b5079b3c0f4c958992046f00dcdc369f39c04cc7
[profile/ivi/opencv.git] / modules / features2d / doc / common_interfaces_of_descriptor_matchers.rst
1 Common Interfaces of Descriptor Matchers
2 ========================================
3
4 .. highlight:: cpp
5
6 Matchers of keypoint descriptors in OpenCV have wrappers with a common interface that enables you to easily switch
7 between different algorithms solving the same problem. This section is devoted to matching descriptors
8 that are represented as vectors in a multidimensional space. All objects that implement ``vector``
9 descriptor matchers inherit the
10 :ocv:class:`DescriptorMatcher` interface.
11
12 .. note::
13
14    * An example explaining keypoint matching can be found at opencv_source_code/samples/cpp/descriptor_extractor_matcher.cpp
15    * An example on descriptor matching evaluation can be found at opencv_source_code/samples/cpp/detector_descriptor_matcher_evaluation.cpp
16    * An example on one to many image matching can be found at opencv_source_code/samples/cpp/matching_to_many_images.cpp
17
18 DescriptorMatcher
19 -----------------
20 .. ocv:class:: DescriptorMatcher : public Algorithm
21
22 Abstract base class for matching keypoint descriptors. It has two groups
23 of match methods: for matching descriptors of an image with another image or
24 with an image set. ::
25
26     class DescriptorMatcher
27     {
28     public:
29         virtual ~DescriptorMatcher();
30
31         virtual void add( InputArrayOfArrays descriptors );
32
33         const vector<Mat>& getTrainDescriptors() const;
34         virtual void clear();
35         bool empty() const;
36         virtual bool isMaskSupported() const = 0;
37
38         virtual void train();
39
40         /*
41          * Group of methods to match descriptors from an image pair.
42          */
43         void match( InputArray queryDescriptors, InputArray trainDescriptors,
44                     vector<DMatch>& matches, InputArray mask=noArray() ) const;
45         void knnMatch( InputArray queryDescriptors, InputArray trainDescriptors,
46                        vector<vector<DMatch> >& matches, int k,
47                        InputArray mask=Mat(), bool compactResult=false ) const;
48         void radiusMatch( InputArray queryDescriptors, InputArray trainDescriptors,
49                           vector<vector<DMatch> >& matches, float maxDistance,
50                           InputArray mask=Mat(), bool compactResult=false ) const;
51         /*
52          * Group of methods to match descriptors from one image to an image set.
53          */
54         void match( InputArray queryDescriptors, vector<DMatch>& matches,
55                     const vector<Mat>& masks=noArray() );
56         void knnMatch( InputArray queryDescriptors, vector<vector<DMatch> >& matches,
57                        int k, const vector<Mat>& masks=vector<Mat>(),
58                        bool compactResult=false );
59         void radiusMatch( InputArray queryDescriptors, vector<vector<DMatch> >& matches,
60                           float maxDistance, const vector<Mat>& masks=vector<Mat>(),
61                           bool compactResult=false );
62
63         virtual void read( const FileNode& );
64         virtual void write( FileStorage& ) const;
65
66         virtual Ptr<DescriptorMatcher> clone( bool emptyTrainData=false ) const = 0;
67
68         static Ptr<DescriptorMatcher> create( const String& descriptorMatcherType );
69
70     protected:
71         vector<Mat> trainDescCollection;
72         vector<UMat> utrainDescCollection;
73         ...
74     };
75
76
77 DescriptorMatcher::add
78 --------------------------
79 Adds descriptors to train a CPU(``trainDescCollectionis``) or GPU(``utrainDescCollectionis``) descriptor collection. If the collection is not empty, the new descriptors are added to existing train descriptors.
80
81 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::add( InputArrayOfArrays descriptors )
82
83     :param descriptors: Descriptors to add. Each  ``descriptors[i]``  is a set of descriptors from the same train image.
84
85
86 DescriptorMatcher::getTrainDescriptors
87 ------------------------------------------
88 Returns a constant link to the train descriptor collection ``trainDescCollection`` .
89
90 .. ocv:function:: const vector<Mat>& DescriptorMatcher::getTrainDescriptors() const
91
92
93
94
95
96 DescriptorMatcher::clear
97 ----------------------------
98 Clears the train descriptor collections.
99
100 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::clear()
101
102
103
104 DescriptorMatcher::empty
105 ----------------------------
106 Returns true if there are no train descriptors in the both collections.
107
108 .. ocv:function:: bool DescriptorMatcher::empty() const
109
110
111
112 DescriptorMatcher::isMaskSupported
113 --------------------------------------
114 Returns true if the descriptor matcher supports masking permissible matches.
115
116 .. ocv:function:: bool DescriptorMatcher::isMaskSupported()
117
118
119
120 DescriptorMatcher::train
121 ----------------------------
122 Trains a descriptor matcher
123
124 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::train()
125
126 Trains a descriptor matcher (for example, the flann index). In all methods to match, the method ``train()`` is run every time before matching. Some descriptor matchers (for example, ``BruteForceMatcher``) have an empty implementation of this method. Other matchers really train their inner structures (for example, ``FlannBasedMatcher`` trains ``flann::Index`` ).
127
128
129
130 DescriptorMatcher::match
131 ----------------------------
132 Finds the best match for each descriptor from a query set.
133
134 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::match( InputArray queryDescriptors, InputArray trainDescriptors, vector<DMatch>& matches, InputArray mask=noArray() ) const
135
136 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::match(InputArray queryDescriptors, vector<DMatch>& matches, const vector<Mat>& masks=vector<Mat>() )
137
138     :param queryDescriptors: Query set of descriptors.
139
140     :param trainDescriptors: Train set of descriptors. This set is not added to the train descriptors collection stored in the class object.
141
142     :param matches: Matches. If a query descriptor is masked out in  ``mask`` , no match is added for this descriptor. So, ``matches``  size may be smaller than the query descriptors count.
143
144     :param mask: Mask specifying permissible matches between an input query and train matrices of descriptors.
145
146     :param masks: Set of masks. Each  ``masks[i]``  specifies permissible matches between the input query descriptors and stored train descriptors from the i-th image ``trainDescCollection[i]``.
147
148 In the first variant of this method, the train descriptors are passed as an input argument. In the second variant of the method, train descriptors collection that was set by ``DescriptorMatcher::add`` is used. Optional mask (or masks) can be passed to specify which query and training descriptors can be matched. Namely, ``queryDescriptors[i]`` can be matched with ``trainDescriptors[j]`` only if ``mask.at<uchar>(i,j)`` is non-zero.
149
150
151
152 DescriptorMatcher::knnMatch
153 -------------------------------
154 Finds the k best matches for each descriptor from a query set.
155
156 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::knnMatch(InputArray queryDescriptors,   InputArray trainDescriptors,       vector<vector<DMatch> >& matches,       int k, InputArray mask=noArray(),       bool compactResult=false ) const
157
158 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::knnMatch( InputArray queryDescriptors,           vector<vector<DMatch> >& matches, int k,      const vector<Mat>& masks=vector<Mat>(),       bool compactResult=false )
159
160     :param queryDescriptors: Query set of descriptors.
161
162     :param trainDescriptors: Train set of descriptors. This set is not added to the train descriptors collection stored in the class object.
163
164     :param mask: Mask specifying permissible matches between an input query and train matrices of descriptors.
165
166     :param masks: Set of masks. Each  ``masks[i]``  specifies permissible matches between the input query descriptors and stored train descriptors from the i-th image ``trainDescCollection[i]``.
167
168     :param matches: Matches. Each  ``matches[i]``  is k or less matches for the same query descriptor.
169
170     :param k: Count of best matches found per each query descriptor or less if a query descriptor has less than k possible matches in total.
171
172     :param compactResult: Parameter used when the mask (or masks) is not empty. If  ``compactResult``  is false, the  ``matches``  vector has the same size as  ``queryDescriptors``  rows. If  ``compactResult``  is true, the  ``matches``  vector does not contain matches for fully masked-out query descriptors.
173
174 These extended variants of :ocv:func:`DescriptorMatcher::match` methods find several best matches for each query descriptor. The matches are returned in the distance increasing order. See :ocv:func:`DescriptorMatcher::match` for the details about query and train descriptors.
175
176
177
178 DescriptorMatcher::radiusMatch
179 ----------------------------------
180 For each query descriptor, finds the training descriptors not farther than the specified distance.
181
182 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::radiusMatch( InputArray queryDescriptors,           InputArray trainDescriptors,           vector<vector<DMatch> >& matches,           float maxDistance, InputArray mask=noArray(),           bool compactResult=false ) const
183
184 .. ocv:function:: void DescriptorMatcher::radiusMatch( InputArray queryDescriptors,           vector<vector<DMatch> >& matches,           float maxDistance,      const vector<Mat>& masks=vector<Mat>(),       bool compactResult=false )
185
186     :param queryDescriptors: Query set of descriptors.
187
188     :param trainDescriptors: Train set of descriptors. This set is not added to the train descriptors collection stored in the class object.
189
190     :param mask: Mask specifying permissible matches between an input query and train matrices of descriptors.
191
192     :param masks: Set of masks. Each  ``masks[i]``  specifies permissible matches between the input query descriptors and stored train descriptors from the i-th image ``trainDescCollection[i]``.
193
194     :param matches: Found matches.
195
196     :param compactResult: Parameter used when the mask (or masks) is not empty. If  ``compactResult``  is false, the  ``matches``  vector has the same size as  ``queryDescriptors``  rows. If  ``compactResult``  is true, the  ``matches``  vector does not contain matches for fully masked-out query descriptors.
197
198     :param maxDistance: Threshold for the distance between matched descriptors. Distance means here metric distance (e.g. Hamming distance), not the distance between coordinates (which is measured in Pixels)!
199
200 For each query descriptor, the methods find such training descriptors that the distance between the query descriptor and the training descriptor is equal or smaller than ``maxDistance``. Found matches are returned in the distance increasing order.
201
202
203
204 DescriptorMatcher::clone
205 ----------------------------
206 Clones the matcher.
207
208 .. ocv:function:: Ptr<DescriptorMatcher> DescriptorMatcher::clone( bool emptyTrainData=false )
209
210     :param emptyTrainData: If ``emptyTrainData`` is false, the method creates a deep copy of the object, that is, copies both parameters and train data. If ``emptyTrainData`` is true, the method creates an object copy with the current parameters but with empty train data.
211
212
213
214 DescriptorMatcher::create
215 -----------------------------
216 Creates a descriptor matcher of a given type with the default parameters (using default constructor).
217
218 .. ocv:function:: Ptr<DescriptorMatcher> DescriptorMatcher::create( const String& descriptorMatcherType )
219
220     :param descriptorMatcherType: Descriptor matcher type. Now the following matcher types are supported:
221
222         *
223             ``BruteForce`` (it uses ``L2`` )
224         *
225             ``BruteForce-L1``
226         *
227             ``BruteForce-Hamming``
228         *
229             ``BruteForce-Hamming(2)``
230         *
231             ``FlannBased``
232
233
234
235
236
237 BFMatcher
238 -----------------
239 .. ocv:class:: BFMatcher : public DescriptorMatcher
240
241 Brute-force descriptor matcher. For each descriptor in the first set, this matcher finds the closest descriptor in the second set by trying each one. This descriptor matcher supports masking permissible matches of descriptor sets.
242
243
244 BFMatcher::BFMatcher
245 --------------------
246 Brute-force matcher constructor.
247
248 .. ocv:function:: BFMatcher::BFMatcher( int normType=NORM_L2, bool crossCheck=false )
249
250     :param normType: One of ``NORM_L1``, ``NORM_L2``, ``NORM_HAMMING``, ``NORM_HAMMING2``. ``L1`` and ``L2`` norms are preferable choices for SIFT and SURF descriptors, ``NORM_HAMMING`` should be used with ORB, BRISK and BRIEF, ``NORM_HAMMING2`` should be used with ORB when ``WTA_K==3`` or ``4`` (see ORB::ORB constructor description).
251
252     :param crossCheck: If it is false, this is will be default BFMatcher behaviour when it finds the k nearest neighbors for each query descriptor. If ``crossCheck==true``, then the ``knnMatch()`` method with ``k=1`` will only return pairs ``(i,j)`` such that for ``i-th`` query descriptor the ``j-th`` descriptor in the matcher's collection is the nearest and vice versa, i.e. the ``BFMathcher`` will only return consistent pairs. Such technique usually produces best results with minimal number of outliers when there are enough matches. This is alternative to the ratio test, used by D. Lowe in SIFT paper.
253
254
255 FlannBasedMatcher
256 -----------------
257 .. ocv:class:: FlannBasedMatcher : public DescriptorMatcher
258
259 Flann-based descriptor matcher. This matcher trains :ocv:class:`flann::Index_` on a train descriptor collection and calls its nearest search methods to find the best matches. So, this matcher may be faster when matching a large train collection than the brute force matcher. ``FlannBasedMatcher`` does not support masking permissible matches of descriptor sets because ``flann::Index`` does not support this. ::
260
261     class FlannBasedMatcher : public DescriptorMatcher
262     {
263     public:
264         FlannBasedMatcher(
265           const Ptr<flann::IndexParams>& indexParams=new flann::KDTreeIndexParams(),
266           const Ptr<flann::SearchParams>& searchParams=new flann::SearchParams() );
267
268         virtual void add( InputArrayOfArrays descriptors );
269         virtual void clear();
270
271         virtual void train();
272         virtual bool isMaskSupported() const;
273
274         virtual Ptr<DescriptorMatcher> clone( bool emptyTrainData=false ) const;
275     protected:
276         ...
277     };
278
279 ..