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1 \section{Camera Calibration and 3D Reconstruction}
2
3 The functions in this section use the so-called pinhole camera model. That
4 is, a scene view is formed by projecting 3D points into the image plane
5 using a perspective transformation.
6
7 \[
8 s \; m' = A [R|t] M'
9 \]
10
11 or
12
13 \[
14 s \vecthree{u}{v}{1} = \vecthreethree
15 {f_x}{0}{c_x}
16 {0}{f_y}{c_y}
17 {0}{0}{1}
18 \begin{bmatrix}
19  r_{11} & r_{12} & r_{13} & t_1 \\
20  r_{21} & r_{22} & r_{23} & t_2 \\
21  r_{31} & r_{32} & r_{33} & t_3
22 \end{bmatrix}
23 \begin{bmatrix}X\\Y\\Z\\1 \end{bmatrix}
24 \]
25
26 Where $(X, Y, Z)$ are the coordinates of a 3D point in the world
27 coordinate space, $(u, v)$ are the coordinates of the projection point
28 in pixels. $A$ is called a camera matrix, or a matrix of
29 intrinsic parameters. $(cx, cy)$ is a principal point (that is
30 usually at the image center), and $fx, fy$ are the focal lengths
31 expressed in pixel-related units. Thus, if an image from camera is
32 scaled by some factor, all of these parameters should
33 be scaled (multiplied/divided, respectively) by the same factor. The
34 matrix of intrinsic parameters does not depend on the scene viewed and,
35 once estimated, can be re-used (as long as the focal length is fixed (in
36 case of zoom lens)). The joint rotation-translation matrix $[R|t]$
37 is called a matrix of extrinsic parameters. It is used to describe the
38 camera motion around a static scene, or vice versa, rigid motion of an
39 object in front of still camera. That is, $[R|t]$ translates
40 coordinates of a point $(X, Y, Z)$ to some coordinate system,
41 fixed with respect to the camera. The transformation above is equivalent
42 to the following (when $z \ne 0$):
43
44 \[
45 \begin{array}{l}
46 \vecthree{x}{y}{z} = R \vecthree{X}{Y}{Z} + t\\
47 x' = x/z\\
48 y' = y/z\\
49 u = f_x*x' + c_x\\
50 v = f_y*y' + c_y
51 \end{array}
52 \]
53
54 Real lenses usually have some distortion, mostly
55 radial distorion and slight tangential distortion. So, the above model
56 is extended as:
57
58 \[
59 \begin{array}{l}
60 \vecthree{x}{y}{z} = R \vecthree{X}{Y}{Z} + t\\
61 x' = x/z\\
62 y' = y/z\\
63 x'' = x' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + 2 p_1 x' y' + p_2(r^2 + 2 x'^2) \\
64 y'' = y' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + p_1 (r^2 + 2 y'^2) + 2 p_2 x' y' \\
65 \text{where} \quad r^2 = x'^2 + y'^2 \\
66 u = f_x*x'' + c_x\\
67 v = f_y*y'' + c_y
68 \end{array}
69 \]
70
71 $k_1$, $k_2$, $k_3$ are radial distortion coefficients, $p_1$, $p_2$ are tangential distortion coefficients.
72 Higher-order coefficients are not considered in OpenCV. In the functions below the coefficients are passed or returned as
73 \[ (k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3]) \]vector. That is, if the vector contains 4 elements, it means that $k_3=0$.
74 The distortion coefficients do not depend on the scene viewed, thus they also belong to the intrinsic camera parameters.
75 \emph{And they remain the same regardless of the captured image resolution.}
76 That is, if, for example, a camera has been calibrated on images of $320
77 \times 240$ resolution, absolutely the same distortion coefficients can
78 be used for images of $640 \times 480$ resolution from the same camera (while $f_x$,
79 $f_y$, $c_x$ and $c_y$ need to be scaled appropriately).
80
81 The functions below use the above model to
82
83 \begin{itemize}
84  \item Project 3D points to the image plane given intrinsic and extrinsic parameters
85  \item Compute extrinsic parameters given intrinsic parameters, a few 3D points and their projections.
86  \item Estimate intrinsic and extrinsic camera parameters from several views of a known calibration pattern (i.e. every view is described by several 3D-2D point correspodences).
87  \item Estimate the relative position and orientation of the stereo camera "heads" and compute the \emph{rectification} transformation that makes the camera optical axes parallel.
88 \end{itemize}
89
90 \ifCPy
91
92 \cvCPyFunc{CalcImageHomography}
93 Calculates the homography matrix for an oblong planar object (e.g. arm).
94
95 \cvdefC{
96 void cvCalcImageHomography( \par float* line,\par CvPoint3D32f* center,\par float* intrinsic,\par float* homography );
97 }
98 \cvdefPy{CalcImageHomography(line,center)-> (intrinsic,homography)}
99
100 \begin{description}
101 \cvarg{line}{the main object axis direction (vector (dx,dy,dz))}
102 \cvarg{center}{object center ((cx,cy,cz))}
103 \cvarg{intrinsic}{intrinsic camera parameters (3x3 matrix)}
104 \cvarg{homography}{output homography matrix (3x3)}
105 \end{description}
106
107 The function calculates the homography
108 matrix for the initial image transformation from image plane to the
109 plane, defined by a 3D oblong object line (See \_\_Figure 6-10\_\_
110 in the OpenCV Guide 3D Reconstruction Chapter).
111
112 \fi
113
114 \cvfunc{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}
115 Finds the camera intrinsic and extrinsic parameters from several views of a calibration pattern.
116
117 \cvdefC{double cvCalibrateCamera2( \par const CvMat* objectPoints,\par const CvMat* imagePoints,\par const CvMat* pointCounts,\par CvSize imageSize,\par CvMat* cameraMatrix,\par CvMat* distCoeffs,\par CvMat* rvecs=NULL,\par CvMat* tvecs=NULL,\par int flags=0 );}
118 \cvdefPy{CalibrateCamera2(objectPoints,imagePoints,pointCounts,imageSize,cameraMatrix,distCoeffs,rvecs,tvecs,flags=0)-> None}
119 \cvdefCpp{double calibrateCamera( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
120                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints,\par
121                       Size imageSize,\par
122                       Mat\& cameraMatrix, Mat\& distCoeffs,\par
123                       vector<Mat>\& rvecs, vector<Mat>\& tvecs,\par
124                       int flags=0 );}
125 \begin{description}
126 \ifCPy
127 \cvarg{objectPoints}{The joint matrix of object points - calibration pattern features in the model coordinate space. It is floating-point 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 3-channel array, where N is the total number of points in all views.}
128 \cvarg{imagePoints}{The joint matrix of object points projections in the camera views. It is floating-point 2xN or Nx2 1-channel, or 1xN or Nx1 2-channel array, where N is the total number of points in all views}
129 \cvarg{pointCounts}{Integer 1xM or Mx1 vector (where M is the number of calibration pattern views) containing the number of points in each particular view. The sum of vector elements must match the size of \texttt{objectPoints} and \texttt{imagePoints} (=N).}
130 \fi
131 \ifCpp
132 \cvarg{objectPoints}{The vector of vectors of points on the calibration pattern in its coordinate system, one vector per view. If the the same calibration pattern is shown in each view and it's fully visible then all the vectors will be the same, although it is possible to use partially occluded patterns, or even different patterns in different views - then the vectors will be different. The points are 3D, but since they are in the pattern coordinate system, then if the rig is planar, it may have sense to put the model to the XY coordinate plane, so that Z-coordinate of each input object point is 0}
133 \cvarg{imagePoints}{The vector of vectors of the object point projections on the calibration pattern views, one vector per a view. The projections must be in the same order as the corresponding object points.}
134 \fi
135 \cvarg{imageSize}{Size of the image, used only to initialize the intrinsic camera matrix}
136 \cvarg{cameraMatrix}{The output 3x3 floating-point camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$.\newline
137 If \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS} and/or \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO} are specified, some or all of \texttt{fx, fy, cx, cy} must be initialized before calling the function}
138 \cvarg{distCoeffs}{The output \cvCPy{4x1, 1x4,} 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
139 \cvarg{rvecs}{The output \cvCPy{3x\emph{M} or \emph{M}x3 1-channel, or 1x\emph{M} or \emph{M}x1 3-channel array}\cvCpp{vector} of rotation vectors (see \cvCross{Rodrigues2}{Rodrigues}), estimated for each pattern view. That is, each k-th rotation vector together with the corresponding k-th translation vector (see the next output parameter description) brings the calibration pattern from the model coordinate space (in which object points are specified) to the world coordinate space, i.e. real position of the calibration pattern in the k-th pattern view (k=0..\emph{M}-1)}
140 \cvarg{tvecs}{The output \cvCPy{3x\emph{M} or \emph{M}x3 1-channel, or 1x\emph{M} or \emph{M}x1 3-channel array}\cvCpp{vector} of translation vectors, estimated for each pattern view.}
141 \cvarg{flags}{Different flags, may be 0 or combination of the following values:
142 \begin{description}
143 \cvarg{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}{\texttt{cameraMatrix} contains the valid initial values of \texttt{fx, fy, cx, cy} that are optimized further. Otherwise, \texttt{(cx, cy)} is initially set to the image center (\texttt{imageSize} is used here), and focal distances are computed in some least-squares fashion. Note, that if intrinsic parameters are known, there is no need to use this function just to estimate the extrinsic parameters. Use \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP} instead.}
144 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_PRINCIPAL\_POINT}{The principal point is not changed during the global optimization, it stays at the center or at the other location specified when \newline \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS} is set too.}
145 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO}{The functions considers only \texttt{fy} as a free parameter, the ratio \texttt{fx/fy} stays the same as in the input \texttt{cameraMatrix}. \newline When \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS} is not set, the actual input values of \texttt{fx} and \texttt{fy} are ignored, only their ratio is computed and used further.}
146 \cvarg{CV\_CALIB\_ZERO\_TANGENT\_DIST}{Tangential distortion coefficients $(p_1, p_2)$ will be set to zeros and stay zero.}}
147 \end{description}
148 \end{description}
149
150 The function estimates the intrinsic camera
151 parameters and extrinsic parameters for each of the views. The
152 coordinates of 3D object points and their correspondent 2D projections
153 in each view must be specified. That may be achieved by using an
154 object with known geometry and easily detectable feature points.
155 Such an object is called a calibration rig or calibration pattern,
156 and OpenCV has built-in support for a chessboard as a calibration
157 rig (see \cvCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}). Currently, initialization
158 of intrinsic parameters (when \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}
159 is not set) is only implemented for planar calibration patterns
160 (where z-coordinates of the object points must be all 0's). 3D
161 calibration rigs can also be used as long as initial \texttt{cameraMatrix}
162 is provided.
163
164 The algorithm does the following:
165 \begin{enumerate}
166     \item First, it computes the initial intrinsic parameters (the option only available for planar calibration patterns) or reads them from the input parameters. The distortion coefficients are all set to zeros initially (unless some of \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K?} are specified).
167     \item The the initial camera pose is estimated as if the intrinsic parameters have been already known. This is done using \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}
168     \item After that the global Levenberg-Marquardt optimization algorithm is run to minimize the reprojection error, i.e. the total sum of squared distances between the observed feature points \texttt{imagePoints} and the projected (using the current estimates for camera parameters and the poses) object points \texttt{objectPoints}; see \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints}.
169 \end{enumerate}
170
171 \ifPy
172 \else
173 The function returns the final re-projection error.
174 \fi
175
176 Note: if you're using a non-square (=non-NxN) grid and
177 \cvCppCross{findChessboardCorners} for calibration, and \texttt{calibrateCamera} returns
178 bad values (i.e. zero distortion coefficients, an image center very far from
179 $(w/2-0.5,h/2-0.5)$, and / or large differences between $f_x$ and $f_y$ (ratios of
180 10:1 or more)), then you've probaby used \texttt{patternSize=cvSize(rows,cols)},
181 but should use \texttt{patternSize=cvSize(cols,rows)} in \cvCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}.
182
183 See also: \cvCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}, \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}, \cvCppCross{initCameraMatrix2D}, \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}, \cvCross{Undistort2}{undistort}
184
185 \ifCpp
186
187 \cvCppFunc{calibrationMatrixValues}
188 Computes some useful camera characteristics from the camera matrix
189
190 \cvdefCpp{void calibrationMatrixValues( const Mat\& cameraMatrix,\par
191                               Size imageSize,\par
192                               double apertureWidth,\par
193                               double apertureHeight,\par
194                               double\& fovx,\par
195                               double\& fovy,\par
196                               double\& focalLength,\par
197                               Point2d\& principalPoint,\par
198                               double\& aspectRatio );}
199 \begin{description}
200 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix that can be estimated by \cvCppCross{calibrateCamera} or \cvCppCross{stereoCalibrate}}
201 \cvarg{imageSize}{The input image size in pixels}
202 \cvarg{apertureWidth}{Physical width of the sensor}
203 \cvarg{apertureHeight}{Physical height of the sensor}
204 \cvarg{fovx}{The output field of view in degrees along the horizontal sensor axis}
205 \cvarg{fovy}{The output field of view in degrees along the vertical sensor axis}
206 \cvarg{focalLength}{The focal length of the lens in mm}
207 \cvarg{prinicialPoint}{The principal point in pixels}
208 \cvarg{aspectRatio}{$f_y/f_x$}
209 \end{description}
210
211 The function computes various useful camera characteristics from the previously estimated camera matrix.
212
213 \cvCppFunc{composeRT}
214 Combines two rotation-and-shift transformations
215
216 \cvdefCpp{void composeRT( const Mat\& rvec1, const Mat\& tvec1,\par
217                 const Mat\& rvec2, const Mat\& tvec2,\par
218                 Mat\& rvec3, Mat\& tvec3 );\newline
219 void composeRT( const Mat\& rvec1, const Mat\& tvec1,\par
220                 const Mat\& rvec2, const Mat\& tvec2,\par
221                 Mat\& rvec3, Mat\& tvec3,\par
222                 Mat\& dr3dr1, Mat\& dr3dt1,\par
223                 Mat\& dr3dr2, Mat\& dr3dt2,\par
224                 Mat\& dt3dr1, Mat\& dt3dt1,\par
225                 Mat\& dt3dr2, Mat\& dt3dt2 );}
226 \begin{description}
227 \cvarg{rvec1}{The first rotation vector}
228 \cvarg{tvec1}{The first translation vector}
229 \cvarg{rvec2}{The second rotation vector}
230 \cvarg{tvec2}{The second translation vector}
231 \cvarg{rvec3}{The output rotation vector of the superposition}
232 \cvarg{tvec3}{The output translation vector of the superposition}
233 \cvarg{d??d??}{The optional output derivatives of \texttt{rvec3} or \texttt{tvec3} w.r.t. \texttt{rvec?} or \texttt{tvec?}}
234 \end{description}
235
236 The functions compute:
237
238 \[ \begin{array}{l}
239 \texttt{rvec3} = \mathrm{rodrigues}^{-1}\left(\mathrm{rodrigues}(\texttt{rvec2}) \cdot
240 \mathrm{rodrigues}(\texttt{rvec1})\right) \\
241 \texttt{tvec3} = \mathrm{rodrigues}(\texttt{rvec2}) \cdot \texttt{tvec1} + \texttt{tvec2}
242 \end{array}, \]
243
244 where $\mathrm{rodrigues}$ denotes a rotation vector to rotation matrix transformation, and $\mathrm{rodrigues}^{-1}$ denotes the inverse transformation, see \cvCppCross{Rodrigues}.
245
246 Also, the functions can compute the derivatives of the output vectors w.r.t the input vectors (see \cvCppCross{matMulDeriv}).
247 The functions are used inside \cvCppCross{stereoCalibrate} but can also be used in your own code where Levenberg-Marquardt or another gradient-based solver is used to optimize a function that contains matrix multiplication.
248
249 \fi
250
251 \cvfunc{ComputeCorrespondEpilines}{computeCorrespondEpilines}
252 For points in one image of a stereo pair, computes the corresponding epilines in the other image.
253
254 \cvdefC{void cvComputeCorrespondEpilines( \par const CvMat* points,\par int whichImage,\par const CvMat* F, \par CvMat* lines);}
255 \cvdefPy{ComputeCorrespondEpilines(points, whichImage, F, lines) -> None}
256 \cvdefCpp{void computeCorrespondEpilines( const Mat\& points,\par
257                                 int whichImage, const Mat\& F,\par
258                                 vector<Vec3f>\& lines );}
259 \begin{description}
260 \cvCPy{\cvarg{points}{The input points. \texttt{2xN, Nx2, 3xN} or \texttt{Nx3} array (where \texttt{N} number of points). Multi-channel \texttt{1xN} or \texttt{Nx1} array is also acceptable}}
261 \cvCpp{\cvarg{points}{The input points. $N \times 1$ or $1 \times N$ matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or \texttt{vector<Point2f>}}}
262 \cvarg{whichImage}{Index of the image (1 or 2) that contains the \texttt{points}}
263 \cvarg{F}{The fundamental matrix that can be estimated using \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}
264 or \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}.}
265 \cvarg{lines}{\cvCPy{The output epilines, a \texttt{3xN} or \texttt{Nx3} array.}\cvCpp{The output vector of the corresponding to the points epipolar lines in the other image.} Each line $ax + by + c=0$ is encoded by 3 numbers $(a, b, c)$}
266 \end{description}
267
268 For every point in one of the two images of a stereo-pair the function finds the equation of the
269 corresponding epipolar line in the other image.
270
271 From the fundamental matrix definition (see \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}),
272 line $l^{(2)}_i$ in the second image for the point $p^{(1)}_i$ in the first image (i.e. when \texttt{whichImage=1}) is computed as:
273
274 \[ l^{(2)}_i = F p^{(1)}_i \]
275
276 and, vice versa, when \texttt{whichImage=2}, $l^{(1)}_i$ is computed from $p^{(2)}_i$ as:
277
278 \[ l^{(1)}_i = F^T p^{(2)}_i \]
279
280 Line coefficients are defined up to a scale. They are normalized, such that $a_i^2+b_i^2=1$.
281
282
283 \cvfunc{ConvertPointsHomogeneous}{convertPointsHomogeneous}
284 Convert points to/from homogeneous coordinates.
285
286 \cvdefC{void cvConvertPointsHomogeneous( \par const CvMat* src,\par CvMat* dst );}
287
288 \cvdefPy{ConvertPointsHomogeneous( src, dst ) -> None}
289
290 \cvdefCpp{void convertPointsHomogeneous( const Mat\& src, vector<Point3f>\& dst );
291
292 void convertPointsHomogeneous( const Mat\& src, vector<Point2f>\& dst );}
293
294 \begin{description}
295 \ifC
296 \cvarg{src}{The input point array, \texttt{2xN, Nx2, 3xN, Nx3, 4xN or Nx4 (where \texttt{N} is the number of points)}. Multi-channel \texttt{1xN} or \texttt{Nx1} array is also acceptable}
297 \cvarg{dst}{The output point array, must contain the same number of points as the input; The dimensionality must be the same, 1 less or 1 more than the input, and also within 2 to 4}
298 \else
299 \cvarg{src}{The input array or vector of 2D or 3D points}
300 \cvarg{dst}{The output vector of 3D or 2D points, respectively}
301 \fi
302 \end{description}
303
304 The \cvC{function converts}\cvCpp{functions convert} 2D or 3D points from/to homogeneous coordinates, or simply \cvC{copies or transposes}\cvCpp{copy or transpose} the array. If the input array dimensionality is larger than the output, each coordinate is divided by the last coordinate:
305
306 \[
307 \begin{array}{l}
308 (x,y[,z],w) -> (x',y'[,z'])\\
309 \text{where} \\
310 x' = x/w \\
311 y' = y/w \\
312 z' = z/w \quad \text{(if output is 3D)}
313 \end{array}
314 \]
315
316 If the output array dimensionality is larger, an extra 1 is appended to each point.  Otherwise, the input array is simply copied (with optional transposition) to the output.
317
318 \cvC{\textbf{Note} because the function accepts a large variety of array layouts, it may report an error when input/output array dimensionality is ambiguous. It is always safe to use the function with number of points $\texttt{N} \ge 5$, or to use multi-channel \texttt{Nx1} or \texttt{1xN} arrays.}
319
320 \ifCPy
321
322 \cvCPyFunc{CreatePOSITObject}
323 Initializes a structure containing object information.
324
325 \cvdefC{
326 CvPOSITObject* cvCreatePOSITObject( \par CvPoint3D32f* points,\par int point\_count );
327 }\cvdefPy{CreatePOSITObject(points)-> POSITObject}
328
329 \begin{description}
330 \ifC
331 \cvarg{points}{Pointer to the points of the 3D object model}
332 \cvarg{point\_count}{Number of object points}
333 \else
334 \cvarg{points}{List of 3D points}
335 \fi
336 \end{description}
337
338 The function allocates memory for the object structure and computes the object inverse matrix.
339
340 The preprocessed object data is stored in the structure \cvCPyCross{CvPOSITObject}, internal for OpenCV, which means that the user cannot directly access the structure data. The user may only create this structure and pass its pointer to the function.
341
342 An object is defined as a set of points given in a coordinate system. The function \cvCPyCross{POSIT} computes a vector that begins at a camera-related coordinate system center and ends at the \texttt{points[0]} of the object.
343
344 Once the work with a given object is finished, the function \cvCPyCross{ReleasePOSITObject} must be called to free memory.
345
346 \cvCPyFunc{CreateStereoBMState}
347 Creates block matching stereo correspondence structure.
348
349 \cvdefC{
350
351 CvStereoBMState* cvCreateStereoBMState( int preset=CV\_STEREO\_BM\_BASIC,
352                                         int numberOfDisparities=0 );
353
354 }
355 \cvdefPy{CreateStereoBMState(preset=CV\_STEREO\_BM\_BASIC,numberOfDisparities=0)-> StereoBMState}
356
357 \begin{description}
358 \cvarg{preset}{ID of one of the pre-defined parameter sets. Any of the parameters can be overridden after creating the structure.}
359 \cvarg{numberOfDisparities}{The number of disparities. If the parameter is 0, it is taken from the preset, otherwise the supplied value overrides the one from preset.}
360 \end{description}
361
362 \begin{lstlisting}
363 #define CV_STEREO_BM_BASIC 0
364 #define CV_STEREO_BM_FISH_EYE 1
365 #define CV_STEREO_BM_NARROW 2
366 \end{lstlisting}
367
368 The function creates the stereo correspondence structure and initializes
369 it. It is possible to override any of the parameters at any time between
370 the calls to \cvCPyCross{FindStereoCorrespondenceBM}.
371
372 \cvCPyFunc{CreateStereoGCState}
373 Creates the state of graph cut-based stereo correspondence algorithm.
374
375 \cvdefC{
376
377 CvStereoGCState* cvCreateStereoGCState( int numberOfDisparities,
378                                         int maxIters );
379
380 }
381 \cvdefPy{CreateStereoGCState(numberOfDisparities,maxIters)-> StereoGCState}
382
383 \begin{description}
384 \cvarg{numberOfDisparities}{The number of disparities. The disparity search range will be $\texttt{state->minDisparity} \le disparity < \texttt{state->minDisparity} + \texttt{state->numberOfDisparities}$}
385 \cvarg{maxIters}{Maximum number of iterations. On each iteration all possible (or reasonable) alpha-expansions are tried. The algorithm may terminate earlier if it could not find an alpha-expansion that decreases the overall cost function value. See \cite{Kolmogorov03}  for details. }
386 \end{description}
387
388 The function creates the stereo correspondence structure and initializes it. It is possible to override any of the parameters at any time between the calls to \cvCPyCross{FindStereoCorrespondenceGC}.
389
390 \cvclass{CvStereoBMState}
391 The structure for block matching stereo correspondence algorithm.
392
393 \begin{lstlisting}
394 typedef struct CvStereoBMState
395 {
396     //pre filters (normalize input images):
397     int       preFilterType; // 0 for now
398     int       preFilterSize; // ~5x5..21x21
399     int       preFilterCap;  // up to ~31
400     //correspondence using Sum of Absolute Difference (SAD):
401     int       SADWindowSize; // Could be 5x5..21x21
402     int       minDisparity;  // minimum disparity (=0)
403     int       numberOfDisparities; // maximum disparity - minimum disparity
404     //post filters (knock out bad matches):
405     int       textureThreshold; // areas with no texture are ignored
406     float     uniquenessRatio;// filter out pixels if there are other close matches
407                               // with different disparity
408     int       speckleWindowSize; // the maximum area of speckles to remove
409                                  // (set to 0 to disable speckle filtering)
410     int       speckleRange; // acceptable range of disparity variation in each connected component
411     // internal data
412     ...
413 }
414 CvStereoBMState;
415 \end{lstlisting}
416
417 The block matching stereo correspondence algorithm, by Kurt Konolige, is very fast one-pass stereo matching algorithm that uses sliding sums of absolute differences between pixels in the left image and the pixels in the right image, shifted by some varying amount of pixels (from \texttt{minDisparity} to \texttt{minDisparity+numberOfDisparities}). On a pair of images WxH the algorithm computes disparity in \texttt{O(W*H*numberOfDisparities)} time. In order to improve quality and reability of the disparity map, the algorithm includes pre-filtering and post-filtering procedures.
418
419 Note that the algorithm searches for the corresponding blocks in x direction only. It means that the supplied stereo pair should be rectified. Vertical stereo layout is not directly supported, but in such a case the images could be transposed by user.
420
421 \cvclass{CvStereoGCState}
422 The structure for graph cuts-based stereo correspondence algorithm
423
424 \begin{lstlisting}
425 typedef struct CvStereoGCState
426 {
427     int Ithreshold; // threshold for piece-wise linear data cost function (5 by default)
428     int interactionRadius; // radius for smoothness cost function (1 by default; means Potts model)
429     float K, lambda, lambda1, lambda2; // parameters for the cost function
430                                        // (usually computed adaptively from the input data)
431     int occlusionCost; // 10000 by default
432     int minDisparity; // 0 by default; see CvStereoBMState
433     int numberOfDisparities; // defined by user; see CvStereoBMState
434     int maxIters; // number of iterations; defined by user.
435
436     // internal buffers
437     CvMat* left;
438     CvMat* right;
439     CvMat* dispLeft;
440     CvMat* dispRight;
441     CvMat* ptrLeft;
442     CvMat* ptrRight;
443     CvMat* vtxBuf;
444     CvMat* edgeBuf;
445 }
446 CvStereoGCState;
447 \end{lstlisting}
448
449 The graph cuts stereo correspondence algorithm, described in \cite{Kolmogorov03} (as \textbf{KZ1}), is non-realtime stereo correpsondence algorithm that usually gives very accurate depth map with well-defined object boundaries. The algorithm represents stereo problem as a sequence of binary optimization problems, each of those is solved using maximum graph flow algorithm. The state structure above should not be allocated and initialized manually; instead, use \cvCPyCross{CreateStereoGCState} and then override necessary parameters if needed.
450
451 \fi
452
453 \cvfunc{DecomposeProjectionMatrix}{decomposeProjectionMatrix}
454 Decomposes the projection matrix into a rotation matrix and a camera matrix.
455
456 \cvdefC{
457 void cvDecomposeProjectionMatrix( \par const CvMat *projMatrix,\par CvMat *cameraMatrix,\par CvMat *rotMatrix,\par CvMat *transVect,\par CvMat *rotMatrX=NULL,\par CvMat *rotMatrY=NULL,\par CvMat *rotMatrZ=NULL,\par CvPoint3D64f *eulerAngles=NULL);
458 }
459
460 \cvdefPy{DecomposeProjectionMatrix(projMatrix, cameraMatrix, rotMatrix, transVect, rotMatrX = None, rotMatrY = None, rotMatrZ = None) -> eulerAngles}
461
462 \cvdefCpp{void decomposeProjectionMatrix( const Mat\& projMatrix,\par
463                                 Mat\& cameraMatrix,\par
464                                 Mat\& rotMatrix, Mat\& transVect );\newline
465 void decomposeProjectionMatrix( const Mat\& projMatrix, \par
466                                 Mat\& cameraMatrix,\par
467                                 Mat\& rotMatrix, Mat\& transVect,\par
468                                 Mat\& rotMatrixX, Mat\& rotMatrixY,\par
469                                 Mat\& rotMatrixZ, Vec3d\& eulerAngles );}
470 \begin{description}
471 \cvarg{projMatrix}{The 3x4 input projection matrix P}
472 \cvarg{cameraMatrix}{The output 3x3 camera matrix K}
473 \cvarg{rotMatrix}{The output 3x3 external rotation matrix R}
474 \cvarg{transVect}{The output 4x1 translation vector T}
475 \cvarg{rotMatrX}{Optional 3x3 rotation matrix around x-axis}
476 \cvarg{rotMatrY}{Optional 3x3 rotation matrix around y-axis}
477 \cvarg{rotMatrZ}{Optional 3x3 rotation matrix around z-axis}
478 \cvarg{eulerAngles}{Optional 3 points containing the three Euler angles of rotation}
479 \end{description}
480
481 The function computes a decomposition of a projection matrix into a calibration and a rotation matrix and the position of the camera.
482
483 It optionally returns three rotation matrices, one for each axis, and the three Euler angles that could be used in OpenGL.
484
485 The function is based on \cvCross{RQDecomp3x3}{RQDecomp3x3}.
486
487 \cvfunc{DrawChessboardCorners}{drawChessboardCorners}
488 Renders the detected chessboard corners.
489
490 \cvdefC{
491 void cvDrawChessboardCorners( \par CvArr* image,\par CvSize patternSize,\par CvPoint2D32f* corners,\par int count,\par int patternWasFound );
492 }\cvdefPy{DrawChessboardCorners(image,patternSize,corners,patternWasFound)-> None}
493 \cvdefCpp{void drawChessboardCorners( Mat\& image, Size patternSize,\par
494                             const Mat\& corners,\par
495                             bool patternWasFound );}
496 \begin{description}
497 \cvarg{image}{The destination image; it must be an 8-bit color image}
498 \cvarg{patternSize}{The number of inner corners per chessboard row and column. (patternSize = cvSize(points\_per\_row,points\_per\_colum) = cvSize(columns,rows) )}
499 \cvarg{corners}{The array of corners detected}
500 \cvC{\cvarg{count}{The number of corners}}
501 \cvarg{patternWasFound}{Indicates whether the complete board was found \cvCPy{$(\ne 0)$} or not \cvCPy{$(=0)$}. One may just pass the return value \cvCPyCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners} here}
502 \end{description}
503
504 The function draws the individual chessboard corners detected as red circles if the board was not found or as colored corners connected with lines if the board was found.
505
506 \cvfunc{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}
507 Finds the positions of the internal corners of the chessboard.
508
509 \cvdefC{int cvFindChessboardCorners( \par const void* image,\par CvSize patternSize,\par CvPoint2D32f* corners,\par int* cornerCount=NULL,\par int flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH );}
510 \cvdefPy{FindChessboardCorners(image, patternSize, flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH) -> corners}
511 \cvdefCpp{bool findChessboardCorners( const Mat\& image, Size patternSize,\par
512                             vector<Point2f>\& corners,\par
513                             int flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH+\par
514                                  CV\_CALIB\_CB\_NORMALIZE\_IMAGE );}
515 \begin{description}
516 \cvarg{image}{Source chessboard view; it must be an 8-bit grayscale or color image}
517 \cvarg{patternSize}{The number of inner corners per chessboard row and column
518 ( patternSize = cvSize(points\_per\_row,points\_per\_colum) = cvSize(columns,rows) )}
519 \cvarg{corners}{The output array of corners detected}
520 \cvC{\cvarg{cornerCount}{The output corner counter. If it is not NULL, it stores the number of corners found}}
521 \cvarg{flags}{Various operation flags, can be 0 or a combination of the following values:
522 \begin{description}
523  \cvarg{CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH}{use adaptive thresholding to convert the image to black and white, rather than a fixed threshold level (computed from the average image brightness).}
524  \cvarg{CV\_CALIB\_CB\_NORMALIZE\_IMAGE}{normalize the image gamma with \cvCross{EqualizeHist}{equalizeHist} before applying fixed or adaptive thresholding.}
525  \cvarg{CV\_CALIB\_CB\_FILTER\_QUADS}{use additional criteria (like contour area, perimeter, square-like shape) to filter out false quads that are extracted at the contour retrieval stage.}
526 \end{description}}
527 \end{description}
528
529 The function attempts to determine
530 whether the input image is a view of the chessboard pattern and
531 locate the internal chessboard corners. The function returns a non-zero
532 value if all of the corners have been found and they have been placed
533 in a certain order (row by row, left to right in every row),
534 otherwise, if the function fails to find all the corners or reorder
535 them, it returns 0. For example, a regular chessboard has 8 x 8
536 squares and 7 x 7 internal corners, that is, points, where the black
537 squares touch each other. The coordinates detected are approximate,
538 and to determine their position more accurately, the user may use
539 the function \cvCross{FindCornerSubPix}{cornerSubPix}.
540
541 \textbf{Note:} the function requires some white space (like a square-thick border, the wider the better) around the board to make the detection more robust in various environment (otherwise if there is no border and the background is dark, the outer black squares could not be segmented properly and so the square grouping and ordering algorithm will fail).
542
543 \cvfunc{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}
544 Finds the object pose from the 3D-2D point correspondences
545
546 \cvdefC{void cvFindExtrinsicCameraParams2( \par const CvMat* objectPoints,\par const CvMat* imagePoints,\par const CvMat* cameraMatrix,\par const CvMat* distCoeffs,\par CvMat* rvec,\par CvMat* tvec );}
547 \cvdefPy{FindExtrinsicCameraParams2(objectPoints,imagePoints,cameraMatrix,distCoeffs,rvec,tvec)-> None}
548 \cvdefCpp{void solvePnP( const Mat\& objectPoints,\par
549                const Mat\& imagePoints,\par
550                const Mat\& cameraMatrix,\par
551                const Mat\& distCoeffs,\par
552                Mat\& rvec, Mat\& tvec,\par
553                bool useExtrinsicGuess=false );}
554 \begin{description}
555 \cvarg{objectPoints}{The array of object points in the object coordinate space, 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 3-channel, where N is the number of points. \cvCpp{Can also pass \texttt{vector<Point3f>} here.}}
556 \cvarg{imagePoints}{The array of corresponding image points, 2xN or Nx2 1-channel or 1xN or Nx1 2-channel, where N is the number of points. \cvCpp{Can also pass \texttt{vector<Point2f>} here.}}
557 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{fx}{0}{cx}{0}{fy}{cy}{0}{0}{1} $}
558 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$. If it is NULL, all of the distortion coefficients are set to 0}
559 \cvarg{rvec}{The output rotation vector (see \cvCross{Rodrigues2}{Rodrigues}) that (together with \texttt{tvec}) brings points from the model coordinate system to the camera coordinate system}
560 \cvarg{tvec}{The output translation vector}
561 \end{description}
562
563 The function estimates the object pose given a set of object points, their corresponding image projections, as well as the camera matrix and the distortion coefficients. This function finds such a pose that minimizes reprojection error, i.e. the sum of squared distances between the observed projections \texttt{imagePoints} and the projected (using \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints}) \texttt{objectPoints}.
564
565
566 \cvfunc{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}
567 Calculates the fundamental matrix from the corresponding points in two images.
568
569 \cvdefC{
570 int cvFindFundamentalMat( \par const CvMat* points1,\par const CvMat* points2,\par CvMat* fundamentalMatrix,\par int    method=CV\_FM\_RANSAC,\par double param1=1.,\par double param2=0.99,\par CvMat* status=NULL);
571 }
572 \cvdefPy{FindFundamentalMat(points1, points2, fundamentalMatrix, method=CV\_FM\_RANSAC, param1=1., param2=0.99, status = None) -> None}
573 \cvdefCpp{Mat findFundamentalMat( const Mat\& points1, const Mat\& points2,\par
574                         vector<uchar>\& status, int method=FM\_RANSAC,\par
575                         double param1=3., double param2=0.99 );\newline
576 Mat findFundamentalMat( const Mat\& points1, const Mat\& points2,\par
577                         int method=FM\_RANSAC,\par
578                         double param1=3., double param2=0.99 );}
579 \begin{description}
580 \cvarg{points1}{Array of \texttt{N} points from the first image.\cvCPy{It can be \texttt{2xN, Nx2, 3xN} or \texttt{Nx3} 1-channel array or  \texttt{1xN} or \texttt{Nx1} 2- or 3-channel array}. The point coordinates should be floating-point (single or double precision)}
581 \cvarg{points2}{Array of the second image points of the same size and format as \texttt{points1}}
582 \cvCPy{\cvarg{fundamentalMatrix}{The output fundamental matrix or matrices. The size should be 3x3 or 9x3 (7-point method may return up to 3 matrices)}}
583 \cvarg{method}{Method for computing the fundamental matrix
584 \begin{description}
585   \cvarg{CV\_FM\_7POINT}{for a 7-point algorithm. $N = 7$}
586   \cvarg{CV\_FM\_8POINT}{for an 8-point algorithm. $N \ge 8$}
587   \cvarg{CV\_FM\_RANSAC}{for the RANSAC algorithm. $N \ge 8$}
588   \cvarg{CV\_FM\_LMEDS}{for the LMedS algorithm. $N \ge 8$}
589 \end{description}}
590 \cvarg{param1}{The parameter is used for RANSAC. It is the maximum distance from point to epipolar line in pixels, beyond which the point is considered an outlier and is not used for computing the final fundamental matrix. It can be set to something like 1-3, depending on the accuracy of the point localization, image resolution and the image noise}
591 \cvarg{param2}{The parameter is used for RANSAC or LMedS methods only. It specifies the desirable level of confidence (probability) that the estimated matrix is correct}
592 \cvarg{status}{The \cvCPy{optional} output array of N elements, every element of which is set to 0 for outliers and to 1 for the other points. The array is computed only in RANSAC and LMedS methods. For other methods it is set to all 1's}
593 \end{description}
594
595 The epipolar geometry is described by the following equation:
596
597 \[ [p_2; 1]^T F [p_1; 1] = 0 \]
598
599 where $F$ is fundamental matrix, $p_1$ and $p_2$ are corresponding points in the first and the second images, respectively.
600
601 The function calculates the fundamental matrix using one of four methods listed above and returns \cvCpp{the found fundamental matrix}\cvCPy{the number of fundamental matrices found (1 or 3) and 0, if no matrix is found}. Normally just 1 matrix is found, but in the case of 7-point algorithm the function may return up to 3 solutions ($9 \times 3$ matrix that stores all 3 matrices sequentially).
602
603 The calculated fundamental matrix may be passed further to
604 \cvCross{ComputeCorrespondEpilines}{computeCorrespondEpilines} that finds the epipolar lines
605 corresponding to the specified points. It can also be passed to \cvCross{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated} to compute the rectification transformation.
606
607 \ifC
608 % Example. Estimation of fundamental matrix using RANSAC algorithm
609 \begin{lstlisting}
610 int point_count = 100;
611 CvMat* points1;
612 CvMat* points2;
613 CvMat* status;
614 CvMat* fundamental_matrix;
615
616 points1 = cvCreateMat(1,point_count,CV_32FC2);
617 points2 = cvCreateMat(1,point_count,CV_32FC2);
618 status = cvCreateMat(1,point_count,CV_8UC1);
619
620 /* Fill the points here ... */
621 for( i = 0; i < point_count; i++ )
622 {
623     points1->data.fl[i*2] = <x,,1,i,,>;
624     points1->data.fl[i*2+1] = <y,,1,i,,>;
625     points2->data.fl[i*2] = <x,,2,i,,>;
626     points2->data.fl[i*2+1] = <y,,2,i,,>;
627 }
628
629 fundamental_matrix = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
630 int fm_count = cvFindFundamentalMat( points1,points2,fundamental_matrix,
631                                      CV_FM_RANSAC,1.0,0.99,status );
632 \end{lstlisting}
633 \fi
634 \ifCpp
635 \begin{lstlisting}
636 // Example. Estimation of fundamental matrix using RANSAC algorithm
637 int point_count = 100;
638 vector<Point2f> points1(point_count);
639 vector<Point2f> points2(point_count);
640
641 // initialize the points here ... */
642 for( int i = 0; i < point_count; i++ )
643 {
644     points1[i] = ...;
645     points2[i] = ...;
646 }
647
648 Mat fundamental_matrix =
649  findFundamentalMat(points1, points2, FM_RANSAC, 3, 0.99);
650 \end{lstlisting}
651 \fi
652
653 \cvfunc{FindHomography}{findHomography}
654 Finds the perspective transformation between two planes.
655
656 \cvdefC{void cvFindHomography( \par const CvMat* srcPoints,\par const CvMat* dstPoints,\par CvMat* H \par
657 int method=0, \par double ransacReprojThreshold=0, \par CvMat* status=NULL);}
658 \cvdefPy{FindHomography(srcPoints,dstPoints,H,method,ransacReprojThreshold=0.0, status=None)-> H}
659 \cvdefCpp{Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
660                     Mat\& status, int method=0,\par
661                     double ransacReprojThreshold=0 );\newline
662 Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
663                     vector<uchar>\& status, int method=0,\par
664                     double ransacReprojThreshold=0 );\newline
665 Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
666                     int method=0, double ransacReprojThreshold=0 );}
667
668 \begin{description}
669
670 \cvCPy{\cvarg{srcPoints}{Coordinates of the points in the original plane, 2xN, Nx2, 3xN or Nx3 1-channel array (the latter two are for representation in homogeneous coordinates), where N is the number of points. 1xN or Nx1 2- or 3-channel array can also be passed.}
671 \cvarg{dstPoints}{Point coordinates in the destination plane, 2xN, Nx2, 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 2- or 3-channel array.}}
672 \cvCpp{\cvarg{srcPoints}{Coordinates of the points in the original plane, a matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or a \texttt{vector<Point2f>}.}
673 \cvarg{dstPoints}{Coordinates of the points in the target plane, a matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or a \texttt{vector<Point2f>}.}}
674
675 \cvCPy{\cvarg{H}{The output 3x3 homography matrix}}
676 \cvarg{method}{ The method used to computed homography matrix; one of the following:
677 \begin{description}
678 \cvarg{0}{a regular method using all the points}
679 \cvarg{CV\_RANSAC}{RANSAC-based robust method}
680 \cvarg{CV\_LMEDS}{Least-Median robust method}
681 \end{description}}
682 \cvarg{ransacReprojThreshold}{The maximum allowed reprojection error to treat a point pair as an inlier (used in the RANSAC method only). That is, if
683 \[\|\texttt{dstPoints}_i - \texttt{convertPointHomogeneous}(\texttt{H} \texttt{srcPoints}_i)\| > \texttt{ransacReprojThreshold}\]
684 then the point $i$ is considered an outlier. If \texttt{srcPoints} and \texttt{dstPoints} are measured in pixels, it usually makes sense to set this parameter somewhere in the range 1 to 10.}
685 \cvarg{status}{The optional output mask set by a robust method (\texttt{CV\_RANSAC} or \texttt{CV\_LMEDS}). \emph{Note that the input mask values are ignored.}}
686 \end{description}
687
688 The \cvCPy{function finds}\cvCpp{functions find and return} the perspective transformation $H$ between the source and the destination planes:
689
690 \[
691 s_i \vecthree{x'_i}{y'_i}{1} \sim H \vecthree{x_i}{y_i}{1}
692 \]
693
694 So that the back-projection error
695
696 \[
697 \sum_i
698 \left( x'_i-\frac{h_{11} x_i + h_{12} y_i + h_{13}}{h_{31} x_i + h_{32} y_i + h_{33}} \right)^2+
699 \left( y'_i-\frac{h_{21} x_i + h_{22} y_i + h_{23}}{h_{31} x_i + h_{32} y_i + h_{33}} \right)^2
700 \]
701
702 is minimized. If the parameter \texttt{method} is set to the default value 0, the function
703 uses all the point pairs to compute the initial homography estimate with a simple least-squares scheme.
704
705 However, if not all of the point pairs ($srcPoints_i$,
706 $dstPoints_i$) fit the rigid perspective transformation (i.e. there
707 are some outliers), this initial estimate will be poor.
708 In this case one can use one of the 2 robust methods. Both methods,
709 \texttt{RANSAC} and \texttt{LMeDS}, try many different random subsets
710 of the corresponding point pairs (of 4 pairs each), estimate
711 the homography matrix using this subset and a simple least-square
712 algorithm and then compute the quality/goodness of the computed homography
713 (which is the number of inliers for RANSAC or the median re-projection
714 error for LMeDs). The best subset is then used to produce the initial
715 estimate of the homography matrix and the mask of inliers/outliers.
716
717 Regardless of the method, robust or not, the computed homography
718 matrix is refined further (using inliers only in the case of a robust
719 method) with the Levenberg-Marquardt method in order to reduce the
720 re-projection error even more.
721
722 The method \texttt{RANSAC} can handle practically any ratio of outliers,
723 but it needs the threshold to distinguish inliers from outliers.
724 The method \texttt{LMeDS} does not need any threshold, but it works
725 correctly only when there are more than 50\% of inliers. Finally,
726 if you are sure in the computed features, where can be only some
727 small noise present, but no outliers, the default method could be the best
728 choice.
729
730 The function is used to find initial intrinsic and extrinsic matrices.
731 Homography matrix is determined up to a scale, thus it is normalized so that
732 $h_{33}=1$.
733
734 See also: \cvCross{GetAffineTransform}{getAffineTransform}, \cvCross{GetPerspectiveTransform}{getPerspectiveTransform}, \cvCross{EstimateRigidMotion}{estimateRigidMotion}, \cvCross{WarpPerspective}{warpPerspective}, \cvCross{PerspectiveTransform}{perspectiveTransform}
735
736 \ifCPy
737
738 \cvCPyFunc{FindStereoCorrespondenceBM}
739 Computes the disparity map using block matching algorithm.
740
741 \cvdefC{
742
743 void cvFindStereoCorrespondenceBM( \par const CvArr* left, \par const CvArr* right,
744                                    \par CvArr* disparity, \par CvStereoBMState* state );
745
746 }\cvdefPy{FindStereoCorrespondenceBM(left,right,disparity,state)-> None}
747
748 \begin{description}
749 \cvarg{left}{The left single-channel, 8-bit image.}
750 \cvarg{right}{The right image of the same size and the same type.}
751 \cvarg{disparity}{The output single-channel 16-bit signed, or 32-bit floating-point disparity map of the same size as input images. In the first case the computed disparities are represented as fixed-point numbers with 4 fractional bits (i.e. the computed disparity values are multiplied by 16 and rounded to integers).}
752 \cvarg{state}{Stereo correspondence structure.}
753 \end{description}
754
755 The function cvFindStereoCorrespondenceBM computes disparity map for the input rectified stereo pair. Invalid pixels (for which disparity can not be computed) are set to \texttt{state->minDisparity - 1} (or to \texttt{(state->minDisparity-1)*16} in the case of 16-bit fixed-point disparity map)
756
757 \cvCPyFunc{FindStereoCorrespondenceGC}
758 Computes the disparity map using graph cut-based algorithm.
759
760 \cvdefC{
761
762 void cvFindStereoCorrespondenceGC( \par const CvArr* left, \par const CvArr* right,
763                                    \par CvArr* dispLeft, \par CvArr* dispRight,
764                                    \par CvStereoGCState* state,
765                                    \par int useDisparityGuess = CV\_DEFAULT(0) );
766
767 }
768 \cvdefPy{FindStereoCorrespondenceGC( left, right, dispLeft, dispRight, state, useDisparityGuess=(0))-> None}
769
770 \begin{description}
771 \cvarg{left}{The left single-channel, 8-bit image.}
772 \cvarg{right}{The right image of the same size and the same type.}
773 \cvarg{dispLeft}{The optional output single-channel 16-bit signed left disparity map of the same size as input images.}
774 \cvarg{dispRight}{The optional output single-channel 16-bit signed right disparity map of the same size as input images.}
775 \cvarg{state}{Stereo correspondence structure.}
776 \cvarg{useDisparityGuess}{If the parameter is not zero, the algorithm will start with pre-defined disparity maps. Both dispLeft and dispRight should be valid disparity maps. Otherwise, the function starts with blank disparity maps (all pixels are marked as occlusions).}
777 \end{description}
778
779 The function computes disparity maps for the input rectified stereo pair. Note that the left disparity image will contain values in the following range: 
780
781 \[
782 -\texttt{state->numberOfDisparities}-\texttt{state->minDisparity}
783 < dispLeft(x,y) \le -\texttt{state->minDisparity},
784 \]
785
786 or
787 \[
788 dispLeft(x,y) == \texttt{CV\_STEREO\_GC\_OCCLUSION}
789 \]
790
791 and for the right disparity image the following will be true: 
792
793 \[
794 \texttt{state->minDisparity} \le dispRight(x,y) 
795 < \texttt{state->minDisparity} + \texttt{state->numberOfDisparities}
796 \]
797
798 or
799
800 \[
801 dispRight(x,y) == \texttt{CV\_STEREO\_GC\_OCCLUSION}
802 \]
803
804 that is, the range for the left disparity image will be inversed,
805 and the pixels for which no good match has been found, will be marked
806 as occlusions.
807
808 Here is how the function can be called:
809
810 \begin{lstlisting}
811 // image_left and image_right are the input 8-bit single-channel images
812 // from the left and the right cameras, respectively
813 CvSize size = cvGetSize(image_left);
814 CvMat* disparity_left = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_16S );
815 CvMat* disparity_right = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_16S );
816 CvStereoGCState* state = cvCreateStereoGCState( 16, 2 );
817 cvFindStereoCorrespondenceGC( image_left, image_right,
818     disparity_left, disparity_right, state, 0 );
819 cvReleaseStereoGCState( &state );
820 // now process the computed disparity images as you want ...
821 \end{lstlisting}
822
823 and this is the output left disparity image computed from the well-known Tsukuba stereo pair and multiplied by -16 (because the values in the left disparity images are usually negative): 
824
825 \begin{lstlisting}
826 CvMat* disparity_left_visual = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_8U );
827 cvConvertScale( disparity_left, disparity_left_visual, -16 );
828 cvSave( "disparity.pgm", disparity_left_visual );
829 \end{lstlisting}
830
831 \includegraphics{pics/disparity.png}
832
833 \fi
834
835 \ifCpp
836 \cvCppFunc{getDefaultNewCameraMatrix}
837 Returns the default new camera matrix
838
839 \cvdefCpp{Mat getDefaultNewCameraMatrix(\par
840                                const Mat\& cameraMatrix,\par
841                                Size imgSize=Size(),\par
842                                bool centerPrincipalPoint=false );}
843 \begin{description}
844 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix}
845 \cvarg{imageSize}{The camera view image size in pixels}
846 \cvarg{centerPrincipalPoint}{Indicates whether in the new camera matrix the principal point should be at the image center or not}
847 \end{description}
848
849 The function returns the camera matrix that is either an exact copy of the input \texttt{cameraMatrix} (when \texttt{centerPrinicipalPoint=false}), or the modified one (when \texttt{centerPrincipalPoint}=true).
850
851 In the latter case the new camera matrix will be:
852
853 \[\begin{bmatrix}
854 f_x && 0 && (\texttt{imgSize.width}-1)*0.5 \\
855 0 && f_y && (\texttt{imgSize.height}-1)*0.5 \\
856 0 && 0 && 1
857 \end{bmatrix},\]
858
859 where $f_x$ and $f_y$ are $(0,0)$ and $(1,1)$ elements of \texttt{cameraMatrix}, respectively.
860
861 By default, the undistortion functions in OpenCV (see \texttt{initUndistortRectifyMap}, \texttt{undistort}) do not move the principal point. However, when you work with stereo, it's important to move the principal points in both views to the same y-coordinate (which is required by most of stereo correspondence algorithms), and maybe to the same x-coordinate too. So you can form the new camera matrix for each view, where the principal points will be at the center.
862
863 \fi
864
865 \cvfunc{GetOptimalNewCameraMatrix}{getOptimalNewCameraMatrix}
866 Returns the new camera matrix based on the free scaling parameter
867
868 \cvdefC{void cvGetOptimalNewCameraMatrix(
869     \par const CvMat* cameraMatrix, const CvMat* distCoeffs,
870     \par CvSize imageSize, double alpha,
871     \par CvMat* newCameraMatrix,
872     \par CvSize newImageSize=cvSize(0,0),
873     \par CvRect* validPixROI=0 );}
874 \cvdefPy{GetOptimalNewCameraMatrix(cameraMatrix, distCoeffs, imageSize, alpha, newCameraMatrix, newImageSize=(0,0), validPixROI=0) -> None}
875 \cvdefCpp{Mat getOptimalNewCameraMatrix(
876     \par const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,
877     \par Size imageSize, double alpha, Size newImageSize=Size(),
878     \par Rect* validPixROI=0);}
879     
880 \begin{description}
881 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix}
882 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
883 \cvarg{imageSize}{The original image size}
884 \cvarg{alpha}{The free scaling parameter between 0 (when all the pixels in the undistorted image will be valid) and 1 (when all the source image pixels will be retained in the undistorted image); see \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}}
885 \cvarg{newCameraMatrix}{The output new camera matrix.}
886 \cvarg{newImageSize}{The image size after rectification. By default it will be set to \texttt{imageSize}.}
887 \cvarg{validPixROI}{The optional output rectangle that will outline all-good-pixels region in the undistorted image. See \texttt{roi1, roi2} description in \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}}
888 \end{description}
889
890 The function computes \cvCpp{and returns} the optimal new camera matrix based on the free scaling parameter. By varying  this parameter the user may retrieve only sensible pixels \texttt{alpha=0}, keep all the original image pixels if there is valuable information in the corners \texttt{alpha=1}, or get something in between. When \texttt{alpha>0}, the undistortion result will likely have some black pixels corresponding to "virtual" pixels outside of the captured distorted image. The original camera matrix, distortion coefficients, the computed new camera matrix and the \texttt{newImageSize} should be passed to \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} to produce the maps for \cvCross{Remap}{remap}.
891
892 \cvfunc{InitIntrinsicParams2D}{initCameraMatrix2D}
893 Finds the initial camera matrix from the 3D-2D point correspondences
894
895 \cvdefC{void cvInitIntrinsicParams2D(\par const CvMat* objectPoints,
896                                      \par const CvMat* imagePoints,
897                                      \par const CvMat* npoints, CvSize imageSize,
898                                      \par CvMat* cameraMatrix,
899                                      \par double aspectRatio=1.);}                                     
900 \cvdefPy{InitIntrinsicParams2D(objectPoints, imagePoints, npoints, imageSize, cameraMatrix, aspectRatio=1.) -> None}
901 \cvdefCpp{Mat initCameraMatrix2D( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
902                         const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints,\par
903                         Size imageSize, double aspectRatio=1.);}
904 \begin{description}
905 \ifCPy
906 \cvarg{objectPoints}{The joint array of object points; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
907 \cvarg{imagePoints}{The joint array of object point projections; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
908 \cvarg{npoints}{The array of point counts; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
909 \fi    
910 \ifCpp
911 \cvarg{objectPoints}{The vector of vectors of the object points. See \cvCppCross{calibrateCamera}}
912 \cvarg{imagePoints}{The vector of vectors of the corresponding image points. See \cvCppCross{calibrateCamera}}
913 \fi
914 \cvarg{imageSize}{The image size in pixels; used to initialize the principal point}
915 \cvCPy{\cvarg{cameraMatrix}{The output camera matrix $\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}}
916 \cvarg{aspectRatio}{If it is zero or negative, both $f_x$ and $f_y$ are estimated independently. Otherwise $f_x = f_y * \texttt{aspectRatio}$}
917 \end{description}
918
919 The function estimates and returns the initial camera matrix for camera calibration process.
920 Currently, the function only supports planar calibration patterns, i.e. patterns where each object point has z-coordinate =0.
921
922 \ifCPy
923 \cvfunc{InitUndistortMap}
924 Computes an undistortion map.
925
926 \cvdefC{void cvInitUndistortMap( \par const CvMat* cameraMatrix,\par const CvMat* distCoeffs,\par CvArr* map1,\par CvArr* map2 );}
927 \cvdefPy{InitUndistortMap(cameraMatrix,distCoeffs,map1,map2)-> None}
928
929 \begin{description}
930 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{fx}{0}{cx}{0}{fy}{cy}{0}{0}{1} $}
931 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
932 \cvarg{map1}{The first output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2} - the second variant is more efficient}}
933 \cvarg{map2}{The second output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16UC1} - the second variant is more efficient}}
934 \end{description}
935
936 The function is a simplified variant of \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} where the rectification transformation \texttt{R} is identity matrix and \texttt{newCameraMatrix=cameraMatrix}.
937
938 \fi
939
940 \cvfunc{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap}
941 Computes the undistortion and rectification transformation map.
942
943 \cvdefC{void cvInitUndistortRectifyMap( \par const CvMat* cameraMatrix,
944                                 \par const CvMat* distCoeffs,
945                                 \par const CvMat* R,
946                                 \par const CvMat* newCameraMatrix,
947                                 \par CvArr* map1, \par CvArr* map2 );}
948 \cvdefPy{InitUndistortRectifyMap(cameraMatrix,distCoeffs,R,newCameraMatrix,map1,map2)-> None}
949 \cvdefCpp{void initUndistortRectifyMap( const Mat\& cameraMatrix,\par
950                            const Mat\& distCoeffs, const Mat\& R,\par
951                            const Mat\& newCameraMatrix,\par
952                            Size size, int m1type,\par
953                            Mat\& map1, Mat\& map2 );}
954 \begin{description}
955 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A=\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}
956 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
957 \cvarg{R}{The optional rectification transformation in object space (3x3 matrix). \texttt{R1} or \texttt{R2}, computed by \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify} can be passed here. If the matrix is \cvCPy{NULL}\cvCpp{empty}, the identity transformation is assumed}
958 \cvarg{newCameraMatrix}{The new camera matrix $A'=\vecthreethree{f_x'}{0}{c_x'}{0}{f_y'}{c_y'}{0}{0}{1}$}
959 \cvCpp{\cvarg{size}{The undistorted image size}
960 \cvarg{m1type}{The type of the first output map, can be \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2}. See \cvCppCross{convertMaps}}}
961 \cvarg{map1}{The first output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2} - the second variant is more efficient}}
962 \cvarg{map2}{The second output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16UC1} - the second variant is more efficient}}
963 \end{description}
964
965 The function computes the joint undistortion+rectification transformation and represents the result in the form of maps for \cvCross{Remap}{remap}. The undistorted image will look like the original, as if it was captured with a camera with camera matrix \texttt{=newCameraMatrix} and zero distortion. In the case of monocular camera \texttt{newCameraMatrix} is usually equal to \texttt{cameraMatrix}, or it can be computed by \cvCross{GetOptimalNewCameraMatrix}{getOptimalNewCameraMatrix} for a better control over scaling. In the case of stereo camera \texttt{newCameraMatrix} is normally set to \texttt{P1} or \texttt{P2} computed by \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}.
966
967 Also, this new camera will be oriented differently in the coordinate space, according to \texttt{R}. That, for example, helps to align two heads of a stereo camera so that the epipolar lines on both images become horizontal and have the same y- coordinate (in the case of horizontally aligned stereo camera).
968
969 The function actually builds the maps for the inverse mapping algorithm that is used by \cvCross{Remap}{remap}. That is, for each pixel $(u, v)$ in the destination (corrected and rectified) image the function computes the corresponding coordinates in the source image (i.e. in the original image from camera). The process is the following:
970
971 \[
972 \begin{array}{l}
973 x \leftarrow (u - {c'}_x)/{f'}_x \\
974 y \leftarrow (v - {c'}_y)/{f'}_y \\
975 {[X\,Y\,W]}^T \leftarrow R^{-1}*[x\,y\,1]^T \\
976 x' \leftarrow X/W \\
977 y' \leftarrow Y/W \\
978 x" \leftarrow x' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + 2p_1 x' y' + p_2(r^2 + 2 x'^2) \\
979 y" \leftarrow y' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + p_1 (r^2 + 2 y'^2) + 2 p_2 x' y' \\
980 map_x(u,v) \leftarrow x" f_x + c_x \\
981 map_y(u,v) \leftarrow y" f_y + c_y
982 \end{array}
983 \]
984 where $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$ are the distortion coefficients. 
985  
986 In the case of a stereo camera this function is called twice, once for each camera head, after \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}, which in its turn is called after \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}. But if the stereo camera was not calibrated, it is still possible to compute the rectification transformations directly from the fundamental matrix using \cvCross{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated}. For each camera the function computes homography \texttt{H} as the rectification transformation in pixel domain, not a rotation matrix \texttt{R} in 3D space. The \texttt{R} can be computed from \texttt{H} as 
987
988 \[ \texttt{R} = \texttt{cameraMatrix}^{-1} \cdot \texttt{H} \cdot \texttt{cameraMatrix} \]
989
990 where the \texttt{cameraMatrix} can be chosen arbitrarily.
991
992 \ifCpp
993
994 \cvCppFunc{matMulDeriv}
995 Computes partial derivatives of the matrix product w.r.t each multiplied matrix
996
997 \cvdefCpp{void matMulDeriv( const Mat\& A, const Mat\& B, Mat\& dABdA, Mat\& dABdB );}
998 \begin{description}
999 \cvarg{A}{The first multiplied matrix}
1000 \cvarg{B}{The second multiplied matrix}
1001 \cvarg{dABdA}{The first output derivative matrix \texttt{d(A*B)/dA} of size $\texttt{A.rows*B.cols} \times {A.rows*A.cols}$}
1002 \cvarg{dABdA}{The second output derivative matrix \texttt{d(A*B)/dB} of size $\texttt{A.rows*B.cols} \times {B.rows*B.cols}$}
1003 \end{description}
1004
1005 The function computes the partial derivatives of the elements of the matrix product $A*B$ w.r.t. the elements of each of the two input matrices. The function is used to compute Jacobian matrices in \cvCppCross{stereoCalibrate}, but can also be used in any other similar optimization function.
1006
1007 \fi
1008
1009 \ifCPy
1010
1011 \cvCPyFunc{POSIT}
1012 Implements the POSIT algorithm.
1013
1014 \cvdefC{
1015 void cvPOSIT( \par CvPOSITObject* posit\_object,\par CvPoint2D32f* imagePoints,\par double focal\_length,\par CvTermCriteria criteria,\par CvMatr32f rotationMatrix,\par CvVect32f translation\_vector );
1016 }
1017 \cvdefPy{POSIT(posit\_object,imagePoints,focal\_length,criteria)-> (rotationMatrix,translation\_vector)}
1018
1019 \begin{description}
1020 \cvarg{posit\_object}{Pointer to the object structure}
1021 \cvarg{imagePoints}{Pointer to the object points projections on the 2D image plane}
1022 \cvarg{focal\_length}{Focal length of the camera used}
1023 \cvarg{criteria}{Termination criteria of the iterative POSIT algorithm}
1024 \cvarg{rotationMatrix}{Matrix of rotations}
1025 \cvarg{translation\_vector}{Translation vector}
1026 \end{description}
1027
1028 The function implements the POSIT algorithm. Image coordinates are given in a camera-related coordinate system. The focal length may be retrieved using the camera calibration functions. At every iteration of the algorithm a new perspective projection of the estimated pose is computed.
1029
1030 Difference norm between two projections is the maximal distance between corresponding points. The parameter \texttt{criteria.epsilon} serves to stop the algorithm if the difference is small.
1031
1032 \fi
1033
1034 \cvfunc{ProjectPoints2}{projectPoints}
1035 Project 3D points on to an image plane.
1036
1037 \cvdefC{void cvProjectPoints2( \par const CvMat* objectPoints,\par const CvMat* rvec,\par const CvMat* tvec,\par const CvMat* cameraMatrix,\par const CvMat* distCoeffs,\par CvMat* imagePoints,\par CvMat* dpdrot=NULL,\par CvMat* dpdt=NULL,\par CvMat* dpdf=NULL,\par CvMat* dpdc=NULL,\par CvMat* dpddist=NULL );}
1038
1039 \cvdefPy{ProjectPoints2(objectPoints,rvec,tvec,cameraMatrix,distCoeffs, imagePoints,dpdrot=NULL,dpdt=NULL,dpdf=NULL,dpdc=NULL,dpddist=NULL)-> None}
1040
1041
1042 \cvdefCpp{void projectPoints( const Mat\& objectPoints,\par
1043                     const Mat\& rvec, const Mat\& tvec,\par
1044                     const Mat\& cameraMatrix,\par
1045                     const Mat\& distCoeffs,\par
1046                     vector<Point2f>\& imagePoints );\newline
1047 void projectPoints( const Mat\& objectPoints,\par
1048                     const Mat\& rvec, const Mat\& tvec,\par
1049                     const Mat\& cameraMatrix,\par
1050                     const Mat\& distCoeffs,\par
1051                     vector<Point2f>\& imagePoints,\par
1052                     Mat\& dpdrot, Mat\& dpdt, Mat\& dpdf,\par
1053                     Mat\& dpdc, Mat\& dpddist,\par
1054                     double aspectRatio=0 );}
1055
1056 \begin{description}
1057 \cvarg{objectPoints}{The array of object points, 3xN or Nx3 1-channel or 1xN or Nx1 3-channel \cvCpp{(or \texttt{vector<Point3f>})}, where N is the number of points in the view}
1058 \cvarg{rvec}{The rotation vector, see \cvCross{Rodrigues2}{Rodrigues}}
1059 \cvarg{tvec}{The translation vector}
1060 \cvarg{cameraMatrix}{The camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{_1} $}
1061 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$. If it is \cvC{NULL}\cvCpp{empty}\cvPy{None}, all of the distortion coefficients are considered 0's}
1062 \cvarg{imagePoints}{The output array of image points, 2xN or Nx2 1-channel or 1xN or Nx1 2-channel \cvCpp{(or \texttt{vector<Point2f>})}}
1063 \cvarg{dpdrot}{Optional 2Nx3 matrix of derivatives of image points with respect to components of the rotation vector}
1064 \cvarg{dpdt}{Optional 2Nx3 matrix of derivatives of image points with respect to components of the translation vector}
1065 \cvarg{dpdf}{Optional 2Nx2 matrix of derivatives of image points with respect to $f_x$ and $f_y$}
1066 \cvarg{dpdc}{Optional 2Nx2 matrix of derivatives of image points with respect to $c_x$ and $c_y$}
1067 \cvarg{dpddist}{Optional 2Nx4 matrix of derivatives of image points with respect to distortion coefficients}
1068 \end{description}
1069
1070 The function computes projections of 3D
1071 points to the image plane given intrinsic and extrinsic camera
1072 parameters. Optionally, the function computes jacobians - matrices
1073 of partial derivatives of image points coordinates (as functions of all the
1074 input parameters) with respect to the particular parameters, intrinsic and/or
1075 extrinsic. The jacobians are used during the global optimization
1076 in \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera},
1077 \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP} and \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}. The
1078 function itself can also used to compute re-projection error given the
1079 current intrinsic and extrinsic parameters.
1080
1081 Note, that by setting \texttt{rvec=tvec=(0,0,0)}, or by setting \texttt{cameraMatrix} to 3x3 identity matrix, or by passing zero distortion coefficients, you can get various useful partial cases of the function, i.e. you can compute the distorted coordinates for a sparse set of points, or apply a perspective transformation (and also compute the derivatives) in the ideal zero-distortion setup etc.
1082
1083
1084 \cvfunc{ReprojectImageTo3D}{reprojectImageTo3D}
1085 Reprojects disparity image to 3D space.
1086
1087 \cvdefC{void cvReprojectImageTo3D( const CvArr* disparity,\par
1088                                    CvArr* \_3dImage, const CvMat* Q,\par
1089                                    int handleMissingValues=0);}
1090
1091 \cvdefPy{ReprojectImageTo3D(disparity, \_3dImage, Q, handleMissingValues=0) -> None}
1092
1093 \cvdefCpp{void reprojectImageTo3D( const Mat\& disparity,\par
1094                          Mat\& \_3dImage, const Mat\& Q,\par
1095                          bool handleMissingValues=false );}
1096 \begin{description}
1097 \cvarg{disparity}{The input single-channel 16-bit signed or 32-bit floating-point disparity image}
1098 \cvarg{\_3dImage}{The output 3-channel floating-point image of the same size as \texttt{disparity}.
1099  Each element of \texttt{\_3dImage(x,y)} will contain the 3D coordinates of the point \texttt{(x,y)}, computed from the disparity map.}
1100 \cvarg{Q}{The $4 \times 4$ perspective transformation matrix that can be obtained with \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}}
1101 \cvarg{handleMissingValues}{If true, when the pixels with the minimal disparity (that corresponds to the ouliers; see \cvCross{FindStereoCorrespondenceBM}{StereoBM}) will be transformed to 3D points with some very large Z value (currently set to 10000)}
1102 \end{description}
1103  
1104 The function transforms 1-channel disparity map to 3-channel image representing a 3D surface. That is, for each pixel \texttt{(x,y)} and the corresponding disparity \texttt{d=disparity(x,y)} it computes: 
1105
1106 \[\begin{array}{l}
1107 [X\; Y\; Z\; W]^T = \texttt{Q}*[x\; y\; \texttt{disparity}(x,y)\; 1]^T \\
1108 \texttt{\_3dImage}(x,y) = (X/W,\; Y/W,\; Z/W)
1109 \end{array}\]
1110
1111 The matrix \texttt{Q} can be arbitrary $4 \times 4$ matrix, e.g. the one computed by \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}. To reproject a sparse set of points {(x,y,d),...} to 3D space, use \cvCross{PerspectiveTransform}{perspectiveTransform}.
1112
1113
1114 \cvfunc{RQDecomp3x3}{RQDecomp3x3}
1115 Computes the 'RQ' decomposition of 3x3 matrices.
1116
1117 \cvdefC{
1118 void cvRQDecomp3x3( \par const CvMat *M,\par CvMat *R,\par CvMat *Q,\par CvMat *Qx=NULL,\par CvMat *Qy=NULL,\par CvMat *Qz=NULL,\par CvPoint3D64f *eulerAngles=NULL);
1119 }
1120 \cvdefPy{RQDecomp3x3(M, R, Q, Qx = None, Qy = None, Qz = None) -> eulerAngles}
1121 \cvdefCpp{void RQDecomp3x3( const Mat\& M, Mat\& R, Mat\& Q );\newline
1122 Vec3d RQDecomp3x3( const Mat\& M, Mat\& R, Mat\& Q,\par
1123                    Mat\& Qx, Mat\& Qy, Mat\& Qz );}
1124
1125 \begin{description}
1126 \cvarg{M}{The 3x3 input matrix}
1127 \cvarg{R}{The output 3x3 upper-triangular matrix}
1128 \cvarg{Q}{The output 3x3 orthogonal matrix}
1129 \cvarg{Qx}{Optional 3x3 rotation matrix around x-axis}
1130 \cvarg{Qy}{Optional 3x3 rotation matrix around y-axis}
1131 \cvarg{Qz}{Optional 3x3 rotation matrix around z-axis}
1132 \cvCPy{\cvarg{eulerAngles}{Optional three Euler angles of rotation}}
1133 \end{description}
1134
1135 The function computes a RQ decomposition using the given rotations. This function is used in \cvCross{DecomposeProjectionMatrix}{decomposeProjectionMatrix} to decompose the left 3x3 submatrix of a projection matrix into a camera and a rotation matrix.
1136
1137 It optionally returns three rotation matrices, one for each axis, and the three Euler angles \cvCpp{(as the return value)} that could be used in OpenGL.
1138
1139 \ifC
1140
1141 \cvCPyFunc{ReleasePOSITObject}
1142 Deallocates a 3D object structure.
1143
1144 \cvdefC{
1145 void cvReleasePOSITObject( \par CvPOSITObject** posit\_object );
1146 }
1147
1148 \begin{description}
1149 \cvarg{posit\_object}{Double pointer to \texttt{CvPOSIT} structure}
1150 \end{description}
1151
1152 The function releases memory previously allocated by the function \cvCPyCross{CreatePOSITObject}.
1153
1154 \fi
1155
1156 \ifC
1157
1158 \cvCPyFunc{ReleaseStereoBMState}
1159 Releases block matching stereo correspondence structure.
1160
1161 \cvdefC{void cvReleaseStereoBMState( CvStereoBMState** state );}
1162 \cvdefPy{ReleaseStereoBMState(state)-> None}
1163
1164 \begin{description}
1165 \cvarg{state}{Double pointer to the released structure.}
1166 \end{description}
1167
1168 The function releases the stereo correspondence structure and all the associated internal buffers. 
1169
1170 \cvCPyFunc{ReleaseStereoGCState}
1171 Releases the state structure of the graph cut-based stereo correspondence algorithm.
1172
1173 \cvdefC{void cvReleaseStereoGCState( CvStereoGCState** state );}
1174 \cvdefPy{ReleaseStereoGCState(state)-> None}
1175
1176 \begin{description}
1177 \cvarg{state}{Double pointer to the released structure.}
1178 \end{description}
1179
1180 The function releases the stereo correspondence structure and all the associated internal buffers. 
1181
1182 \fi
1183
1184 \cvfunc{Rodrigues2}{Rodrigues}
1185 Converts a rotation matrix to a rotation vector or vice versa.
1186
1187 \cvdefC{int cvRodrigues2( \par const CvMat* src,\par CvMat* dst,\par CvMat* jacobian=0 );}
1188 \cvdefPy{Rodrigues2(src,dst,jacobian=0)-> None}
1189
1190 \cvdefCpp{void Rodrigues(const Mat\& src, Mat\& dst);\newline
1191 void Rodrigues(const Mat\& src, Mat\& dst, Mat\& jacobian);}
1192
1193 \begin{description}
1194 \cvarg{src}{The input rotation vector (3x1 or 1x3) or rotation matrix (3x3)}
1195 \cvarg{dst}{The output rotation matrix (3x3) or rotation vector (3x1 or 1x3), respectively}
1196 \cvarg{jacobian}{Optional output Jacobian matrix, 3x9 or 9x3 - partial derivatives of the output array components with respect to the input array components}
1197 \end{description}
1198
1199 \[
1200 \begin{array}{l}
1201 \theta \leftarrow norm(r)\\
1202 r \leftarrow r/\theta\\
1203 R = \cos{\theta} I + (1-\cos{\theta}) r r^T + \sin{\theta}
1204 \vecthreethree
1205 {0}{-r_z}{r_y}
1206 {r_z}{0}{-r_x}
1207 {-r_y}{r_x}{0}
1208 \end{array}
1209 \]
1210
1211 Inverse transformation can also be done easily, since
1212
1213 \[
1214 \sin(\theta)
1215 \vecthreethree
1216 {0}{-r_z}{r_y}
1217 {r_z}{0}{-r_x}
1218 {-r_y}{r_x}{0}
1219 =
1220 \frac{R - R^T}{2}
1221 \]
1222
1223 A rotation vector is a convenient and most-compact representation of a rotation matrix
1224 (since any rotation matrix has just 3 degrees of freedom). The representation is
1225 used in the global 3D geometry optimization procedures like \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera},
1226 \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate} or \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}.
1227
1228
1229 \ifCpp
1230
1231 \cvclass{StereoBM}
1232 The class for computing stereo correspondence using block matching algorithm.
1233
1234 \begin{lstlisting}
1235 // Block matching stereo correspondence algorithm\par
1236 class StereoBM
1237 {
1238     enum { NORMALIZED_RESPONSE = CV_STEREO_BM_NORMALIZED_RESPONSE,
1239         BASIC_PRESET=CV_STEREO_BM_BASIC,
1240         FISH_EYE_PRESET=CV_STEREO_BM_FISH_EYE,
1241         NARROW_PRESET=CV_STEREO_BM_NARROW };
1242
1243     StereoBM();
1244     // the preset is one of ..._PRESET above.
1245     // ndisparities is the size of disparity range,
1246     // in which the optimal disparity at each pixel is searched for.
1247     // SADWindowSize is the size of averaging window used to match pixel blocks
1248     //    (larger values mean better robustness to noise, but yield blurry disparity maps)
1249     StereoBM(int preset, int ndisparities=0, int SADWindowSize=21);
1250     // separate initialization function
1251     void init(int preset, int ndisparities=0, int SADWindowSize=21);
1252     // computes the disparity for the two rectified 8-bit single-channel images.
1253     // the disparity will be 16-bit signed (fixed-point) or 32-bit floating-point image of the same size as left.
1254     void operator()( const Mat& left, const Mat& right, Mat& disparity, int disptype=CV_16S );
1255
1256     Ptr<CvStereoBMState> state;
1257 };
1258 \end{lstlisting}
1259
1260 \fi
1261
1262 \cvfunc{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}
1263 Calibrates stereo camera.
1264
1265 \cvdefC{double cvStereoCalibrate( \par const CvMat* objectPoints, \par const CvMat* imagePoints1,
1266                         \par const CvMat* imagePoints2, \par const CvMat* pointCounts,
1267                         \par CvMat* cameraMatrix1, \par CvMat* distCoeffs1,
1268                         \par CvMat* cameraMatrix2, \par CvMat* distCoeffs2,
1269                        \par CvSize imageSize, \par CvMat* R, \par CvMat* T,
1270                         \par CvMat* E=0, \par CvMat* F=0,
1271                         \par CvTermCriteria term\_crit=cvTermCriteria(
1272                                \par CV\_TERMCRIT\_ITER+CV\_TERMCRIT\_EPS,30,1e-6),
1273                         \par int flags=CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC );}
1274
1275 \cvdefPy{StereoCalibrate( objectPoints, imagePoints1, imagePoints2, pointCounts, cameraMatrix1, distCoeffs1, cameraMatrix2, distCoeffs2, imageSize, R, T, E=NULL, F=NULL, term\_crit=(CV\_TERMCRIT\_ITER+CV\_TERMCRIT\_EPS,30,1e-6), flags=CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC)-> None}
1276
1277 \cvdefCpp{double stereoCalibrate( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
1278                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints1,\par
1279                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints2,\par
1280                       Mat\& cameraMatrix1, Mat\& distCoeffs1,\par
1281                       Mat\& cameraMatrix2, Mat\& distCoeffs2,\par
1282                       Size imageSize, Mat\& R, Mat\& T,\par
1283                       Mat\& E, Mat\& F,\par
1284                       TermCriteria term\_crit = TermCriteria(TermCriteria::COUNT+\par
1285                          TermCriteria::EPS, 30, 1e-6),\par
1286                       int flags=CALIB\_FIX\_INTRINSIC );}
1287
1288 \begin{description}
1289 \ifCPy
1290     \cvarg{objectPoints}{The joint matrix of object points - calibration pattern features in the model coordinate space. It is floating-point 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 3-channel array, where N is the total number of points in all views.}
1291     \cvarg{imagePoints1}{The joint matrix of object points projections in the first camera views. It is floating-point 2xN or Nx2 1-channel, or 1xN or Nx1 2-channel array, where N is the total number of points in all views}
1292     \cvarg{imagePoints2}{The joint matrix of object points projections in the second camera views. It is floating-point 2xN or Nx2 1-channel, or 1xN or Nx1 2-channel array, where N is the total number of points in all views}
1293     \cvarg{pointCounts}{Integer 1xM or Mx1 vector (where M is the number of calibration pattern views) containing the number of points in each particular view. The sum of vector elements must match the size of \texttt{objectPoints} and \texttt{imagePoints*} (=N).}
1294 \fi
1295 \ifCpp
1296     \cvarg{objectPoints}{The vector of vectors of points on the calibration pattern in its coordinate system, one vector per view. If the the same calibration pattern is shown in each view and it's fully visible then all the vectors will be the same, although it is possible to use partially occluded patterns, or even different patterns in different views - then the vectors will be different. The points are 3D, but since they are in the pattern coordinate system, then if the rig is planar, it may have sense to put the model to the XY coordinate plane, so that Z-coordinate of each input object point is 0}
1297     \cvarg{imagePoints1}{The vector of vectors of the object point projections on the calibration pattern views from the 1st camera, one vector per a view. The projections must be in the same order as the corresponding object points.}
1298     \cvarg{imagePoints2}{The vector of vectors of the object point projections on the calibration pattern views from the 2nd camera, one vector per a view. The projections must be in the same order as the corresponding object points.}
1299 \fi
1300     \cvarg{cameraMatrix1}{The input/output first camera matrix: $ \vecthreethree{f_x^{(j)}}{0}{c_x^{(j)}}{0}{f_y^{(j)}}{c_y^{(j)}}{0}{0}{1}$, $j = 0,\, 1$. If any of \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}, \newline \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO}, \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC} or \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_FOCAL\_LENGTH} are specified, some or all of the matrices' components must be initialized; see the flags description}
1301     \cvarg{distCoeffs1}{The input/output lens distortion coefficients for the first camera, 4x1, 5x1, 1x4 or 1x5 floating-point vectors $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$, $j = 0,\, 1$. If any of \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K1}, \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K2} or \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K3} is specified, then the corresponding elements of the distortion coefficients must be initialized.}    
1302     \cvarg{cameraMatrix2}{The input/output second camera matrix, as cameraMatrix1.}
1303     \cvarg{distCoeffs2}{The input/output lens distortion coefficients for the second camera, as distCoeffs1.}
1304 \cvarg{imageSize}{Size of the image, used only to initialize intrinsic camera matrix.} 
1305 \cvarg{R}{The output rotation matrix between the 1st and the 2nd cameras' coordinate systems.}
1306 \cvarg{T}{The output translation vector between the cameras' coordinate systems.}
1307 \cvarg{E}{The \cvCPy{optional} output essential matrix.}
1308 \cvarg{F}{The \cvCPy{optional} output fundamental matrix.}
1309 \cvarg{term\_crit}{The termination criteria for the iterative optimization algorithm.}
1310 \cvarg{flags}{Different flags, may be 0 or combination of the following values:
1311 \begin{description}
1312 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC}{If it is set, \texttt{cameraMatrix?}, as well as \texttt{distCoeffs?} are fixed, so that only \texttt{R, T, E} and \texttt{F} are estimated.}
1313 \cvarg{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}{The flag allows the function to optimize some or all of the intrinsic parameters, depending on the other flags, but the initial values are provided by the user.}
1314 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_PRINCIPAL\_POINT}{The principal points are fixed during the optimization.}
1315 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_FOCAL\_LENGTH}{$f^{(j)}_x$ and $f^{(j)}_y$ are fixed.}
1316 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO}{$f^{(j)}_y$ is optimized, but the ratio $f^{(j)}_x/f^{(j)}_y$ is fixed.}
1317 \cvarg{CV\_CALIB\_SAME\_FOCAL\_LENGTH}{Enforces $f^{(0)}_x=f^{(1)}_x$ and $f^{(0)}_y=f^{(1)}_y$} \cvarg{CV\_CALIB\_ZERO\_TANGENT\_DIST}{Tangential distortion coefficients for each camera are set to zeros and fixed there.}
1318 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_K1, CV\_CALIB\_FIX\_K2, CV\_CALIB\_FIX\_K3}{Fixes the corresponding radial distortion coefficient (the coefficient must be passed to the function)}
1319 \end{description}}
1320 \end{description}
1321
1322 The function estimates transformation between the 2 cameras making a stereo pair. If we have a stereo camera, where the relative position and orientatation of the 2 cameras is fixed, and if we computed poses of an object relative to the fist camera and to the second camera, (R1, T1) and (R2, T2), respectively (that can be done with \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}), obviously, those poses will relate to each other, i.e. given ($R_1$, $T_1$) it should be possible to compute ($R_2$, $T_2$) - we only need to know the position and orientation of the 2nd camera relative to the 1st camera. That's what the described function does. It computes ($R$, $T$) such that:
1323
1324 \[
1325 R_2=R*R_1
1326 T_2=R*T_1 + T,
1327 \]
1328
1329 Optionally, it computes the essential matrix E:
1330
1331 \[
1332 E=
1333 \vecthreethree
1334 {0}{-T_2}{T_1}
1335 {T_2}{0}{-T_0}
1336 {-T_1}{T_0}{0}
1337 *R
1338 \]
1339
1340 where $T_i$ are components of the translation vector $T$: $T=[T_0, T_1, T_2]^T$. And also the function can compute the fundamental matrix F:
1341
1342 \[F = cameraMatrix2^{-T} E cameraMatrix1^{-1}\]
1343
1344 Besides the stereo-related information, the function can also perform full calibration of each of the 2 cameras. However, because of the high dimensionality of the parameter space and noise in the input data the function can diverge from the correct solution. Thus, if intrinsic parameters can be estimated with high accuracy for each of the cameras individually (e.g. using \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}), it is recommended to do so and then pass \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC} flag to the function along with the computed intrinsic parameters. Otherwise, if all the parameters are estimated at once, it makes sense to restrict some parameters, e.g. pass \texttt{CV\_CALIB\_SAME\_FOCAL\_LENGTH} and \texttt{CV\_CALIB\_ZERO\_TANGENT\_DIST} flags, which are usually reasonable assumptions.
1345
1346 Similarly to \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}, the function minimizes the total re-projection error for all the points in all the available views from both cameras.
1347 \ifPy
1348 \else
1349 The function returns the final value of the re-projection error.
1350 \fi
1351
1352 \cvfunc{StereoRectify}{stereoRectify}
1353 Computes rectification transforms for each head of a calibrated stereo camera.
1354
1355 \cvdefC{void cvStereoRectify( \par const CvMat* cameraMatrix1, const CvMat* cameraMatrix2,
1356                       \par const CvMat* distCoeffs1, const CvMat* distCoeffs2,
1357                       \par CvSize imageSize, const CvMat* R, const CvMat* T,
1358                       \par CvMat* R1, CvMat* R2, CvMat* P1, CvMat* P2,
1359                       \par CvMat* Q=0, int flags=CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY,
1360                       \par double alpha=-1, CvSize newImageSize=cvSize(0,0),
1361                       \par CvRect* roi1=0, CvRect* roi2=0);}
1362 \cvdefPy{StereoRectify( cameraMatrix1, cameraMatrix2, distCoeffs1, distCoeffs2, imageSize, R, T, R1, R2, P1, P2, Q=NULL, flags=CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY, alpha=-1, newImageSize=(0,0))-> (roi1, roi2)}
1363
1364 \cvdefCpp{void stereoRectify( const Mat\& cameraMatrix1, const Mat\& distCoeffs1,\par
1365                     const Mat\& cameraMatrix2, const Mat\& distCoeffs2,\par
1366                     Size imageSize, const Mat\& R, const Mat\& T,\par
1367                     Mat\& R1, Mat\& R2, Mat\& P1, Mat\& P2, Mat\& Q,\par
1368                     int flags=CALIB\_ZERO\_DISPARITY );\newline
1369 void stereoRectify( const Mat\& cameraMatrix1, const Mat\& distCoeffs1,\par
1370                     const Mat\& cameraMatrix2, const Mat\& distCoeffs2,\par
1371                     Size imageSize, const Mat\& R, const Mat\& T,\par
1372                     Mat\& R1, Mat\& R2, Mat\& P1, Mat\& P2, Mat\& Q,\par
1373                     double alpha, Size newImageSize=Size(),\par
1374                     Rect* roi1=0, Rect* roi2=0,\par
1375                     int flags=CALIB\_ZERO\_DISPARITY );}
1376 \begin{description}
1377 \cvarg{cameraMatrix1, cameraMatrix2}{The camera matrices $\vecthreethree{f_x^{(j)}}{0}{c_x^{(j)}}{0}{f_y^{(j)}}{c_y^{(j)}}{0}{0}{1}$.}
1378 \cvarg{distCoeffs1, distCoeffs2}{The input distortion coefficients for each camera, ${k_1}^{(j)}, {k_2}^{(j)}, {p_1}^{(j)}, {p_2}^{(j)} [, {k_3}^{(j)}]$}
1379 \cvarg{imageSize}{Size of the image used for stereo calibration.}
1380 \cvarg{R}{The rotation matrix between the 1st and the 2nd cameras' coordinate systems.}
1381 \cvarg{T}{The translation vector between the cameras' coordinate systems.}
1382 \cvarg{R1, R2}{The output $3 \times 3$ rectification transforms (rotation matrices) for the first and the second cameras, respectively.}
1383 \cvarg{P1, P2}{The output $3 \times 4$ projection matrices in the new (rectified) coordinate systems.}
1384 \cvarg{Q}{The output $4 \times 4$ disparity-to-depth mapping matrix, see \cvCppCross{reprojectImageTo3D}.}
1385 \cvarg{flags}{The operation flags; may be 0 or \texttt{CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY}. If the flag is set, the function makes the principal points of each camera have the same pixel coordinates in the rectified views. And if the flag is not set, the function may still shift the images in horizontal or vertical direction (depending on the orientation of epipolar lines) in order to maximize the useful image area.}
1386 \cvarg{alpha}{The free scaling parameter. If it is -1\cvCpp{ or absent}, the functions performs some default scaling. Otherwise the parameter should be between 0 and 1. \texttt{alpha=0} means that the rectified images will be zoomed and shifted so that only valid pixels are visible (i.e. there will be no black areas after rectification). \texttt{alpha=1} means that the rectified image will be decimated and shifted so that all the pixels from the original images from the cameras are retained in the rectified images, i.e. no source image pixels are lost. Obviously, any intermediate value yields some intermediate result between those two extreme cases.}
1387 \cvarg{newImageSize}{The new image resolution after rectification. The same size should be passed to \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap}, see the \texttt{stereo\_calib.cpp} sample in OpenCV samples directory. By default, i.e. when (0,0) is passed, it is set to the original \texttt{imageSize}. Setting it to larger value can help you to preserve details in the original image, especially when there is big radial distortion.}
1388 \cvarg{roi1, roi2}{The optional output rectangles inside the rectified images where all the pixels are valid. If \texttt{alpha=0}, the ROIs will cover the whole images, otherwise they likely be smaller, see the picture below}
1389 \end{description}
1390
1391 The function computes the rotation matrices for each camera that (virtually) make both camera image planes the same plane. Consequently, that makes all the epipolar lines parallel and thus simplifies the dense stereo correspondence problem. On input the function takes the matrices computed by \cvCppCross{stereoCalibrate} and on output it gives 2 rotation matrices and also 2 projection matrices in the new coordinates. The 2 cases are distinguished by the function are: 
1392
1393 \begin{enumerate}
1394 \item Horizontal stereo, when 1st and 2nd camera views are shifted relative to each other mainly along the x axis (with possible small vertical shift). Then in the rectified images the corresponding epipolar lines in left and right cameras will be horizontal and have the same y-coordinate. P1 and P2 will look as: 
1395
1396 \[\texttt{P1}=
1397 \begin{bmatrix}
1398 f & 0 & cx_1 & 0\\
1399 0 & f & cy & 0\\
1400 0 & 0 & 1 & 0
1401 \end{bmatrix}
1402 \]
1403 \[\texttt{P2}=
1404 \begin{bmatrix}
1405 f & 0 & cx_2 & T_x*f\\
1406 0 & f & cy & 0\\
1407 0 & 0 & 1 & 0
1408 \end{bmatrix}
1409 ,
1410 \]
1411
1412 where $T_x$ is horizontal shift between the cameras and $cx_1=cx_2$ if \texttt{CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY} is set.
1413 \item Vertical stereo, when 1st and 2nd camera views are shifted relative to each other mainly in vertical direction (and probably a bit in the horizontal direction too). Then the epipolar lines in the rectified images will be vertical and have the same x coordinate. P2 and P2 will look as:
1414
1415 \[
1416 \texttt{P1}=
1417 \begin{bmatrix}
1418 f & 0 & cx & 0\\
1419 0 & f & cy_1 & 0\\
1420 0 & 0 & 1 & 0
1421 \end{bmatrix}
1422 \]
1423 \[
1424 \texttt{P2}=
1425 \begin{bmatrix}
1426 f & 0 & cx & 0\\
1427 0 & f & cy_2 & T_y*f\\
1428 0 & 0 & 1 & 0
1429 \end{bmatrix}
1430 ,
1431 \]
1432
1433 where $T_y$ is vertical shift between the cameras and $cy_1=cy_2$ if \texttt{CALIB\_ZERO\_DISPARITY} is set.
1434 \end{enumerate} 
1435
1436 As you can see, the first 3 columns of \texttt{P1} and \texttt{P2} will effectively be the new "rectified" camera matrices. 
1437 The matrices, together with \texttt{R1} and \texttt{R2}, can then be passed to \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} to initialize the rectification map for each camera.
1438
1439 Below is the screenshot from \texttt{stereo\_calib.cpp} sample. Some red horizontal lines, as you can see, pass through the corresponding image regions, i.e. the images are well rectified (which is what most stereo correspondence algorithms rely on). The green rectangles are \texttt{roi1} and \texttt{roi2} - indeed, their interior are all valid pixels.
1440
1441 \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/stereo_undistort.jpg}
1442
1443
1444 \cvfunc{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated}
1445 Computes rectification transform for uncalibrated stereo camera.
1446
1447 \cvdefC{void cvStereoRectifyUncalibrated( \par const CvMat* points1, \par const CvMat* points2,
1448                                   \par const CvMat* F, \par CvSize imageSize,
1449                                   \par CvMat* H1, \par CvMat* H2,
1450                                   \par double threshold=5 );}
1451 \cvdefPy{StereoRectifyUncalibrated(points1,points2,F,imageSize,H1,H2,threshold=5)-> None}
1452 \cvdefCpp{bool stereoRectifyUncalibrated( const Mat\& points1,\par
1453                                 const Mat\& points2,\par
1454                                 const Mat\& F, Size imgSize,\par
1455                                 Mat\& H1, Mat\& H2,\par
1456                                 double threshold=5 );}
1457 \begin{description}
1458 \cvarg{points1, points2}{The 2 arrays of corresponding 2D points. The same formats as in \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat} are supported}
1459 \cvarg{F}{The input fundamental matrix. It can be computed from the same set of point pairs using \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}.}
1460 \cvarg{imageSize}{Size of the image.}
1461 \cvarg{H1, H2}{The output rectification homography matrices for the first and for the second images.}
1462 \cvarg{threshold}{The optional threshold used to filter out the outliers. If the parameter is greater than zero, then all the point pairs that do not comply the epipolar geometry well enough (that is, the points for which $|\texttt{points2[i]}^T*\texttt{F}*\texttt{points1[i]}|>\texttt{threshold}$) are rejected prior to computing the homographies.
1463 Otherwise all the points are considered inliers.}
1464 \end{description}
1465
1466 The function computes the rectification transformations without knowing intrinsic parameters of the cameras and their relative position in space, hence the suffix "Uncalibrated". Another related difference from \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify} is that the function outputs not the rectification transformations in the object (3D) space, but the planar perspective transformations, encoded by the homography matrices \texttt{H1} and \texttt{H2}. The function implements the algorithm \cite{Hartley99}. 
1467
1468 Note that while the algorithm does not need to know the intrinsic parameters of the cameras, it heavily depends on the epipolar geometry. Therefore, if the camera lenses have significant distortion, it would better be corrected before computing the fundamental matrix and calling this function. For example, distortion coefficients can be estimated for each head of stereo camera separately by using \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera} and then the images can be corrected using \cvCross{Undistort2}{undistort}, or just the point coordinates can be corrected with \cvCross{UndistortPoints}{undistortPoints}.
1469
1470
1471 \cvfunc{Undistort2}{undistort}
1472 Transforms an image to compensate for lens distortion.
1473
1474 \cvdefC{void cvUndistort2( \par const CvArr* src,\par CvArr* dst,\par const CvMat* cameraMatrix,
1475     \par const CvMat* distCoeffs, \par const CvMat* newCameraMatrix=0 );}
1476 \cvdefPy{Undistort2(src,dst,cameraMatrix,distCoeffs)-> None}
1477
1478 \cvdefCpp{void undistort( const Mat\& src, Mat\& dst, const Mat\& cameraMatrix,\par
1479                 const Mat\& distCoeffs, const Mat\& newCameraMatrix=Mat() );}
1480 \begin{description}
1481 \cvarg{src}{The input (distorted) image}
1482 \cvarg{dst}{The output (corrected) image; will have the same size and the same type as \texttt{src}}
1483 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1} $}
1484 \cvarg{distCoeffs}{The vector of distortion coefficients, $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$}
1485 \cvCpp{\cvarg{newCameraMatrix}{Camera matrix of the distorted image. By default it is the same as \texttt{cameraMatrix}, but you may additionally scale and shift the result by using some different matrix}}
1486 \end{description}
1487
1488 The function transforms the image to compensate radial and tangential lens distortion.
1489
1490 The function is simply a combination of \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} (with unity \texttt{R}) and \cvCross{Remap}{remap} (with bilinear interpolation). See the former function for details of the transformation being performed.
1491
1492 Those pixels in the destination image, for which there is no correspondent pixels in the source image, are filled with 0's (black color).
1493
1494 The particular subset of the source image that will be visible in the corrected image can be regulated by \texttt{newCameraMatrix}. You can use \cvCross{GetOptimalNewCameraMatrix}{getOptimalNewCameraMatrix} to compute the appropriate \texttt{newCameraMatrix}, depending on your requirements.
1495
1496 The camera matrix and the distortion parameters can be determined using
1497 \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}. If the resolution of images is different from the used at the calibration stage, $f_x, f_y, c_x$ and $c_y$ need to be scaled accordingly, while the distortion coefficients remain the same.
1498
1499
1500 \cvfunc{UndistortPoints}{undistortPoints}
1501 Computes the ideal point coordinates from the observed point coordinates.
1502
1503 \cvdefC{void cvUndistortPoints( \par const CvMat* src, \par CvMat* dst,
1504                         \par const CvMat* cameraMatrix,
1505                         \par const CvMat* distCoeffs,
1506                         \par const CvMat* R=NULL,
1507                         \par const CvMat* P=NULL);}
1508 \cvdefPy{UndistortPoints(src,dst,cameraMatrix,distCoeffs,R=NULL,P=NULL)-> None}
1509
1510 \cvdefCpp{void undistortPoints( const Mat\& src, vector<Point2f>\& dst,\par
1511                       const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,\par
1512                       const Mat\& R=Mat(), const Mat\& P=Mat());\newline
1513 void undistortPoints( const Mat\& src, Mat\& dst,\par
1514                       const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,\par
1515                       const Mat\& R=Mat(), const Mat\& P=Mat());}
1516
1517 \begin{description}
1518 \cvarg{src}{The observed point coordinates, same format as \texttt{imagePoints} in \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints}}
1519 \cvarg{dst}{The output ideal point coordinates, after undistortion and reverse perspective transformation\cvCPy{, same format as \texttt{src}}.}
1520 \cvarg{cameraMatrix}{The camera matrix $\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}
1521 \cvarg{distCoeffs}{The vector of distortion coefficients, $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$}
1522 \cvarg{R}{The rectification transformation in object space (3x3 matrix). \texttt{R1} or \texttt{R2}, computed by \cvCppCross{StereoRectify} can be passed here. If the matrix is empty, the identity transformation is used}
1523 \cvarg{P}{The new camera matrix (3x3) or the new projection matrix (3x4). \texttt{P1} or \texttt{P2}, computed by \cvCppCross{StereoRectify} can be passed here. If the matrix is empty, the identity new camera matrix is used}
1524 \end{description}
1525
1526 The function is similar to \cvCross{Undistort2}{undistort} and \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap}, but it operates on a sparse set of points instead of a raster image. Also the function does some kind of reverse transformation to \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints} (in the case of 3D object it will not reconstruct its 3D coordinates, of course; but for a planar object it will, up to a translation vector, if the proper \texttt{R} is specified).
1527
1528 \begin{lstlisting}
1529 // (u,v) is the input point, (u', v') is the output point
1530 // camera_matrix=[fx 0 cx; 0 fy cy; 0 0 1]
1531 // P=[fx' 0 cx' tx; 0 fy' cy' ty; 0 0 1 tz]
1532 x" = (u - cx)/fx
1533 y" = (v - cy)/fy
1534 (x',y') = undistort(x",y",dist_coeffs)
1535 [X,Y,W]T = R*[x' y' 1]T
1536 x = X/W, y = Y/W
1537 u' = x*fx' + cx'
1538 v' = y*fy' + cy',
1539 \end{lstlisting}
1540
1541 where undistort() is approximate iterative algorithm that estimates the normalized original point coordinates out of the normalized distorted point coordinates ("normalized" means that the coordinates do not depend on the camera matrix).
1542
1543 The function can be used both for a stereo camera head or for monocular camera (when R is \cvC{NULL}\cvPy{None}\cvCpp{empty}).