1223651a83d19b7dd0cf590300402c6f616c330d
[platform/upstream/opencv.git] / modules / core / include / opencv2 / core.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) 2000-2015, Intel Corporation, all rights reserved.
14 // Copyright (C) 2009-2011, Willow Garage Inc., all rights reserved.
15 // Copyright (C) 2015, OpenCV Foundation, all rights reserved.
16 // Copyright (C) 2015, Itseez Inc., all rights reserved.
17 // Third party copyrights are property of their respective owners.
18 //
19 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
20 // are permitted provided that the following conditions are met:
21 //
22 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
23 //     this list of conditions and the following disclaimer.
24 //
25 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
26 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
27 //     and/or other materials provided with the distribution.
28 //
29 //   * The name of the copyright holders may not be used to endorse or promote products
30 //     derived from this software without specific prior written permission.
31 //
32 // This software is provided by the copyright holders and contributors "as is" and
33 // any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
34 // warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
35 // In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
36 // indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
37 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
38 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
39 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
40 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
41 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
42 //
43 //M*/
44
45 #ifndef OPENCV_CORE_HPP
46 #define OPENCV_CORE_HPP
47
48 #ifndef __cplusplus
49 #  error core.hpp header must be compiled as C++
50 #endif
51
52 #include "opencv2/core/cvdef.h"
53 #include "opencv2/core/base.hpp"
54 #include "opencv2/core/cvstd.hpp"
55 #include "opencv2/core/traits.hpp"
56 #include "opencv2/core/matx.hpp"
57 #include "opencv2/core/types.hpp"
58 #include "opencv2/core/mat.hpp"
59 #include "opencv2/core/persistence.hpp"
60
61 /**
62 @defgroup core Core functionality
63 @{
64     @defgroup core_basic Basic structures
65     @defgroup core_c C structures and operations
66     @{
67         @defgroup core_c_glue Connections with C++
68     @}
69     @defgroup core_array Operations on arrays
70     @defgroup core_async Asynchronous API
71     @defgroup core_xml XML/YAML Persistence
72     @defgroup core_cluster Clustering
73     @defgroup core_utils Utility and system functions and macros
74     @{
75         @defgroup core_logging Logging facilities
76         @defgroup core_utils_sse SSE utilities
77         @defgroup core_utils_neon NEON utilities
78         @defgroup core_utils_vsx VSX utilities
79         @defgroup core_utils_softfloat Softfloat support
80         @defgroup core_utils_samples Utility functions for OpenCV samples
81     @}
82     @defgroup core_opengl OpenGL interoperability
83     @defgroup core_ipp Intel IPP Asynchronous C/C++ Converters
84     @defgroup core_optim Optimization Algorithms
85     @defgroup core_directx DirectX interoperability
86     @defgroup core_eigen Eigen support
87     @defgroup core_opencl OpenCL support
88     @defgroup core_va_intel Intel VA-API/OpenCL (CL-VA) interoperability
89     @defgroup core_hal Hardware Acceleration Layer
90     @{
91         @defgroup core_hal_functions Functions
92         @defgroup core_hal_interface Interface
93         @defgroup core_hal_intrin Universal intrinsics
94         @{
95             @defgroup core_hal_intrin_impl Private implementation helpers
96         @}
97     @}
98 @}
99  */
100
101 namespace cv {
102
103 //! @addtogroup core_utils
104 //! @{
105
106 /*! @brief Class passed to an error.
107
108 This class encapsulates all or almost all necessary
109 information about the error happened in the program. The exception is
110 usually constructed and thrown implicitly via CV_Error and CV_Error_ macros.
111 @see error
112  */
113 class CV_EXPORTS Exception : public std::exception
114 {
115 public:
116     /*!
117      Default constructor
118      */
119     Exception();
120     /*!
121      Full constructor. Normally the constructor is not called explicitly.
122      Instead, the macros CV_Error(), CV_Error_() and CV_Assert() are used.
123     */
124     Exception(int _code, const String& _err, const String& _func, const String& _file, int _line);
125     virtual ~Exception() throw();
126
127     /*!
128      \return the error description and the context as a text string.
129     */
130     virtual const char *what() const throw() CV_OVERRIDE;
131     void formatMessage();
132
133     String msg; ///< the formatted error message
134
135     int code; ///< error code @see CVStatus
136     String err; ///< error description
137     String func; ///< function name. Available only when the compiler supports getting it
138     String file; ///< source file name where the error has occurred
139     int line; ///< line number in the source file where the error has occurred
140 };
141
142 /*! @brief Signals an error and raises the exception.
143
144 By default the function prints information about the error to stderr,
145 then it either stops if cv::setBreakOnError() had been called before or raises the exception.
146 It is possible to alternate error processing by using #redirectError().
147 @param exc the exception raisen.
148 @deprecated drop this version
149  */
150 CV_EXPORTS void error( const Exception& exc );
151
152 enum SortFlags { SORT_EVERY_ROW    = 0, //!< each matrix row is sorted independently
153                  SORT_EVERY_COLUMN = 1, //!< each matrix column is sorted
154                                         //!< independently; this flag and the previous one are
155                                         //!< mutually exclusive.
156                  SORT_ASCENDING    = 0, //!< each matrix row is sorted in the ascending
157                                         //!< order.
158                  SORT_DESCENDING   = 16 //!< each matrix row is sorted in the
159                                         //!< descending order; this flag and the previous one are also
160                                         //!< mutually exclusive.
161                };
162
163 //! @} core_utils
164
165 //! @addtogroup core
166 //! @{
167
168 //! Covariation flags
169 enum CovarFlags {
170     /** The output covariance matrix is calculated as:
171        \f[\texttt{scale}   \cdot  [  \texttt{vects}  [0]-  \texttt{mean}  , \texttt{vects}  [1]-  \texttt{mean}  ,...]^T  \cdot  [ \texttt{vects}  [0]- \texttt{mean}  , \texttt{vects}  [1]- \texttt{mean}  ,...],\f]
172        The covariance matrix will be nsamples x nsamples. Such an unusual covariance matrix is used
173        for fast PCA of a set of very large vectors (see, for example, the EigenFaces technique for
174        face recognition). Eigenvalues of this "scrambled" matrix match the eigenvalues of the true
175        covariance matrix. The "true" eigenvectors can be easily calculated from the eigenvectors of
176        the "scrambled" covariance matrix. */
177     COVAR_SCRAMBLED = 0,
178     /**The output covariance matrix is calculated as:
179         \f[\texttt{scale}   \cdot  [  \texttt{vects}  [0]-  \texttt{mean}  , \texttt{vects}  [1]-  \texttt{mean}  ,...]  \cdot  [ \texttt{vects}  [0]- \texttt{mean}  , \texttt{vects}  [1]- \texttt{mean}  ,...]^T,\f]
180         covar will be a square matrix of the same size as the total number of elements in each input
181         vector. One and only one of #COVAR_SCRAMBLED and #COVAR_NORMAL must be specified.*/
182     COVAR_NORMAL    = 1,
183     /** If the flag is specified, the function does not calculate mean from
184         the input vectors but, instead, uses the passed mean vector. This is useful if mean has been
185         pre-calculated or known in advance, or if the covariance matrix is calculated by parts. In
186         this case, mean is not a mean vector of the input sub-set of vectors but rather the mean
187         vector of the whole set.*/
188     COVAR_USE_AVG   = 2,
189     /** If the flag is specified, the covariance matrix is scaled. In the
190         "normal" mode, scale is 1./nsamples . In the "scrambled" mode, scale is the reciprocal of the
191         total number of elements in each input vector. By default (if the flag is not specified), the
192         covariance matrix is not scaled ( scale=1 ).*/
193     COVAR_SCALE     = 4,
194     /** If the flag is
195         specified, all the input vectors are stored as rows of the samples matrix. mean should be a
196         single-row vector in this case.*/
197     COVAR_ROWS      = 8,
198     /** If the flag is
199         specified, all the input vectors are stored as columns of the samples matrix. mean should be a
200         single-column vector in this case.*/
201     COVAR_COLS      = 16
202 };
203
204 //! @addtogroup core_cluster
205 //!  @{
206
207 //! k-Means flags
208 enum KmeansFlags {
209     /** Select random initial centers in each attempt.*/
210     KMEANS_RANDOM_CENTERS     = 0,
211     /** Use kmeans++ center initialization by Arthur and Vassilvitskii [Arthur2007].*/
212     KMEANS_PP_CENTERS         = 2,
213     /** During the first (and possibly the only) attempt, use the
214         user-supplied labels instead of computing them from the initial centers. For the second and
215         further attempts, use the random or semi-random centers. Use one of KMEANS_\*_CENTERS flag
216         to specify the exact method.*/
217     KMEANS_USE_INITIAL_LABELS = 1
218 };
219
220 //! @} core_cluster
221
222 //! type of line
223 enum LineTypes {
224     FILLED  = -1,
225     LINE_4  = 4, //!< 4-connected line
226     LINE_8  = 8, //!< 8-connected line
227     LINE_AA = 16 //!< antialiased line
228 };
229
230 //! Only a subset of Hershey fonts <https://en.wikipedia.org/wiki/Hershey_fonts> are supported
231 enum HersheyFonts {
232     FONT_HERSHEY_SIMPLEX        = 0, //!< normal size sans-serif font
233     FONT_HERSHEY_PLAIN          = 1, //!< small size sans-serif font
234     FONT_HERSHEY_DUPLEX         = 2, //!< normal size sans-serif font (more complex than FONT_HERSHEY_SIMPLEX)
235     FONT_HERSHEY_COMPLEX        = 3, //!< normal size serif font
236     FONT_HERSHEY_TRIPLEX        = 4, //!< normal size serif font (more complex than FONT_HERSHEY_COMPLEX)
237     FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL  = 5, //!< smaller version of FONT_HERSHEY_COMPLEX
238     FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX = 6, //!< hand-writing style font
239     FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX = 7, //!< more complex variant of FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX
240     FONT_ITALIC                 = 16 //!< flag for italic font
241 };
242
243 //! @addtogroup core_array
244 //! @{
245
246 enum ReduceTypes { REDUCE_SUM = 0, //!< the output is the sum of all rows/columns of the matrix.
247                    REDUCE_AVG = 1, //!< the output is the mean vector of all rows/columns of the matrix.
248                    REDUCE_MAX = 2, //!< the output is the maximum (column/row-wise) of all rows/columns of the matrix.
249                    REDUCE_MIN = 3  //!< the output is the minimum (column/row-wise) of all rows/columns of the matrix.
250                  };
251
252 //! @} core_array
253
254 /** @brief Swaps two matrices
255 */
256 CV_EXPORTS void swap(Mat& a, Mat& b);
257 /** @overload */
258 CV_EXPORTS void swap( UMat& a, UMat& b );
259
260 //! @} core
261
262 //! @addtogroup core_array
263 //! @{
264
265 /** @brief Computes the source location of an extrapolated pixel.
266
267 The function computes and returns the coordinate of a donor pixel corresponding to the specified
268 extrapolated pixel when using the specified extrapolation border mode. For example, if you use
269 cv::BORDER_WRAP mode in the horizontal direction, cv::BORDER_REFLECT_101 in the vertical direction and
270 want to compute value of the "virtual" pixel Point(-5, 100) in a floating-point image img , it
271 looks like:
272 @code{.cpp}
273     float val = img.at<float>(borderInterpolate(100, img.rows, cv::BORDER_REFLECT_101),
274                               borderInterpolate(-5, img.cols, cv::BORDER_WRAP));
275 @endcode
276 Normally, the function is not called directly. It is used inside filtering functions and also in
277 copyMakeBorder.
278 @param p 0-based coordinate of the extrapolated pixel along one of the axes, likely \<0 or \>= len
279 @param len Length of the array along the corresponding axis.
280 @param borderType Border type, one of the #BorderTypes, except for #BORDER_TRANSPARENT and
281 #BORDER_ISOLATED . When borderType==#BORDER_CONSTANT , the function always returns -1, regardless
282 of p and len.
283
284 @sa copyMakeBorder
285 */
286 CV_EXPORTS_W int borderInterpolate(int p, int len, int borderType);
287
288 /** @example samples/cpp/tutorial_code/ImgTrans/copyMakeBorder_demo.cpp
289 An example using copyMakeBorder function.
290 Check @ref tutorial_copyMakeBorder "the corresponding tutorial" for more details
291 */
292
293 /** @brief Forms a border around an image.
294
295 The function copies the source image into the middle of the destination image. The areas to the
296 left, to the right, above and below the copied source image will be filled with extrapolated
297 pixels. This is not what filtering functions based on it do (they extrapolate pixels on-fly), but
298 what other more complex functions, including your own, may do to simplify image boundary handling.
299
300 The function supports the mode when src is already in the middle of dst . In this case, the
301 function does not copy src itself but simply constructs the border, for example:
302
303 @code{.cpp}
304     // let border be the same in all directions
305     int border=2;
306     // constructs a larger image to fit both the image and the border
307     Mat gray_buf(rgb.rows + border*2, rgb.cols + border*2, rgb.depth());
308     // select the middle part of it w/o copying data
309     Mat gray(gray_canvas, Rect(border, border, rgb.cols, rgb.rows));
310     // convert image from RGB to grayscale
311     cvtColor(rgb, gray, COLOR_RGB2GRAY);
312     // form a border in-place
313     copyMakeBorder(gray, gray_buf, border, border,
314                    border, border, BORDER_REPLICATE);
315     // now do some custom filtering ...
316     ...
317 @endcode
318 @note When the source image is a part (ROI) of a bigger image, the function will try to use the
319 pixels outside of the ROI to form a border. To disable this feature and always do extrapolation, as
320 if src was not a ROI, use borderType | #BORDER_ISOLATED.
321
322 @param src Source image.
323 @param dst Destination image of the same type as src and the size Size(src.cols+left+right,
324 src.rows+top+bottom) .
325 @param top the top pixels
326 @param bottom the bottom pixels
327 @param left the left pixels
328 @param right Parameter specifying how many pixels in each direction from the source image rectangle
329 to extrapolate. For example, top=1, bottom=1, left=1, right=1 mean that 1 pixel-wide border needs
330 to be built.
331 @param borderType Border type. See borderInterpolate for details.
332 @param value Border value if borderType==BORDER_CONSTANT .
333
334 @sa  borderInterpolate
335 */
336 CV_EXPORTS_W void copyMakeBorder(InputArray src, OutputArray dst,
337                                  int top, int bottom, int left, int right,
338                                  int borderType, const Scalar& value = Scalar() );
339
340 /** @brief Calculates the per-element sum of two arrays or an array and a scalar.
341
342 The function add calculates:
343 - Sum of two arrays when both input arrays have the same size and the same number of channels:
344 \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) +  \texttt{src2}(I)) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
345 - Sum of an array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has the same number of
346 elements as `src1.channels()`:
347 \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) +  \texttt{src2} ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
348 - Sum of a scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has the same number of
349 elements as `src2.channels()`:
350 \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1} +  \texttt{src2}(I) ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
351 where `I` is a multi-dimensional index of array elements. In case of multi-channel arrays, each
352 channel is processed independently.
353
354 The first function in the list above can be replaced with matrix expressions:
355 @code{.cpp}
356     dst = src1 + src2;
357     dst += src1; // equivalent to add(dst, src1, dst);
358 @endcode
359 The input arrays and the output array can all have the same or different depths. For example, you
360 can add a 16-bit unsigned array to a 8-bit signed array and store the sum as a 32-bit
361 floating-point array. Depth of the output array is determined by the dtype parameter. In the second
362 and third cases above, as well as in the first case, when src1.depth() == src2.depth(), dtype can
363 be set to the default -1. In this case, the output array will have the same depth as the input
364 array, be it src1, src2 or both.
365 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
366 result of an incorrect sign in the case of overflow.
367 @param src1 first input array or a scalar.
368 @param src2 second input array or a scalar.
369 @param dst output array that has the same size and number of channels as the input array(s); the
370 depth is defined by dtype or src1/src2.
371 @param mask optional operation mask - 8-bit single channel array, that specifies elements of the
372 output array to be changed.
373 @param dtype optional depth of the output array (see the discussion below).
374 @sa subtract, addWeighted, scaleAdd, Mat::convertTo
375 */
376 CV_EXPORTS_W void add(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
377                       InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);
378
379 /** @brief Calculates the per-element difference between two arrays or array and a scalar.
380
381 The function subtract calculates:
382 - Difference between two arrays, when both input arrays have the same size and the same number of
383 channels:
384     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2}(I)) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
385 - Difference between an array and a scalar, when src2 is constructed from Scalar or has the same
386 number of elements as `src1.channels()`:
387     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2} ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
388 - Difference between a scalar and an array, when src1 is constructed from Scalar or has the same
389 number of elements as `src2.channels()`:
390     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1} -  \texttt{src2}(I) ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
391 - The reverse difference between a scalar and an array in the case of `SubRS`:
392     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src2} -  \texttt{src1}(I) ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
393 where I is a multi-dimensional index of array elements. In case of multi-channel arrays, each
394 channel is processed independently.
395
396 The first function in the list above can be replaced with matrix expressions:
397 @code{.cpp}
398     dst = src1 - src2;
399     dst -= src1; // equivalent to subtract(dst, src1, dst);
400 @endcode
401 The input arrays and the output array can all have the same or different depths. For example, you
402 can subtract to 8-bit unsigned arrays and store the difference in a 16-bit signed array. Depth of
403 the output array is determined by dtype parameter. In the second and third cases above, as well as
404 in the first case, when src1.depth() == src2.depth(), dtype can be set to the default -1. In this
405 case the output array will have the same depth as the input array, be it src1, src2 or both.
406 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
407 result of an incorrect sign in the case of overflow.
408 @param src1 first input array or a scalar.
409 @param src2 second input array or a scalar.
410 @param dst output array of the same size and the same number of channels as the input array.
411 @param mask optional operation mask; this is an 8-bit single channel array that specifies elements
412 of the output array to be changed.
413 @param dtype optional depth of the output array
414 @sa  add, addWeighted, scaleAdd, Mat::convertTo
415   */
416 CV_EXPORTS_W void subtract(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
417                            InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);
418
419
420 /** @brief Calculates the per-element scaled product of two arrays.
421
422 The function multiply calculates the per-element product of two arrays:
423
424 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{saturate} ( \texttt{scale} \cdot \texttt{src1} (I)  \cdot \texttt{src2} (I))\f]
425
426 There is also a @ref MatrixExpressions -friendly variant of the first function. See Mat::mul .
427
428 For a not-per-element matrix product, see gemm .
429
430 @note Saturation is not applied when the output array has the depth
431 CV_32S. You may even get result of an incorrect sign in the case of
432 overflow.
433 @param src1 first input array.
434 @param src2 second input array of the same size and the same type as src1.
435 @param dst output array of the same size and type as src1.
436 @param scale optional scale factor.
437 @param dtype optional depth of the output array
438 @sa add, subtract, divide, scaleAdd, addWeighted, accumulate, accumulateProduct, accumulateSquare,
439 Mat::convertTo
440 */
441 CV_EXPORTS_W void multiply(InputArray src1, InputArray src2,
442                            OutputArray dst, double scale = 1, int dtype = -1);
443
444 /** @brief Performs per-element division of two arrays or a scalar by an array.
445
446 The function cv::divide divides one array by another:
447 \f[\texttt{dst(I) = saturate(src1(I)*scale/src2(I))}\f]
448 or a scalar by an array when there is no src1 :
449 \f[\texttt{dst(I) = saturate(scale/src2(I))}\f]
450
451 When src2(I) is zero, dst(I) will also be zero. Different channels of
452 multi-channel arrays are processed independently.
453
454 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
455 result of an incorrect sign in the case of overflow.
456 @param src1 first input array.
457 @param src2 second input array of the same size and type as src1.
458 @param scale scalar factor.
459 @param dst output array of the same size and type as src2.
460 @param dtype optional depth of the output array; if -1, dst will have depth src2.depth(), but in
461 case of an array-by-array division, you can only pass -1 when src1.depth()==src2.depth().
462 @sa  multiply, add, subtract
463 */
464 CV_EXPORTS_W void divide(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
465                          double scale = 1, int dtype = -1);
466
467 /** @overload */
468 CV_EXPORTS_W void divide(double scale, InputArray src2,
469                          OutputArray dst, int dtype = -1);
470
471 /** @brief Calculates the sum of a scaled array and another array.
472
473 The function scaleAdd is one of the classical primitive linear algebra operations, known as DAXPY
474 or SAXPY in [BLAS](http://en.wikipedia.org/wiki/Basic_Linear_Algebra_Subprograms). It calculates
475 the sum of a scaled array and another array:
476 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{scale} \cdot \texttt{src1} (I) +  \texttt{src2} (I)\f]
477 The function can also be emulated with a matrix expression, for example:
478 @code{.cpp}
479     Mat A(3, 3, CV_64F);
480     ...
481     A.row(0) = A.row(1)*2 + A.row(2);
482 @endcode
483 @param src1 first input array.
484 @param alpha scale factor for the first array.
485 @param src2 second input array of the same size and type as src1.
486 @param dst output array of the same size and type as src1.
487 @sa add, addWeighted, subtract, Mat::dot, Mat::convertTo
488 */
489 CV_EXPORTS_W void scaleAdd(InputArray src1, double alpha, InputArray src2, OutputArray dst);
490
491 /** @example samples/cpp/tutorial_code/HighGUI/AddingImagesTrackbar.cpp
492 Check @ref tutorial_trackbar "the corresponding tutorial" for more details
493 */
494
495 /** @brief Calculates the weighted sum of two arrays.
496
497 The function addWeighted calculates the weighted sum of two arrays as follows:
498 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{saturate} ( \texttt{src1} (I)* \texttt{alpha} +  \texttt{src2} (I)* \texttt{beta} +  \texttt{gamma} )\f]
499 where I is a multi-dimensional index of array elements. In case of multi-channel arrays, each
500 channel is processed independently.
501 The function can be replaced with a matrix expression:
502 @code{.cpp}
503     dst = src1*alpha + src2*beta + gamma;
504 @endcode
505 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
506 result of an incorrect sign in the case of overflow.
507 @param src1 first input array.
508 @param alpha weight of the first array elements.
509 @param src2 second input array of the same size and channel number as src1.
510 @param beta weight of the second array elements.
511 @param gamma scalar added to each sum.
512 @param dst output array that has the same size and number of channels as the input arrays.
513 @param dtype optional depth of the output array; when both input arrays have the same depth, dtype
514 can be set to -1, which will be equivalent to src1.depth().
515 @sa  add, subtract, scaleAdd, Mat::convertTo
516 */
517 CV_EXPORTS_W void addWeighted(InputArray src1, double alpha, InputArray src2,
518                               double beta, double gamma, OutputArray dst, int dtype = -1);
519
520 /** @brief Scales, calculates absolute values, and converts the result to 8-bit.
521
522 On each element of the input array, the function convertScaleAbs
523 performs three operations sequentially: scaling, taking an absolute
524 value, conversion to an unsigned 8-bit type:
525 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{saturate\_cast<uchar>} (| \texttt{src} (I)* \texttt{alpha} +  \texttt{beta} |)\f]
526 In case of multi-channel arrays, the function processes each channel
527 independently. When the output is not 8-bit, the operation can be
528 emulated by calling the Mat::convertTo method (or by using matrix
529 expressions) and then by calculating an absolute value of the result.
530 For example:
531 @code{.cpp}
532     Mat_<float> A(30,30);
533     randu(A, Scalar(-100), Scalar(100));
534     Mat_<float> B = A*5 + 3;
535     B = abs(B);
536     // Mat_<float> B = abs(A*5+3) will also do the job,
537     // but it will allocate a temporary matrix
538 @endcode
539 @param src input array.
540 @param dst output array.
541 @param alpha optional scale factor.
542 @param beta optional delta added to the scaled values.
543 @sa  Mat::convertTo, cv::abs(const Mat&)
544 */
545 CV_EXPORTS_W void convertScaleAbs(InputArray src, OutputArray dst,
546                                   double alpha = 1, double beta = 0);
547
548 /** @brief Converts an array to half precision floating number.
549
550 This function converts FP32 (single precision floating point) from/to FP16 (half precision floating point). CV_16S format is used to represent FP16 data.
551 There are two use modes (src -> dst): CV_32F -> CV_16S and CV_16S -> CV_32F. The input array has to have type of CV_32F or
552 CV_16S to represent the bit depth. If the input array is neither of them, the function will raise an error.
553 The format of half precision floating point is defined in IEEE 754-2008.
554
555 @param src input array.
556 @param dst output array.
557 */
558 CV_EXPORTS_W void convertFp16(InputArray src, OutputArray dst);
559
560 /** @brief Performs a look-up table transform of an array.
561
562 The function LUT fills the output array with values from the look-up table. Indices of the entries
563 are taken from the input array. That is, the function processes each element of src as follows:
564 \f[\texttt{dst} (I)  \leftarrow \texttt{lut(src(I) + d)}\f]
565 where
566 \f[d =  \fork{0}{if \(\texttt{src}\) has depth \(\texttt{CV_8U}\)}{128}{if \(\texttt{src}\) has depth \(\texttt{CV_8S}\)}\f]
567 @param src input array of 8-bit elements.
568 @param lut look-up table of 256 elements; in case of multi-channel input array, the table should
569 either have a single channel (in this case the same table is used for all channels) or the same
570 number of channels as in the input array.
571 @param dst output array of the same size and number of channels as src, and the same depth as lut.
572 @sa  convertScaleAbs, Mat::convertTo
573 */
574 CV_EXPORTS_W void LUT(InputArray src, InputArray lut, OutputArray dst);
575
576 /** @brief Calculates the sum of array elements.
577
578 The function cv::sum calculates and returns the sum of array elements,
579 independently for each channel.
580 @param src input array that must have from 1 to 4 channels.
581 @sa  countNonZero, mean, meanStdDev, norm, minMaxLoc, reduce
582 */
583 CV_EXPORTS_AS(sumElems) Scalar sum(InputArray src);
584
585 /** @brief Counts non-zero array elements.
586
587 The function returns the number of non-zero elements in src :
588 \f[\sum _{I: \; \texttt{src} (I) \ne0 } 1\f]
589 @param src single-channel array.
590 @sa  mean, meanStdDev, norm, minMaxLoc, calcCovarMatrix
591 */
592 CV_EXPORTS_W int countNonZero( InputArray src );
593
594 /** @brief Returns the list of locations of non-zero pixels
595
596 Given a binary matrix (likely returned from an operation such
597 as threshold(), compare(), >, ==, etc, return all of
598 the non-zero indices as a cv::Mat or std::vector<cv::Point> (x,y)
599 For example:
600 @code{.cpp}
601     cv::Mat binaryImage; // input, binary image
602     cv::Mat locations;   // output, locations of non-zero pixels
603     cv::findNonZero(binaryImage, locations);
604
605     // access pixel coordinates
606     Point pnt = locations.at<Point>(i);
607 @endcode
608 or
609 @code{.cpp}
610     cv::Mat binaryImage; // input, binary image
611     vector<Point> locations;   // output, locations of non-zero pixels
612     cv::findNonZero(binaryImage, locations);
613
614     // access pixel coordinates
615     Point pnt = locations[i];
616 @endcode
617 @param src single-channel array (type CV_8UC1)
618 @param idx the output array, type of cv::Mat or std::vector<Point>, corresponding to non-zero indices in the input
619 */
620 CV_EXPORTS_W void findNonZero( InputArray src, OutputArray idx );
621
622 /** @brief Calculates an average (mean) of array elements.
623
624 The function cv::mean calculates the mean value M of array elements,
625 independently for each channel, and return it:
626 \f[\begin{array}{l} N =  \sum _{I: \; \texttt{mask} (I) \ne 0} 1 \\ M_c =  \left ( \sum _{I: \; \texttt{mask} (I) \ne 0}{ \texttt{mtx} (I)_c} \right )/N \end{array}\f]
627 When all the mask elements are 0's, the function returns Scalar::all(0)
628 @param src input array that should have from 1 to 4 channels so that the result can be stored in
629 Scalar_ .
630 @param mask optional operation mask.
631 @sa  countNonZero, meanStdDev, norm, minMaxLoc
632 */
633 CV_EXPORTS_W Scalar mean(InputArray src, InputArray mask = noArray());
634
635 /** Calculates a mean and standard deviation of array elements.
636
637 The function cv::meanStdDev calculates the mean and the standard deviation M
638 of array elements independently for each channel and returns it via the
639 output parameters:
640 \f[\begin{array}{l} N =  \sum _{I, \texttt{mask} (I)  \ne 0} 1 \\ \texttt{mean} _c =  \frac{\sum_{ I: \; \texttt{mask}(I) \ne 0} \texttt{src} (I)_c}{N} \\ \texttt{stddev} _c =  \sqrt{\frac{\sum_{ I: \; \texttt{mask}(I) \ne 0} \left ( \texttt{src} (I)_c -  \texttt{mean} _c \right )^2}{N}} \end{array}\f]
641 When all the mask elements are 0's, the function returns
642 mean=stddev=Scalar::all(0).
643 @note The calculated standard deviation is only the diagonal of the
644 complete normalized covariance matrix. If the full matrix is needed, you
645 can reshape the multi-channel array M x N to the single-channel array
646 M\*N x mtx.channels() (only possible when the matrix is continuous) and
647 then pass the matrix to calcCovarMatrix .
648 @param src input array that should have from 1 to 4 channels so that the results can be stored in
649 Scalar_ 's.
650 @param mean output parameter: calculated mean value.
651 @param stddev output parameter: calculated standard deviation.
652 @param mask optional operation mask.
653 @sa  countNonZero, mean, norm, minMaxLoc, calcCovarMatrix
654 */
655 CV_EXPORTS_W void meanStdDev(InputArray src, OutputArray mean, OutputArray stddev,
656                              InputArray mask=noArray());
657
658 /** @brief Calculates the  absolute norm of an array.
659
660 This version of #norm calculates the absolute norm of src1. The type of norm to calculate is specified using #NormTypes.
661
662 As example for one array consider the function \f$r(x)= \begin{pmatrix} x \\ 1-x \end{pmatrix}, x \in [-1;1]\f$.
663 The \f$ L_{1}, L_{2} \f$ and \f$ L_{\infty} \f$ norm for the sample value \f$r(-1) = \begin{pmatrix} -1 \\ 2 \end{pmatrix}\f$
664 is calculated as follows
665 \f{align*}
666     \| r(-1) \|_{L_1} &= |-1| + |2| = 3 \\
667     \| r(-1) \|_{L_2} &= \sqrt{(-1)^{2} + (2)^{2}} = \sqrt{5} \\
668     \| r(-1) \|_{L_\infty} &= \max(|-1|,|2|) = 2
669 \f}
670 and for \f$r(0.5) = \begin{pmatrix} 0.5 \\ 0.5 \end{pmatrix}\f$ the calculation is
671 \f{align*}
672     \| r(0.5) \|_{L_1} &= |0.5| + |0.5| = 1 \\
673     \| r(0.5) \|_{L_2} &= \sqrt{(0.5)^{2} + (0.5)^{2}} = \sqrt{0.5} \\
674     \| r(0.5) \|_{L_\infty} &= \max(|0.5|,|0.5|) = 0.5.
675 \f}
676 The following graphic shows all values for the three norm functions \f$\| r(x) \|_{L_1}, \| r(x) \|_{L_2}\f$ and \f$\| r(x) \|_{L_\infty}\f$.
677 It is notable that the \f$ L_{1} \f$ norm forms the upper and the \f$ L_{\infty} \f$ norm forms the lower border for the example function \f$ r(x) \f$.
678 ![Graphs for the different norm functions from the above example](pics/NormTypes_OneArray_1-2-INF.png)
679
680 When the mask parameter is specified and it is not empty, the norm is
681
682 If normType is not specified, #NORM_L2 is used.
683 calculated only over the region specified by the mask.
684
685 Multi-channel input arrays are treated as single-channel arrays, that is,
686 the results for all channels are combined.
687
688 Hamming norms can only be calculated with CV_8U depth arrays.
689
690 @param src1 first input array.
691 @param normType type of the norm (see #NormTypes).
692 @param mask optional operation mask; it must have the same size as src1 and CV_8UC1 type.
693 */
694 CV_EXPORTS_W double norm(InputArray src1, int normType = NORM_L2, InputArray mask = noArray());
695
696 /** @brief Calculates an absolute difference norm or a relative difference norm.
697
698 This version of cv::norm calculates the absolute difference norm
699 or the relative difference norm of arrays src1 and src2.
700 The type of norm to calculate is specified using #NormTypes.
701
702 @param src1 first input array.
703 @param src2 second input array of the same size and the same type as src1.
704 @param normType type of the norm (see #NormTypes).
705 @param mask optional operation mask; it must have the same size as src1 and CV_8UC1 type.
706 */
707 CV_EXPORTS_W double norm(InputArray src1, InputArray src2,
708                          int normType = NORM_L2, InputArray mask = noArray());
709 /** @overload
710 @param src first input array.
711 @param normType type of the norm (see #NormTypes).
712 */
713 CV_EXPORTS double norm( const SparseMat& src, int normType );
714
715 /** @brief Computes the Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) image quality metric.
716
717 This function calculates the Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) image quality metric in decibels (dB), between two input arrays src1 and src2. Arrays must have depth CV_8U.
718
719 The PSNR is calculated as follows:
720
721 \f[
722 \texttt{PSNR} = 10 \cdot \log_{10}{\left( \frac{R^2}{MSE} \right) }
723 \f]
724
725 where R is the maximum integer value of depth CV_8U (255) and MSE is the mean squared error between the two arrays.
726
727 @param src1 first input array.
728 @param src2 second input array of the same size as src1.
729
730   */
731 CV_EXPORTS_W double PSNR(InputArray src1, InputArray src2);
732
733 /** @brief naive nearest neighbor finder
734
735 see http://en.wikipedia.org/wiki/Nearest_neighbor_search
736 @todo document
737   */
738 CV_EXPORTS_W void batchDistance(InputArray src1, InputArray src2,
739                                 OutputArray dist, int dtype, OutputArray nidx,
740                                 int normType = NORM_L2, int K = 0,
741                                 InputArray mask = noArray(), int update = 0,
742                                 bool crosscheck = false);
743
744 /** @brief Normalizes the norm or value range of an array.
745
746 The function cv::normalize normalizes scale and shift the input array elements so that
747 \f[\| \texttt{dst} \| _{L_p}= \texttt{alpha}\f]
748 (where p=Inf, 1 or 2) when normType=NORM_INF, NORM_L1, or NORM_L2, respectively; or so that
749 \f[\min _I  \texttt{dst} (I)= \texttt{alpha} , \, \, \max _I  \texttt{dst} (I)= \texttt{beta}\f]
750
751 when normType=NORM_MINMAX (for dense arrays only). The optional mask specifies a sub-array to be
752 normalized. This means that the norm or min-n-max are calculated over the sub-array, and then this
753 sub-array is modified to be normalized. If you want to only use the mask to calculate the norm or
754 min-max but modify the whole array, you can use norm and Mat::convertTo.
755
756 In case of sparse matrices, only the non-zero values are analyzed and transformed. Because of this,
757 the range transformation for sparse matrices is not allowed since it can shift the zero level.
758
759 Possible usage with some positive example data:
760 @code{.cpp}
761     vector<double> positiveData = { 2.0, 8.0, 10.0 };
762     vector<double> normalizedData_l1, normalizedData_l2, normalizedData_inf, normalizedData_minmax;
763
764     // Norm to probability (total count)
765     // sum(numbers) = 20.0
766     // 2.0      0.1     (2.0/20.0)
767     // 8.0      0.4     (8.0/20.0)
768     // 10.0     0.5     (10.0/20.0)
769     normalize(positiveData, normalizedData_l1, 1.0, 0.0, NORM_L1);
770
771     // Norm to unit vector: ||positiveData|| = 1.0
772     // 2.0      0.15
773     // 8.0      0.62
774     // 10.0     0.77
775     normalize(positiveData, normalizedData_l2, 1.0, 0.0, NORM_L2);
776
777     // Norm to max element
778     // 2.0      0.2     (2.0/10.0)
779     // 8.0      0.8     (8.0/10.0)
780     // 10.0     1.0     (10.0/10.0)
781     normalize(positiveData, normalizedData_inf, 1.0, 0.0, NORM_INF);
782
783     // Norm to range [0.0;1.0]
784     // 2.0      0.0     (shift to left border)
785     // 8.0      0.75    (6.0/8.0)
786     // 10.0     1.0     (shift to right border)
787     normalize(positiveData, normalizedData_minmax, 1.0, 0.0, NORM_MINMAX);
788 @endcode
789
790 @param src input array.
791 @param dst output array of the same size as src .
792 @param alpha norm value to normalize to or the lower range boundary in case of the range
793 normalization.
794 @param beta upper range boundary in case of the range normalization; it is not used for the norm
795 normalization.
796 @param norm_type normalization type (see cv::NormTypes).
797 @param dtype when negative, the output array has the same type as src; otherwise, it has the same
798 number of channels as src and the depth =CV_MAT_DEPTH(dtype).
799 @param mask optional operation mask.
800 @sa norm, Mat::convertTo, SparseMat::convertTo
801 */
802 CV_EXPORTS_W void normalize( InputArray src, InputOutputArray dst, double alpha = 1, double beta = 0,
803                              int norm_type = NORM_L2, int dtype = -1, InputArray mask = noArray());
804
805 /** @overload
806 @param src input array.
807 @param dst output array of the same size as src .
808 @param alpha norm value to normalize to or the lower range boundary in case of the range
809 normalization.
810 @param normType normalization type (see cv::NormTypes).
811 */
812 CV_EXPORTS void normalize( const SparseMat& src, SparseMat& dst, double alpha, int normType );
813
814 /** @brief Finds the global minimum and maximum in an array.
815
816 The function cv::minMaxLoc finds the minimum and maximum element values and their positions. The
817 extremums are searched across the whole array or, if mask is not an empty array, in the specified
818 array region.
819
820 The function do not work with multi-channel arrays. If you need to find minimum or maximum
821 elements across all the channels, use Mat::reshape first to reinterpret the array as
822 single-channel. Or you may extract the particular channel using either extractImageCOI , or
823 mixChannels , or split .
824 @param src input single-channel array.
825 @param minVal pointer to the returned minimum value; NULL is used if not required.
826 @param maxVal pointer to the returned maximum value; NULL is used if not required.
827 @param minLoc pointer to the returned minimum location (in 2D case); NULL is used if not required.
828 @param maxLoc pointer to the returned maximum location (in 2D case); NULL is used if not required.
829 @param mask optional mask used to select a sub-array.
830 @sa max, min, compare, inRange, extractImageCOI, mixChannels, split, Mat::reshape
831 */
832 CV_EXPORTS_W void minMaxLoc(InputArray src, CV_OUT double* minVal,
833                             CV_OUT double* maxVal = 0, CV_OUT Point* minLoc = 0,
834                             CV_OUT Point* maxLoc = 0, InputArray mask = noArray());
835
836
837 /** @brief Finds the global minimum and maximum in an array
838
839 The function cv::minMaxIdx finds the minimum and maximum element values and their positions. The
840 extremums are searched across the whole array or, if mask is not an empty array, in the specified
841 array region. The function does not work with multi-channel arrays. If you need to find minimum or
842 maximum elements across all the channels, use Mat::reshape first to reinterpret the array as
843 single-channel. Or you may extract the particular channel using either extractImageCOI , or
844 mixChannels , or split . In case of a sparse matrix, the minimum is found among non-zero elements
845 only.
846 @note When minIdx is not NULL, it must have at least 2 elements (as well as maxIdx), even if src is
847 a single-row or single-column matrix. In OpenCV (following MATLAB) each array has at least 2
848 dimensions, i.e. single-column matrix is Mx1 matrix (and therefore minIdx/maxIdx will be
849 (i1,0)/(i2,0)) and single-row matrix is 1xN matrix (and therefore minIdx/maxIdx will be
850 (0,j1)/(0,j2)).
851 @param src input single-channel array.
852 @param minVal pointer to the returned minimum value; NULL is used if not required.
853 @param maxVal pointer to the returned maximum value; NULL is used if not required.
854 @param minIdx pointer to the returned minimum location (in nD case); NULL is used if not required;
855 Otherwise, it must point to an array of src.dims elements, the coordinates of the minimum element
856 in each dimension are stored there sequentially.
857 @param maxIdx pointer to the returned maximum location (in nD case). NULL is used if not required.
858 @param mask specified array region
859 */
860 CV_EXPORTS void minMaxIdx(InputArray src, double* minVal, double* maxVal = 0,
861                           int* minIdx = 0, int* maxIdx = 0, InputArray mask = noArray());
862
863 /** @overload
864 @param a input single-channel array.
865 @param minVal pointer to the returned minimum value; NULL is used if not required.
866 @param maxVal pointer to the returned maximum value; NULL is used if not required.
867 @param minIdx pointer to the returned minimum location (in nD case); NULL is used if not required;
868 Otherwise, it must point to an array of src.dims elements, the coordinates of the minimum element
869 in each dimension are stored there sequentially.
870 @param maxIdx pointer to the returned maximum location (in nD case). NULL is used if not required.
871 */
872 CV_EXPORTS void minMaxLoc(const SparseMat& a, double* minVal,
873                           double* maxVal, int* minIdx = 0, int* maxIdx = 0);
874
875 /** @brief Reduces a matrix to a vector.
876
877 The function #reduce reduces the matrix to a vector by treating the matrix rows/columns as a set of
878 1D vectors and performing the specified operation on the vectors until a single row/column is
879 obtained. For example, the function can be used to compute horizontal and vertical projections of a
880 raster image. In case of #REDUCE_MAX and #REDUCE_MIN , the output image should have the same type as the source one.
881 In case of #REDUCE_SUM and #REDUCE_AVG , the output may have a larger element bit-depth to preserve accuracy.
882 And multi-channel arrays are also supported in these two reduction modes.
883
884 The following code demonstrates its usage for a single channel matrix.
885 @snippet snippets/core_reduce.cpp example
886
887 And the following code demonstrates its usage for a two-channel matrix.
888 @snippet snippets/core_reduce.cpp example2
889
890 @param src input 2D matrix.
891 @param dst output vector. Its size and type is defined by dim and dtype parameters.
892 @param dim dimension index along which the matrix is reduced. 0 means that the matrix is reduced to
893 a single row. 1 means that the matrix is reduced to a single column.
894 @param rtype reduction operation that could be one of #ReduceTypes
895 @param dtype when negative, the output vector will have the same type as the input matrix,
896 otherwise, its type will be CV_MAKE_TYPE(CV_MAT_DEPTH(dtype), src.channels()).
897 @sa repeat
898 */
899 CV_EXPORTS_W void reduce(InputArray src, OutputArray dst, int dim, int rtype, int dtype = -1);
900
901 /** @brief Creates one multi-channel array out of several single-channel ones.
902
903 The function cv::merge merges several arrays to make a single multi-channel array. That is, each
904 element of the output array will be a concatenation of the elements of the input arrays, where
905 elements of i-th input array are treated as mv[i].channels()-element vectors.
906
907 The function cv::split does the reverse operation. If you need to shuffle channels in some other
908 advanced way, use cv::mixChannels.
909
910 The following example shows how to merge 3 single channel matrices into a single 3-channel matrix.
911 @snippet snippets/core_merge.cpp example
912
913 @param mv input array of matrices to be merged; all the matrices in mv must have the same
914 size and the same depth.
915 @param count number of input matrices when mv is a plain C array; it must be greater than zero.
916 @param dst output array of the same size and the same depth as mv[0]; The number of channels will
917 be equal to the parameter count.
918 @sa  mixChannels, split, Mat::reshape
919 */
920 CV_EXPORTS void merge(const Mat* mv, size_t count, OutputArray dst);
921
922 /** @overload
923 @param mv input vector of matrices to be merged; all the matrices in mv must have the same
924 size and the same depth.
925 @param dst output array of the same size and the same depth as mv[0]; The number of channels will
926 be the total number of channels in the matrix array.
927   */
928 CV_EXPORTS_W void merge(InputArrayOfArrays mv, OutputArray dst);
929
930 /** @brief Divides a multi-channel array into several single-channel arrays.
931
932 The function cv::split splits a multi-channel array into separate single-channel arrays:
933 \f[\texttt{mv} [c](I) =  \texttt{src} (I)_c\f]
934 If you need to extract a single channel or do some other sophisticated channel permutation, use
935 mixChannels .
936
937 The following example demonstrates how to split a 3-channel matrix into 3 single channel matrices.
938 @snippet snippets/core_split.cpp example
939
940 @param src input multi-channel array.
941 @param mvbegin output array; the number of arrays must match src.channels(); the arrays themselves are
942 reallocated, if needed.
943 @sa merge, mixChannels, cvtColor
944 */
945 CV_EXPORTS void split(const Mat& src, Mat* mvbegin);
946
947 /** @overload
948 @param m input multi-channel array.
949 @param mv output vector of arrays; the arrays themselves are reallocated, if needed.
950 */
951 CV_EXPORTS_W void split(InputArray m, OutputArrayOfArrays mv);
952
953 /** @brief Copies specified channels from input arrays to the specified channels of
954 output arrays.
955
956 The function cv::mixChannels provides an advanced mechanism for shuffling image channels.
957
958 cv::split,cv::merge,cv::extractChannel,cv::insertChannel and some forms of cv::cvtColor are partial cases of cv::mixChannels.
959
960 In the example below, the code splits a 4-channel BGRA image into a 3-channel BGR (with B and R
961 channels swapped) and a separate alpha-channel image:
962 @code{.cpp}
963     Mat bgra( 100, 100, CV_8UC4, Scalar(255,0,0,255) );
964     Mat bgr( bgra.rows, bgra.cols, CV_8UC3 );
965     Mat alpha( bgra.rows, bgra.cols, CV_8UC1 );
966
967     // forming an array of matrices is a quite efficient operation,
968     // because the matrix data is not copied, only the headers
969     Mat out[] = { bgr, alpha };
970     // bgra[0] -> bgr[2], bgra[1] -> bgr[1],
971     // bgra[2] -> bgr[0], bgra[3] -> alpha[0]
972     int from_to[] = { 0,2, 1,1, 2,0, 3,3 };
973     mixChannels( &bgra, 1, out, 2, from_to, 4 );
974 @endcode
975 @note Unlike many other new-style C++ functions in OpenCV (see the introduction section and
976 Mat::create ), cv::mixChannels requires the output arrays to be pre-allocated before calling the
977 function.
978 @param src input array or vector of matrices; all of the matrices must have the same size and the
979 same depth.
980 @param nsrcs number of matrices in `src`.
981 @param dst output array or vector of matrices; all the matrices **must be allocated**; their size and
982 depth must be the same as in `src[0]`.
983 @param ndsts number of matrices in `dst`.
984 @param fromTo array of index pairs specifying which channels are copied and where; fromTo[k\*2] is
985 a 0-based index of the input channel in src, fromTo[k\*2+1] is an index of the output channel in
986 dst; the continuous channel numbering is used: the first input image channels are indexed from 0 to
987 src[0].channels()-1, the second input image channels are indexed from src[0].channels() to
988 src[0].channels() + src[1].channels()-1, and so on, the same scheme is used for the output image
989 channels; as a special case, when fromTo[k\*2] is negative, the corresponding output channel is
990 filled with zero .
991 @param npairs number of index pairs in `fromTo`.
992 @sa split, merge, extractChannel, insertChannel, cvtColor
993 */
994 CV_EXPORTS void mixChannels(const Mat* src, size_t nsrcs, Mat* dst, size_t ndsts,
995                             const int* fromTo, size_t npairs);
996
997 /** @overload
998 @param src input array or vector of matrices; all of the matrices must have the same size and the
999 same depth.
1000 @param dst output array or vector of matrices; all the matrices **must be allocated**; their size and
1001 depth must be the same as in src[0].
1002 @param fromTo array of index pairs specifying which channels are copied and where; fromTo[k\*2] is
1003 a 0-based index of the input channel in src, fromTo[k\*2+1] is an index of the output channel in
1004 dst; the continuous channel numbering is used: the first input image channels are indexed from 0 to
1005 src[0].channels()-1, the second input image channels are indexed from src[0].channels() to
1006 src[0].channels() + src[1].channels()-1, and so on, the same scheme is used for the output image
1007 channels; as a special case, when fromTo[k\*2] is negative, the corresponding output channel is
1008 filled with zero .
1009 @param npairs number of index pairs in fromTo.
1010 */
1011 CV_EXPORTS void mixChannels(InputArrayOfArrays src, InputOutputArrayOfArrays dst,
1012                             const int* fromTo, size_t npairs);
1013
1014 /** @overload
1015 @param src input array or vector of matrices; all of the matrices must have the same size and the
1016 same depth.
1017 @param dst output array or vector of matrices; all the matrices **must be allocated**; their size and
1018 depth must be the same as in src[0].
1019 @param fromTo array of index pairs specifying which channels are copied and where; fromTo[k\*2] is
1020 a 0-based index of the input channel in src, fromTo[k\*2+1] is an index of the output channel in
1021 dst; the continuous channel numbering is used: the first input image channels are indexed from 0 to
1022 src[0].channels()-1, the second input image channels are indexed from src[0].channels() to
1023 src[0].channels() + src[1].channels()-1, and so on, the same scheme is used for the output image
1024 channels; as a special case, when fromTo[k\*2] is negative, the corresponding output channel is
1025 filled with zero .
1026 */
1027 CV_EXPORTS_W void mixChannels(InputArrayOfArrays src, InputOutputArrayOfArrays dst,
1028                               const std::vector<int>& fromTo);
1029
1030 /** @brief Extracts a single channel from src (coi is 0-based index)
1031 @param src input array
1032 @param dst output array
1033 @param coi index of channel to extract
1034 @sa mixChannels, split
1035 */
1036 CV_EXPORTS_W void extractChannel(InputArray src, OutputArray dst, int coi);
1037
1038 /** @brief Inserts a single channel to dst (coi is 0-based index)
1039 @param src input array
1040 @param dst output array
1041 @param coi index of channel for insertion
1042 @sa mixChannels, merge
1043 */
1044 CV_EXPORTS_W void insertChannel(InputArray src, InputOutputArray dst, int coi);
1045
1046 /** @brief Flips a 2D array around vertical, horizontal, or both axes.
1047
1048 The function cv::flip flips the array in one of three different ways (row
1049 and column indices are 0-based):
1050 \f[\texttt{dst} _{ij} =
1051 \left\{
1052 \begin{array}{l l}
1053 \texttt{src} _{\texttt{src.rows}-i-1,j} & if\;  \texttt{flipCode} = 0 \\
1054 \texttt{src} _{i, \texttt{src.cols} -j-1} & if\;  \texttt{flipCode} > 0 \\
1055 \texttt{src} _{ \texttt{src.rows} -i-1, \texttt{src.cols} -j-1} & if\; \texttt{flipCode} < 0 \\
1056 \end{array}
1057 \right.\f]
1058 The example scenarios of using the function are the following:
1059 *   Vertical flipping of the image (flipCode == 0) to switch between
1060     top-left and bottom-left image origin. This is a typical operation
1061     in video processing on Microsoft Windows\* OS.
1062 *   Horizontal flipping of the image with the subsequent horizontal
1063     shift and absolute difference calculation to check for a
1064     vertical-axis symmetry (flipCode \> 0).
1065 *   Simultaneous horizontal and vertical flipping of the image with
1066     the subsequent shift and absolute difference calculation to check
1067     for a central symmetry (flipCode \< 0).
1068 *   Reversing the order of point arrays (flipCode \> 0 or
1069     flipCode == 0).
1070 @param src input array.
1071 @param dst output array of the same size and type as src.
1072 @param flipCode a flag to specify how to flip the array; 0 means
1073 flipping around the x-axis and positive value (for example, 1) means
1074 flipping around y-axis. Negative value (for example, -1) means flipping
1075 around both axes.
1076 @sa transpose , repeat , completeSymm
1077 */
1078 CV_EXPORTS_W void flip(InputArray src, OutputArray dst, int flipCode);
1079
1080 enum RotateFlags {
1081     ROTATE_90_CLOCKWISE = 0, //!<Rotate 90 degrees clockwise
1082     ROTATE_180 = 1, //!<Rotate 180 degrees clockwise
1083     ROTATE_90_COUNTERCLOCKWISE = 2, //!<Rotate 270 degrees clockwise
1084 };
1085 /** @brief Rotates a 2D array in multiples of 90 degrees.
1086 The function cv::rotate rotates the array in one of three different ways:
1087 *   Rotate by 90 degrees clockwise (rotateCode = ROTATE_90_CLOCKWISE).
1088 *   Rotate by 180 degrees clockwise (rotateCode = ROTATE_180).
1089 *   Rotate by 270 degrees clockwise (rotateCode = ROTATE_90_COUNTERCLOCKWISE).
1090 @param src input array.
1091 @param dst output array of the same type as src.  The size is the same with ROTATE_180,
1092 and the rows and cols are switched for ROTATE_90_CLOCKWISE and ROTATE_90_COUNTERCLOCKWISE.
1093 @param rotateCode an enum to specify how to rotate the array; see the enum #RotateFlags
1094 @sa transpose , repeat , completeSymm, flip, RotateFlags
1095 */
1096 CV_EXPORTS_W void rotate(InputArray src, OutputArray dst, int rotateCode);
1097
1098 /** @brief Fills the output array with repeated copies of the input array.
1099
1100 The function cv::repeat duplicates the input array one or more times along each of the two axes:
1101 \f[\texttt{dst} _{ij}= \texttt{src} _{i\mod src.rows, \; j\mod src.cols }\f]
1102 The second variant of the function is more convenient to use with @ref MatrixExpressions.
1103 @param src input array to replicate.
1104 @param ny Flag to specify how many times the `src` is repeated along the
1105 vertical axis.
1106 @param nx Flag to specify how many times the `src` is repeated along the
1107 horizontal axis.
1108 @param dst output array of the same type as `src`.
1109 @sa cv::reduce
1110 */
1111 CV_EXPORTS_W void repeat(InputArray src, int ny, int nx, OutputArray dst);
1112
1113 /** @overload
1114 @param src input array to replicate.
1115 @param ny Flag to specify how many times the `src` is repeated along the
1116 vertical axis.
1117 @param nx Flag to specify how many times the `src` is repeated along the
1118 horizontal axis.
1119   */
1120 CV_EXPORTS Mat repeat(const Mat& src, int ny, int nx);
1121
1122 /** @brief Applies horizontal concatenation to given matrices.
1123
1124 The function horizontally concatenates two or more cv::Mat matrices (with the same number of rows).
1125 @code{.cpp}
1126     cv::Mat matArray[] = { cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1127                            cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1128                            cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1129
1130     cv::Mat out;
1131     cv::hconcat( matArray, 3, out );
1132     //out:
1133     //[1, 2, 3;
1134     // 1, 2, 3;
1135     // 1, 2, 3;
1136     // 1, 2, 3]
1137 @endcode
1138 @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of rows and the same depth.
1139 @param nsrc number of matrices in src.
1140 @param dst output array. It has the same number of rows and depth as the src, and the sum of cols of the src.
1141 @sa cv::vconcat(const Mat*, size_t, OutputArray), @sa cv::vconcat(InputArrayOfArrays, OutputArray) and @sa cv::vconcat(InputArray, InputArray, OutputArray)
1142 */
1143 CV_EXPORTS void hconcat(const Mat* src, size_t nsrc, OutputArray dst);
1144 /** @overload
1145  @code{.cpp}
1146     cv::Mat_<float> A = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 1, 4,
1147                                                   2, 5,
1148                                                   3, 6);
1149     cv::Mat_<float> B = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 7, 10,
1150                                                   8, 11,
1151                                                   9, 12);
1152
1153     cv::Mat C;
1154     cv::hconcat(A, B, C);
1155     //C:
1156     //[1, 4, 7, 10;
1157     // 2, 5, 8, 11;
1158     // 3, 6, 9, 12]
1159  @endcode
1160  @param src1 first input array to be considered for horizontal concatenation.
1161  @param src2 second input array to be considered for horizontal concatenation.
1162  @param dst output array. It has the same number of rows and depth as the src1 and src2, and the sum of cols of the src1 and src2.
1163  */
1164 CV_EXPORTS void hconcat(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1165 /** @overload
1166  @code{.cpp}
1167     std::vector<cv::Mat> matrices = { cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1168                                       cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1169                                       cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1170
1171     cv::Mat out;
1172     cv::hconcat( matrices, out );
1173     //out:
1174     //[1, 2, 3;
1175     // 1, 2, 3;
1176     // 1, 2, 3;
1177     // 1, 2, 3]
1178  @endcode
1179  @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of rows and the same depth.
1180  @param dst output array. It has the same number of rows and depth as the src, and the sum of cols of the src.
1181 same depth.
1182  */
1183 CV_EXPORTS_W void hconcat(InputArrayOfArrays src, OutputArray dst);
1184
1185 /** @brief Applies vertical concatenation to given matrices.
1186
1187 The function vertically concatenates two or more cv::Mat matrices (with the same number of cols).
1188 @code{.cpp}
1189     cv::Mat matArray[] = { cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1190                            cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1191                            cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1192
1193     cv::Mat out;
1194     cv::vconcat( matArray, 3, out );
1195     //out:
1196     //[1,   1,   1,   1;
1197     // 2,   2,   2,   2;
1198     // 3,   3,   3,   3]
1199 @endcode
1200 @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of cols and the same depth.
1201 @param nsrc number of matrices in src.
1202 @param dst output array. It has the same number of cols and depth as the src, and the sum of rows of the src.
1203 @sa cv::hconcat(const Mat*, size_t, OutputArray), @sa cv::hconcat(InputArrayOfArrays, OutputArray) and @sa cv::hconcat(InputArray, InputArray, OutputArray)
1204 */
1205 CV_EXPORTS void vconcat(const Mat* src, size_t nsrc, OutputArray dst);
1206 /** @overload
1207  @code{.cpp}
1208     cv::Mat_<float> A = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 1, 7,
1209                                                   2, 8,
1210                                                   3, 9);
1211     cv::Mat_<float> B = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 4, 10,
1212                                                   5, 11,
1213                                                   6, 12);
1214
1215     cv::Mat C;
1216     cv::vconcat(A, B, C);
1217     //C:
1218     //[1, 7;
1219     // 2, 8;
1220     // 3, 9;
1221     // 4, 10;
1222     // 5, 11;
1223     // 6, 12]
1224  @endcode
1225  @param src1 first input array to be considered for vertical concatenation.
1226  @param src2 second input array to be considered for vertical concatenation.
1227  @param dst output array. It has the same number of cols and depth as the src1 and src2, and the sum of rows of the src1 and src2.
1228  */
1229 CV_EXPORTS void vconcat(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1230 /** @overload
1231  @code{.cpp}
1232     std::vector<cv::Mat> matrices = { cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1233                                       cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1234                                       cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1235
1236     cv::Mat out;
1237     cv::vconcat( matrices, out );
1238     //out:
1239     //[1,   1,   1,   1;
1240     // 2,   2,   2,   2;
1241     // 3,   3,   3,   3]
1242  @endcode
1243  @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of cols and the same depth
1244  @param dst output array. It has the same number of cols and depth as the src, and the sum of rows of the src.
1245 same depth.
1246  */
1247 CV_EXPORTS_W void vconcat(InputArrayOfArrays src, OutputArray dst);
1248
1249 /** @brief computes bitwise conjunction of the two arrays (dst = src1 & src2)
1250 Calculates the per-element bit-wise conjunction of two arrays or an
1251 array and a scalar.
1252
1253 The function cv::bitwise_and calculates the per-element bit-wise logical conjunction for:
1254 *   Two arrays when src1 and src2 have the same size:
1255     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \wedge \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1256 *   An array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has
1257     the same number of elements as `src1.channels()`:
1258     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \wedge \texttt{src2} \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1259 *   A scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has
1260     the same number of elements as `src2.channels()`:
1261     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \wedge \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1262 In case of floating-point arrays, their machine-specific bit
1263 representations (usually IEEE754-compliant) are used for the operation.
1264 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1265 independently. In the second and third cases above, the scalar is first
1266 converted to the array type.
1267 @param src1 first input array or a scalar.
1268 @param src2 second input array or a scalar.
1269 @param dst output array that has the same size and type as the input
1270 arrays.
1271 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1272 specifies elements of the output array to be changed.
1273 */
1274 CV_EXPORTS_W void bitwise_and(InputArray src1, InputArray src2,
1275                               OutputArray dst, InputArray mask = noArray());
1276
1277 /** @brief Calculates the per-element bit-wise disjunction of two arrays or an
1278 array and a scalar.
1279
1280 The function cv::bitwise_or calculates the per-element bit-wise logical disjunction for:
1281 *   Two arrays when src1 and src2 have the same size:
1282     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \vee \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1283 *   An array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has
1284     the same number of elements as `src1.channels()`:
1285     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \vee \texttt{src2} \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1286 *   A scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has
1287     the same number of elements as `src2.channels()`:
1288     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \vee \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1289 In case of floating-point arrays, their machine-specific bit
1290 representations (usually IEEE754-compliant) are used for the operation.
1291 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1292 independently. In the second and third cases above, the scalar is first
1293 converted to the array type.
1294 @param src1 first input array or a scalar.
1295 @param src2 second input array or a scalar.
1296 @param dst output array that has the same size and type as the input
1297 arrays.
1298 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1299 specifies elements of the output array to be changed.
1300 */
1301 CV_EXPORTS_W void bitwise_or(InputArray src1, InputArray src2,
1302                              OutputArray dst, InputArray mask = noArray());
1303
1304 /** @brief Calculates the per-element bit-wise "exclusive or" operation on two
1305 arrays or an array and a scalar.
1306
1307 The function cv::bitwise_xor calculates the per-element bit-wise logical "exclusive-or"
1308 operation for:
1309 *   Two arrays when src1 and src2 have the same size:
1310     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \oplus \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1311 *   An array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has
1312     the same number of elements as `src1.channels()`:
1313     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \oplus \texttt{src2} \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1314 *   A scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has
1315     the same number of elements as `src2.channels()`:
1316     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \oplus \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1317 In case of floating-point arrays, their machine-specific bit
1318 representations (usually IEEE754-compliant) are used for the operation.
1319 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1320 independently. In the 2nd and 3rd cases above, the scalar is first
1321 converted to the array type.
1322 @param src1 first input array or a scalar.
1323 @param src2 second input array or a scalar.
1324 @param dst output array that has the same size and type as the input
1325 arrays.
1326 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1327 specifies elements of the output array to be changed.
1328 */
1329 CV_EXPORTS_W void bitwise_xor(InputArray src1, InputArray src2,
1330                               OutputArray dst, InputArray mask = noArray());
1331
1332 /** @brief  Inverts every bit of an array.
1333
1334 The function cv::bitwise_not calculates per-element bit-wise inversion of the input
1335 array:
1336 \f[\texttt{dst} (I) =  \neg \texttt{src} (I)\f]
1337 In case of a floating-point input array, its machine-specific bit
1338 representation (usually IEEE754-compliant) is used for the operation. In
1339 case of multi-channel arrays, each channel is processed independently.
1340 @param src input array.
1341 @param dst output array that has the same size and type as the input
1342 array.
1343 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1344 specifies elements of the output array to be changed.
1345 */
1346 CV_EXPORTS_W void bitwise_not(InputArray src, OutputArray dst,
1347                               InputArray mask = noArray());
1348
1349 /** @brief Calculates the per-element absolute difference between two arrays or between an array and a scalar.
1350
1351 The function cv::absdiff calculates:
1352 *   Absolute difference between two arrays when they have the same
1353     size and type:
1354     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} (| \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2}(I)|)\f]
1355 *   Absolute difference between an array and a scalar when the second
1356     array is constructed from Scalar or has as many elements as the
1357     number of channels in `src1`:
1358     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} (| \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2} |)\f]
1359 *   Absolute difference between a scalar and an array when the first
1360     array is constructed from Scalar or has as many elements as the
1361     number of channels in `src2`:
1362     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} (| \texttt{src1} -  \texttt{src2}(I) |)\f]
1363     where I is a multi-dimensional index of array elements. In case of
1364     multi-channel arrays, each channel is processed independently.
1365 @note Saturation is not applied when the arrays have the depth CV_32S.
1366 You may even get a negative value in the case of overflow.
1367 @param src1 first input array or a scalar.
1368 @param src2 second input array or a scalar.
1369 @param dst output array that has the same size and type as input arrays.
1370 @sa cv::abs(const Mat&)
1371 */
1372 CV_EXPORTS_W void absdiff(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1373
1374 /** @brief  Checks if array elements lie between the elements of two other arrays.
1375
1376 The function checks the range as follows:
1377 -   For every element of a single-channel input array:
1378     \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{lowerb} (I)_0  \leq \texttt{src} (I)_0 \leq  \texttt{upperb} (I)_0\f]
1379 -   For two-channel arrays:
1380     \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{lowerb} (I)_0  \leq \texttt{src} (I)_0 \leq  \texttt{upperb} (I)_0  \land \texttt{lowerb} (I)_1  \leq \texttt{src} (I)_1 \leq  \texttt{upperb} (I)_1\f]
1381 -   and so forth.
1382
1383 That is, dst (I) is set to 255 (all 1 -bits) if src (I) is within the
1384 specified 1D, 2D, 3D, ... box and 0 otherwise.
1385
1386 When the lower and/or upper boundary parameters are scalars, the indexes
1387 (I) at lowerb and upperb in the above formulas should be omitted.
1388 @param src first input array.
1389 @param lowerb inclusive lower boundary array or a scalar.
1390 @param upperb inclusive upper boundary array or a scalar.
1391 @param dst output array of the same size as src and CV_8U type.
1392 */
1393 CV_EXPORTS_W void inRange(InputArray src, InputArray lowerb,
1394                           InputArray upperb, OutputArray dst);
1395
1396 /** @brief Performs the per-element comparison of two arrays or an array and scalar value.
1397
1398 The function compares:
1399 *   Elements of two arrays when src1 and src2 have the same size:
1400     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \,\texttt{cmpop}\, \texttt{src2} (I)\f]
1401 *   Elements of src1 with a scalar src2 when src2 is constructed from
1402     Scalar or has a single element:
1403     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}(I) \,\texttt{cmpop}\,  \texttt{src2}\f]
1404 *   src1 with elements of src2 when src1 is constructed from Scalar or
1405     has a single element:
1406     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \,\texttt{cmpop}\, \texttt{src2} (I)\f]
1407 When the comparison result is true, the corresponding element of output
1408 array is set to 255. The comparison operations can be replaced with the
1409 equivalent matrix expressions:
1410 @code{.cpp}
1411     Mat dst1 = src1 >= src2;
1412     Mat dst2 = src1 < 8;
1413     ...
1414 @endcode
1415 @param src1 first input array or a scalar; when it is an array, it must have a single channel.
1416 @param src2 second input array or a scalar; when it is an array, it must have a single channel.
1417 @param dst output array of type ref CV_8U that has the same size and the same number of channels as
1418     the input arrays.
1419 @param cmpop a flag, that specifies correspondence between the arrays (cv::CmpTypes)
1420 @sa checkRange, min, max, threshold
1421 */
1422 CV_EXPORTS_W void compare(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, int cmpop);
1423
1424 /** @brief Calculates per-element minimum of two arrays or an array and a scalar.
1425
1426 The function cv::min calculates the per-element minimum of two arrays:
1427 \f[\texttt{dst} (I)= \min ( \texttt{src1} (I), \texttt{src2} (I))\f]
1428 or array and a scalar:
1429 \f[\texttt{dst} (I)= \min ( \texttt{src1} (I), \texttt{value} )\f]
1430 @param src1 first input array.
1431 @param src2 second input array of the same size and type as src1.
1432 @param dst output array of the same size and type as src1.
1433 @sa max, compare, inRange, minMaxLoc
1434 */
1435 CV_EXPORTS_W void min(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1436 /** @overload
1437 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1438 */
1439 CV_EXPORTS void min(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst);
1440 /** @overload
1441 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1442 */
1443 CV_EXPORTS void min(const UMat& src1, const UMat& src2, UMat& dst);
1444
1445 /** @brief Calculates per-element maximum of two arrays or an array and a scalar.
1446
1447 The function cv::max calculates the per-element maximum of two arrays:
1448 \f[\texttt{dst} (I)= \max ( \texttt{src1} (I), \texttt{src2} (I))\f]
1449 or array and a scalar:
1450 \f[\texttt{dst} (I)= \max ( \texttt{src1} (I), \texttt{value} )\f]
1451 @param src1 first input array.
1452 @param src2 second input array of the same size and type as src1 .
1453 @param dst output array of the same size and type as src1.
1454 @sa  min, compare, inRange, minMaxLoc, @ref MatrixExpressions
1455 */
1456 CV_EXPORTS_W void max(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1457 /** @overload
1458 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1459 */
1460 CV_EXPORTS void max(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst);
1461 /** @overload
1462 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1463 */
1464 CV_EXPORTS void max(const UMat& src1, const UMat& src2, UMat& dst);
1465
1466 /** @brief Calculates a square root of array elements.
1467
1468 The function cv::sqrt calculates a square root of each input array element.
1469 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1470 independently. The accuracy is approximately the same as of the built-in
1471 std::sqrt .
1472 @param src input floating-point array.
1473 @param dst output array of the same size and type as src.
1474 */
1475 CV_EXPORTS_W void sqrt(InputArray src, OutputArray dst);
1476
1477 /** @brief Raises every array element to a power.
1478
1479 The function cv::pow raises every element of the input array to power :
1480 \f[\texttt{dst} (I) =  \fork{\texttt{src}(I)^{power}}{if \(\texttt{power}\) is integer}{|\texttt{src}(I)|^{power}}{otherwise}\f]
1481
1482 So, for a non-integer power exponent, the absolute values of input array
1483 elements are used. However, it is possible to get true values for
1484 negative values using some extra operations. In the example below,
1485 computing the 5th root of array src shows:
1486 @code{.cpp}
1487     Mat mask = src < 0;
1488     pow(src, 1./5, dst);
1489     subtract(Scalar::all(0), dst, dst, mask);
1490 @endcode
1491 For some values of power, such as integer values, 0.5 and -0.5,
1492 specialized faster algorithms are used.
1493
1494 Special values (NaN, Inf) are not handled.
1495 @param src input array.
1496 @param power exponent of power.
1497 @param dst output array of the same size and type as src.
1498 @sa sqrt, exp, log, cartToPolar, polarToCart
1499 */
1500 CV_EXPORTS_W void pow(InputArray src, double power, OutputArray dst);
1501
1502 /** @brief Calculates the exponent of every array element.
1503
1504 The function cv::exp calculates the exponent of every element of the input
1505 array:
1506 \f[\texttt{dst} [I] = e^{ src(I) }\f]
1507
1508 The maximum relative error is about 7e-6 for single-precision input and
1509 less than 1e-10 for double-precision input. Currently, the function
1510 converts denormalized values to zeros on output. Special values (NaN,
1511 Inf) are not handled.
1512 @param src input array.
1513 @param dst output array of the same size and type as src.
1514 @sa log , cartToPolar , polarToCart , phase , pow , sqrt , magnitude
1515 */
1516 CV_EXPORTS_W void exp(InputArray src, OutputArray dst);
1517
1518 /** @brief Calculates the natural logarithm of every array element.
1519
1520 The function cv::log calculates the natural logarithm of every element of the input array:
1521 \f[\texttt{dst} (I) =  \log (\texttt{src}(I)) \f]
1522
1523 Output on zero, negative and special (NaN, Inf) values is undefined.
1524
1525 @param src input array.
1526 @param dst output array of the same size and type as src .
1527 @sa exp, cartToPolar, polarToCart, phase, pow, sqrt, magnitude
1528 */
1529 CV_EXPORTS_W void log(InputArray src, OutputArray dst);
1530
1531 /** @brief Calculates x and y coordinates of 2D vectors from their magnitude and angle.
1532
1533 The function cv::polarToCart calculates the Cartesian coordinates of each 2D
1534 vector represented by the corresponding elements of magnitude and angle:
1535 \f[\begin{array}{l} \texttt{x} (I) =  \texttt{magnitude} (I) \cos ( \texttt{angle} (I)) \\ \texttt{y} (I) =  \texttt{magnitude} (I) \sin ( \texttt{angle} (I)) \\ \end{array}\f]
1536
1537 The relative accuracy of the estimated coordinates is about 1e-6.
1538 @param magnitude input floating-point array of magnitudes of 2D vectors;
1539 it can be an empty matrix (=Mat()), in this case, the function assumes
1540 that all the magnitudes are =1; if it is not empty, it must have the
1541 same size and type as angle.
1542 @param angle input floating-point array of angles of 2D vectors.
1543 @param x output array of x-coordinates of 2D vectors; it has the same
1544 size and type as angle.
1545 @param y output array of y-coordinates of 2D vectors; it has the same
1546 size and type as angle.
1547 @param angleInDegrees when true, the input angles are measured in
1548 degrees, otherwise, they are measured in radians.
1549 @sa cartToPolar, magnitude, phase, exp, log, pow, sqrt
1550 */
1551 CV_EXPORTS_W void polarToCart(InputArray magnitude, InputArray angle,
1552                               OutputArray x, OutputArray y, bool angleInDegrees = false);
1553
1554 /** @brief Calculates the magnitude and angle of 2D vectors.
1555
1556 The function cv::cartToPolar calculates either the magnitude, angle, or both
1557 for every 2D vector (x(I),y(I)):
1558 \f[\begin{array}{l} \texttt{magnitude} (I)= \sqrt{\texttt{x}(I)^2+\texttt{y}(I)^2} , \\ \texttt{angle} (I)= \texttt{atan2} ( \texttt{y} (I), \texttt{x} (I))[ \cdot180 / \pi ] \end{array}\f]
1559
1560 The angles are calculated with accuracy about 0.3 degrees. For the point
1561 (0,0), the angle is set to 0.
1562 @param x array of x-coordinates; this must be a single-precision or
1563 double-precision floating-point array.
1564 @param y array of y-coordinates, that must have the same size and same type as x.
1565 @param magnitude output array of magnitudes of the same size and type as x.
1566 @param angle output array of angles that has the same size and type as
1567 x; the angles are measured in radians (from 0 to 2\*Pi) or in degrees (0 to 360 degrees).
1568 @param angleInDegrees a flag, indicating whether the angles are measured
1569 in radians (which is by default), or in degrees.
1570 @sa Sobel, Scharr
1571 */
1572 CV_EXPORTS_W void cartToPolar(InputArray x, InputArray y,
1573                               OutputArray magnitude, OutputArray angle,
1574                               bool angleInDegrees = false);
1575
1576 /** @brief Calculates the rotation angle of 2D vectors.
1577
1578 The function cv::phase calculates the rotation angle of each 2D vector that
1579 is formed from the corresponding elements of x and y :
1580 \f[\texttt{angle} (I) =  \texttt{atan2} ( \texttt{y} (I), \texttt{x} (I))\f]
1581
1582 The angle estimation accuracy is about 0.3 degrees. When x(I)=y(I)=0 ,
1583 the corresponding angle(I) is set to 0.
1584 @param x input floating-point array of x-coordinates of 2D vectors.
1585 @param y input array of y-coordinates of 2D vectors; it must have the
1586 same size and the same type as x.
1587 @param angle output array of vector angles; it has the same size and
1588 same type as x .
1589 @param angleInDegrees when true, the function calculates the angle in
1590 degrees, otherwise, they are measured in radians.
1591 */
1592 CV_EXPORTS_W void phase(InputArray x, InputArray y, OutputArray angle,
1593                         bool angleInDegrees = false);
1594
1595 /** @brief Calculates the magnitude of 2D vectors.
1596
1597 The function cv::magnitude calculates the magnitude of 2D vectors formed
1598 from the corresponding elements of x and y arrays:
1599 \f[\texttt{dst} (I) =  \sqrt{\texttt{x}(I)^2 + \texttt{y}(I)^2}\f]
1600 @param x floating-point array of x-coordinates of the vectors.
1601 @param y floating-point array of y-coordinates of the vectors; it must
1602 have the same size as x.
1603 @param magnitude output array of the same size and type as x.
1604 @sa cartToPolar, polarToCart, phase, sqrt
1605 */
1606 CV_EXPORTS_W void magnitude(InputArray x, InputArray y, OutputArray magnitude);
1607
1608 /** @brief Checks every element of an input array for invalid values.
1609
1610 The function cv::checkRange checks that every array element is neither NaN nor infinite. When minVal \>
1611 -DBL_MAX and maxVal \< DBL_MAX, the function also checks that each value is between minVal and
1612 maxVal. In case of multi-channel arrays, each channel is processed independently. If some values
1613 are out of range, position of the first outlier is stored in pos (when pos != NULL). Then, the
1614 function either returns false (when quiet=true) or throws an exception.
1615 @param a input array.
1616 @param quiet a flag, indicating whether the functions quietly return false when the array elements
1617 are out of range or they throw an exception.
1618 @param pos optional output parameter, when not NULL, must be a pointer to array of src.dims
1619 elements.
1620 @param minVal inclusive lower boundary of valid values range.
1621 @param maxVal exclusive upper boundary of valid values range.
1622 */
1623 CV_EXPORTS_W bool checkRange(InputArray a, bool quiet = true, CV_OUT Point* pos = 0,
1624                             double minVal = -DBL_MAX, double maxVal = DBL_MAX);
1625
1626 /** @brief converts NaNs to the given number
1627 @param a input/output matrix (CV_32F type).
1628 @param val value to convert the NaNs
1629 */
1630 CV_EXPORTS_W void patchNaNs(InputOutputArray a, double val = 0);
1631
1632 /** @brief Performs generalized matrix multiplication.
1633
1634 The function cv::gemm performs generalized matrix multiplication similar to the
1635 gemm functions in BLAS level 3. For example,
1636 `gemm(src1, src2, alpha, src3, beta, dst, GEMM_1_T + GEMM_3_T)`
1637 corresponds to
1638 \f[\texttt{dst} =  \texttt{alpha} \cdot \texttt{src1} ^T  \cdot \texttt{src2} +  \texttt{beta} \cdot \texttt{src3} ^T\f]
1639
1640 In case of complex (two-channel) data, performed a complex matrix
1641 multiplication.
1642
1643 The function can be replaced with a matrix expression. For example, the
1644 above call can be replaced with:
1645 @code{.cpp}
1646     dst = alpha*src1.t()*src2 + beta*src3.t();
1647 @endcode
1648 @param src1 first multiplied input matrix that could be real(CV_32FC1,
1649 CV_64FC1) or complex(CV_32FC2, CV_64FC2).
1650 @param src2 second multiplied input matrix of the same type as src1.
1651 @param alpha weight of the matrix product.
1652 @param src3 third optional delta matrix added to the matrix product; it
1653 should have the same type as src1 and src2.
1654 @param beta weight of src3.
1655 @param dst output matrix; it has the proper size and the same type as
1656 input matrices.
1657 @param flags operation flags (cv::GemmFlags)
1658 @sa mulTransposed , transform
1659 */
1660 CV_EXPORTS_W void gemm(InputArray src1, InputArray src2, double alpha,
1661                        InputArray src3, double beta, OutputArray dst, int flags = 0);
1662
1663 /** @brief Calculates the product of a matrix and its transposition.
1664
1665 The function cv::mulTransposed calculates the product of src and its
1666 transposition:
1667 \f[\texttt{dst} = \texttt{scale} ( \texttt{src} - \texttt{delta} )^T ( \texttt{src} - \texttt{delta} )\f]
1668 if aTa=true , and
1669 \f[\texttt{dst} = \texttt{scale} ( \texttt{src} - \texttt{delta} ) ( \texttt{src} - \texttt{delta} )^T\f]
1670 otherwise. The function is used to calculate the covariance matrix. With
1671 zero delta, it can be used as a faster substitute for general matrix
1672 product A\*B when B=A'
1673 @param src input single-channel matrix. Note that unlike gemm, the
1674 function can multiply not only floating-point matrices.
1675 @param dst output square matrix.
1676 @param aTa Flag specifying the multiplication ordering. See the
1677 description below.
1678 @param delta Optional delta matrix subtracted from src before the
1679 multiplication. When the matrix is empty ( delta=noArray() ), it is
1680 assumed to be zero, that is, nothing is subtracted. If it has the same
1681 size as src , it is simply subtracted. Otherwise, it is "repeated" (see
1682 repeat ) to cover the full src and then subtracted. Type of the delta
1683 matrix, when it is not empty, must be the same as the type of created
1684 output matrix. See the dtype parameter description below.
1685 @param scale Optional scale factor for the matrix product.
1686 @param dtype Optional type of the output matrix. When it is negative,
1687 the output matrix will have the same type as src . Otherwise, it will be
1688 type=CV_MAT_DEPTH(dtype) that should be either CV_32F or CV_64F .
1689 @sa calcCovarMatrix, gemm, repeat, reduce
1690 */
1691 CV_EXPORTS_W void mulTransposed( InputArray src, OutputArray dst, bool aTa,
1692                                  InputArray delta = noArray(),
1693                                  double scale = 1, int dtype = -1 );
1694
1695 /** @brief Transposes a matrix.
1696
1697 The function cv::transpose transposes the matrix src :
1698 \f[\texttt{dst} (i,j) =  \texttt{src} (j,i)\f]
1699 @note No complex conjugation is done in case of a complex matrix. It
1700 should be done separately if needed.
1701 @param src input array.
1702 @param dst output array of the same type as src.
1703 */
1704 CV_EXPORTS_W void transpose(InputArray src, OutputArray dst);
1705
1706 /** @brief Performs the matrix transformation of every array element.
1707
1708 The function cv::transform performs the matrix transformation of every
1709 element of the array src and stores the results in dst :
1710 \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{m} \cdot \texttt{src} (I)\f]
1711 (when m.cols=src.channels() ), or
1712 \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{m} \cdot [ \texttt{src} (I); 1]\f]
1713 (when m.cols=src.channels()+1 )
1714
1715 Every element of the N -channel array src is interpreted as N -element
1716 vector that is transformed using the M x N or M x (N+1) matrix m to
1717 M-element vector - the corresponding element of the output array dst .
1718
1719 The function may be used for geometrical transformation of
1720 N -dimensional points, arbitrary linear color space transformation (such
1721 as various kinds of RGB to YUV transforms), shuffling the image
1722 channels, and so forth.
1723 @param src input array that must have as many channels (1 to 4) as
1724 m.cols or m.cols-1.
1725 @param dst output array of the same size and depth as src; it has as
1726 many channels as m.rows.
1727 @param m transformation 2x2 or 2x3 floating-point matrix.
1728 @sa perspectiveTransform, getAffineTransform, estimateAffine2D, warpAffine, warpPerspective
1729 */
1730 CV_EXPORTS_W void transform(InputArray src, OutputArray dst, InputArray m );
1731
1732 /** @brief Performs the perspective matrix transformation of vectors.
1733
1734 The function cv::perspectiveTransform transforms every element of src by
1735 treating it as a 2D or 3D vector, in the following way:
1736 \f[(x, y, z)  \rightarrow (x'/w, y'/w, z'/w)\f]
1737 where
1738 \f[(x', y', z', w') =  \texttt{mat} \cdot \begin{bmatrix} x & y & z & 1  \end{bmatrix}\f]
1739 and
1740 \f[w =  \fork{w'}{if \(w' \ne 0\)}{\infty}{otherwise}\f]
1741
1742 Here a 3D vector transformation is shown. In case of a 2D vector
1743 transformation, the z component is omitted.
1744
1745 @note The function transforms a sparse set of 2D or 3D vectors. If you
1746 want to transform an image using perspective transformation, use
1747 warpPerspective . If you have an inverse problem, that is, you want to
1748 compute the most probable perspective transformation out of several
1749 pairs of corresponding points, you can use getPerspectiveTransform or
1750 findHomography .
1751 @param src input two-channel or three-channel floating-point array; each
1752 element is a 2D/3D vector to be transformed.
1753 @param dst output array of the same size and type as src.
1754 @param m 3x3 or 4x4 floating-point transformation matrix.
1755 @sa  transform, warpPerspective, getPerspectiveTransform, findHomography
1756 */
1757 CV_EXPORTS_W void perspectiveTransform(InputArray src, OutputArray dst, InputArray m );
1758
1759 /** @brief Copies the lower or the upper half of a square matrix to its another half.
1760
1761 The function cv::completeSymm copies the lower or the upper half of a square matrix to
1762 its another half. The matrix diagonal remains unchanged:
1763  - \f$\texttt{m}_{ij}=\texttt{m}_{ji}\f$ for \f$i > j\f$ if
1764     lowerToUpper=false
1765  - \f$\texttt{m}_{ij}=\texttt{m}_{ji}\f$ for \f$i < j\f$ if
1766     lowerToUpper=true
1767
1768 @param m input-output floating-point square matrix.
1769 @param lowerToUpper operation flag; if true, the lower half is copied to
1770 the upper half. Otherwise, the upper half is copied to the lower half.
1771 @sa flip, transpose
1772 */
1773 CV_EXPORTS_W void completeSymm(InputOutputArray m, bool lowerToUpper = false);
1774
1775 /** @brief Initializes a scaled identity matrix.
1776
1777 The function cv::setIdentity initializes a scaled identity matrix:
1778 \f[\texttt{mtx} (i,j)= \fork{\texttt{value}}{ if \(i=j\)}{0}{otherwise}\f]
1779
1780 The function can also be emulated using the matrix initializers and the
1781 matrix expressions:
1782 @code
1783     Mat A = Mat::eye(4, 3, CV_32F)*5;
1784     // A will be set to [[5, 0, 0], [0, 5, 0], [0, 0, 5], [0, 0, 0]]
1785 @endcode
1786 @param mtx matrix to initialize (not necessarily square).
1787 @param s value to assign to diagonal elements.
1788 @sa Mat::zeros, Mat::ones, Mat::setTo, Mat::operator=
1789 */
1790 CV_EXPORTS_W void setIdentity(InputOutputArray mtx, const Scalar& s = Scalar(1));
1791
1792 /** @brief Returns the determinant of a square floating-point matrix.
1793
1794 The function cv::determinant calculates and returns the determinant of the
1795 specified matrix. For small matrices ( mtx.cols=mtx.rows\<=3 ), the
1796 direct method is used. For larger matrices, the function uses LU
1797 factorization with partial pivoting.
1798
1799 For symmetric positively-determined matrices, it is also possible to use
1800 eigen decomposition to calculate the determinant.
1801 @param mtx input matrix that must have CV_32FC1 or CV_64FC1 type and
1802 square size.
1803 @sa trace, invert, solve, eigen, @ref MatrixExpressions
1804 */
1805 CV_EXPORTS_W double determinant(InputArray mtx);
1806
1807 /** @brief Returns the trace of a matrix.
1808
1809 The function cv::trace returns the sum of the diagonal elements of the
1810 matrix mtx .
1811 \f[\mathrm{tr} ( \texttt{mtx} ) =  \sum _i  \texttt{mtx} (i,i)\f]
1812 @param mtx input matrix.
1813 */
1814 CV_EXPORTS_W Scalar trace(InputArray mtx);
1815
1816 /** @brief Finds the inverse or pseudo-inverse of a matrix.
1817
1818 The function cv::invert inverts the matrix src and stores the result in dst
1819 . When the matrix src is singular or non-square, the function calculates
1820 the pseudo-inverse matrix (the dst matrix) so that norm(src\*dst - I) is
1821 minimal, where I is an identity matrix.
1822
1823 In case of the #DECOMP_LU method, the function returns non-zero value if
1824 the inverse has been successfully calculated and 0 if src is singular.
1825
1826 In case of the #DECOMP_SVD method, the function returns the inverse
1827 condition number of src (the ratio of the smallest singular value to the
1828 largest singular value) and 0 if src is singular. The SVD method
1829 calculates a pseudo-inverse matrix if src is singular.
1830
1831 Similarly to #DECOMP_LU, the method #DECOMP_CHOLESKY works only with
1832 non-singular square matrices that should also be symmetrical and
1833 positively defined. In this case, the function stores the inverted
1834 matrix in dst and returns non-zero. Otherwise, it returns 0.
1835
1836 @param src input floating-point M x N matrix.
1837 @param dst output matrix of N x M size and the same type as src.
1838 @param flags inversion method (cv::DecompTypes)
1839 @sa solve, SVD
1840 */
1841 CV_EXPORTS_W double invert(InputArray src, OutputArray dst, int flags = DECOMP_LU);
1842
1843 /** @brief Solves one or more linear systems or least-squares problems.
1844
1845 The function cv::solve solves a linear system or least-squares problem (the
1846 latter is possible with SVD or QR methods, or by specifying the flag
1847 #DECOMP_NORMAL ):
1848 \f[\texttt{dst} =  \arg \min _X \| \texttt{src1} \cdot \texttt{X} -  \texttt{src2} \|\f]
1849
1850 If #DECOMP_LU or #DECOMP_CHOLESKY method is used, the function returns 1
1851 if src1 (or \f$\texttt{src1}^T\texttt{src1}\f$ ) is non-singular. Otherwise,
1852 it returns 0. In the latter case, dst is not valid. Other methods find a
1853 pseudo-solution in case of a singular left-hand side part.
1854
1855 @note If you want to find a unity-norm solution of an under-defined
1856 singular system \f$\texttt{src1}\cdot\texttt{dst}=0\f$ , the function solve
1857 will not do the work. Use SVD::solveZ instead.
1858
1859 @param src1 input matrix on the left-hand side of the system.
1860 @param src2 input matrix on the right-hand side of the system.
1861 @param dst output solution.
1862 @param flags solution (matrix inversion) method (#DecompTypes)
1863 @sa invert, SVD, eigen
1864 */
1865 CV_EXPORTS_W bool solve(InputArray src1, InputArray src2,
1866                         OutputArray dst, int flags = DECOMP_LU);
1867
1868 /** @brief Sorts each row or each column of a matrix.
1869
1870 The function cv::sort sorts each matrix row or each matrix column in
1871 ascending or descending order. So you should pass two operation flags to
1872 get desired behaviour. If you want to sort matrix rows or columns
1873 lexicographically, you can use STL std::sort generic function with the
1874 proper comparison predicate.
1875
1876 @param src input single-channel array.
1877 @param dst output array of the same size and type as src.
1878 @param flags operation flags, a combination of #SortFlags
1879 @sa sortIdx, randShuffle
1880 */
1881 CV_EXPORTS_W void sort(InputArray src, OutputArray dst, int flags);
1882
1883 /** @brief Sorts each row or each column of a matrix.
1884
1885 The function cv::sortIdx sorts each matrix row or each matrix column in the
1886 ascending or descending order. So you should pass two operation flags to
1887 get desired behaviour. Instead of reordering the elements themselves, it
1888 stores the indices of sorted elements in the output array. For example:
1889 @code
1890     Mat A = Mat::eye(3,3,CV_32F), B;
1891     sortIdx(A, B, SORT_EVERY_ROW + SORT_ASCENDING);
1892     // B will probably contain
1893     // (because of equal elements in A some permutations are possible):
1894     // [[1, 2, 0], [0, 2, 1], [0, 1, 2]]
1895 @endcode
1896 @param src input single-channel array.
1897 @param dst output integer array of the same size as src.
1898 @param flags operation flags that could be a combination of cv::SortFlags
1899 @sa sort, randShuffle
1900 */
1901 CV_EXPORTS_W void sortIdx(InputArray src, OutputArray dst, int flags);
1902
1903 /** @brief Finds the real roots of a cubic equation.
1904
1905 The function solveCubic finds the real roots of a cubic equation:
1906 -   if coeffs is a 4-element vector:
1907 \f[\texttt{coeffs} [0] x^3 +  \texttt{coeffs} [1] x^2 +  \texttt{coeffs} [2] x +  \texttt{coeffs} [3] = 0\f]
1908 -   if coeffs is a 3-element vector:
1909 \f[x^3 +  \texttt{coeffs} [0] x^2 +  \texttt{coeffs} [1] x +  \texttt{coeffs} [2] = 0\f]
1910
1911 The roots are stored in the roots array.
1912 @param coeffs equation coefficients, an array of 3 or 4 elements.
1913 @param roots output array of real roots that has 1 or 3 elements.
1914 @return number of real roots. It can be 0, 1 or 2.
1915 */
1916 CV_EXPORTS_W int solveCubic(InputArray coeffs, OutputArray roots);
1917
1918 /** @brief Finds the real or complex roots of a polynomial equation.
1919
1920 The function cv::solvePoly finds real and complex roots of a polynomial equation:
1921 \f[\texttt{coeffs} [n] x^{n} +  \texttt{coeffs} [n-1] x^{n-1} + ... +  \texttt{coeffs} [1] x +  \texttt{coeffs} [0] = 0\f]
1922 @param coeffs array of polynomial coefficients.
1923 @param roots output (complex) array of roots.
1924 @param maxIters maximum number of iterations the algorithm does.
1925 */
1926 CV_EXPORTS_W double solvePoly(InputArray coeffs, OutputArray roots, int maxIters = 300);
1927
1928 /** @brief Calculates eigenvalues and eigenvectors of a symmetric matrix.
1929
1930 The function cv::eigen calculates just eigenvalues, or eigenvalues and eigenvectors of the symmetric
1931 matrix src:
1932 @code
1933     src*eigenvectors.row(i).t() = eigenvalues.at<srcType>(i)*eigenvectors.row(i).t()
1934 @endcode
1935
1936 @note Use cv::eigenNonSymmetric for calculation of real eigenvalues and eigenvectors of non-symmetric matrix.
1937
1938 @param src input matrix that must have CV_32FC1 or CV_64FC1 type, square size and be symmetrical
1939 (src ^T^ == src).
1940 @param eigenvalues output vector of eigenvalues of the same type as src; the eigenvalues are stored
1941 in the descending order.
1942 @param eigenvectors output matrix of eigenvectors; it has the same size and type as src; the
1943 eigenvectors are stored as subsequent matrix rows, in the same order as the corresponding
1944 eigenvalues.
1945 @sa eigenNonSymmetric, completeSymm , PCA
1946 */
1947 CV_EXPORTS_W bool eigen(InputArray src, OutputArray eigenvalues,
1948                         OutputArray eigenvectors = noArray());
1949
1950 /** @brief Calculates eigenvalues and eigenvectors of a non-symmetric matrix (real eigenvalues only).
1951
1952 @note Assumes real eigenvalues.
1953
1954 The function calculates eigenvalues and eigenvectors (optional) of the square matrix src:
1955 @code
1956     src*eigenvectors.row(i).t() = eigenvalues.at<srcType>(i)*eigenvectors.row(i).t()
1957 @endcode
1958
1959 @param src input matrix (CV_32FC1 or CV_64FC1 type).
1960 @param eigenvalues output vector of eigenvalues (type is the same type as src).
1961 @param eigenvectors output matrix of eigenvectors (type is the same type as src). The eigenvectors are stored as subsequent matrix rows, in the same order as the corresponding eigenvalues.
1962 @sa eigen
1963 */
1964 CV_EXPORTS_W void eigenNonSymmetric(InputArray src, OutputArray eigenvalues,
1965                                     OutputArray eigenvectors);
1966
1967 /** @brief Calculates the covariance matrix of a set of vectors.
1968
1969 The function cv::calcCovarMatrix calculates the covariance matrix and, optionally, the mean vector of
1970 the set of input vectors.
1971 @param samples samples stored as separate matrices
1972 @param nsamples number of samples
1973 @param covar output covariance matrix of the type ctype and square size.
1974 @param mean input or output (depending on the flags) array as the average value of the input vectors.
1975 @param flags operation flags as a combination of #CovarFlags
1976 @param ctype type of the matrixl; it equals 'CV_64F' by default.
1977 @sa PCA, mulTransposed, Mahalanobis
1978 @todo InputArrayOfArrays
1979 */
1980 CV_EXPORTS void calcCovarMatrix( const Mat* samples, int nsamples, Mat& covar, Mat& mean,
1981                                  int flags, int ctype = CV_64F);
1982
1983 /** @overload
1984 @note use #COVAR_ROWS or #COVAR_COLS flag
1985 @param samples samples stored as rows/columns of a single matrix.
1986 @param covar output covariance matrix of the type ctype and square size.
1987 @param mean input or output (depending on the flags) array as the average value of the input vectors.
1988 @param flags operation flags as a combination of #CovarFlags
1989 @param ctype type of the matrixl; it equals 'CV_64F' by default.
1990 */
1991 CV_EXPORTS_W void calcCovarMatrix( InputArray samples, OutputArray covar,
1992                                    InputOutputArray mean, int flags, int ctype = CV_64F);
1993
1994 /** wrap PCA::operator() */
1995 CV_EXPORTS_W void PCACompute(InputArray data, InputOutputArray mean,
1996                              OutputArray eigenvectors, int maxComponents = 0);
1997
1998 /** wrap PCA::operator() and add eigenvalues output parameter */
1999 CV_EXPORTS_AS(PCACompute2) void PCACompute(InputArray data, InputOutputArray mean,
2000                                            OutputArray eigenvectors, OutputArray eigenvalues,
2001                                            int maxComponents = 0);
2002
2003 /** wrap PCA::operator() */
2004 CV_EXPORTS_W void PCACompute(InputArray data, InputOutputArray mean,
2005                              OutputArray eigenvectors, double retainedVariance);
2006
2007 /** wrap PCA::operator() and add eigenvalues output parameter */
2008 CV_EXPORTS_AS(PCACompute2) void PCACompute(InputArray data, InputOutputArray mean,
2009                                            OutputArray eigenvectors, OutputArray eigenvalues,
2010                                            double retainedVariance);
2011
2012 /** wrap PCA::project */
2013 CV_EXPORTS_W void PCAProject(InputArray data, InputArray mean,
2014                              InputArray eigenvectors, OutputArray result);
2015
2016 /** wrap PCA::backProject */
2017 CV_EXPORTS_W void PCABackProject(InputArray data, InputArray mean,
2018                                  InputArray eigenvectors, OutputArray result);
2019
2020 /** wrap SVD::compute */
2021 CV_EXPORTS_W void SVDecomp( InputArray src, OutputArray w, OutputArray u, OutputArray vt, int flags = 0 );
2022
2023 /** wrap SVD::backSubst */
2024 CV_EXPORTS_W void SVBackSubst( InputArray w, InputArray u, InputArray vt,
2025                                InputArray rhs, OutputArray dst );
2026
2027 /** @brief Calculates the Mahalanobis distance between two vectors.
2028
2029 The function cv::Mahalanobis calculates and returns the weighted distance between two vectors:
2030 \f[d( \texttt{vec1} , \texttt{vec2} )= \sqrt{\sum_{i,j}{\texttt{icovar(i,j)}\cdot(\texttt{vec1}(I)-\texttt{vec2}(I))\cdot(\texttt{vec1(j)}-\texttt{vec2(j)})} }\f]
2031 The covariance matrix may be calculated using the #calcCovarMatrix function and then inverted using
2032 the invert function (preferably using the #DECOMP_SVD method, as the most accurate).
2033 @param v1 first 1D input vector.
2034 @param v2 second 1D input vector.
2035 @param icovar inverse covariance matrix.
2036 */
2037 CV_EXPORTS_W double Mahalanobis(InputArray v1, InputArray v2, InputArray icovar);
2038
2039 /** @brief Performs a forward or inverse Discrete Fourier transform of a 1D or 2D floating-point array.
2040
2041 The function cv::dft performs one of the following:
2042 -   Forward the Fourier transform of a 1D vector of N elements:
2043     \f[Y = F^{(N)}  \cdot X,\f]
2044     where \f$F^{(N)}_{jk}=\exp(-2\pi i j k/N)\f$ and \f$i=\sqrt{-1}\f$
2045 -   Inverse the Fourier transform of a 1D vector of N elements:
2046     \f[\begin{array}{l} X'=  \left (F^{(N)} \right )^{-1}  \cdot Y =  \left (F^{(N)} \right )^*  \cdot y  \\ X = (1/N)  \cdot X, \end{array}\f]
2047     where \f$F^*=\left(\textrm{Re}(F^{(N)})-\textrm{Im}(F^{(N)})\right)^T\f$
2048 -   Forward the 2D Fourier transform of a M x N matrix:
2049     \f[Y = F^{(M)}  \cdot X  \cdot F^{(N)}\f]
2050 -   Inverse the 2D Fourier transform of a M x N matrix:
2051     \f[\begin{array}{l} X'=  \left (F^{(M)} \right )^*  \cdot Y  \cdot \left (F^{(N)} \right )^* \\ X =  \frac{1}{M \cdot N} \cdot X' \end{array}\f]
2052
2053 In case of real (single-channel) data, the output spectrum of the forward Fourier transform or input
2054 spectrum of the inverse Fourier transform can be represented in a packed format called *CCS*
2055 (complex-conjugate-symmetrical). It was borrowed from IPL (Intel\* Image Processing Library). Here
2056 is how 2D *CCS* spectrum looks:
2057 \f[\begin{bmatrix} Re Y_{0,0} & Re Y_{0,1} & Im Y_{0,1} & Re Y_{0,2} & Im Y_{0,2} &  \cdots & Re Y_{0,N/2-1} & Im Y_{0,N/2-1} & Re Y_{0,N/2}  \\ Re Y_{1,0} & Re Y_{1,1} & Im Y_{1,1} & Re Y_{1,2} & Im Y_{1,2} &  \cdots & Re Y_{1,N/2-1} & Im Y_{1,N/2-1} & Re Y_{1,N/2}  \\ Im Y_{1,0} & Re Y_{2,1} & Im Y_{2,1} & Re Y_{2,2} & Im Y_{2,2} &  \cdots & Re Y_{2,N/2-1} & Im Y_{2,N/2-1} & Im Y_{1,N/2}  \\ \hdotsfor{9} \\ Re Y_{M/2-1,0} &  Re Y_{M-3,1}  & Im Y_{M-3,1} &  \hdotsfor{3} & Re Y_{M-3,N/2-1} & Im Y_{M-3,N/2-1}& Re Y_{M/2-1,N/2}  \\ Im Y_{M/2-1,0} &  Re Y_{M-2,1}  & Im Y_{M-2,1} &  \hdotsfor{3} & Re Y_{M-2,N/2-1} & Im Y_{M-2,N/2-1}& Im Y_{M/2-1,N/2}  \\ Re Y_{M/2,0}  &  Re Y_{M-1,1} &  Im Y_{M-1,1} &  \hdotsfor{3} & Re Y_{M-1,N/2-1} & Im Y_{M-1,N/2-1}& Re Y_{M/2,N/2} \end{bmatrix}\f]
2058
2059 In case of 1D transform of a real vector, the output looks like the first row of the matrix above.
2060
2061 So, the function chooses an operation mode depending on the flags and size of the input array:
2062 -   If #DFT_ROWS is set or the input array has a single row or single column, the function
2063     performs a 1D forward or inverse transform of each row of a matrix when #DFT_ROWS is set.
2064     Otherwise, it performs a 2D transform.
2065 -   If the input array is real and #DFT_INVERSE is not set, the function performs a forward 1D or
2066     2D transform:
2067     -   When #DFT_COMPLEX_OUTPUT is set, the output is a complex matrix of the same size as
2068         input.
2069     -   When #DFT_COMPLEX_OUTPUT is not set, the output is a real matrix of the same size as
2070         input. In case of 2D transform, it uses the packed format as shown above. In case of a
2071         single 1D transform, it looks like the first row of the matrix above. In case of
2072         multiple 1D transforms (when using the #DFT_ROWS flag), each row of the output matrix
2073         looks like the first row of the matrix above.
2074 -   If the input array is complex and either #DFT_INVERSE or #DFT_REAL_OUTPUT are not set, the
2075     output is a complex array of the same size as input. The function performs a forward or
2076     inverse 1D or 2D transform of the whole input array or each row of the input array
2077     independently, depending on the flags DFT_INVERSE and DFT_ROWS.
2078 -   When #DFT_INVERSE is set and the input array is real, or it is complex but #DFT_REAL_OUTPUT
2079     is set, the output is a real array of the same size as input. The function performs a 1D or 2D
2080     inverse transformation of the whole input array or each individual row, depending on the flags
2081     #DFT_INVERSE and #DFT_ROWS.
2082
2083 If #DFT_SCALE is set, the scaling is done after the transformation.
2084
2085 Unlike dct , the function supports arrays of arbitrary size. But only those arrays are processed
2086 efficiently, whose sizes can be factorized in a product of small prime numbers (2, 3, and 5 in the
2087 current implementation). Such an efficient DFT size can be calculated using the getOptimalDFTSize
2088 method.
2089
2090 The sample below illustrates how to calculate a DFT-based convolution of two 2D real arrays:
2091 @code
2092     void convolveDFT(InputArray A, InputArray B, OutputArray C)
2093     {
2094         // reallocate the output array if needed
2095         C.create(abs(A.rows - B.rows)+1, abs(A.cols - B.cols)+1, A.type());
2096         Size dftSize;
2097         // calculate the size of DFT transform
2098         dftSize.width = getOptimalDFTSize(A.cols + B.cols - 1);
2099         dftSize.height = getOptimalDFTSize(A.rows + B.rows - 1);
2100
2101         // allocate temporary buffers and initialize them with 0's
2102         Mat tempA(dftSize, A.type(), Scalar::all(0));
2103         Mat tempB(dftSize, B.type(), Scalar::all(0));
2104
2105         // copy A and B to the top-left corners of tempA and tempB, respectively
2106         Mat roiA(tempA, Rect(0,0,A.cols,A.rows));
2107         A.copyTo(roiA);
2108         Mat roiB(tempB, Rect(0,0,B.cols,B.rows));
2109         B.copyTo(roiB);
2110
2111         // now transform the padded A & B in-place;
2112         // use "nonzeroRows" hint for faster processing
2113         dft(tempA, tempA, 0, A.rows);
2114         dft(tempB, tempB, 0, B.rows);
2115
2116         // multiply the spectrums;
2117         // the function handles packed spectrum representations well
2118         mulSpectrums(tempA, tempB, tempA);
2119
2120         // transform the product back from the frequency domain.
2121         // Even though all the result rows will be non-zero,
2122         // you need only the first C.rows of them, and thus you
2123         // pass nonzeroRows == C.rows
2124         dft(tempA, tempA, DFT_INVERSE + DFT_SCALE, C.rows);
2125
2126         // now copy the result back to C.
2127         tempA(Rect(0, 0, C.cols, C.rows)).copyTo(C);
2128
2129         // all the temporary buffers will be deallocated automatically
2130     }
2131 @endcode
2132 To optimize this sample, consider the following approaches:
2133 -   Since nonzeroRows != 0 is passed to the forward transform calls and since A and B are copied to
2134     the top-left corners of tempA and tempB, respectively, it is not necessary to clear the whole
2135     tempA and tempB. It is only necessary to clear the tempA.cols - A.cols ( tempB.cols - B.cols)
2136     rightmost columns of the matrices.
2137 -   This DFT-based convolution does not have to be applied to the whole big arrays, especially if B
2138     is significantly smaller than A or vice versa. Instead, you can calculate convolution by parts.
2139     To do this, you need to split the output array C into multiple tiles. For each tile, estimate
2140     which parts of A and B are required to calculate convolution in this tile. If the tiles in C are
2141     too small, the speed will decrease a lot because of repeated work. In the ultimate case, when
2142     each tile in C is a single pixel, the algorithm becomes equivalent to the naive convolution
2143     algorithm. If the tiles are too big, the temporary arrays tempA and tempB become too big and
2144     there is also a slowdown because of bad cache locality. So, there is an optimal tile size
2145     somewhere in the middle.
2146 -   If different tiles in C can be calculated in parallel and, thus, the convolution is done by
2147     parts, the loop can be threaded.
2148
2149 All of the above improvements have been implemented in #matchTemplate and #filter2D . Therefore, by
2150 using them, you can get the performance even better than with the above theoretically optimal
2151 implementation. Though, those two functions actually calculate cross-correlation, not convolution,
2152 so you need to "flip" the second convolution operand B vertically and horizontally using flip .
2153 @note
2154 -   An example using the discrete fourier transform can be found at
2155     opencv_source_code/samples/cpp/dft.cpp
2156 -   (Python) An example using the dft functionality to perform Wiener deconvolution can be found
2157     at opencv_source/samples/python/deconvolution.py
2158 -   (Python) An example rearranging the quadrants of a Fourier image can be found at
2159     opencv_source/samples/python/dft.py
2160 @param src input array that could be real or complex.
2161 @param dst output array whose size and type depends on the flags .
2162 @param flags transformation flags, representing a combination of the #DftFlags
2163 @param nonzeroRows when the parameter is not zero, the function assumes that only the first
2164 nonzeroRows rows of the input array (#DFT_INVERSE is not set) or only the first nonzeroRows of the
2165 output array (#DFT_INVERSE is set) contain non-zeros, thus, the function can handle the rest of the
2166 rows more efficiently and save some time; this technique is very useful for calculating array
2167 cross-correlation or convolution using DFT.
2168 @sa dct , getOptimalDFTSize , mulSpectrums, filter2D , matchTemplate , flip , cartToPolar ,
2169 magnitude , phase
2170 */
2171 CV_EXPORTS_W void dft(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0, int nonzeroRows = 0);
2172
2173 /** @brief Calculates the inverse Discrete Fourier Transform of a 1D or 2D array.
2174
2175 idft(src, dst, flags) is equivalent to dft(src, dst, flags | #DFT_INVERSE) .
2176 @note None of dft and idft scales the result by default. So, you should pass #DFT_SCALE to one of
2177 dft or idft explicitly to make these transforms mutually inverse.
2178 @sa dft, dct, idct, mulSpectrums, getOptimalDFTSize
2179 @param src input floating-point real or complex array.
2180 @param dst output array whose size and type depend on the flags.
2181 @param flags operation flags (see dft and #DftFlags).
2182 @param nonzeroRows number of dst rows to process; the rest of the rows have undefined content (see
2183 the convolution sample in dft description.
2184 */
2185 CV_EXPORTS_W void idft(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0, int nonzeroRows = 0);
2186
2187 /** @brief Performs a forward or inverse discrete Cosine transform of 1D or 2D array.
2188
2189 The function cv::dct performs a forward or inverse discrete Cosine transform (DCT) of a 1D or 2D
2190 floating-point array:
2191 -   Forward Cosine transform of a 1D vector of N elements:
2192     \f[Y = C^{(N)}  \cdot X\f]
2193     where
2194     \f[C^{(N)}_{jk}= \sqrt{\alpha_j/N} \cos \left ( \frac{\pi(2k+1)j}{2N} \right )\f]
2195     and
2196     \f$\alpha_0=1\f$, \f$\alpha_j=2\f$ for *j \> 0*.
2197 -   Inverse Cosine transform of a 1D vector of N elements:
2198     \f[X =  \left (C^{(N)} \right )^{-1}  \cdot Y =  \left (C^{(N)} \right )^T  \cdot Y\f]
2199     (since \f$C^{(N)}\f$ is an orthogonal matrix, \f$C^{(N)} \cdot \left(C^{(N)}\right)^T = I\f$ )
2200 -   Forward 2D Cosine transform of M x N matrix:
2201     \f[Y = C^{(N)}  \cdot X  \cdot \left (C^{(N)} \right )^T\f]
2202 -   Inverse 2D Cosine transform of M x N matrix:
2203     \f[X =  \left (C^{(N)} \right )^T  \cdot X  \cdot C^{(N)}\f]
2204
2205 The function chooses the mode of operation by looking at the flags and size of the input array:
2206 -   If (flags & #DCT_INVERSE) == 0 , the function does a forward 1D or 2D transform. Otherwise, it
2207     is an inverse 1D or 2D transform.
2208 -   If (flags & #DCT_ROWS) != 0 , the function performs a 1D transform of each row.
2209 -   If the array is a single column or a single row, the function performs a 1D transform.
2210 -   If none of the above is true, the function performs a 2D transform.
2211
2212 @note Currently dct supports even-size arrays (2, 4, 6 ...). For data analysis and approximation, you
2213 can pad the array when necessary.
2214 Also, the function performance depends very much, and not monotonically, on the array size (see
2215 getOptimalDFTSize ). In the current implementation DCT of a vector of size N is calculated via DFT
2216 of a vector of size N/2 . Thus, the optimal DCT size N1 \>= N can be calculated as:
2217 @code
2218     size_t getOptimalDCTSize(size_t N) { return 2*getOptimalDFTSize((N+1)/2); }
2219     N1 = getOptimalDCTSize(N);
2220 @endcode
2221 @param src input floating-point array.
2222 @param dst output array of the same size and type as src .
2223 @param flags transformation flags as a combination of cv::DftFlags (DCT_*)
2224 @sa dft , getOptimalDFTSize , idct
2225 */
2226 CV_EXPORTS_W void dct(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0);
2227
2228 /** @brief Calculates the inverse Discrete Cosine Transform of a 1D or 2D array.
2229
2230 idct(src, dst, flags) is equivalent to dct(src, dst, flags | DCT_INVERSE).
2231 @param src input floating-point single-channel array.
2232 @param dst output array of the same size and type as src.
2233 @param flags operation flags.
2234 @sa  dct, dft, idft, getOptimalDFTSize
2235 */
2236 CV_EXPORTS_W void idct(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0);
2237
2238 /** @brief Performs the per-element multiplication of two Fourier spectrums.
2239
2240 The function cv::mulSpectrums performs the per-element multiplication of the two CCS-packed or complex
2241 matrices that are results of a real or complex Fourier transform.
2242
2243 The function, together with dft and idft , may be used to calculate convolution (pass conjB=false )
2244 or correlation (pass conjB=true ) of two arrays rapidly. When the arrays are complex, they are
2245 simply multiplied (per element) with an optional conjugation of the second-array elements. When the
2246 arrays are real, they are assumed to be CCS-packed (see dft for details).
2247 @param a first input array.
2248 @param b second input array of the same size and type as src1 .
2249 @param c output array of the same size and type as src1 .
2250 @param flags operation flags; currently, the only supported flag is cv::DFT_ROWS, which indicates that
2251 each row of src1 and src2 is an independent 1D Fourier spectrum. If you do not want to use this flag, then simply add a `0` as value.
2252 @param conjB optional flag that conjugates the second input array before the multiplication (true)
2253 or not (false).
2254 */
2255 CV_EXPORTS_W void mulSpectrums(InputArray a, InputArray b, OutputArray c,
2256                                int flags, bool conjB = false);
2257
2258 /** @brief Returns the optimal DFT size for a given vector size.
2259
2260 DFT performance is not a monotonic function of a vector size. Therefore, when you calculate
2261 convolution of two arrays or perform the spectral analysis of an array, it usually makes sense to
2262 pad the input data with zeros to get a bit larger array that can be transformed much faster than the
2263 original one. Arrays whose size is a power-of-two (2, 4, 8, 16, 32, ...) are the fastest to process.
2264 Though, the arrays whose size is a product of 2's, 3's, and 5's (for example, 300 = 5\*5\*3\*2\*2)
2265 are also processed quite efficiently.
2266
2267 The function cv::getOptimalDFTSize returns the minimum number N that is greater than or equal to vecsize
2268 so that the DFT of a vector of size N can be processed efficiently. In the current implementation N
2269 = 2 ^p^ \* 3 ^q^ \* 5 ^r^ for some integer p, q, r.
2270
2271 The function returns a negative number if vecsize is too large (very close to INT_MAX ).
2272
2273 While the function cannot be used directly to estimate the optimal vector size for DCT transform
2274 (since the current DCT implementation supports only even-size vectors), it can be easily processed
2275 as getOptimalDFTSize((vecsize+1)/2)\*2.
2276 @param vecsize vector size.
2277 @sa dft , dct , idft , idct , mulSpectrums
2278 */
2279 CV_EXPORTS_W int getOptimalDFTSize(int vecsize);
2280
2281 /** @brief Returns the default random number generator.
2282
2283 The function cv::theRNG returns the default random number generator. For each thread, there is a
2284 separate random number generator, so you can use the function safely in multi-thread environments.
2285 If you just need to get a single random number using this generator or initialize an array, you can
2286 use randu or randn instead. But if you are going to generate many random numbers inside a loop, it
2287 is much faster to use this function to retrieve the generator and then use RNG::operator _Tp() .
2288 @sa RNG, randu, randn
2289 */
2290 CV_EXPORTS RNG& theRNG();
2291
2292 /** @brief Sets state of default random number generator.
2293
2294 The function cv::setRNGSeed sets state of default random number generator to custom value.
2295 @param seed new state for default random number generator
2296 @sa RNG, randu, randn
2297 */
2298 CV_EXPORTS_W void setRNGSeed(int seed);
2299
2300 /** @brief Generates a single uniformly-distributed random number or an array of random numbers.
2301
2302 Non-template variant of the function fills the matrix dst with uniformly-distributed
2303 random numbers from the specified range:
2304 \f[\texttt{low} _c  \leq \texttt{dst} (I)_c <  \texttt{high} _c\f]
2305 @param dst output array of random numbers; the array must be pre-allocated.
2306 @param low inclusive lower boundary of the generated random numbers.
2307 @param high exclusive upper boundary of the generated random numbers.
2308 @sa RNG, randn, theRNG
2309 */
2310 CV_EXPORTS_W void randu(InputOutputArray dst, InputArray low, InputArray high);
2311
2312 /** @brief Fills the array with normally distributed random numbers.
2313
2314 The function cv::randn fills the matrix dst with normally distributed random numbers with the specified
2315 mean vector and the standard deviation matrix. The generated random numbers are clipped to fit the
2316 value range of the output array data type.
2317 @param dst output array of random numbers; the array must be pre-allocated and have 1 to 4 channels.
2318 @param mean mean value (expectation) of the generated random numbers.
2319 @param stddev standard deviation of the generated random numbers; it can be either a vector (in
2320 which case a diagonal standard deviation matrix is assumed) or a square matrix.
2321 @sa RNG, randu
2322 */
2323 CV_EXPORTS_W void randn(InputOutputArray dst, InputArray mean, InputArray stddev);
2324
2325 /** @brief Shuffles the array elements randomly.
2326
2327 The function cv::randShuffle shuffles the specified 1D array by randomly choosing pairs of elements and
2328 swapping them. The number of such swap operations will be dst.rows\*dst.cols\*iterFactor .
2329 @param dst input/output numerical 1D array.
2330 @param iterFactor scale factor that determines the number of random swap operations (see the details
2331 below).
2332 @param rng optional random number generator used for shuffling; if it is zero, theRNG () is used
2333 instead.
2334 @sa RNG, sort
2335 */
2336 CV_EXPORTS_W void randShuffle(InputOutputArray dst, double iterFactor = 1., RNG* rng = 0);
2337
2338 /** @brief Principal Component Analysis
2339
2340 The class is used to calculate a special basis for a set of vectors. The
2341 basis will consist of eigenvectors of the covariance matrix calculated
2342 from the input set of vectors. The class %PCA can also transform
2343 vectors to/from the new coordinate space defined by the basis. Usually,
2344 in this new coordinate system, each vector from the original set (and
2345 any linear combination of such vectors) can be quite accurately
2346 approximated by taking its first few components, corresponding to the
2347 eigenvectors of the largest eigenvalues of the covariance matrix.
2348 Geometrically it means that you calculate a projection of the vector to
2349 a subspace formed by a few eigenvectors corresponding to the dominant
2350 eigenvalues of the covariance matrix. And usually such a projection is
2351 very close to the original vector. So, you can represent the original
2352 vector from a high-dimensional space with a much shorter vector
2353 consisting of the projected vector's coordinates in the subspace. Such a
2354 transformation is also known as Karhunen-Loeve Transform, or KLT.
2355 See http://en.wikipedia.org/wiki/Principal_component_analysis
2356
2357 The sample below is the function that takes two matrices. The first
2358 function stores a set of vectors (a row per vector) that is used to
2359 calculate PCA. The second function stores another "test" set of vectors
2360 (a row per vector). First, these vectors are compressed with PCA, then
2361 reconstructed back, and then the reconstruction error norm is computed
2362 and printed for each vector. :
2363
2364 @code{.cpp}
2365 using namespace cv;
2366
2367 PCA compressPCA(const Mat& pcaset, int maxComponents,
2368                 const Mat& testset, Mat& compressed)
2369 {
2370     PCA pca(pcaset, // pass the data
2371             Mat(), // we do not have a pre-computed mean vector,
2372                    // so let the PCA engine to compute it
2373             PCA::DATA_AS_ROW, // indicate that the vectors
2374                                 // are stored as matrix rows
2375                                 // (use PCA::DATA_AS_COL if the vectors are
2376                                 // the matrix columns)
2377             maxComponents // specify, how many principal components to retain
2378             );
2379     // if there is no test data, just return the computed basis, ready-to-use
2380     if( !testset.data )
2381         return pca;
2382     CV_Assert( testset.cols == pcaset.cols );
2383
2384     compressed.create(testset.rows, maxComponents, testset.type());
2385
2386     Mat reconstructed;
2387     for( int i = 0; i < testset.rows; i++ )
2388     {
2389         Mat vec = testset.row(i), coeffs = compressed.row(i), reconstructed;
2390         // compress the vector, the result will be stored
2391         // in the i-th row of the output matrix
2392         pca.project(vec, coeffs);
2393         // and then reconstruct it
2394         pca.backProject(coeffs, reconstructed);
2395         // and measure the error
2396         printf("%d. diff = %g\n", i, norm(vec, reconstructed, NORM_L2));
2397     }
2398     return pca;
2399 }
2400 @endcode
2401 @sa calcCovarMatrix, mulTransposed, SVD, dft, dct
2402 */
2403 class CV_EXPORTS PCA
2404 {
2405 public:
2406     enum Flags { DATA_AS_ROW = 0, //!< indicates that the input samples are stored as matrix rows
2407                  DATA_AS_COL = 1, //!< indicates that the input samples are stored as matrix columns
2408                  USE_AVG     = 2  //!
2409                };
2410
2411     /** @brief default constructor
2412
2413     The default constructor initializes an empty %PCA structure. The other
2414     constructors initialize the structure and call PCA::operator()().
2415     */
2416     PCA();
2417
2418     /** @overload
2419     @param data input samples stored as matrix rows or matrix columns.
2420     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (@c noArray()),
2421     the mean is computed from the data.
2422     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2423     specify the data layout (PCA::Flags)
2424     @param maxComponents maximum number of components that %PCA should
2425     retain; by default, all the components are retained.
2426     */
2427     PCA(InputArray data, InputArray mean, int flags, int maxComponents = 0);
2428
2429     /** @overload
2430     @param data input samples stored as matrix rows or matrix columns.
2431     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (noArray()),
2432     the mean is computed from the data.
2433     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2434     specify the data layout (PCA::Flags)
2435     @param retainedVariance Percentage of variance that PCA should retain.
2436     Using this parameter will let the PCA decided how many components to
2437     retain but it will always keep at least 2.
2438     */
2439     PCA(InputArray data, InputArray mean, int flags, double retainedVariance);
2440
2441     /** @brief performs %PCA
2442
2443     The operator performs %PCA of the supplied dataset. It is safe to reuse
2444     the same PCA structure for multiple datasets. That is, if the structure
2445     has been previously used with another dataset, the existing internal
2446     data is reclaimed and the new @ref eigenvalues, @ref eigenvectors and @ref
2447     mean are allocated and computed.
2448
2449     The computed @ref eigenvalues are sorted from the largest to the smallest and
2450     the corresponding @ref eigenvectors are stored as eigenvectors rows.
2451
2452     @param data input samples stored as the matrix rows or as the matrix
2453     columns.
2454     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (noArray()),
2455     the mean is computed from the data.
2456     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2457     specify the data layout. (Flags)
2458     @param maxComponents maximum number of components that PCA should
2459     retain; by default, all the components are retained.
2460     */
2461     PCA& operator()(InputArray data, InputArray mean, int flags, int maxComponents = 0);
2462
2463     /** @overload
2464     @param data input samples stored as the matrix rows or as the matrix
2465     columns.
2466     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (noArray()),
2467     the mean is computed from the data.
2468     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2469     specify the data layout. (PCA::Flags)
2470     @param retainedVariance Percentage of variance that %PCA should retain.
2471     Using this parameter will let the %PCA decided how many components to
2472     retain but it will always keep at least 2.
2473      */
2474     PCA& operator()(InputArray data, InputArray mean, int flags, double retainedVariance);
2475
2476     /** @brief Projects vector(s) to the principal component subspace.
2477
2478     The methods project one or more vectors to the principal component
2479     subspace, where each vector projection is represented by coefficients in
2480     the principal component basis. The first form of the method returns the
2481     matrix that the second form writes to the result. So the first form can
2482     be used as a part of expression while the second form can be more
2483     efficient in a processing loop.
2484     @param vec input vector(s); must have the same dimensionality and the
2485     same layout as the input data used at %PCA phase, that is, if
2486     DATA_AS_ROW are specified, then `vec.cols==data.cols`
2487     (vector dimensionality) and `vec.rows` is the number of vectors to
2488     project, and the same is true for the PCA::DATA_AS_COL case.
2489     */
2490     Mat project(InputArray vec) const;
2491
2492     /** @overload
2493     @param vec input vector(s); must have the same dimensionality and the
2494     same layout as the input data used at PCA phase, that is, if
2495     DATA_AS_ROW are specified, then `vec.cols==data.cols`
2496     (vector dimensionality) and `vec.rows` is the number of vectors to
2497     project, and the same is true for the PCA::DATA_AS_COL case.
2498     @param result output vectors; in case of PCA::DATA_AS_COL, the
2499     output matrix has as many columns as the number of input vectors, this
2500     means that `result.cols==vec.cols` and the number of rows match the
2501     number of principal components (for example, `maxComponents` parameter
2502     passed to the constructor).
2503      */
2504     void project(InputArray vec, OutputArray result) const;
2505
2506     /** @brief Reconstructs vectors from their PC projections.
2507
2508     The methods are inverse operations to PCA::project. They take PC
2509     coordinates of projected vectors and reconstruct the original vectors.
2510     Unless all the principal components have been retained, the
2511     reconstructed vectors are different from the originals. But typically,
2512     the difference is small if the number of components is large enough (but
2513     still much smaller than the original vector dimensionality). As a
2514     result, PCA is used.
2515     @param vec coordinates of the vectors in the principal component
2516     subspace, the layout and size are the same as of PCA::project output
2517     vectors.
2518      */
2519     Mat backProject(InputArray vec) const;
2520
2521     /** @overload
2522     @param vec coordinates of the vectors in the principal component
2523     subspace, the layout and size are the same as of PCA::project output
2524     vectors.
2525     @param result reconstructed vectors; the layout and size are the same as
2526     of PCA::project input vectors.
2527      */
2528     void backProject(InputArray vec, OutputArray result) const;
2529
2530     /** @brief write PCA objects
2531
2532     Writes @ref eigenvalues @ref eigenvectors and @ref mean to specified FileStorage
2533      */
2534     void write(FileStorage& fs) const;
2535
2536     /** @brief load PCA objects
2537
2538     Loads @ref eigenvalues @ref eigenvectors and @ref mean from specified FileNode
2539      */
2540     void read(const FileNode& fn);
2541
2542     Mat eigenvectors; //!< eigenvectors of the covariation matrix
2543     Mat eigenvalues; //!< eigenvalues of the covariation matrix
2544     Mat mean; //!< mean value subtracted before the projection and added after the back projection
2545 };
2546
2547 /** @example samples/cpp/pca.cpp
2548 An example using %PCA for dimensionality reduction while maintaining an amount of variance
2549 */
2550
2551 /** @example samples/cpp/tutorial_code/ml/introduction_to_pca/introduction_to_pca.cpp
2552 Check @ref tutorial_introduction_to_pca "the corresponding tutorial" for more details
2553 */
2554
2555 /**
2556 @brief Linear Discriminant Analysis
2557 @todo document this class
2558 */
2559 class CV_EXPORTS LDA
2560 {
2561 public:
2562     /** @brief constructor
2563     Initializes a LDA with num_components (default 0).
2564     */
2565     explicit LDA(int num_components = 0);
2566
2567     /** Initializes and performs a Discriminant Analysis with Fisher's
2568      Optimization Criterion on given data in src and corresponding labels
2569      in labels. If 0 (or less) number of components are given, they are
2570      automatically determined for given data in computation.
2571     */
2572     LDA(InputArrayOfArrays src, InputArray labels, int num_components = 0);
2573
2574     /** Serializes this object to a given filename.
2575       */
2576     void save(const String& filename) const;
2577
2578     /** Deserializes this object from a given filename.
2579       */
2580     void load(const String& filename);
2581
2582     /** Serializes this object to a given cv::FileStorage.
2583       */
2584     void save(FileStorage& fs) const;
2585
2586     /** Deserializes this object from a given cv::FileStorage.
2587       */
2588     void load(const FileStorage& node);
2589
2590     /** destructor
2591       */
2592     ~LDA();
2593
2594     /** Compute the discriminants for data in src (row aligned) and labels.
2595       */
2596     void compute(InputArrayOfArrays src, InputArray labels);
2597
2598     /** Projects samples into the LDA subspace.
2599         src may be one or more row aligned samples.
2600       */
2601     Mat project(InputArray src);
2602
2603     /** Reconstructs projections from the LDA subspace.
2604         src may be one or more row aligned projections.
2605       */
2606     Mat reconstruct(InputArray src);
2607
2608     /** Returns the eigenvectors of this LDA.
2609       */
2610     Mat eigenvectors() const { return _eigenvectors; }
2611
2612     /** Returns the eigenvalues of this LDA.
2613       */
2614     Mat eigenvalues() const { return _eigenvalues; }
2615
2616     static Mat subspaceProject(InputArray W, InputArray mean, InputArray src);
2617     static Mat subspaceReconstruct(InputArray W, InputArray mean, InputArray src);
2618
2619 protected:
2620     bool _dataAsRow; // unused, but needed for 3.0 ABI compatibility.
2621     int _num_components;
2622     Mat _eigenvectors;
2623     Mat _eigenvalues;
2624     void lda(InputArrayOfArrays src, InputArray labels);
2625 };
2626
2627 /** @brief Singular Value Decomposition
2628
2629 Class for computing Singular Value Decomposition of a floating-point
2630 matrix. The Singular Value Decomposition is used to solve least-square
2631 problems, under-determined linear systems, invert matrices, compute
2632 condition numbers, and so on.
2633
2634 If you want to compute a condition number of a matrix or an absolute value of
2635 its determinant, you do not need `u` and `vt`. You can pass
2636 flags=SVD::NO_UV|... . Another flag SVD::FULL_UV indicates that full-size u
2637 and vt must be computed, which is not necessary most of the time.
2638
2639 @sa invert, solve, eigen, determinant
2640 */
2641 class CV_EXPORTS SVD
2642 {
2643 public:
2644     enum Flags {
2645         /** allow the algorithm to modify the decomposed matrix; it can save space and speed up
2646             processing. currently ignored. */
2647         MODIFY_A = 1,
2648         /** indicates that only a vector of singular values `w` is to be processed, while u and vt
2649             will be set to empty matrices */
2650         NO_UV    = 2,
2651         /** when the matrix is not square, by default the algorithm produces u and vt matrices of
2652             sufficiently large size for the further A reconstruction; if, however, FULL_UV flag is
2653             specified, u and vt will be full-size square orthogonal matrices.*/
2654         FULL_UV  = 4
2655     };
2656
2657     /** @brief the default constructor
2658
2659     initializes an empty SVD structure
2660       */
2661     SVD();
2662
2663     /** @overload
2664     initializes an empty SVD structure and then calls SVD::operator()
2665     @param src decomposed matrix. The depth has to be CV_32F or CV_64F.
2666     @param flags operation flags (SVD::Flags)
2667       */
2668     SVD( InputArray src, int flags = 0 );
2669
2670     /** @brief the operator that performs SVD. The previously allocated u, w and vt are released.
2671
2672     The operator performs the singular value decomposition of the supplied
2673     matrix. The u,`vt` , and the vector of singular values w are stored in
2674     the structure. The same SVD structure can be reused many times with
2675     different matrices. Each time, if needed, the previous u,`vt` , and w
2676     are reclaimed and the new matrices are created, which is all handled by
2677     Mat::create.
2678     @param src decomposed matrix. The depth has to be CV_32F or CV_64F.
2679     @param flags operation flags (SVD::Flags)
2680       */
2681     SVD& operator ()( InputArray src, int flags = 0 );
2682
2683     /** @brief decomposes matrix and stores the results to user-provided matrices
2684
2685     The methods/functions perform SVD of matrix. Unlike SVD::SVD constructor
2686     and SVD::operator(), they store the results to the user-provided
2687     matrices:
2688
2689     @code{.cpp}
2690     Mat A, w, u, vt;
2691     SVD::compute(A, w, u, vt);
2692     @endcode
2693
2694     @param src decomposed matrix. The depth has to be CV_32F or CV_64F.
2695     @param w calculated singular values
2696     @param u calculated left singular vectors
2697     @param vt transposed matrix of right singular vectors
2698     @param flags operation flags - see SVD::Flags.
2699       */
2700     static void compute( InputArray src, OutputArray w,
2701                          OutputArray u, OutputArray vt, int flags = 0 );
2702
2703     /** @overload
2704     computes singular values of a matrix
2705     @param src decomposed matrix. The depth has to be CV_32F or CV_64F.
2706     @param w calculated singular values
2707     @param flags operation flags - see SVD::Flags.
2708       */
2709     static void compute( InputArray src, OutputArray w, int flags = 0 );
2710
2711     /** @brief performs back substitution
2712       */
2713     static void backSubst( InputArray w, InputArray u,
2714                            InputArray vt, InputArray rhs,
2715                            OutputArray dst );
2716
2717     /** @brief solves an under-determined singular linear system
2718
2719     The method finds a unit-length solution x of a singular linear system
2720     A\*x = 0. Depending on the rank of A, there can be no solutions, a
2721     single solution or an infinite number of solutions. In general, the
2722     algorithm solves the following problem:
2723     \f[dst =  \arg \min _{x:  \| x \| =1}  \| src  \cdot x  \|\f]
2724     @param src left-hand-side matrix.
2725     @param dst found solution.
2726       */
2727     static void solveZ( InputArray src, OutputArray dst );
2728
2729     /** @brief performs a singular value back substitution.
2730
2731     The method calculates a back substitution for the specified right-hand
2732     side:
2733
2734     \f[\texttt{x} =  \texttt{vt} ^T  \cdot diag( \texttt{w} )^{-1}  \cdot \texttt{u} ^T  \cdot \texttt{rhs} \sim \texttt{A} ^{-1}  \cdot \texttt{rhs}\f]
2735
2736     Using this technique you can either get a very accurate solution of the
2737     convenient linear system, or the best (in the least-squares terms)
2738     pseudo-solution of an overdetermined linear system.
2739
2740     @param rhs right-hand side of a linear system (u\*w\*v')\*dst = rhs to
2741     be solved, where A has been previously decomposed.
2742
2743     @param dst found solution of the system.
2744
2745     @note Explicit SVD with the further back substitution only makes sense
2746     if you need to solve many linear systems with the same left-hand side
2747     (for example, src ). If all you need is to solve a single system
2748     (possibly with multiple rhs immediately available), simply call solve
2749     add pass #DECOMP_SVD there. It does absolutely the same thing.
2750       */
2751     void backSubst( InputArray rhs, OutputArray dst ) const;
2752
2753     /** @todo document */
2754     template<typename _Tp, int m, int n, int nm> static
2755     void compute( const Matx<_Tp, m, n>& a, Matx<_Tp, nm, 1>& w, Matx<_Tp, m, nm>& u, Matx<_Tp, n, nm>& vt );
2756
2757     /** @todo document */
2758     template<typename _Tp, int m, int n, int nm> static
2759     void compute( const Matx<_Tp, m, n>& a, Matx<_Tp, nm, 1>& w );
2760
2761     /** @todo document */
2762     template<typename _Tp, int m, int n, int nm, int nb> static
2763     void backSubst( const Matx<_Tp, nm, 1>& w, const Matx<_Tp, m, nm>& u, const Matx<_Tp, n, nm>& vt, const Matx<_Tp, m, nb>& rhs, Matx<_Tp, n, nb>& dst );
2764
2765     Mat u, w, vt;
2766 };
2767
2768 /** @brief Random Number Generator
2769
2770 Random number generator. It encapsulates the state (currently, a 64-bit
2771 integer) and has methods to return scalar random values and to fill
2772 arrays with random values. Currently it supports uniform and Gaussian
2773 (normal) distributions. The generator uses Multiply-With-Carry
2774 algorithm, introduced by G. Marsaglia (
2775 <http://en.wikipedia.org/wiki/Multiply-with-carry> ).
2776 Gaussian-distribution random numbers are generated using the Ziggurat
2777 algorithm ( <http://en.wikipedia.org/wiki/Ziggurat_algorithm> ),
2778 introduced by G. Marsaglia and W. W. Tsang.
2779 */
2780 class CV_EXPORTS RNG
2781 {
2782 public:
2783     enum { UNIFORM = 0,
2784            NORMAL  = 1
2785          };
2786
2787     /** @brief constructor
2788
2789     These are the RNG constructors. The first form sets the state to some
2790     pre-defined value, equal to 2\*\*32-1 in the current implementation. The
2791     second form sets the state to the specified value. If you passed state=0
2792     , the constructor uses the above default value instead to avoid the
2793     singular random number sequence, consisting of all zeros.
2794     */
2795     RNG();
2796     /** @overload
2797     @param state 64-bit value used to initialize the RNG.
2798     */
2799     RNG(uint64 state);
2800     /**The method updates the state using the MWC algorithm and returns the
2801     next 32-bit random number.*/
2802     unsigned next();
2803
2804     /**Each of the methods updates the state using the MWC algorithm and
2805     returns the next random number of the specified type. In case of integer
2806     types, the returned number is from the available value range for the
2807     specified type. In case of floating-point types, the returned value is
2808     from [0,1) range.
2809     */
2810     operator uchar();
2811     /** @overload */
2812     operator schar();
2813     /** @overload */
2814     operator ushort();
2815     /** @overload */
2816     operator short();
2817     /** @overload */
2818     operator unsigned();
2819     /** @overload */
2820     operator int();
2821     /** @overload */
2822     operator float();
2823     /** @overload */
2824     operator double();
2825
2826     /** @brief returns a random integer sampled uniformly from [0, N).
2827
2828     The methods transform the state using the MWC algorithm and return the
2829     next random number. The first form is equivalent to RNG::next . The
2830     second form returns the random number modulo N , which means that the
2831     result is in the range [0, N) .
2832     */
2833     unsigned operator ()();
2834     /** @overload
2835     @param N upper non-inclusive boundary of the returned random number.
2836     */
2837     unsigned operator ()(unsigned N);
2838
2839     /** @brief returns uniformly distributed integer random number from [a,b) range
2840
2841     The methods transform the state using the MWC algorithm and return the
2842     next uniformly-distributed random number of the specified type, deduced
2843     from the input parameter type, from the range [a, b) . There is a nuance
2844     illustrated by the following sample:
2845
2846     @code{.cpp}
2847     RNG rng;
2848
2849     // always produces 0
2850     double a = rng.uniform(0, 1);
2851
2852     // produces double from [0, 1)
2853     double a1 = rng.uniform((double)0, (double)1);
2854
2855     // produces float from [0, 1)
2856     float b = rng.uniform(0.f, 1.f);
2857
2858     // produces double from [0, 1)
2859     double c = rng.uniform(0., 1.);
2860
2861     // may cause compiler error because of ambiguity:
2862     //  RNG::uniform(0, (int)0.999999)? or RNG::uniform((double)0, 0.99999)?
2863     double d = rng.uniform(0, 0.999999);
2864     @endcode
2865
2866     The compiler does not take into account the type of the variable to
2867     which you assign the result of RNG::uniform . The only thing that
2868     matters to the compiler is the type of a and b parameters. So, if you
2869     want a floating-point random number, but the range boundaries are
2870     integer numbers, either put dots in the end, if they are constants, or
2871     use explicit type cast operators, as in the a1 initialization above.
2872     @param a lower inclusive boundary of the returned random number.
2873     @param b upper non-inclusive boundary of the returned random number.
2874     */
2875     int uniform(int a, int b);
2876     /** @overload */
2877     float uniform(float a, float b);
2878     /** @overload */
2879     double uniform(double a, double b);
2880
2881     /** @brief Fills arrays with random numbers.
2882
2883     @param mat 2D or N-dimensional matrix; currently matrices with more than
2884     4 channels are not supported by the methods, use Mat::reshape as a
2885     possible workaround.
2886     @param distType distribution type, RNG::UNIFORM or RNG::NORMAL.
2887     @param a first distribution parameter; in case of the uniform
2888     distribution, this is an inclusive lower boundary, in case of the normal
2889     distribution, this is a mean value.
2890     @param b second distribution parameter; in case of the uniform
2891     distribution, this is a non-inclusive upper boundary, in case of the
2892     normal distribution, this is a standard deviation (diagonal of the
2893     standard deviation matrix or the full standard deviation matrix).
2894     @param saturateRange pre-saturation flag; for uniform distribution only;
2895     if true, the method will first convert a and b to the acceptable value
2896     range (according to the mat datatype) and then will generate uniformly
2897     distributed random numbers within the range [saturate(a), saturate(b)),
2898     if saturateRange=false, the method will generate uniformly distributed
2899     random numbers in the original range [a, b) and then will saturate them,
2900     it means, for example, that
2901     <tt>theRNG().fill(mat_8u, RNG::UNIFORM, -DBL_MAX, DBL_MAX)</tt> will likely
2902     produce array mostly filled with 0's and 255's, since the range (0, 255)
2903     is significantly smaller than [-DBL_MAX, DBL_MAX).
2904
2905     Each of the methods fills the matrix with the random values from the
2906     specified distribution. As the new numbers are generated, the RNG state
2907     is updated accordingly. In case of multiple-channel images, every
2908     channel is filled independently, which means that RNG cannot generate
2909     samples from the multi-dimensional Gaussian distribution with
2910     non-diagonal covariance matrix directly. To do that, the method
2911     generates samples from multi-dimensional standard Gaussian distribution
2912     with zero mean and identity covariation matrix, and then transforms them
2913     using transform to get samples from the specified Gaussian distribution.
2914     */
2915     void fill( InputOutputArray mat, int distType, InputArray a, InputArray b, bool saturateRange = false );
2916
2917     /** @brief Returns the next random number sampled from the Gaussian distribution
2918     @param sigma standard deviation of the distribution.
2919
2920     The method transforms the state using the MWC algorithm and returns the
2921     next random number from the Gaussian distribution N(0,sigma) . That is,
2922     the mean value of the returned random numbers is zero and the standard
2923     deviation is the specified sigma .
2924     */
2925     double gaussian(double sigma);
2926
2927     uint64 state;
2928
2929     bool operator ==(const RNG& other) const;
2930 };
2931
2932 /** @brief Mersenne Twister random number generator
2933
2934 Inspired by http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/MT2002/CODES/mt19937ar.c
2935 @todo document
2936 */
2937 class CV_EXPORTS RNG_MT19937
2938 {
2939 public:
2940     RNG_MT19937();
2941     RNG_MT19937(unsigned s);
2942     void seed(unsigned s);
2943
2944     unsigned next();
2945
2946     operator int();
2947     operator unsigned();
2948     operator float();
2949     operator double();
2950
2951     unsigned operator ()(unsigned N);
2952     unsigned operator ()();
2953
2954     /** @brief returns uniformly distributed integer random number from [a,b) range*/
2955     int uniform(int a, int b);
2956     /** @brief returns uniformly distributed floating-point random number from [a,b) range*/
2957     float uniform(float a, float b);
2958     /** @brief returns uniformly distributed double-precision floating-point random number from [a,b) range*/
2959     double uniform(double a, double b);
2960
2961 private:
2962     enum PeriodParameters {N = 624, M = 397};
2963     unsigned state[N];
2964     int mti;
2965 };
2966
2967 //! @} core_array
2968
2969 //! @addtogroup core_cluster
2970 //!  @{
2971
2972 /** @example samples/cpp/kmeans.cpp
2973 An example on K-means clustering
2974 */
2975
2976 /** @brief Finds centers of clusters and groups input samples around the clusters.
2977
2978 The function kmeans implements a k-means algorithm that finds the centers of cluster_count clusters
2979 and groups the input samples around the clusters. As an output, \f$\texttt{bestLabels}_i\f$ contains a
2980 0-based cluster index for the sample stored in the \f$i^{th}\f$ row of the samples matrix.
2981
2982 @note
2983 -   (Python) An example on K-means clustering can be found at
2984     opencv_source_code/samples/python/kmeans.py
2985 @param data Data for clustering. An array of N-Dimensional points with float coordinates is needed.
2986 Examples of this array can be:
2987 -   Mat points(count, 2, CV_32F);
2988 -   Mat points(count, 1, CV_32FC2);
2989 -   Mat points(1, count, CV_32FC2);
2990 -   std::vector\<cv::Point2f\> points(sampleCount);
2991 @param K Number of clusters to split the set by.
2992 @param bestLabels Input/output integer array that stores the cluster indices for every sample.
2993 @param criteria The algorithm termination criteria, that is, the maximum number of iterations and/or
2994 the desired accuracy. The accuracy is specified as criteria.epsilon. As soon as each of the cluster
2995 centers moves by less than criteria.epsilon on some iteration, the algorithm stops.
2996 @param attempts Flag to specify the number of times the algorithm is executed using different
2997 initial labellings. The algorithm returns the labels that yield the best compactness (see the last
2998 function parameter).
2999 @param flags Flag that can take values of cv::KmeansFlags
3000 @param centers Output matrix of the cluster centers, one row per each cluster center.
3001 @return The function returns the compactness measure that is computed as
3002 \f[\sum _i  \| \texttt{samples} _i -  \texttt{centers} _{ \texttt{labels} _i} \| ^2\f]
3003 after every attempt. The best (minimum) value is chosen and the corresponding labels and the
3004 compactness value are returned by the function. Basically, you can use only the core of the
3005 function, set the number of attempts to 1, initialize labels each time using a custom algorithm,
3006 pass them with the ( flags = #KMEANS_USE_INITIAL_LABELS ) flag, and then choose the best
3007 (most-compact) clustering.
3008 */
3009 CV_EXPORTS_W double kmeans( InputArray data, int K, InputOutputArray bestLabels,
3010                             TermCriteria criteria, int attempts,
3011                             int flags, OutputArray centers = noArray() );
3012
3013 //! @} core_cluster
3014
3015 //! @addtogroup core_basic
3016 //! @{
3017
3018 /////////////////////////////// Formatted output of cv::Mat ///////////////////////////
3019
3020 /** @todo document */
3021 class CV_EXPORTS Formatted
3022 {
3023 public:
3024     virtual const char* next() = 0;
3025     virtual void reset() = 0;
3026     virtual ~Formatted();
3027 };
3028
3029 /** @todo document */
3030 class CV_EXPORTS Formatter
3031 {
3032 public:
3033     enum { FMT_DEFAULT = 0,
3034            FMT_MATLAB  = 1,
3035            FMT_CSV     = 2,
3036            FMT_PYTHON  = 3,
3037            FMT_NUMPY   = 4,
3038            FMT_C       = 5
3039          };
3040
3041     virtual ~Formatter();
3042
3043     virtual Ptr<Formatted> format(const Mat& mtx) const = 0;
3044
3045     virtual void set32fPrecision(int p = 8) = 0;
3046     virtual void set64fPrecision(int p = 16) = 0;
3047     virtual void setMultiline(bool ml = true) = 0;
3048
3049     static Ptr<Formatter> get(int fmt = FMT_DEFAULT);
3050
3051 };
3052
3053 static inline
3054 String& operator << (String& out, Ptr<Formatted> fmtd)
3055 {
3056     fmtd->reset();
3057     for(const char* str = fmtd->next(); str; str = fmtd->next())
3058         out += cv::String(str);
3059     return out;
3060 }
3061
3062 static inline
3063 String& operator << (String& out, const Mat& mtx)
3064 {
3065     return out << Formatter::get()->format(mtx);
3066 }
3067
3068 //////////////////////////////////////// Algorithm ////////////////////////////////////
3069
3070 class CV_EXPORTS Algorithm;
3071
3072 template<typename _Tp> struct ParamType {};
3073
3074
3075 /** @brief This is a base class for all more or less complex algorithms in OpenCV
3076
3077 especially for classes of algorithms, for which there can be multiple implementations. The examples
3078 are stereo correspondence (for which there are algorithms like block matching, semi-global block
3079 matching, graph-cut etc.), background subtraction (which can be done using mixture-of-gaussians
3080 models, codebook-based algorithm etc.), optical flow (block matching, Lucas-Kanade, Horn-Schunck
3081 etc.).
3082
3083 Here is example of SimpleBlobDetector use in your application via Algorithm interface:
3084 @snippet snippets/core_various.cpp Algorithm
3085 */
3086 class CV_EXPORTS_W Algorithm
3087 {
3088 public:
3089     Algorithm();
3090     virtual ~Algorithm();
3091
3092     /** @brief Clears the algorithm state
3093     */
3094     CV_WRAP virtual void clear() {}
3095
3096     /** @brief Stores algorithm parameters in a file storage
3097     */
3098     CV_WRAP virtual void write(FileStorage& fs) const { CV_UNUSED(fs); }
3099
3100     /**
3101     * @overload
3102     */
3103     CV_WRAP void write(FileStorage& fs, const String& name) const;
3104
3105     /** @brief Reads algorithm parameters from a file storage
3106     */
3107     CV_WRAP virtual void read(const FileNode& fn) { CV_UNUSED(fn); }
3108
3109     /** @brief Returns true if the Algorithm is empty (e.g. in the very beginning or after unsuccessful read
3110     */
3111     CV_WRAP virtual bool empty() const { return false; }
3112
3113     /** @brief Reads algorithm from the file node
3114
3115     This is static template method of Algorithm. It's usage is following (in the case of SVM):
3116     @code
3117     cv::FileStorage fsRead("example.xml", FileStorage::READ);
3118     Ptr<SVM> svm = Algorithm::read<SVM>(fsRead.root());
3119     @endcode
3120     In order to make this method work, the derived class must overwrite Algorithm::read(const
3121     FileNode& fn) and also have static create() method without parameters
3122     (or with all the optional parameters)
3123     */
3124     template<typename _Tp> static Ptr<_Tp> read(const FileNode& fn)
3125     {
3126         Ptr<_Tp> obj = _Tp::create();
3127         obj->read(fn);
3128         return !obj->empty() ? obj : Ptr<_Tp>();
3129     }
3130
3131     /** @brief Loads algorithm from the file
3132
3133     @param filename Name of the file to read.
3134     @param objname The optional name of the node to read (if empty, the first top-level node will be used)
3135
3136     This is static template method of Algorithm. It's usage is following (in the case of SVM):
3137     @code
3138     Ptr<SVM> svm = Algorithm::load<SVM>("my_svm_model.xml");
3139     @endcode
3140     In order to make this method work, the derived class must overwrite Algorithm::read(const
3141     FileNode& fn).
3142     */
3143     template<typename _Tp> static Ptr<_Tp> load(const String& filename, const String& objname=String())
3144     {
3145         FileStorage fs(filename, FileStorage::READ);
3146         CV_Assert(fs.isOpened());
3147         FileNode fn = objname.empty() ? fs.getFirstTopLevelNode() : fs[objname];
3148         if (fn.empty()) return Ptr<_Tp>();
3149         Ptr<_Tp> obj = _Tp::create();
3150         obj->read(fn);
3151         return !obj->empty() ? obj : Ptr<_Tp>();
3152     }
3153
3154     /** @brief Loads algorithm from a String
3155
3156     @param strModel The string variable containing the model you want to load.
3157     @param objname The optional name of the node to read (if empty, the first top-level node will be used)
3158
3159     This is static template method of Algorithm. It's usage is following (in the case of SVM):
3160     @code
3161     Ptr<SVM> svm = Algorithm::loadFromString<SVM>(myStringModel);
3162     @endcode
3163     */
3164     template<typename _Tp> static Ptr<_Tp> loadFromString(const String& strModel, const String& objname=String())
3165     {
3166         FileStorage fs(strModel, FileStorage::READ + FileStorage::MEMORY);
3167         FileNode fn = objname.empty() ? fs.getFirstTopLevelNode() : fs[objname];
3168         Ptr<_Tp> obj = _Tp::create();
3169         obj->read(fn);
3170         return !obj->empty() ? obj : Ptr<_Tp>();
3171     }
3172
3173     /** Saves the algorithm to a file.
3174     In order to make this method work, the derived class must implement Algorithm::write(FileStorage& fs). */
3175     CV_WRAP virtual void save(const String& filename) const;
3176
3177     /** Returns the algorithm string identifier.
3178     This string is used as top level xml/yml node tag when the object is saved to a file or string. */
3179     CV_WRAP virtual String getDefaultName() const;
3180
3181 protected:
3182     void writeFormat(FileStorage& fs) const;
3183 };
3184
3185 struct Param {
3186     enum { INT=0, BOOLEAN=1, REAL=2, STRING=3, MAT=4, MAT_VECTOR=5, ALGORITHM=6, FLOAT=7,
3187            UNSIGNED_INT=8, UINT64=9, UCHAR=11, SCALAR=12 };
3188 };
3189
3190
3191
3192 template<> struct ParamType<bool>
3193 {
3194     typedef bool const_param_type;
3195     typedef bool member_type;
3196
3197     enum { type = Param::BOOLEAN };
3198 };
3199
3200 template<> struct ParamType<int>
3201 {
3202     typedef int const_param_type;
3203     typedef int member_type;
3204
3205     enum { type = Param::INT };
3206 };
3207
3208 template<> struct ParamType<double>
3209 {
3210     typedef double const_param_type;
3211     typedef double member_type;
3212
3213     enum { type = Param::REAL };
3214 };
3215
3216 template<> struct ParamType<String>
3217 {
3218     typedef const String& const_param_type;
3219     typedef String member_type;
3220
3221     enum { type = Param::STRING };
3222 };
3223
3224 template<> struct ParamType<Mat>
3225 {
3226     typedef const Mat& const_param_type;
3227     typedef Mat member_type;
3228
3229     enum { type = Param::MAT };
3230 };
3231
3232 template<> struct ParamType<std::vector<Mat> >
3233 {
3234     typedef const std::vector<Mat>& const_param_type;
3235     typedef std::vector<Mat> member_type;
3236
3237     enum { type = Param::MAT_VECTOR };
3238 };
3239
3240 template<> struct ParamType<Algorithm>
3241 {
3242     typedef const Ptr<Algorithm>& const_param_type;
3243     typedef Ptr<Algorithm> member_type;
3244
3245     enum { type = Param::ALGORITHM };
3246 };
3247
3248 template<> struct ParamType<float>
3249 {
3250     typedef float const_param_type;
3251     typedef float member_type;
3252
3253     enum { type = Param::FLOAT };
3254 };
3255
3256 template<> struct ParamType<unsigned>
3257 {
3258     typedef unsigned const_param_type;
3259     typedef unsigned member_type;
3260
3261     enum { type = Param::UNSIGNED_INT };
3262 };
3263
3264 template<> struct ParamType<uint64>
3265 {
3266     typedef uint64 const_param_type;
3267     typedef uint64 member_type;
3268
3269     enum { type = Param::UINT64 };
3270 };
3271
3272 template<> struct ParamType<uchar>
3273 {
3274     typedef uchar const_param_type;
3275     typedef uchar member_type;
3276
3277     enum { type = Param::UCHAR };
3278 };
3279
3280 template<> struct ParamType<Scalar>
3281 {
3282     typedef const Scalar& const_param_type;
3283     typedef Scalar member_type;
3284
3285     enum { type = Param::SCALAR };
3286 };
3287
3288 //! @} core_basic
3289
3290 } //namespace cv
3291
3292 #include "opencv2/core/operations.hpp"
3293 #include "opencv2/core/cvstd.inl.hpp"
3294 #include "opencv2/core/utility.hpp"
3295 #include "opencv2/core/optim.hpp"
3296 #include "opencv2/core/ovx.hpp"
3297
3298 #endif /*OPENCV_CORE_HPP*/