modules/core/include/opencv2/core/mat.hpp

   1 /*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //
   3 //  IMPORTANT: READ BEFORE DOWNLOADING, COPYING, INSTALLING OR USING.
   4 //
   5 //  By downloading, copying, installing or using the software you agree to this license.
   6 //  If you do not agree to this license, do not download, install,
   7 //  copy or use the software.
   8 //
   9 //
  10 //                          License Agreement
  11 //                For Open Source Computer Vision Library
  12 //
  13 // Copyright (C) 2000-2008, Intel Corporation, all rights reserved.
  14 // Copyright (C) 2009, Willow Garage Inc., all rights reserved.
  15 // Copyright (C) 2013, OpenCV Foundation, all rights reserved.
  16 // Third party copyrights are property of their respective owners.
  17 //
  18 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
  19 // are permitted provided that the following conditions are met:
  20 //
  21 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
  22 //     this list of conditions and the following disclaimer.
  23 //
  24 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
  25 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
  26 //     and/or other materials provided with the distribution.
  27 //
  28 //   * The name of the copyright holders may not be used to endorse or promote products
  29 //     derived from this software without specific prior written permission.
  30 //
  31 // This software is provided by the copyright holders and contributors "as is" and
  32 // any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
  33 // warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
  34 // In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
  35 // indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
  36 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
  37 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
  38 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
  39 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
  40 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
  41 //
  42 //M*/
  43
  44 #ifndef __OPENCV_CORE_MAT_HPP__
  45 #define __OPENCV_CORE_MAT_HPP__
  46
  47 #ifndef __cplusplus
  48 #  error mat.hpp header must be compiled as C++
  49 #endif
  50
  51 #include "opencv2/core/matx.hpp"
  52 #include "opencv2/core/types.hpp"
  53
  54 #include "opencv2/core/bufferpool.hpp"
  55
  56 namespace cv
  57 {
  58
  59 enum { ACCESS_READ=1<<24, ACCESS_WRITE=1<<25,
  60     ACCESS_RW=3<<24, ACCESS_MASK=ACCESS_RW, ACCESS_FAST=1<<26 };
  61
  62 class CV_EXPORTS _OutputArray;
  63
  64 //////////////////////// Input/Output Array Arguments /////////////////////////////////
  65
  66 /*!
  67  Proxy datatype for passing Mat's and vector<>'s as input parameters
  68  */
  69 class CV_EXPORTS _InputArray
  70 {
  71 public:
  72     enum {
  73         KIND_SHIFT = 16,
  74         FIXED_TYPE = 0x8000 << KIND_SHIFT,
  75         FIXED_SIZE = 0x4000 << KIND_SHIFT,
  76         KIND_MASK = 31 << KIND_SHIFT,
  77
  78         NONE              = 0 << KIND_SHIFT,
  79         MAT               = 1 << KIND_SHIFT,
  80         MATX              = 2 << KIND_SHIFT,
  81         STD_VECTOR        = 3 << KIND_SHIFT,
  82         STD_VECTOR_VECTOR = 4 << KIND_SHIFT,
  83         STD_VECTOR_MAT    = 5 << KIND_SHIFT,
  84         EXPR              = 6 << KIND_SHIFT,
  85         OPENGL_BUFFER     = 7 << KIND_SHIFT,
  86         CUDA_MEM          = 8 << KIND_SHIFT,
  87         GPU_MAT           = 9 << KIND_SHIFT,
  88         UMAT              =10 << KIND_SHIFT,
  89         STD_VECTOR_UMAT   =11 << KIND_SHIFT
  90     };
  91
  92     _InputArray();
  93     _InputArray(int _flags, void* _obj);
  94     _InputArray(const Mat& m);
  95     _InputArray(const MatExpr& expr);
  96     _InputArray(const std::vector<Mat>& vec);
  97     template<typename _Tp> _InputArray(const Mat_<_Tp>& m);
  98     template<typename _Tp> _InputArray(const std::vector<_Tp>& vec);
  99     template<typename _Tp> _InputArray(const std::vector<std::vector<_Tp> >& vec);
 100     template<typename _Tp> _InputArray(const std::vector<Mat_<_Tp> >& vec);
 101     template<typename _Tp> _InputArray(const _Tp* vec, int n);
 102     template<typename _Tp, int m, int n> _InputArray(const Matx<_Tp, m, n>& matx);
 103     _InputArray(const double& val);
 104     _InputArray(const cuda::GpuMat& d_mat);
 105     _InputArray(const ogl::Buffer& buf);
 106     _InputArray(const cuda::CudaMem& cuda_mem);
 107     template<typename _Tp> _InputArray(const cudev::GpuMat_<_Tp>& m);
 108     _InputArray(const UMat& um);
 109     _InputArray(const std::vector<UMat>& umv);
 110
 111     virtual Mat getMat(int idx=-1) const;
 112     virtual UMat getUMat(int idx=-1) const;
 113     virtual void getMatVector(std::vector<Mat>& mv) const;
 114     virtual void getUMatVector(std::vector<UMat>& umv) const;
 115     virtual cuda::GpuMat getGpuMat() const;
 116     virtual ogl::Buffer getOGlBuffer() const;
 117     void* getObj() const;
 118
 119     virtual int kind() const;
 120     virtual int dims(int i=-1) const;
 121     virtual Size size(int i=-1) const;
 122     virtual int sizend(int* sz, int i=-1) const;
 123     virtual bool sameSize(const _InputArray& arr) const;
 124     virtual size_t total(int i=-1) const;
 125     virtual int type(int i=-1) const;
 126     virtual int depth(int i=-1) const;
 127     virtual int channels(int i=-1) const;
 128     virtual bool isContinuous(int i=-1) const;
 129     virtual bool isSubmatrix(int i=-1) const;
 130     virtual bool empty() const;
 131     virtual void copyTo(const _OutputArray& arr) const;
 132     virtual size_t offset(int i=-1) const;
 133     virtual size_t step(int i=-1) const;
 134     bool isMat() const;
 135     bool isUMat() const;
 136     bool isMatVector() const;
 137     bool isUMatVector() const;
 138     bool isMatx();
 139
 140     virtual ~_InputArray();
 141
 142 protected:
 143     int flags;
 144     void* obj;
 145     Size sz;
 146
 147     void init(int _flags, const void* _obj);
 148     void init(int _flags, const void* _obj, Size _sz);
 149 };
 150
 151
 152 /*!
 153  Proxy datatype for passing Mat's and vector<>'s as input parameters
 154  */
 155 class CV_EXPORTS _OutputArray : public _InputArray
 156 {
 157 public:
 158     enum
 159     {
 160         DEPTH_MASK_8U = 1 << CV_8U,
 161         DEPTH_MASK_8S = 1 << CV_8S,
 162         DEPTH_MASK_16U = 1 << CV_16U,
 163         DEPTH_MASK_16S = 1 << CV_16S,
 164         DEPTH_MASK_32S = 1 << CV_32S,
 165         DEPTH_MASK_32F = 1 << CV_32F,
 166         DEPTH_MASK_64F = 1 << CV_64F,
 167         DEPTH_MASK_ALL = (DEPTH_MASK_64F<<1)-1,
 168         DEPTH_MASK_ALL_BUT_8S = DEPTH_MASK_ALL & ~DEPTH_MASK_8S,
 169         DEPTH_MASK_FLT = DEPTH_MASK_32F + DEPTH_MASK_64F
 170     };
 171
 172     _OutputArray();
 173     _OutputArray(int _flags, void* _obj);
 174     _OutputArray(Mat& m);
 175     _OutputArray(std::vector<Mat>& vec);
 176     _OutputArray(cuda::GpuMat& d_mat);
 177     _OutputArray(ogl::Buffer& buf);
 178     _OutputArray(cuda::CudaMem& cuda_mem);
 179     template<typename _Tp> _OutputArray(cudev::GpuMat_<_Tp>& m);
 180     template<typename _Tp> _OutputArray(std::vector<_Tp>& vec);
 181     template<typename _Tp> _OutputArray(std::vector<std::vector<_Tp> >& vec);
 182     template<typename _Tp> _OutputArray(std::vector<Mat_<_Tp> >& vec);
 183     template<typename _Tp> _OutputArray(Mat_<_Tp>& m);
 184     template<typename _Tp> _OutputArray(_Tp* vec, int n);
 185     template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(Matx<_Tp, m, n>& matx);
 186     _OutputArray(UMat& m);
 187     _OutputArray(std::vector<UMat>& vec);
 188
 189     _OutputArray(const Mat& m);
 190     _OutputArray(const std::vector<Mat>& vec);
 191     _OutputArray(const cuda::GpuMat& d_mat);
 192     _OutputArray(const ogl::Buffer& buf);
 193     _OutputArray(const cuda::CudaMem& cuda_mem);
 194     template<typename _Tp> _OutputArray(const cudev::GpuMat_<_Tp>& m);
 195     template<typename _Tp> _OutputArray(const std::vector<_Tp>& vec);
 196     template<typename _Tp> _OutputArray(const std::vector<std::vector<_Tp> >& vec);
 197     template<typename _Tp> _OutputArray(const std::vector<Mat_<_Tp> >& vec);
 198     template<typename _Tp> _OutputArray(const Mat_<_Tp>& m);
 199     template<typename _Tp> _OutputArray(const _Tp* vec, int n);
 200     template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(const Matx<_Tp, m, n>& matx);
 201     _OutputArray(const UMat& m);
 202     _OutputArray(const std::vector<UMat>& vec);
 203
 204     virtual bool fixedSize() const;
 205     virtual bool fixedType() const;
 206     virtual bool needed() const;
 207     virtual Mat& getMatRef(int i=-1) const;
 208     virtual UMat& getUMatRef(int i=-1) const;
 209     virtual cuda::GpuMat& getGpuMatRef() const;
 210     virtual ogl::Buffer& getOGlBufferRef() const;
 211     virtual cuda::CudaMem& getCudaMemRef() const;
 212     virtual void create(Size sz, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
 213     virtual void create(int rows, int cols, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
 214     virtual void create(int dims, const int* size, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
 215     virtual void createSameSize(const _InputArray& arr, int mtype) const;
 216     virtual void release() const;
 217     virtual void clear() const;
 218     virtual void setTo(const _InputArray& value, const _InputArray & mask = _InputArray()) const;
 219 };
 220
 221
 222 class CV_EXPORTS _InputOutputArray : public _OutputArray
 223 {
 224 public:
 225     _InputOutputArray();
 226     _InputOutputArray(int _flags, void* _obj);
 227     _InputOutputArray(Mat& m);
 228     _InputOutputArray(std::vector<Mat>& vec);
 229     _InputOutputArray(cuda::GpuMat& d_mat);
 230     _InputOutputArray(ogl::Buffer& buf);
 231     _InputOutputArray(cuda::CudaMem& cuda_mem);
 232     template<typename _Tp> _InputOutputArray(cudev::GpuMat_<_Tp>& m);
 233     template<typename _Tp> _InputOutputArray(std::vector<_Tp>& vec);
 234     template<typename _Tp> _InputOutputArray(std::vector<std::vector<_Tp> >& vec);
 235     template<typename _Tp> _InputOutputArray(std::vector<Mat_<_Tp> >& vec);
 236     template<typename _Tp> _InputOutputArray(Mat_<_Tp>& m);
 237     template<typename _Tp> _InputOutputArray(_Tp* vec, int n);
 238     template<typename _Tp, int m, int n> _InputOutputArray(Matx<_Tp, m, n>& matx);
 239     _InputOutputArray(UMat& m);
 240     _InputOutputArray(std::vector<UMat>& vec);
 241
 242     _InputOutputArray(const Mat& m);
 243     _InputOutputArray(const std::vector<Mat>& vec);
 244     _InputOutputArray(const cuda::GpuMat& d_mat);
 245     _InputOutputArray(const ogl::Buffer& buf);
 246     _InputOutputArray(const cuda::CudaMem& cuda_mem);
 247     template<typename _Tp> _InputOutputArray(const cudev::GpuMat_<_Tp>& m);
 248     template<typename _Tp> _InputOutputArray(const std::vector<_Tp>& vec);
 249     template<typename _Tp> _InputOutputArray(const std::vector<std::vector<_Tp> >& vec);
 250     template<typename _Tp> _InputOutputArray(const std::vector<Mat_<_Tp> >& vec);
 251     template<typename _Tp> _InputOutputArray(const Mat_<_Tp>& m);
 252     template<typename _Tp> _InputOutputArray(const _Tp* vec, int n);
 253     template<typename _Tp, int m, int n> _InputOutputArray(const Matx<_Tp, m, n>& matx);
 254     _InputOutputArray(const UMat& m);
 255     _InputOutputArray(const std::vector<UMat>& vec);
 256 };
 257
 258 typedef const _InputArray& InputArray;
 259 typedef InputArray InputArrayOfArrays;
 260 typedef const _OutputArray& OutputArray;
 261 typedef OutputArray OutputArrayOfArrays;
 262 typedef const _InputOutputArray& InputOutputArray;
 263 typedef InputOutputArray InputOutputArrayOfArrays;
 264
 265 CV_EXPORTS InputOutputArray noArray();
 266
 267 /////////////////////////////////// MatAllocator //////////////////////////////////////
 268
 269 struct CV_EXPORTS UMatData;
 270
 271 /*!
 272    Custom array allocator
 273
 274 */
 275 class CV_EXPORTS MatAllocator
 276 {
 277 public:
 278     MatAllocator() {}
 279     virtual ~MatAllocator() {}
 280
 281     // let's comment it off for now to detect and fix all the uses of allocator
 282     //virtual void allocate(int dims, const int* sizes, int type, int*& refcount,
 283     //                      uchar*& datastart, uchar*& data, size_t* step) = 0;
 284     //virtual void deallocate(int* refcount, uchar* datastart, uchar* data) = 0;
 285     virtual UMatData* allocate(int dims, const int* sizes, int type,
 286                                void* data, size_t* step, int flags) const = 0;
 287     virtual bool allocate(UMatData* data, int accessflags) const = 0;
 288     virtual void deallocate(UMatData* data) const = 0;
 289     virtual void map(UMatData* data, int accessflags) const;
 290     virtual void unmap(UMatData* data) const;
 291     virtual void download(UMatData* data, void* dst, int dims, const size_t sz[],
 292                           const size_t srcofs[], const size_t srcstep[],
 293                           const size_t dststep[]) const;
 294     virtual void upload(UMatData* data, const void* src, int dims, const size_t sz[],
 295                         const size_t dstofs[], const size_t dststep[],
 296                         const size_t srcstep[]) const;
 297     virtual void copy(UMatData* srcdata, UMatData* dstdata, int dims, const size_t sz[],
 298                       const size_t srcofs[], const size_t srcstep[],
 299                       const size_t dstofs[], const size_t dststep[], bool sync) const;
 300
 301     // default implementation returns DummyBufferPoolController
 302     virtual BufferPoolController* getBufferPoolController() const;
 303 };
 304
 305
 306 //////////////////////////////// MatCommaInitializer //////////////////////////////////
 307
 308 /*!
 309  Comma-separated Matrix Initializer
 310
 311  The class instances are usually not created explicitly.
 312  Instead, they are created on "matrix << firstValue" operator.
 313
 314  The sample below initializes 2x2 rotation matrix:
 315
 316  \code
 317  double angle = 30, a = cos(angle*CV_PI/180), b = sin(angle*CV_PI/180);
 318  Mat R = (Mat_<double>(2,2) << a, -b, b, a);
 319  \endcode
 320 */
 321 template<typename _Tp> class MatCommaInitializer_
 322 {
 323 public:
 324     //! the constructor, created by "matrix << firstValue" operator, where matrix is cv::Mat
 325     MatCommaInitializer_(Mat_<_Tp>* _m);
 326     //! the operator that takes the next value and put it to the matrix
 327     template<typename T2> MatCommaInitializer_<_Tp>& operator , (T2 v);
 328     //! another form of conversion operator
 329     operator Mat_<_Tp>() const;
 330 protected:
 331     MatIterator_<_Tp> it;
 332 };
 333
 334
 335 /////////////////////////////////////// Mat ///////////////////////////////////////////
 336
 337 // note that umatdata might be allocated together
 338 // with the matrix data, not as a separate object.
 339 // therefore, it does not have constructor or destructor;
 340 // it should be explicitly initialized using init().
 341 struct CV_EXPORTS UMatData
 342 {
 343     enum { COPY_ON_MAP=1, HOST_COPY_OBSOLETE=2,
 344         DEVICE_COPY_OBSOLETE=4, TEMP_UMAT=8, TEMP_COPIED_UMAT=24,
 345         USER_ALLOCATED=32 };
 346     UMatData(const MatAllocator* allocator);
 347     ~UMatData();
 348
 349     // provide atomic access to the structure
 350     void lock();
 351     void unlock();
 352
 353     bool hostCopyObsolete() const;
 354     bool deviceCopyObsolete() const;
 355     bool copyOnMap() const;
 356     bool tempUMat() const;
 357     bool tempCopiedUMat() const;
 358     void markHostCopyObsolete(bool flag);
 359     void markDeviceCopyObsolete(bool flag);
 360
 361     const MatAllocator* prevAllocator;
 362     const MatAllocator* currAllocator;
 363     int urefcount;
 364     int refcount;
 365     uchar* data;
 366     uchar* origdata;
 367     size_t size, capacity;
 368
 369     int flags;
 370     void* handle;
 371     void* userdata;
 372 };
 373
 374
 375 struct CV_EXPORTS UMatDataAutoLock
 376 {
 377     UMatDataAutoLock(UMatData* u);
 378     ~UMatDataAutoLock();
 379     UMatData* u;
 380 };
 381
 382
 383 struct CV_EXPORTS MatSize
 384 {
 385     MatSize(int* _p);
 386     Size operator()() const;
 387     const int& operator[](int i) const;
 388     int& operator[](int i);
 389     operator const int*() const;
 390     bool operator == (const MatSize& sz) const;
 391     bool operator != (const MatSize& sz) const;
 392
 393     int* p;
 394 };
 395
 396 struct CV_EXPORTS MatStep
 397 {
 398     MatStep();
 399     MatStep(size_t s);
 400     const size_t& operator[](int i) const;
 401     size_t& operator[](int i);
 402     operator size_t() const;
 403     MatStep& operator = (size_t s);
 404
 405     size_t* p;
 406     size_t buf[2];
 407 protected:
 408     MatStep& operator = (const MatStep&);
 409 };
 410
 411  /*!
 412    The n-dimensional matrix class.
 413
 414    The class represents an n-dimensional dense numerical array that can act as
 415    a matrix, image, optical flow map, 3-focal tensor etc.
 416    It is very similar to CvMat and CvMatND types from earlier versions of OpenCV,
 417    and similarly to those types, the matrix can be multi-channel. It also fully supports ROI mechanism.
 418
 419    There are many different ways to create cv::Mat object. Here are the some popular ones:
 420    <ul>
 421    <li> using cv::Mat::create(nrows, ncols, type) method or
 422      the similar constructor cv::Mat::Mat(nrows, ncols, type[, fill_value]) constructor.
 423      A new matrix of the specified size and specifed type will be allocated.
 424      "type" has the same meaning as in cvCreateMat function,
 425      e.g. CV_8UC1 means 8-bit single-channel matrix, CV_32FC2 means 2-channel (i.e. complex)
 426      floating-point matrix etc:
 427
 428      \code
 429      // make 7x7 complex matrix filled with 1+3j.
 430      cv::Mat M(7,7,CV_32FC2,Scalar(1,3));
 431      // and now turn M to 100x60 15-channel 8-bit matrix.
 432      // The old content will be deallocated
 433      M.create(100,60,CV_8UC(15));
 434      \endcode
 435
 436      As noted in the introduction of this chapter, Mat::create()
 437      will only allocate a new matrix when the current matrix dimensionality
 438      or type are different from the specified.
 439
 440    <li> by using a copy constructor or assignment operator, where on the right side it can
 441      be a matrix or expression, see below. Again, as noted in the introduction,
 442      matrix assignment is O(1) operation because it only copies the header
 443      and increases the reference counter. cv::Mat::clone() method can be used to get a full
 444      (a.k.a. deep) copy of the matrix when you need it.
 445
 446    <li> by constructing a header for a part of another matrix. It can be a single row, single column,
 447      several rows, several columns, rectangular region in the matrix (called a minor in algebra) or
 448      a diagonal. Such operations are also O(1), because the new header will reference the same data.
 449      You can actually modify a part of the matrix using this feature, e.g.
 450
 451      \code
 452      // add 5-th row, multiplied by 3 to the 3rd row
 453      M.row(3) = M.row(3) + M.row(5)*3;
 454
 455      // now copy 7-th column to the 1-st column
 456      // M.col(1) = M.col(7); // this will not work
 457      Mat M1 = M.col(1);
 458      M.col(7).copyTo(M1);
 459
 460      // create new 320x240 image
 461      cv::Mat img(Size(320,240),CV_8UC3);
 462      // select a roi
 463      cv::Mat roi(img, Rect(10,10,100,100));
 464      // fill the ROI with (0,255,0) (which is green in RGB space);
 465      // the original 320x240 image will be modified
 466      roi = Scalar(0,255,0);
 467      \endcode
 468
 469      Thanks to the additional cv::Mat::datastart and cv::Mat::dataend members, it is possible to
 470      compute the relative sub-matrix position in the main "container" matrix using cv::Mat::locateROI():
 471
 472      \code
 473      Mat A = Mat::eye(10, 10, CV_32S);
 474      // extracts A columns, 1 (inclusive) to 3 (exclusive).
 475      Mat B = A(Range::all(), Range(1, 3));
 476      // extracts B rows, 5 (inclusive) to 9 (exclusive).
 477      // that is, C ~ A(Range(5, 9), Range(1, 3))
 478      Mat C = B(Range(5, 9), Range::all());
 479      Size size; Point ofs;
 480      C.locateROI(size, ofs);
 481      // size will be (width=10,height=10) and the ofs will be (x=1, y=5)
 482      \endcode
 483
 484      As in the case of whole matrices, if you need a deep copy, use cv::Mat::clone() method
 485      of the extracted sub-matrices.
 486
 487    <li> by making a header for user-allocated-data. It can be useful for
 488       <ol>
 489       <li> processing "foreign" data using OpenCV (e.g. when you implement
 490          a DirectShow filter or a processing module for gstreamer etc.), e.g.
 491
 492          \code
 493          void process_video_frame(const unsigned char* pixels,
 494                                   int width, int height, int step)
 495          {
 496             cv::Mat img(height, width, CV_8UC3, pixels, step);
 497             cv::GaussianBlur(img, img, cv::Size(7,7), 1.5, 1.5);
 498          }
 499          \endcode
 500
 501       <li> for quick initialization of small matrices and/or super-fast element access
 502
 503          \code
 504          double m[3][3] = {{a, b, c}, {d, e, f}, {g, h, i}};
 505          cv::Mat M = cv::Mat(3, 3, CV_64F, m).inv();
 506          \endcode
 507       </ol>
 508
 509        partial yet very common cases of this "user-allocated data" case are conversions
 510        from CvMat and IplImage to cv::Mat. For this purpose there are special constructors
 511        taking pointers to CvMat or IplImage and the optional
 512        flag indicating whether to copy the data or not.
 513
 514        Backward conversion from cv::Mat to CvMat or IplImage is provided via cast operators
 515        cv::Mat::operator CvMat() an cv::Mat::operator IplImage().
 516        The operators do not copy the data.
 517
 518
 519        \code
 520        IplImage* img = cvLoadImage("greatwave.jpg", 1);
 521        Mat mtx(img); // convert IplImage* -> cv::Mat
 522        CvMat oldmat = mtx; // convert cv::Mat -> CvMat
 523        CV_Assert(oldmat.cols == img->width && oldmat.rows == img->height &&
 524            oldmat.data.ptr == (uchar*)img->imageData && oldmat.step == img->widthStep);
 525        \endcode
 526
 527    <li> by using MATLAB-style matrix initializers, cv::Mat::zeros(), cv::Mat::ones(), cv::Mat::eye(), e.g.:
 528
 529    \code
 530    // create a double-precision identity martix and add it to M.
 531    M += Mat::eye(M.rows, M.cols, CV_64F);
 532    \endcode
 533
 534    <li> by using comma-separated initializer:
 535
 536    \code
 537    // create 3x3 double-precision identity matrix
 538    Mat M = (Mat_<double>(3,3) << 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1);
 539    \endcode
 540
 541    here we first call constructor of cv::Mat_ class (that we describe further) with the proper matrix,
 542    and then we just put "<<" operator followed by comma-separated values that can be constants,
 543    variables, expressions etc. Also, note the extra parentheses that are needed to avoid compiler errors.
 544
 545    </ul>
 546
 547    Once matrix is created, it will be automatically managed by using reference-counting mechanism
 548    (unless the matrix header is built on top of user-allocated data,
 549    in which case you should handle the data by yourself).
 550    The matrix data will be deallocated when no one points to it;
 551    if you want to release the data pointed by a matrix header before the matrix destructor is called,
 552    use cv::Mat::release().
 553
 554    The next important thing to learn about the matrix class is element access. Here is how the matrix is stored.
 555    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,
 556    cv::Mat::rows contains the number of matrix rows and cv::Mat::cols - the number of matrix columns. There is yet another member,
 557    cv::Mat::step that is used to actually compute address of a matrix element. cv::Mat::step is needed because the matrix can be
 558    a part of another matrix or because there can some padding space in the end of each row for a proper alignment.
 559
 560    \image html roi.png
 561
 562    Given these parameters, address of the matrix element M_{ij} is computed as following:
 563
 564    addr(M_{ij})=M.data + M.step*i + j*M.elemSize()
 565
 566    if you know the matrix element type, e.g. it is float, then you can use cv::Mat::at() method:
 567
 568    addr(M_{ij})=&M.at<float>(i,j)
 569
 570    (where & is used to convert the reference returned by cv::Mat::at() to a pointer).
 571    if you need to process a whole row of matrix, the most efficient way is to get
 572    the pointer to the row first, and then just use plain C operator []:
 573
 574    \code
 575    // compute sum of positive matrix elements
 576    // (assuming that M is double-precision matrix)
 577    double sum=0;
 578    for(int i = 0; i < M.rows; i++)
 579    {
 580        const double* Mi = M.ptr<double>(i);
 581        for(int j = 0; j < M.cols; j++)
 582            sum += std::max(Mi[j], 0.);
 583    }
 584    \endcode
 585
 586    Some operations, like the above one, do not actually depend on the matrix shape,
 587    they just process elements of a matrix one by one (or elements from multiple matrices
 588    that are sitting in the same place, e.g. matrix addition). Such operations are called
 589    element-wise and it makes sense to check whether all the input/output matrices are continuous,
 590    i.e. have no gaps in the end of each row, and if yes, process them as a single long row:
 591
 592    \code
 593    // compute sum of positive matrix elements, optimized variant
 594    double sum=0;
 595    int cols = M.cols, rows = M.rows;
 596    if(M.isContinuous())
 597    {
 598        cols *= rows;
 599        rows = 1;
 600    }
 601    for(int i = 0; i < rows; i++)
 602    {
 603        const double* Mi = M.ptr<double>(i);
 604        for(int j = 0; j < cols; j++)
 605            sum += std::max(Mi[j], 0.);
 606    }
 607    \endcode
 608    in the case of continuous matrix the outer loop body will be executed just once,
 609    so the overhead will be smaller, which will be especially noticeable in the case of small matrices.
 610
 611    Finally, there are STL-style iterators that are smart enough to skip gaps between successive rows:
 612    \code
 613    // compute sum of positive matrix elements, iterator-based variant
 614    double sum=0;
 615    MatConstIterator_<double> it = M.begin<double>(), it_end = M.end<double>();
 616    for(; it != it_end; ++it)
 617        sum += std::max(*it, 0.);
 618    \endcode
 619
 620    The matrix iterators are random-access iterators, so they can be passed
 621    to any STL algorithm, including std::sort().
 622 */
 623 class CV_EXPORTS Mat
 624 {
 625 public:
 626     //! default constructor
 627     Mat();
 628     //! constructs 2D matrix of the specified size and type
 629     // (_type is CV_8UC1, CV_64FC3, CV_32SC(12) etc.)
 630     Mat(int rows, int cols, int type);
 631     Mat(Size size, int type);
 632     //! constucts 2D matrix and fills it with the specified value _s.
 633     Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);
 634     Mat(Size size, int type, const Scalar& s);
 635
 636     //! constructs n-dimensional matrix
 637     Mat(int ndims, const int* sizes, int type);
 638     Mat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s);
 639
 640     //! copy constructor
 641     Mat(const Mat& m);
 642     //! constructor for matrix headers pointing to user-allocated data
 643     Mat(int rows, int cols, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
 644     Mat(Size size, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
 645     Mat(int ndims, const int* sizes, int type, void* data, const size_t* steps=0);
 646
 647     //! creates a matrix header for a part of the bigger matrix
 648     Mat(const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
 649     Mat(const Mat& m, const Rect& roi);
 650     Mat(const Mat& m, const Range* ranges);
 651     //! builds matrix from std::vector with or without copying the data
 652     template<typename _Tp> explicit Mat(const std::vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
 653     //! builds matrix from cv::Vec; the data is copied by default
 654     template<typename _Tp, int n> explicit Mat(const Vec<_Tp, n>& vec, bool copyData=true);
 655     //! builds matrix from cv::Matx; the data is copied by default
 656     template<typename _Tp, int m, int n> explicit Mat(const Matx<_Tp, m, n>& mtx, bool copyData=true);
 657     //! builds matrix from a 2D point
 658     template<typename _Tp> explicit Mat(const Point_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
 659     //! builds matrix from a 3D point
 660     template<typename _Tp> explicit Mat(const Point3_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
 661     //! builds matrix from comma initializer
 662     template<typename _Tp> explicit Mat(const MatCommaInitializer_<_Tp>& commaInitializer);
 663
 664     //! download data from GpuMat
 665     explicit Mat(const cuda::GpuMat& m);
 666
 667     //! destructor - calls release()
 668     ~Mat();
 669     //! assignment operators
 670     Mat& operator = (const Mat& m);
 671     Mat& operator = (const MatExpr& expr);
 672
 673     //! retrieve UMat from Mat
 674     UMat getUMat(int accessFlags) const;
 675
 676     //! returns a new matrix header for the specified row
 677     Mat row(int y) const;
 678     //! returns a new matrix header for the specified column
 679     Mat col(int x) const;
 680     //! ... for the specified row span
 681     Mat rowRange(int startrow, int endrow) const;
 682     Mat rowRange(const Range& r) const;
 683     //! ... for the specified column span
 684     Mat colRange(int startcol, int endcol) const;
 685     Mat colRange(const Range& r) const;
 686     //! ... for the specified diagonal
 687     // (d=0 - the main diagonal,
 688     //  >0 - a diagonal from the lower half,
 689     //  <0 - a diagonal from the upper half)
 690     Mat diag(int d=0) const;
 691     //! constructs a square diagonal matrix which main diagonal is vector "d"
 692     static Mat diag(const Mat& d);
 693
 694     //! returns deep copy of the matrix, i.e. the data is copied
 695     Mat clone() const;
 696     //! copies the matrix content to "m".
 697     // It calls m.create(this->size(), this->type()).
 698     void copyTo( OutputArray m ) const;
 699     //! copies those matrix elements to "m" that are marked with non-zero mask elements.
 700     void copyTo( OutputArray m, InputArray mask ) const;
 701     //! converts matrix to another datatype with optional scalng. See cvConvertScale.
 702     void convertTo( OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
 703
 704     void assignTo( Mat& m, int type=-1 ) const;
 705
 706     //! sets every matrix element to s
 707     Mat& operator = (const Scalar& s);
 708     //! sets some of the matrix elements to s, according to the mask
 709     Mat& setTo(InputArray value, InputArray mask=noArray());
 710     //! creates alternative matrix header for the same data, with different
 711     // number of channels and/or different number of rows. see cvReshape.
 712     Mat reshape(int cn, int rows=0) const;
 713     Mat reshape(int cn, int newndims, const int* newsz) const;
 714
 715     //! matrix transposition by means of matrix expressions
 716     MatExpr t() const;
 717     //! matrix inversion by means of matrix expressions
 718     MatExpr inv(int method=DECOMP_LU) const;
 719     //! per-element matrix multiplication by means of matrix expressions
 720     MatExpr mul(InputArray m, double scale=1) const;
 721
 722     //! computes cross-product of 2 3D vectors
 723     Mat cross(InputArray m) const;
 724     //! computes dot-product
 725     double dot(InputArray m) const;
 726
 727     //! Matlab-style matrix initialization
 728     static MatExpr zeros(int rows, int cols, int type);
 729     static MatExpr zeros(Size size, int type);
 730     static MatExpr zeros(int ndims, const int* sz, int type);
 731     static MatExpr ones(int rows, int cols, int type);
 732     static MatExpr ones(Size size, int type);
 733     static MatExpr ones(int ndims, const int* sz, int type);
 734     static MatExpr eye(int rows, int cols, int type);
 735     static MatExpr eye(Size size, int type);
 736
 737     //! allocates new matrix data unless the matrix already has specified size and type.
 738     // previous data is unreferenced if needed.
 739     void create(int rows, int cols, int type);
 740     void create(Size size, int type);
 741     void create(int ndims, const int* sizes, int type);
 742
 743     //! increases the reference counter; use with care to avoid memleaks
 744     void addref();
 745     //! decreases reference counter;
 746     // deallocates the data when reference counter reaches 0.
 747     void release();
 748
 749     //! deallocates the matrix data
 750     void deallocate();
 751     //! internal use function; properly re-allocates _size, _step arrays
 752     void copySize(const Mat& m);
 753
 754     //! reserves enough space to fit sz hyper-planes
 755     void reserve(size_t sz);
 756     //! resizes matrix to the specified number of hyper-planes
 757     void resize(size_t sz);
 758     //! resizes matrix to the specified number of hyper-planes; initializes the newly added elements
 759     void resize(size_t sz, const Scalar& s);
 760     //! internal function
 761     void push_back_(const void* elem);
 762     //! adds element to the end of 1d matrix (or possibly multiple elements when _Tp=Mat)
 763     template<typename _Tp> void push_back(const _Tp& elem);
 764     template<typename _Tp> void push_back(const Mat_<_Tp>& elem);
 765     void push_back(const Mat& m);
 766     //! removes several hyper-planes from bottom of the matrix
 767     void pop_back(size_t nelems=1);
 768
 769     //! locates matrix header within a parent matrix. See below
 770     void locateROI( Size& wholeSize, Point& ofs ) const;
 771     //! moves/resizes the current matrix ROI inside the parent matrix.
 772     Mat& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
 773     //! extracts a rectangular sub-matrix
 774     // (this is a generalized form of row, rowRange etc.)
 775     Mat operator()( Range rowRange, Range colRange ) const;
 776     Mat operator()( const Rect& roi ) const;
 777     Mat operator()( const Range* ranges ) const;
 778
 779     // //! converts header to CvMat; no data is copied
 780     // operator CvMat() const;
 781     // //! converts header to CvMatND; no data is copied
 782     // operator CvMatND() const;
 783     // //! converts header to IplImage; no data is copied
 784     // operator IplImage() const;
 785
 786     template<typename _Tp> operator std::vector<_Tp>() const;
 787     template<typename _Tp, int n> operator Vec<_Tp, n>() const;
 788     template<typename _Tp, int m, int n> operator Matx<_Tp, m, n>() const;
 789
 790     //! returns true iff the matrix data is continuous
 791     // (i.e. when there are no gaps between successive rows).
 792     // similar to CV_IS_MAT_CONT(cvmat->type)
 793     bool isContinuous() const;
 794
 795     //! returns true if the matrix is a submatrix of another matrix
 796     bool isSubmatrix() const;
 797
 798     //! returns element size in bytes,
 799     // similar to CV_ELEM_SIZE(cvmat->type)
 800     size_t elemSize() const;
 801     //! returns the size of element channel in bytes.
 802     size_t elemSize1() const;
 803     //! returns element type, similar to CV_MAT_TYPE(cvmat->type)
 804     int type() const;
 805     //! returns element type, similar to CV_MAT_DEPTH(cvmat->type)
 806     int depth() const;
 807     //! returns element type, similar to CV_MAT_CN(cvmat->type)
 808     int channels() const;
 809     //! returns step/elemSize1()
 810     size_t step1(int i=0) const;
 811     //! returns true if matrix data is NULL
 812     bool empty() const;
 813     //! returns the total number of matrix elements
 814     size_t total() const;
 815
 816     //! returns N if the matrix is 1-channel (N x ptdim) or ptdim-channel (1 x N) or (N x 1); negative number otherwise
 817     int checkVector(int elemChannels, int depth=-1, bool requireContinuous=true) const;
 818
 819     //! returns pointer to i0-th submatrix along the dimension #0
 820     uchar* ptr(int i0=0);
 821     const uchar* ptr(int i0=0) const;
 822
 823     //! returns pointer to (i0,i1) submatrix along the dimensions #0 and #1
 824     uchar* ptr(int i0, int i1);
 825     const uchar* ptr(int i0, int i1) const;
 826
 827     //! returns pointer to (i0,i1,i3) submatrix along the dimensions #0, #1, #2
 828     uchar* ptr(int i0, int i1, int i2);
 829     const uchar* ptr(int i0, int i1, int i2) const;
 830
 831     //! returns pointer to the matrix element
 832     uchar* ptr(const int* idx);
 833     //! returns read-only pointer to the matrix element
 834     const uchar* ptr(const int* idx) const;
 835
 836     template<int n> uchar* ptr(const Vec<int, n>& idx);
 837     template<int n> const uchar* ptr(const Vec<int, n>& idx) const;
 838
 839     //! template version of the above method
 840     template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0=0);
 841     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0=0) const;
 842
 843     template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0, int i1);
 844     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0, int i1) const;
 845
 846     template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0, int i1, int i2);
 847     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0, int i1, int i2) const;
 848
 849     template<typename _Tp> _Tp* ptr(const int* idx);
 850     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(const int* idx) const;
 851
 852     template<typename _Tp, int n> _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx);
 853     template<typename _Tp, int n> const _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx) const;
 854
 855     //! the same as above, with the pointer dereferencing
 856     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0=0);
 857     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0=0) const;
 858
 859     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1);
 860     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1) const;
 861
 862     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1, int i2);
 863     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1, int i2) const;
 864
 865     template<typename _Tp> _Tp& at(const int* idx);
 866     template<typename _Tp> const _Tp& at(const int* idx) const;
 867
 868     template<typename _Tp, int n> _Tp& at(const Vec<int, n>& idx);
 869     template<typename _Tp, int n> const _Tp& at(const Vec<int, n>& idx) const;
 870
 871     //! special versions for 2D arrays (especially convenient for referencing image pixels)
 872     template<typename _Tp> _Tp& at(Point pt);
 873     template<typename _Tp> const _Tp& at(Point pt) const;
 874
 875     //! template methods for iteration over matrix elements.
 876     // the iterators take care of skipping gaps in the end of rows (if any)
 877     template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> begin();
 878     template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> end();
 879     template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> begin() const;
 880     template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> end() const;
 881
 882     enum { MAGIC_VAL  = 0x42FF0000, AUTO_STEP = 0, CONTINUOUS_FLAG = CV_MAT_CONT_FLAG, SUBMATRIX_FLAG = CV_SUBMAT_FLAG };
 883     enum { MAGIC_MASK = 0xFFFF0000, TYPE_MASK = 0x00000FFF, DEPTH_MASK = 7 };
 884
 885     /*! includes several bit-fields:
 886          - the magic signature
 887          - continuity flag
 888          - depth
 889          - number of channels
 890      */
 891     int flags;
 892     //! the matrix dimensionality, >= 2
 893     int dims;
 894     //! the number of rows and columns or (-1, -1) when the matrix has more than 2 dimensions
 895     int rows, cols;
 896     //! pointer to the data
 897     uchar* data;
 898
 899     //! helper fields used in locateROI and adjustROI
 900     uchar* datastart;
 901     uchar* dataend;
 902     uchar* datalimit;
 903
 904     //! custom allocator
 905     MatAllocator* allocator;
 906     //! and the standard allocator
 907     static MatAllocator* getStdAllocator();
 908
 909     //! interaction with UMat
 910     UMatData* u;
 911
 912     MatSize size;
 913     MatStep step;
 914
 915 protected:
 916 };
 917
 918
 919 ///////////////////////////////// Mat_<_Tp> ////////////////////////////////////
 920
 921 /*!
 922  Template matrix class derived from Mat
 923
 924  The class Mat_ is a "thin" template wrapper on top of cv::Mat. It does not have any extra data fields,
 925  nor it or cv::Mat have any virtual methods and thus references or pointers to these two classes
 926  can be safely converted one to another. But do it with care, for example:
 927
 928  \code
 929  // create 100x100 8-bit matrix
 930  Mat M(100,100,CV_8U);
 931  // this will compile fine. no any data conversion will be done.
 932  Mat_<float>& M1 = (Mat_<float>&)M;
 933  // the program will likely crash at the statement below
 934  M1(99,99) = 1.f;
 935  \endcode
 936
 937  While cv::Mat is sufficient in most cases, cv::Mat_ can be more convenient if you use a lot of element
 938  access operations and if you know matrix type at compile time.
 939  Note that cv::Mat::at<_Tp>(int y, int x) and cv::Mat_<_Tp>::operator ()(int y, int x) do absolutely the
 940  same thing and run at the same speed, but the latter is certainly shorter:
 941
 942  \code
 943  Mat_<double> M(20,20);
 944  for(int i = 0; i < M.rows; i++)
 945     for(int j = 0; j < M.cols; j++)
 946        M(i,j) = 1./(i+j+1);
 947  Mat E, V;
 948  eigen(M,E,V);
 949  cout << E.at<double>(0,0)/E.at<double>(M.rows-1,0);
 950  \endcode
 951
 952  It is easy to use Mat_ for multi-channel images/matrices - just pass cv::Vec as cv::Mat_ template parameter:
 953
 954  \code
 955  // allocate 320x240 color image and fill it with green (in RGB space)
 956  Mat_<Vec3b> img(240, 320, Vec3b(0,255,0));
 957  // now draw a diagonal white line
 958  for(int i = 0; i < 100; i++)
 959      img(i,i)=Vec3b(255,255,255);
 960  // and now modify the 2nd (red) channel of each pixel
 961  for(int i = 0; i < img.rows; i++)
 962     for(int j = 0; j < img.cols; j++)
 963        img(i,j)[2] ^= (uchar)(i ^ j); // img(y,x)[c] accesses c-th channel of the pixel (x,y)
 964  \endcode
 965 */
 966 template<typename _Tp> class Mat_ : public Mat
 967 {
 968 public:
 969     typedef _Tp value_type;
 970     typedef typename DataType<_Tp>::channel_type channel_type;
 971     typedef MatIterator_<_Tp> iterator;
 972     typedef MatConstIterator_<_Tp> const_iterator;
 973
 974     //! default constructor
 975     Mat_();
 976     //! equivalent to Mat(_rows, _cols, DataType<_Tp>::type)
 977     Mat_(int _rows, int _cols);
 978     //! constructor that sets each matrix element to specified value
 979     Mat_(int _rows, int _cols, const _Tp& value);
 980     //! equivalent to Mat(_size, DataType<_Tp>::type)
 981     explicit Mat_(Size _size);
 982     //! constructor that sets each matrix element to specified value
 983     Mat_(Size _size, const _Tp& value);
 984     //! n-dim array constructor
 985     Mat_(int _ndims, const int* _sizes);
 986     //! n-dim array constructor that sets each matrix element to specified value
 987     Mat_(int _ndims, const int* _sizes, const _Tp& value);
 988     //! copy/conversion contructor. If m is of different type, it's converted
 989     Mat_(const Mat& m);
 990     //! copy constructor
 991     Mat_(const Mat_& m);
 992     //! constructs a matrix on top of user-allocated data. step is in bytes(!!!), regardless of the type
 993     Mat_(int _rows, int _cols, _Tp* _data, size_t _step=AUTO_STEP);
 994     //! constructs n-dim matrix on top of user-allocated data. steps are in bytes(!!!), regardless of the type
 995     Mat_(int _ndims, const int* _sizes, _Tp* _data, const size_t* _steps=0);
 996     //! selects a submatrix
 997     Mat_(const Mat_& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
 998     //! selects a submatrix
 999     Mat_(const Mat_& m, const Rect& roi);
1000     //! selects a submatrix, n-dim version
1001     Mat_(const Mat_& m, const Range* ranges);
1002     //! from a matrix expression
1003     explicit Mat_(const MatExpr& e);
1004     //! makes a matrix out of Vec, std::vector, Point_ or Point3_. The matrix will have a single column
1005     explicit Mat_(const std::vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
1006     template<int n> explicit Mat_(const Vec<typename DataType<_Tp>::channel_type, n>& vec, bool copyData=true);
1007     template<int m, int n> explicit Mat_(const Matx<typename DataType<_Tp>::channel_type, m, n>& mtx, bool copyData=true);
1008     explicit Mat_(const Point_<typename DataType<_Tp>::channel_type>& pt, bool copyData=true);
1009     explicit Mat_(const Point3_<typename DataType<_Tp>::channel_type>& pt, bool copyData=true);
1010     explicit Mat_(const MatCommaInitializer_<_Tp>& commaInitializer);
1011
1012     Mat_& operator = (const Mat& m);
1013     Mat_& operator = (const Mat_& m);
1014     //! set all the elements to s.
1015     Mat_& operator = (const _Tp& s);
1016     //! assign a matrix expression
1017     Mat_& operator = (const MatExpr& e);
1018
1019     //! iterators; they are smart enough to skip gaps in the end of rows
1020     iterator begin();
1021     iterator end();
1022     const_iterator begin() const;
1023     const_iterator end() const;
1024
1025     //! equivalent to Mat::create(_rows, _cols, DataType<_Tp>::type)
1026     void create(int _rows, int _cols);
1027     //! equivalent to Mat::create(_size, DataType<_Tp>::type)
1028     void create(Size _size);
1029     //! equivalent to Mat::create(_ndims, _sizes, DatType<_Tp>::type)
1030     void create(int _ndims, const int* _sizes);
1031     //! cross-product
1032     Mat_ cross(const Mat_& m) const;
1033     //! data type conversion
1034     template<typename T2> operator Mat_<T2>() const;
1035     //! overridden forms of Mat::row() etc.
1036     Mat_ row(int y) const;
1037     Mat_ col(int x) const;
1038     Mat_ diag(int d=0) const;
1039     Mat_ clone() const;
1040
1041     //! overridden forms of Mat::elemSize() etc.
1042     size_t elemSize() const;
1043     size_t elemSize1() const;
1044     int type() const;
1045     int depth() const;
1046     int channels() const;
1047     size_t step1(int i=0) const;
1048     //! returns step()/sizeof(_Tp)
1049     size_t stepT(int i=0) const;
1050
1051     //! overridden forms of Mat::zeros() etc. Data type is omitted, of course
1052     static MatExpr zeros(int rows, int cols);
1053     static MatExpr zeros(Size size);
1054     static MatExpr zeros(int _ndims, const int* _sizes);
1055     static MatExpr ones(int rows, int cols);
1056     static MatExpr ones(Size size);
1057     static MatExpr ones(int _ndims, const int* _sizes);
1058     static MatExpr eye(int rows, int cols);
1059     static MatExpr eye(Size size);
1060
1061     //! some more overriden methods
1062     Mat_& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
1063     Mat_ operator()( const Range& rowRange, const Range& colRange ) const;
1064     Mat_ operator()( const Rect& roi ) const;
1065     Mat_ operator()( const Range* ranges ) const;
1066
1067     //! more convenient forms of row and element access operators
1068     _Tp* operator [](int y);
1069     const _Tp* operator [](int y) const;
1070
1071     //! returns reference to the specified element
1072     _Tp& operator ()(const int* idx);
1073     //! returns read-only reference to the specified element
1074     const _Tp& operator ()(const int* idx) const;
1075
1076     //! returns reference to the specified element
1077     template<int n> _Tp& operator ()(const Vec<int, n>& idx);
1078     //! returns read-only reference to the specified element
1079     template<int n> const _Tp& operator ()(const Vec<int, n>& idx) const;
1080
1081     //! returns reference to the specified element (1D case)
1082     _Tp& operator ()(int idx0);
1083     //! returns read-only reference to the specified element (1D case)
1084     const _Tp& operator ()(int idx0) const;
1085     //! returns reference to the specified element (2D case)
1086     _Tp& operator ()(int idx0, int idx1);
1087     //! returns read-only reference to the specified element (2D case)
1088     const _Tp& operator ()(int idx0, int idx1) const;
1089     //! returns reference to the specified element (3D case)
1090     _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2);
1091     //! returns read-only reference to the specified element (3D case)
1092     const _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2) const;
1093
1094     _Tp& operator ()(Point pt);
1095     const _Tp& operator ()(Point pt) const;
1096
1097     //! conversion to vector.
1098     operator std::vector<_Tp>() const;
1099     //! conversion to Vec
1100     template<int n> operator Vec<typename DataType<_Tp>::channel_type, n>() const;
1101     //! conversion to Matx
1102     template<int m, int n> operator Matx<typename DataType<_Tp>::channel_type, m, n>() const;
1103 };
1104
1105 typedef Mat_<uchar> Mat1b;
1106 typedef Mat_<Vec2b> Mat2b;
1107 typedef Mat_<Vec3b> Mat3b;
1108 typedef Mat_<Vec4b> Mat4b;
1109
1110 typedef Mat_<short> Mat1s;
1111 typedef Mat_<Vec2s> Mat2s;
1112 typedef Mat_<Vec3s> Mat3s;
1113 typedef Mat_<Vec4s> Mat4s;
1114
1115 typedef Mat_<ushort> Mat1w;
1116 typedef Mat_<Vec2w> Mat2w;
1117 typedef Mat_<Vec3w> Mat3w;
1118 typedef Mat_<Vec4w> Mat4w;
1119
1120 typedef Mat_<int>   Mat1i;
1121 typedef Mat_<Vec2i> Mat2i;
1122 typedef Mat_<Vec3i> Mat3i;
1123 typedef Mat_<Vec4i> Mat4i;
1124
1125 typedef Mat_<float> Mat1f;
1126 typedef Mat_<Vec2f> Mat2f;
1127 typedef Mat_<Vec3f> Mat3f;
1128 typedef Mat_<Vec4f> Mat4f;
1129
1130 typedef Mat_<double> Mat1d;
1131 typedef Mat_<Vec2d> Mat2d;
1132 typedef Mat_<Vec3d> Mat3d;
1133 typedef Mat_<Vec4d> Mat4d;
1134
1135 class CV_EXPORTS UMat
1136 {
1137 public:
1138     //! default constructor
1139     UMat();
1140     //! constructs 2D matrix of the specified size and type
1141     // (_type is CV_8UC1, CV_64FC3, CV_32SC(12) etc.)
1142     UMat(int rows, int cols, int type);
1143     UMat(Size size, int type);
1144     //! constucts 2D matrix and fills it with the specified value _s.
1145     UMat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);
1146     UMat(Size size, int type, const Scalar& s);
1147
1148     //! constructs n-dimensional matrix
1149     UMat(int ndims, const int* sizes, int type);
1150     UMat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s);
1151
1152     //! copy constructor
1153     UMat(const UMat& m);
1154
1155     //! creates a matrix header for a part of the bigger matrix
1156     UMat(const UMat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
1157     UMat(const UMat& m, const Rect& roi);
1158     UMat(const UMat& m, const Range* ranges);
1159     //! builds matrix from std::vector with or without copying the data
1160     template<typename _Tp> explicit UMat(const std::vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
1161     //! builds matrix from cv::Vec; the data is copied by default
1162     template<typename _Tp, int n> explicit UMat(const Vec<_Tp, n>& vec, bool copyData=true);
1163     //! builds matrix from cv::Matx; the data is copied by default
1164     template<typename _Tp, int m, int n> explicit UMat(const Matx<_Tp, m, n>& mtx, bool copyData=true);
1165     //! builds matrix from a 2D point
1166     template<typename _Tp> explicit UMat(const Point_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
1167     //! builds matrix from a 3D point
1168     template<typename _Tp> explicit UMat(const Point3_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
1169     //! builds matrix from comma initializer
1170     template<typename _Tp> explicit UMat(const MatCommaInitializer_<_Tp>& commaInitializer);
1171
1172     //! destructor - calls release()
1173     ~UMat();
1174     //! assignment operators
1175     UMat& operator = (const UMat& m);
1176
1177     Mat getMat(int flags) const;
1178
1179     //! returns a new matrix header for the specified row
1180     UMat row(int y) const;
1181     //! returns a new matrix header for the specified column
1182     UMat col(int x) const;
1183     //! ... for the specified row span
1184     UMat rowRange(int startrow, int endrow) const;
1185     UMat rowRange(const Range& r) const;
1186     //! ... for the specified column span
1187     UMat colRange(int startcol, int endcol) const;
1188     UMat colRange(const Range& r) const;
1189     //! ... for the specified diagonal
1190     // (d=0 - the main diagonal,
1191     //  >0 - a diagonal from the lower half,
1192     //  <0 - a diagonal from the upper half)
1193     UMat diag(int d=0) const;
1194     //! constructs a square diagonal matrix which main diagonal is vector "d"
1195     static UMat diag(const UMat& d);
1196
1197     //! returns deep copy of the matrix, i.e. the data is copied
1198     UMat clone() const;
1199     //! copies the matrix content to "m".
1200     // It calls m.create(this->size(), this->type()).
1201     void copyTo( OutputArray m ) const;
1202     //! copies those matrix elements to "m" that are marked with non-zero mask elements.
1203     void copyTo( OutputArray m, InputArray mask ) const;
1204     //! converts matrix to another datatype with optional scalng. See cvConvertScale.
1205     void convertTo( OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
1206
1207     void assignTo( UMat& m, int type=-1 ) const;
1208
1209     //! sets every matrix element to s
1210     UMat& operator = (const Scalar& s);
1211     //! sets some of the matrix elements to s, according to the mask
1212     UMat& setTo(InputArray value, InputArray mask=noArray());
1213     //! creates alternative matrix header for the same data, with different
1214     // number of channels and/or different number of rows. see cvReshape.
1215     UMat reshape(int cn, int rows=0) const;
1216     UMat reshape(int cn, int newndims, const int* newsz) const;
1217
1218     //! matrix transposition by means of matrix expressions
1219     UMat t() const;
1220     //! matrix inversion by means of matrix expressions
1221     UMat inv(int method=DECOMP_LU) const;
1222     //! per-element matrix multiplication by means of matrix expressions
1223     UMat mul(InputArray m, double scale=1) const;
1224
1225     //! computes dot-product
1226     double dot(InputArray m) const;
1227
1228     //! Matlab-style matrix initialization
1229     static UMat zeros(int rows, int cols, int type);
1230     static UMat zeros(Size size, int type);
1231     static UMat zeros(int ndims, const int* sz, int type);
1232     static UMat ones(int rows, int cols, int type);
1233     static UMat ones(Size size, int type);
1234     static UMat ones(int ndims, const int* sz, int type);
1235     static UMat eye(int rows, int cols, int type);
1236     static UMat eye(Size size, int type);
1237
1238     //! allocates new matrix data unless the matrix already has specified size and type.
1239     // previous data is unreferenced if needed.
1240     void create(int rows, int cols, int type);
1241     void create(Size size, int type);
1242     void create(int ndims, const int* sizes, int type);
1243
1244     //! increases the reference counter; use with care to avoid memleaks
1245     void addref();
1246     //! decreases reference counter;
1247     // deallocates the data when reference counter reaches 0.
1248     void release();
1249
1250     //! deallocates the matrix data
1251     void deallocate();
1252     //! internal use function; properly re-allocates _size, _step arrays
1253     void copySize(const UMat& m);
1254
1255     //! locates matrix header within a parent matrix. See below
1256     void locateROI( Size& wholeSize, Point& ofs ) const;
1257     //! moves/resizes the current matrix ROI inside the parent matrix.
1258     UMat& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
1259     //! extracts a rectangular sub-matrix
1260     // (this is a generalized form of row, rowRange etc.)
1261     UMat operator()( Range rowRange, Range colRange ) const;
1262     UMat operator()( const Rect& roi ) const;
1263     UMat operator()( const Range* ranges ) const;
1264
1265     //! returns true iff the matrix data is continuous
1266     // (i.e. when there are no gaps between successive rows).
1267     // similar to CV_IS_MAT_CONT(cvmat->type)
1268     bool isContinuous() const;
1269
1270     //! returns true if the matrix is a submatrix of another matrix
1271     bool isSubmatrix() const;
1272
1273     //! returns element size in bytes,
1274     // similar to CV_ELEM_SIZE(cvmat->type)
1275     size_t elemSize() const;
1276     //! returns the size of element channel in bytes.
1277     size_t elemSize1() const;
1278     //! returns element type, similar to CV_MAT_TYPE(cvmat->type)
1279     int type() const;
1280     //! returns element type, similar to CV_MAT_DEPTH(cvmat->type)
1281     int depth() const;
1282     //! returns element type, similar to CV_MAT_CN(cvmat->type)
1283     int channels() const;
1284     //! returns step/elemSize1()
1285     size_t step1(int i=0) const;
1286     //! returns true if matrix data is NULL
1287     bool empty() const;
1288     //! returns the total number of matrix elements
1289     size_t total() const;
1290
1291     //! returns N if the matrix is 1-channel (N x ptdim) or ptdim-channel (1 x N) or (N x 1); negative number otherwise
1292     int checkVector(int elemChannels, int depth=-1, bool requireContinuous=true) const;
1293
1294     void* handle(int accessFlags) const;
1295     void ndoffset(size_t* ofs) const;
1296
1297     enum { MAGIC_VAL  = 0x42FF0000, AUTO_STEP = 0, CONTINUOUS_FLAG = CV_MAT_CONT_FLAG, SUBMATRIX_FLAG = CV_SUBMAT_FLAG };
1298     enum { MAGIC_MASK = 0xFFFF0000, TYPE_MASK = 0x00000FFF, DEPTH_MASK = 7 };
1299
1300     /*! includes several bit-fields:
1301          - the magic signature
1302          - continuity flag
1303          - depth
1304          - number of channels
1305      */
1306     int flags;
1307     //! the matrix dimensionality, >= 2
1308     int dims;
1309     //! the number of rows and columns or (-1, -1) when the matrix has more than 2 dimensions
1310     int rows, cols;
1311
1312     //! custom allocator
1313     MatAllocator* allocator;
1314     //! and the standard allocator
1315     static MatAllocator* getStdAllocator();
1316
1317     // black-box container of UMat data
1318     UMatData* u;
1319
1320     // offset of the submatrix (or 0)
1321     size_t offset;
1322
1323     MatSize size;
1324     MatStep step;
1325
1326 protected:
1327 };
1328
1329
1330 /////////////////////////// multi-dimensional sparse matrix //////////////////////////
1331
1332 /*!
1333  Sparse matrix class.
1334
1335  The class represents multi-dimensional sparse numerical arrays. Such a sparse array can store elements
1336  of any type that cv::Mat is able to store. "Sparse" means that only non-zero elements
1337  are stored (though, as a result of some operations on a sparse matrix, some of its stored elements
1338  can actually become 0. It's user responsibility to detect such elements and delete them using cv::SparseMat::erase().
1339  The non-zero elements are stored in a hash table that grows when it's filled enough,
1340  so that the search time remains O(1) in average. Elements can be accessed using the following methods:
1341
1342  <ol>
1343  <li>Query operations: cv::SparseMat::ptr() and the higher-level cv::SparseMat::ref(),
1344       cv::SparseMat::value() and cv::SparseMat::find, for example:
1345  \code
1346  const int dims = 5;
1347  int size[] = {10, 10, 10, 10, 10};
1348  SparseMat sparse_mat(dims, size, CV_32F);
1349  for(int i = 0; i < 1000; i++)
1350  {
1351      int idx[dims];
1352      for(int k = 0; k < dims; k++)
1353         idx[k] = rand()%sparse_mat.size(k);
1354      sparse_mat.ref<float>(idx) += 1.f;
1355  }
1356  \endcode
1357
1358  <li>Sparse matrix iterators. Like cv::Mat iterators and unlike cv::Mat iterators, the sparse matrix iterators are STL-style,
1359  that is, the iteration is done as following:
1360  \code
1361  // prints elements of a sparse floating-point matrix and the sum of elements.
1362  SparseMatConstIterator_<float>
1363         it = sparse_mat.begin<float>(),
1364         it_end = sparse_mat.end<float>();
1365  double s = 0;
1366  int dims = sparse_mat.dims();
1367  for(; it != it_end; ++it)
1368  {
1369      // print element indices and the element value
1370      const Node* n = it.node();
1371      printf("(")
1372      for(int i = 0; i < dims; i++)
1373         printf("%3d%c", n->idx[i], i < dims-1 ? ',' : ')');
1374      printf(": %f\n", *it);
1375      s += *it;
1376  }
1377  printf("Element sum is %g\n", s);
1378  \endcode
1379  If you run this loop, you will notice that elements are enumerated
1380  in no any logical order (lexicographical etc.),
1381  they come in the same order as they stored in the hash table, i.e. semi-randomly.
1382
1383  You may collect pointers to the nodes and sort them to get the proper ordering.
1384  Note, however, that pointers to the nodes may become invalid when you add more
1385  elements to the matrix; this is because of possible buffer reallocation.
1386
1387  <li>A combination of the above 2 methods when you need to process 2 or more sparse
1388  matrices simultaneously, e.g. this is how you can compute unnormalized
1389  cross-correlation of the 2 floating-point sparse matrices:
1390  \code
1391  double crossCorr(const SparseMat& a, const SparseMat& b)
1392  {
1393      const SparseMat *_a = &a, *_b = &b;
1394      // if b contains less elements than a,
1395      // it's faster to iterate through b
1396      if(_a->nzcount() > _b->nzcount())
1397         std::swap(_a, _b);
1398      SparseMatConstIterator_<float> it = _a->begin<float>(),
1399                                     it_end = _a->end<float>();
1400      double ccorr = 0;
1401      for(; it != it_end; ++it)
1402      {
1403          // take the next element from the first matrix
1404          float avalue = *it;
1405          const Node* anode = it.node();
1406          // and try to find element with the same index in the second matrix.
1407          // since the hash value depends only on the element index,
1408          // we reuse hashvalue stored in the node
1409          float bvalue = _b->value<float>(anode->idx,&anode->hashval);
1410          ccorr += avalue*bvalue;
1411      }
1412      return ccorr;
1413  }
1414  \endcode
1415  </ol>
1416 */
1417 class CV_EXPORTS SparseMat
1418 {
1419 public:
1420     typedef SparseMatIterator iterator;
1421     typedef SparseMatConstIterator const_iterator;
1422
1423     enum { MAGIC_VAL=0x42FD0000, MAX_DIM=32, HASH_SCALE=0x5bd1e995, HASH_BIT=0x80000000 };
1424
1425     //! the sparse matrix header
1426     struct CV_EXPORTS Hdr
1427     {
1428         Hdr(int _dims, const int* _sizes, int _type);
1429         void clear();
1430         int refcount;
1431         int dims;
1432         int valueOffset;
1433         size_t nodeSize;
1434         size_t nodeCount;
1435         size_t freeList;
1436         std::vector<uchar> pool;
1437         std::vector<size_t> hashtab;
1438         int size[MAX_DIM];
1439     };
1440
1441     //! sparse matrix node - element of a hash table
1442     struct CV_EXPORTS Node
1443     {
1444         //! hash value
1445         size_t hashval;
1446         //! index of the next node in the same hash table entry
1447         size_t next;
1448         //! index of the matrix element
1449         int idx[MAX_DIM];
1450     };
1451
1452     //! default constructor
1453     SparseMat();
1454     //! creates matrix of the specified size and type
1455     SparseMat(int dims, const int* _sizes, int _type);
1456     //! copy constructor
1457     SparseMat(const SparseMat& m);
1458     //! converts dense 2d matrix to the sparse form
1459     /*!
1460      \param m the input matrix
1461     */
1462     explicit SparseMat(const Mat& m);
1463     //! converts old-style sparse matrix to the new-style. All the data is copied
1464     //SparseMat(const CvSparseMat* m);
1465     //! the destructor
1466     ~SparseMat();
1467
1468     //! assignment operator. This is O(1) operation, i.e. no data is copied
1469     SparseMat& operator = (const SparseMat& m);
1470     //! equivalent to the corresponding constructor
1471     SparseMat& operator = (const Mat& m);
1472
1473     //! creates full copy of the matrix
1474     SparseMat clone() const;
1475
1476     //! copies all the data to the destination matrix. All the previous content of m is erased
1477     void copyTo( SparseMat& m ) const;
1478     //! converts sparse matrix to dense matrix.
1479     void copyTo( Mat& m ) const;
1480     //! multiplies all the matrix elements by the specified scale factor alpha and converts the results to the specified data type
1481     void convertTo( SparseMat& m, int rtype, double alpha=1 ) const;
1482     //! converts sparse matrix to dense n-dim matrix with optional type conversion and scaling.
1483     /*!
1484       \param rtype The output matrix data type. When it is =-1, the output array will have the same data type as (*this)
1485       \param alpha The scale factor
1486       \param beta The optional delta added to the scaled values before the conversion
1487     */
1488     void convertTo( Mat& m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
1489
1490     // not used now
1491     void assignTo( SparseMat& m, int type=-1 ) const;
1492
1493     //! reallocates sparse matrix.
1494     /*!
1495         If the matrix already had the proper size and type,
1496         it is simply cleared with clear(), otherwise,
1497         the old matrix is released (using release()) and the new one is allocated.
1498     */
1499     void create(int dims, const int* _sizes, int _type);
1500     //! sets all the sparse matrix elements to 0, which means clearing the hash table.
1501     void clear();
1502     //! manually increments the reference counter to the header.
1503     void addref();
1504     // decrements the header reference counter. When the counter reaches 0, the header and all the underlying data are deallocated.
1505     void release();
1506
1507     //! converts sparse matrix to the old-style representation; all the elements are copied.
1508     //operator CvSparseMat*() const;
1509     //! returns the size of each element in bytes (not including the overhead - the space occupied by SparseMat::Node elements)
1510     size_t elemSize() const;
1511     //! returns elemSize()/channels()
1512     size_t elemSize1() const;
1513
1514     //! returns type of sparse matrix elements
1515     int type() const;
1516     //! returns the depth of sparse matrix elements
1517     int depth() const;
1518     //! returns the number of channels
1519     int channels() const;
1520
1521     //! returns the array of sizes, or NULL if the matrix is not allocated
1522     const int* size() const;
1523     //! returns the size of i-th matrix dimension (or 0)
1524     int size(int i) const;
1525     //! returns the matrix dimensionality
1526     int dims() const;
1527     //! returns the number of non-zero elements (=the number of hash table nodes)
1528     size_t nzcount() const;
1529
1530     //! computes the element hash value (1D case)
1531     size_t hash(int i0) const;
1532     //! computes the element hash value (2D case)
1533     size_t hash(int i0, int i1) const;
1534     //! computes the element hash value (3D case)
1535     size_t hash(int i0, int i1, int i2) const;
1536     //! computes the element hash value (nD case)
1537     size_t hash(const int* idx) const;
1538
1539     //@{
1540     /*!
1541      specialized variants for 1D, 2D, 3D cases and the generic_type one for n-D case.
1542
1543      return pointer to the matrix element.
1544      <ul>
1545       <li>if the element is there (it's non-zero), the pointer to it is returned
1546       <li>if it's not there and createMissing=false, NULL pointer is returned
1547       <li>if it's not there and createMissing=true, then the new element
1548         is created and initialized with 0. Pointer to it is returned
1549       <li>if the optional hashval pointer is not NULL, the element hash value is
1550       not computed, but *hashval is taken instead.
1551      </ul>
1552     */
1553     //! returns pointer to the specified element (1D case)
1554     uchar* ptr(int i0, bool createMissing, size_t* hashval=0);
1555     //! returns pointer to the specified element (2D case)
1556     uchar* ptr(int i0, int i1, bool createMissing, size_t* hashval=0);
1557     //! returns pointer to the specified element (3D case)
1558     uchar* ptr(int i0, int i1, int i2, bool createMissing, size_t* hashval=0);
1559     //! returns pointer to the specified element (nD case)
1560     uchar* ptr(const int* idx, bool createMissing, size_t* hashval=0);
1561     //@}
1562
1563     //@{
1564     /*!
1565      return read-write reference to the specified sparse matrix element.
1566
1567      ref<_Tp>(i0,...[,hashval]) is equivalent to *(_Tp*)ptr(i0,...,true[,hashval]).
1568      The methods always return a valid reference.
1569      If the element did not exist, it is created and initialiazed with 0.
1570     */
1571     //! returns reference to the specified element (1D case)
1572     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, size_t* hashval=0);
1573     //! returns reference to the specified element (2D case)
1574     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
1575     //! returns reference to the specified element (3D case)
1576     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
1577     //! returns reference to the specified element (nD case)
1578     template<typename _Tp> _Tp& ref(const int* idx, size_t* hashval=0);
1579     //@}
1580
1581     //@{
1582     /*!
1583      return value of the specified sparse matrix element.
1584
1585      value<_Tp>(i0,...[,hashval]) is equivalent
1586
1587      \code
1588      { const _Tp* p = find<_Tp>(i0,...[,hashval]); return p ? *p : _Tp(); }
1589      \endcode
1590
1591      That is, if the element did not exist, the methods return 0.
1592      */
1593     //! returns value of the specified element (1D case)
1594     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, size_t* hashval=0) const;
1595     //! returns value of the specified element (2D case)
1596     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
1597     //! returns value of the specified element (3D case)
1598     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
1599     //! returns value of the specified element (nD case)
1600     template<typename _Tp> _Tp value(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
1601     //@}
1602
1603     //@{
1604     /*!
1605      Return pointer to the specified sparse matrix element if it exists
1606
1607      find<_Tp>(i0,...[,hashval]) is equivalent to (_const Tp*)ptr(i0,...false[,hashval]).
1608
1609      If the specified element does not exist, the methods return NULL.
1610     */
1611     //! returns pointer to the specified element (1D case)
1612     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, size_t* hashval=0) const;
1613     //! returns pointer to the specified element (2D case)
1614     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
1615     //! returns pointer to the specified element (3D case)
1616     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
1617     //! returns pointer to the specified element (nD case)
1618     template<typename _Tp> const _Tp* find(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
1619
1620     //! erases the specified element (2D case)
1621     void erase(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
1622     //! erases the specified element (3D case)
1623     void erase(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
1624     //! erases the specified element (nD case)
1625     void erase(const int* idx, size_t* hashval=0);
1626
1627     //@{
1628     /*!
1629        return the sparse matrix iterator pointing to the first sparse matrix element
1630     */
1631     //! returns the sparse matrix iterator at the matrix beginning
1632     SparseMatIterator begin();
1633     //! returns the sparse matrix iterator at the matrix beginning
1634     template<typename _Tp> SparseMatIterator_<_Tp> begin();
1635     //! returns the read-only sparse matrix iterator at the matrix beginning
1636     SparseMatConstIterator begin() const;
1637     //! returns the read-only sparse matrix iterator at the matrix beginning
1638     template<typename _Tp> SparseMatConstIterator_<_Tp> begin() const;
1639     //@}
1640     /*!
1641        return the sparse matrix iterator pointing to the element following the last sparse matrix element
1642     */
1643     //! returns the sparse matrix iterator at the matrix end
1644     SparseMatIterator end();
1645     //! returns the read-only sparse matrix iterator at the matrix end
1646     SparseMatConstIterator end() const;
1647     //! returns the typed sparse matrix iterator at the matrix end
1648     template<typename _Tp> SparseMatIterator_<_Tp> end();
1649     //! returns the typed read-only sparse matrix iterator at the matrix end
1650     template<typename _Tp> SparseMatConstIterator_<_Tp> end() const;
1651
1652     //! returns the value stored in the sparse martix node
1653     template<typename _Tp> _Tp& value(Node* n);
1654     //! returns the value stored in the sparse martix node
1655     template<typename _Tp> const _Tp& value(const Node* n) const;
1656
1657     ////////////// some internal-use methods ///////////////
1658     Node* node(size_t nidx);
1659     const Node* node(size_t nidx) const;
1660
1661     uchar* newNode(const int* idx, size_t hashval);
1662     void removeNode(size_t hidx, size_t nidx, size_t previdx);
1663     void resizeHashTab(size_t newsize);
1664
1665     int flags;
1666     Hdr* hdr;
1667 };
1668
1669
1670
1671 ///////////////////////////////// SparseMat_<_Tp> ////////////////////////////////////
1672
1673 /*!
1674  The Template Sparse Matrix class derived from cv::SparseMat
1675
1676  The class provides slightly more convenient operations for accessing elements.
1677
1678  \code
1679  SparseMat m;
1680  ...
1681  SparseMat_<int> m_ = (SparseMat_<int>&)m;
1682  m_.ref(1)++; // equivalent to m.ref<int>(1)++;
1683  m_.ref(2) += m_(3); // equivalent to m.ref<int>(2) += m.value<int>(3);
1684  \endcode
1685 */
1686 template<typename _Tp> class SparseMat_ : public SparseMat
1687 {
1688 public:
1689     typedef SparseMatIterator_<_Tp> iterator;
1690     typedef SparseMatConstIterator_<_Tp> const_iterator;
1691
1692     //! the default constructor
1693     SparseMat_();
1694     //! the full constructor equivelent to SparseMat(dims, _sizes, DataType<_Tp>::type)
1695     SparseMat_(int dims, const int* _sizes);
1696     //! the copy constructor. If DataType<_Tp>.type != m.type(), the m elements are converted
1697     SparseMat_(const SparseMat& m);
1698     //! the copy constructor. This is O(1) operation - no data is copied
1699     SparseMat_(const SparseMat_& m);
1700     //! converts dense matrix to the sparse form
1701     SparseMat_(const Mat& m);
1702     //! converts the old-style sparse matrix to the C++ class. All the elements are copied
1703     //SparseMat_(const CvSparseMat* m);
1704     //! the assignment operator. If DataType<_Tp>.type != m.type(), the m elements are converted
1705     SparseMat_& operator = (const SparseMat& m);
1706     //! the assignment operator. This is O(1) operation - no data is copied
1707     SparseMat_& operator = (const SparseMat_& m);
1708     //! converts dense matrix to the sparse form
1709     SparseMat_& operator = (const Mat& m);
1710
1711     //! makes full copy of the matrix. All the elements are duplicated
1712     SparseMat_ clone() const;
1713     //! equivalent to cv::SparseMat::create(dims, _sizes, DataType<_Tp>::type)
1714     void create(int dims, const int* _sizes);
1715     //! converts sparse matrix to the old-style CvSparseMat. All the elements are copied
1716     //operator CvSparseMat*() const;
1717
1718     //! returns type of the matrix elements
1719     int type() const;
1720     //! returns depth of the matrix elements
1721     int depth() const;
1722     //! returns the number of channels in each matrix element
1723     int channels() const;
1724
1725     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(i0, hashval)
1726     _Tp& ref(int i0, size_t* hashval=0);
1727     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(i0, i1, hashval)
1728     _Tp& ref(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
1729     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(i0, i1, i2, hashval)
1730     _Tp& ref(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
1731     //! equivalent to SparseMat::ref<_Tp>(idx, hashval)
1732     _Tp& ref(const int* idx, size_t* hashval=0);
1733
1734     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(i0, hashval)
1735     _Tp operator()(int i0, size_t* hashval=0) const;
1736     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(i0, i1, hashval)
1737     _Tp operator()(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
1738     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(i0, i1, i2, hashval)
1739     _Tp operator()(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
1740     //! equivalent to SparseMat::value<_Tp>(idx, hashval)
1741     _Tp operator()(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
1742
1743     //! returns sparse matrix iterator pointing to the first sparse matrix element
1744     SparseMatIterator_<_Tp> begin();
1745     //! returns read-only sparse matrix iterator pointing to the first sparse matrix element
1746     SparseMatConstIterator_<_Tp> begin() const;
1747     //! returns sparse matrix iterator pointing to the element following the last sparse matrix element
1748     SparseMatIterator_<_Tp> end();
1749     //! returns read-only sparse matrix iterator pointing to the element following the last sparse matrix element
1750     SparseMatConstIterator_<_Tp> end() const;
1751 };
1752
1753
1754
1755 ////////////////////////////////// MatConstIterator //////////////////////////////////
1756
1757 class CV_EXPORTS MatConstIterator
1758 {
1759 public:
1760     typedef uchar* value_type;
1761     typedef ptrdiff_t difference_type;
1762     typedef const uchar** pointer;
1763     typedef uchar* reference;
1764
1765 #ifndef OPENCV_NOSTL
1766     typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
1767 #endif
1768
1769     //! default constructor
1770     MatConstIterator();
1771     //! constructor that sets the iterator to the beginning of the matrix
1772     MatConstIterator(const Mat* _m);
1773     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1774     MatConstIterator(const Mat* _m, int _row, int _col=0);
1775     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1776     MatConstIterator(const Mat* _m, Point _pt);
1777     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1778     MatConstIterator(const Mat* _m, const int* _idx);
1779     //! copy constructor
1780     MatConstIterator(const MatConstIterator& it);
1781
1782     //! copy operator
1783     MatConstIterator& operator = (const MatConstIterator& it);
1784     //! returns the current matrix element
1785     uchar* operator *() const;
1786     //! returns the i-th matrix element, relative to the current
1787     uchar* operator [](ptrdiff_t i) const;
1788
1789     //! shifts the iterator forward by the specified number of elements
1790     MatConstIterator& operator += (ptrdiff_t ofs);
1791     //! shifts the iterator backward by the specified number of elements
1792     MatConstIterator& operator -= (ptrdiff_t ofs);
1793     //! decrements the iterator
1794     MatConstIterator& operator --();
1795     //! decrements the iterator
1796     MatConstIterator operator --(int);
1797     //! increments the iterator
1798     MatConstIterator& operator ++();
1799     //! increments the iterator
1800     MatConstIterator operator ++(int);
1801     //! returns the current iterator position
1802     Point pos() const;
1803     //! returns the current iterator position
1804     void pos(int* _idx) const;
1805
1806     ptrdiff_t lpos() const;
1807     void seek(ptrdiff_t ofs, bool relative = false);
1808     void seek(const int* _idx, bool relative = false);
1809
1810     const Mat* m;
1811     size_t elemSize;
1812     uchar* ptr;
1813     uchar* sliceStart;
1814     uchar* sliceEnd;
1815 };
1816
1817
1818
1819 ////////////////////////////////// MatConstIterator_ /////////////////////////////////
1820
1821 /*!
1822  Matrix read-only iterator
1823  */
1824 template<typename _Tp>
1825 class MatConstIterator_ : public MatConstIterator
1826 {
1827 public:
1828     typedef _Tp value_type;
1829     typedef ptrdiff_t difference_type;
1830     typedef const _Tp* pointer;
1831     typedef const _Tp& reference;
1832
1833 #ifndef OPENCV_NOSTL
1834     typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
1835 #endif
1836
1837     //! default constructor
1838     MatConstIterator_();
1839     //! constructor that sets the iterator to the beginning of the matrix
1840     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m);
1841     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1842     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, int _row, int _col=0);
1843     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1844     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, Point _pt);
1845     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1846     MatConstIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, const int* _idx);
1847     //! copy constructor
1848     MatConstIterator_(const MatConstIterator_& it);
1849
1850     //! copy operator
1851     MatConstIterator_& operator = (const MatConstIterator_& it);
1852     //! returns the current matrix element
1853     _Tp operator *() const;
1854     //! returns the i-th matrix element, relative to the current
1855     _Tp operator [](ptrdiff_t i) const;
1856
1857     //! shifts the iterator forward by the specified number of elements
1858     MatConstIterator_& operator += (ptrdiff_t ofs);
1859     //! shifts the iterator backward by the specified number of elements
1860     MatConstIterator_& operator -= (ptrdiff_t ofs);
1861     //! decrements the iterator
1862     MatConstIterator_& operator --();
1863     //! decrements the iterator
1864     MatConstIterator_ operator --(int);
1865     //! increments the iterator
1866     MatConstIterator_& operator ++();
1867     //! increments the iterator
1868     MatConstIterator_ operator ++(int);
1869     //! returns the current iterator position
1870     Point pos() const;
1871 };
1872
1873
1874
1875 //////////////////////////////////// MatIterator_ ////////////////////////////////////
1876
1877 /*!
1878  Matrix read-write iterator
1879 */
1880 template<typename _Tp>
1881 class MatIterator_ : public MatConstIterator_<_Tp>
1882 {
1883 public:
1884     typedef _Tp* pointer;
1885     typedef _Tp& reference;
1886
1887 #ifndef OPENCV_NOSTL
1888     typedef std::random_access_iterator_tag iterator_category;
1889 #endif
1890
1891     //! the default constructor
1892     MatIterator_();
1893     //! constructor that sets the iterator to the beginning of the matrix
1894     MatIterator_(Mat_<_Tp>* _m);
1895     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1896     MatIterator_(Mat_<_Tp>* _m, int _row, int _col=0);
1897     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1898     MatIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, Point _pt);
1899     //! constructor that sets the iterator to the specified element of the matrix
1900     MatIterator_(const Mat_<_Tp>* _m, const int* _idx);
1901     //! copy constructor
1902     MatIterator_(const MatIterator_& it);
1903     //! copy operator
1904     MatIterator_& operator = (const MatIterator_<_Tp>& it );
1905
1906     //! returns the current matrix element
1907     _Tp& operator *() const;
1908     //! returns the i-th matrix element, relative to the current
1909     _Tp& operator [](ptrdiff_t i) const;
1910
1911     //! shifts the iterator forward by the specified number of elements
1912     MatIterator_& operator += (ptrdiff_t ofs);
1913     //! shifts the iterator backward by the specified number of elements
1914     MatIterator_& operator -= (ptrdiff_t ofs);
1915     //! decrements the iterator
1916     MatIterator_& operator --();
1917     //! decrements the iterator
1918     MatIterator_ operator --(int);
1919     //! increments the iterator
1920     MatIterator_& operator ++();
1921     //! increments the iterator
1922     MatIterator_ operator ++(int);
1923 };
1924
1925
1926
1927 /////////////////////////////// SparseMatConstIterator ///////////////////////////////
1928
1929 /*!
1930  Read-Only Sparse Matrix Iterator.
1931  Here is how to use the iterator to compute the sum of floating-point sparse matrix elements:
1932
1933  \code
1934  SparseMatConstIterator it = m.begin(), it_end = m.end();
1935  double s = 0;
1936  CV_Assert( m.type() == CV_32F );
1937  for( ; it != it_end; ++it )
1938     s += it.value<float>();
1939  \endcode
1940 */
1941 class CV_EXPORTS SparseMatConstIterator
1942 {
1943 public:
1944     //! the default constructor
1945     SparseMatConstIterator();
1946     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
1947     SparseMatConstIterator(const SparseMat* _m);
1948     //! the copy constructor
1949     SparseMatConstIterator(const SparseMatConstIterator& it);
1950
1951     //! the assignment operator
1952     SparseMatConstIterator& operator = (const SparseMatConstIterator& it);
1953
1954     //! template method returning the current matrix element
1955     template<typename _Tp> const _Tp& value() const;
1956     //! returns the current node of the sparse matrix. it.node->idx is the current element index
1957     const SparseMat::Node* node() const;
1958
1959     //! moves iterator to the previous element
1960     SparseMatConstIterator& operator --();
1961     //! moves iterator to the previous element
1962     SparseMatConstIterator operator --(int);
1963     //! moves iterator to the next element
1964     SparseMatConstIterator& operator ++();
1965     //! moves iterator to the next element
1966     SparseMatConstIterator operator ++(int);
1967
1968     //! moves iterator to the element after the last element
1969     void seekEnd();
1970
1971     const SparseMat* m;
1972     size_t hashidx;
1973     uchar* ptr;
1974 };
1975
1976
1977
1978 ////////////////////////////////// SparseMatIterator /////////////////////////////////
1979
1980 /*!
1981  Read-write Sparse Matrix Iterator
1982
1983  The class is similar to cv::SparseMatConstIterator,
1984  but can be used for in-place modification of the matrix elements.
1985 */
1986 class CV_EXPORTS SparseMatIterator : public SparseMatConstIterator
1987 {
1988 public:
1989     //! the default constructor
1990     SparseMatIterator();
1991     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
1992     SparseMatIterator(SparseMat* _m);
1993     //! the full constructor setting the iterator to the specified sparse matrix element
1994     SparseMatIterator(SparseMat* _m, const int* idx);
1995     //! the copy constructor
1996     SparseMatIterator(const SparseMatIterator& it);
1997
1998     //! the assignment operator
1999     SparseMatIterator& operator = (const SparseMatIterator& it);
2000     //! returns read-write reference to the current sparse matrix element
2001     template<typename _Tp> _Tp& value() const;
2002     //! returns pointer to the current sparse matrix node. it.node->idx is the index of the current element (do not modify it!)
2003     SparseMat::Node* node() const;
2004
2005     //! moves iterator to the next element
2006     SparseMatIterator& operator ++();
2007     //! moves iterator to the next element
2008     SparseMatIterator operator ++(int);
2009 };
2010
2011
2012
2013 /////////////////////////////// SparseMatConstIterator_ //////////////////////////////
2014
2015 /*!
2016  Template Read-Only Sparse Matrix Iterator Class.
2017
2018  This is the derived from SparseMatConstIterator class that
2019  introduces more convenient operator *() for accessing the current element.
2020 */
2021 template<typename _Tp> class SparseMatConstIterator_ : public SparseMatConstIterator
2022 {
2023 public:
2024
2025 #ifndef OPENCV_NOSTL
2026     typedef std::forward_iterator_tag iterator_category;
2027 #endif
2028
2029     //! the default constructor
2030     SparseMatConstIterator_();
2031     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
2032     SparseMatConstIterator_(const SparseMat_<_Tp>* _m);
2033     SparseMatConstIterator_(const SparseMat* _m);
2034     //! the copy constructor
2035     SparseMatConstIterator_(const SparseMatConstIterator_& it);
2036
2037     //! the assignment operator
2038     SparseMatConstIterator_& operator = (const SparseMatConstIterator_& it);
2039     //! the element access operator
2040     const _Tp& operator *() const;
2041
2042     //! moves iterator to the next element
2043     SparseMatConstIterator_& operator ++();
2044     //! moves iterator to the next element
2045     SparseMatConstIterator_ operator ++(int);
2046 };
2047
2048
2049
2050 ///////////////////////////////// SparseMatIterator_ /////////////////////////////////
2051
2052 /*!
2053  Template Read-Write Sparse Matrix Iterator Class.
2054
2055  This is the derived from cv::SparseMatConstIterator_ class that
2056  introduces more convenient operator *() for accessing the current element.
2057 */
2058 template<typename _Tp> class SparseMatIterator_ : public SparseMatConstIterator_<_Tp>
2059 {
2060 public:
2061
2062 #ifndef OPENCV_NOSTL
2063     typedef std::forward_iterator_tag iterator_category;
2064 #endif
2065
2066     //! the default constructor
2067     SparseMatIterator_();
2068     //! the full constructor setting the iterator to the first sparse matrix element
2069     SparseMatIterator_(SparseMat_<_Tp>* _m);
2070     SparseMatIterator_(SparseMat* _m);
2071     //! the copy constructor
2072     SparseMatIterator_(const SparseMatIterator_& it);
2073
2074     //! the assignment operator
2075     SparseMatIterator_& operator = (const SparseMatIterator_& it);
2076     //! returns the reference to the current element
2077     _Tp& operator *() const;
2078
2079     //! moves the iterator to the next element
2080     SparseMatIterator_& operator ++();
2081     //! moves the iterator to the next element
2082     SparseMatIterator_ operator ++(int);
2083 };
2084
2085
2086
2087 /////////////////////////////////// NAryMatIterator //////////////////////////////////
2088
2089 /*!
2090  n-Dimensional Dense Matrix Iterator Class.
2091
2092  The class cv::NAryMatIterator is used for iterating over one or more n-dimensional dense arrays (cv::Mat's).
2093
2094  The iterator is completely different from cv::Mat_ and cv::SparseMat_ iterators.
2095  It iterates through the slices (or planes), not the elements, where "slice" is a continuous part of the arrays.
2096
2097  Here is the example on how the iterator can be used to normalize 3D histogram:
2098
2099  \code
2100  void normalizeColorHist(Mat& hist)
2101  {
2102  #if 1
2103      // intialize iterator (the style is different from STL).
2104      // after initialization the iterator will contain
2105      // the number of slices or planes
2106      // the iterator will go through
2107      Mat* arrays[] = { &hist, 0 };
2108      Mat planes[1];
2109      NAryMatIterator it(arrays, planes);
2110      double s = 0;
2111      // iterate through the matrix. on each iteration
2112      // it.planes[i] (of type Mat) will be set to the current plane of
2113      // i-th n-dim matrix passed to the iterator constructor.
2114      for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
2115         s += sum(it.planes[0])[0];
2116      it = NAryMatIterator(hist);
2117      s = 1./s;
2118      for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
2119         it.planes[0] *= s;
2120  #elif 1
2121      // this is a shorter implementation of the above
2122      // using built-in operations on Mat
2123      double s = sum(hist)[0];
2124      hist.convertTo(hist, hist.type(), 1./s, 0);
2125  #else
2126      // and this is even shorter one
2127      // (assuming that the histogram elements are non-negative)
2128      normalize(hist, hist, 1, 0, NORM_L1);
2129  #endif
2130  }
2131  \endcode
2132
2133  You can iterate through several matrices simultaneously as long as they have the same geometry
2134  (dimensionality and all the dimension sizes are the same), which is useful for binary
2135  and n-ary operations on such matrices. Just pass those matrices to cv::MatNDIterator.
2136  Then, during the iteration it.planes[0], it.planes[1], ... will
2137  be the slices of the corresponding matrices
2138 */
2139 class CV_EXPORTS NAryMatIterator
2140 {
2141 public:
2142     //! the default constructor
2143     NAryMatIterator();
2144     //! the full constructor taking arbitrary number of n-dim matrices
2145     NAryMatIterator(const Mat** arrays, uchar** ptrs, int narrays=-1);
2146     //! the full constructor taking arbitrary number of n-dim matrices
2147     NAryMatIterator(const Mat** arrays, Mat* planes, int narrays=-1);
2148     //! the separate iterator initialization method
2149     void init(const Mat** arrays, Mat* planes, uchar** ptrs, int narrays=-1);
2150
2151     //! proceeds to the next plane of every iterated matrix
2152     NAryMatIterator& operator ++();
2153     //! proceeds to the next plane of every iterated matrix (postfix increment operator)
2154     NAryMatIterator operator ++(int);
2155
2156     //! the iterated arrays
2157     const Mat** arrays;
2158     //! the current planes
2159     Mat* planes;
2160     //! data pointers
2161     uchar** ptrs;
2162     //! the number of arrays
2163     int narrays;
2164     //! the number of hyper-planes that the iterator steps through
2165     size_t nplanes;
2166     //! the size of each segment (in elements)
2167     size_t size;
2168 protected:
2169     int iterdepth;
2170     size_t idx;
2171 };
2172
2173
2174
2175 ///////////////////////////////// Matrix Expressions /////////////////////////////////
2176
2177 class CV_EXPORTS MatOp
2178 {
2179 public:
2180     MatOp();
2181     virtual ~MatOp();
2182
2183     virtual bool elementWise(const MatExpr& expr) const;
2184     virtual void assign(const MatExpr& expr, Mat& m, int type=-1) const = 0;
2185     virtual void roi(const MatExpr& expr, const Range& rowRange,
2186                      const Range& colRange, MatExpr& res) const;
2187     virtual void diag(const MatExpr& expr, int d, MatExpr& res) const;
2188     virtual void augAssignAdd(const MatExpr& expr, Mat& m) const;
2189     virtual void augAssignSubtract(const MatExpr& expr, Mat& m) const;
2190     virtual void augAssignMultiply(const MatExpr& expr, Mat& m) const;
2191     virtual void augAssignDivide(const MatExpr& expr, Mat& m) const;
2192     virtual void augAssignAnd(const MatExpr& expr, Mat& m) const;
2193     virtual void augAssignOr(const MatExpr& expr, Mat& m) const;
2194     virtual void augAssignXor(const MatExpr& expr, Mat& m) const;
2195
2196     virtual void add(const MatExpr& expr1, const MatExpr& expr2, MatExpr& res) const;
2197     virtual void add(const MatExpr& expr1, const Scalar& s, MatExpr& res) const;
2198
2199     virtual void subtract(const MatExpr& expr1, const MatExpr& expr2, MatExpr& res) const;
2200     virtual void subtract(const Scalar& s, const MatExpr& expr, MatExpr& res) const;
2201
2202     virtual void multiply(const MatExpr& expr1, const MatExpr& expr2, MatExpr& res, double scale=1) const;
2203     virtual void multiply(const MatExpr& expr1, double s, MatExpr& res) const;
2204
2205     virtual void divide(const MatExpr& expr1, const MatExpr& expr2, MatExpr& res, double scale=1) const;
2206     virtual void divide(double s, const MatExpr& expr, MatExpr& res) const;
2207
2208     virtual void abs(const MatExpr& expr, MatExpr& res) const;
2209
2210     virtual void transpose(const MatExpr& expr, MatExpr& res) const;
2211     virtual void matmul(const MatExpr& expr1, const MatExpr& expr2, MatExpr& res) const;
2212     virtual void invert(const MatExpr& expr, int method, MatExpr& res) const;
2213
2214     virtual Size size(const MatExpr& expr) const;
2215     virtual int type(const MatExpr& expr) const;
2216 };
2217
2218
2219 class CV_EXPORTS MatExpr
2220 {
2221 public:
2222     MatExpr();
2223     explicit MatExpr(const Mat& m);
2224
2225     MatExpr(const MatOp* _op, int _flags, const Mat& _a = Mat(), const Mat& _b = Mat(),
2226             const Mat& _c = Mat(), double _alpha = 1, double _beta = 1, const Scalar& _s = Scalar());
2227
2228     operator Mat() const;
2229     template<typename _Tp> operator Mat_<_Tp>() const;
2230
2231     Size size() const;
2232     int type() const;
2233
2234     MatExpr row(int y) const;
2235     MatExpr col(int x) const;
2236     MatExpr diag(int d = 0) const;
2237     MatExpr operator()( const Range& rowRange, const Range& colRange ) const;
2238     MatExpr operator()( const Rect& roi ) const;
2239
2240     MatExpr t() const;
2241     MatExpr inv(int method = DECOMP_LU) const;
2242     MatExpr mul(const MatExpr& e, double scale=1) const;
2243     MatExpr mul(const Mat& m, double scale=1) const;
2244
2245     Mat cross(const Mat& m) const;
2246     double dot(const Mat& m) const;
2247
2248     const MatOp* op;
2249     int flags;
2250
2251     Mat a, b, c;
2252     double alpha, beta;
2253     Scalar s;
2254 };
2255
2256
2257 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const Mat& a, const Mat& b);
2258 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const Mat& a, const Scalar& s);
2259 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const Scalar& s, const Mat& a);
2260 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const MatExpr& e, const Mat& m);
2261 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const Mat& m, const MatExpr& e);
2262 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const MatExpr& e, const Scalar& s);
2263 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const Scalar& s, const MatExpr& e);
2264 CV_EXPORTS MatExpr operator + (const MatExpr& e1, const MatExpr& e2);
2265
2266 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const Mat& a, const Mat& b);
2267 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const Mat& a, const Scalar& s);
2268 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const Scalar& s, const Mat& a);
2269 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const MatExpr& e, const Mat& m);
2270 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const Mat& m, const MatExpr& e);
2271 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const MatExpr& e, const Scalar& s);
2272 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const Scalar& s, const MatExpr& e);
2273 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const MatExpr& e1, const MatExpr& e2);
2274
2275 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const Mat& m);
2276 CV_EXPORTS MatExpr operator - (const MatExpr& e);
2277
2278 CV_EXPORTS MatExpr operator * (const Mat& a, const Mat& b);
2279 CV_EXPORTS MatExpr operator * (const Mat& a, double s);
2280 CV_EXPORTS MatExpr operator * (double s, const Mat& a);
2281 CV_EXPORTS MatExpr operator * (const MatExpr& e, const Mat& m);
2282 CV_EXPORTS MatExpr operator * (const Mat& m, const MatExpr& e);
2283 CV_EXPORTS MatExpr operator * (const MatExpr& e, double s);
2284 CV_EXPORTS MatExpr operator * (double s, const MatExpr& e);
2285 CV_EXPORTS MatExpr operator * (const MatExpr& e1, const MatExpr& e2);
2286
2287 CV_EXPORTS MatExpr operator / (const Mat& a, const Mat& b);
2288 CV_EXPORTS MatExpr operator / (const Mat& a, double s);
2289 CV_EXPORTS MatExpr operator / (double s, const Mat& a);
2290 CV_EXPORTS MatExpr operator / (const MatExpr& e, const Mat& m);
2291 CV_EXPORTS MatExpr operator / (const Mat& m, const MatExpr& e);
2292 CV_EXPORTS MatExpr operator / (const MatExpr& e, double s);
2293 CV_EXPORTS MatExpr operator / (double s, const MatExpr& e);
2294 CV_EXPORTS MatExpr operator / (const MatExpr& e1, const MatExpr& e2);
2295
2296 CV_EXPORTS MatExpr operator < (const Mat& a, const Mat& b);
2297 CV_EXPORTS MatExpr operator < (const Mat& a, double s);
2298 CV_EXPORTS MatExpr operator < (double s, const Mat& a);
2299
2300 CV_EXPORTS MatExpr operator <= (const Mat& a, const Mat& b);
2301 CV_EXPORTS MatExpr operator <= (const Mat& a, double s);
2302 CV_EXPORTS MatExpr operator <= (double s, const Mat& a);
2303
2304 CV_EXPORTS MatExpr operator == (const Mat& a, const Mat& b);
2305 CV_EXPORTS MatExpr operator == (const Mat& a, double s);
2306 CV_EXPORTS MatExpr operator == (double s, const Mat& a);
2307
2308 CV_EXPORTS MatExpr operator != (const Mat& a, const Mat& b);
2309 CV_EXPORTS MatExpr operator != (const Mat& a, double s);
2310 CV_EXPORTS MatExpr operator != (double s, const Mat& a);
2311
2312 CV_EXPORTS MatExpr operator >= (const Mat& a, const Mat& b);
2313 CV_EXPORTS MatExpr operator >= (const Mat& a, double s);
2314 CV_EXPORTS MatExpr operator >= (double s, const Mat& a);
2315
2316 CV_EXPORTS MatExpr operator > (const Mat& a, const Mat& b);
2317 CV_EXPORTS MatExpr operator > (const Mat& a, double s);
2318 CV_EXPORTS MatExpr operator > (double s, const Mat& a);
2319
2320 CV_EXPORTS MatExpr operator & (const Mat& a, const Mat& b);
2321 CV_EXPORTS MatExpr operator & (const Mat& a, const Scalar& s);
2322 CV_EXPORTS MatExpr operator & (const Scalar& s, const Mat& a);
2323
2324 CV_EXPORTS MatExpr operator | (const Mat& a, const Mat& b);
2325 CV_EXPORTS MatExpr operator | (const Mat& a, const Scalar& s);
2326 CV_EXPORTS MatExpr operator | (const Scalar& s, const Mat& a);
2327
2328 CV_EXPORTS MatExpr operator ^ (const Mat& a, const Mat& b);
2329 CV_EXPORTS MatExpr operator ^ (const Mat& a, const Scalar& s);
2330 CV_EXPORTS MatExpr operator ^ (const Scalar& s, const Mat& a);
2331
2332 CV_EXPORTS MatExpr operator ~(const Mat& m);
2333
2334 CV_EXPORTS MatExpr min(const Mat& a, const Mat& b);
2335 CV_EXPORTS MatExpr min(const Mat& a, double s);
2336 CV_EXPORTS MatExpr min(double s, const Mat& a);
2337
2338 CV_EXPORTS MatExpr max(const Mat& a, const Mat& b);
2339 CV_EXPORTS MatExpr max(const Mat& a, double s);
2340 CV_EXPORTS MatExpr max(double s, const Mat& a);
2341
2342 CV_EXPORTS MatExpr abs(const Mat& m);
2343 CV_EXPORTS MatExpr abs(const MatExpr& e);
2344
2345 } // cv
2346
2347 #include "opencv2/core/mat.inl.hpp"
2348
2349 #endif // __OPENCV_CORE_MAT_HPP__