Merge pull request #5571 from jas0n1ee:master
[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/version.hpp"
54 #include "opencv2/core/base.hpp"
55 #include "opencv2/core/cvstd.hpp"
56 #include "opencv2/core/traits.hpp"
57 #include "opencv2/core/matx.hpp"
58 #include "opencv2/core/types.hpp"
59 #include "opencv2/core/mat.hpp"
60 #include "opencv2/core/persistence.hpp"
61
62 /**
63 @defgroup core Core functionality
64 @{
65     @defgroup core_basic Basic structures
66     @defgroup core_c C structures and operations
67     @{
68         @defgroup core_c_glue Connections with C++
69     @}
70     @defgroup core_array Operations on arrays
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_utils_neon NEON utilities
76     @}
77     @defgroup core_opengl OpenGL interoperability
78     @defgroup core_ipp Intel IPP Asynchronous C/C++ Converters
79     @defgroup core_optim Optimization Algorithms
80     @defgroup core_directx DirectX interoperability
81     @defgroup core_eigen Eigen support
82     @defgroup core_opencl OpenCL support
83 @}
84  */
85
86 namespace cv {
87
88 //! @addtogroup core_utils
89 //! @{
90
91 /*! @brief Class passed to an error.
92
93 This class encapsulates all or almost all necessary
94 information about the error happened in the program. The exception is
95 usually constructed and thrown implicitly via CV_Error and CV_Error_ macros.
96 @see error
97  */
98 class CV_EXPORTS Exception : public std::exception
99 {
100 public:
101     /*!
102      Default constructor
103      */
104     Exception();
105     /*!
106      Full constructor. Normally the constuctor is not called explicitly.
107      Instead, the macros CV_Error(), CV_Error_() and CV_Assert() are used.
108     */
109     Exception(int _code, const String& _err, const String& _func, const String& _file, int _line);
110     virtual ~Exception() throw();
111
112     /*!
113      \return the error description and the context as a text string.
114     */
115     virtual const char *what() const throw();
116     void formatMessage();
117
118     String msg; ///< the formatted error message
119
120     int code; ///< error code @see CVStatus
121     String err; ///< error description
122     String func; ///< function name. Available only when the compiler supports getting it
123     String file; ///< source file name where the error has occured
124     int line; ///< line number in the source file where the error has occured
125 };
126
127 /*! @brief Signals an error and raises the exception.
128
129 By default the function prints information about the error to stderr,
130 then it either stops if cv::setBreakOnError() had been called before or raises the exception.
131 It is possible to alternate error processing by using cv::redirectError().
132 @param exc the exception raisen.
133 @deprecated drop this version
134  */
135 CV_EXPORTS void error( const Exception& exc );
136
137 enum SortFlags { SORT_EVERY_ROW    = 0, //!< each matrix row is sorted independently
138                  SORT_EVERY_COLUMN = 1, //!< each matrix column is sorted
139                                         //!< independently; this flag and the previous one are
140                                         //!< mutually exclusive.
141                  SORT_ASCENDING    = 0, //!< each matrix row is sorted in the ascending
142                                         //!< order.
143                  SORT_DESCENDING   = 16 //!< each matrix row is sorted in the
144                                         //!< descending order; this flag and the previous one are also
145                                         //!< mutually exclusive.
146                };
147
148 //! @} core_utils
149
150 //! @addtogroup core
151 //! @{
152
153 //! Covariation flags
154 enum CovarFlags {
155     /** The output covariance matrix is calculated as:
156        \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]
157        The covariance matrix will be nsamples x nsamples. Such an unusual covariance matrix is used
158        for fast PCA of a set of very large vectors (see, for example, the EigenFaces technique for
159        face recognition). Eigenvalues of this "scrambled" matrix match the eigenvalues of the true
160        covariance matrix. The "true" eigenvectors can be easily calculated from the eigenvectors of
161        the "scrambled" covariance matrix. */
162     COVAR_SCRAMBLED = 0,
163     /**The output covariance matrix is calculated as:
164         \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]
165         covar will be a square matrix of the same size as the total number of elements in each input
166         vector. One and only one of COVAR_SCRAMBLED and COVAR_NORMAL must be specified.*/
167     COVAR_NORMAL    = 1,
168     /** If the flag is specified, the function does not calculate mean from
169         the input vectors but, instead, uses the passed mean vector. This is useful if mean has been
170         pre-calculated or known in advance, or if the covariance matrix is calculated by parts. In
171         this case, mean is not a mean vector of the input sub-set of vectors but rather the mean
172         vector of the whole set.*/
173     COVAR_USE_AVG   = 2,
174     /** If the flag is specified, the covariance matrix is scaled. In the
175         "normal" mode, scale is 1./nsamples . In the "scrambled" mode, scale is the reciprocal of the
176         total number of elements in each input vector. By default (if the flag is not specified), the
177         covariance matrix is not scaled ( scale=1 ).*/
178     COVAR_SCALE     = 4,
179     /** If the flag is
180         specified, all the input vectors are stored as rows of the samples matrix. mean should be a
181         single-row vector in this case.*/
182     COVAR_ROWS      = 8,
183     /** If the flag is
184         specified, all the input vectors are stored as columns of the samples matrix. mean should be a
185         single-column vector in this case.*/
186     COVAR_COLS      = 16
187 };
188
189 //! k-Means flags
190 enum KmeansFlags {
191     /** Select random initial centers in each attempt.*/
192     KMEANS_RANDOM_CENTERS     = 0,
193     /** Use kmeans++ center initialization by Arthur and Vassilvitskii [Arthur2007].*/
194     KMEANS_PP_CENTERS         = 2,
195     /** During the first (and possibly the only) attempt, use the
196         user-supplied labels instead of computing them from the initial centers. For the second and
197         further attempts, use the random or semi-random centers. Use one of KMEANS_\*_CENTERS flag
198         to specify the exact method.*/
199     KMEANS_USE_INITIAL_LABELS = 1
200 };
201
202 //! type of line
203 enum LineTypes {
204     FILLED  = -1,
205     LINE_4  = 4, //!< 4-connected line
206     LINE_8  = 8, //!< 8-connected line
207     LINE_AA = 16 //!< antialiased line
208 };
209
210 //! Only a subset of Hershey fonts
211 //! <http://sources.isc.org/utils/misc/hershey-font.txt> are supported
212 enum HersheyFonts {
213     FONT_HERSHEY_SIMPLEX        = 0, //!< normal size sans-serif font
214     FONT_HERSHEY_PLAIN          = 1, //!< small size sans-serif font
215     FONT_HERSHEY_DUPLEX         = 2, //!< normal size sans-serif font (more complex than FONT_HERSHEY_SIMPLEX)
216     FONT_HERSHEY_COMPLEX        = 3, //!< normal size serif font
217     FONT_HERSHEY_TRIPLEX        = 4, //!< normal size serif font (more complex than FONT_HERSHEY_COMPLEX)
218     FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL  = 5, //!< smaller version of FONT_HERSHEY_COMPLEX
219     FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX = 6, //!< hand-writing style font
220     FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX = 7, //!< more complex variant of FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX
221     FONT_ITALIC                 = 16 //!< flag for italic font
222 };
223
224 enum ReduceTypes { REDUCE_SUM = 0, //!< the output is the sum of all rows/columns of the matrix.
225                    REDUCE_AVG = 1, //!< the output is the mean vector of all rows/columns of the matrix.
226                    REDUCE_MAX = 2, //!< the output is the maximum (column/row-wise) of all rows/columns of the matrix.
227                    REDUCE_MIN = 3  //!< the output is the minimum (column/row-wise) of all rows/columns of the matrix.
228                  };
229
230
231 /** @brief Swaps two matrices
232 */
233 CV_EXPORTS void swap(Mat& a, Mat& b);
234 /** @overload */
235 CV_EXPORTS void swap( UMat& a, UMat& b );
236
237 //! @} core
238
239 //! @addtogroup core_array
240 //! @{
241
242 /** @brief Computes the source location of an extrapolated pixel.
243
244 The function computes and returns the coordinate of a donor pixel corresponding to the specified
245 extrapolated pixel when using the specified extrapolation border mode. For example, if you use
246 cv::BORDER_WRAP mode in the horizontal direction, cv::BORDER_REFLECT_101 in the vertical direction and
247 want to compute value of the "virtual" pixel Point(-5, 100) in a floating-point image img , it
248 looks like:
249 @code{.cpp}
250     float val = img.at<float>(borderInterpolate(100, img.rows, cv::BORDER_REFLECT_101),
251                               borderInterpolate(-5, img.cols, cv::BORDER_WRAP));
252 @endcode
253 Normally, the function is not called directly. It is used inside filtering functions and also in
254 copyMakeBorder.
255 @param p 0-based coordinate of the extrapolated pixel along one of the axes, likely \<0 or \>= len
256 @param len Length of the array along the corresponding axis.
257 @param borderType Border type, one of the cv::BorderTypes, except for cv::BORDER_TRANSPARENT and
258 cv::BORDER_ISOLATED . When borderType==cv::BORDER_CONSTANT , the function always returns -1, regardless
259 of p and len.
260
261 @sa copyMakeBorder
262 */
263 CV_EXPORTS_W int borderInterpolate(int p, int len, int borderType);
264
265 /** @brief Forms a border around an image.
266
267 The function copies the source image into the middle of the destination image. The areas to the
268 left, to the right, above and below the copied source image will be filled with extrapolated
269 pixels. This is not what filtering functions based on it do (they extrapolate pixels on-fly), but
270 what other more complex functions, including your own, may do to simplify image boundary handling.
271
272 The function supports the mode when src is already in the middle of dst . In this case, the
273 function does not copy src itself but simply constructs the border, for example:
274
275 @code{.cpp}
276     // let border be the same in all directions
277     int border=2;
278     // constructs a larger image to fit both the image and the border
279     Mat gray_buf(rgb.rows + border*2, rgb.cols + border*2, rgb.depth());
280     // select the middle part of it w/o copying data
281     Mat gray(gray_canvas, Rect(border, border, rgb.cols, rgb.rows));
282     // convert image from RGB to grayscale
283     cvtColor(rgb, gray, COLOR_RGB2GRAY);
284     // form a border in-place
285     copyMakeBorder(gray, gray_buf, border, border,
286                    border, border, BORDER_REPLICATE);
287     // now do some custom filtering ...
288     ...
289 @endcode
290 @note When the source image is a part (ROI) of a bigger image, the function will try to use the
291 pixels outside of the ROI to form a border. To disable this feature and always do extrapolation, as
292 if src was not a ROI, use borderType | BORDER_ISOLATED.
293
294 @param src Source image.
295 @param dst Destination image of the same type as src and the size Size(src.cols+left+right,
296 src.rows+top+bottom) .
297 @param top
298 @param bottom
299 @param left
300 @param right Parameter specifying how many pixels in each direction from the source image rectangle
301 to extrapolate. For example, top=1, bottom=1, left=1, right=1 mean that 1 pixel-wide border needs
302 to be built.
303 @param borderType Border type. See borderInterpolate for details.
304 @param value Border value if borderType==BORDER_CONSTANT .
305
306 @sa  borderInterpolate
307 */
308 CV_EXPORTS_W void copyMakeBorder(InputArray src, OutputArray dst,
309                                  int top, int bottom, int left, int right,
310                                  int borderType, const Scalar& value = Scalar() );
311
312 /** @brief Calculates the per-element sum of two arrays or an array and a scalar.
313
314 The function add calculates:
315 - Sum of two arrays when both input arrays have the same size and the same number of channels:
316 \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) +  \texttt{src2}(I)) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
317 - Sum of an array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has the same number of
318 elements as `src1.channels()`:
319 \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) +  \texttt{src2} ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
320 - Sum of a scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has the same number of
321 elements as `src2.channels()`:
322 \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1} +  \texttt{src2}(I) ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
323 where `I` is a multi-dimensional index of array elements. In case of multi-channel arrays, each
324 channel is processed independently.
325
326 The first function in the list above can be replaced with matrix expressions:
327 @code{.cpp}
328     dst = src1 + src2;
329     dst += src1; // equivalent to add(dst, src1, dst);
330 @endcode
331 The input arrays and the output array can all have the same or different depths. For example, you
332 can add a 16-bit unsigned array to a 8-bit signed array and store the sum as a 32-bit
333 floating-point array. Depth of the output array is determined by the dtype parameter. In the second
334 and third cases above, as well as in the first case, when src1.depth() == src2.depth(), dtype can
335 be set to the default -1. In this case, the output array will have the same depth as the input
336 array, be it src1, src2 or both.
337 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
338 result of an incorrect sign in the case of overflow.
339 @param src1 first input array or a scalar.
340 @param src2 second input array or a scalar.
341 @param dst output array that has the same size and number of channels as the input array(s); the
342 depth is defined by dtype or src1/src2.
343 @param mask optional operation mask - 8-bit single channel array, that specifies elements of the
344 output array to be changed.
345 @param dtype optional depth of the output array (see the discussion below).
346 @sa subtract, addWeighted, scaleAdd, Mat::convertTo
347 */
348 CV_EXPORTS_W void add(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
349                       InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);
350
351 /** @brief Calculates the per-element difference between two arrays or array and a scalar.
352
353 The function subtract calculates:
354 - Difference between two arrays, when both input arrays have the same size and the same number of
355 channels:
356     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2}(I)) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
357 - Difference between an array and a scalar, when src2 is constructed from Scalar or has the same
358 number of elements as `src1.channels()`:
359     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2} ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
360 - Difference between a scalar and an array, when src1 is constructed from Scalar or has the same
361 number of elements as `src2.channels()`:
362     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src1} -  \texttt{src2}(I) ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
363 - The reverse difference between a scalar and an array in the case of `SubRS`:
364     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} ( \texttt{src2} -  \texttt{src1}(I) ) \quad \texttt{if mask}(I) \ne0\f]
365 where I is a multi-dimensional index of array elements. In case of multi-channel arrays, each
366 channel is processed independently.
367
368 The first function in the list above can be replaced with matrix expressions:
369 @code{.cpp}
370     dst = src1 - src2;
371     dst -= src1; // equivalent to subtract(dst, src1, dst);
372 @endcode
373 The input arrays and the output array can all have the same or different depths. For example, you
374 can subtract to 8-bit unsigned arrays and store the difference in a 16-bit signed array. Depth of
375 the output array is determined by dtype parameter. In the second and third cases above, as well as
376 in the first case, when src1.depth() == src2.depth(), dtype can be set to the default -1. In this
377 case the output array will have the same depth as the input array, be it src1, src2 or both.
378 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
379 result of an incorrect sign in the case of overflow.
380 @param src1 first input array or a scalar.
381 @param src2 second input array or a scalar.
382 @param dst output array of the same size and the same number of channels as the input array.
383 @param mask optional operation mask; this is an 8-bit single channel array that specifies elements
384 of the output array to be changed.
385 @param dtype optional depth of the output array
386 @sa  add, addWeighted, scaleAdd, Mat::convertTo
387   */
388 CV_EXPORTS_W void subtract(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
389                            InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);
390
391
392 /** @brief Calculates the per-element scaled product of two arrays.
393
394 The function multiply calculates the per-element product of two arrays:
395
396 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{saturate} ( \texttt{scale} \cdot \texttt{src1} (I)  \cdot \texttt{src2} (I))\f]
397
398 There is also a @ref MatrixExpressions -friendly variant of the first function. See Mat::mul .
399
400 For a not-per-element matrix product, see gemm .
401
402 @note Saturation is not applied when the output array has the depth
403 CV_32S. You may even get result of an incorrect sign in the case of
404 overflow.
405 @param src1 first input array.
406 @param src2 second input array of the same size and the same type as src1.
407 @param dst output array of the same size and type as src1.
408 @param scale optional scale factor.
409 @param dtype optional depth of the output array
410 @sa add, subtract, divide, scaleAdd, addWeighted, accumulate, accumulateProduct, accumulateSquare,
411 Mat::convertTo
412 */
413 CV_EXPORTS_W void multiply(InputArray src1, InputArray src2,
414                            OutputArray dst, double scale = 1, int dtype = -1);
415
416 /** @brief Performs per-element division of two arrays or a scalar by an array.
417
418 The functions divide divide one array by another:
419 \f[\texttt{dst(I) = saturate(src1(I)*scale/src2(I))}\f]
420 or a scalar by an array when there is no src1 :
421 \f[\texttt{dst(I) = saturate(scale/src2(I))}\f]
422
423 When src2(I) is zero, dst(I) will also be zero. Different channels of
424 multi-channel arrays are processed independently.
425
426 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
427 result of an incorrect sign in the case of overflow.
428 @param src1 first input array.
429 @param src2 second input array of the same size and type as src1.
430 @param scale scalar factor.
431 @param dst output array of the same size and type as src2.
432 @param dtype optional depth of the output array; if -1, dst will have depth src2.depth(), but in
433 case of an array-by-array division, you can only pass -1 when src1.depth()==src2.depth().
434 @sa  multiply, add, subtract
435 */
436 CV_EXPORTS_W void divide(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst,
437                          double scale = 1, int dtype = -1);
438
439 /** @overload */
440 CV_EXPORTS_W void divide(double scale, InputArray src2,
441                          OutputArray dst, int dtype = -1);
442
443 /** @brief Calculates the sum of a scaled array and another array.
444
445 The function scaleAdd is one of the classical primitive linear algebra operations, known as DAXPY
446 or SAXPY in [BLAS](http://en.wikipedia.org/wiki/Basic_Linear_Algebra_Subprograms). It calculates
447 the sum of a scaled array and another array:
448 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{scale} \cdot \texttt{src1} (I) +  \texttt{src2} (I)\f]
449 The function can also be emulated with a matrix expression, for example:
450 @code{.cpp}
451     Mat A(3, 3, CV_64F);
452     ...
453     A.row(0) = A.row(1)*2 + A.row(2);
454 @endcode
455 @param src1 first input array.
456 @param alpha scale factor for the first array.
457 @param src2 second input array of the same size and type as src1.
458 @param dst output array of the same size and type as src1.
459 @sa add, addWeighted, subtract, Mat::dot, Mat::convertTo
460 */
461 CV_EXPORTS_W void scaleAdd(InputArray src1, double alpha, InputArray src2, OutputArray dst);
462
463 /** @brief Calculates the weighted sum of two arrays.
464
465 The function addWeighted calculates the weighted sum of two arrays as follows:
466 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{saturate} ( \texttt{src1} (I)* \texttt{alpha} +  \texttt{src2} (I)* \texttt{beta} +  \texttt{gamma} )\f]
467 where I is a multi-dimensional index of array elements. In case of multi-channel arrays, each
468 channel is processed independently.
469 The function can be replaced with a matrix expression:
470 @code{.cpp}
471     dst = src1*alpha + src2*beta + gamma;
472 @endcode
473 @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get
474 result of an incorrect sign in the case of overflow.
475 @param src1 first input array.
476 @param alpha weight of the first array elements.
477 @param src2 second input array of the same size and channel number as src1.
478 @param beta weight of the second array elements.
479 @param gamma scalar added to each sum.
480 @param dst output array that has the same size and number of channels as the input arrays.
481 @param dtype optional depth of the output array; when both input arrays have the same depth, dtype
482 can be set to -1, which will be equivalent to src1.depth().
483 @sa  add, subtract, scaleAdd, Mat::convertTo
484 */
485 CV_EXPORTS_W void addWeighted(InputArray src1, double alpha, InputArray src2,
486                               double beta, double gamma, OutputArray dst, int dtype = -1);
487
488 /** @brief Scales, calculates absolute values, and converts the result to 8-bit.
489
490 On each element of the input array, the function convertScaleAbs
491 performs three operations sequentially: scaling, taking an absolute
492 value, conversion to an unsigned 8-bit type:
493 \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{saturate\_cast<uchar>} (| \texttt{src} (I)* \texttt{alpha} +  \texttt{beta} |)\f]
494 In case of multi-channel arrays, the function processes each channel
495 independently. When the output is not 8-bit, the operation can be
496 emulated by calling the Mat::convertTo method (or by using matrix
497 expressions) and then by calculating an absolute value of the result.
498 For example:
499 @code{.cpp}
500     Mat_<float> A(30,30);
501     randu(A, Scalar(-100), Scalar(100));
502     Mat_<float> B = A*5 + 3;
503     B = abs(B);
504     // Mat_<float> B = abs(A*5+3) will also do the job,
505     // but it will allocate a temporary matrix
506 @endcode
507 @param src input array.
508 @param dst output array.
509 @param alpha optional scale factor.
510 @param beta optional delta added to the scaled values.
511 @sa  Mat::convertTo, cv::abs(const Mat&)
512 */
513 CV_EXPORTS_W void convertScaleAbs(InputArray src, OutputArray dst,
514                                   double alpha = 1, double beta = 0);
515
516 /** @brief Performs a look-up table transform of an array.
517
518 The function LUT fills the output array with values from the look-up table. Indices of the entries
519 are taken from the input array. That is, the function processes each element of src as follows:
520 \f[\texttt{dst} (I)  \leftarrow \texttt{lut(src(I) + d)}\f]
521 where
522 \f[d =  \fork{0}{if \(\texttt{src}\) has depth \(\texttt{CV_8U}\)}{128}{if \(\texttt{src}\) has depth \(\texttt{CV_8S}\)}\f]
523 @param src input array of 8-bit elements.
524 @param lut look-up table of 256 elements; in case of multi-channel input array, the table should
525 either have a single channel (in this case the same table is used for all channels) or the same
526 number of channels as in the input array.
527 @param dst output array of the same size and number of channels as src, and the same depth as lut.
528 @sa  convertScaleAbs, Mat::convertTo
529 */
530 CV_EXPORTS_W void LUT(InputArray src, InputArray lut, OutputArray dst);
531
532 /** @brief Calculates the sum of array elements.
533
534 The functions sum calculate and return the sum of array elements,
535 independently for each channel.
536 @param src input array that must have from 1 to 4 channels.
537 @sa  countNonZero, mean, meanStdDev, norm, minMaxLoc, reduce
538 */
539 CV_EXPORTS_AS(sumElems) Scalar sum(InputArray src);
540
541 /** @brief Counts non-zero array elements.
542
543 The function returns the number of non-zero elements in src :
544 \f[\sum _{I: \; \texttt{src} (I) \ne0 } 1\f]
545 @param src single-channel array.
546 @sa  mean, meanStdDev, norm, minMaxLoc, calcCovarMatrix
547 */
548 CV_EXPORTS_W int countNonZero( InputArray src );
549
550 /** @brief Returns the list of locations of non-zero pixels
551
552 Given a binary matrix (likely returned from an operation such
553 as threshold(), compare(), >, ==, etc, return all of
554 the non-zero indices as a cv::Mat or std::vector<cv::Point> (x,y)
555 For example:
556 @code{.cpp}
557     cv::Mat binaryImage; // input, binary image
558     cv::Mat locations;   // output, locations of non-zero pixels
559     cv::findNonZero(binaryImage, locations);
560
561     // access pixel coordinates
562     Point pnt = locations.at<Point>(i);
563 @endcode
564 or
565 @code{.cpp}
566     cv::Mat binaryImage; // input, binary image
567     vector<Point> locations;   // output, locations of non-zero pixels
568     cv::findNonZero(binaryImage, locations);
569
570     // access pixel coordinates
571     Point pnt = locations[i];
572 @endcode
573 @param src single-channel array (type CV_8UC1)
574 @param idx the output array, type of cv::Mat or std::vector<Point>, corresponding to non-zero indices in the input
575 */
576 CV_EXPORTS_W void findNonZero( InputArray src, OutputArray idx );
577
578 /** @brief Calculates an average (mean) of array elements.
579
580 The function mean calculates the mean value M of array elements,
581 independently for each channel, and return it:
582 \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]
583 When all the mask elements are 0's, the functions return Scalar::all(0)
584 @param src input array that should have from 1 to 4 channels so that the result can be stored in
585 Scalar_ .
586 @param mask optional operation mask.
587 @sa  countNonZero, meanStdDev, norm, minMaxLoc
588 */
589 CV_EXPORTS_W Scalar mean(InputArray src, InputArray mask = noArray());
590
591 /** Calculates a mean and standard deviation of array elements.
592
593 The function meanStdDev calculates the mean and the standard deviation M
594 of array elements independently for each channel and returns it via the
595 output parameters:
596 \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]
597 When all the mask elements are 0's, the functions return
598 mean=stddev=Scalar::all(0).
599 @note The calculated standard deviation is only the diagonal of the
600 complete normalized covariance matrix. If the full matrix is needed, you
601 can reshape the multi-channel array M x N to the single-channel array
602 M\*N x mtx.channels() (only possible when the matrix is continuous) and
603 then pass the matrix to calcCovarMatrix .
604 @param src input array that should have from 1 to 4 channels so that the results can be stored in
605 Scalar_ 's.
606 @param mean output parameter: calculated mean value.
607 @param stddev output parameter: calculateded standard deviation.
608 @param mask optional operation mask.
609 @sa  countNonZero, mean, norm, minMaxLoc, calcCovarMatrix
610 */
611 CV_EXPORTS_W void meanStdDev(InputArray src, OutputArray mean, OutputArray stddev,
612                              InputArray mask=noArray());
613
614 /** @brief Calculates an absolute array norm, an absolute difference norm, or a
615 relative difference norm.
616
617 The functions norm calculate an absolute norm of src1 (when there is no
618 src2 ):
619
620 \f[norm =  \forkthree{\|\texttt{src1}\|_{L_{\infty}} =  \max _I | \texttt{src1} (I)|}{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_INF}\) }
621 { \| \texttt{src1} \| _{L_1} =  \sum _I | \texttt{src1} (I)|}{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_L1}\) }
622 { \| \texttt{src1} \| _{L_2} =  \sqrt{\sum_I \texttt{src1}(I)^2} }{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_L2}\) }\f]
623
624 or an absolute or relative difference norm if src2 is there:
625
626 \f[norm =  \forkthree{\|\texttt{src1}-\texttt{src2}\|_{L_{\infty}} =  \max _I | \texttt{src1} (I) -  \texttt{src2} (I)|}{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_INF}\) }
627 { \| \texttt{src1} - \texttt{src2} \| _{L_1} =  \sum _I | \texttt{src1} (I) -  \texttt{src2} (I)|}{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_L1}\) }
628 { \| \texttt{src1} - \texttt{src2} \| _{L_2} =  \sqrt{\sum_I (\texttt{src1}(I) - \texttt{src2}(I))^2} }{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_L2}\) }\f]
629
630 or
631
632 \f[norm =  \forkthree{\frac{\|\texttt{src1}-\texttt{src2}\|_{L_{\infty}}    }{\|\texttt{src2}\|_{L_{\infty}} }}{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_RELATIVE_INF}\) }
633 { \frac{\|\texttt{src1}-\texttt{src2}\|_{L_1} }{\|\texttt{src2}\|_{L_1}} }{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_RELATIVE_L1}\) }
634 { \frac{\|\texttt{src1}-\texttt{src2}\|_{L_2} }{\|\texttt{src2}\|_{L_2}} }{if  \(\texttt{normType} = \texttt{NORM_RELATIVE_L2}\) }\f]
635
636 The functions norm return the calculated norm.
637
638 When the mask parameter is specified and it is not empty, the norm is
639 calculated only over the region specified by the mask.
640
641 A multi-channel input arrays are treated as a single-channel, that is,
642 the results for all channels are combined.
643
644 @param src1 first input array.
645 @param normType type of the norm (see cv::NormTypes).
646 @param mask optional operation mask; it must have the same size as src1 and CV_8UC1 type.
647 */
648 CV_EXPORTS_W double norm(InputArray src1, int normType = NORM_L2, InputArray mask = noArray());
649
650 /** @overload
651 @param src1 first input array.
652 @param src2 second input array of the same size and the same type as src1.
653 @param normType type of the norm (cv::NormTypes).
654 @param mask optional operation mask; it must have the same size as src1 and CV_8UC1 type.
655 */
656 CV_EXPORTS_W double norm(InputArray src1, InputArray src2,
657                          int normType = NORM_L2, InputArray mask = noArray());
658 /** @overload
659 @param src first input array.
660 @param normType type of the norm (see cv::NormTypes).
661 */
662 CV_EXPORTS double norm( const SparseMat& src, int normType );
663
664 /** @brief computes PSNR image/video quality metric
665
666 see http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_signal-to-noise_ratio for details
667 @todo document
668   */
669 CV_EXPORTS_W double PSNR(InputArray src1, InputArray src2);
670
671 /** @brief naive nearest neighbor finder
672
673 see http://en.wikipedia.org/wiki/Nearest_neighbor_search
674 @todo document
675   */
676 CV_EXPORTS_W void batchDistance(InputArray src1, InputArray src2,
677                                 OutputArray dist, int dtype, OutputArray nidx,
678                                 int normType = NORM_L2, int K = 0,
679                                 InputArray mask = noArray(), int update = 0,
680                                 bool crosscheck = false);
681
682 /** @brief Normalizes the norm or value range of an array.
683
684 The functions normalize scale and shift the input array elements so that
685 \f[\| \texttt{dst} \| _{L_p}= \texttt{alpha}\f]
686 (where p=Inf, 1 or 2) when normType=NORM_INF, NORM_L1, or NORM_L2, respectively; or so that
687 \f[\min _I  \texttt{dst} (I)= \texttt{alpha} , \, \, \max _I  \texttt{dst} (I)= \texttt{beta}\f]
688
689 when normType=NORM_MINMAX (for dense arrays only). The optional mask specifies a sub-array to be
690 normalized. This means that the norm or min-n-max are calculated over the sub-array, and then this
691 sub-array is modified to be normalized. If you want to only use the mask to calculate the norm or
692 min-max but modify the whole array, you can use norm and Mat::convertTo.
693
694 In case of sparse matrices, only the non-zero values are analyzed and transformed. Because of this,
695 the range transformation for sparse matrices is not allowed since it can shift the zero level.
696
697 Possible usage with some positive example data:
698 @code{.cpp}
699     vector<double> positiveData = { 2.0, 8.0, 10.0 };
700     vector<double> normalizedData_l1, normalizedData_l2, normalizedData_inf, normalizedData_minmax;
701
702     // Norm to probability (total count)
703     // sum(numbers) = 20.0
704     // 2.0      0.1     (2.0/20.0)
705     // 8.0      0.4     (8.0/20.0)
706     // 10.0     0.5     (10.0/20.0)
707     normalize(positiveData, normalizedData_l1, 1.0, 0.0, NORM_L1);
708
709     // Norm to unit vector: ||positiveData|| = 1.0
710     // 2.0      0.15
711     // 8.0      0.62
712     // 10.0     0.77
713     normalize(positiveData, normalizedData_l2, 1.0, 0.0, NORM_L2);
714
715     // Norm to max element
716     // 2.0      0.2     (2.0/10.0)
717     // 8.0      0.8     (8.0/10.0)
718     // 10.0     1.0     (10.0/10.0)
719     normalize(positiveData, normalizedData_inf, 1.0, 0.0, NORM_INF);
720
721     // Norm to range [0.0;1.0]
722     // 2.0      0.0     (shift to left border)
723     // 8.0      0.75    (6.0/8.0)
724     // 10.0     1.0     (shift to right border)
725     normalize(positiveData, normalizedData_minmax, 1.0, 0.0, NORM_MINMAX);
726 @endcode
727
728 @param src input array.
729 @param dst output array of the same size as src .
730 @param alpha norm value to normalize to or the lower range boundary in case of the range
731 normalization.
732 @param beta upper range boundary in case of the range normalization; it is not used for the norm
733 normalization.
734 @param norm_type normalization type (see cv::NormTypes).
735 @param dtype when negative, the output array has the same type as src; otherwise, it has the same
736 number of channels as src and the depth =CV_MAT_DEPTH(dtype).
737 @param mask optional operation mask.
738 @sa norm, Mat::convertTo, SparseMat::convertTo
739 */
740 CV_EXPORTS_W void normalize( InputArray src, InputOutputArray dst, double alpha = 1, double beta = 0,
741                              int norm_type = NORM_L2, int dtype = -1, InputArray mask = noArray());
742
743 /** @overload
744 @param src input array.
745 @param dst output array of the same size as src .
746 @param alpha norm value to normalize to or the lower range boundary in case of the range
747 normalization.
748 @param normType normalization type (see cv::NormTypes).
749 */
750 CV_EXPORTS void normalize( const SparseMat& src, SparseMat& dst, double alpha, int normType );
751
752 /** @brief Finds the global minimum and maximum in an array.
753
754 The functions minMaxLoc find the minimum and maximum element values and their positions. The
755 extremums are searched across the whole array or, if mask is not an empty array, in the specified
756 array region.
757
758 The functions do not work with multi-channel arrays. If you need to find minimum or maximum
759 elements across all the channels, use Mat::reshape first to reinterpret the array as
760 single-channel. Or you may extract the particular channel using either extractImageCOI , or
761 mixChannels , or split .
762 @param src input single-channel array.
763 @param minVal pointer to the returned minimum value; NULL is used if not required.
764 @param maxVal pointer to the returned maximum value; NULL is used if not required.
765 @param minLoc pointer to the returned minimum location (in 2D case); NULL is used if not required.
766 @param maxLoc pointer to the returned maximum location (in 2D case); NULL is used if not required.
767 @param mask optional mask used to select a sub-array.
768 @sa max, min, compare, inRange, extractImageCOI, mixChannels, split, Mat::reshape
769 */
770 CV_EXPORTS_W void minMaxLoc(InputArray src, CV_OUT double* minVal,
771                             CV_OUT double* maxVal = 0, CV_OUT Point* minLoc = 0,
772                             CV_OUT Point* maxLoc = 0, InputArray mask = noArray());
773
774
775 /** @brief Finds the global minimum and maximum in an array
776
777 The function minMaxIdx finds the minimum and maximum element values and their positions. The
778 extremums are searched across the whole array or, if mask is not an empty array, in the specified
779 array region. The function does not work with multi-channel arrays. If you need to find minimum or
780 maximum elements across all the channels, use Mat::reshape first to reinterpret the array as
781 single-channel. Or you may extract the particular channel using either extractImageCOI , or
782 mixChannels , or split . In case of a sparse matrix, the minimum is found among non-zero elements
783 only.
784 @note When minIdx is not NULL, it must have at least 2 elements (as well as maxIdx), even if src is
785 a single-row or single-column matrix. In OpenCV (following MATLAB) each array has at least 2
786 dimensions, i.e. single-column matrix is Mx1 matrix (and therefore minIdx/maxIdx will be
787 (i1,0)/(i2,0)) and single-row matrix is 1xN matrix (and therefore minIdx/maxIdx will be
788 (0,j1)/(0,j2)).
789 @param src input single-channel array.
790 @param minVal pointer to the returned minimum value; NULL is used if not required.
791 @param maxVal pointer to the returned maximum value; NULL is used if not required.
792 @param minIdx pointer to the returned minimum location (in nD case); NULL is used if not required;
793 Otherwise, it must point to an array of src.dims elements, the coordinates of the minimum element
794 in each dimension are stored there sequentially.
795 @param maxIdx pointer to the returned maximum location (in nD case). NULL is used if not required.
796 @param mask specified array region
797 */
798 CV_EXPORTS void minMaxIdx(InputArray src, double* minVal, double* maxVal = 0,
799                           int* minIdx = 0, int* maxIdx = 0, InputArray mask = noArray());
800
801 /** @overload
802 @param a input single-channel array.
803 @param minVal pointer to the returned minimum value; NULL is used if not required.
804 @param maxVal pointer to the returned maximum value; NULL is used if not required.
805 @param minIdx pointer to the returned minimum location (in nD case); NULL is used if not required;
806 Otherwise, it must point to an array of src.dims elements, the coordinates of the minimum element
807 in each dimension are stored there sequentially.
808 @param maxIdx pointer to the returned maximum location (in nD case). NULL is used if not required.
809 */
810 CV_EXPORTS void minMaxLoc(const SparseMat& a, double* minVal,
811                           double* maxVal, int* minIdx = 0, int* maxIdx = 0);
812
813 /** @brief Reduces a matrix to a vector.
814
815 The function reduce reduces the matrix to a vector by treating the matrix rows/columns as a set of
816 1D vectors and performing the specified operation on the vectors until a single row/column is
817 obtained. For example, the function can be used to compute horizontal and vertical projections of a
818 raster image. In case of REDUCE_SUM and REDUCE_AVG , the output may have a larger element
819 bit-depth to preserve accuracy. And multi-channel arrays are also supported in these two reduction
820 modes.
821 @param src input 2D matrix.
822 @param dst output vector. Its size and type is defined by dim and dtype parameters.
823 @param dim dimension index along which the matrix is reduced. 0 means that the matrix is reduced to
824 a single row. 1 means that the matrix is reduced to a single column.
825 @param rtype reduction operation that could be one of cv::ReduceTypes
826 @param dtype when negative, the output vector will have the same type as the input matrix,
827 otherwise, its type will be CV_MAKE_TYPE(CV_MAT_DEPTH(dtype), src.channels()).
828 @sa repeat
829 */
830 CV_EXPORTS_W void reduce(InputArray src, OutputArray dst, int dim, int rtype, int dtype = -1);
831
832 /** @brief Creates one multichannel array out of several single-channel ones.
833
834 The functions merge merge several arrays to make a single multi-channel array. That is, each
835 element of the output array will be a concatenation of the elements of the input arrays, where
836 elements of i-th input array are treated as mv[i].channels()-element vectors.
837
838 The function split does the reverse operation. If you need to shuffle channels in some other
839 advanced way, use mixChannels .
840 @param mv input array of matrices to be merged; all the matrices in mv must have the same
841 size and the same depth.
842 @param count number of input matrices when mv is a plain C array; it must be greater than zero.
843 @param dst output array of the same size and the same depth as mv[0]; The number of channels will
844 be the total number of channels in the matrix array.
845 @sa  mixChannels, split, Mat::reshape
846 */
847 CV_EXPORTS void merge(const Mat* mv, size_t count, OutputArray dst);
848
849 /** @overload
850 @param mv input vector of matrices to be merged; all the matrices in mv must have the same
851 size and the same depth.
852 @param dst output array of the same size and the same depth as mv[0]; The number of channels will
853 be the total number of channels in the matrix array.
854   */
855 CV_EXPORTS_W void merge(InputArrayOfArrays mv, OutputArray dst);
856
857 /** @brief Divides a multi-channel array into several single-channel arrays.
858
859 The functions split split a multi-channel array into separate single-channel arrays:
860 \f[\texttt{mv} [c](I) =  \texttt{src} (I)_c\f]
861 If you need to extract a single channel or do some other sophisticated channel permutation, use
862 mixChannels .
863 @param src input multi-channel array.
864 @param mvbegin output array; the number of arrays must match src.channels(); the arrays themselves are
865 reallocated, if needed.
866 @sa merge, mixChannels, cvtColor
867 */
868 CV_EXPORTS void split(const Mat& src, Mat* mvbegin);
869
870 /** @overload
871 @param m input multi-channel array.
872 @param mv output vector of arrays; the arrays themselves are reallocated, if needed.
873 */
874 CV_EXPORTS_W void split(InputArray m, OutputArrayOfArrays mv);
875
876 /** @brief Copies specified channels from input arrays to the specified channels of
877 output arrays.
878
879 The functions mixChannels provide an advanced mechanism for shuffling image channels.
880
881 split and merge and some forms of cvtColor are partial cases of mixChannels .
882
883 In the example below, the code splits a 4-channel RGBA image into a 3-channel BGR (with R and B
884 channels swapped) and a separate alpha-channel image:
885 @code{.cpp}
886     Mat rgba( 100, 100, CV_8UC4, Scalar(1,2,3,4) );
887     Mat bgr( rgba.rows, rgba.cols, CV_8UC3 );
888     Mat alpha( rgba.rows, rgba.cols, CV_8UC1 );
889
890     // forming an array of matrices is a quite efficient operation,
891     // because the matrix data is not copied, only the headers
892     Mat out[] = { bgr, alpha };
893     // rgba[0] -> bgr[2], rgba[1] -> bgr[1],
894     // rgba[2] -> bgr[0], rgba[3] -> alpha[0]
895     int from_to[] = { 0,2, 1,1, 2,0, 3,3 };
896     mixChannels( &rgba, 1, out, 2, from_to, 4 );
897 @endcode
898 @note Unlike many other new-style C++ functions in OpenCV (see the introduction section and
899 Mat::create ), mixChannels requires the output arrays to be pre-allocated before calling the
900 function.
901 @param src input array or vector of matricesl; all of the matrices must have the same size and the
902 same depth.
903 @param nsrcs number of matrices in src.
904 @param dst output array or vector of matrices; all the matrices *must be allocated*; their size and
905 depth must be the same as in src[0].
906 @param ndsts number of matrices in dst.
907 @param fromTo array of index pairs specifying which channels are copied and where; fromTo[k\*2] is
908 a 0-based index of the input channel in src, fromTo[k\*2+1] is an index of the output channel in
909 dst; the continuous channel numbering is used: the first input image channels are indexed from 0 to
910 src[0].channels()-1, the second input image channels are indexed from src[0].channels() to
911 src[0].channels() + src[1].channels()-1, and so on, the same scheme is used for the output image
912 channels; as a special case, when fromTo[k\*2] is negative, the corresponding output channel is
913 filled with zero .
914 @param npairs number of index pairs in fromTo.
915 @sa split, merge, cvtColor
916 */
917 CV_EXPORTS void mixChannels(const Mat* src, size_t nsrcs, Mat* dst, size_t ndsts,
918                             const int* fromTo, size_t npairs);
919
920 /** @overload
921 @param src input array or vector of matricesl; all of the matrices must have the same size and the
922 same depth.
923 @param dst output array or vector of matrices; all the matrices *must be allocated*; their size and
924 depth must be the same as in src[0].
925 @param fromTo array of index pairs specifying which channels are copied and where; fromTo[k\*2] is
926 a 0-based index of the input channel in src, fromTo[k\*2+1] is an index of the output channel in
927 dst; the continuous channel numbering is used: the first input image channels are indexed from 0 to
928 src[0].channels()-1, the second input image channels are indexed from src[0].channels() to
929 src[0].channels() + src[1].channels()-1, and so on, the same scheme is used for the output image
930 channels; as a special case, when fromTo[k\*2] is negative, the corresponding output channel is
931 filled with zero .
932 @param npairs number of index pairs in fromTo.
933 */
934 CV_EXPORTS void mixChannels(InputArrayOfArrays src, InputOutputArrayOfArrays dst,
935                             const int* fromTo, size_t npairs);
936
937 /** @overload
938 @param src input array or vector of matricesl; all of the matrices must have the same size and the
939 same depth.
940 @param dst output array or vector of matrices; all the matrices *must be allocated*; their size and
941 depth must be the same as in src[0].
942 @param fromTo array of index pairs specifying which channels are copied and where; fromTo[k\*2] is
943 a 0-based index of the input channel in src, fromTo[k\*2+1] is an index of the output channel in
944 dst; the continuous channel numbering is used: the first input image channels are indexed from 0 to
945 src[0].channels()-1, the second input image channels are indexed from src[0].channels() to
946 src[0].channels() + src[1].channels()-1, and so on, the same scheme is used for the output image
947 channels; as a special case, when fromTo[k\*2] is negative, the corresponding output channel is
948 filled with zero .
949 */
950 CV_EXPORTS_W void mixChannels(InputArrayOfArrays src, InputOutputArrayOfArrays dst,
951                               const std::vector<int>& fromTo);
952
953 /** @brief extracts a single channel from src (coi is 0-based index)
954 @todo document
955 */
956 CV_EXPORTS_W void extractChannel(InputArray src, OutputArray dst, int coi);
957
958 /** @brief inserts a single channel to dst (coi is 0-based index)
959 @todo document
960 */
961 CV_EXPORTS_W void insertChannel(InputArray src, InputOutputArray dst, int coi);
962
963 /** @brief Flips a 2D array around vertical, horizontal, or both axes.
964
965 The function flip flips the array in one of three different ways (row
966 and column indices are 0-based):
967 \f[\texttt{dst} _{ij} =
968 \left\{
969 \begin{array}{l l}
970 \texttt{src} _{\texttt{src.rows}-i-1,j} & if\;  \texttt{flipCode} = 0 \\
971 \texttt{src} _{i, \texttt{src.cols} -j-1} & if\;  \texttt{flipCode} > 0 \\
972 \texttt{src} _{ \texttt{src.rows} -i-1, \texttt{src.cols} -j-1} & if\; \texttt{flipCode} < 0 \\
973 \end{array}
974 \right.\f]
975 The example scenarios of using the function are the following:
976 *   Vertical flipping of the image (flipCode == 0) to switch between
977     top-left and bottom-left image origin. This is a typical operation
978     in video processing on Microsoft Windows\* OS.
979 *   Horizontal flipping of the image with the subsequent horizontal
980     shift and absolute difference calculation to check for a
981     vertical-axis symmetry (flipCode \> 0).
982 *   Simultaneous horizontal and vertical flipping of the image with
983     the subsequent shift and absolute difference calculation to check
984     for a central symmetry (flipCode \< 0).
985 *   Reversing the order of point arrays (flipCode \> 0 or
986     flipCode == 0).
987 @param src input array.
988 @param dst output array of the same size and type as src.
989 @param flipCode a flag to specify how to flip the array; 0 means
990 flipping around the x-axis and positive value (for example, 1) means
991 flipping around y-axis. Negative value (for example, -1) means flipping
992 around both axes.
993 @sa transpose , repeat , completeSymm
994 */
995 CV_EXPORTS_W void flip(InputArray src, OutputArray dst, int flipCode);
996
997 /** @brief Fills the output array with repeated copies of the input array.
998
999 The functions repeat duplicate the input array one or more times along each of the two axes:
1000 \f[\texttt{dst} _{ij}= \texttt{src} _{i\mod src.rows, \; j\mod src.cols }\f]
1001 The second variant of the function is more convenient to use with @ref MatrixExpressions.
1002 @param src input array to replicate.
1003 @param dst output array of the same type as src.
1004 @param ny Flag to specify how many times the src is repeated along the
1005 vertical axis.
1006 @param nx Flag to specify how many times the src is repeated along the
1007 horizontal axis.
1008 @sa reduce
1009 */
1010 CV_EXPORTS_W void repeat(InputArray src, int ny, int nx, OutputArray dst);
1011
1012 /** @overload
1013 @param src input array to replicate.
1014 @param ny Flag to specify how many times the src is repeated along the
1015 vertical axis.
1016 @param nx Flag to specify how many times the src is repeated along the
1017 horizontal axis.
1018   */
1019 CV_EXPORTS Mat repeat(const Mat& src, int ny, int nx);
1020
1021 /** @brief Applies horizontal concatenation to given matrices.
1022
1023 The function horizontally concatenates two or more cv::Mat matrices (with the same number of rows).
1024 @code{.cpp}
1025     cv::Mat matArray[] = { cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1026                            cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1027                            cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1028
1029     cv::Mat out;
1030     cv::hconcat( matArray, 3, out );
1031     //out:
1032     //[1, 2, 3;
1033     // 1, 2, 3;
1034     // 1, 2, 3;
1035     // 1, 2, 3]
1036 @endcode
1037 @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of rows and the same depth.
1038 @param nsrc number of matrices in src.
1039 @param dst output array. It has the same number of rows and depth as the src, and the sum of cols of the src.
1040 @sa cv::vconcat(const Mat*, size_t, OutputArray), @sa cv::vconcat(InputArrayOfArrays, OutputArray) and @sa cv::vconcat(InputArray, InputArray, OutputArray)
1041 */
1042 CV_EXPORTS void hconcat(const Mat* src, size_t nsrc, OutputArray dst);
1043 /** @overload
1044  @code{.cpp}
1045     cv::Mat_<float> A = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 1, 4,
1046                                                   2, 5,
1047                                                   3, 6);
1048     cv::Mat_<float> B = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 7, 10,
1049                                                   8, 11,
1050                                                   9, 12);
1051
1052     cv::Mat C;
1053     cv::hconcat(A, B, C);
1054     //C:
1055     //[1, 4, 7, 10;
1056     // 2, 5, 8, 11;
1057     // 3, 6, 9, 12]
1058  @endcode
1059  @param src1 first input array to be considered for horizontal concatenation.
1060  @param src2 second input array to be considered for horizontal concatenation.
1061  @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.
1062  */
1063 CV_EXPORTS void hconcat(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1064 /** @overload
1065  @code{.cpp}
1066     std::vector<cv::Mat> matrices = { cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1067                                       cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1068                                       cv::Mat(4, 1, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1069
1070     cv::Mat out;
1071     cv::hconcat( matrices, out );
1072     //out:
1073     //[1, 2, 3;
1074     // 1, 2, 3;
1075     // 1, 2, 3;
1076     // 1, 2, 3]
1077  @endcode
1078  @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of rows and the same depth.
1079  @param dst output array. It has the same number of rows and depth as the src, and the sum of cols of the src.
1080 same depth.
1081  */
1082 CV_EXPORTS_W void hconcat(InputArrayOfArrays src, OutputArray dst);
1083
1084 /** @brief Applies vertical concatenation to given matrices.
1085
1086 The function vertically concatenates two or more cv::Mat matrices (with the same number of cols).
1087 @code{.cpp}
1088     cv::Mat matArray[] = { cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1089                            cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1090                            cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1091
1092     cv::Mat out;
1093     cv::vconcat( matArray, 3, out );
1094     //out:
1095     //[1,   1,   1,   1;
1096     // 2,   2,   2,   2;
1097     // 3,   3,   3,   3]
1098 @endcode
1099 @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of cols and the same depth.
1100 @param nsrc number of matrices in src.
1101 @param dst output array. It has the same number of cols and depth as the src, and the sum of rows of the src.
1102 @sa cv::hconcat(const Mat*, size_t, OutputArray), @sa cv::hconcat(InputArrayOfArrays, OutputArray) and @sa cv::hconcat(InputArray, InputArray, OutputArray)
1103 */
1104 CV_EXPORTS void vconcat(const Mat* src, size_t nsrc, OutputArray dst);
1105 /** @overload
1106  @code{.cpp}
1107     cv::Mat_<float> A = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 1, 7,
1108                                                   2, 8,
1109                                                   3, 9);
1110     cv::Mat_<float> B = (cv::Mat_<float>(3, 2) << 4, 10,
1111                                                   5, 11,
1112                                                   6, 12);
1113
1114     cv::Mat C;
1115     cv::vconcat(A, B, C);
1116     //C:
1117     //[1, 7;
1118     // 2, 8;
1119     // 3, 9;
1120     // 4, 10;
1121     // 5, 11;
1122     // 6, 12]
1123  @endcode
1124  @param src1 first input array to be considered for vertical concatenation.
1125  @param src2 second input array to be considered for vertical concatenation.
1126  @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.
1127  */
1128 CV_EXPORTS void vconcat(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1129 /** @overload
1130  @code{.cpp}
1131     std::vector<cv::Mat> matrices = { cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(1)),
1132                                       cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(2)),
1133                                       cv::Mat(1, 4, CV_8UC1, cv::Scalar(3)),};
1134
1135     cv::Mat out;
1136     cv::vconcat( matrices, out );
1137     //out:
1138     //[1,   1,   1,   1;
1139     // 2,   2,   2,   2;
1140     // 3,   3,   3,   3]
1141  @endcode
1142  @param src input array or vector of matrices. all of the matrices must have the same number of cols and the same depth
1143  @param dst output array. It has the same number of cols and depth as the src, and the sum of rows of the src.
1144 same depth.
1145  */
1146 CV_EXPORTS_W void vconcat(InputArrayOfArrays src, OutputArray dst);
1147
1148 /** @brief computes bitwise conjunction of the two arrays (dst = src1 & src2)
1149 Calculates the per-element bit-wise conjunction of two arrays or an
1150 array and a scalar.
1151
1152 The function calculates the per-element bit-wise logical conjunction for:
1153 *   Two arrays when src1 and src2 have the same size:
1154     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \wedge \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1155 *   An array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has
1156     the same number of elements as `src1.channels()`:
1157     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \wedge \texttt{src2} \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1158 *   A scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has
1159     the same number of elements as `src2.channels()`:
1160     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \wedge \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1161 In case of floating-point arrays, their machine-specific bit
1162 representations (usually IEEE754-compliant) are used for the operation.
1163 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1164 independently. In the second and third cases above, the scalar is first
1165 converted to the array type.
1166 @param src1 first input array or a scalar.
1167 @param src2 second input array or a scalar.
1168 @param dst output array that has the same size and type as the input
1169 arrays.
1170 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1171 specifies elements of the output array to be changed.
1172 */
1173 CV_EXPORTS_W void bitwise_and(InputArray src1, InputArray src2,
1174                               OutputArray dst, InputArray mask = noArray());
1175
1176 /** @brief Calculates the per-element bit-wise disjunction of two arrays or an
1177 array and a scalar.
1178
1179 The function calculates the per-element bit-wise logical disjunction for:
1180 *   Two arrays when src1 and src2 have the same size:
1181     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \vee \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1182 *   An array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has
1183     the same number of elements as `src1.channels()`:
1184     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \vee \texttt{src2} \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1185 *   A scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has
1186     the same number of elements as `src2.channels()`:
1187     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \vee \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1188 In case of floating-point arrays, their machine-specific bit
1189 representations (usually IEEE754-compliant) are used for the operation.
1190 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1191 independently. In the second and third cases above, the scalar is first
1192 converted to the array type.
1193 @param src1 first input array or a scalar.
1194 @param src2 second input array or a scalar.
1195 @param dst output array that has the same size and type as the input
1196 arrays.
1197 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1198 specifies elements of the output array to be changed.
1199 */
1200 CV_EXPORTS_W void bitwise_or(InputArray src1, InputArray src2,
1201                              OutputArray dst, InputArray mask = noArray());
1202
1203 /** @brief Calculates the per-element bit-wise "exclusive or" operation on two
1204 arrays or an array and a scalar.
1205
1206 The function calculates the per-element bit-wise logical "exclusive-or"
1207 operation for:
1208 *   Two arrays when src1 and src2 have the same size:
1209     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \oplus \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1210 *   An array and a scalar when src2 is constructed from Scalar or has
1211     the same number of elements as `src1.channels()`:
1212     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \oplus \texttt{src2} \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1213 *   A scalar and an array when src1 is constructed from Scalar or has
1214     the same number of elements as `src2.channels()`:
1215     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \oplus \texttt{src2} (I) \quad \texttt{if mask} (I) \ne0\f]
1216 In case of floating-point arrays, their machine-specific bit
1217 representations (usually IEEE754-compliant) are used for the operation.
1218 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1219 independently. In the 2nd and 3rd cases above, the scalar is first
1220 converted to the array type.
1221 @param src1 first input array or a scalar.
1222 @param src2 second input array or a scalar.
1223 @param dst output array that has the same size and type as the input
1224 arrays.
1225 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1226 specifies elements of the output array to be changed.
1227 */
1228 CV_EXPORTS_W void bitwise_xor(InputArray src1, InputArray src2,
1229                               OutputArray dst, InputArray mask = noArray());
1230
1231 /** @brief  Inverts every bit of an array.
1232
1233 The function calculates per-element bit-wise inversion of the input
1234 array:
1235 \f[\texttt{dst} (I) =  \neg \texttt{src} (I)\f]
1236 In case of a floating-point input array, its machine-specific bit
1237 representation (usually IEEE754-compliant) is used for the operation. In
1238 case of multi-channel arrays, each channel is processed independently.
1239 @param src input array.
1240 @param dst output array that has the same size and type as the input
1241 array.
1242 @param mask optional operation mask, 8-bit single channel array, that
1243 specifies elements of the output array to be changed.
1244 */
1245 CV_EXPORTS_W void bitwise_not(InputArray src, OutputArray dst,
1246                               InputArray mask = noArray());
1247
1248 /** @brief Calculates the per-element absolute difference between two arrays or between an array and a scalar.
1249
1250 The function absdiff calculates:
1251 *   Absolute difference between two arrays when they have the same
1252     size and type:
1253     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} (| \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2}(I)|)\f]
1254 *   Absolute difference between an array and a scalar when the second
1255     array is constructed from Scalar or has as many elements as the
1256     number of channels in `src1`:
1257     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} (| \texttt{src1}(I) -  \texttt{src2} |)\f]
1258 *   Absolute difference between a scalar and an array when the first
1259     array is constructed from Scalar or has as many elements as the
1260     number of channels in `src2`:
1261     \f[\texttt{dst}(I) =  \texttt{saturate} (| \texttt{src1} -  \texttt{src2}(I) |)\f]
1262     where I is a multi-dimensional index of array elements. In case of
1263     multi-channel arrays, each channel is processed independently.
1264 @note Saturation is not applied when the arrays have the depth CV_32S.
1265 You may even get a negative value in the case of overflow.
1266 @param src1 first input array or a scalar.
1267 @param src2 second input array or a scalar.
1268 @param dst output array that has the same size and type as input arrays.
1269 @sa cv::abs(const Mat&)
1270 */
1271 CV_EXPORTS_W void absdiff(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1272
1273 /** @brief  Checks if array elements lie between the elements of two other arrays.
1274
1275 The function checks the range as follows:
1276 -   For every element of a single-channel input array:
1277     \f[\texttt{dst} (I)= \texttt{lowerb} (I)_0  \leq \texttt{src} (I)_0 \leq  \texttt{upperb} (I)_0\f]
1278 -   For two-channel arrays:
1279     \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]
1280 -   and so forth.
1281
1282 That is, dst (I) is set to 255 (all 1 -bits) if src (I) is within the
1283 specified 1D, 2D, 3D, ... box and 0 otherwise.
1284
1285 When the lower and/or upper boundary parameters are scalars, the indexes
1286 (I) at lowerb and upperb in the above formulas should be omitted.
1287 @param src first input array.
1288 @param lowerb inclusive lower boundary array or a scalar.
1289 @param upperb inclusive upper boundary array or a scalar.
1290 @param dst output array of the same size as src and CV_8U type.
1291 */
1292 CV_EXPORTS_W void inRange(InputArray src, InputArray lowerb,
1293                           InputArray upperb, OutputArray dst);
1294
1295 /** @brief Performs the per-element comparison of two arrays or an array and scalar value.
1296
1297 The function compares:
1298 *   Elements of two arrays when src1 and src2 have the same size:
1299     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1} (I)  \,\texttt{cmpop}\, \texttt{src2} (I)\f]
1300 *   Elements of src1 with a scalar src2 when src2 is constructed from
1301     Scalar or has a single element:
1302     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}(I) \,\texttt{cmpop}\,  \texttt{src2}\f]
1303 *   src1 with elements of src2 when src1 is constructed from Scalar or
1304     has a single element:
1305     \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{src1}  \,\texttt{cmpop}\, \texttt{src2} (I)\f]
1306 When the comparison result is true, the corresponding element of output
1307 array is set to 255. The comparison operations can be replaced with the
1308 equivalent matrix expressions:
1309 @code{.cpp}
1310     Mat dst1 = src1 >= src2;
1311     Mat dst2 = src1 < 8;
1312     ...
1313 @endcode
1314 @param src1 first input array or a scalar; when it is an array, it must have a single channel.
1315 @param src2 second input array or a scalar; when it is an array, it must have a single channel.
1316 @param dst output array of type ref CV_8U that has the same size and the same number of channels as
1317     the input arrays.
1318 @param cmpop a flag, that specifies correspondence between the arrays (cv::CmpTypes)
1319 @sa checkRange, min, max, threshold
1320 */
1321 CV_EXPORTS_W void compare(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, int cmpop);
1322
1323 /** @brief Calculates per-element minimum of two arrays or an array and a scalar.
1324
1325 The functions min calculate the per-element minimum of two arrays:
1326 \f[\texttt{dst} (I)= \min ( \texttt{src1} (I), \texttt{src2} (I))\f]
1327 or array and a scalar:
1328 \f[\texttt{dst} (I)= \min ( \texttt{src1} (I), \texttt{value} )\f]
1329 @param src1 first input array.
1330 @param src2 second input array of the same size and type as src1.
1331 @param dst output array of the same size and type as src1.
1332 @sa max, compare, inRange, minMaxLoc
1333 */
1334 CV_EXPORTS_W void min(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1335 /** @overload
1336 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1337 */
1338 CV_EXPORTS void min(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst);
1339 /** @overload
1340 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1341 */
1342 CV_EXPORTS void min(const UMat& src1, const UMat& src2, UMat& dst);
1343
1344 /** @brief Calculates per-element maximum of two arrays or an array and a scalar.
1345
1346 The functions max calculate the per-element maximum of two arrays:
1347 \f[\texttt{dst} (I)= \max ( \texttt{src1} (I), \texttt{src2} (I))\f]
1348 or array and a scalar:
1349 \f[\texttt{dst} (I)= \max ( \texttt{src1} (I), \texttt{value} )\f]
1350 @param src1 first input array.
1351 @param src2 second input array of the same size and type as src1 .
1352 @param dst output array of the same size and type as src1.
1353 @sa  min, compare, inRange, minMaxLoc, @ref MatrixExpressions
1354 */
1355 CV_EXPORTS_W void max(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);
1356 /** @overload
1357 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1358 */
1359 CV_EXPORTS void max(const Mat& src1, const Mat& src2, Mat& dst);
1360 /** @overload
1361 needed to avoid conflicts with const _Tp& std::min(const _Tp&, const _Tp&, _Compare)
1362 */
1363 CV_EXPORTS void max(const UMat& src1, const UMat& src2, UMat& dst);
1364
1365 /** @brief Calculates a square root of array elements.
1366
1367 The functions sqrt calculate a square root of each input array element.
1368 In case of multi-channel arrays, each channel is processed
1369 independently. The accuracy is approximately the same as of the built-in
1370 std::sqrt .
1371 @param src input floating-point array.
1372 @param dst output array of the same size and type as src.
1373 */
1374 CV_EXPORTS_W void sqrt(InputArray src, OutputArray dst);
1375
1376 /** @brief Raises every array element to a power.
1377
1378 The function pow raises every element of the input array to power :
1379 \f[\texttt{dst} (I) =  \fork{\texttt{src}(I)^{power}}{if \(\texttt{power}\) is integer}{|\texttt{src}(I)|^{power}}{otherwise}\f]
1380
1381 So, for a non-integer power exponent, the absolute values of input array
1382 elements are used. However, it is possible to get true values for
1383 negative values using some extra operations. In the example below,
1384 computing the 5th root of array src shows:
1385 @code{.cpp}
1386     Mat mask = src < 0;
1387     pow(src, 1./5, dst);
1388     subtract(Scalar::all(0), dst, dst, mask);
1389 @endcode
1390 For some values of power, such as integer values, 0.5 and -0.5,
1391 specialized faster algorithms are used.
1392
1393 Special values (NaN, Inf) are not handled.
1394 @param src input array.
1395 @param power exponent of power.
1396 @param dst output array of the same size and type as src.
1397 @sa sqrt, exp, log, cartToPolar, polarToCart
1398 */
1399 CV_EXPORTS_W void pow(InputArray src, double power, OutputArray dst);
1400
1401 /** @brief Calculates the exponent of every array element.
1402
1403 The function exp calculates the exponent of every element of the input
1404 array:
1405 \f[\texttt{dst} [I] = e^{ src(I) }\f]
1406
1407 The maximum relative error is about 7e-6 for single-precision input and
1408 less than 1e-10 for double-precision input. Currently, the function
1409 converts denormalized values to zeros on output. Special values (NaN,
1410 Inf) are not handled.
1411 @param src input array.
1412 @param dst output array of the same size and type as src.
1413 @sa log , cartToPolar , polarToCart , phase , pow , sqrt , magnitude
1414 */
1415 CV_EXPORTS_W void exp(InputArray src, OutputArray dst);
1416
1417 /** @brief Calculates the natural logarithm of every array element.
1418
1419 The function log calculates the natural logarithm of the absolute value
1420 of every element of the input array:
1421 \f[\texttt{dst} (I) =  \fork{\log |\texttt{src}(I)|}{if \(\texttt{src}(I) \ne 0\) }{\texttt{C}}{otherwise}\f]
1422
1423 where C is a large negative number (about -700 in the current
1424 implementation). The maximum relative error is about 7e-6 for
1425 single-precision input and less than 1e-10 for double-precision input.
1426 Special values (NaN, Inf) are not handled.
1427 @param src input array.
1428 @param dst output array of the same size and type as src .
1429 @sa exp, cartToPolar, polarToCart, phase, pow, sqrt, magnitude
1430 */
1431 CV_EXPORTS_W void log(InputArray src, OutputArray dst);
1432
1433 /** @brief Calculates x and y coordinates of 2D vectors from their magnitude and angle.
1434
1435 The function polarToCart calculates the Cartesian coordinates of each 2D
1436 vector represented by the corresponding elements of magnitude and angle:
1437 \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]
1438
1439 The relative accuracy of the estimated coordinates is about 1e-6.
1440 @param magnitude input floating-point array of magnitudes of 2D vectors;
1441 it can be an empty matrix (=Mat()), in this case, the function assumes
1442 that all the magnitudes are =1; if it is not empty, it must have the
1443 same size and type as angle.
1444 @param angle input floating-point array of angles of 2D vectors.
1445 @param x output array of x-coordinates of 2D vectors; it has the same
1446 size and type as angle.
1447 @param y output array of y-coordinates of 2D vectors; it has the same
1448 size and type as angle.
1449 @param angleInDegrees when true, the input angles are measured in
1450 degrees, otherwise, they are measured in radians.
1451 @sa cartToPolar, magnitude, phase, exp, log, pow, sqrt
1452 */
1453 CV_EXPORTS_W void polarToCart(InputArray magnitude, InputArray angle,
1454                               OutputArray x, OutputArray y, bool angleInDegrees = false);
1455
1456 /** @brief Calculates the magnitude and angle of 2D vectors.
1457
1458 The function cartToPolar calculates either the magnitude, angle, or both
1459 for every 2D vector (x(I),y(I)):
1460 \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]
1461
1462 The angles are calculated with accuracy about 0.3 degrees. For the point
1463 (0,0), the angle is set to 0.
1464 @param x array of x-coordinates; this must be a single-precision or
1465 double-precision floating-point array.
1466 @param y array of y-coordinates, that must have the same size and same type as x.
1467 @param magnitude output array of magnitudes of the same size and type as x.
1468 @param angle output array of angles that has the same size and type as
1469 x; the angles are measured in radians (from 0 to 2\*Pi) or in degrees (0 to 360 degrees).
1470 @param angleInDegrees a flag, indicating whether the angles are measured
1471 in radians (which is by default), or in degrees.
1472 @sa Sobel, Scharr
1473 */
1474 CV_EXPORTS_W void cartToPolar(InputArray x, InputArray y,
1475                               OutputArray magnitude, OutputArray angle,
1476                               bool angleInDegrees = false);
1477
1478 /** @brief Calculates the rotation angle of 2D vectors.
1479
1480 The function phase calculates the rotation angle of each 2D vector that
1481 is formed from the corresponding elements of x and y :
1482 \f[\texttt{angle} (I) =  \texttt{atan2} ( \texttt{y} (I), \texttt{x} (I))\f]
1483
1484 The angle estimation accuracy is about 0.3 degrees. When x(I)=y(I)=0 ,
1485 the corresponding angle(I) is set to 0.
1486 @param x input floating-point array of x-coordinates of 2D vectors.
1487 @param y input array of y-coordinates of 2D vectors; it must have the
1488 same size and the same type as x.
1489 @param angle output array of vector angles; it has the same size and
1490 same type as x .
1491 @param angleInDegrees when true, the function calculates the angle in
1492 degrees, otherwise, they are measured in radians.
1493 */
1494 CV_EXPORTS_W void phase(InputArray x, InputArray y, OutputArray angle,
1495                         bool angleInDegrees = false);
1496
1497 /** @brief Calculates the magnitude of 2D vectors.
1498
1499 The function magnitude calculates the magnitude of 2D vectors formed
1500 from the corresponding elements of x and y arrays:
1501 \f[\texttt{dst} (I) =  \sqrt{\texttt{x}(I)^2 + \texttt{y}(I)^2}\f]
1502 @param x floating-point array of x-coordinates of the vectors.
1503 @param y floating-point array of y-coordinates of the vectors; it must
1504 have the same size as x.
1505 @param magnitude output array of the same size and type as x.
1506 @sa cartToPolar, polarToCart, phase, sqrt
1507 */
1508 CV_EXPORTS_W void magnitude(InputArray x, InputArray y, OutputArray magnitude);
1509
1510 /** @brief Checks every element of an input array for invalid values.
1511
1512 The functions checkRange check that every array element is neither NaN nor infinite. When minVal \<
1513 -DBL_MAX and maxVal \< DBL_MAX, the functions also check that each value is between minVal and
1514 maxVal. In case of multi-channel arrays, each channel is processed independently. If some values
1515 are out of range, position of the first outlier is stored in pos (when pos != NULL). Then, the
1516 functions either return false (when quiet=true) or throw an exception.
1517 @param a input array.
1518 @param quiet a flag, indicating whether the functions quietly return false when the array elements
1519 are out of range or they throw an exception.
1520 @param pos optional output parameter, when not NULL, must be a pointer to array of src.dims
1521 elements.
1522 @param minVal inclusive lower boundary of valid values range.
1523 @param maxVal exclusive upper boundary of valid values range.
1524 */
1525 CV_EXPORTS_W bool checkRange(InputArray a, bool quiet = true, CV_OUT Point* pos = 0,
1526                             double minVal = -DBL_MAX, double maxVal = DBL_MAX);
1527
1528 /** @brief converts NaN's to the given number
1529 */
1530 CV_EXPORTS_W void patchNaNs(InputOutputArray a, double val = 0);
1531
1532 /** @brief Performs generalized matrix multiplication.
1533
1534 The function performs generalized matrix multiplication similar to the
1535 gemm functions in BLAS level 3. For example,
1536 `gemm(src1, src2, alpha, src3, beta, dst, GEMM_1_T + GEMM_3_T)`
1537 corresponds to
1538 \f[\texttt{dst} =  \texttt{alpha} \cdot \texttt{src1} ^T  \cdot \texttt{src2} +  \texttt{beta} \cdot \texttt{src3} ^T\f]
1539
1540 In case of complex (two-channel) data, performed a complex matrix
1541 multiplication.
1542
1543 The function can be replaced with a matrix expression. For example, the
1544 above call can be replaced with:
1545 @code{.cpp}
1546     dst = alpha*src1.t()*src2 + beta*src3.t();
1547 @endcode
1548 @param src1 first multiplied input matrix that could be real(CV_32FC1,
1549 CV_64FC1) or complex(CV_32FC2, CV_64FC2).
1550 @param src2 second multiplied input matrix of the same type as src1.
1551 @param alpha weight of the matrix product.
1552 @param src3 third optional delta matrix added to the matrix product; it
1553 should have the same type as src1 and src2.
1554 @param beta weight of src3.
1555 @param dst output matrix; it has the proper size and the same type as
1556 input matrices.
1557 @param flags operation flags (cv::GemmFlags)
1558 @sa mulTransposed , transform
1559 */
1560 CV_EXPORTS_W void gemm(InputArray src1, InputArray src2, double alpha,
1561                        InputArray src3, double beta, OutputArray dst, int flags = 0);
1562
1563 /** @brief Calculates the product of a matrix and its transposition.
1564
1565 The function mulTransposed calculates the product of src and its
1566 transposition:
1567 \f[\texttt{dst} = \texttt{scale} ( \texttt{src} - \texttt{delta} )^T ( \texttt{src} - \texttt{delta} )\f]
1568 if aTa=true , and
1569 \f[\texttt{dst} = \texttt{scale} ( \texttt{src} - \texttt{delta} ) ( \texttt{src} - \texttt{delta} )^T\f]
1570 otherwise. The function is used to calculate the covariance matrix. With
1571 zero delta, it can be used as a faster substitute for general matrix
1572 product A\*B when B=A'
1573 @param src input single-channel matrix. Note that unlike gemm, the
1574 function can multiply not only floating-point matrices.
1575 @param dst output square matrix.
1576 @param aTa Flag specifying the multiplication ordering. See the
1577 description below.
1578 @param delta Optional delta matrix subtracted from src before the
1579 multiplication. When the matrix is empty ( delta=noArray() ), it is
1580 assumed to be zero, that is, nothing is subtracted. If it has the same
1581 size as src , it is simply subtracted. Otherwise, it is "repeated" (see
1582 repeat ) to cover the full src and then subtracted. Type of the delta
1583 matrix, when it is not empty, must be the same as the type of created
1584 output matrix. See the dtype parameter description below.
1585 @param scale Optional scale factor for the matrix product.
1586 @param dtype Optional type of the output matrix. When it is negative,
1587 the output matrix will have the same type as src . Otherwise, it will be
1588 type=CV_MAT_DEPTH(dtype) that should be either CV_32F or CV_64F .
1589 @sa calcCovarMatrix, gemm, repeat, reduce
1590 */
1591 CV_EXPORTS_W void mulTransposed( InputArray src, OutputArray dst, bool aTa,
1592                                  InputArray delta = noArray(),
1593                                  double scale = 1, int dtype = -1 );
1594
1595 /** @brief Transposes a matrix.
1596
1597 The function transpose transposes the matrix src :
1598 \f[\texttt{dst} (i,j) =  \texttt{src} (j,i)\f]
1599 @note No complex conjugation is done in case of a complex matrix. It it
1600 should be done separately if needed.
1601 @param src input array.
1602 @param dst output array of the same type as src.
1603 */
1604 CV_EXPORTS_W void transpose(InputArray src, OutputArray dst);
1605
1606 /** @brief Performs the matrix transformation of every array element.
1607
1608 The function transform performs the matrix transformation of every
1609 element of the array src and stores the results in dst :
1610 \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{m} \cdot \texttt{src} (I)\f]
1611 (when m.cols=src.channels() ), or
1612 \f[\texttt{dst} (I) =  \texttt{m} \cdot [ \texttt{src} (I); 1]\f]
1613 (when m.cols=src.channels()+1 )
1614
1615 Every element of the N -channel array src is interpreted as N -element
1616 vector that is transformed using the M x N or M x (N+1) matrix m to
1617 M-element vector - the corresponding element of the output array dst .
1618
1619 The function may be used for geometrical transformation of
1620 N -dimensional points, arbitrary linear color space transformation (such
1621 as various kinds of RGB to YUV transforms), shuffling the image
1622 channels, and so forth.
1623 @param src input array that must have as many channels (1 to 4) as
1624 m.cols or m.cols-1.
1625 @param dst output array of the same size and depth as src; it has as
1626 many channels as m.rows.
1627 @param m transformation 2x2 or 2x3 floating-point matrix.
1628 @sa perspectiveTransform, getAffineTransform, estimateRigidTransform, warpAffine, warpPerspective
1629 */
1630 CV_EXPORTS_W void transform(InputArray src, OutputArray dst, InputArray m );
1631
1632 /** @brief Performs the perspective matrix transformation of vectors.
1633
1634 The function perspectiveTransform transforms every element of src by
1635 treating it as a 2D or 3D vector, in the following way:
1636 \f[(x, y, z)  \rightarrow (x'/w, y'/w, z'/w)\f]
1637 where
1638 \f[(x', y', z', w') =  \texttt{mat} \cdot \begin{bmatrix} x & y & z & 1  \end{bmatrix}\f]
1639 and
1640 \f[w =  \fork{w'}{if \(w' \ne 0\)}{\infty}{otherwise}\f]
1641
1642 Here a 3D vector transformation is shown. In case of a 2D vector
1643 transformation, the z component is omitted.
1644
1645 @note The function transforms a sparse set of 2D or 3D vectors. If you
1646 want to transform an image using perspective transformation, use
1647 warpPerspective . If you have an inverse problem, that is, you want to
1648 compute the most probable perspective transformation out of several
1649 pairs of corresponding points, you can use getPerspectiveTransform or
1650 findHomography .
1651 @param src input two-channel or three-channel floating-point array; each
1652 element is a 2D/3D vector to be transformed.
1653 @param dst output array of the same size and type as src.
1654 @param m 3x3 or 4x4 floating-point transformation matrix.
1655 @sa  transform, warpPerspective, getPerspectiveTransform, findHomography
1656 */
1657 CV_EXPORTS_W void perspectiveTransform(InputArray src, OutputArray dst, InputArray m );
1658
1659 /** @brief Copies the lower or the upper half of a square matrix to another half.
1660
1661 The function completeSymm copies the lower half of a square matrix to
1662 its another half. The matrix diagonal remains unchanged:
1663 *   \f$\texttt{mtx}_{ij}=\texttt{mtx}_{ji}\f$ for \f$i > j\f$ if
1664     lowerToUpper=false
1665 *   \f$\texttt{mtx}_{ij}=\texttt{mtx}_{ji}\f$ for \f$i < j\f$ if
1666     lowerToUpper=true
1667 @param mtx input-output floating-point square matrix.
1668 @param lowerToUpper operation flag; if true, the lower half is copied to
1669 the upper half. Otherwise, the upper half is copied to the lower half.
1670 @sa flip, transpose
1671 */
1672 CV_EXPORTS_W void completeSymm(InputOutputArray mtx, bool lowerToUpper = false);
1673
1674 /** @brief Initializes a scaled identity matrix.
1675
1676 The function setIdentity initializes a scaled identity matrix:
1677 \f[\texttt{mtx} (i,j)= \fork{\texttt{value}}{ if \(i=j\)}{0}{otherwise}\f]
1678
1679 The function can also be emulated using the matrix initializers and the
1680 matrix expressions:
1681 @code
1682     Mat A = Mat::eye(4, 3, CV_32F)*5;
1683     // A will be set to [[5, 0, 0], [0, 5, 0], [0, 0, 5], [0, 0, 0]]
1684 @endcode
1685 @param mtx matrix to initialize (not necessarily square).
1686 @param s value to assign to diagonal elements.
1687 @sa Mat::zeros, Mat::ones, Mat::setTo, Mat::operator=
1688 */
1689 CV_EXPORTS_W void setIdentity(InputOutputArray mtx, const Scalar& s = Scalar(1));
1690
1691 /** @brief Returns the determinant of a square floating-point matrix.
1692
1693 The function determinant calculates and returns the determinant of the
1694 specified matrix. For small matrices ( mtx.cols=mtx.rows\<=3 ), the
1695 direct method is used. For larger matrices, the function uses LU
1696 factorization with partial pivoting.
1697
1698 For symmetric positively-determined matrices, it is also possible to use
1699 eigen decomposition to calculate the determinant.
1700 @param mtx input matrix that must have CV_32FC1 or CV_64FC1 type and
1701 square size.
1702 @sa trace, invert, solve, eigen, @ref MatrixExpressions
1703 */
1704 CV_EXPORTS_W double determinant(InputArray mtx);
1705
1706 /** @brief Returns the trace of a matrix.
1707
1708 The function trace returns the sum of the diagonal elements of the
1709 matrix mtx .
1710 \f[\mathrm{tr} ( \texttt{mtx} ) =  \sum _i  \texttt{mtx} (i,i)\f]
1711 @param mtx input matrix.
1712 */
1713 CV_EXPORTS_W Scalar trace(InputArray mtx);
1714
1715 /** @brief Finds the inverse or pseudo-inverse of a matrix.
1716
1717 The function invert inverts the matrix src and stores the result in dst
1718 . When the matrix src is singular or non-square, the function calculates
1719 the pseudo-inverse matrix (the dst matrix) so that norm(src\*dst - I) is
1720 minimal, where I is an identity matrix.
1721
1722 In case of the DECOMP_LU method, the function returns non-zero value if
1723 the inverse has been successfully calculated and 0 if src is singular.
1724
1725 In case of the DECOMP_SVD method, the function returns the inverse
1726 condition number of src (the ratio of the smallest singular value to the
1727 largest singular value) and 0 if src is singular. The SVD method
1728 calculates a pseudo-inverse matrix if src is singular.
1729
1730 Similarly to DECOMP_LU, the method DECOMP_CHOLESKY works only with
1731 non-singular square matrices that should also be symmetrical and
1732 positively defined. In this case, the function stores the inverted
1733 matrix in dst and returns non-zero. Otherwise, it returns 0.
1734
1735 @param src input floating-point M x N matrix.
1736 @param dst output matrix of N x M size and the same type as src.
1737 @param flags inversion method (cv::DecompTypes)
1738 @sa solve, SVD
1739 */
1740 CV_EXPORTS_W double invert(InputArray src, OutputArray dst, int flags = DECOMP_LU);
1741
1742 /** @brief Solves one or more linear systems or least-squares problems.
1743
1744 The function solve solves a linear system or least-squares problem (the
1745 latter is possible with SVD or QR methods, or by specifying the flag
1746 DECOMP_NORMAL ):
1747 \f[\texttt{dst} =  \arg \min _X \| \texttt{src1} \cdot \texttt{X} -  \texttt{src2} \|\f]
1748
1749 If DECOMP_LU or DECOMP_CHOLESKY method is used, the function returns 1
1750 if src1 (or \f$\texttt{src1}^T\texttt{src1}\f$ ) is non-singular. Otherwise,
1751 it returns 0. In the latter case, dst is not valid. Other methods find a
1752 pseudo-solution in case of a singular left-hand side part.
1753
1754 @note If you want to find a unity-norm solution of an under-defined
1755 singular system \f$\texttt{src1}\cdot\texttt{dst}=0\f$ , the function solve
1756 will not do the work. Use SVD::solveZ instead.
1757
1758 @param src1 input matrix on the left-hand side of the system.
1759 @param src2 input matrix on the right-hand side of the system.
1760 @param dst output solution.
1761 @param flags solution (matrix inversion) method (cv::DecompTypes)
1762 @sa invert, SVD, eigen
1763 */
1764 CV_EXPORTS_W bool solve(InputArray src1, InputArray src2,
1765                         OutputArray dst, int flags = DECOMP_LU);
1766
1767 /** @brief Sorts each row or each column of a matrix.
1768
1769 The function sort sorts each matrix row or each matrix column in
1770 ascending or descending order. So you should pass two operation flags to
1771 get desired behaviour. If you want to sort matrix rows or columns
1772 lexicographically, you can use STL std::sort generic function with the
1773 proper comparison predicate.
1774
1775 @param src input single-channel array.
1776 @param dst output array of the same size and type as src.
1777 @param flags operation flags, a combination of cv::SortFlags
1778 @sa sortIdx, randShuffle
1779 */
1780 CV_EXPORTS_W void sort(InputArray src, OutputArray dst, int flags);
1781
1782 /** @brief Sorts each row or each column of a matrix.
1783
1784 The function sortIdx sorts each matrix row or each matrix column in the
1785 ascending or descending order. So you should pass two operation flags to
1786 get desired behaviour. Instead of reordering the elements themselves, it
1787 stores the indices of sorted elements in the output array. For example:
1788 @code
1789     Mat A = Mat::eye(3,3,CV_32F), B;
1790     sortIdx(A, B, SORT_EVERY_ROW + SORT_ASCENDING);
1791     // B will probably contain
1792     // (because of equal elements in A some permutations are possible):
1793     // [[1, 2, 0], [0, 2, 1], [0, 1, 2]]
1794 @endcode
1795 @param src input single-channel array.
1796 @param dst output integer array of the same size as src.
1797 @param flags operation flags that could be a combination of cv::SortFlags
1798 @sa sort, randShuffle
1799 */
1800 CV_EXPORTS_W void sortIdx(InputArray src, OutputArray dst, int flags);
1801
1802 /** @brief Finds the real roots of a cubic equation.
1803
1804 The function solveCubic finds the real roots of a cubic equation:
1805 -   if coeffs is a 4-element vector:
1806 \f[\texttt{coeffs} [0] x^3 +  \texttt{coeffs} [1] x^2 +  \texttt{coeffs} [2] x +  \texttt{coeffs} [3] = 0\f]
1807 -   if coeffs is a 3-element vector:
1808 \f[x^3 +  \texttt{coeffs} [0] x^2 +  \texttt{coeffs} [1] x +  \texttt{coeffs} [2] = 0\f]
1809
1810 The roots are stored in the roots array.
1811 @param coeffs equation coefficients, an array of 3 or 4 elements.
1812 @param roots output array of real roots that has 1 or 3 elements.
1813 */
1814 CV_EXPORTS_W int solveCubic(InputArray coeffs, OutputArray roots);
1815
1816 /** @brief Finds the real or complex roots of a polynomial equation.
1817
1818 The function solvePoly finds real and complex roots of a polynomial equation:
1819 \f[\texttt{coeffs} [n] x^{n} +  \texttt{coeffs} [n-1] x^{n-1} + ... +  \texttt{coeffs} [1] x +  \texttt{coeffs} [0] = 0\f]
1820 @param coeffs array of polynomial coefficients.
1821 @param roots output (complex) array of roots.
1822 @param maxIters maximum number of iterations the algorithm does.
1823 */
1824 CV_EXPORTS_W double solvePoly(InputArray coeffs, OutputArray roots, int maxIters = 300);
1825
1826 /** @brief Calculates eigenvalues and eigenvectors of a symmetric matrix.
1827
1828 The functions eigen calculate just eigenvalues, or eigenvalues and eigenvectors of the symmetric
1829 matrix src:
1830 @code
1831     src*eigenvectors.row(i).t() = eigenvalues.at<srcType>(i)*eigenvectors.row(i).t()
1832 @endcode
1833 @note in the new and the old interfaces different ordering of eigenvalues and eigenvectors
1834 parameters is used.
1835 @param src input matrix that must have CV_32FC1 or CV_64FC1 type, square size and be symmetrical
1836 (src ^T^ == src).
1837 @param eigenvalues output vector of eigenvalues of the same type as src; the eigenvalues are stored
1838 in the descending order.
1839 @param eigenvectors output matrix of eigenvectors; it has the same size and type as src; the
1840 eigenvectors are stored as subsequent matrix rows, in the same order as the corresponding
1841 eigenvalues.
1842 @sa completeSymm , PCA
1843 */
1844 CV_EXPORTS_W bool eigen(InputArray src, OutputArray eigenvalues,
1845                         OutputArray eigenvectors = noArray());
1846
1847 /** @brief Calculates the covariance matrix of a set of vectors.
1848
1849 The functions calcCovarMatrix calculate the covariance matrix and, optionally, the mean vector of
1850 the set of input vectors.
1851 @param samples samples stored as separate matrices
1852 @param nsamples number of samples
1853 @param covar output covariance matrix of the type ctype and square size.
1854 @param mean input or output (depending on the flags) array as the average value of the input vectors.
1855 @param flags operation flags as a combination of cv::CovarFlags
1856 @param ctype type of the matrixl; it equals 'CV_64F' by default.
1857 @sa PCA, mulTransposed, Mahalanobis
1858 @todo InputArrayOfArrays
1859 */
1860 CV_EXPORTS void calcCovarMatrix( const Mat* samples, int nsamples, Mat& covar, Mat& mean,
1861                                  int flags, int ctype = CV_64F);
1862
1863 /** @overload
1864 @note use cv::COVAR_ROWS or cv::COVAR_COLS flag
1865 @param samples samples stored as rows/columns of a single matrix.
1866 @param covar output covariance matrix of the type ctype and square size.
1867 @param mean input or output (depending on the flags) array as the average value of the input vectors.
1868 @param flags operation flags as a combination of cv::CovarFlags
1869 @param ctype type of the matrixl; it equals 'CV_64F' by default.
1870 */
1871 CV_EXPORTS_W void calcCovarMatrix( InputArray samples, OutputArray covar,
1872                                    InputOutputArray mean, int flags, int ctype = CV_64F);
1873
1874 /** wrap PCA::operator() */
1875 CV_EXPORTS_W void PCACompute(InputArray data, InputOutputArray mean,
1876                              OutputArray eigenvectors, int maxComponents = 0);
1877
1878 /** wrap PCA::operator() */
1879 CV_EXPORTS_W void PCACompute(InputArray data, InputOutputArray mean,
1880                              OutputArray eigenvectors, double retainedVariance);
1881
1882 /** wrap PCA::project */
1883 CV_EXPORTS_W void PCAProject(InputArray data, InputArray mean,
1884                              InputArray eigenvectors, OutputArray result);
1885
1886 /** wrap PCA::backProject */
1887 CV_EXPORTS_W void PCABackProject(InputArray data, InputArray mean,
1888                                  InputArray eigenvectors, OutputArray result);
1889
1890 /** wrap SVD::compute */
1891 CV_EXPORTS_W void SVDecomp( InputArray src, OutputArray w, OutputArray u, OutputArray vt, int flags = 0 );
1892
1893 /** wrap SVD::backSubst */
1894 CV_EXPORTS_W void SVBackSubst( InputArray w, InputArray u, InputArray vt,
1895                                InputArray rhs, OutputArray dst );
1896
1897 /** @brief Calculates the Mahalanobis distance between two vectors.
1898
1899 The function Mahalanobis calculates and returns the weighted distance between two vectors:
1900 \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]
1901 The covariance matrix may be calculated using the cv::calcCovarMatrix function and then inverted using
1902 the invert function (preferably using the cv::DECOMP_SVD method, as the most accurate).
1903 @param v1 first 1D input vector.
1904 @param v2 second 1D input vector.
1905 @param icovar inverse covariance matrix.
1906 */
1907 CV_EXPORTS_W double Mahalanobis(InputArray v1, InputArray v2, InputArray icovar);
1908
1909 /** @brief Performs a forward or inverse Discrete Fourier transform of a 1D or 2D floating-point array.
1910
1911 The function performs one of the following:
1912 -   Forward the Fourier transform of a 1D vector of N elements:
1913     \f[Y = F^{(N)}  \cdot X,\f]
1914     where \f$F^{(N)}_{jk}=\exp(-2\pi i j k/N)\f$ and \f$i=\sqrt{-1}\f$
1915 -   Inverse the Fourier transform of a 1D vector of N elements:
1916     \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]
1917     where \f$F^*=\left(\textrm{Re}(F^{(N)})-\textrm{Im}(F^{(N)})\right)^T\f$
1918 -   Forward the 2D Fourier transform of a M x N matrix:
1919     \f[Y = F^{(M)}  \cdot X  \cdot F^{(N)}\f]
1920 -   Inverse the 2D Fourier transform of a M x N matrix:
1921     \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]
1922
1923 In case of real (single-channel) data, the output spectrum of the forward Fourier transform or input
1924 spectrum of the inverse Fourier transform can be represented in a packed format called *CCS*
1925 (complex-conjugate-symmetrical). It was borrowed from IPL (Intel\* Image Processing Library). Here
1926 is how 2D *CCS* spectrum looks:
1927 \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]
1928
1929 In case of 1D transform of a real vector, the output looks like the first row of the matrix above.
1930
1931 So, the function chooses an operation mode depending on the flags and size of the input array:
1932 -   If DFT_ROWS is set or the input array has a single row or single column, the function
1933     performs a 1D forward or inverse transform of each row of a matrix when DFT_ROWS is set.
1934     Otherwise, it performs a 2D transform.
1935 -   If the input array is real and DFT_INVERSE is not set, the function performs a forward 1D or
1936     2D transform:
1937     -   When DFT_COMPLEX_OUTPUT is set, the output is a complex matrix of the same size as
1938         input.
1939     -   When DFT_COMPLEX_OUTPUT is not set, the output is a real matrix of the same size as
1940         input. In case of 2D transform, it uses the packed format as shown above. In case of a
1941         single 1D transform, it looks like the first row of the matrix above. In case of
1942         multiple 1D transforms (when using the DFT_ROWS flag), each row of the output matrix
1943         looks like the first row of the matrix above.
1944 -   If the input array is complex and either DFT_INVERSE or DFT_REAL_OUTPUT are not set, the
1945     output is a complex array of the same size as input. The function performs a forward or
1946     inverse 1D or 2D transform of the whole input array or each row of the input array
1947     independently, depending on the flags DFT_INVERSE and DFT_ROWS.
1948 -   When DFT_INVERSE is set and the input array is real, or it is complex but DFT_REAL_OUTPUT
1949     is set, the output is a real array of the same size as input. The function performs a 1D or 2D
1950     inverse transformation of the whole input array or each individual row, depending on the flags
1951     DFT_INVERSE and DFT_ROWS.
1952
1953 If DFT_SCALE is set, the scaling is done after the transformation.
1954
1955 Unlike dct , the function supports arrays of arbitrary size. But only those arrays are processed
1956 efficiently, whose sizes can be factorized in a product of small prime numbers (2, 3, and 5 in the
1957 current implementation). Such an efficient DFT size can be calculated using the getOptimalDFTSize
1958 method.
1959
1960 The sample below illustrates how to calculate a DFT-based convolution of two 2D real arrays:
1961 @code
1962     void convolveDFT(InputArray A, InputArray B, OutputArray C)
1963     {
1964         // reallocate the output array if needed
1965         C.create(abs(A.rows - B.rows)+1, abs(A.cols - B.cols)+1, A.type());
1966         Size dftSize;
1967         // calculate the size of DFT transform
1968         dftSize.width = getOptimalDFTSize(A.cols + B.cols - 1);
1969         dftSize.height = getOptimalDFTSize(A.rows + B.rows - 1);
1970
1971         // allocate temporary buffers and initialize them with 0's
1972         Mat tempA(dftSize, A.type(), Scalar::all(0));
1973         Mat tempB(dftSize, B.type(), Scalar::all(0));
1974
1975         // copy A and B to the top-left corners of tempA and tempB, respectively
1976         Mat roiA(tempA, Rect(0,0,A.cols,A.rows));
1977         A.copyTo(roiA);
1978         Mat roiB(tempB, Rect(0,0,B.cols,B.rows));
1979         B.copyTo(roiB);
1980
1981         // now transform the padded A & B in-place;
1982         // use "nonzeroRows" hint for faster processing
1983         dft(tempA, tempA, 0, A.rows);
1984         dft(tempB, tempB, 0, B.rows);
1985
1986         // multiply the spectrums;
1987         // the function handles packed spectrum representations well
1988         mulSpectrums(tempA, tempB, tempA);
1989
1990         // transform the product back from the frequency domain.
1991         // Even though all the result rows will be non-zero,
1992         // you need only the first C.rows of them, and thus you
1993         // pass nonzeroRows == C.rows
1994         dft(tempA, tempA, DFT_INVERSE + DFT_SCALE, C.rows);
1995
1996         // now copy the result back to C.
1997         tempA(Rect(0, 0, C.cols, C.rows)).copyTo(C);
1998
1999         // all the temporary buffers will be deallocated automatically
2000     }
2001 @endcode
2002 To optimize this sample, consider the following approaches:
2003 -   Since nonzeroRows != 0 is passed to the forward transform calls and since A and B are copied to
2004     the top-left corners of tempA and tempB, respectively, it is not necessary to clear the whole
2005     tempA and tempB. It is only necessary to clear the tempA.cols - A.cols ( tempB.cols - B.cols)
2006     rightmost columns of the matrices.
2007 -   This DFT-based convolution does not have to be applied to the whole big arrays, especially if B
2008     is significantly smaller than A or vice versa. Instead, you can calculate convolution by parts.
2009     To do this, you need to split the output array C into multiple tiles. For each tile, estimate
2010     which parts of A and B are required to calculate convolution in this tile. If the tiles in C are
2011     too small, the speed will decrease a lot because of repeated work. In the ultimate case, when
2012     each tile in C is a single pixel, the algorithm becomes equivalent to the naive convolution
2013     algorithm. If the tiles are too big, the temporary arrays tempA and tempB become too big and
2014     there is also a slowdown because of bad cache locality. So, there is an optimal tile size
2015     somewhere in the middle.
2016 -   If different tiles in C can be calculated in parallel and, thus, the convolution is done by
2017     parts, the loop can be threaded.
2018
2019 All of the above improvements have been implemented in matchTemplate and filter2D . Therefore, by
2020 using them, you can get the performance even better than with the above theoretically optimal
2021 implementation. Though, those two functions actually calculate cross-correlation, not convolution,
2022 so you need to "flip" the second convolution operand B vertically and horizontally using flip .
2023 @note
2024 -   An example using the discrete fourier transform can be found at
2025     opencv_source_code/samples/cpp/dft.cpp
2026 -   (Python) An example using the dft functionality to perform Wiener deconvolution can be found
2027     at opencv_source/samples/python2/deconvolution.py
2028 -   (Python) An example rearranging the quadrants of a Fourier image can be found at
2029     opencv_source/samples/python2/dft.py
2030 @param src input array that could be real or complex.
2031 @param dst output array whose size and type depends on the flags .
2032 @param flags transformation flags, representing a combination of the cv::DftFlags
2033 @param nonzeroRows when the parameter is not zero, the function assumes that only the first
2034 nonzeroRows rows of the input array (DFT_INVERSE is not set) or only the first nonzeroRows of the
2035 output array (DFT_INVERSE is set) contain non-zeros, thus, the function can handle the rest of the
2036 rows more efficiently and save some time; this technique is very useful for calculating array
2037 cross-correlation or convolution using DFT.
2038 @sa dct , getOptimalDFTSize , mulSpectrums, filter2D , matchTemplate , flip , cartToPolar ,
2039 magnitude , phase
2040 */
2041 CV_EXPORTS_W void dft(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0, int nonzeroRows = 0);
2042
2043 /** @brief Calculates the inverse Discrete Fourier Transform of a 1D or 2D array.
2044
2045 idft(src, dst, flags) is equivalent to dft(src, dst, flags | DFT_INVERSE) .
2046 @note None of dft and idft scales the result by default. So, you should pass DFT_SCALE to one of
2047 dft or idft explicitly to make these transforms mutually inverse.
2048 @sa dft, dct, idct, mulSpectrums, getOptimalDFTSize
2049 @param src input floating-point real or complex array.
2050 @param dst output array whose size and type depend on the flags.
2051 @param flags operation flags (see dft and cv::DftFlags).
2052 @param nonzeroRows number of dst rows to process; the rest of the rows have undefined content (see
2053 the convolution sample in dft description.
2054 */
2055 CV_EXPORTS_W void idft(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0, int nonzeroRows = 0);
2056
2057 /** @brief Performs a forward or inverse discrete Cosine transform of 1D or 2D array.
2058
2059 The function dct performs a forward or inverse discrete Cosine transform (DCT) of a 1D or 2D
2060 floating-point array:
2061 -   Forward Cosine transform of a 1D vector of N elements:
2062     \f[Y = C^{(N)}  \cdot X\f]
2063     where
2064     \f[C^{(N)}_{jk}= \sqrt{\alpha_j/N} \cos \left ( \frac{\pi(2k+1)j}{2N} \right )\f]
2065     and
2066     \f$\alpha_0=1\f$, \f$\alpha_j=2\f$ for *j \> 0*.
2067 -   Inverse Cosine transform of a 1D vector of N elements:
2068     \f[X =  \left (C^{(N)} \right )^{-1}  \cdot Y =  \left (C^{(N)} \right )^T  \cdot Y\f]
2069     (since \f$C^{(N)}\f$ is an orthogonal matrix, \f$C^{(N)} \cdot \left(C^{(N)}\right)^T = I\f$ )
2070 -   Forward 2D Cosine transform of M x N matrix:
2071     \f[Y = C^{(N)}  \cdot X  \cdot \left (C^{(N)} \right )^T\f]
2072 -   Inverse 2D Cosine transform of M x N matrix:
2073     \f[X =  \left (C^{(N)} \right )^T  \cdot X  \cdot C^{(N)}\f]
2074
2075 The function chooses the mode of operation by looking at the flags and size of the input array:
2076 -   If (flags & DCT_INVERSE) == 0 , the function does a forward 1D or 2D transform. Otherwise, it
2077     is an inverse 1D or 2D transform.
2078 -   If (flags & DCT_ROWS) != 0 , the function performs a 1D transform of each row.
2079 -   If the array is a single column or a single row, the function performs a 1D transform.
2080 -   If none of the above is true, the function performs a 2D transform.
2081
2082 @note Currently dct supports even-size arrays (2, 4, 6 ...). For data analysis and approximation, you
2083 can pad the array when necessary.
2084 Also, the function performance depends very much, and not monotonically, on the array size (see
2085 getOptimalDFTSize ). In the current implementation DCT of a vector of size N is calculated via DFT
2086 of a vector of size N/2 . Thus, the optimal DCT size N1 \>= N can be calculated as:
2087 @code
2088     size_t getOptimalDCTSize(size_t N) { return 2*getOptimalDFTSize((N+1)/2); }
2089     N1 = getOptimalDCTSize(N);
2090 @endcode
2091 @param src input floating-point array.
2092 @param dst output array of the same size and type as src .
2093 @param flags transformation flags as a combination of cv::DftFlags (DCT_*)
2094 @sa dft , getOptimalDFTSize , idct
2095 */
2096 CV_EXPORTS_W void dct(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0);
2097
2098 /** @brief Calculates the inverse Discrete Cosine Transform of a 1D or 2D array.
2099
2100 idct(src, dst, flags) is equivalent to dct(src, dst, flags | DCT_INVERSE).
2101 @param src input floating-point single-channel array.
2102 @param dst output array of the same size and type as src.
2103 @param flags operation flags.
2104 @sa  dct, dft, idft, getOptimalDFTSize
2105 */
2106 CV_EXPORTS_W void idct(InputArray src, OutputArray dst, int flags = 0);
2107
2108 /** @brief Performs the per-element multiplication of two Fourier spectrums.
2109
2110 The function mulSpectrums performs the per-element multiplication of the two CCS-packed or complex
2111 matrices that are results of a real or complex Fourier transform.
2112
2113 The function, together with dft and idft , may be used to calculate convolution (pass conjB=false )
2114 or correlation (pass conjB=true ) of two arrays rapidly. When the arrays are complex, they are
2115 simply multiplied (per element) with an optional conjugation of the second-array elements. When the
2116 arrays are real, they are assumed to be CCS-packed (see dft for details).
2117 @param a first input array.
2118 @param b second input array of the same size and type as src1 .
2119 @param c output array of the same size and type as src1 .
2120 @param flags operation flags; currently, the only supported flag is cv::DFT_ROWS, which indicates that
2121 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.
2122 @param conjB optional flag that conjugates the second input array before the multiplication (true)
2123 or not (false).
2124 */
2125 CV_EXPORTS_W void mulSpectrums(InputArray a, InputArray b, OutputArray c,
2126                                int flags, bool conjB = false);
2127
2128 /** @brief Returns the optimal DFT size for a given vector size.
2129
2130 DFT performance is not a monotonic function of a vector size. Therefore, when you calculate
2131 convolution of two arrays or perform the spectral analysis of an array, it usually makes sense to
2132 pad the input data with zeros to get a bit larger array that can be transformed much faster than the
2133 original one. Arrays whose size is a power-of-two (2, 4, 8, 16, 32, ...) are the fastest to process.
2134 Though, the arrays whose size is a product of 2's, 3's, and 5's (for example, 300 = 5\*5\*3\*2\*2)
2135 are also processed quite efficiently.
2136
2137 The function getOptimalDFTSize returns the minimum number N that is greater than or equal to vecsize
2138 so that the DFT of a vector of size N can be processed efficiently. In the current implementation N
2139 = 2 ^p^ \* 3 ^q^ \* 5 ^r^ for some integer p, q, r.
2140
2141 The function returns a negative number if vecsize is too large (very close to INT_MAX ).
2142
2143 While the function cannot be used directly to estimate the optimal vector size for DCT transform
2144 (since the current DCT implementation supports only even-size vectors), it can be easily processed
2145 as getOptimalDFTSize((vecsize+1)/2)\*2.
2146 @param vecsize vector size.
2147 @sa dft , dct , idft , idct , mulSpectrums
2148 */
2149 CV_EXPORTS_W int getOptimalDFTSize(int vecsize);
2150
2151 /** @brief Returns the default random number generator.
2152
2153 The function theRNG returns the default random number generator. For each thread, there is a
2154 separate random number generator, so you can use the function safely in multi-thread environments.
2155 If you just need to get a single random number using this generator or initialize an array, you can
2156 use randu or randn instead. But if you are going to generate many random numbers inside a loop, it
2157 is much faster to use this function to retrieve the generator and then use RNG::operator _Tp() .
2158 @sa RNG, randu, randn
2159 */
2160 CV_EXPORTS RNG& theRNG();
2161
2162 /** @brief Generates a single uniformly-distributed random number or an array of random numbers.
2163
2164 Non-template variant of the function fills the matrix dst with uniformly-distributed
2165 random numbers from the specified range:
2166 \f[\texttt{low} _c  \leq \texttt{dst} (I)_c <  \texttt{high} _c\f]
2167 @param dst output array of random numbers; the array must be pre-allocated.
2168 @param low inclusive lower boundary of the generated random numbers.
2169 @param high exclusive upper boundary of the generated random numbers.
2170 @sa RNG, randn, theRNG
2171 */
2172 CV_EXPORTS_W void randu(InputOutputArray dst, InputArray low, InputArray high);
2173
2174 /** @brief Fills the array with normally distributed random numbers.
2175
2176 The function randn fills the matrix dst with normally distributed random numbers with the specified
2177 mean vector and the standard deviation matrix. The generated random numbers are clipped to fit the
2178 value range of the output array data type.
2179 @param dst output array of random numbers; the array must be pre-allocated and have 1 to 4 channels.
2180 @param mean mean value (expectation) of the generated random numbers.
2181 @param stddev standard deviation of the generated random numbers; it can be either a vector (in
2182 which case a diagonal standard deviation matrix is assumed) or a square matrix.
2183 @sa RNG, randu
2184 */
2185 CV_EXPORTS_W void randn(InputOutputArray dst, InputArray mean, InputArray stddev);
2186
2187 /** @brief Shuffles the array elements randomly.
2188
2189 The function randShuffle shuffles the specified 1D array by randomly choosing pairs of elements and
2190 swapping them. The number of such swap operations will be dst.rows\*dst.cols\*iterFactor .
2191 @param dst input/output numerical 1D array.
2192 @param iterFactor scale factor that determines the number of random swap operations (see the details
2193 below).
2194 @param rng optional random number generator used for shuffling; if it is zero, theRNG () is used
2195 instead.
2196 @sa RNG, sort
2197 */
2198 CV_EXPORTS_W void randShuffle(InputOutputArray dst, double iterFactor = 1., RNG* rng = 0);
2199
2200 /** @brief Principal Component Analysis
2201
2202 The class is used to calculate a special basis for a set of vectors. The
2203 basis will consist of eigenvectors of the covariance matrix calculated
2204 from the input set of vectors. The class %PCA can also transform
2205 vectors to/from the new coordinate space defined by the basis. Usually,
2206 in this new coordinate system, each vector from the original set (and
2207 any linear combination of such vectors) can be quite accurately
2208 approximated by taking its first few components, corresponding to the
2209 eigenvectors of the largest eigenvalues of the covariance matrix.
2210 Geometrically it means that you calculate a projection of the vector to
2211 a subspace formed by a few eigenvectors corresponding to the dominant
2212 eigenvalues of the covariance matrix. And usually such a projection is
2213 very close to the original vector. So, you can represent the original
2214 vector from a high-dimensional space with a much shorter vector
2215 consisting of the projected vector's coordinates in the subspace. Such a
2216 transformation is also known as Karhunen-Loeve Transform, or KLT.
2217 See http://en.wikipedia.org/wiki/Principal_component_analysis
2218
2219 The sample below is the function that takes two matrices. The first
2220 function stores a set of vectors (a row per vector) that is used to
2221 calculate PCA. The second function stores another "test" set of vectors
2222 (a row per vector). First, these vectors are compressed with PCA, then
2223 reconstructed back, and then the reconstruction error norm is computed
2224 and printed for each vector. :
2225
2226 @code{.cpp}
2227 using namespace cv;
2228
2229 PCA compressPCA(const Mat& pcaset, int maxComponents,
2230                 const Mat& testset, Mat& compressed)
2231 {
2232     PCA pca(pcaset, // pass the data
2233             Mat(), // we do not have a pre-computed mean vector,
2234                    // so let the PCA engine to compute it
2235             PCA::DATA_AS_ROW, // indicate that the vectors
2236                                 // are stored as matrix rows
2237                                 // (use PCA::DATA_AS_COL if the vectors are
2238                                 // the matrix columns)
2239             maxComponents // specify, how many principal components to retain
2240             );
2241     // if there is no test data, just return the computed basis, ready-to-use
2242     if( !testset.data )
2243         return pca;
2244     CV_Assert( testset.cols == pcaset.cols );
2245
2246     compressed.create(testset.rows, maxComponents, testset.type());
2247
2248     Mat reconstructed;
2249     for( int i = 0; i < testset.rows; i++ )
2250     {
2251         Mat vec = testset.row(i), coeffs = compressed.row(i), reconstructed;
2252         // compress the vector, the result will be stored
2253         // in the i-th row of the output matrix
2254         pca.project(vec, coeffs);
2255         // and then reconstruct it
2256         pca.backProject(coeffs, reconstructed);
2257         // and measure the error
2258         printf("%d. diff = %g\n", i, norm(vec, reconstructed, NORM_L2));
2259     }
2260     return pca;
2261 }
2262 @endcode
2263 @sa calcCovarMatrix, mulTransposed, SVD, dft, dct
2264 */
2265 class CV_EXPORTS PCA
2266 {
2267 public:
2268     enum Flags { DATA_AS_ROW = 0, //!< indicates that the input samples are stored as matrix rows
2269                  DATA_AS_COL = 1, //!< indicates that the input samples are stored as matrix columns
2270                  USE_AVG     = 2  //!
2271                };
2272
2273     /** @brief default constructor
2274
2275     The default constructor initializes an empty %PCA structure. The other
2276     constructors initialize the structure and call PCA::operator()().
2277     */
2278     PCA();
2279
2280     /** @overload
2281     @param data input samples stored as matrix rows or matrix columns.
2282     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (@c noArray()),
2283     the mean is computed from the data.
2284     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2285     specify the data layout (PCA::Flags)
2286     @param maxComponents maximum number of components that %PCA should
2287     retain; by default, all the components are retained.
2288     */
2289     PCA(InputArray data, InputArray mean, int flags, int maxComponents = 0);
2290
2291     /** @overload
2292     @param data input samples stored as matrix rows or matrix columns.
2293     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (noArray()),
2294     the mean is computed from the data.
2295     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2296     specify the data layout (PCA::Flags)
2297     @param retainedVariance Percentage of variance that PCA should retain.
2298     Using this parameter will let the PCA decided how many components to
2299     retain but it will always keep at least 2.
2300     */
2301     PCA(InputArray data, InputArray mean, int flags, double retainedVariance);
2302
2303     /** @brief performs %PCA
2304
2305     The operator performs %PCA of the supplied dataset. It is safe to reuse
2306     the same PCA structure for multiple datasets. That is, if the structure
2307     has been previously used with another dataset, the existing internal
2308     data is reclaimed and the new eigenvalues, @ref eigenvectors , and @ref
2309     mean are allocated and computed.
2310
2311     The computed eigenvalues are sorted from the largest to the smallest and
2312     the corresponding eigenvectors are stored as eigenvectors rows.
2313
2314     @param data input samples stored as the matrix rows or as the matrix
2315     columns.
2316     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (noArray()),
2317     the mean is computed from the data.
2318     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2319     specify the data layout. (Flags)
2320     @param maxComponents maximum number of components that PCA should
2321     retain; by default, all the components are retained.
2322     */
2323     PCA& operator()(InputArray data, InputArray mean, int flags, int maxComponents = 0);
2324
2325     /** @overload
2326     @param data input samples stored as the matrix rows or as the matrix
2327     columns.
2328     @param mean optional mean value; if the matrix is empty (noArray()),
2329     the mean is computed from the data.
2330     @param flags operation flags; currently the parameter is only used to
2331     specify the data layout. (PCA::Flags)
2332     @param retainedVariance Percentage of variance that %PCA should retain.
2333     Using this parameter will let the %PCA decided how many components to
2334     retain but it will always keep at least 2.
2335      */
2336     PCA& operator()(InputArray data, InputArray mean, int flags, double retainedVariance);
2337
2338     /** @brief Projects vector(s) to the principal component subspace.
2339
2340     The methods project one or more vectors to the principal component
2341     subspace, where each vector projection is represented by coefficients in
2342     the principal component basis. The first form of the method returns the
2343     matrix that the second form writes to the result. So the first form can
2344     be used as a part of expression while the second form can be more
2345     efficient in a processing loop.
2346     @param vec input vector(s); must have the same dimensionality and the
2347     same layout as the input data used at %PCA phase, that is, if
2348     DATA_AS_ROW are specified, then `vec.cols==data.cols`
2349     (vector dimensionality) and `vec.rows` is the number of vectors to
2350     project, and the same is true for the PCA::DATA_AS_COL case.
2351     */
2352     Mat project(InputArray vec) const;
2353
2354     /** @overload
2355     @param vec input vector(s); must have the same dimensionality and the
2356     same layout as the input data used at PCA phase, that is, if
2357     DATA_AS_ROW are specified, then `vec.cols==data.cols`
2358     (vector dimensionality) and `vec.rows` is the number of vectors to
2359     project, and the same is true for the PCA::DATA_AS_COL case.
2360     @param result output vectors; in case of PCA::DATA_AS_COL, the
2361     output matrix has as many columns as the number of input vectors, this
2362     means that `result.cols==vec.cols` and the number of rows match the
2363     number of principal components (for example, `maxComponents` parameter
2364     passed to the constructor).
2365      */
2366     void project(InputArray vec, OutputArray result) const;
2367
2368     /** @brief Reconstructs vectors from their PC projections.
2369
2370     The methods are inverse operations to PCA::project. They take PC
2371     coordinates of projected vectors and reconstruct the original vectors.
2372     Unless all the principal components have been retained, the
2373     reconstructed vectors are different from the originals. But typically,
2374     the difference is small if the number of components is large enough (but
2375     still much smaller than the original vector dimensionality). As a
2376     result, PCA is used.
2377     @param vec coordinates of the vectors in the principal component
2378     subspace, the layout and size are the same as of PCA::project output
2379     vectors.
2380      */
2381     Mat backProject(InputArray vec) const;
2382
2383     /** @overload
2384     @param vec coordinates of the vectors in the principal component
2385     subspace, the layout and size are the same as of PCA::project output
2386     vectors.
2387     @param result reconstructed vectors; the layout and size are the same as
2388     of PCA::project input vectors.
2389      */
2390     void backProject(InputArray vec, OutputArray result) const;
2391
2392     /** @brief write and load PCA matrix
2393
2394 */
2395     void write(FileStorage& fs ) const;
2396     void read(const FileNode& fs);
2397
2398     Mat eigenvectors; //!< eigenvectors of the covariation matrix
2399     Mat eigenvalues; //!< eigenvalues of the covariation matrix
2400     Mat mean; //!< mean value subtracted before the projection and added after the back projection
2401 };
2402
2403 /** @example pca.cpp
2404   An example using %PCA for dimensionality reduction while maintaining an amount of variance
2405  */
2406
2407 /**
2408    @brief Linear Discriminant Analysis
2409    @todo document this class
2410  */
2411 class CV_EXPORTS LDA
2412 {
2413 public:
2414     /** @brief constructor
2415     Initializes a LDA with num_components (default 0).
2416     */
2417     explicit LDA(int num_components = 0);
2418
2419     /** Initializes and performs a Discriminant Analysis with Fisher's
2420      Optimization Criterion on given data in src and corresponding labels
2421      in labels. If 0 (or less) number of components are given, they are
2422      automatically determined for given data in computation.
2423     */
2424     LDA(InputArrayOfArrays src, InputArray labels, int num_components = 0);
2425
2426     /** Serializes this object to a given filename.
2427       */
2428     void save(const String& filename) const;
2429
2430     /** Deserializes this object from a given filename.
2431       */
2432     void load(const String& filename);
2433
2434     /** Serializes this object to a given cv::FileStorage.
2435       */
2436     void save(FileStorage& fs) const;
2437
2438     /** Deserializes this object from a given cv::FileStorage.
2439       */
2440     void load(const FileStorage& node);
2441
2442     /** destructor
2443       */
2444     ~LDA();
2445
2446     /** Compute the discriminants for data in src (row aligned) and labels.
2447       */
2448     void compute(InputArrayOfArrays src, InputArray labels);
2449
2450     /** Projects samples into the LDA subspace.
2451         src may be one or more row aligned samples.
2452       */
2453     Mat project(InputArray src);
2454
2455     /** Reconstructs projections from the LDA subspace.
2456         src may be one or more row aligned projections.
2457       */
2458     Mat reconstruct(InputArray src);
2459
2460     /** Returns the eigenvectors of this LDA.
2461       */
2462     Mat eigenvectors() const { return _eigenvectors; }
2463
2464     /** Returns the eigenvalues of this LDA.
2465       */
2466     Mat eigenvalues() const { return _eigenvalues; }
2467
2468     static Mat subspaceProject(InputArray W, InputArray mean, InputArray src);
2469     static Mat subspaceReconstruct(InputArray W, InputArray mean, InputArray src);
2470
2471 protected:
2472     bool _dataAsRow; // unused, but needed for 3.0 ABI compatibility.
2473     int _num_components;
2474     Mat _eigenvectors;
2475     Mat _eigenvalues;
2476     void lda(InputArrayOfArrays src, InputArray labels);
2477 };
2478
2479 /** @brief Singular Value Decomposition
2480
2481 Class for computing Singular Value Decomposition of a floating-point
2482 matrix. The Singular Value Decomposition is used to solve least-square
2483 problems, under-determined linear systems, invert matrices, compute
2484 condition numbers, and so on.
2485
2486 If you want to compute a condition number of a matrix or an absolute value of
2487 its determinant, you do not need `u` and `vt`. You can pass
2488 flags=SVD::NO_UV|... . Another flag SVD::FULL_UV indicates that full-size u
2489 and vt must be computed, which is not necessary most of the time.
2490
2491 @sa invert, solve, eigen, determinant
2492 */
2493 class CV_EXPORTS SVD
2494 {
2495 public:
2496     enum Flags {
2497         /** allow the algorithm to modify the decomposed matrix; it can save space and speed up
2498             processing. currently ignored. */
2499         MODIFY_A = 1,
2500         /** indicates that only a vector of singular values `w` is to be processed, while u and vt
2501             will be set to empty matrices */
2502         NO_UV    = 2,
2503         /** when the matrix is not square, by default the algorithm produces u and vt matrices of
2504             sufficiently large size for the further A reconstruction; if, however, FULL_UV flag is
2505             specified, u and vt will be full-size square orthogonal matrices.*/
2506         FULL_UV  = 4
2507     };
2508
2509     /** @brief the default constructor
2510
2511     initializes an empty SVD structure
2512       */
2513     SVD();
2514
2515     /** @overload
2516     initializes an empty SVD structure and then calls SVD::operator()
2517     @param src decomposed matrix.
2518     @param flags operation flags (SVD::Flags)
2519       */
2520     SVD( InputArray src, int flags = 0 );
2521
2522     /** @brief the operator that performs SVD. The previously allocated u, w and vt are released.
2523
2524     The operator performs the singular value decomposition of the supplied
2525     matrix. The u,`vt` , and the vector of singular values w are stored in
2526     the structure. The same SVD structure can be reused many times with
2527     different matrices. Each time, if needed, the previous u,`vt` , and w
2528     are reclaimed and the new matrices are created, which is all handled by
2529     Mat::create.
2530     @param src decomposed matrix.
2531     @param flags operation flags (SVD::Flags)
2532       */
2533     SVD& operator ()( InputArray src, int flags = 0 );
2534
2535     /** @brief decomposes matrix and stores the results to user-provided matrices
2536
2537     The methods/functions perform SVD of matrix. Unlike SVD::SVD constructor
2538     and SVD::operator(), they store the results to the user-provided
2539     matrices:
2540
2541     @code{.cpp}
2542     Mat A, w, u, vt;
2543     SVD::compute(A, w, u, vt);
2544     @endcode
2545
2546     @param src decomposed matrix
2547     @param w calculated singular values
2548     @param u calculated left singular vectors
2549     @param vt transposed matrix of right singular values
2550     @param flags operation flags - see SVD::SVD.
2551       */
2552     static void compute( InputArray src, OutputArray w,
2553                          OutputArray u, OutputArray vt, int flags = 0 );
2554
2555     /** @overload
2556     computes singular values of a matrix
2557     @param src decomposed matrix
2558     @param w calculated singular values
2559     @param flags operation flags - see SVD::Flags.
2560       */
2561     static void compute( InputArray src, OutputArray w, int flags = 0 );
2562
2563     /** @brief performs back substitution
2564       */
2565     static void backSubst( InputArray w, InputArray u,
2566                            InputArray vt, InputArray rhs,
2567                            OutputArray dst );
2568
2569     /** @brief solves an under-determined singular linear system
2570
2571     The method finds a unit-length solution x of a singular linear system
2572     A\*x = 0. Depending on the rank of A, there can be no solutions, a
2573     single solution or an infinite number of solutions. In general, the
2574     algorithm solves the following problem:
2575     \f[dst =  \arg \min _{x:  \| x \| =1}  \| src  \cdot x  \|\f]
2576     @param src left-hand-side matrix.
2577     @param dst found solution.
2578       */
2579     static void solveZ( InputArray src, OutputArray dst );
2580
2581     /** @brief performs a singular value back substitution.
2582
2583     The method calculates a back substitution for the specified right-hand
2584     side:
2585
2586     \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]
2587
2588     Using this technique you can either get a very accurate solution of the
2589     convenient linear system, or the best (in the least-squares terms)
2590     pseudo-solution of an overdetermined linear system.
2591
2592     @param rhs right-hand side of a linear system (u\*w\*v')\*dst = rhs to
2593     be solved, where A has been previously decomposed.
2594
2595     @param dst found solution of the system.
2596
2597     @note Explicit SVD with the further back substitution only makes sense
2598     if you need to solve many linear systems with the same left-hand side
2599     (for example, src ). If all you need is to solve a single system
2600     (possibly with multiple rhs immediately available), simply call solve
2601     add pass DECOMP_SVD there. It does absolutely the same thing.
2602       */
2603     void backSubst( InputArray rhs, OutputArray dst ) const;
2604
2605     /** @todo document */
2606     template<typename _Tp, int m, int n, int nm> static
2607     void compute( const Matx<_Tp, m, n>& a, Matx<_Tp, nm, 1>& w, Matx<_Tp, m, nm>& u, Matx<_Tp, n, nm>& vt );
2608
2609     /** @todo document */
2610     template<typename _Tp, int m, int n, int nm> static
2611     void compute( const Matx<_Tp, m, n>& a, Matx<_Tp, nm, 1>& w );
2612
2613     /** @todo document */
2614     template<typename _Tp, int m, int n, int nm, int nb> static
2615     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 );
2616
2617     Mat u, w, vt;
2618 };
2619
2620 /** @brief Random Number Generator
2621
2622 Random number generator. It encapsulates the state (currently, a 64-bit
2623 integer) and has methods to return scalar random values and to fill
2624 arrays with random values. Currently it supports uniform and Gaussian
2625 (normal) distributions. The generator uses Multiply-With-Carry
2626 algorithm, introduced by G. Marsaglia (
2627 <http://en.wikipedia.org/wiki/Multiply-with-carry> ).
2628 Gaussian-distribution random numbers are generated using the Ziggurat
2629 algorithm ( <http://en.wikipedia.org/wiki/Ziggurat_algorithm> ),
2630 introduced by G. Marsaglia and W. W. Tsang.
2631 */
2632 class CV_EXPORTS RNG
2633 {
2634 public:
2635     enum { UNIFORM = 0,
2636            NORMAL  = 1
2637          };
2638
2639     /** @brief constructor
2640
2641     These are the RNG constructors. The first form sets the state to some
2642     pre-defined value, equal to 2\*\*32-1 in the current implementation. The
2643     second form sets the state to the specified value. If you passed state=0
2644     , the constructor uses the above default value instead to avoid the
2645     singular random number sequence, consisting of all zeros.
2646     */
2647     RNG();
2648     /** @overload
2649     @param state 64-bit value used to initialize the RNG.
2650     */
2651     RNG(uint64 state);
2652     /**The method updates the state using the MWC algorithm and returns the
2653     next 32-bit random number.*/
2654     unsigned next();
2655
2656     /**Each of the methods updates the state using the MWC algorithm and
2657     returns the next random number of the specified type. In case of integer
2658     types, the returned number is from the available value range for the
2659     specified type. In case of floating-point types, the returned value is
2660     from [0,1) range.
2661     */
2662     operator uchar();
2663     /** @overload */
2664     operator schar();
2665     /** @overload */
2666     operator ushort();
2667     /** @overload */
2668     operator short();
2669     /** @overload */
2670     operator unsigned();
2671     /** @overload */
2672     operator int();
2673     /** @overload */
2674     operator float();
2675     /** @overload */
2676     operator double();
2677
2678     /** @brief returns a random integer sampled uniformly from [0, N).
2679
2680     The methods transform the state using the MWC algorithm and return the
2681     next random number. The first form is equivalent to RNG::next . The
2682     second form returns the random number modulo N , which means that the
2683     result is in the range [0, N) .
2684     */
2685     unsigned operator ()();
2686     /** @overload
2687     @param N upper non-inclusive boundary of the returned random number.
2688     */
2689     unsigned operator ()(unsigned N);
2690
2691     /** @brief returns uniformly distributed integer random number from [a,b) range
2692
2693     The methods transform the state using the MWC algorithm and return the
2694     next uniformly-distributed random number of the specified type, deduced
2695     from the input parameter type, from the range [a, b) . There is a nuance
2696     illustrated by the following sample:
2697
2698     @code{.cpp}
2699     RNG rng;
2700
2701     // always produces 0
2702     double a = rng.uniform(0, 1);
2703
2704     // produces double from [0, 1)
2705     double a1 = rng.uniform((double)0, (double)1);
2706
2707     // produces float from [0, 1)
2708     double b = rng.uniform(0.f, 1.f);
2709
2710     // produces double from [0, 1)
2711     double c = rng.uniform(0., 1.);
2712
2713     // may cause compiler error because of ambiguity:
2714     //  RNG::uniform(0, (int)0.999999)? or RNG::uniform((double)0, 0.99999)?
2715     double d = rng.uniform(0, 0.999999);
2716     @endcode
2717
2718     The compiler does not take into account the type of the variable to
2719     which you assign the result of RNG::uniform . The only thing that
2720     matters to the compiler is the type of a and b parameters. So, if you
2721     want a floating-point random number, but the range boundaries are
2722     integer numbers, either put dots in the end, if they are constants, or
2723     use explicit type cast operators, as in the a1 initialization above.
2724     @param a lower inclusive boundary of the returned random numbers.
2725     @param b upper non-inclusive boundary of the returned random numbers.
2726       */
2727     int uniform(int a, int b);
2728     /** @overload */
2729     float uniform(float a, float b);
2730     /** @overload */
2731     double uniform(double a, double b);
2732
2733     /** @brief Fills arrays with random numbers.
2734
2735     @param mat 2D or N-dimensional matrix; currently matrices with more than
2736     4 channels are not supported by the methods, use Mat::reshape as a
2737     possible workaround.
2738     @param distType distribution type, RNG::UNIFORM or RNG::NORMAL.
2739     @param a first distribution parameter; in case of the uniform
2740     distribution, this is an inclusive lower boundary, in case of the normal
2741     distribution, this is a mean value.
2742     @param b second distribution parameter; in case of the uniform
2743     distribution, this is a non-inclusive upper boundary, in case of the
2744     normal distribution, this is a standard deviation (diagonal of the
2745     standard deviation matrix or the full standard deviation matrix).
2746     @param saturateRange pre-saturation flag; for uniform distribution only;
2747     if true, the method will first convert a and b to the acceptable value
2748     range (according to the mat datatype) and then will generate uniformly
2749     distributed random numbers within the range [saturate(a), saturate(b)),
2750     if saturateRange=false, the method will generate uniformly distributed
2751     random numbers in the original range [a, b) and then will saturate them,
2752     it means, for example, that
2753     <tt>theRNG().fill(mat_8u, RNG::UNIFORM, -DBL_MAX, DBL_MAX)</tt> will likely
2754     produce array mostly filled with 0's and 255's, since the range (0, 255)
2755     is significantly smaller than [-DBL_MAX, DBL_MAX).
2756
2757     Each of the methods fills the matrix with the random values from the
2758     specified distribution. As the new numbers are generated, the RNG state
2759     is updated accordingly. In case of multiple-channel images, every
2760     channel is filled independently, which means that RNG cannot generate
2761     samples from the multi-dimensional Gaussian distribution with
2762     non-diagonal covariance matrix directly. To do that, the method
2763     generates samples from multi-dimensional standard Gaussian distribution
2764     with zero mean and identity covariation matrix, and then transforms them
2765     using transform to get samples from the specified Gaussian distribution.
2766     */
2767     void fill( InputOutputArray mat, int distType, InputArray a, InputArray b, bool saturateRange = false );
2768
2769     /** @brief Returns the next random number sampled from the Gaussian distribution
2770     @param sigma standard deviation of the distribution.
2771
2772     The method transforms the state using the MWC algorithm and returns the
2773     next random number from the Gaussian distribution N(0,sigma) . That is,
2774     the mean value of the returned random numbers is zero and the standard
2775     deviation is the specified sigma .
2776     */
2777     double gaussian(double sigma);
2778
2779     uint64 state;
2780 };
2781
2782 /** @brief Mersenne Twister random number generator
2783
2784 Inspired by http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/MT2002/CODES/mt19937ar.c
2785 @todo document
2786  */
2787 class CV_EXPORTS RNG_MT19937
2788 {
2789 public:
2790     RNG_MT19937();
2791     RNG_MT19937(unsigned s);
2792     void seed(unsigned s);
2793
2794     unsigned next();
2795
2796     operator int();
2797     operator unsigned();
2798     operator float();
2799     operator double();
2800
2801     unsigned operator ()(unsigned N);
2802     unsigned operator ()();
2803
2804     /** @brief returns uniformly distributed integer random number from [a,b) range
2805
2806 */
2807     int uniform(int a, int b);
2808     /** @brief returns uniformly distributed floating-point random number from [a,b) range
2809
2810 */
2811     float uniform(float a, float b);
2812     /** @brief returns uniformly distributed double-precision floating-point random number from [a,b) range
2813
2814 */
2815     double uniform(double a, double b);
2816
2817 private:
2818     enum PeriodParameters {N = 624, M = 397};
2819     unsigned state[N];
2820     int mti;
2821 };
2822
2823 //! @} core_array
2824
2825 //! @addtogroup core_cluster
2826 //!  @{
2827
2828 /** @example kmeans.cpp
2829   An example on K-means clustering
2830 */
2831
2832 /** @brief Finds centers of clusters and groups input samples around the clusters.
2833
2834 The function kmeans implements a k-means algorithm that finds the centers of cluster_count clusters
2835 and groups the input samples around the clusters. As an output, \f$\texttt{labels}_i\f$ contains a
2836 0-based cluster index for the sample stored in the \f$i^{th}\f$ row of the samples matrix.
2837
2838 @note
2839 -   (Python) An example on K-means clustering can be found at
2840     opencv_source_code/samples/python2/kmeans.py
2841 @param data Data for clustering. An array of N-Dimensional points with float coordinates is needed.
2842 Examples of this array can be:
2843 -   Mat points(count, 2, CV_32F);
2844 -   Mat points(count, 1, CV_32FC2);
2845 -   Mat points(1, count, CV_32FC2);
2846 -   std::vector\<cv::Point2f\> points(sampleCount);
2847 @param K Number of clusters to split the set by.
2848 @param bestLabels Input/output integer array that stores the cluster indices for every sample.
2849 @param criteria The algorithm termination criteria, that is, the maximum number of iterations and/or
2850 the desired accuracy. The accuracy is specified as criteria.epsilon. As soon as each of the cluster
2851 centers moves by less than criteria.epsilon on some iteration, the algorithm stops.
2852 @param attempts Flag to specify the number of times the algorithm is executed using different
2853 initial labellings. The algorithm returns the labels that yield the best compactness (see the last
2854 function parameter).
2855 @param flags Flag that can take values of cv::KmeansFlags
2856 @param centers Output matrix of the cluster centers, one row per each cluster center.
2857 @return The function returns the compactness measure that is computed as
2858 \f[\sum _i  \| \texttt{samples} _i -  \texttt{centers} _{ \texttt{labels} _i} \| ^2\f]
2859 after every attempt. The best (minimum) value is chosen and the corresponding labels and the
2860 compactness value are returned by the function. Basically, you can use only the core of the
2861 function, set the number of attempts to 1, initialize labels each time using a custom algorithm,
2862 pass them with the ( flags = KMEANS_USE_INITIAL_LABELS ) flag, and then choose the best
2863 (most-compact) clustering.
2864 */
2865 CV_EXPORTS_W double kmeans( InputArray data, int K, InputOutputArray bestLabels,
2866                             TermCriteria criteria, int attempts,
2867                             int flags, OutputArray centers = noArray() );
2868
2869 //! @} core_cluster
2870
2871 //! @addtogroup core_basic
2872 //! @{
2873
2874 /////////////////////////////// Formatted output of cv::Mat ///////////////////////////
2875
2876 /** @todo document */
2877 class CV_EXPORTS Formatted
2878 {
2879 public:
2880     virtual const char* next() = 0;
2881     virtual void reset() = 0;
2882     virtual ~Formatted();
2883 };
2884
2885 /** @todo document */
2886 class CV_EXPORTS Formatter
2887 {
2888 public:
2889     enum { FMT_DEFAULT = 0,
2890            FMT_MATLAB  = 1,
2891            FMT_CSV     = 2,
2892            FMT_PYTHON  = 3,
2893            FMT_NUMPY   = 4,
2894            FMT_C       = 5
2895          };
2896
2897     virtual ~Formatter();
2898
2899     virtual Ptr<Formatted> format(const Mat& mtx) const = 0;
2900
2901     virtual void set32fPrecision(int p = 8) = 0;
2902     virtual void set64fPrecision(int p = 16) = 0;
2903     virtual void setMultiline(bool ml = true) = 0;
2904
2905     static Ptr<Formatter> get(int fmt = FMT_DEFAULT);
2906
2907 };
2908
2909 //////////////////////////////////////// Algorithm ////////////////////////////////////
2910
2911 class CV_EXPORTS Algorithm;
2912
2913 template<typename _Tp> struct ParamType {};
2914
2915
2916 /** @brief This is a base class for all more or less complex algorithms in OpenCV
2917
2918 especially for classes of algorithms, for which there can be multiple implementations. The examples
2919 are stereo correspondence (for which there are algorithms like block matching, semi-global block
2920 matching, graph-cut etc.), background subtraction (which can be done using mixture-of-gaussians
2921 models, codebook-based algorithm etc.), optical flow (block matching, Lucas-Kanade, Horn-Schunck
2922 etc.).
2923
2924 Here is example of SIFT use in your application via Algorithm interface:
2925 @code
2926     #include "opencv2/opencv.hpp"
2927     #include "opencv2/xfeatures2d.hpp"
2928     using namespace cv::xfeatures2d;
2929
2930     Ptr<Feature2D> sift = SIFT::create();
2931     FileStorage fs("sift_params.xml", FileStorage::READ);
2932     if( fs.isOpened() ) // if we have file with parameters, read them
2933     {
2934         sift->read(fs["sift_params"]);
2935         fs.release();
2936     }
2937     else // else modify the parameters and store them; user can later edit the file to use different parameters
2938     {
2939         sift->setContrastThreshold(0.01f); // lower the contrast threshold, compared to the default value
2940         {
2941             WriteStructContext ws(fs, "sift_params", CV_NODE_MAP);
2942             sift->write(fs);
2943         }
2944     }
2945     Mat image = imread("myimage.png", 0), descriptors;
2946     vector<KeyPoint> keypoints;
2947     sift->detectAndCompute(image, noArray(), keypoints, descriptors);
2948 @endcode
2949  */
2950 class CV_EXPORTS_W Algorithm
2951 {
2952 public:
2953     Algorithm();
2954     virtual ~Algorithm();
2955
2956     /** @brief Clears the algorithm state
2957     */
2958     CV_WRAP virtual void clear() {}
2959
2960     /** @brief Stores algorithm parameters in a file storage
2961     */
2962     virtual void write(FileStorage& fs) const { (void)fs; }
2963
2964     /** @brief Reads algorithm parameters from a file storage
2965     */
2966     virtual void read(const FileNode& fn) { (void)fn; }
2967
2968     /** @brief Returns true if the Algorithm is empty (e.g. in the very beginning or after unsuccessful read
2969      */
2970     virtual bool empty() const { return false; }
2971
2972     /** @brief Reads algorithm from the file node
2973
2974      This is static template method of Algorithm. It's usage is following (in the case of SVM):
2975      @code
2976      Ptr<SVM> svm = Algorithm::read<SVM>(fn);
2977      @endcode
2978      In order to make this method work, the derived class must overwrite Algorithm::read(const
2979      FileNode& fn) and also have static create() method without parameters
2980      (or with all the optional parameters)
2981      */
2982     template<typename _Tp> static Ptr<_Tp> read(const FileNode& fn)
2983     {
2984         Ptr<_Tp> obj = _Tp::create();
2985         obj->read(fn);
2986         return !obj->empty() ? obj : Ptr<_Tp>();
2987     }
2988
2989     /** @brief Loads algorithm from the file
2990
2991      @param filename Name of the file to read.
2992      @param objname The optional name of the node to read (if empty, the first top-level node will be used)
2993
2994      This is static template method of Algorithm. It's usage is following (in the case of SVM):
2995      @code
2996      Ptr<SVM> svm = Algorithm::load<SVM>("my_svm_model.xml");
2997      @endcode
2998      In order to make this method work, the derived class must overwrite Algorithm::read(const
2999      FileNode& fn).
3000      */
3001     template<typename _Tp> static Ptr<_Tp> load(const String& filename, const String& objname=String())
3002     {
3003         FileStorage fs(filename, FileStorage::READ);
3004         FileNode fn = objname.empty() ? fs.getFirstTopLevelNode() : fs[objname];
3005         Ptr<_Tp> obj = _Tp::create();
3006         obj->read(fn);
3007         return !obj->empty() ? obj : Ptr<_Tp>();
3008     }
3009
3010     /** @brief Loads algorithm from a String
3011
3012      @param strModel The string variable containing the model you want to load.
3013      @param objname The optional name of the node to read (if empty, the first top-level node will be used)
3014
3015      This is static template method of Algorithm. It's usage is following (in the case of SVM):
3016      @code
3017      Ptr<SVM> svm = Algorithm::loadFromString<SVM>(myStringModel);
3018      @endcode
3019      */
3020     template<typename _Tp> static Ptr<_Tp> loadFromString(const String& strModel, const String& objname=String())
3021     {
3022         FileStorage fs(strModel, FileStorage::READ + FileStorage::MEMORY);
3023         FileNode fn = objname.empty() ? fs.getFirstTopLevelNode() : fs[objname];
3024         Ptr<_Tp> obj = _Tp::create();
3025         obj->read(fn);
3026         return !obj->empty() ? obj : Ptr<_Tp>();
3027     }
3028
3029     /** Saves the algorithm to a file.
3030      In order to make this method work, the derived class must implement Algorithm::write(FileStorage& fs). */
3031     CV_WRAP virtual void save(const String& filename) const;
3032
3033     /** Returns the algorithm string identifier.
3034      This string is used as top level xml/yml node tag when the object is saved to a file or string. */
3035     CV_WRAP virtual String getDefaultName() const;
3036 };
3037
3038 struct Param {
3039     enum { INT=0, BOOLEAN=1, REAL=2, STRING=3, MAT=4, MAT_VECTOR=5, ALGORITHM=6, FLOAT=7,
3040            UNSIGNED_INT=8, UINT64=9, UCHAR=11 };
3041 };
3042
3043
3044
3045 template<> struct ParamType<bool>
3046 {
3047     typedef bool const_param_type;
3048     typedef bool member_type;
3049
3050     enum { type = Param::BOOLEAN };
3051 };
3052
3053 template<> struct ParamType<int>
3054 {
3055     typedef int const_param_type;
3056     typedef int member_type;
3057
3058     enum { type = Param::INT };
3059 };
3060
3061 template<> struct ParamType<double>
3062 {
3063     typedef double const_param_type;
3064     typedef double member_type;
3065
3066     enum { type = Param::REAL };
3067 };
3068
3069 template<> struct ParamType<String>
3070 {
3071     typedef const String& const_param_type;
3072     typedef String member_type;
3073
3074     enum { type = Param::STRING };
3075 };
3076
3077 template<> struct ParamType<Mat>
3078 {
3079     typedef const Mat& const_param_type;
3080     typedef Mat member_type;
3081
3082     enum { type = Param::MAT };
3083 };
3084
3085 template<> struct ParamType<std::vector<Mat> >
3086 {
3087     typedef const std::vector<Mat>& const_param_type;
3088     typedef std::vector<Mat> member_type;
3089
3090     enum { type = Param::MAT_VECTOR };
3091 };
3092
3093 template<> struct ParamType<Algorithm>
3094 {
3095     typedef const Ptr<Algorithm>& const_param_type;
3096     typedef Ptr<Algorithm> member_type;
3097
3098     enum { type = Param::ALGORITHM };
3099 };
3100
3101 template<> struct ParamType<float>
3102 {
3103     typedef float const_param_type;
3104     typedef float member_type;
3105
3106     enum { type = Param::FLOAT };
3107 };
3108
3109 template<> struct ParamType<unsigned>
3110 {
3111     typedef unsigned const_param_type;
3112     typedef unsigned member_type;
3113
3114     enum { type = Param::UNSIGNED_INT };
3115 };
3116
3117 template<> struct ParamType<uint64>
3118 {
3119     typedef uint64 const_param_type;
3120     typedef uint64 member_type;
3121
3122     enum { type = Param::UINT64 };
3123 };
3124
3125 template<> struct ParamType<uchar>
3126 {
3127     typedef uchar const_param_type;
3128     typedef uchar member_type;
3129
3130     enum { type = Param::UCHAR };
3131 };
3132
3133 //! @} core_basic
3134
3135 } //namespace cv
3136
3137 #include "opencv2/core/operations.hpp"
3138 #include "opencv2/core/cvstd.inl.hpp"
3139 #include "opencv2/core/utility.hpp"
3140 #include "opencv2/core/optim.hpp"
3141
3142 #endif /*__OPENCV_CORE_HPP__*/