]> rtime.felk.cvut.cz Git - opencv.git/blob - opencv/doc/cxcore_basic_structures.tex
fixed various typos, changed naming of some parameters into mixed case style (for...
[opencv.git] / opencv / doc / cxcore_basic_structures.tex
1 \section{Basic Structures}
2
3 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
4 %                                                                                    %
5 %                                         C                                          %
6 %                                                                                    %
7 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
8
9 \ifCPy
10 \subsection{CvPoint}\label{CvPoint}
11 2D point with integer coordinates (usually zero-based).
12
13 \begin{lstlisting}
14 typedef struct CvPoint
15 {
16     int x; 
17     int y; 
18 }
19 CvPoint;
20 \end{lstlisting}
21
22 \begin{description}
23 \cvarg{x}{x-coordinate}
24 \cvarg{y}{y-coordinate} 
25 \end{description}
26
27 \begin{lstlisting}
28 /* Constructor */
29 inline CvPoint cvPoint( int x, int y );
30
31 /* Conversion from CvPoint2D32f */
32 inline CvPoint cvPointFrom32f( CvPoint2D32f point );
33 \end{lstlisting}
34
35
36 \subsection{CvPoint2D32f}\label{CvPoint2D32f}
37 2D point with floating-point coordinates
38
39 \begin{lstlisting}
40 typedef struct CvPoint2D32f
41 {
42     float x;
43     float y; 
44 }
45 CvPoint2D32f;
46 \end{lstlisting}
47
48 \begin{description}
49 \cvarg{x}{x-coordinate}
50 \cvarg{y}{y-coordinate}
51 \end{description}
52
53 \begin{lstlisting}
54 /* Constructor */
55 inline CvPoint2D32f cvPoint2D32f( double x, double y );
56
57 /* Conversion from CvPoint */
58 inline CvPoint2D32f cvPointTo32f( CvPoint point );
59 \end{lstlisting}
60
61
62 \subsection{CvPoint3D32f}\label{CvPoint3D32f}
63 3D point with floating-point coordinates
64
65 \begin{lstlisting}
66 typedef struct CvPoint3D32f
67 {
68     float x; 
69     float y; 
70     float z; 
71 }
72 CvPoint3D32f;
73 \end{lstlisting}
74
75 \begin{description}
76 \cvarg{x}{x-coordinate}
77 \cvarg{y}{y-coordinate}
78 \cvarg{z}{z-coordinate}
79 \end{description}
80
81 \begin{lstlisting}
82 /* Constructor */
83 inline CvPoint3D32f cvPoint3D32f( double x, double y, double z );
84 \end{lstlisting}
85
86 \subsection{CvPoint2D64f}\label{CvPoint2D64f}
87 2D point with double precision floating-point coordinates
88
89 \begin{lstlisting}
90 typedef struct CvPoint2D64f
91 {
92     double x; 
93     double y; 
94 }
95 CvPoint2D64f;
96 \end{lstlisting}
97
98 \begin{description}
99 \cvarg{x}{x-coordinate}
100 \cvarg{y}{y-coordinate}
101 \end{description}
102
103 \begin{lstlisting}
104 /* Constructor */
105 inline CvPoint2D64f cvPoint2D64f( double x, double y );
106
107 /* Conversion from CvPoint */
108 inline CvPoint2D64f cvPointTo64f( CvPoint point );
109 \end{lstlisting}
110
111 \subsection{CvPoint3D64f}\label{CvPoint3D64f}
112 3D point with double precision floating-point coordinates
113
114 \begin{lstlisting}
115 typedef struct CvPoint3D64f
116 {
117     double x; 
118     double y; 
119     double z; 
120 }
121 CvPoint3D64f;
122 \end{lstlisting}
123
124 \begin{description}
125 \cvarg{x}{x-coordinate}
126 \cvarg{y}{y-coordinate}
127 \cvarg{z}{z-coordinate}
128 \end{description}
129
130 \begin{lstlisting}
131 /* Constructor */
132 inline CvPoint3D64f cvPoint3D64f( double x, double y, double z );
133 \end{lstlisting}
134
135 \subsection{CvSize}\label{CvSize}
136 Pixel-accurate size of a rectangle.
137
138 \begin{lstlisting}
139 typedef struct CvSize
140 {
141     int width; 
142     int height; 
143 }
144 CvSize;
145 \end{lstlisting}
146
147 \begin{description}
148 \cvarg{width}{Width of the rectangle}
149 \cvarg{height}{Height of the rectangle}
150 \end{description}
151
152 \begin{lstlisting}
153 /* Constructor */
154 inline CvSize cvSize( int width, int height );
155 \end{lstlisting}
156
157 \subsection{CvSize2D32f}\label{CvSize2D32f}
158 Sub-pixel accurate size of a rectangle.
159
160 \begin{lstlisting}
161 typedef struct CvSize2D32f
162 {
163     float width; 
164     float height; 
165 }
166 CvSize2D32f;
167 \end{lstlisting}
168
169 \begin{description}
170 \cvarg{width}{Width of the rectangle}
171 \cvarg{height}{Height of the rectangle}
172 \end{description}
173
174 \begin{lstlisting}
175 /* Constructor */
176 inline CvSize2D32f cvSize2D32f( double width, double height );
177 \end{lstlisting}
178
179 \subsection{CvRect}\label{CvRect}
180 Offset (usually the top-left corner) and size of a rectangle.
181
182 \begin{lstlisting}
183 typedef struct CvRect
184 {
185     int x; 
186     int y; 
187     int width; 
188     int height; 
189 }
190 CvRect;
191 \end{lstlisting}
192
193 \begin{description}
194 \cvarg{x}{x-coordinate of the top-left corner}
195 \cvarg{y}{y-coordinate of the top-left corner (bottom-left for Windows bitmaps)}
196 \cvarg{width}{Width of the rectangle}
197 \cvarg{height}{Height of the rectangle}
198 \end{description}
199
200 \begin{lstlisting}
201 /* Constructor */
202 inline CvRect cvRect( int x, int y, int width, int height );
203 \end{lstlisting}
204
205 \subsection{CvScalar}\label{CvScalar}
206 A container for 1-,2-,3- or 4-tuples of doubles.
207
208 \begin{lstlisting}
209 typedef struct CvScalar
210 {
211     double val[4];
212 }
213 CvScalar;
214 \end{lstlisting}
215
216 \begin{lstlisting}
217 /* Constructor: 
218 initializes val[0] with val0, val[1] with val1, etc. 
219 */
220 inline CvScalar cvScalar( double val0, double val1=0,
221                           double val2=0, double val3=0 );
222 /* Constructor: 
223 initializes all of val[0]...val[3] with val0123 
224 */
225 inline CvScalar cvScalarAll( double val0123 );
226
227 /* Constructor: 
228 initializes val[0] with val0, and all of val[1]...val[3] with zeros 
229 */
230 inline CvScalar cvRealScalar( double val0 );
231 \end{lstlisting}
232
233 \subsection{CvTermCriteria}\label{CvTermCriteria}
234 Termination criteria for iterative algorithms.
235
236 \begin{lstlisting}
237 #define CV_TERMCRIT_ITER    1
238 #define CV_TERMCRIT_NUMBER  CV_TERMCRIT_ITER
239 #define CV_TERMCRIT_EPS     2
240
241 typedef struct CvTermCriteria
242 {
243     int    type;
244     int    max_iter; 
245     double epsilon; 
246 }
247 CvTermCriteria;
248 \end{lstlisting}
249
250 \begin{description}
251 \cvarg{type}{A combination of CV\_TERMCRIT\_ITER and CV\_TERMCRIT\_EPS}
252 \cvarg{max\_iter}{Maximum number of iterations}
253 \cvarg{epsilon}{Required accuracy}
254 \end{description}
255
256 \begin{lstlisting}
257 /* Constructor */
258 inline CvTermCriteria cvTermCriteria( int type, int max_iter, double epsilon );
259
260 /* Check and transform a CvTermCriteria so that 
261    type=CV_TERMCRIT_ITER+CV_TERMCRIT_EPS
262    and both max_iter and epsilon are valid */
263 CvTermCriteria cvCheckTermCriteria( CvTermCriteria criteria,
264                                     double default_eps,
265                                     int default_max_iters );
266 \end{lstlisting}
267
268 \subsection{CvMat}\label{CvMat}
269 A multi-channel matrix.
270
271 \begin{lstlisting}
272 typedef struct CvMat
273 {
274     int type; 
275     int step; 
276
277     int* refcount; 
278
279     union
280     {
281         uchar* ptr;
282         short* s;
283         int* i;
284         float* fl;
285         double* db;
286     } data; 
287
288 #ifdef __cplusplus
289     union
290     {
291         int rows;
292         int height;
293     };
294
295     union
296     {
297         int cols;
298         int width;
299     };
300 #else
301     int rows; 
302     int cols; 
303 #endif
304
305 } CvMat;
306 \end{lstlisting}
307
308 \begin{description}
309 \cvarg{type}{A CvMat signature (CV\_MAT\_MAGIC\_VAL) containing the type of elements and flags}
310 \cvarg{step}{Full row length in bytes}
311 \cvarg{refcount}{Underlying data reference counter}
312 \cvarg{data}{Pointers to the actual matrix data}
313 \cvarg{rows}{Number of rows}
314 \cvarg{cols}{Number of columns}
315 \end{description}
316
317 Matrices are stored row by row. All of the rows are aligned by 4 bytes.
318
319
320 \subsection{CvMatND}\label{CvMatND}
321 Multi-dimensional dense multi-channel array.
322
323 \begin{lstlisting}
324 typedef struct CvMatND
325 {
326     int type; 
327     int dims;
328
329     int* refcount; 
330
331     union
332     {
333         uchar* ptr;
334         short* s;
335         int* i;
336         float* fl;
337         double* db;
338     } data; 
339
340     struct
341     {
342         int size;
343         int step;
344     }
345     dim[CV_MAX_DIM];
346
347 } CvMatND;
348 \end{lstlisting}
349
350 \begin{description}
351 \cvarg{type}{A CvMatND signature (CV\_MATND\_MAGIC\_VAL), combining the type of elements and flags}
352 \cvarg{dims}{The number of array dimensions}
353 \cvarg{refcount}{Underlying data reference counter}
354 \cvarg{data}{Pointers to the actual matrix data}
355 \cvarg{dim}{For each dimension, the pair (number of elements, distance between elements in bytes)}
356 \end{description}
357
358 \subsection{CvSparseMat}\label{CvSparseMat}
359 Multi-dimensional sparse multi-channel array.
360
361 \begin{lstlisting}
362 typedef struct CvSparseMat
363 {
364     int type;
365     int dims; 
366     int* refcount; 
367     struct CvSet* heap; 
368     void** hashtable; 
369     int hashsize;
370     int total; 
371     int valoffset; 
372     int idxoffset; 
373     int size[CV_MAX_DIM]; 
374
375 } CvSparseMat;
376 \end{lstlisting}
377
378 \begin{description}
379 \cvarg{type}{A CvSparseMat signature (CV\_SPARSE\_MAT\_MAGIC\_VAL), combining the type of elements and flags.}
380 \cvarg{dims}{Number of dimensions}
381 \cvarg{refcount}{Underlying reference counter. Not used.}
382 \cvarg{heap}{A pool of hash table nodes}
383 \cvarg{hashtable}{The hash table. Each entry is a list of nodes.}
384 \cvarg{hashsize}{Size of the hash table}
385 \cvarg{total}{Total number of sparse array nodes}
386 \cvarg{valoffset}{The value offset of the array nodes, in bytes}
387 \cvarg{idxoffset}{The index offset of the array nodes, in bytes}
388 \cvarg{size}{Array of dimension sizes}
389 \end{description}
390
391 \subsection{IplImage}\label{IplImage}
392 IPL image header
393
394 \begin{lstlisting}
395 typedef struct _IplImage
396 {
397     int  nSize;         
398     int  ID;            
399     int  nChannels;     
400     int  alphaChannel;  
401     int  depth;         
402     char colorModel[4]; 
403     char channelSeq[4]; 
404     int  dataOrder;     
405     int  origin;        
406     int  align;         
407     int  width;         
408     int  height;        
409     struct _IplROI *roi; 
410     struct _IplImage *maskROI; 
411     void  *imageId;     
412     struct _IplTileInfo *tileInfo; 
413     int  imageSize;                             
414     char *imageData;  
415     int  widthStep;   
416     int  BorderMode[4]; 
417     int  BorderConst[4]; 
418     char *imageDataOrigin; 
419 }
420 IplImage;
421 \end{lstlisting}
422
423 \begin{description}
424 \cvarg{nSize}{\texttt{sizeof(IplImage)}}
425 \cvarg{ID}{Version, always equals 0}
426 \cvarg{nChannels}{Number of channels. Most OpenCV functions support 1-4 channels.}
427 \cvarg{alphaChannel}{Ignored by OpenCV}
428 \cvarg{depth}{Pixel depth in bits. The supported depths are:
429 \begin{description}
430 \cvarg{IPL\_DEPTH\_8U}{Unsigned 8-bit integer}
431 \cvarg{IPL\_DEPTH\_8S}{Signed 8-bit integer}
432 \cvarg{IPL\_DEPTH\_16U}{Unsigned 16-bit integer}
433 \cvarg{IPL\_DEPTH\_16S}{Signed 16-bit integer}
434 \cvarg{IPL\_DEPTH\_32S}{Signed 32-bit integer}
435 \cvarg{IPL\_DEPTH\_32F}{Single-precision floating point}
436 \cvarg{IPL\_DEPTH\_64F}{Double-precision floating point}
437 \end{description}}
438 \cvarg{colorModel}{Ignored by OpenCV. The OpenCV function \cross{CvtColor} requires the source and destination color spaces as parameters.}
439 \cvarg{channelSeq}{Ignored by OpenCV}
440 \cvarg{dataOrder}{0 = \texttt{IPL\_DATA\_ORDER\_PIXEL} - interleaved color channels, 1 - separate color channels. \cross{CreateImage} only creates images with interleaved channels. For example, the usual layout of a color image is: $ b_{00} g_{00} r_{00} b_{10} g_{10} r_{10} ...$}
441 \cvarg{origin}{0 - top-left origin, 1 - bottom-left origin (Windows bitmap style)}
442 \cvarg{align}{Alignment of image rows (4 or 8). OpenCV ignores this and uses widthStep instead.}
443 \cvarg{width}{Image width in pixels}
444 \cvarg{height}{Image height in pixels}
445 \cvarg{roi}{Region Of Interest (ROI). If not NULL, only this image region will be processed.}
446 \cvarg{maskROI}{Must be NULL in OpenCV}
447 \cvarg{imageId}{Must be NULL in OpenCV}
448 \cvarg{tileInfo}{Must be NULL in OpenCV}
449 \cvarg{imageSize}{Image data size in bytes. For interleaved data, this equals $\texttt{image->height} \cdot \texttt{image->widthStep}$ }
450 \cvarg{imageData}{A pointer to the aligned image data}
451 \cvarg{widthStep}{The size of an aligned image row, in bytes}
452 \cvarg{BorderMode}{Border completion mode, ignored by OpenCV}
453 \cvarg{BorderConst}{Border completion mode, ignored by OpenCV}
454 \cvarg{imageDataOrigin}{A pointer to the origin of the image data (not necessarily aligned). This is used for image deallocation.}
455 \end{description}
456
457 The \cross{IplImage} structure was inherited from the Intel Image Processing Library, in which the format is native. OpenCV only supports a subset of possible \cross{IplImage} formats, as outlined in the parameter list above.
458
459 In addition to the above restrictions, OpenCV handles ROIs differently. OpenCV functions require that the image size or ROI size of all source and destination images match exactly. On the other hand, the Intel Image Processing Library processes the area of intersection between the source and destination images (or ROIs), allowing them to vary independently. 
460
461 \subsection{CvArr}\label{CvArr}
462 Arbitrary array
463
464 \begin{lstlisting}
465 typedef void CvArr;
466 \end{lstlisting}
467
468 The metatype \texttt{CvArr} is used \textit{only} as a function parameter to specify that the function accepts arrays of multiple types, such as IplImage*, CvMat* or even CvSeq* sometimes. The particular array type is determined at runtime by analyzing the first 4 bytes of the header.
469 \fi
470
471 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
472 %                                                                                    %
473 %                                        C++                                         %
474 %                                                                                    %
475 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
476
477 \ifCpp
478 \subsection{DataType}\label{DataType}
479 Template "traits" class for other OpenCV primitive data types
480
481 \begin{lstlisting}
482 template<typename _Tp> class DataType
483 {
484     // value_type is always a synonym for _Tp.
485     typedef _Tp value_type;
486     
487     // intermediate type used for operations on _Tp.
488     // it is int for uchar, signed char, unsigned short, signed short and int,
489     // float for float, double for double, ...
490     typedef <...> work_type;
491     // in the case of multi-channel data it is the data type of each channel
492     typedef <...> channel_type;
493     enum
494     {
495         // CV_8U ... CV_64F
496         depth = DataDepth<channel_type>::value,
497         // 1 ... 
498         channels = <...>,
499         // '1u', '4i', '3f', '2d' etc.
500         fmt=<...>,
501         // CV_8UC3, CV_32FC2 ...
502         type = CV_MAKETYPE(depth, channels)
503     };
504 };
505 \end{lstlisting}
506
507 The template class \texttt{DataType} is descriptive class for OpenCV primitive data types and other types that comply with the following definition. A primitive OpenCV data type is one of \texttt{unsigned char, bool ($\sim$unsigned char), signed char, unsigned short, signed short, int, float, double} or a tuple of values of one of these types, where all the values in the tuple have the same type. If you are familiar with OpenCV \cross{CvMat}'s type notation, CV\_8U ... CV\_32FC3, CV\_64FC2 etc., then a primitive type can be defined as a type for which you can give a unique identifier in a form \verb*"CV\_<bit-depth>{U|S|F}C<number_of_channels>". A universal OpenCV structure able to store a single instance of such primitive data type is \cross{Vec}. Multiple instances of such a type can be stored to a \texttt{std::vector}, \texttt{Mat}, \texttt{Mat\_}, \texttt{MatND}, \texttt{MatND\_}, \texttt{SparseMat}, \texttt{SparseMat\_} or any other container that is able to store \cross{Vec} instances.
508  
509 The class \texttt{DataType} is basically used to provide some description of such primitive data types without adding any fields or methods to the corresponding classes (and it is actually impossible to add anything to primitive C/C++ data types). This technique is known in C++ as class traits. It's not \texttt{DataType} itself that is used, but its specialized versions, such as:
510
511 \begin{lstlisting}
512 template<> class DataType<uchar>
513 {
514     typedef uchar value_type;
515     typedef int work_type;
516     typedef uchar channel_type;
517     enum { channel_type = CV_8U, channels = 1, fmt='u', type = CV_8U };
518 };
519 ...
520 template<typename _Tp> DataType<std::complex<_Tp> >
521 {
522     typedef std::complex<_Tp> value_type;
523     typedef std::complex<_Tp> work_type;
524     typedef _Tp channel_type;
525     // DataDepth is another helper trait class
526     enum { depth = DataDepth<_Tp>::value, channels=2,
527         fmt=(channels-1)*256+DataDepth<_Tp>::fmt,
528         type=CV_MAKETYPE(depth, channels) };
529 };
530 ...
531 \end{lstlisting}
532
533 The main purpose of the classes is to convert compile-time type information to OpenCV-compatible data type identifier, for example:
534
535 \begin{lstlisting}
536 // allocates 30x40 floating-point matrix
537 Mat A(30, 40, DataType<float>::type);
538
539 Mat B = Mat_<std::complex<double> >(3, 3);
540 // the statement below will print 6, 2 /* i.e. depth == CV_64F, channels == 2 */ 
541 cout << B.depth() << ", " << B.channels() << endl; 
542 \end{lstlisting}
543
544 that is, such traits are used to tell OpenCV which data type you are working with, even if such a type is not native to OpenCV (the matrix \texttt{B} intialization above compiles because OpenCV defines the proper specialized template class \texttt{DataType<complex<\_Tp> >}). Also, this mechanism is useful (and used in OpenCV this way) for generic algorithms implementations.
545
546 \subsection{Point\_}
547 Template class for 2D points
548
549 \begin{lstlisting}
550 template<typename _Tp> class Point_
551 {
552 public:
553     typedef _Tp value_type;
554     
555     Point_();
556     Point_(_Tp _x, _Tp _y);
557     Point_(const Point_& pt);
558     Point_(const CvPoint& pt);
559     Point_(const CvPoint2D32f& pt);
560     Point_(const Size_<_Tp>& sz);
561     Point_(const Vec<_Tp, 2>& v);
562     Point_& operator = (const Point_& pt);
563     template<typename _Tp2> operator Point_<_Tp2>() const;
564     operator CvPoint() const;
565     operator CvPoint2D32f() const;
566     operator Vec<_Tp, 2>() const;
567
568     // computes dot-product (this->x*pt.x + this->y*pt.y)
569     _Tp dot(const Point_& pt) const;
570     // computes dot-product using double-precision arithmetics
571     double ddot(const Point_& pt) const;
572     // returns true if the point is inside the rectangle "r".
573     bool inside(const Rect_<_Tp>& r) const;
574     
575     _Tp x, y;
576 };
577 \end{lstlisting}
578
579 The class represents a 2D point, specified by its coordinates $x$ and $y$.
580 Instance of the class is interchangeable with Ð¡ structures \texttt{CvPoint} and \texttt{CvPoint2D32f}. There is also cast operator to convert point coordinates to the specified type. The conversion from floating-point coordinates to integer coordinates is done by rounding; in general case the conversion uses \hyperref[saturatecast]{saturate\_cast} operation on each of the coordinates. Besides the class members listed in the declaration above, the following operations on points are implemented:
581
582 \begin{itemize}
583     \item $\texttt{pt1} = \texttt{pt2} \pm \texttt{pt3}$
584     \item \texttt{pt1 = pt2 * $\alpha$, pt1 = $\alpha$ * pt2}
585     \item \texttt{pt1 += pt2, pt1 -= pt2, pt1 *= $\alpha$}
586     \item \texttt{double value = norm(pt); // $L_2$-norm}
587     \item \texttt{pt1 == pt2, pt1 != pt2}    
588 \end{itemize}
589
590 For user convenience, the following type aliases are defined:
591 \begin{lstlisting}
592 typedef Point_<int> Point2i;
593 typedef Point2i Point;
594 typedef Point_<float> Point2f;
595 typedef Point_<double> Point2d;
596 \end{lstlisting}
597
598 Here is a short example:
599 \begin{lstlisting}
600 Point2f a(0.3f, 0.f), b(0.f, 0.4f);
601 Point pt = (a + b)*10.f;
602 cout << pt.x << ", " << pt.y << endl; 
603 \end{lstlisting}
604
605 \subsection{Point3\_}
606
607 Template class for 3D points
608
609 \begin{lstlisting}
610
611 template<typename _Tp> class Point3_
612 {
613 public:
614     typedef _Tp value_type;
615     
616     Point3_();
617     Point3_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _z);
618     Point3_(const Point3_& pt);
619     explicit Point3_(const Point_<_Tp>& pt);
620     Point3_(const CvPoint3D32f& pt);
621     Point3_(const Vec<_Tp, 3>& v);
622     Point3_& operator = (const Point3_& pt);
623     template<typename _Tp2> operator Point3_<_Tp2>() const;
624     operator CvPoint3D32f() const;
625     operator Vec<_Tp, 3>() const;
626
627     _Tp dot(const Point3_& pt) const;
628     double ddot(const Point3_& pt) const;
629     
630     _Tp x, y, z;
631 };
632 \end{lstlisting}
633
634 The class represents a 3D point, specified by its coordinates $x$, $y$ and $z$.
635 Instance of the class is interchangeable with Ð¡ structure \texttt{CvPoint2D32f}. Similarly to \texttt{Point\_}, the 3D points' coordinates can be converted to another type, and the vector arithmetic and comparison operations are also supported.
636
637 The following type aliases are available:
638
639 \begin{lstlisting}
640 typedef Point3_<int> Point3i;
641 typedef Point3_<float> Point3f;
642 typedef Point3_<double> Point3d;
643 \end{lstlisting}
644
645 \subsection{Size\_}
646
647 Template class for specfying image or rectangle size.
648
649 \begin{lstlisting}
650 template<typename _Tp> class Size_
651 {
652 public:
653     typedef _Tp value_type;
654     
655     Size_();
656     Size_(_Tp _width, _Tp _height);
657     Size_(const Size_& sz);
658     Size_(const CvSize& sz);
659     Size_(const CvSize2D32f& sz);
660     Size_(const Point_<_Tp>& pt);
661     Size_& operator = (const Size_& sz);
662     _Tp area() const;
663
664     operator Size_<int>() const;
665     operator Size_<float>() const;
666     operator Size_<double>() const;
667     operator CvSize() const;
668     operator CvSize2D32f() const;
669
670     _Tp width, height;
671 };
672 \end{lstlisting}
673
674 The class \texttt{Size\_} is similar to \texttt{Point\_}, except that the two members are called \texttt{width} and \texttt{height} instead of \texttt{x} and \texttt{y}. The structure can be converted to and from the old OpenCV structures \cross{CvSize} and \cross{CvSize2D32f}. The same set of arithmetic and comparison operations as for \texttt{Point\_} is available. 
675
676 OpenCV defines the following type aliases:
677
678 \begin{lstlisting}
679 typedef Size_<int> Size2i;
680 typedef Size2i Size;
681 typedef Size_<float> Size2f;
682 \end{lstlisting}
683
684 \subsection{Rect\_}
685
686 Template class for 2D rectangles
687
688 \begin{lstlisting}
689 template<typename _Tp> class Rect_
690 {
691 public:
692     typedef _Tp value_type;
693     
694     Rect_();
695     Rect_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _width, _Tp _height);
696     Rect_(const Rect_& r);
697     Rect_(const CvRect& r);
698     // (x, y) <- org, (width, height) <- sz
699     Rect_(const Point_<_Tp>& org, const Size_<_Tp>& sz);
700     // (x, y) <- min(pt1, pt2), (width, height) <- max(pt1, pt2) - (x, y)
701     Rect_(const Point_<_Tp>& pt1, const Point_<_Tp>& pt2);
702     Rect_& operator = ( const Rect_& r );
703     // returns Point_<_Tp>(x, y)
704     Point_<_Tp> tl() const;
705     // returns Point_<_Tp>(x+width, y+height)
706     Point_<_Tp> br() const;
707     
708     // returns Size_<_Tp>(width, height)
709     Size_<_Tp> size() const;
710     // returns width*height
711     _Tp area() const;
712
713     operator Rect_<int>() const;
714     operator Rect_<float>() const;
715     operator Rect_<double>() const;
716     operator CvRect() const;
717
718     // x <= pt.x && pt.x < x + width &&
719     // y <= pt.y && pt.y < y + height ? true : false
720     bool contains(const Point_<_Tp>& pt) const;
721
722     _Tp x, y, width, height;
723 };
724 \end{lstlisting}
725
726 The rectangle is described by the coordinates of the top-left corner (which is the default interpretation of \texttt{Rect\_::x} and \texttt{Rect\_::y} in OpenCV; though, in your algorithms you may count \texttt{x} and \texttt{y} from the bottom-left corner), the rectangle width and height.
727
728 Another assumption OpenCV usually makes is that the top and left boundary of the rectangle are inclusive, while the right and bottom boundaries are not, for example, the method \texttt{Rect\_::contains} returns true if
729 \begin{eqnarray*}
730       x \leq pt.x < x+width,\\
731       y \leq pt.y < y+height
732 \end{eqnarray*}
733 And virtually every loop over an image \cross{ROI} in OpenCV (where ROI is specified by \texttt{Rect\_<int>}) is implemented as:
734 \begin{lstlisting}
735 for(int y = roi.y; y < roi.y + rect.height; y++)
736     for(int x = roi.x; x < roi.x + rect.width; x++)
737     {
738         // ...
739     }
740 \end{lstlisting}
741
742 In addition to the class members, the following operations on rectangles are implemented:
743 \begin{itemize}
744     \item $\texttt{rect} = \texttt{rect} \pm \texttt{point}$ (shifting rectangle by a certain offset)
745     \item $\texttt{rect} = \texttt{rect} \pm \texttt{size}$ (expanding or shrinking rectangle by a certain amount)
746     \item \texttt{rect += point, rect -= point, rect += size, rect -= size} (augmenting operations)
747     \item \texttt{rect = rect1 \& rect2} (rectangle intersection)
748     \item \texttt{rect = rect1 | rect2} (minimum area rectangle containing \texttt{rect2} and \texttt{rect3})
749     \item \texttt{rect \&= rect1, rect |= rect1} (and the corresponding augmenting operations)
750     \item \texttt{rect == rect1, rect != rect1} (rectangle comparison)
751 \end{itemize}
752
753 Example. Here is how the partial ordering on rectangles can be established (rect1 $\subseteq$ rect2):
754 \begin{lstlisting}
755 template<typename _Tp> inline bool
756 operator <= (const Rect_<_Tp>& r1, const Rect_<_Tp>& r2)
757 {
758     return (r1 & r2) == r1;
759 }
760 \end{lstlisting}
761
762 For user convenience, the following type alias is available:
763 \begin{lstlisting}
764 typedef Rect_<int> Rect;
765 \end{lstlisting}
766
767 \subsection{RotatedRect}\label{RotatedRect}
768 Possibly rotated rectangle
769
770 \begin{lstlisting}
771 class RotatedRect
772 {
773 public:
774     // constructors
775     RotatedRect();
776     RotatedRect(const Point2f& _center, const Size2f& _size, float _angle);
777     RotatedRect(const CvBox2D& box);
778     
779     // returns minimal up-right rectangle that contains the rotated rectangle
780     Rect boundingRect() const;
781     // backward conversion to CvBox2D
782     operator CvBox2D() const;
783     
784     // mass center of the rectangle
785     Point2f center;
786     // size
787     Size2f size;
788     // rotation angle in degrees
789     float angle;
790 };
791 \end{lstlisting}
792
793 The class \texttt{RotatedRect} replaces the old \cross{CvBox2D} and fully compatible with it.
794
795 \subsection{TermCriteria}\label{TermCriteria}
796
797 Termination criteria for iterative algorithms
798
799 \begin{lstlisting}
800 class TermCriteria
801 {
802 public:
803     enum { COUNT=1, MAX_ITER=COUNT, EPS=2 };
804
805     // constructors
806     TermCriteria();
807     // type can be MAX_ITER, EPS or MAX_ITER+EPS.
808     // type = MAX_ITER means that only the number of iterations does matter;
809     // type = EPS means that only the required precision (epsilon) does matter
810     //    (though, most algorithms put some limit on the number of iterations anyway)
811     // type = MAX_ITER + EPS means that algorithm stops when
812     // either the specified number of iterations is made,
813     // or when the specified accuracy is achieved - whatever happens first.
814     TermCriteria(int _type, int _maxCount, double _epsilon);
815     TermCriteria(const CvTermCriteria& criteria);
816     operator CvTermCriteria() const;
817
818     int type;
819     int maxCount;
820     double epsilon;
821 };
822 \end{lstlisting}
823
824 The class \texttt{TermCriteria} replaces the old \cross{CvTermCriteria} and fully compatible with it.
825
826
827 \subsection{Vec}\label{Vec}
828 Template class for short numerical vectors
829
830 \begin{lstlisting}
831 template<typename _Tp, int cn> class Vec
832 {
833 public:
834     typedef _Tp value_type;
835     enum { depth = DataDepth<_Tp>::value, channels = cn,
836            type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
837     
838     // default constructor: all elements are set to 0
839     Vec();
840     // constructors taking up to 10 first elements as parameters
841     Vec(_Tp v0);
842     Vec(_Tp v0, _Tp v1);
843     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2);
844     ...
845     Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4,
846         _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8, _Tp v9);
847     Vec(const Vec<_Tp, cn>& v);
848     // constructs vector with all the components set to alpha.
849     static Vec all(_Tp alpha);
850     
851     // two variants of dot-product
852     _Tp dot(const Vec& v) const;
853     double ddot(const Vec& v) const;
854     
855     // cross-product; valid only when cn == 3.
856     Vec cross(const Vec& v) const;
857     
858     // element type conversion
859     template<typename T2> operator Vec<T2, cn>() const;
860     
861     // conversion to/from CvScalar (valid only when cn==4)
862     operator CvScalar() const;
863     
864     // element access
865     _Tp operator [](int i) const;
866     _Tp& operator[](int i);
867
868     _Tp val[cn];
869 };
870 \end{lstlisting}
871
872 The class is the most universal representation of short numerical vectors or tuples. It is possible to convert \texttt{Vec<T,2>} to/from \texttt{Point\_}, \texttt{Vec<T,3>} to/from \texttt{Point3\_}, and \texttt{Vec<T,4>} to \cross{CvScalar}~. The elements of \texttt{Vec} are accessed using \texttt{operator[]}. All the expected vector operations are implemented too:
873
874 \begin{itemize}
875     \item \texttt{v1 = $v2 \pm v3$, v1 = v2 * $\alpha$, v1 = $\alpha$ * v2} (plus the corresponding augmenting operations; note that these operations apply \hyperref[saturatecast]{saturate\_cast.3C.3E} to the each computed vector component)
876     \item \texttt{v1 == v2, v1 != v2}
877     \item \texttt{double n = norm(v1); // $L_2$-norm}
878 \end{itemize}
879
880 For user convenience, the following type aliases are introduced:
881 \begin{lstlisting}
882 typedef Vec<uchar, 2> Vec2b;
883 typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;
884 typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;
885
886 typedef Vec<short, 2> Vec2s;
887 typedef Vec<short, 3> Vec3s;
888 typedef Vec<short, 4> Vec4s;
889
890 typedef Vec<int, 2> Vec2i;
891 typedef Vec<int, 3> Vec3i;
892 typedef Vec<int, 4> Vec4i;
893
894 typedef Vec<float, 2> Vec2f;
895 typedef Vec<float, 3> Vec3f;
896 typedef Vec<float, 4> Vec4f;
897 typedef Vec<float, 6> Vec6f;
898
899 typedef Vec<double, 2> Vec2d;
900 typedef Vec<double, 3> Vec3d;
901 typedef Vec<double, 4> Vec4d;
902 typedef Vec<double, 6> Vec6d;
903 \end{lstlisting}
904
905 The class \texttt{Vec} can be used for declaring various numerical objects, e.g. \texttt{Vec<double,9>} can be used to store a 3x3 double-precision matrix. It is also very useful for declaring and processing multi-channel arrays, see \texttt{Mat\_} description.
906
907 \subsection{Scalar\_}
908 4-element vector
909
910 \begin{lstlisting}
911 template<typename _Tp> class Scalar_ : public Vec<_Tp, 4>
912 {
913 public:
914     Scalar_();
915     Scalar_(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2=0, _Tp v3=0);
916     Scalar_(const CvScalar& s);
917     Scalar_(_Tp v0);
918     static Scalar_<_Tp> all(_Tp v0);
919     operator CvScalar() const;
920
921     template<typename T2> operator Scalar_<T2>() const;
922
923     Scalar_<_Tp> mul(const Scalar_<_Tp>& t, double scale=1 ) const;
924     template<typename T2> void convertTo(T2* buf, int channels, int unroll_to=0) const;
925 };
926
927 typedef Scalar_<double> Scalar;
928 \end{lstlisting}
929
930 The template class \texttt{Scalar\_} and it's double-precision instantiation \texttt{Scalar} represent 4-element vector. Being derived from \texttt{Vec<\_Tp, 4>}, they can be used as typical 4-element vectors, but in addition they can be converted to/from \texttt{CvScalar}. The type \texttt{Scalar} is widely used in OpenCV for passing pixel values and it is a drop-in replacement for \cross{CvScalar} that was used for the same purpose in the earlier versions of OpenCV.
931
932 \subsection{Range}\label{Range}
933 Specifies a continuous subsequence (a.k.a. slice) of a sequence.
934
935 \begin{lstlisting}
936 class Range
937 {
938 public:
939     Range();
940     Range(int _start, int _end);
941     Range(const CvSlice& slice);
942     int size() const;
943     bool empty() const;
944     static Range all();
945     operator CvSlice() const;
946
947     int start, end;
948 };
949 \end{lstlisting}
950
951 The class is used to specify a row or column span in a matrix (\cross{Mat}), and for many other purposes. \texttt{Range(a,b)} is basically the same as \texttt{a:b} in Matlab or \texttt{a..b} in Python. As in Python, \texttt{start} is inclusive left boundary of the range, and \texttt{end} is exclusive right boundary of the range. Such a half-opened interval is usually denoted as $[start,end)$.
952
953 The static method \texttt{Range::all()} returns some special variable that means "the whole sequence" or "the whole range", just like "\texttt{:}" in Matlab or "\texttt{...}" in Python. All the methods and functions in OpenCV that take \texttt{Range} support this special \texttt{Range::all()} value, but of course, in the case of your own custom processing you will probably have to check and handle it explicitly:
954 \begin{lstlisting}
955 void my_function(..., const Range& r, ....)
956 {
957     if(r == Range::all()) {
958         // process all the data
959     }
960     else {
961         // process [r.start, r.end)
962     } 
963 }
964 \end{lstlisting}
965
966 \subsection{Ptr}\label{Ptr}
967
968 A template class for smart reference-counting pointers
969
970 \begin{lstlisting}
971 template<typename _Tp> class Ptr
972 {
973 public:
974     // default constructor
975     Ptr();
976     // constructor that wraps the object pointer
977     Ptr(_Tp* _obj);
978     // destructor: calls release()
979     ~Ptr();
980     // copy constructor; increments ptr's reference counter
981     Ptr(const Ptr& ptr);
982     // assignment operator; decrements own reference counter
983     // (with release()) and increments ptr's reference counter 
984     Ptr& operator = (const Ptr& ptr);
985     // increments reference counter
986     void addref();
987     // decrements reference counter; when it becomes 0,
988     // delete_obj() is called
989     void release();
990     // user-specified custom object deletion operation.
991     // by default, "delete obj;" is called
992     void delete_obj();
993     // returns true if obj == 0;
994     bool empty() const;
995
996     // provide access to the object fields and methods
997     _Tp* operator -> ();
998     const _Tp* operator -> () const;
999
1000     // return the underlying object pointer;
1001     // thanks to the methods, the Ptr<_Tp> can be
1002     // used instead of _Tp*
1003     operator _Tp* ();
1004     operator const _Tp*() const;
1005 protected:
1006     // the incapsulated object pointer
1007     _Tp* obj;
1008     // the associated reference counter
1009     int* refcount;
1010 };
1011 \end{lstlisting}
1012
1013 The class \texttt{Ptr<\_Tp>} is a template class that wraps pointers of the corresponding type. It is similar to \texttt{shared\_ptr} that is a part of Boost library (\url{http://www.boost.org/doc/libs/1_40_0/libs/smart_ptr/shared_ptr.htm}) and also a part of the
1014 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B0x}{C++0x} standard. 
1015
1016 By using this class you can get the following capabilities:
1017
1018 \begin{itemize}
1019     \item default constructor, copy constructor and assignment operator for an arbitrary C++ class or a C structure. For some objects, like files, windows, mutexes, sockets etc, copy constructor or assignment operator are difficult to define. For some other objects, like complex classifiers in OpenCV, copy constructors are absent and not easy to implement. Finally, some of complex OpenCV and your own data structures may have been written in C. However, copy constructors and default constructors can simplify programming a lot; besides, they are often required (e.g. by STL containers). By wrapping a pointer to such a complex object \texttt{TObj} to \texttt{Ptr<TObj>} you will automatically get all of the necessary constructors and the assignment operator.
1020     \item all the above-mentioned operations running very fast, regardless of the data size, i.e. as "O(1)" operations. Indeed, while some structures, like \texttt{std::vector} provide a copy constructor and an assignment operator, the operations may take considerable time if the data structures are big. But if the structures are put into \texttt{Ptr<>}, the overhead becomes small and independent of the data size.
1021     \item automatic destruction, even for C structures. See the example below with \texttt{FILE*}.  
1022     \item heterogeneous collections of objects. The standard STL and most other C++ and OpenCV containers can only store objects of the same type and the same size. The classical solution to store objects of different types in the same container is to store pointers to the base class \texttt{base\_class\_t*} instead, but when you loose the automatic memory management. Again, by using \texttt{Ptr<base\_class\_t>()} instead of the raw pointers, you can solve the problem.
1023 \end{itemize}    
1024
1025 The class \texttt{Ptr} treats the wrapped object as a black box, the reference counter is allocated and managed separately. The only thing the pointer class needs to know about the object is how to deallocate it. This knowledge is incapsulated in \texttt{Ptr::delete\_obj()} method, which is called when the reference counter becomes 0. If the object is a C++ class instance, no additional coding is needed, because the default implementation of this method calls \texttt{delete obj;}.
1026 However, if the object is deallocated in a different way, then the specialized method should be created. For example, if you want to wrap \texttt{FILE}, the \texttt{delete\_obj} may be implemented as following:
1027
1028 \begin{lstlisting}
1029 template<> inline void Ptr<FILE>::delete_obj()
1030 {
1031     fclose(obj); // no need to clear the pointer afterwards,
1032                  // it is done externally.
1033 }
1034 ...
1035
1036 // now use it:
1037 Ptr<FILE> f(fopen("myfile.txt", "r"));
1038 if(f.empty())
1039     throw ...;
1040 fprintf(f, ....);
1041 ...
1042 // the file will be closed automatically by the Ptr<FILE> destructor.
1043 \end{lstlisting}  
1044
1045 \textbf{Note}: The reference increment/decrement operations are implemented as atomic operations, and therefore it is normally safe to use the classes in multi-threaded applications. The same is true for \cross{Mat} and other C++ OpenCV classes that operate on the reference counters.
1046
1047 \subsection{Mat}\label{Mat}
1048
1049 OpenCV C++ matrix class.
1050
1051 \begin{lstlisting}
1052 class Mat
1053 {
1054 public:
1055     // constructors
1056     Mat();
1057     // constructs matrix of the specified size and type
1058     // (_type is CV_8UC1, CV_64FC3, CV_32SC(12) etc.)
1059     Mat(int _rows, int _cols, int _type);
1060     // constucts matrix and fills it with the specified value _s.
1061     Mat(int _rows, int _cols, int _type, const Scalar& _s);
1062     Mat(Size _size, int _type);
1063     // copy constructor
1064     Mat(const Mat& m);
1065     // constructor for matrix headers pointing to user-allocated data
1066     Mat(int _rows, int _cols, int _type, void* _data, size_t _step=AUTO_STEP);
1067     Mat(Size _size, int _type, void* _data, size_t _step=AUTO_STEP);
1068     // creates a matrix header for a part of the bigger matrix
1069     Mat(const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange);
1070     Mat(const Mat& m, const Rect& roi);
1071     // converts old-style CvMat to the new matrix; the data is not copied by default
1072     Mat(const CvMat* m, bool copyData=false);
1073     // converts old-style IplImage to the new matrix; the data is not copied by default
1074     Mat(const IplImage* img, bool copyData=false);
1075     // builds matrix from std::vector with or without copying the data
1076     template<typename _Tp> Mat(const vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
1077     // helper constructor to compile matrix expressions
1078     Mat(const MatExpr_Base& expr);
1079     // destructor - calls release()
1080     ~Mat();
1081     // assignment operators
1082     Mat& operator = (const Mat& m);
1083     Mat& operator = (const MatExpr_Base& expr);
1084
1085     ...
1086     // returns a new matrix header for the specified row
1087     Mat row(int y) const;
1088     // returns a new matrix header for the specified column
1089     Mat col(int x) const;
1090     // ... for the specified row span
1091     Mat rowRange(int startrow, int endrow) const;
1092     Mat rowRange(const Range& r) const;
1093     // ... for the specified column span
1094     Mat colRange(int startcol, int endcol) const;
1095     Mat colRange(const Range& r) const;
1096     // ... for the specified diagonal
1097     // (d=0 - the main diagonal,
1098     //  >0 - a diagonal from the lower half,
1099     //  <0 - a diagonal from the upper half)
1100     Mat diag(int d=0) const;
1101     // constructs a square diagonal matrix which main diagonal is vector "d"
1102     static Mat diag(const Mat& d);
1103
1104     // returns deep copy of the matrix, i.e. the data is copied
1105     Mat clone() const;
1106     // copies the matrix content to "m".
1107     // It calls m.create(this->size(), this->type()).
1108     void copyTo( Mat& m ) const;
1109     // copies those matrix elements to "m" that are marked with non-zero mask elements.
1110     void copyTo( Mat& m, const Mat& mask ) const;
1111     // converts matrix to another datatype with optional scalng. See cvConvertScale.
1112     void convertTo( Mat& m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
1113
1114     ...
1115     // sets every matrix element to s
1116     Mat& operator = (const Scalar& s);
1117     // sets some of the matrix elements to s, according to the mask
1118     Mat& setTo(const Scalar& s, const Mat& mask=Mat());
1119     // creates alternative matrix header for the same data, with different
1120     // number of channels and/or different number of rows. see cvReshape.
1121     Mat reshape(int _cn, int _rows=0) const;
1122
1123     // matrix transposition by means of matrix expressions
1124     MatExpr_<...> t() const;
1125     // matrix inversion by means of matrix expressions
1126     MatExpr_<...> inv(int method=DECOMP_LU) const;
1127     // per-element matrix multiplication by means of matrix expressions
1128     MatExpr_<...> mul(const Mat& m, double scale=1) const;
1129     MatExpr_<...> mul(const MatExpr_<...>& m, double scale=1) const;
1130
1131     // computes cross-product of 2 3D vectors
1132     Mat cross(const Mat& m) const;
1133     // computes dot-product
1134     double dot(const Mat& m) const;
1135
1136     // Matlab-style matrix initialization. see the description
1137     static MatExpr_Initializer zeros(int rows, int cols, int type);
1138     static MatExpr_Initializer zeros(Size size, int type);
1139     static MatExpr_Initializer ones(int rows, int cols, int type);
1140     static MatExpr_Initializer ones(Size size, int type);
1141     static MatExpr_Initializer eye(int rows, int cols, int type);
1142     static MatExpr_Initializer eye(Size size, int type);
1143     
1144     // allocates new matrix data unless the matrix already has specified size and type.
1145     // previous data is unreferenced if needed.
1146     void create(int _rows, int _cols, int _type);
1147     void create(Size _size, int _type);
1148     // increases the reference counter; use with care to avoid memleaks
1149     void addref();
1150     // decreases reference counter;
1151     // deallocate the data when reference counter reaches 0.
1152     void release();
1153
1154     // locates matrix header within a parent matrix. See below
1155     void locateROI( Size& wholeSize, Point& ofs ) const;
1156     // moves/resizes the current matrix ROI inside the parent matrix.
1157     Mat& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
1158     // extracts a rectangular sub-matrix
1159     // (this is a generalized form of row, rowRange etc.)
1160     Mat operator()( Range rowRange, Range colRange ) const;
1161     Mat operator()( const Rect& roi ) const;
1162
1163     // converts header to CvMat; no data is copied
1164     operator CvMat() const;
1165     // converts header to IplImage; no data is copied
1166     operator IplImage() const;
1167     
1168     // returns true iff the matrix data is continuous
1169     // (i.e. when there are no gaps between successive rows).
1170     // similar to CV_IS_MAT_CONT(cvmat->type)
1171     bool isContinuous() const;
1172     // returns element size in bytes,
1173     // similar to CV_ELEM_SIZE(cvmat->type)
1174     size_t elemSize() const;
1175     // returns the size of element channel in bytes.
1176     size_t elemSize1() const;
1177     // returns element type, similar to CV_MAT_TYPE(cvmat->type)
1178     int type() const;
1179     // returns element type, similar to CV_MAT_DEPTH(cvmat->type)
1180     int depth() const;
1181     // returns element type, similar to CV_MAT_CN(cvmat->type)
1182     int channels() const;
1183     // returns step/elemSize1()
1184     size_t step1() const;
1185     // returns matrix size:
1186     // width == number of columns, height == number of rows
1187     Size size() const;
1188     // returns true if matrix data is NULL
1189     bool empty() const;
1190
1191     // returns pointer to y-th row
1192     uchar* ptr(int y=0);
1193     const uchar* ptr(int y=0) const;
1194
1195     // template version of the above method
1196     template<typename _Tp> _Tp* ptr(int y=0);
1197     template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int y=0) const;
1198     
1199     // template methods for read-write or read-only element access.
1200     // note that _Tp must match the actual matrix type -
1201     // the functions do not do any on-fly type conversion
1202     template<typename _Tp> _Tp& at(int y, int x);
1203     template<typename _Tp> _Tp& at(Point pt);
1204     template<typename _Tp> const _Tp& at(int y, int x) const;
1205     template<typename _Tp> const _Tp& at(Point pt) const;
1206     
1207     // template methods for iteration over matrix elements.
1208     // the iterators take care of skipping gaps in the end of rows (if any)
1209     template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> begin();
1210     template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> end();
1211     template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> begin() const;
1212     template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> end() const;
1213
1214     enum { MAGIC_VAL=0x42FF0000, AUTO_STEP=0, CONTINUOUS_FLAG=CV_MAT_CONT_FLAG };
1215
1216     // includes several bit-fields:
1217     //  * the magic signature
1218     //  * continuity flag
1219     //  * depth
1220     //  * number of channels
1221     int flags;
1222     // the number of rows and columns
1223     int rows, cols;
1224     // a distance between successive rows in bytes; includes the gap if any
1225     size_t step;
1226     // pointer to the data
1227     uchar* data;
1228
1229     // pointer to the reference counter;
1230     // when matrix points to user-allocated data, the pointer is NULL
1231     int* refcount;
1232     
1233     // helper fields used in locateROI and adjustROI
1234     uchar* datastart;
1235     uchar* dataend;
1236 };
1237 \end{lstlisting}
1238
1239 The class \texttt{Mat} represents a 2D numerical array that can act as a matrix (and further it's referred to as a matrix), image, optical flow map etc. It is very similar to \cross{CvMat} type from earlier versions of OpenCV, and similarly to \texttt{CvMat}, the matrix can be multi-channel, but it also fully supports \cross{ROI} mechanism, just like \cross{IplImage}.
1240
1241 There are many different ways to create \texttt{Mat} object. Here are the some popular ones:
1242 \begin{itemize}
1243 \item using \texttt{create(nrows, ncols, type)} method or
1244     the similar constructor \texttt{Mat(nrows, ncols, type[, fill\_value])} constructor.
1245     A new matrix of the specified size and specifed type will be allocated.
1246     \texttt{type} has the same meaning as in \cvCppCross{cvCreateMat} method,
1247     e.g. \texttt{CV\_8UC1} means 8-bit single-channel matrix,
1248     \texttt{CV\_32FC2} means 2-channel (i.e. complex) floating-point matrix etc:
1249         
1250 \begin{lstlisting}
1251 // make 7x7 complex matrix filled with 1+3j.
1252 cv::Mat M(7,7,CV_32FC2,Scalar(1,3));
1253 // and now turn M to 100x60 15-channel 8-bit matrix.
1254 // The old content will be deallocated
1255 M.create(100,60,CV_8UC(15));
1256 \end{lstlisting}
1257         
1258     As noted in the introduction of this chapter, \texttt{create()}
1259     will only allocate a new matrix when the current matrix dimensionality
1260     or type are different from the specified.
1261         
1262 \item by using a copy constructor or assignment operator, where on the right side it can
1263       be a matrix or expression, see below. Again, as noted in the introduction,
1264       matrix assignment is O(1) operation because it only copies the header
1265       and increases the reference counter. \texttt{Mat::clone()} method can be used to get a full
1266       (a.k.a. deep) copy of the matrix when you need it.
1267           
1268 \item by constructing a header for a part of another matrix. It can be a single row, single column,
1269       several rows, several columns, rectangular region in the matrix (called a minor in algebra) or
1270       a diagonal. Such operations are also O(1), because the new header will reference the same data.
1271       You can actually modify a part of the matrix using this feature, e.g.
1272           
1273 \begin{lstlisting}
1274 // add 5-th row, multiplied by 3 to the 3rd row
1275 M.row(3) = M.row(3) + M.row(5)*3;
1276
1277 // now copy 7-th column to the 1-st column
1278 // M.col(1) = M.col(7); // this will not work
1279 Mat M1 = M.col(1);
1280 M.col(7).copyTo(M1);
1281
1282 // create new 320x240 image
1283 cv::Mat img(Size(320,240),CV_8UC3);
1284 // select a roi
1285 cv::Mat roi(img, Rect(10,10,100,100));
1286 // fill the ROI with (0,255,0) (which is green in RGB space);
1287 // the original 320x240 image will be modified
1288 roi = Scalar(0,255,0);
1289 \end{lstlisting}
1290
1291       Thanks to the additional \texttt{datastart} and \texttt{dataend} members, it is possible to
1292       compute the relative sub-matrix position in the main \emph{"container"} matrix using \texttt{locateROI()}:
1293       
1294 \begin{lstlisting}
1295 Mat A = Mat::eye(10, 10, CV_32S);
1296 // extracts A columns, 1 (inclusive) to 3 (exclusive).
1297 Mat B = A(Range::all(), Range(1, 3));
1298 // extracts B rows, 5 (inclusive) to 9 (exclusive).
1299 // that is, C ~ A(Range(5, 9), Range(1, 3))
1300 Mat C = B(Range(5, 9), Range::all());
1301 Size size; Point ofs;
1302 C.locateROI(size, ofs);
1303 // size will be (width=10,height=10) and the ofs will be (x=1, y=5)
1304 \end{lstlisting}
1305           
1306       As in the case of whole matrices, if you need a deep copy, use \texttt{clone()} method
1307       of the extracted sub-matrices.
1308           
1309 \item by making a header for user-allocated-data. It can be useful for
1310     \begin{enumerate}
1311         \item processing "foreign" data using OpenCV (e.g. when you implement
1312         a DirectShow filter or a processing module for gstreamer etc.), e.g.
1313             
1314 \begin{lstlisting}
1315 void process_video_frame(const unsigned char* pixels,
1316                          int width, int height, int step)
1317 {
1318     cv::Mat img(height, width, CV_8UC3, pixels, step);
1319     cv::GaussianBlur(img, img, cv::Size(7,7), 1.5, 1.5);
1320 }
1321 \end{lstlisting}
1322             
1323         \item for quick initialization of small matrices and/or super-fast element access
1324 \begin{lstlisting}
1325 double m[3][3] = {{a, b, c}, {d, e, f}, {g, h, i}};
1326 cv::Mat M = cv::Mat(3, 3, CV_64F, m).inv();
1327 \end{lstlisting}
1328         \end{enumerate}
1329         
1330         partial yet very common cases of this "user-allocated data" case are conversions
1331         from \cross{CvMat} and \cross{IplImage} to \texttt{Mat}. For this purpose there are special constructors
1332         taking pointers to \texttt{CvMat} or \texttt{IplImage} and the optional
1333         flag indicating whether to copy the data or not.
1334         
1335         Backward conversion from \texttt{Mat} to \texttt{CvMat} or \texttt{IplImage} is provided via cast operators
1336         \texttt{Mat::operator CvMat() const} an \texttt{Mat::operator IplImage()}.
1337         The operators do \emph{not} copy the data.
1338         
1339 \begin{lstlisting}
1340 IplImage* img = cvLoadImage("greatwave.jpg", 1);
1341 Mat mtx(img); // convert IplImage* -> cv::Mat
1342 CvMat oldmat = mtx; // convert cv::Mat -> CvMat
1343 CV_Assert(oldmat.cols == img->width && oldmat.rows == img->height &&
1344     oldmat.data.ptr == (uchar*)img->imageData && oldmat.step == img->widthStep);
1345 \end{lstlisting}
1346         
1347 \item by using MATLAB-style matrix initializers, \texttt{zeros(), ones(), eye()}, e.g.:
1348
1349 \begin{lstlisting}
1350 // create a double-precision identity martix and add it to M.
1351 M += Mat::eye(M.rows, M.cols, CV_64F);
1352 \end{lstlisting}
1353
1354 \item by using comma-separated initializer:
1355 \begin{lstlisting}
1356 // create 3x3 double-precision identity matrix
1357 Mat M = (Mat_<double>(3,3) << 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1);
1358 \end{lstlisting}
1359
1360 here we first call constructor of \texttt{Mat\_} class (that we describe further) with the proper matrix, and then we just put \texttt{<<} operator followed by comma-separated values that can be constants, variables, expressions etc. Also, note the extra parentheses that are needed to avoid compiler errors.
1361         
1362 \end{itemize}
1363
1364 Once matrix is created, it will be automatically managed by using reference-counting mechanism (unless the matrix header is built on top of user-allocated data, in which case you should handle the data by yourself).
1365 The matrix data will be deallocated when no one points to it; if you want to release the data pointed by a matrix header before the matrix destructor is called, use \texttt{Mat::release()}.
1366
1367 The next important thing to learn about the matrix class is element access. Here is how the matrix is stored. The elements are stored in row-major order (row by row). The \texttt{Mat::data} member points to the first element of the first row, \texttt{Mat::rows} contains the number of matrix rows and \texttt{Mat::cols} -- the number of matrix columns. There is yet another member, called \texttt{Mat::step} that is used to actually compute address of a matrix element. The \texttt{Mat::step} is needed because the matrix can be a part of another matrix or because there can some padding space in the end of each row for a proper alignment.
1368 %\includegraphics[width=1.0\textwidth]{pics/roi.png}
1369
1370 Given these parameters, address of the matrix element $M_{ij}$ is computed as following:
1371
1372
1373 \texttt{addr($M_{ij}$)=M.data + M.step*i + j*M.elemSize()}
1374
1375
1376 if you know the matrix element type, e.g. it is \texttt{float}, then you can use \texttt{at<>()} method:
1377
1378
1379 \texttt{addr($M_{ij}$)=\&M.at<float>(i,j)}
1380
1381 (where \& is used to convert the reference returned by \texttt{at} to a pointer).
1382 if you need to process a whole row of matrix, the most efficient way is to get the pointer to the row first, and then just use plain C operator \texttt{[]}:
1383
1384 \begin{lstlisting}
1385 // compute sum of positive matrix elements
1386 // (assuming that M is double-precision matrix)
1387 double sum=0;
1388 for(int i = 0; i < M.rows; i++)
1389 {
1390     const double* Mi = M.ptr<double>(i);
1391     for(int j = 0; j < M.cols; j++)
1392         sum += std::max(Mi[j], 0.);
1393 }
1394 \end{lstlisting}
1395
1396 Some operations, like the above one, do not actually depend on the matrix shape, they just process elements of a matrix one by one (or elements from multiple matrices that are sitting in the same place, e.g. matrix addition). Such operations are called element-wise and it makes sense to check whether all the input/output matrices are continuous, i.e. have no gaps in the end of each row, and if yes, process them as a single long row:
1397
1398 \begin{lstlisting}
1399 // compute sum of positive matrix elements, optimized variant
1400 double sum=0;
1401 int cols = M.cols, rows = M.rows;
1402 if(M.isContinuous())
1403 {
1404     cols *= rows;
1405     rows = 1;
1406 }
1407 for(int i = 0; i < rows; i++)
1408 {
1409     const double* Mi = M.ptr<double>(i);
1410     for(int j = 0; j < cols; j++)
1411         sum += std::max(Mi[j], 0.);
1412 }
1413 \end{lstlisting}
1414 in the case of continuous matrix the outer loop body will be executed just once, so the overhead will be smaller, which will be especially noticeable in the case of small matrices.
1415
1416 Finally, there are STL-style iterators that are smart enough to skip gaps between successive rows:
1417 \begin{lstlisting}
1418 // compute sum of positive matrix elements, iterator-based variant
1419 double sum=0;
1420 MatConstIterator_<double> it = M.begin<double>(), it_end = M.end<double>();
1421 for(; it != it_end; ++it)
1422     sum += std::max(*it, 0.);
1423 \end{lstlisting}
1424
1425 The matrix iterators are random-access iterators, so they can be passed to any STL algorithm, including \texttt{std::sort()}.
1426
1427 \subsection{Matrix Expressions}\label{Matrix Expressions}
1428
1429 This is a list of implemented matrix operations that can be combined in arbitrary complex expressions
1430 (here \emph{A}, \emph{B} stand for matrices (\texttt{Mat}), \emph{s} for a scalar (\texttt{Scalar}),
1431 \emph{$\alpha$} for a real-valued scalar (\texttt{double})):
1432
1433 \begin{itemize}
1434     \item addition, subtraction, negation: $\texttt{A}\pm \texttt{B},\;\texttt{A}\pm \texttt{s},\;\texttt{s}\pm \texttt{A},\;-\texttt{A}$
1435     \item scaling: \texttt{A*$\alpha$, A/$\alpha$}
1436     \item per-element multiplication and division: \texttt{A.mul(B), A/B, $\alpha$/A}
1437     \item matrix multiplication: \texttt{A*B}
1438     \item transposition: \texttt{A.t() $\sim A^t$}
1439     \item matrix inversion and pseudo-inversion, solving linear systems and least-squares problems:
1440         \texttt{A.inv([method]) $\sim A^{-1}$}, \texttt{A.inv([method])*B $\sim X:\,AX=B$}
1441     \item comparison: $\texttt{A}\gtreqqless \texttt{B},\;\texttt{A} \ne \texttt{B},\;\texttt{A}\gtreqqless \alpha,\; \texttt{A} \ne \alpha$.
1442           The result of comparison is 8-bit single channel mask, which elements are set to 255
1443           (if the particular element or pair of elements satisfy the condition) and 0 otherwise.
1444     \item bitwise logical operations: \verb"A & B, A & s, A | B, A | s, A ^ B, A ^ s, ~A"
1445     \item element-wise minimum and maximum: \texttt{min(A, B), min(A, $\alpha$), max(A, B), max(A, $\alpha$)}
1446     \item element-wise absolute value: \texttt{abs(A)}
1447     \item cross-product, dot-product: \texttt{A.cross(B), A.dot(B)}
1448     \item any function of matrix or matrices and scalars that returns a matrix or a scalar, such as
1449           \cvCppCross{norm}, \cvCppCross{mean}, \cvCppCross{sum}, \cvCppCross{countNonZero}, \cvCppCross{trace},
1450           \cvCppCross{determinant}, \cvCppCross{repeat} etc.
1451     \item matrix initializers (\texttt{eye(), zeros(), ones()}), matrix comma-separated initializers,
1452           matrix constructors and operators that extract sub-matrices (see \cross{Mat} description).
1453     \item \verb"Mat_<destination_type>()" constructors to cast the result to the proper type.
1454 \end{itemize}
1455 Note, however, that comma-separated initializers and probably some other operations may require additional explicit \texttt{Mat()} or \verb"Mat_<T>()" constuctor calls to resolve possible ambiguity.
1456
1457 \subsection{Mat\_}\label{MatT}
1458 Template matrix class derived from \cross{Mat}
1459
1460 \begin{lstlisting}
1461 template<typename _Tp> class Mat_ : public Mat
1462 {
1463 public:
1464     typedef _Tp value_type;
1465     typedef typename DataType<_Tp>::channel_type channel_type;
1466     typedef MatIterator_<_Tp> iterator;
1467     typedef MatConstIterator_<_Tp> const_iterator;
1468
1469     Mat_();
1470     // equivalent to Mat(_rows, _cols, DataType<_Tp>::type)
1471     Mat_(int _rows, int _cols);
1472     // other forms of the above constructor
1473     Mat_(int _rows, int _cols, const _Tp& value);
1474     explicit Mat_(Size _size);
1475     Mat_(Size _size, const _Tp& value);
1476     // copy/conversion contructor. If m is of different type, it's converted
1477     Mat_(const Mat& m);
1478     // copy constructor
1479     Mat_(const Mat_& m);
1480     // construct a matrix on top of user-allocated data.
1481     // step is in bytes(!!!), regardless of the type
1482     Mat_(int _rows, int _cols, _Tp* _data, size_t _step=AUTO_STEP);
1483     // minor selection
1484     Mat_(const Mat_& m, const Range& rowRange, const Range& colRange);
1485     Mat_(const Mat_& m, const Rect& roi);
1486     // to support complex matrix expressions
1487     Mat_(const MatExpr_Base& expr);
1488     // makes a matrix out of Vec or std::vector. The matrix will have a single column
1489     template<int n> explicit Mat_(const Vec<_Tp, n>& vec);
1490     Mat_(const vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
1491
1492     Mat_& operator = (const Mat& m);
1493     Mat_& operator = (const Mat_& m);
1494     // set all the elements to s.
1495     Mat_& operator = (const _Tp& s);
1496
1497     // iterators; they are smart enough to skip gaps in the end of rows
1498     iterator begin();
1499     iterator end();
1500     const_iterator begin() const;
1501     const_iterator end() const;
1502
1503     // equivalent to Mat::create(_rows, _cols, DataType<_Tp>::type)
1504     void create(int _rows, int _cols);
1505     void create(Size _size);
1506     // cross-product
1507     Mat_ cross(const Mat_& m) const;
1508     // to support complex matrix expressions
1509     Mat_& operator = (const MatExpr_Base& expr);
1510     // data type conversion
1511     template<typename T2> operator Mat_<T2>() const;
1512     // overridden forms of Mat::row() etc.
1513     Mat_ row(int y) const;
1514     Mat_ col(int x) const;
1515     Mat_ diag(int d=0) const;
1516     Mat_ clone() const;
1517
1518     // transposition, inversion, per-element multiplication
1519     MatExpr_<...> t() const;
1520     MatExpr_<...> inv(int method=DECOMP_LU) const;
1521
1522     MatExpr_<...> mul(const Mat_& m, double scale=1) const;
1523     MatExpr_<...> mul(const MatExpr_<...>& m, double scale=1) const;
1524
1525     // overridden forms of Mat::elemSize() etc.
1526     size_t elemSize() const;
1527     size_t elemSize1() const;
1528     int type() const;
1529     int depth() const;
1530     int channels() const;
1531     size_t step1() const;
1532     // returns step()/sizeof(_Tp)
1533     size_t stepT() const;
1534
1535     // overridden forms of Mat::zeros() etc. Data type is omitted, of course
1536     static MatExpr_Initializer zeros(int rows, int cols);
1537     static MatExpr_Initializer zeros(Size size);
1538     static MatExpr_Initializer ones(int rows, int cols);
1539     static MatExpr_Initializer ones(Size size);
1540     static MatExpr_Initializer eye(int rows, int cols);
1541     static MatExpr_Initializer eye(Size size);
1542
1543     // some more overriden methods
1544     Mat_ reshape(int _rows) const;
1545     Mat_& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
1546     Mat_ operator()( const Range& rowRange, const Range& colRange ) const;
1547     Mat_ operator()( const Rect& roi ) const;
1548
1549     // more convenient forms of row and element access operators 
1550     _Tp* operator [](int y);
1551     const _Tp* operator [](int y) const;
1552
1553     _Tp& operator ()(int row, int col);
1554     const _Tp& operator ()(int row, int col) const;
1555     _Tp& operator ()(Point pt);
1556     const _Tp& operator ()(Point pt) const;
1557
1558     // to support matrix expressions
1559     operator MatExpr_<Mat_, Mat_>() const;
1560     
1561     // conversion to vector.
1562     operator vector<_Tp>() const;
1563 };
1564 \end{lstlisting}
1565
1566 The class \texttt{Mat\_<\_Tp>} is a "thin" template wrapper on top of \texttt{Mat} class. It does not have any extra data fields, nor it or \texttt{Mat} have any virtual methods and thus references or pointers to these two classes can be freely converted one to another. But do it with care, e.g.:
1567
1568 \begin{lstlisting}
1569 // create 100x100 8-bit matrix
1570 Mat M(100,100,CV_8U);
1571 // this will compile fine. no any data conversion will be done.
1572 Mat_<float>& M1 = (Mat_<float>&)M;
1573 // the program will likely crash at the statement below
1574 M1(99,99) = 1.f;
1575 \end{lstlisting}
1576
1577 While \texttt{Mat} is sufficient in most cases, \texttt{Mat\_} can be more convenient if you use a lot of element access operations and if you know matrix type at compile time. Note that \texttt{Mat::at<\_Tp>(int y, int x)} and \texttt{Mat\_<\_Tp>::operator ()(int y, int x)} do absolutely the same and run at the same speed, but the latter is certainly shorter:
1578
1579 \begin{lstlisting}
1580 Mat_<double> M(20,20);
1581 for(int i = 0; i < M.rows; i++)
1582     for(int j = 0; j < M.cols; j++)
1583         M(i,j) = 1./(i+j+1);
1584 Mat E, V;
1585 eigen(M,E,V);
1586 cout << E.at<double>(0,0)/E.at<double>(M.rows-1,0);
1587 \end{lstlisting}
1588
1589 \emph{How to use \texttt{Mat\_} for multi-channel images/matrices?}
1590
1591 This is simple - just pass \texttt{Vec} as \texttt{Mat\_} parameter:
1592 \begin{lstlisting}
1593 // allocate 320x240 color image and fill it with green (in RGB space)
1594 Mat_<Vec3b> img(240, 320, Vec3b(0,255,0));
1595 // now draw a diagonal white line
1596 for(int i = 0; i < 100; i++)
1597     img(i,i)=Vec3b(255,255,255);
1598 // and now scramble the 2nd (red) channel of each pixel
1599 for(int i = 0; i < img.rows; i++)
1600     for(int j = 0; j < img.cols; j++)
1601         img(i,j)[2] ^= (uchar)(i ^ j);
1602 \end{lstlisting}
1603
1604 \subsection{MatND}\label{MatND}
1605 n-dimensional dense array
1606
1607 \begin{lstlisting}
1608 class MatND
1609 {
1610 public:
1611     // default constructor
1612     MatND();
1613     // constructs array with specific size and data type
1614     MatND(int _ndims, const int* _sizes, int _type);
1615     // constructs array and fills it with the specified value
1616     MatND(int _ndims, const int* _sizes, int _type, const Scalar& _s);
1617     // copy constructor. only the header is copied.
1618     MatND(const MatND& m);
1619     // sub-array selection. only the header is copied
1620     MatND(const MatND& m, const Range* ranges);
1621     // converts old-style nd array to MatND; optionally, copies the data
1622     MatND(const CvMatND* m, bool copyData=false);
1623     ~MatND();
1624     MatND& operator = (const MatND& m);
1625
1626     // creates a complete copy of the matrix (all the data is copied)
1627     MatND clone() const;
1628     // sub-array selection; only the header is copied
1629     MatND operator()(const Range* ranges) const;
1630
1631     // copies the data to another matrix.
1632     // Calls m.create(this->size(), this->type()) prior to
1633     // copying the data
1634     void copyTo( MatND& m ) const;
1635     // copies only the selected elements to another matrix.
1636     void copyTo( MatND& m, const MatND& mask ) const;
1637     // converts data to the specified data type.
1638     // calls m.create(this->size(), rtype) prior to the conversion
1639     void convertTo( MatND& m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
1640
1641     // assigns "s" to each array element. 
1642     MatND& operator = (const Scalar& s);
1643     // assigns "s" to the selected elements of array
1644     // (or to all the elements if mask==MatND())
1645     MatND& setTo(const Scalar& s, const MatND& mask=MatND());
1646     // modifies geometry of array without copying the data
1647     MatND reshape(int _newcn, int _newndims=0, const int* _newsz=0) const;
1648
1649     // allocates a new buffer for the data unless the current one already
1650     // has the specified size and type.
1651     void create(int _ndims, const int* _sizes, int _type);
1652     // manually increment reference counter (use with care !!!)
1653     void addref();
1654     // decrements the reference counter. Dealloctes the data when
1655     // the reference counter reaches zero.
1656     void release();
1657
1658     // converts the matrix to 2D Mat or to the old-style CvMatND.
1659     // In either case the data is not copied.
1660     operator Mat() const;
1661     operator CvMatND() const;
1662     // returns true if the array data is stored continuously 
1663     bool isContinuous() const;
1664     // returns size of each element in bytes
1665     size_t elemSize() const;
1666     // returns size of each element channel in bytes
1667     size_t elemSize1() const;
1668     // returns OpenCV data type id (CV_8UC1, ... CV_64FC4,...)
1669     int type() const;
1670     // returns depth (CV_8U ... CV_64F)
1671     int depth() const;
1672     // returns the number of channels
1673     int channels() const;
1674     // step1() ~ step()/elemSize1()
1675     size_t step1(int i) const;
1676
1677     // return pointer to the element (versions for 1D, 2D, 3D and generic nD cases)
1678     uchar* ptr(int i0);
1679     const uchar* ptr(int i0) const;
1680     uchar* ptr(int i0, int i1);
1681     const uchar* ptr(int i0, int i1) const;
1682     uchar* ptr(int i0, int i1, int i2);
1683     const uchar* ptr(int i0, int i1, int i2) const;
1684     uchar* ptr(const int* idx);
1685     const uchar* ptr(const int* idx) const;
1686
1687     // convenient template methods for element access.
1688     // note that _Tp must match the actual matrix type -
1689     // the functions do not do any on-fly type conversion
1690     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0);
1691     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0) const;
1692     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1);
1693     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1) const;
1694     template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1, int i2);
1695     template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1, int i2) const;
1696     template<typename _Tp> _Tp& at(const int* idx);
1697     template<typename _Tp> const _Tp& at(const int* idx) const;
1698
1699     enum { MAGIC_VAL=0x42FE0000, AUTO_STEP=-1,
1700         CONTINUOUS_FLAG=CV_MAT_CONT_FLAG, MAX_DIM=CV_MAX_DIM };
1701
1702     // combines data type, continuity flag, signature (magic value) 
1703     int flags;
1704     // the array dimensionality
1705     int dims;
1706
1707     // data reference counter
1708     int* refcount;
1709     // pointer to the data
1710     uchar* data;
1711     // and its actual beginning and end
1712     uchar* datastart;
1713     uchar* dataend;
1714
1715     // step and size for each dimension, MAX_DIM at max
1716     int size[MAX_DIM];
1717     size_t step[MAX_DIM];
1718 };
1719 \end{lstlisting}
1720
1721 The class \texttt{MatND} describes n-dimensional dense numerical single-channel or multi-channel array. This is a convenient representation for multi-dimensional histograms (when they are not very sparse, otherwise \texttt{SparseMat} will do better), voxel volumes, stacked motion fields etc. The data layout of matrix $M$ is defined by the array of \texttt{M.step[]}, so that the address of element $(i_0,...,i_{M.dims-1})$, where $0\leq i_k<M.size[k]$ is computed as:
1722 \[
1723 addr(M_{i_0,...,i_{M.dims-1}}) = M.data + M.step[0]*i_0 + M.step[1]*i_1 + ... + M.step[M.dims-1]*i_{M.dims-1}
1724 \]
1725 which is more general form of the respective formula for \cross{Mat}, wherein $\texttt{size[0]}\sim\texttt{rows}$,
1726 $\texttt{size[1]}\sim\texttt{cols}$, \texttt{step[0]} was simply called \texttt{step}, and \texttt{step[1]} was not stored at all but computed as \texttt{Mat::elemSize()}.
1727
1728 In other aspects \texttt{MatND} is also very similar to \texttt{Mat}, with the following limitations and differences:
1729 \begin{itemize}
1730     \item much less operations are implemented for \texttt{MatND}
1731     \item currently, algebraic expressions with \texttt{MatND}'s are not supported
1732     \item the \texttt{MatND} iterator is completely different from \texttt{Mat} and \texttt{Mat\_} iterators. The latter are per-element iterators, while the former is per-slice iterator, see below.
1733 \end{itemize}
1734
1735 Here is how you can use \texttt{MatND} to compute NxNxN histogram of color 8bpp image (i.e. each channel value ranges from 0..255 and we quantize it to 0..N-1):
1736
1737 \begin{lstlisting}
1738 void computeColorHist(const Mat& image, MatND& hist, int N)
1739 {
1740     const int histSize[] = {N, N, N};
1741     
1742     // make sure that the histogram has proper size and type
1743     hist.create(3, histSize, CV_32F);
1744     
1745     // and clear it
1746     hist = Scalar(0);
1747     
1748     // the loop below assumes that the image
1749     // is 8-bit 3-channel, so let's check it.
1750     CV_Assert(image.type() == CV_8UC3);
1751     MatConstIterator_<Vec3b> it = image.begin<Vec3b>(),
1752                              it_end = image.end<Vec3b>();    
1753     for( ; it != it_end; ++it )
1754     {
1755         const Vec3b& pix = *it;
1756         
1757         // we could have incremented the cells by 1.f/(image.rows*image.cols)
1758         // instead of 1.f to make the histogram normalized.
1759         hist.at<float>(pix[0]*N/256, pix[1]*N/256, pix[2]*N/256) += 1.f;
1760     }
1761 }
1762 \end{lstlisting}
1763
1764 And here is how you can iterate through \texttt{MatND} elements:
1765
1766 \begin{lstlisting}
1767 void normalizeColorHist(MatND& hist)
1768 {
1769 #if 1    
1770     // intialize iterator (the style is different from STL).
1771     // after initialization the iterator will contain
1772     // the number of slices or planes
1773     // the iterator will go through
1774     MatNDIterator it(hist);
1775     double s = 0;
1776     // iterate through the matrix. on each iteration
1777     // it.planes[*] (of type Mat) will be set to the current plane.
1778     for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
1779         s += sum(it.planes[0])[0];
1780     it = MatNDIterator(hist);
1781     s = 1./s;
1782     for(int p = 0; p < it.nplanes; p++, ++it)
1783         it.planes[0] *= s;
1784 #elif 1
1785     // this is a shorter implementation of the above
1786     // using built-in operations on MatND
1787     double s = sum(hist)[0];
1788     hist.convertTo(hist, hist.type(), 1./s, 0);
1789 #else
1790     // and this is even shorter one
1791     // (assuming that the histogram elements are non-negative)
1792     normalize(hist, hist, 1, 0, NORM_L1);
1793 #endif
1794 }
1795 \end{lstlisting}
1796
1797 You can iterate though several matrices simultaneously as long as they have the same geometry (dimensionality and all the dimension sizes are the same), which is useful for binary and n-ary operations on such matrices. Just pass those matrices to \texttt{MatNDIterator}. Then, during the iteration \texttt{it.planes[0]}, \texttt{it.planes[1]}, ... will be the slices of the corresponding matrices.
1798
1799 \subsection{MatND\_}
1800 Template class for n-dimensional dense array derived from \cross{MatND}.
1801
1802 \begin{lstlisting}
1803 template<typename _Tp> class MatND_ : public MatND
1804 {
1805 public:
1806     typedef _Tp value_type;
1807     typedef typename DataType<_Tp>::channel_type channel_type;
1808
1809     // constructors, the same as in MatND, only the type is omitted
1810     MatND_();
1811     MatND_(int dims, const int* _sizes);
1812     MatND_(int dims, const int* _sizes, const _Tp& _s);
1813     MatND_(const MatND& m);
1814     MatND_(const MatND_& m);
1815     MatND_(const MatND_& m, const Range* ranges);
1816     MatND_(const CvMatND* m, bool copyData=false);
1817     MatND_& operator = (const MatND& m);
1818     MatND_& operator = (const MatND_& m);
1819     // different initialization function
1820     // where we take _Tp instead of Scalar
1821     MatND_& operator = (const _Tp& s);
1822
1823     // no special destructor is needed; use the one from MatND
1824
1825     void create(int dims, const int* _sizes);
1826     template<typename T2> operator MatND_<T2>() const;
1827     MatND_ clone() const;
1828     MatND_ operator()(const Range* ranges) const;
1829
1830     size_t elemSize() const;
1831     size_t elemSize1() const;
1832     int type() const;
1833     int depth() const;
1834     int channels() const;
1835     // step[i]/elemSize()
1836     size_t stepT(int i) const;
1837     size_t step1(int i) const;
1838
1839     // shorter alternatives for MatND::at<_Tp>.
1840     _Tp& operator ()(const int* idx);
1841     const _Tp& operator ()(const int* idx) const;
1842     _Tp& operator ()(int idx0);
1843     const _Tp& operator ()(int idx0) const;
1844     _Tp& operator ()(int idx0, int idx1);
1845     const _Tp& operator ()(int idx0, int idx1) const;
1846     _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2);
1847     const _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2) const;
1848     _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2);
1849     const _Tp& operator ()(int idx0, int idx1, int idx2) const;
1850 };
1851 \end{lstlisting}
1852
1853 \texttt{MatND\_} relates to \texttt{MatND}  almost like \texttt{Mat\_} to \texttt{Mat} - it provides a bit more convenient element access operations and adds no extra members of virtual methods to the base class, thus references/pointers to \texttt{MatND\_} and \texttt{MatND} can be easily converted one to another, e.g.
1854
1855 \begin{lstlisting}
1856 // alternative variant of the above histogram accumulation loop
1857 ...
1858 CV_Assert(hist.type() == CV_32FC1);
1859 MatND_<float>& _hist = (MatND_<float>&)hist;
1860 for( ; it != it_end; ++it )
1861 {
1862     const Vec3b& pix = *it;
1863     _hist(pix[0]*N/256, pix[1]*N/256, pix[2]*N/256) += 1.f;
1864 }
1865 ...
1866 \end{lstlisting}
1867
1868 \subsection{SparseMat}\label{SparseMat}
1869 Sparse n-dimensional array.
1870
1871 \begin{lstlisting}
1872 class SparseMat
1873 {
1874 public:
1875     typedef SparseMatIterator iterator;
1876     typedef SparseMatConstIterator const_iterator;
1877
1878     // internal structure - sparse matrix header
1879     struct Hdr
1880     {
1881         ...
1882     };
1883
1884     // sparse matrix node - element of a hash table
1885     struct Node
1886     {
1887         size_t hashval;
1888         size_t next;
1889         int idx[CV_MAX_DIM];
1890     };
1891
1892     ////////// constructors and destructor //////////
1893     // default constructor
1894     SparseMat();
1895     // creates matrix of the specified size and type
1896     SparseMat(int dims, const int* _sizes, int _type);
1897     // copy constructor
1898     SparseMat(const SparseMat& m);
1899     // converts dense 2d matrix to the sparse form,
1900     // if try1d is true and matrix is a single-column matrix (Nx1),
1901     // then the sparse matrix will be 1-dimensional.
1902     SparseMat(const Mat& m, bool try1d=false);
1903     // converts dense n-d matrix to the sparse form
1904     SparseMat(const MatND& m);
1905     // converts old-style sparse matrix to the new-style.
1906     // all the data is copied, so that "m" can be safely
1907     // deleted after the conversion
1908     SparseMat(const CvSparseMat* m);
1909     // destructor
1910     ~SparseMat();
1911     
1912     ///////// assignment operations /////////// 
1913     
1914     // this is O(1) operation; no data is copied
1915     SparseMat& operator = (const SparseMat& m);
1916     // (equivalent to the corresponding constructor with try1d=false)
1917     SparseMat& operator = (const Mat& m);
1918     SparseMat& operator = (const MatND& m);
1919
1920     // creates full copy of the matrix
1921     SparseMat clone() const;
1922     
1923     // copy all the data to the destination matrix.
1924     // the destination will be reallocated if needed.
1925     void copyTo( SparseMat& m ) const;
1926     // converts 1D or 2D sparse matrix to dense 2D matrix.
1927     // If the sparse matrix is 1D, then the result will
1928     // be a single-column matrix.
1929     void copyTo( Mat& m ) const;
1930     // converts arbitrary sparse matrix to dense matrix.
1931     // watch out the memory!
1932     void copyTo( MatND& m ) const;
1933     // multiplies all the matrix elements by the specified scalar
1934     void convertTo( SparseMat& m, int rtype, double alpha=1 ) const;
1935     // converts sparse matrix to dense matrix with optional type conversion and scaling.
1936     // When rtype=-1, the destination element type will be the same
1937     // as the sparse matrix element type.
1938     // Otherwise rtype will specify the depth and
1939     // the number of channels will remain the same is in the sparse matrix
1940     void convertTo( Mat& m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
1941     void convertTo( MatND& m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
1942
1943     // not used now
1944     void assignTo( SparseMat& m, int type=-1 ) const;
1945
1946     // reallocates sparse matrix. If it was already of the proper size and type,
1947     // it is simply cleared with clear(), otherwise,
1948     // the old matrix is released (using release()) and the new one is allocated.
1949     void create(int dims, const int* _sizes, int _type);
1950     // sets all the matrix elements to 0, which means clearing the hash table.
1951     void clear();
1952     // manually increases reference counter to the header.
1953     void addref();
1954     // decreses the header reference counter, when it reaches 0,
1955     // the header and all the underlying data are deallocated.
1956     void release();
1957
1958     // converts sparse matrix to the old-style representation.
1959     // all the elements are copied.
1960     operator CvSparseMat*() const;
1961     // size of each element in bytes
1962     // (the matrix nodes will be bigger because of
1963     //  element indices and other SparseMat::Node elements).
1964     size_t elemSize() const;
1965     // elemSize()/channels()
1966     size_t elemSize1() const;
1967     
1968     // the same is in Mat and MatND
1969     int type() const;
1970     int depth() const;
1971     int channels() const;
1972     
1973     // returns the array of sizes and 0 if the matrix is not allocated
1974     const int* size() const;
1975     // returns i-th size (or 0)
1976     int size(int i) const;
1977     // returns the matrix dimensionality
1978     int dims() const;
1979     // returns the number of non-zero elements
1980     size_t nzcount() const;
1981     
1982     // compute element hash value from the element indices:
1983     // 1D case
1984     size_t hash(int i0) const;
1985     // 2D case
1986     size_t hash(int i0, int i1) const;
1987     // 3D case
1988     size_t hash(int i0, int i1, int i2) const;
1989     // n-D case
1990     size_t hash(const int* idx) const;
1991     
1992     // low-level element-acccess functions,
1993     // special variants for 1D, 2D, 3D cases and the generic one for n-D case.
1994     //
1995     // return pointer to the matrix element.
1996     //  if the element is there (it's non-zero), the pointer to it is returned
1997     //  if it's not there and createMissing=false, NULL pointer is returned
1998     //  if it's not there and createMissing=true, then the new element
1999     //    is created and initialized with 0. Pointer to it is returned
2000     //  If the optional hashval pointer is not NULL, the element hash value is
2001     //  not computed, but *hashval is taken instead.
2002     uchar* ptr(int i0, bool createMissing, size_t* hashval=0);
2003     uchar* ptr(int i0, int i1, bool createMissing, size_t* hashval=0);
2004     uchar* ptr(int i0, int i1, int i2, bool createMissing, size_t* hashval=0);
2005     uchar* ptr(const int* idx, bool createMissing, size_t* hashval=0);
2006
2007     // higher-level element access functions:
2008     // ref<_Tp>(i0,...[,hashval]) - equivalent to *(_Tp*)ptr(i0,...true[,hashval]).
2009     //    always return valid reference to the element.
2010     //    If it's did not exist, it is created.
2011     // find<_Tp>(i0,...[,hashval]) - equivalent to (_const Tp*)ptr(i0,...false[,hashval]).
2012     //    return pointer to the element or NULL pointer if the element is not there.
2013     // value<_Tp>(i0,...[,hashval]) - equivalent to
2014     //    { const _Tp* p = find<_Tp>(i0,...[,hashval]); return p ? *p : _Tp(); }
2015     //    that is, 0 is returned when the element is not there.
2016     // note that _Tp must match the actual matrix type -
2017     // the functions do not do any on-fly type conversion
2018     
2019     // 1D case
2020     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, size_t* hashval=0);   
2021     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, size_t* hashval=0) const;
2022     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, size_t* hashval=0) const;
2023
2024     // 2D case
2025     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, int i1, size_t* hashval=0);   
2026     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
2027     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
2028     
2029     // 3D case
2030     template<typename _Tp> _Tp& ref(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
2031     template<typename _Tp> _Tp value(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
2032     template<typename _Tp> const _Tp* find(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
2033
2034     // n-D case
2035     template<typename _Tp> _Tp& ref(const int* idx, size_t* hashval=0);
2036     template<typename _Tp> _Tp value(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
2037     template<typename _Tp> const _Tp* find(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
2038
2039     // erase the specified matrix element.
2040     // When there is no such element, the methods do nothing
2041     void erase(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
2042     void erase(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
2043     void erase(const int* idx, size_t* hashval=0);
2044
2045     // return the matrix iterators,
2046     //   pointing to the first sparse matrix element,
2047     SparseMatIterator begin();
2048     SparseMatConstIterator begin() const;
2049     //   ... or to the point after the last sparse matrix element
2050     SparseMatIterator end();
2051     SparseMatConstIterator end() const;
2052     
2053     // and the template forms of the above methods.
2054     // _Tp must match the actual matrix type.
2055     template<typename _Tp> SparseMatIterator_<_Tp> begin();
2056     template<typename _Tp> SparseMatConstIterator_<_Tp> begin() const;
2057     template<typename _Tp> SparseMatIterator_<_Tp> end();
2058     template<typename _Tp> SparseMatConstIterator_<_Tp> end() const;
2059
2060     // return value stored in the sparse martix node
2061     template<typename _Tp> _Tp& value(Node* n);
2062     template<typename _Tp> const _Tp& value(const Node* n) const;
2063     
2064     ////////////// some internal-use methods ///////////////
2065     ...
2066
2067     // pointer to the sparse matrix header
2068     Hdr* hdr;
2069 };
2070 \end{lstlisting}
2071
2072 The class \texttt{SparseMat} represents multi-dimensional sparse numerical arrays. Such a sparse array can store elements of any type that \cross{Mat} and \cross{MatND} can store. "Sparse" means that only non-zero elements are stored (though, as a result of operations on a sparse matrix, some of its stored elements can actually become 0. It's up to the user to detect such elements and delete them using \texttt{SparseMat::erase}). The non-zero elements are stored in a hash table that grows when it's filled enough, so that the search time is O(1) in average (regardless of whether element is there or not). Elements can be accessed using the following methods:
2073
2074 \begin{enumerate}
2075     \item query operations (\texttt{SparseMat::ptr} and the higher-level \texttt{SparseMat::ref}, \texttt{SparseMat::value} and \texttt{SparseMat::find}), e.g.:
2076     \begin{lstlisting}
2077     const int dims = 5;
2078     int size[] = {10, 10, 10, 10, 10};
2079     SparseMat sparse_mat(dims, size, CV_32F);
2080     for(int i = 0; i < 1000; i++)
2081     {
2082         int idx[dims];
2083         for(int k = 0; k < dims; k++)
2084             idx[k] = rand()%sparse_mat.size(k);
2085         sparse_mat.ref<float>(idx) += 1.f;
2086     }
2087     \end{lstlisting}
2088     \item sparse matrix iterators. Like \cross{Mat} iterators and unlike \cross{MatND} iterators, the sparse matrix iterators are STL-style, that is, the iteration loop is familiar to C++ users:
2089     \begin{lstlisting}
2090     // prints elements of a sparse floating-point matrix
2091     // and the sum of elements.
2092     SparseMatConstIterator_<float>
2093         it = sparse_mat.begin<float>(),
2094         it_end = sparse_mat.end<float>();
2095     double s = 0;
2096     int dims = sparse_mat.dims();
2097     for(; it != it_end; ++it)
2098     {
2099         // print element indices and the element value
2100         const Node* n = it.node();
2101         printf("(")
2102         for(int i = 0; i < dims; i++)
2103             printf("%3d%c", n->idx[i], i < dims-1 ? ',' : ')');
2104         printf(": %f\n", *it);    
2105         s += *it;
2106     }
2107     printf("Element sum is %g\n", s);
2108     \end{lstlisting}
2109     If you run this loop, you will notice that elements are enumerated in no any logical order (lexicographical etc.), they come in the same order as they stored in the hash table, i.e. semi-randomly. You may collect pointers to the nodes and sort them to get the proper ordering. Note, however, that pointers to the nodes may become invalid when you add more elements to the matrix; this is because of possible buffer reallocation.
2110     \item a combination of the above 2 methods when you need to process 2 or more sparse matrices simultaneously, e.g. this is how you can compute unnormalized cross-correlation of the 2 floating-point sparse matrices:
2111     \begin{lstlisting}
2112     double cross_corr(const SparseMat& a, const SparseMat& b)
2113     {
2114         const SparseMat *_a = &a, *_b = &b;
2115         // if b contains less elements than a,
2116         // it's faster to iterate through b
2117         if(_a->nzcount() > _b->nzcount())
2118             std::swap(_a, _b);
2119         SparseMatConstIterator_<float> it = _a->begin<float>(),
2120                                        it_end = _a->end<float>();
2121         double ccorr = 0;
2122         for(; it != it_end; ++it)
2123         {
2124             // take the next element from the first matrix
2125             float avalue = *it;
2126             const Node* anode = it.node();
2127             // and try to find element with the same index in the second matrix.
2128             // since the hash value depends only on the element index,
2129             // we reuse hashvalue stored in the node
2130             float bvalue = _b->value<float>(anode->idx,&anode->hashval);
2131             ccorr += avalue*bvalue;
2132         }
2133         return ccorr;
2134     }
2135     \end{lstlisting}
2136 \end{enumerate}
2137
2138 \subsection{SparseMat\_}
2139 Template sparse n-dimensional array class derived from \cross{SparseMat}
2140
2141 \begin{lstlisting}
2142 template<typename _Tp> class SparseMat_ : public SparseMat
2143 {
2144 public:
2145     typedef SparseMatIterator_<_Tp> iterator;
2146     typedef SparseMatConstIterator_<_Tp> const_iterator;
2147
2148     // constructors;
2149     // the created matrix will have data type = DataType<_Tp>::type
2150     SparseMat_();
2151     SparseMat_(int dims, const int* _sizes);
2152     SparseMat_(const SparseMat& m);
2153     SparseMat_(const SparseMat_& m);
2154     SparseMat_(const Mat& m);
2155     SparseMat_(const MatND& m);
2156     SparseMat_(const CvSparseMat* m);
2157     // assignment operators; data type conversion is done when necessary
2158     SparseMat_& operator = (const SparseMat& m);
2159     SparseMat_& operator = (const SparseMat_& m);
2160     SparseMat_& operator = (const Mat& m);
2161     SparseMat_& operator = (const MatND& m);
2162
2163     // equivalent to the correspoding parent class methods
2164     SparseMat_ clone() const;
2165     void create(int dims, const int* _sizes);
2166     operator CvSparseMat*() const;
2167
2168     // overriden methods that do extra checks for the data type
2169     int type() const;
2170     int depth() const;
2171     int channels() const;
2172     
2173     // more convenient element access operations.
2174     // ref() is retained (but <_Tp> specification is not need anymore);
2175     // operator () is equivalent to SparseMat::value<_Tp>
2176     _Tp& ref(int i0, size_t* hashval=0);
2177     _Tp operator()(int i0, size_t* hashval=0) const;
2178     _Tp& ref(int i0, int i1, size_t* hashval=0);
2179     _Tp operator()(int i0, int i1, size_t* hashval=0) const;
2180     _Tp& ref(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0);
2181     _Tp operator()(int i0, int i1, int i2, size_t* hashval=0) const;
2182     _Tp& ref(const int* idx, size_t* hashval=0);
2183     _Tp operator()(const int* idx, size_t* hashval=0) const;
2184
2185     // iterators
2186     SparseMatIterator_<_Tp> begin();
2187     SparseMatConstIterator_<_Tp> begin() const;
2188     SparseMatIterator_<_Tp> end();
2189     SparseMatConstIterator_<_Tp> end() const;
2190 };
2191 \end{lstlisting}
2192
2193 \texttt{SparseMat\_} is a thin wrapper on top of \cross{SparseMat}, made in the same way as \texttt{Mat\_} and \texttt{MatND\_}.
2194 It simplifies notation of some operations, and that's it.
2195 \begin{lstlisting}
2196 int sz[] = {10, 20, 30};
2197 SparseMat_<double> M(3, sz);
2198 ...
2199 M.ref(1, 2, 3) = M(4, 5, 6) + M(7, 8, 9);
2200 \end{lstlisting}
2201 \fi