<typename _Tp> SparseMatIterator_<_Tp> end();
3606     //! returns the typed read-only sparse matrix iterator at the matrix end
3607     template<typename _Tp> SparseMatConstIterator_<_Tp> end() const;
3608
3609     //! returns the value stored in the sparse martix node
3610     template<typename _Tp> _Tp& value(Node* n);
3611     //! returns the value stored in the sparse martix node
3612     template<typename _Tp> const _Tp& value(const Node* n) const;
3613
3614     ////////////// some internal-use methods ///////////////
3615     Node* node(size_t nidx);
3616     const Node* node(size_t nidx) const;
3617
3618     uchar* newNode(const int* idx, size_t hashval);
3619     void removeNode(size_t hidx, size_t nidx, size_t previdx);
3620     void resizeHashTab(size_t newsize);
3621
3622     enum { MAGIC_VAL=0x42FD0000, MAX_DIM=CV_MAX_DIM, HASH_SCALE=0x5bd1e995, HASH_BIT=0x80000000 };
3623
3624     int flags;
3625     Hdr* hdr;
3626 };
3627
3628 //! finds global minimum and maximum sparse array elements and returns their values and their locations
3629 CV_EXPORTS void minMaxLoc(const SparseMat& a, double* minVal,
3630                           double* maxVal, int* minIdx=0, int* maxIdx=0);
3631 //! computes norm of a sparse matrix
3632 CV_EXPORTS double norm( const SparseMat& src, int normType );
3633 //! scales and shifts array elements so that either the specified norm (alpha) or the minimum (alpha) and maximum (beta) array values get the specified values
3634 CV_EXPORTS void normalize( const SparseMat& src, SparseMat& dst, double alpha, int normType );
3635
3636 /*!
3637  Read-Only Sparse Matrix Iterator.
3638  Here is how to use the iterator to compute the sum of floating-point sparse matrix elements:
3639
3640  \code
3641  SparseMatConstIterator it = m.begin(), it_end = m.end();
3642  double s = 0;
3643  CV_Assert( m.type() == CV_32F );
3644  for( ; it != it_end; ++it )
3645     s += it.value<float>();
3646  \endcode
3647 */
3648 class CV_EXPORTS SparseMatConstIterator
3649 {
3650 public:
3651     //! the default constructor
3652     SparseMatConstIterator();
3653     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
3654     SparseMatConstIterator(const SparseMat* _m);
3655     //! the copy constructor
3656     SparseMatConstIterator(const SparseMatConstIterator& it);
3657
3658     //! the assignment operator
3659     SparseMatConstIterator& operator = (const SparseMatConstIterator& it);
3660
3661     //! template method returning the current matrix element
3662     template<typename _Tp> const _Tp& value() const;
3663     //! returns the current node of the sparse matrix. it.node->idx is the current element index
3664     const SparseMat::Node* node() const;
3665
3666     //! moves iterator to the previous element
3667     SparseMatConstIterator& operator --();
3668     //! moves iterator to the previous element
3669     SparseMatConstIterator operator --(int);
3670     //! moves iterator to the next element
3671     SparseMatConstIterator& operator ++();
3672     //! moves iterator to the next element
3673     SparseMatConstIterator operator ++(int);
3674
3675     //! moves iterator to the element after the last element
3676     void seekEnd();
3677
3678     const SparseMat* m;
3679     size_t hashidx;
3680     uchar* ptr;
3681 };
3682
3683 /*!
3684  Read-write Sparse Matrix Iterator
3685
3686  The class is similar to cv::SparseMatConstIterator,
3687  but can be used for in-place modification of the matrix elements.
3688 */
3689 class CV_EXPORTS SparseMatIterator : public SparseMatConstIterator
3690 {
3691 public:
3692     //! the default constructor
3693     SparseMatIterator();
3694     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
3695     SparseMatIterator(SparseMat* _m);
3696     //! the full constructor setting the iterator to the specified sparse matrix element
3697     SparseMatIterator(SparseMat* _m, const int* idx);
3698     //! the copy constructor
3699     SparseMatIterator(const SparseMatIterator& it);
3700
3701     //! the assignment operator
3702     SparseMatIterator& operator = (const SparseMatIterator& it);
3703     //! returns read-write reference to the current sparse matrix element
3704     template<typename _Tp> _Tp& value() const;
3705     //! returns pointer to the current sparse matrix node. it.node->idx is the index of the current element (do not modify it!)
3706     SparseMat::Node* node() const;
3707
3708     //! moves iterator to the next element
3709     SparseMatIterator& operator ++();
3710     //! moves iterator to the next element
3711     SparseMatIterator operator ++(int);
3712 };
3713
3714 /*!
3715  The Template Sparse Matrix class derived from cv::SparseMat
3716
3717  The class provides slightly more convenient operations for accessing elements.
3718
3719  \code
3720  SparseMat m;
3721  ...
3722  SparseMat_<int> m_ = (SparseMat_<int>&)m;
3723  m_.ref(1)++; // equivalent to m.ref<int>(1)++;
3724  m_.ref(2) += m_(3); // equivalent to m.ref<int>(2) += m.value<int>(3);
3725  \endcode
3726 */
3727 template<typename _Tp> class SparseMat_ : public SparseMat
3728 {
3729 public:
3730     typedef SparseMatIterator_<_Tp> iterator;
3731     typedef SparseMatConstIterator_<_Tp> const_iterator;
3732
3733     //! the default constructor
3734     SparseMat_();
3735     //! the full constructor equivelent to SparseMat(dims, _sizes, DataType<_Tp>::type)
3736     SparseMat_(int dims, const int* _sizes);
3737     //! the copy constructor. If DataType<_Tp>.type != m.type(), the m elements are converted
3738     SparseMat_(const SparseMat& m);
3739     //! the copy constructor. This is O(1) operation - no data is copied
3740     SparseMat_(const SparseMat_& m);
3741     //! converts dense matrix to the sparse form
3742     SparseMat_(const Mat& m);
3743     //! converts the old-style sparse matrix to the C++ class. All the elements are copied
3744     SparseMat_(const CvSparseMat* m);
3745     //! the assignment operator. If DataType<_Tp>.type != m.type(), the m elements are converted
3746     SparseMat_& operator = (const SparseMat& m);
3747     //! the assignment operator. This is O(1) operation - no data is copied
3748     SparseMat_& operator = (const SparseMat_& m);
3749     //! converts dense matrix to the sparse form
3750     SparseMat_& operator = (const Mat& m);
3751
3752     //! makes full copy of the matrix. All the elements are duplicated
3753     SparseMat_ clone() const;
3754     //! equivalent to cv::SparseMat::create(dims, _sizes, DataType<_Tp>::type)
3755     void create(int dims, const int* _sizes);
3756     //! converts sparse matrix to the old-style CvSparseMat. All the elements are copied
3757     operator CvSparseMat*() const;
3758
3759     //! returns type of the matrix elements
3760     int type() const;
3761     //! returns depth of the matrix elements
3762     int depth() const;
3763     //! returns the number of channels in each matrix element
3764     int channels() const;
3765
3766     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(i0, hashval)
3767     _Tp& ref(int i0, size_t* hashval=0);
3768     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(i0, i1, hashval)
3769     _Tp& ref(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
3770     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(i0, i1, i2, hashval)
3771     _Tp& ref(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
3772     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(idx, hashval)
3773     _Tp& ref(const int* idx, size_t* hashval=0);
3774
3775     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(i0, hashval)
3776     _Tp operator()(int i0, size_t* hashval=0) const;
3777     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(i0, i1, hashval)
3778     _Tp operator()(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
3779     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(i0, i1, i2, hashval)
3780     _Tp operator()(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
3781     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(idx, hashval)
3782     _Tp operator()(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
3783
3784     //! returns sparse matrix iterator pointing to the first sparse matrix element
3785     SparseMatIterator_<_Tp> begin();
3786     //! returns read-only sparse matrix iterator pointing to the first sparse matrix element
3787     SparseMatConstIterator_<_Tp> begin() const;
3788     //! returns sparse matrix iterator pointing to the element following the last sparse matrix element
3789     SparseMatIterator_<_Tp> end();
3790     //! returns read-only sparse matrix iterator pointing to the element following the last sparse matrix element
3791     SparseMatConstIterator_<_Tp> end() const;
3792 };
3793
3794
3795 /*!
3796  Template Read-Only Sparse Matrix Iterator Class.
3797
3798  This is the derived from SparseMatConstIterator class that
3799  introduces more convenient operator *() for accessing the current element.
3800 */
3801 template<typename _Tp> class SparseMatConstIterator_ : public SparseMatConstIterator
3802 {
3803 public:
3804     typedef std::forward_iterator_tag iterator_category;
3805
3806     //! the default constructor
3807     SparseMatConstIterator_();
3808     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
3809     SparseMatConstIterator_(const SparseMat_<_Tp>* _m);
3810     SparseMatConstIterator_(const SparseMat* _m);
3811     //! the copy constructor
3812     SparseMatConstIterator_(const SparseMatConstIterator_& it);
3813
3814     //! the assignment operator
3815     SparseMatConstIterator_& operator = (const SparseMatConstIterator_& it);
3816     //! the element access operator
3817     const _Tp& operator *() const;
3818
3819     //! moves iterator to the next element
3820     SparseMatConstIterator_& operator ++();
3821     //! moves iterator to the next element
3822     SparseMatConstIterator_ operator ++(int);
3823 };
3824
3825 /*!
3826  Template Read-Write Sparse Matrix Iterator Class.
3827
3828  This is the derived from cv::SparseMatConstIterator_ class that
3829  introduces more convenient operator *() for accessing the current element.
3830 */
3831 template<typename _Tp> class SparseMatIterator_ : public SparseMatConstIterator_<_Tp>
3832 {
3833 public:
3834     typedef std::forward_iterator_tag iterator_category;
3835
3836     //! the default constructor
3837     SparseMatIterator_();
3838     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
3839     SparseMatIterator_(SparseMat_<_Tp>* _m);
3840     SparseMatIterator_(SparseMat* _m);
3841     //! the copy constructor
3842     SparseMatIterator_(const SparseMatIterator_& it);
3843
3844     //! the assignment operator
3845     SparseMatIterator_& operator = (const SparseMatIterator_& it);
3846     //! returns the reference to the current element
3847     _Tp& operator *() const;
3848
3849     //! moves the iterator to the next element
3850     SparseMatIterator_& operator ++();
3851     //! moves the iterator to the next element
3852     SparseMatIterator_ operator ++(int);
3853 };
3854
3855 //////////////////// Fast Nearest-Neighbor Search Structure ////////////////////
3856
3857 /*!
3858  Fast Nearest Neighbor Search Class.
3859
3860  The class implements D. Lowe BBF (Best-Bin-First) algorithm for the last
3861  approximate (or accurate) nearest neighbor search in multi-dimensional spaces.
3862
3863  First, a set of vectors is passed to KDTree::KDTree() constructor
3864  or KDTree::build() method, where it is reordered.
3865
3866  Then arbitrary vectors can be passed to KDTree::findNearest() methods, which
3867  find the K nearest neighbors among the vectors from the initial set.
3868  The user can balance between the speed and accuracy of the search by varying Emax
3869  parameter, which is the number of leaves that the algorithm checks.
3870  The larger parameter values yield more accurate results at the expense of lower processing speed.
3871
3872  \code
3873  KDTree T(points, false);
3874  const int K = 3, Emax = INT_MAX;
3875  int idx[K];
3876  float dist[K];
3877  T.findNearest(query_vec, K, Emax, idx, 0, dist);
3878  CV_Assert(dist[0] <= dist[1] && dist[1] <= dist[2]);
3879  \endcode
3880 */
3881 class CV_EXPORTS_W KDTree
3882 {
3883 public:
3884     /*!
3885         The node of the search tree.
3886     */
3887     struct Node
3888     {
3889         Node() : idx(-1), left(-1), right(-1), boundary(0.f) {}
3890         Node(int _idx, int _left, int _right, float _boundary)
3891             : idx(_idx), left(_left), right(_right), boundary(_boundary) {}
3892         //! split dimension; >=0 for nodes (dim), < 0 for leaves (index of the point)
3893         int idx;
3894         //! node indices of the left and the right branches
3895         int left, right;
3896         //! go to the left if query_vec[node.idx]<=node.boundary, otherwise go to the right
3897         float boundary;
3898     };
3899
3900     //! the default constructor
3901     CV_WRAP KDTree();
3902     //! the full constructor that builds the search tree
3903     CV_WRAP KDTree(InputArray points, bool copyAndReorderPoints=false);
3904     //! the full constructor that builds the search tree
3905     CV_WRAP KDTree(InputArray points, InputArray _labels,
3906                    bool copyAndReorderPoints=false);
3907     //! builds the search tree
3908     CV_WRAP void build(InputArray points, bool copyAndReorderPoints=false);
3909     //! builds the search tree
3910     CV_WRAP void build(InputArray points, InputArray labels,
3911                        bool copyAndReorderPoints=false);
3912     //! finds the K nearest neighbors of "vec" while looking at Emax (at most) leaves
3913     CV_WRAP int findNearest(InputArray vec, int K, int Emax,
3914                             OutputArray neighborsIdx,
3915                             OutputArray neighbors=noArray(),
3916                             OutputArray dist=noArray(),
3917                             OutputArray labels=noArray()) const;
3918     //! finds all the points from the initial set that belong to the specified box
3919     CV_WRAP void findOrthoRange(InputArray minBounds,
3920                                 InputArray maxBounds,
3921                                 OutputArray neighborsIdx,
3922                                 OutputArray neighbors=noArray(),
3923                                 OutputArray labels=noArray()) const;
3924     //! returns vectors with the specified indices
3925     CV_WRAP void getPoints(InputArray idx, OutputArray pts,
3926                            OutputArray labels=noArray()) const;
3927     //! return a vector with the specified index
3928     const float* getPoint(int ptidx, int* label=0) const;
3929     //! returns the search space dimensionality
3930     CV_WRAP int dims() const;
3931
3932     vector<Node> nodes; //!< all the tree nodes
3933     CV_PROP Mat points; //!< all the points. It can be a reordered copy of the input vector set or the original vector set.
3934     CV_PROP vector<int> labels; //!< the parallel array of labels.
3935     CV_PROP int maxDepth; //!< maximum depth of the search tree. Do not modify it
3936     CV_PROP_RW int normType; //!< type of the distance (cv::NORM_L1 or cv::NORM_L2) used for search. Initially set to cv::NORM_L2, but you can modify it
3937 };
3938
3939 //////////////////////////////////////// XML & YAML I/O ////////////////////////////////////
3940
3941 class CV_EXPORTS FileNode;
3942
3943 /*!
3944  XML/YAML File Storage Class.
3945
3946  The class describes an object associated with XML or YAML file.
3947  It can be used to store data to such a file or read and decode the data.
3948
3949  The storage is organized as a tree of nested sequences (or lists) and mappings.
3950  Sequence is a heterogenious array, which elements are accessed by indices or sequentially using an iterator.
3951  Mapping is analogue of std::map or C structure, which elements are accessed by names.
3952  The most top level structure is a mapping.
3953  Leaves of the file storage tree are integers, floating-point numbers and text strings.
3954
3955  For example, the following code:
3956
3957  \code
3958  // open file storage for writing. Type of the file is determined from the extension
3959  FileStorage fs("test.yml", FileStorage::WRITE);
3960  fs << "test_int" << 5 << "test_real" << 3.1 << "test_string" << "ABCDEFGH";
3961  fs << "test_mat" << Mat::eye(3,3,CV_32F);
3962
3963  fs << "test_list" << "[" << 0.0000000000001 << 2 << CV_PI << -3435345 << "2-502 2-029 3egegeg" <<
3964  "{:" << "month" << 12 << "day" << 31 << "year" << 1969 << "}" << "]";
3965  fs << "test_map" << "{" << "x" << 1 << "y" << 2 << "width" << 100 << "height" << 200 << "lbp" << "[:";
3966
3967  const uchar arr[] = {0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1};
3968  fs.writeRaw("u", arr, (int)(sizeof(arr)/sizeof(arr[0])));
3969
3970  fs << "]" << "}";
3971  \endcode
3972
3973  will produce the following file:
3974
3975  \verbatim
3976  %YAML:1.0
3977  test_int: 5
3978  test_real: 3.1000000000000001e+00
3979  test_string: ABCDEFGH
3980  test_mat: !!opencv-matrix
3981      rows: 3
3982      cols: 3
3983      dt: f
3984      data: [ 1., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 1. ]
3985  test_list:
3986      - 1.0000000000000000e-13
3987      - 2
3988      - 3.1415926535897931e+00
3989      - -3435345
3990      - "2-502 2-029 3egegeg"
3991      - { month:12, day:31, year:1969 }
3992  test_map:
3993      x: 1
3994      y: 2
3995      width: 100
3996      height: 200
3997      lbp: [ 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1 ]
3998  \endverbatim
3999
4000  and to read the file above, the following code can be used:
4001
4002  \code
4003  // open file storage for reading.
4004  // Type of the file is determined from the content, not the extension
4005  FileStorage fs("test.yml", FileStorage::READ);
4006  int test_int = (int)fs["test_int"];
4007  double test_real = (double)fs["test_real"];
4008  string test_string = (string)fs["test_string"];
4009
4010  Mat M;
4011  fs["test_mat"] >> M;
4012
4013  FileNode tl = fs["test_list"];
4014  CV_Assert(tl.type() == FileNode::SEQ && tl.size() == 6);
4015  double tl0 = (double)tl[0];
4016  int tl1 = (int)tl[1];
4017  double tl2 = (double)tl[2];
4018  int tl3 = (int)tl[3];
4019  string tl4 = (string)tl[4];
4020  CV_Assert(tl[5].type() == FileNode::MAP && tl[5].size() == 3);
4021
4022  int month = (int)tl[5]["month"];
4023  int day = (int)tl[5]["day"];
4024  int year = (int)tl[5]["year"];
4025
4026  FileNode tm = fs["test_map"];
4027
4028  int x = (int)tm["x"];
4029  int y = (int)tm["y"];
4030  int width = (int)tm["width"];
4031  int height = (int)tm["height"];
4032
4033  int lbp_val = 0;
4034  FileNodeIterator it = tm["lbp"].begin();
4035
4036  for(int k = 0; k < 8; k++, ++it)
4037     lbp_val |= ((int)*it) << k;
4038  \endcode
4039 */
4040 class CV_EXPORTS_W FileStorage
4041 {
4042 public:
4043     //! file storage mode
4044     enum
4045     {
4046         READ=0, //! read mode
4047         WRITE=1, //! write mode
4048         APPEND=2, //! append mode
4049         MEMORY=4,
4050         FORMAT_MASK=(7<<3),
4051         FORMAT_AUTO=0,
4052         FORMAT_XML=(1<<3),
4053         FORMAT_YAML=(2<<3)
4054     };
4055     enum
4056     {
4057         UNDEFINED=0,
4058         VALUE_EXPECTED=1,
4059         NAME_EXPECTED=2,
4060         INSIDE_MAP=4
4061     };
4062     //! the default constructor
4063     CV_WRAP FileStorage();
4064     //! the full constructor that opens file storage for reading or writing
4065     CV_WRAP FileStorage(const string& source, int flags, const string& encoding=string());
4066     //! the constructor that takes pointer to the C FileStorage structure
4067     FileStorage(CvFileStorage* fs);
4068     //! the destructor. calls release()
4069     virtual ~FileStorage();
4070
4071     //! opens file storage for reading or writing. The previous storage is closed with release()
4072     CV_WRAP virtual bool open(const string& filename, int flags, const string& encoding=string());
4073     //! returns true if the object is associated with currently opened file.
4074     CV_WRAP virtual bool isOpened() const;
4075     //! closes the file and releases all the memory buffers
4076     CV_WRAP virtual void release();
4077     //! closes the file, releases all the memory buffers and returns the text string
4078     CV_WRAP string releaseAndGetString();
4079
4080     //! returns the first element of the top-level mapping
4081     CV_WRAP FileNode getFirstTopLevelNode() const;
4082     //! returns the top-level mapping. YAML supports multiple streams
4083     CV_WRAP FileNode root(int streamidx=0) const;
4084     //! returns the specified element of the top-level mapping
4085     FileNode operator[](const string& nodename) const;
4086     //! returns the specified element of the top-level mapping
4087     CV_WRAP FileNode operator[](const char* nodename) const;
4088
4089     //! returns pointer to the underlying C FileStorage structure
4090     CvFileStorage* operator *() { return fs; }
4091     //! returns pointer to the underlying C FileStorage structure
4092     const CvFileStorage* operator *() const { return fs; }
4093     //! writes one or more numbers of the specified format to the currently written structure
4094     void writeRaw( const string& fmt, const uchar* vec, size_t len );
4095     //! writes the registered C structure (CvMat, CvMatND, CvSeq). See cvWrite()
4096     void writeObj( const string& name, const void* obj );
4097
4098     //! returns the normalized object name for the specified file name
4099     static string getDefaultObjectName(const string& filename);
4100
4101     Ptr<CvFileStorage> fs; //!< the underlying C FileStorage structure
4102     string elname; //!< the currently written element
4103     vector<char> structs; //!< the stack of written structures
4104     int state; //!< the writer state
4105 };
4106
4107 class CV_EXPORTS FileNodeIterator;
4108
4109 /*!
4110  File Storage Node class
4111
4112  The node is used to store each and every element of the file storage opened for reading -
4113  from the primitive objects, such as numbers and text strings, to the complex nodes:
4114  sequences, mappings and the registered objects.
4115
4116  Note that file nodes are only used for navigating file storages opened for reading.
4117  When a file storage is opened for writing, no data is stored in memory after it is written.
4118 */
4119 class CV_EXPORTS_W_SIMPLE FileNode
4120 {
4121 public:
4122     //! type of the file storage node
4123     enum
4124     {
4125         NONE=0, //!< empty node
4126         INT=1, //!< an integer
4127         REAL=2, //!< floating-point number
4128         FLOAT=REAL, //!< synonym or REAL
4129         STR=3, //!< text string in UTF-8 encoding
4130         STRING=STR, //!< synonym for STR
4131         REF=4, //!< integer of size size_t. Typically used for storing complex dynamic structures where some elements reference the others
4132         SEQ=5, //!< sequence
4133         MAP=6, //!< mapping
4134         TYPE_MASK=7,
4135         FLOW=8, //!< compact representation of a sequence or mapping. Used only by YAML writer
4136         USER=16, //!< a registered object (e.g. a matrix)
4137         EMPTY=32, //!< empty structure (sequence or mapping)
4138         NAMED=64 //!< the node has a name (i.e. it is element of a mapping)
4139     };
4140     //! the default constructor
4141     CV_WRAP FileNode();
4142     //! the full constructor wrapping CvFileNode structure.
4143     FileNode(const CvFileStorage* fs, const CvFileNode* node);
4144     //! the copy constructor
4145     FileNode(const FileNode& node);
4146     //! returns element of a mapping node
4147     FileNode operator[](const string& nodename) const;
4148     //! returns element of a mapping node
4149     CV_WRAP FileNode operator[](const char* nodename) const;
4150     //! returns element of a sequence node
4151     CV_WRAP FileNode operator[](int i) const;
4152     //! returns type of the node
4153     CV_WRAP int type() const;
4154
4155     //! returns true if the node is empty
4156     CV_WRAP bool empty() const;
4157     //! returns true if the node is a "none" object
4158     CV_WRAP bool isNone() const;
4159     //! returns true if the node is a sequence
4160     CV_WRAP bool isSeq() const;
4161     //! returns true if the node is a mapping
4162     CV_WRAP bool isMap() const;
4163     //! returns true if the node is an integer
4164     CV_WRAP bool isInt() const;
4165     //! returns true if the node is a floating-point number
4166     CV_WRAP bool isReal() const;
4167     //! returns true if the node is a text string
4168     CV_WRAP bool isString() const;
4169     //! returns true if the node has a name
4170     CV_WRAP bool isNamed() const;
4171     //! returns the node name or an empty string if the node is nameless
4172     CV_WRAP string name() const;
4173     //! returns the number of elements in the node, if it is a sequence or mapping, or 1 otherwise.
4174     CV_WRAP size_t size() const;
4175     //! returns the node content as an integer. If the node stores floating-point number, it is rounded.
4176     operator int() const;
4177     //! returns the node content as float
4178     operator float() const;
4179     //! returns the node content as double
4180     operator double() const;
4181     //! returns the node content as text string
4182     operator string() const;
4183
4184     //! returns pointer to the underlying file node
4185     CvFileNode* operator *();
4186     //! returns pointer to the underlying file node
4187     const CvFileNode* operator* () const;
4188
4189     //! returns iterator pointing to the first node element
4190     FileNodeIterator begin() const;
4191     //! returns iterator pointing to the element following the last node element
4192     FileNodeIterator end() const;
4193
4194     //! reads node elements to the buffer with the specified format
4195     void readRaw( const string& fmt, uchar* vec, size_t len ) const;
4196     //! reads the registered object and returns pointer to it
4197     void* readObj() const;
4198
4199     // do not use wrapper pointer classes for better efficiency
4200     const CvFileStorage* fs;
4201     const CvFileNode* node;
4202 };
4203
4204
4205 /*!
4206  File Node Iterator
4207
4208  The class is used for iterating sequences (usually) and mappings.
4209  */
4210 class CV_EXPORTS FileNodeIterator
4211 {
4212 public:
4213     //! the default constructor
4214     FileNodeIterator();
4215     //! the full constructor set to the ofs-th element of the node
4216     FileNodeIterator(const CvFileStorage* fs, const CvFileNode* node, size_t ofs=0);
4217     //! the copy constructor
4218     FileNodeIterator(const FileNodeIterator& it);
4219     //! returns the currently observed element
4220     FileNode operator *() const;
4221     //! accesses the currently observed element methods
4222     FileNode operator ->() const;
4223
4224     //! moves iterator to the next node
4225     FileNodeIterator& operator ++ ();
4226     //! moves iterator to the next node
4227     FileNodeIterator operator ++ (int);
4228     //! moves iterator to the previous node
4229     FileNodeIterator& operator -- ();
4230     //! moves iterator to the previous node
4231     FileNodeIterator operator -- (int);
4232     //! moves iterator forward by the specified offset (possibly negative)
4233     FileNodeIterator& operator += (int ofs);
4234     //! moves iterator backward by the specified offset (possibly negative)
4235     FileNodeIterator& operator -= (int ofs);
4236
4237     //! reads the next maxCount elements (or less, if the sequence/mapping last element occurs earlier) to the buffer with the specified format
4238     FileNodeIterator& readRaw( const string& fmt, uchar* vec,
4239                                size_t maxCount=(size_t)INT_MAX );
4240
4241     const CvFileStorage* fs;
4242     const CvFileNode* container;
4243     CvSeqReader reader;
4244     size_t remaining;
4245 };
4246
4247 ////////////// convenient wrappers for operating old-style dynamic structures //////////////
4248
4249 template<typename _Tp> class SeqIterator;
4250
4251 typedef Ptr<CvMemStorage> MemStorage;
4252
4253 /*!
4254  Template Sequence Class derived from CvSeq
4255
4256  The class provides more convenient access to sequence elements,
4257  STL-style operations and iterators.
4258
4259  \note The class is targeted for simple data types,
4260     i.e. no constructors or destructors
4261     are called for the sequence elements.
4262 */
4263 template<typename _Tp> class Seq
4264 {
4265 public:
4266     typedef SeqIterator<_Tp> iterator;
4267     typedef SeqIterator<_Tp> const_iterator;
4268
4269     //! the default constructor
4270     Seq();
4271     //! the constructor for wrapping CvSeq structure. The real element type in CvSeq should match _Tp.
4272     Seq(const CvSeq* seq);
4273     //! creates the empty sequence that resides in the specified storage
4274     Seq(MemStorage& storage, int headerSize = sizeof(CvSeq));
4275     //! returns read-write reference to the specified element
4276     _Tp& operator [](int idx);
4277     //! returns read-only reference to the specified element
4278     const _Tp& operator[](int idx) const;
4279     //! returns iterator pointing to the beginning of the sequence
4280     SeqIterator<_Tp> begin() const;
4281     //! returns iterator pointing to the element following the last sequence element
4282     SeqIterator<_Tp> end() const;
4283     //! returns the number of elements in the sequence
4284     size_t size() const;
4285     //! returns the type of sequence elements (CV_8UC1 ... CV_64FC(CV_CN_MAX) ...)
4286     int type() const;
4287     //! returns the depth of sequence elements (CV_8U ... CV_64F)
4288     int depth() const;
4289     //! returns the number of channels in each sequence element
4290     int channels() const;
4291     //! returns the size of each sequence element
4292     size_t elemSize() const;
4293     //! returns index of the specified sequence element
4294     size_t index(const _Tp& elem) const;
4295     //! appends the specified element to the end of the sequence
4296     void push_back(const _Tp& elem);
4297     //! appends the specified element to the front of the sequence
4298     void push_front(const _Tp& elem);
4299     //! appends zero or more elements to the end of the sequence
4300     void push_back(const _Tp* elems, size_t count);
4301     //! appends zero or more elements to the front of the sequence
4302     void push_front(const _Tp* elems, size_t count);
4303     //! inserts the specified element to the specified position
4304     void insert(int idx, const _Tp& elem);
4305     //! inserts zero or more elements to the specified position
4306     void insert(int idx, const _Tp* elems, size_t count);
4307     //! removes element at the specified position
4308     void remove(int idx);
4309     //! removes the specified subsequence
4310     void remove(const Range& r);
4311
4312     //! returns reference to the first sequence element
4313     _Tp& front();
4314     //! returns read-only reference to the first sequence element
4315     const _Tp& front() const;
4316     //! returns reference to the last sequence element
4317     _Tp& back();
4318     //! returns read-only reference to the last sequence element
4319     const _Tp& back() const;
4320     //! returns true iff the sequence contains no elements
4321     bool empty() const;
4322
4323     //! removes all the elements from the sequence
4324     void clear();
4325     //! removes the first element from the sequence
4326     void pop_front();
4327     //! removes the last element from the sequence
4328     void pop_back();
4329     //! removes zero or more elements from the beginning of the sequence
4330     void pop_front(_Tp* elems, size_t count);
4331     //! removes zero or more elements from the end of the sequence
4332     void pop_back(_Tp* elems, size_t count);
4333
4334     //! copies the whole sequence or the sequence slice to the specified vector
4335     void copyTo(vector<_Tp>& vec, const Range& range=Range::all()) const;
4336     //! returns the vector containing all the sequence elements
4337     operator vector<_Tp>() const;
4338
4339     CvSeq* seq;
4340 };
4341
4342
4343 /*!
4344  STL-style Sequence Iterator inherited from the CvSeqReader structure
4345 */
4346 template<typename _Tp> class SeqIterator : public CvSeqReader
4347 {
4348 public:
4349     //! the default constructor
4350     SeqIterator();
4351     //! the constructor setting the iterator to the beginning or to the end of the sequence
4352     SeqIterator(const Seq<_Tp>& seq, bool seekEnd=false);
4353     //! positions the iterator within the sequence
4354     void seek(size_t pos);
4355     //! reports the current iterator position
4356     size_t tell() const;
4357     //! returns reference to the current sequence element
4358     _Tp& operator *();
4359     //! returns read-only reference to the current sequence element
4360     const _Tp& operator *() const;
4361     //! moves iterator to the next sequence element
4362     SeqIterator& operator ++();
4363     //! moves iterator to the next sequence element
4364     SeqIterator operator ++(int) const;
4365     //! moves iterator to the previous sequence element
4366     SeqIterator& operator --();
4367     //! moves iterator to the previous sequence element
4368     SeqIterator operator --(int) const;
4369
4370     //! moves iterator forward by the specified offset (possibly negative)
4371     SeqIterator& operator +=(int);
4372     //! moves iterator backward by the specified offset (possibly negative)
4373     SeqIterator& operator -=(int);
4374
4375     // this is index of the current element module seq->total*2
4376     // (to distinguish between 0 and seq->total)
4377     int index;
4378 };
4379
4380
4381 class CV_EXPORTS Algorithm;
4382 class CV_EXPORTS AlgorithmInfo;
4383 struct CV_EXPORTS AlgorithmInfoData;
4384
4385 template<typename _Tp> struct ParamType {};
4386
4387 /*!
4388   Base class for high-level OpenCV algorithms
4389 */
4390 class CV_EXPORTS_W Algorithm
4391 {
4392 public:
4393     Algorithm();
4394     virtual ~Algorithm();
4395     string name() const;
4396
4397     template<typename _Tp> typename ParamType<_Tp>::member_type get(const string& name) const;
4398     template<typename _Tp> typename ParamType<_Tp>::member_type get(const char* name) const;
4399
4400     CV_WRAP int getInt(const string& name) const;
4401     CV_WRAP double getDouble(const string& name) const;
4402     CV_WRAP bool getBool(const string& name) const;
4403     CV_WRAP string getString(const string& name) const;
4404     CV_WRAP Mat getMat(const string& name) const;
4405     CV_WRAP vector<Mat> getMatVector(const string& name) const;
4406     CV_WRAP Ptr<Algorithm> getAlgorithm(const string& name) const;
4407
4408     void set(const string& name, int value);
4409     void set(const string& name, double value);
4410     void set(const string& name, bool value);
4411     void set(const string& name, const string& value);
4412     void set(const string& name, const Mat& value);
4413     void set(const string& name, const vector<Mat>& value);
4414     void set(const string& name, const Ptr<Algorithm>& value);
4415     template<typename _Tp> void set(const string& name, const Ptr<_Tp>& value);
4416
4417     CV_WRAP void setInt(const string& name, int value);
4418     CV_WRAP void setDouble(const string& name, double value);
4419     CV_WRAP void setBool(const string& name, bool value);
4420     CV_WRAP void setString(const string& name, const string& value);
4421     CV_WRAP void setMat(const string& name, const Mat& value);
4422     CV_WRAP void setMatVector(const string& name, const vector<Mat>& value);
4423     CV_WRAP void setAlgorithm(const string& name, const Ptr<Algorithm>& value);
4424     template<typename _Tp> void setAlgorithm(const string& name, const Ptr<_Tp>& value);
4425
4426     void set(const char* name, int value);
4427     void set(const char* name, double value);
4428     void set(const char* name, bool value);
4429     void set(const char* name, const string& value);
4430     void set(const char* name, const Mat& value);
4431     void set(const char* name, const vector<Mat>& value);
4432     void set(const char* name, const Ptr<Algorithm>& value);
4433     template<typename _Tp> void set(const char* name, const Ptr<_Tp>& value);
4434
4435     void setInt(const char* name, int value);
4436     void setDouble(const char* name, double value);
4437     void setBool(const char* name, bool value);
4438     void setString(const char* name, const string& value);
4439     void setMat(const char* name, const Mat& value);
4440     void setMatVector(const char* name, const vector<Mat>& value);
4441     void setAlgorithm(const char* name, const Ptr<Algorithm>& value);
4442     template<typename _Tp> void setAlgorithm(const char* name, const Ptr<_Tp>& value);
4443
4444     CV_WRAP string paramHelp(const string& name) const;
4445     int paramType(const char* name) const;
4446     CV_WRAP int paramType(const string& name) const;
4447     CV_WRAP void getParams(CV_OUT vector<string>& names) const;
4448
4449
4450     virtual void write(FileStorage& fs) const;
4451     virtual void read(const FileNode& fn);
4452
4453     typedef Algorithm* (*Constructor)(void);
4454     typedef int (Algorithm::*Getter)() const;
4455     typedef void (Algorithm::*Setter)(int);
4456
4457     CV_WRAP static void getList(CV_OUT vector<string>& algorithms);
4458     CV_WRAP static Ptr<Algorithm> _create(const string& name);
4459     template<typename _Tp> static Ptr<_Tp> create(const string& name);
4460
4461     virtual AlgorithmInfo* info() const /* TODO: make it = 0;*/ { return 0; }
4462 };
4463
4464
4465 class CV_EXPORTS AlgorithmInfo
4466 {
4467 public:
4468     friend class Algorithm;
4469     AlgorithmInfo(const string& name, Algorithm::Constructor create);
4470     ~AlgorithmInfo();
4471     void get(const Algorithm* algo, const char* name, int argType, void* value) const;
4472     void addParam_(Algorithm& algo, const char* name, int argType,
4473                    void* value, bool readOnly,
4474                    Algorithm::Getter getter, Algorithm::Setter setter,
4475                    const string& help=string());
4476     string paramHelp(const char* name) const;
4477     int paramType(const char* name) const;
4478     void getParams(vector<string>& names) const;
4479
4480     void write(const Algorithm* algo, FileStorage& fs) const;
4481     void read(Algorithm* algo, const FileNode& fn) const;
4482     string name() const;
4483
4484     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4485                   int& value, bool readOnly=false,
4486                   int (Algorithm::*getter)()=0,
4487                   void (Algorithm::*setter)(int)=0,
4488                   const string& help=string());
4489     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4490                   short& value, bool readOnly=false,
4491                   int (Algorithm::*getter)()=0,
4492                   void (Algorithm::*setter)(int)=0,
4493                   const string& help=string());
4494     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4495                   bool& value, bool readOnly=false,
4496                   int (Algorithm::*getter)()=0,
4497                   void (Algorithm::*setter)(int)=0,
4498                   const string& help=string());
4499     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4500                   double& value, bool readOnly=false,
4501                   double (Algorithm::*getter)()=0,
4502                   void (Algorithm::*setter)(double)=0,
4503                   const string& help=string());
4504     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4505                   string& value, bool readOnly=false,
4506                   string (Algorithm::*getter)()=0,
4507                   void (Algorithm::*setter)(const string&)=0,
4508                   const string& help=string());
4509     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4510                   Mat& value, bool readOnly=false,
4511                   Mat (Algorithm::*getter)()=0,
4512                   void (Algorithm::*setter)(const Mat&)=0,
4513                   const string& help=string());
4514     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4515                   vector<Mat>& value, bool readOnly=false,
4516                   vector<Mat> (Algorithm::*getter)()=0,
4517                   void (Algorithm::*setter)(const vector<Mat>&)=0,
4518                   const string& help=string());
4519     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4520                   Ptr<Algorithm>& value, bool readOnly=false,
4521                   Ptr<Algorithm> (Algorithm::*getter)()=0,
4522                   void (Algorithm::*setter)(const Ptr<Algorithm>&)=0,
4523                   const string& help=string());
4524     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4525                   float& value, bool readOnly=false,
4526                   float (Algorithm::*getter)()=0,
4527                   void (Algorithm::*setter)(float)=0,
4528                   const string& help=string());
4529     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4530                   unsigned int& value, bool readOnly=false,
4531                   unsigned int (Algorithm::*getter)()=0,
4532                   void (Algorithm::*setter)(unsigned int)=0,
4533                   const string& help=string());
4534     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4535                   uint64& value, bool readOnly=false,
4536                   uint64 (Algorithm::*getter)()=0,
4537                   void (Algorithm::*setter)(uint64)=0,
4538                   const string& help=string());
4539     void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4540                   uchar& value, bool readOnly=false,
4541                   uchar (Algorithm::*getter)()=0,
4542                   void (Algorithm::*setter)(uchar)=0,
4543                   const string& help=string());
4544     template<typename _Tp, typename _Base> void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4545                   Ptr<_Tp>& value, bool readOnly=false,
4546                   Ptr<_Tp> (Algorithm::*getter)()=0,
4547                   void (Algorithm::*setter)(const Ptr<_Tp>&)=0,
4548                   const string& help=string());
4549     template<typename _Tp> void addParam(Algorithm& algo, const char* name,
4550                   Ptr<_Tp>& value, bool readOnly=false,
4551                   Ptr<_Tp> (Algorithm::*getter)()=0,
4552                   void (Algorithm::*setter)(const Ptr<_Tp>&)=0,
4553                   const string& help=string());
4554 protected:
4555     AlgorithmInfoData* data;
4556     void set(Algorithm* algo, const char* name, int argType,
4557               const void* value, bool force=false) const;
4558 };
4559
4560
4561 struct CV_EXPORTS Param
4562 {
4563     enum { INT=0, BOOLEAN=1, REAL=2, STRING=3, MAT=4, MAT_VECTOR=5, ALGORITHM=6, FLOAT=7, UNSIGNED_INT=8, UINT64=9, SHORT=10, UCHAR=11 };
4564
4565     Param();
4566     Param(int _type, bool _readonly, int _offset,
4567           Algorithm::Getter _getter=0,
4568           Algorithm::Setter _setter=0,
4569           const string& _help=string());
4570     int type;
4571     int offset;
4572     bool readonly;
4573     Algorithm::Getter getter;
4574     Algorithm::Setter setter;
4575     string help;
4576 };
4577
4578 template<> struct ParamType<bool>
4579 {
4580     typedef bool const_param_type;
4581     typedef bool member_type;
4582
4583     enum { type = Param::BOOLEAN };
4584 };
4585
4586 template<> struct ParamType<int>
4587 {
4588     typedef int const_param_type;
4589     typedef int member_type;
4590
4591     enum { type = Param::INT };
4592 };
4593
4594 template<> struct ParamType<short>
4595 {
4596     typedef int const_param_type;
4597     typedef int member_type;
4598
4599     enum { type = Param::SHORT };
4600 };
4601
4602 template<> struct ParamType<double>
4603 {
4604     typedef double const_param_type;
4605     typedef double member_type;
4606
4607     enum { type = Param::REAL };
4608 };
4609
4610 template<> struct ParamType<string>
4611 {
4612     typedef const string& const_param_type;
4613     typedef string member_type;
4614
4615     enum { type = Param::STRING };
4616 };
4617
4618 template<> struct ParamType<Mat>
4619 {
4620     typedef const Mat& const_param_type;
4621     typedef Mat member_type;
4622
4623     enum { type = Param::MAT };
4624 };
4625
4626 template<> struct ParamType<vector<Mat> >
4627 {
4628     typedef const vector<Mat>& const_param_type;
4629     typedef vector<Mat> member_type;
4630
4631     enum { type = Param::MAT_VECTOR };
4632 };
4633
4634 template<> struct ParamType<Algorithm>
4635 {
4636     typedef const Ptr<Algorithm>& const_param_type;
4637     typedef Ptr<Algorithm> member_type;
4638
4639     enum { type = Param::ALGORITHM };
4640 };
4641
4642 template<> struct ParamType<float>
4643 {
4644     typedef float const_param_type;
4645     typedef float member_type;
4646
4647     enum { type = Param::FLOAT };
4648 };
4649
4650 template<> struct ParamType<unsigned>
4651 {
4652     typedef unsigned const_param_type;
4653     typedef unsigned member_type;
4654
4655     enum { type = Param::UNSIGNED_INT };
4656 };
4657
4658 template<> struct ParamType<uint64>
4659 {
4660     typedef uint64 const_param_type;
4661     typedef uint64 member_type;
4662
4663     enum { type = Param::UINT64 };
4664 };
4665
4666 template<> struct ParamType<uchar>
4667 {
4668     typedef uchar const_param_type;
4669     typedef uchar member_type;
4670
4671     enum { type = Param::UCHAR };
4672 };
4673
4674 /*!
4675 "\nThe CommandLineParser class is designed for command line arguments parsing\n"
4676            "Keys map: \n"
4677            "Before you start to work with CommandLineParser you have to create a map for keys.\n"
4678            "    It will look like this\n"
4679            "    const char* keys =\n"
4680            "    {\n"
4681            "        {    s|  string|  123asd |string parameter}\n"
4682            "        {    d|  digit |  100    |digit parameter }\n"
4683            "        {    c|noCamera|false    |without camera  }\n"
4684            "        {    1|        |some text|help            }\n"
4685            "        {    2|        |333      |another help    }\n"
4686            "    };\n"
4687            "Usage syntax: \n"
4688            "    \"{\" - start of parameter string.\n"
4689            "    \"}\" - end of parameter string\n"
4690            "    \"|\" - separator between short name, full name, default value and help\n"
4691            "Supported syntax: \n"
4692            "    --key1=arg1  <If a key with '--' must has an argument\n"
4693            "                  you have to assign it through '=' sign.> \n"
4694            "<If the key with '--' doesn't have any argument, it means that it is a bool key>\n"
4695            "    -key2=arg2   <If a key with '-' must has an argument \n"
4696            "                  you have to assign it through '=' sign.> \n"
4697            "If the key with '-' doesn't have any argument, it means that it is a bool key\n"
4698            "    key3                 <This key can't has any parameter> \n"
4699            "Usage: \n"
4700            "      Imagine that the input parameters are next:\n"
4701            "                -s=string_value --digit=250 --noCamera lena.jpg 10000\n"
4702            "    CommandLineParser parser(argc, argv, keys) - create a parser object\n"
4703            "    parser.get<string>(\"s\" or \"string\") will return you first parameter value\n"
4704            "    parser.get<string>(\"s\", false or \"string\", false) will return you first parameter value\n"
4705            "                                                                without spaces in end and begin\n"
4706            "    parser.get<int>(\"d\" or \"digit\") will return you second parameter value.\n"
4707            "                    It also works with 'unsigned int', 'double', and 'float' types>\n"
4708            "    parser.get<bool>(\"c\" or \"noCamera\") will return you true .\n"
4709            "                                If you enter this key in commandline>\n"
4710            "                                It return you false otherwise.\n"
4711            "    parser.get<string>(\"1\") will return you the first argument without parameter (lena.jpg) \n"
4712            "    parser.get<int>(\"2\") will return you the second argument without parameter (10000)\n"
4713            "                          It also works with 'unsigned int', 'double', and 'float' types \n"
4714 */
4715 class CV_EXPORTS CommandLineParser
4716 {
4717     public:
4718
4719     //! the default constructor
4720       CommandLineParser(int argc, const char* const argv[], const char* key_map);
4721
4722     //! get parameter, you can choose: delete spaces in end and begin or not
4723     template<typename _Tp>
4724     _Tp get(const std::string& name, bool space_delete=true)
4725     {
4726         if (!has(name))
4727         {
4728             return _Tp();
4729         }
4730         std::string str = getString(name);
4731         return analyzeValue<_Tp>(str, space_delete);
4732     }
4733
4734     //! print short name, full name, current value and help for all params
4735     void printParams();
4736
4737     protected:
4738     std::map<std::string, std::vector<std::string> > data;
4739     std::string getString(const std::string& name);
4740
4741     bool has(const std::string& keys);
4742
4743     template<typename _Tp>
4744     _Tp analyzeValue(const std::string& str, bool space_delete=false);
4745
4746     template<typename _Tp>
4747     static _Tp getData(const std::string& str)
4748     {
4749         _Tp res = _Tp();
4750         std::stringstream s1(str);
4751         s1 >> res;
4752         return res;
4753     }
4754
4755     template<typename _Tp>
4756      _Tp fromStringNumber(const std::string& str);//the default conversion function for numbers
4757
4758     };
4759
4760 template<> CV_EXPORTS
4761 bool CommandLineParser::get<bool>(const std::string& name, bool space_delete);
4762
4763 template<> CV_EXPORTS
4764 std::string CommandLineParser::analyzeValue<std::string>(const std::string& str, bool space_delete);
4765
4766 template<> CV_EXPORTS
4767 int CommandLineParser::analyzeValue<int>(const std::string& str, bool space_delete);
4768
4769 template<> CV_EXPORTS
4770 unsigned int CommandLineParser::analyzeValue<unsigned int>(const std::string& str, bool space_delete);
4771
4772 template<> CV_EXPORTS
4773 uint64 CommandLineParser::analyzeValue<uint64>(const std::string& str, bool space_delete);
4774
4775 template<> CV_EXPORTS
4776 float CommandLineParser::analyzeValue<float>(const std::string& str, bool space_delete);
4777
4778 template<> CV_EXPORTS
4779 double CommandLineParser::analyzeValue<double>(const std::string& str, bool space_delete);
4780
4781
4782 /////////////////////////////// Parallel Primitives //////////////////////////////////
4783
4784 // a base body class
4785 class CV_EXPORTS ParallelLoopBody
4786 {
4787 public:
4788     virtual ~ParallelLoopBody();
4789     virtual void operator() (const Range& range) const = 0;
4790 };
4791
4792 CV_EXPORTS void parallel_for_(const Range& range, const ParallelLoopBody& body, double nstripes=-1.);
4793
4794 /////////////////////////// Synchronization Primitives ///////////////////////////////
4795
4796 class CV_EXPORTS Mutex
4797 {
4798 public:
4799     Mutex();
4800     ~Mutex();
4801     Mutex(const Mutex& m);
4802     Mutex& operator = (const Mutex& m);
4803
4804     void lock();
4805     bool trylock();
4806     void unlock();
4807
4808     struct Impl;
4809 protected:
4810     Impl* impl;
4811 };
4812
4813 class CV_EXPORTS AutoLock
4814 {
4815 public:
4816     AutoLock(Mutex& m) : mutex(&m) { mutex->lock(); }
4817     ~AutoLock() { mutex->unlock(); }
4818 protected:
4819     Mutex* mutex;
4820 private:
4821     AutoLock(const AutoLock&);
4822     AutoLock& operator = (const AutoLock&);
4823 };
4824
4825 class TLSDataContainer
4826 {
4827 private:
4828     int key_;
4829 protected:
4830     CV_EXPORTS TLSDataContainer();
4831     CV_EXPORTS ~TLSDataContainer(); // virtual is not required
4832 public:
4833     virtual void* createDataInstance() const = 0;
4834     virtual void deleteDataInstance(void* data) const = 0;
4835
4836     CV_EXPORTS void* getData() const;
4837 };
4838
4839 template <typename T>
4840 class TLSData : protected TLSDataContainer
4841 {
4842 public:
4843     inline TLSData() {}
4844     inline ~TLSData() {}
4845     inline T* get() const { return (T*)getData(); }
4846 private:
4847     virtual void* createDataInstance() const { return new T; }
4848     virtual void deleteDataInstance(void* data) const { delete (T*)data; }
4849 };
4850
4851 }
4852
4853 #endif // __cplusplus
4854
4855 #include "opencv2/core/operations.hpp"
4856 #include "opencv2/core/mat.hpp"
4857
4858 #endif /*__OPENCV_CORE_HPP__*/