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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 \begin{lstlisting}
350 #define CV_STEREO_BM_BASIC 0
351 #define CV_STEREO_BM_FISH_EYE 1
352 #define CV_STEREO_BM_NARROW 2
353 \end{lstlisting}
354
355 \cvdefC{
356
357 CvStereoBMState* cvCreateStereoBMState( int preset=CV\_STEREO\_BM\_BASIC,
358                                         int numberOfDisparities=0 );
359
360 }
361 \cvdefPy{CreateStereoBMState(preset=CV\_STEREO\_BM\_BASIC,numberOfDisparities=0)-> StereoBMState}
362
363 \begin{description}
364 \cvarg{preset}{ID of one of the pre-defined parameter sets. Any of the parameters can be overridden after creating the structure.}
365 \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.}
366 \end{description}
367
368 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{FindStereoCorrespondenceBM}.
369
370 \cvCPyFunc{CreateStereoGCState}
371 Creates the state of graph cut-based stereo correspondence algorithm.
372
373 \cvdefC{
374
375 CvStereoGCState* cvCreateStereoGCState( int numberOfDisparities,
376                                         int maxIters );
377
378 }
379 \cvdefPy{CreateStereoGCState(numberOfDisparities,maxIters)-> StereoGCState}
380
381 \begin{description}
382 \cvarg{numberOfDisparities}{The number of disparities. The disparity search range will be $\texttt{state->minDisparity} \le disparity < \texttt{state->minDisparity} + \texttt{state->numberOfDisparities}$}
383 \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 \href{\#Kolmogorov03}{[Kolmogorov03]}  for details. }
384 \end{description}
385
386 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}.
387
388 \cvCPyFunc{CvStereoBMState}
389 The structure for block matching stereo correspondence algorithm.
390
391 \begin{lstlisting}
392 typedef struct CvStereoBMState
393 {
394     //pre filters (normalize input images):
395     int       preFilterType; // 0 for now
396     int       preFilterSize; // ~5x5..21x21
397     int       preFilterCap;  // up to ~31
398     //correspondence using Sum of Absolute Difference (SAD):
399     int       SADWindowSize; // Could be 5x5..21x21
400     int       minDisparity;  // minimum disparity (=0)
401     int       numberOfDisparities; // maximum disparity - minimum disparity
402     //post filters (knock out bad matches):
403     int       textureThreshold; // areas with no texture are ignored
404     float     uniquenessRatio;// filter out pixels if there are other close matches
405                               // with different disparity
406     int       speckleWindowSize; // the maximum area of speckles to remove
407                                  // (set to 0 to disable speckle filtering)
408     int       speckleRange; // acceptable range of disparity variation in each connected component
409     // internal data
410     ...
411 }
412 CvStereoBMState;
413 \end{lstlisting}
414
415 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.
416
417 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.
418
419 \cvCPyFunc{CvStereoGCState}
420 The structure for graph cuts-based stereo correspondence algorithm
421
422 \begin{lstlisting}
423 typedef struct CvStereoGCState
424 {
425     int Ithreshold; // threshold for piece-wise linear data cost function (5 by default)
426     int interactionRadius; // radius for smoothness cost function (1 by default; means Potts model)
427     float K, lambda, lambda1, lambda2; // parameters for the cost function
428                                        // (usually computed adaptively from the input data)
429     int occlusionCost; // 10000 by default
430     int minDisparity; // 0 by default; see CvStereoBMState
431     int numberOfDisparities; // defined by user; see CvStereoBMState
432     int maxIters; // number of iterations; defined by user.
433
434     // internal buffers
435     CvMat* left;
436     CvMat* right;
437     CvMat* dispLeft;
438     CvMat* dispRight;
439     CvMat* ptrLeft;
440     CvMat* ptrRight;
441     CvMat* vtxBuf;
442     CvMat* edgeBuf;
443 }
444 CvStereoGCState;
445 \end{lstlisting}
446
447 The graph cuts stereo correspondence algorithm, described in \href{\#Kolmogrov03}{[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{cvCreateStereoGCState} and then override necessary parameters if needed.
448
449 \fi
450
451 \cvfunc{DecomposeProjectionMatrix}{decomposeProjectionMatrix}
452 Decomposes the projection matrix into a rotation matrix and a camera matrix.
453
454 \cvdefC{
455 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);
456 }
457
458 \cvdefPy{DecomposeProjectionMatrix(projMatrix, cameraMatrix, rotMatrix, transVect, rotMatrX = None, rotMatrY = None, rotMatrZ = None) -> eulerAngles}
459
460 \cvdefCpp{void decomposeProjectionMatrix( const Mat\& projMatrix,\par
461                                 Mat\& cameraMatrix,\par
462                                 Mat\& rotMatrix, Mat\& transVect );\newline
463 void decomposeProjectionMatrix( const Mat\& projMatrix, \par
464                                 Mat\& cameraMatrix,\par
465                                 Mat\& rotMatrix, Mat\& transVect,\par
466                                 Mat\& rotMatrixX, Mat\& rotMatrixY,\par
467                                 Mat\& rotMatrixZ, Vec3d\& eulerAngles );}
468 \begin{description}
469 \cvarg{projMatrix}{The 3x4 input projection matrix P}
470 \cvarg{cameraMatrix}{The output 3x3 camera matrix K}
471 \cvarg{rotMatrix}{The output 3x3 external rotation matrix R}
472 \cvarg{transVect}{The output 4x1 translation vector T}
473 \cvarg{rotMatrX}{Optional 3x3 rotation matrix around x-axis}
474 \cvarg{rotMatrY}{Optional 3x3 rotation matrix around y-axis}
475 \cvarg{rotMatrZ}{Optional 3x3 rotation matrix around z-axis}
476 \cvarg{eulerAngles}{Optional 3 points containing the three Euler angles of rotation}
477 \end{description}
478
479 The function computes a decomposition of a projection matrix into a calibration and a rotation matrix and the position of the camera.
480
481 It optionally returns three rotation matrices, one for each axis, and the three Euler angles that could be used in OpenGL.
482
483 The function is based on \cvCross{RQDecomp3x3}{RQDecomp3x3}.
484
485 \cvfunc{DrawChessboardCorners}{drawChessboardCorners}
486 Renders the detected chessboard corners.
487
488 \cvdefC{
489 void cvDrawChessboardCorners( \par CvArr* image,\par CvSize patternSize,\par CvPoint2D32f* corners,\par int count,\par int patternWasFound );
490 }\cvdefPy{DrawChessboardCorners(image,patternSize,corners,patternWasFound)-> None}
491 \cvdefCpp{void drawChessboardCorners( Mat\& image, Size patternSize,\par
492                             const Mat\& corners,\par
493                             bool patternWasFound );}
494 \begin{description}
495 \cvarg{image}{The destination image; it must be an 8-bit color image}
496 \cvarg{patternSize}{The number of inner corners per chessboard row and column. (patternSize = cvSize(points\_per\_row,points\_per\_colum) = cvSize(columns,rows) )}
497 \cvarg{corners}{The array of corners detected}
498 \cvC{\cvarg{count}{The number of corners}}
499 \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}
500 \end{description}
501
502 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.
503
504 \cvfunc{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}
505 Finds the positions of the internal corners of the chessboard.
506
507 \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 );}
508 \cvdefPy{FindChessboardCorners(image, patternSize, flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH) -> corners}
509 \cvdefCpp{bool findChessboardCorners( const Mat\& image, Size patternSize,\par
510                             vector<Point2f>\& corners,\par
511                             int flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH+\par
512                                  CV\_CALIB\_CB\_NORMALIZE\_IMAGE );}
513 \begin{description}
514 \cvarg{image}{Source chessboard view; it must be an 8-bit grayscale or color image}
515 \cvarg{patternSize}{The number of inner corners per chessboard row and column}
516 ( patternSize = cvSize(points\_per\_row,points\_per\_colum) = cvSize(columns,rows) )
517 \cvarg{corners}{The output array of corners detected}
518 \cvC{\cvarg{cornerCount}{The output corner counter. If it is not NULL, it stores the number of corners found}}
519 \cvarg{flags}{Various operation flags, can be 0 or a combination of the following values:
520 \begin{description}
521  \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).}
522  \cvarg{CV\_CALIB\_CB\_NORMALIZE\_IMAGE}{normalize the image gamma with \cvCross{EqualizeHist}{equalizeHist} before applying fixed or adaptive thresholding.}
523  \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.}
524 \end{description}}
525 \end{description}
526
527 The function attempts to determine
528 whether the input image is a view of the chessboard pattern and
529 locate the internal chessboard corners. The function returns a non-zero
530 value if all of the corners have been found and they have been placed
531 in a certain order (row by row, left to right in every row),
532 otherwise, if the function fails to find all the corners or reorder
533 them, it returns 0. For example, a regular chessboard has 8 x 8
534 squares and 7 x 7 internal corners, that is, points, where the black
535 squares touch each other. The coordinates detected are approximate,
536 and to determine their position more accurately, the user may use
537 the function \cvCross{FindCornerSubPix}{cornerSubPix}.
538
539 \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).
540
541 \cvfunc{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}
542 Finds the object pose from the 3D-2D point correspondences
543
544 \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 );}
545 \cvdefPy{FindExtrinsicCameraParams2(objectPoints,imagePoints,cameraMatrix,distCoeffs,rvec,tvec)-> None}
546 \cvdefCpp{void solvePnP( const Mat\& objectPoints,\par
547                const Mat\& imagePoints,\par
548                const Mat\& cameraMatrix,\par
549                const Mat\& distCoeffs,\par
550                Mat\& rvec, Mat\& tvec,\par
551                bool useExtrinsicGuess=false );}
552 \begin{description}
553 \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.}}
554 \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.}}
555 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{fx}{0}{cx}{0}{fy}{cy}{0}{0}{1} $}
556 \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}
557 \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}
558 \cvarg{tvec}{The output translation vector}
559 \end{description}
560
561 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}.
562
563
564 \cvfunc{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}
565 Calculates the fundamental matrix from the corresponding points in two images.
566
567 \cvdefC{
568 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);
569 }
570 \cvdefPy{FindFundamentalMat(points1, points2, fundamentalMatrix, method=CV\_FM\_RANSAC, param1=1., param2=0.99, status = None) -> None}
571 \cvdefCpp{Mat findFundamentalMat( const Mat\& points1, const Mat\& points2,\par
572                         vector<uchar>\& status, int method=FM\_RANSAC,\par
573                         double param1=3., double param2=0.99 );\newline
574 Mat findFundamentalMat( const Mat\& points1, const Mat\& points2,\par
575                         int method=FM\_RANSAC,\par
576                         double param1=3., double param2=0.99 );}
577 \begin{description}
578 \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)}
579 \cvarg{points2}{Array of the second image points of the same size and format as \texttt{points1}}
580 \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)}}
581 \cvarg{method}{Method for computing the fundamental matrix
582 \begin{description}
583   \cvarg{CV\_FM\_7POINT}{for a 7-point algorithm. $N = 7$}
584   \cvarg{CV\_FM\_8POINT}{for an 8-point algorithm. $N \ge 8$}
585   \cvarg{CV\_FM\_RANSAC}{for the RANSAC algorithm. $N \ge 8$}
586   \cvarg{CV\_FM\_LMEDS}{for the LMedS algorithm. $N \ge 8$}
587 \end{description}}
588 \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}
589 \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}
590 \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}
591 \end{description}
592
593 The epipolar geometry is described by the following equation:
594
595 \[ [p_2; 1]^T F [p_1; 1] = 0 \]
596
597 where $F$ is fundamental matrix, $p_1$ and $p_2$ are corresponding points in the first and the second images, respectively.
598
599 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).
600
601 The calculated fundamental matrix may be passed further to
602 \cvCross{ComputeCorrespondEpilines}{computeCorrespondEpilines} that finds the epipolar lines
603 corresponding to the specified points. It can also be passed to \cvCross{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated} to compute the rectification transformation.
604
605 \ifC
606 \cvfunc{Example. Estimation of fundamental matrix using RANSAC algorithm}
607 \begin{lstlisting}
608 int point_count = 100;
609 CvMat* points1;
610 CvMat* points2;
611 CvMat* status;
612 CvMat* fundamental_matrix;
613
614 points1 = cvCreateMat(1,point_count,CV_32FC2);
615 points2 = cvCreateMat(1,point_count,CV_32FC2);
616 status = cvCreateMat(1,point_count,CV_8UC1);
617
618 /* Fill the points here ... */
619 for( i = 0; i < point_count; i++ )
620 {
621     points1->data.fl[i*2] = <x,,1,i,,>;
622     points1->data.fl[i*2+1] = <y,,1,i,,>;
623     points2->data.fl[i*2] = <x,,2,i,,>;
624     points2->data.fl[i*2+1] = <y,,2,i,,>;
625 }
626
627 fundamental_matrix = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
628 int fm_count = cvFindFundamentalMat( points1,points2,fundamental_matrix,
629                                      CV_FM_RANSAC,1.0,0.99,status );
630 \end{lstlisting}
631 \fi
632 \ifCpp
633 \begin{lstlisting}
634 // Example. Estimation of fundamental matrix using RANSAC algorithm
635 int point_count = 100;
636 vector<Point2f> points1(point_count);
637 vector<Point2f> points2(point_count);
638
639 // initialize the points here ... */
640 for( int i = 0; i < point_count; i++ )
641 {
642     points1[i] = ...;
643     points2[i] = ...;
644 }
645
646 Mat fundamental_matrix =
647  findFundamentalMat(points1, points2, FM_RANSAC, 3, 0.99);
648 \end{lstlisting}
649 \fi
650
651 \cvfunc{FindHomography}{findHomography}
652 Finds the perspective transformation between two planes.
653
654 \cvdefC{void cvFindHomography( \par const CvMat* srcPoints,\par const CvMat* dstPoints,\par CvMat* H \par
655 int method=0, \par double ransacReprojThreshold=0, \par CvMat* status=NULL);}
656 \cvdefPy{FindHomography(srcPoints,dstPoints,H,method,ransacReprojThreshold=0.0)-> H}
657 \cvdefCpp{Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
658                     Mat\& status, int method=0,\par
659                     double ransacReprojThreshold=0 );\newline
660 Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
661                     vector<uchar>\& status, int method=0,\par
662                     double ransacReprojThreshold=0 );\newline
663 Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
664                     int method=0, double ransacReprojThreshold=0 );}
665
666 \begin{description}
667
668 \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.}
669 \cvarg{dstPoints}{Point coordinates in the destination plane, 2xN, Nx2, 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 2- or 3-channel array.}}
670 \cvCpp{\cvarg{srcPoints}{Coordinates of the points in the original plane, a matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or a \texttt{vector<Point2f>}.}
671 \cvarg{dstPoints}{Coordinates of the points in the target plane, a matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or a \texttt{vector<Point2f>}.}}
672
673 \cvCPy{\cvarg{H}{The output 3x3 homography matrix}}
674 \cvarg{method}{ The method used to computed homography matrix; one of the following:
675 \begin{description}
676 \cvarg{0}{a regular method using all the points}
677 \cvarg{CV\_RANSAC}{RANSAC-based robust method}
678 \cvarg{CV\_LMEDS}{Least-Median robust method}
679 \end{description}}
680 \cvarg{ransacReprojThreshold}{The maximum allowed reprojection error to treat a point pair as an inlier (used in the RANSAC method only). That is, if
681 \[\|\texttt{dstPoints}_i - \texttt{convertPointHomogeneous}(\texttt{H} \texttt{srcPoints}_i)\| > \texttt{ransacReprojThreshold}\]
682 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.}
683 \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.}}
684 \end{description}
685
686 The \cvCPy{function finds}\cvCpp{functions find and return} the perspective transformation $H$ between the source and the destination planes:
687
688 \[
689 s_i \vecthree{x'_i}{y'_i}{1} \sim H \vecthree{x_i}{y_i}{1}
690 \]
691
692 So that the back-projection error
693
694 \[
695 \sum_i
696 \left( x'_i-\frac{h_{11} x_i + h_{12} y_i + h_{13}}{h_{31} x_i + h_{32} y_i + h_{33}} \right)^2+
697 \left( y'_i-\frac{h_{21} x_i + h_{22} y_i + h_{23}}{h_{31} x_i + h_{32} y_i + h_{33}} \right)^2
698 \]
699
700 is minimized. If the parameter \texttt{method} is set to the default value 0, the function
701 uses all the point pairs to compute the initial homography estimate with a simple least-squares scheme.
702
703 However, if not all of the point pairs ($srcPoints_i$,
704 $dstPoints_i$) fit the rigid perspective transformation (i.e. there
705 are some outliers), this initial estimate will be poor.
706 In this case one can use one of the 2 robust methods. Both methods,
707 \texttt{RANSAC} and \texttt{LMeDS}, try many different random subsets
708 of the corresponding point pairs (of 4 pairs each), estimate
709 the homography matrix using this subset and a simple least-square
710 algorithm and then compute the quality/goodness of the computed homography
711 (which is the number of inliers for RANSAC or the median re-projection
712 error for LMeDs). The best subset is then used to produce the initial
713 estimate of the homography matrix and the mask of inliers/outliers.
714
715 Regardless of the method, robust or not, the computed homography
716 matrix is refined further (using inliers only in the case of a robust
717 method) with the Levenberg-Marquardt method in order to reduce the
718 re-projection error even more.
719
720 The method \texttt{RANSAC} can handle practically any ratio of outliers,
721 but it needs the threshold to distinguish inliers from outliers.
722 The method \texttt{LMeDS} does not need any threshold, but it works
723 correctly only when there are more than 50\% of inliers. Finally,
724 if you are sure in the computed features, where can be only some
725 small noise present, but no outliers, the default method could be the best
726 choice.
727
728 The function is used to find initial intrinsic and extrinsic matrices.
729 Homography matrix is determined up to a scale, thus it is normalized so that
730 $h_{33}=1$.
731
732 See also: \cvCross{GetAffineTransform}{getAffineTransform}, \cvCross{GetPerspectiveTransform}{getPerspectiveTransform}, \cvCross{EstimateRigidMotion}{estimateRigidMotion}, \cvCross{WarpPerspective}{warpPerspective}, \cvCross{PerspectiveTransform}{perspectiveTransform}
733
734 \ifCPy
735
736 \cvCPyFunc{FindStereoCorrespondenceBM}
737 Computes the disparity map using block matching algorithm.
738
739 \cvdefC{
740
741 void cvFindStereoCorrespondenceBM( \par const CvArr* left, \par const CvArr* right,
742                                    \par CvArr* disparity, \par CvStereoBMState* state );
743
744 }\cvdefPy{FindStereoCorrespondenceBM(left,right,disparity,state)-> None}
745
746 \begin{description}
747 \cvarg{left}{The left single-channel, 8-bit image.}
748 \cvarg{right}{The right image of the same size and the same type.}
749 \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).}
750 \cvarg{state}{Stereo correspondence structure.}
751 \end{description}
752
753 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)
754
755 \cvCPyFunc{FindStereoCorrespondenceGC}
756 Computes the disparity map using graph cut-based algorithm.
757
758 \cvdefC{
759
760 void cvFindStereoCorrespondenceGC( \par const CvArr* left, \par const CvArr* right,
761                                    \par CvArr* dispLeft, \par CvArr* dispRight,
762                                    \par CvStereoGCState* state,
763                                    \par int useDisparityGuess = CV\_DEFAULT(0) );
764
765 }
766 \cvdefPy{FindStereoCorrespondenceGC( left, right, dispLeft, dispRight, state, useDisparityGuess=(0))-> None}
767
768 \begin{description}
769 \cvarg{left}{The left single-channel, 8-bit image.}
770 \cvarg{right}{The right image of the same size and the same type.}
771 \cvarg{dispLeft}{The optional output single-channel 16-bit signed left disparity map of the same size as input images.}
772 \cvarg{dispRight}{The optional output single-channel 16-bit signed right disparity map of the same size as input images.}
773 \cvarg{state}{Stereo correspondence structure.}
774 \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).}
775 \end{description}
776
777 The function computes disparity maps for the input rectified stereo pair. Note that the left disparity image will contain values in the following range: 
778
779 \[
780 -\texttt{state->numberOfDisparities}-\texttt{state->minDisparity}
781 < dispLeft(x,y) \le -\texttt{state->minDisparity},
782 \]
783
784 or
785 \[
786 dispLeft(x,y) == \texttt{CV\_STEREO\_GC\_OCCLUSION}
787 \]
788
789 and for the right disparity image the following will be true: 
790
791 \[
792 \texttt{state->minDisparity} \le dispRight(x,y) 
793 < \texttt{state->minDisparity} + \texttt{state->numberOfDisparities}
794 \]
795
796 or
797
798 \[
799 dispRight(x,y) == \texttt{CV\_STEREO\_GC\_OCCLUSION}
800 \]
801
802 that is, the range for the left disparity image will be inversed,
803 and the pixels for which no good match has been found, will be marked
804 as occlusions.
805
806 Here is how the function can be called:
807
808 \begin{lstlisting}
809 // image_left and image_right are the input 8-bit single-channel images
810 // from the left and the right cameras, respectively
811 CvSize size = cvGetSize(image_left);
812 CvMat* disparity_left = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_16S );
813 CvMat* disparity_right = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_16S );
814 CvStereoGCState* state = cvCreateStereoGCState( 16, 2 );
815 cvFindStereoCorrespondenceGC( image_left, image_right,
816     disparity_left, disparity_right, state, 0 );
817 cvReleaseStereoGCState( &state );
818 // now process the computed disparity images as you want ...
819 \end{lstlisting}
820
821 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): 
822
823 \begin{lstlisting}
824 CvMat* disparity_left_visual = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_8U );
825 cvConvertScale( disparity_left, disparity_left_visual, -16 );
826 cvSave( "disparity.pgm", disparity_left_visual );
827 \end{lstlisting}
828
829 \includegraphics{pics/disparity.png}
830
831 \fi
832
833 \ifCpp
834 \cvCppFunc{getDefaultNewCameraMatrix}
835 Returns the default new camera matrix
836
837 \cvdefCpp{Mat getDefaultNewCameraMatrix(\par
838                                const Mat\& cameraMatrix,\par
839                                Size imgSize=Size(),\par
840                                bool centerPrincipalPoint=false );}
841 \begin{description}
842 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix}
843 \cvarg{imageSize}{The camera view image size in pixels}
844 \cvarg{centerPrincipalPoint}{Indicates whether in the new camera matrix the principal point should be at the image center or not}
845 \end{description}
846
847 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).
848
849 In the latter case the new camera matrix will be:
850
851 \[\begin{bmatrix}
852 f_x && 0 && (\texttt{imgSize.width}-1)*0.5 \\
853 0 && f_y && (\texttt{imgSize.height}-1)*0.5 \\
854 0 && 0 && 1
855 \end{bmatrix},\]
856
857 where $f_x$ and $f_y$ are $(0,0)$ and $(1,1)$ elements of \texttt{cameraMatrix}, respectively.
858
859 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.
860
861 \fi
862
863 \cvfunc{GetOptimalNewCameraMatrix}{getOptimalNewCameraMatrix}
864 Returns the new camera matrix based on the free scaling parameter
865
866 \cvdefC{void cvGetOptimalNewCameraMatrix(
867     \par const CvMat* cameraMatrix, const CvMat* distCoeffs,
868     \par CvSize imageSize, double alpha,
869     \par CvMat* newCameraMatrix,
870     \par CvSize newImageSize=cvSize(0,0),
871     \par CvRect* validPixROI=0 );}
872 \cvdefPy{GetOptimalNewCameraMatrix(cameraMatrix, distCoeffs, imageSize, alpha, newImgSize=(0,0), validPixROI=0) -> None}
873 \cvdefCpp{Mat getOptimalNewCameraMatrix(
874     \par const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,
875     \par Size imageSize, double alpha, Size newImgSize=Size(),
876     \par Rect* validPixROI=0);}
877     
878 \begin{description}
879 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix}
880 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
881 \cvarg{imageSize}{The original image size}
882 \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}}
883 \cvC{\cvarg{newCameraMatrix}{The output new camera matrix.}}
884 \cvarg{newImageSize}{The image size after rectification. By default it will be set to \texttt{imageSize}.}
885 \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}}
886 \end{description}
887
888 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 \text{newImageSize} should be passed to \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} to produce the maps for \cvCross{Remap}{remap}.
889
890 \cvfunc{InitIntrinsicParams2D}{initCameraMatrix2D}
891 Finds the initial camera matrix from the 3D-2D point correspondences
892
893 \cvdefC{void cvInitIntrinsicParams2D(\par const CvMat* objectPoints,
894                                      \par const CvMat* imagePoints,
895                                      \par const CvMat* npoints, CvSize imageSize,
896                                      \par CvMat* cameraMatrix,
897                                      \par double aspectRatio=1.);}                                     
898 \cvdefPy{InitCameraMatrix2D( objectPoints, imagePoints, npoints, imageSize, cameraMatrix, aspectRatio=1.) -> None}
899 \cvdefCpp{Mat initCameraMatrix2D( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
900                         const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints,\par
901                         Size imageSize, double aspectRatio=1.);}
902 \begin{description}
903 \ifCPy
904 \cvarg{objectPoints}{The joint array of object points; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
905 \cvarg{imagePoints}{The joint array of object point projections; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
906 \cvarg{npoints}{The array of point counts; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
907 \fi    
908 \ifCpp
909 \cvarg{objectPoints}{The vector of vectors of the object points. See \cvCppCross{calibrateCamera}}
910 \cvarg{imagePoints}{The vector of vectors of the corresponding image points. See \cvCppCross{calibrateCamera}}
911 \fi
912 \cvarg{imageSize}{The image size in pixels; used to initialize the principal point}
913 \cvCPy{\cvarg{cameraMatrix}{The output camera matrix $\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}}
914 \cvarg{aspectRatio}{If it is zero or negative, both $f_x$ and $f_y$ are estimated independently. Otherwise $f_x = f_y * \texttt{aspectRatio}$}
915 \end{description}
916
917 The function estimates and returns the initial camera matrix for camera calibration process.
918 Currently, the function only supports planar calibration patterns, i.e. patterns where each object point has z-coordinate =0.
919
920 \ifCPy
921 \cvfunc{InitUndistortMap}
922 Computes an undistortion map.
923
924 \cvdefC{void cvInitUndistortMap( \par const CvMat* cameraMatrix,\par const CvMat* distCoeffs,\par CvArr* map1,\par CvArr* map2 );}
925 \cvdefPy{InitUndistortMap(cameraMatrix,distCoeffs,map1,map2)-> None}
926
927 \begin{description}
928 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{fx}{0}{cx}{0}{fy}{cy}{0}{0}{1} $}
929 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
930 \cvarg{map1}{The first output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2} - the second variant is more efficient}}
931 \cvarg{map2}{The second output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16UC1} - the second variant is more efficient}}
932 \end{description}
933
934 The function is a simplified variant of \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} where the rectification transformation \texttt{R} is identity matrix and \texttt{newCameraMatrix=cameraMatrix}.
935
936 \fi
937
938 \cvfunc{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap}
939 Computes the undistortion and rectification transformation map.
940
941 \cvdefC{void cvInitUndistortRectifyMap( \par const CvMat* cameraMatrix,
942                                 \par const CvMat* distCoeffs,
943                                 \par const CvMat* R,
944                                 \par const CvMat* newCameraMatrix,
945                                 \par CvArr* map1, \par CvArr* map2 );}
946 \cvdefPy{InitUndistortRectifyMap(cameraMatrix,distCoeffs,R,newCameraMatrix,map1,map2)-> None}
947 \cvdefCpp{void initUndistortRectifyMap( const Mat\& cameraMatrix,\par
948                            const Mat\& distCoeffs, const Mat\& R,\par
949                            const Mat\& newCameraMatrix,\par
950                            Size size, int m1type,\par
951                            Mat\& map1, Mat\& map2 );}
952 \begin{description}
953 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A=\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}
954 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
955 \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}
956 \cvarg{newCameraMatrix}{The new camera matrix $A'=\vecthreethree{f_x'}{0}{c_x'}{0}{f_y'}{c_y'}{0}{0}{1}$}
957 \cvCpp{\cvarg{size}{The undistorted image size}
958 \cvarg{m1type}{The type of the first output map, can be \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2}. See \cvCppCross{convertMaps}}}
959 \cvarg{map1}{The first output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2} - the second variant is more efficient}}
960 \cvarg{map2}{The second output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16UC1} - the second variant is more efficient}}
961 \end{description}
962
963 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}.
964
965 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).
966
967 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:
968
969 \[
970 \begin{array}{l}
971 x \leftarrow (u - {c'}_x)/{f'}_x \\
972 y \leftarrow (v - {c'}_y)/{f'}_y \\
973 {[X\,Y\,W]}^T \leftarrow R^{-1}*[x\,y\,1]^T \\
974 x' \leftarrow X/W \\
975 y' \leftarrow Y/W \\
976 x" \leftarrow x' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + 2p_1 x' y' + p_2(r^2 + 2 x'^2) \\
977 y" \leftarrow y' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + p_1 (r^2 + 2 y'^2) + 2 p_2 x' y' \\
978 map_x(u,v) \leftarrow x" f_x + c_x \\
979 map_y(u,v) \leftarrow y" f_y + c_y
980 \end{array}
981 \]
982 where $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$ are the distortion coefficients. 
983  
984 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 
985
986 \[ \texttt{R} = \texttt{cameraMatrix}^{-1} \cdot \texttt{H} \cdot \texttt{cameraMatrix} \]
987
988 where the \texttt{cameraMatrix} can be chosen arbitrarily.
989
990 \ifCpp
991
992 \cvCppFunc{matMulDeriv}
993 Computes partial derivatives of the matrix product w.r.t each multiplied matrix
994
995 \cvdefCpp{void matMulDeriv( const Mat\& A, const Mat\& B, Mat\& dABdA, Mat\& dABdB );}
996 \begin{description}
997 \cvarg{A}{The first multiplied matrix}
998 \cvarg{B}{The second multiplied matrix}
999 \cvarg{dABdA}{The first output derivative matrix \texttt{d(A*B)/dA} of size $\texttt{A.rows*B.cols} \times {A.rows*A.cols}$}
1000 \cvarg{dABdA}{The second output derivative matrix \texttt{d(A*B)/dB} of size $\texttt{A.rows*B.cols} \times {B.rows*B.cols}$}
1001 \end{description}
1002
1003 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.
1004
1005 \fi
1006
1007 \ifCPy
1008
1009 \cvCPyFunc{POSIT}
1010 Implements the POSIT algorithm.
1011
1012 \cvdefC{
1013 void cvPOSIT( \par CvPOSITObject* posit\_object,\par CvPoint2D32f* imagePoints,\par double focal\_length,\par CvTermCriteria criteria,\par CvMatr32f rotationMatrix,\par CvVect32f translation\_vector );
1014 }
1015 \cvdefPy{POSIT(posit\_object,imagePoints,focal\_length,criteria)-> (rotationMatrix,translation\_vector)}
1016
1017 \begin{description}
1018 \cvarg{posit\_object}{Pointer to the object structure}
1019 \cvarg{imagePoints}{Pointer to the object points projections on the 2D image plane}
1020 \cvarg{focal\_length}{Focal length of the camera used}
1021 \cvarg{criteria}{Termination criteria of the iterative POSIT algorithm}
1022 \cvarg{rotationMatrix}{Matrix of rotations}
1023 \cvarg{translation\_vector}{Translation vector}
1024 \end{description}
1025
1026 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.
1027
1028 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.
1029
1030 \fi
1031
1032 \cvfunc{ProjectPoints2}{projectPoints}
1033 Project 3D points on to an image plane.
1034
1035 \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 );}
1036
1037 \cvdefPy{ProjectPoints2(objectPoints,rvec,tvec,cameraMatrix,distCoeffs, imagePoints,dpdrot=NULL,dpdt=NULL,dpdf=NULL,dpdc=NULL,dpddist=NULL)-> None}
1038
1039
1040 \cvdefCpp{void projectPoints( const Mat\& objectPoints,\par
1041                     const Mat\& rvec, const Mat\& tvec,\par
1042                     const Mat\& cameraMatrix,\par
1043                     const Mat\& distCoeffs,\par
1044                     vector<Point2f>\& imagePoints );\newline
1045 void projectPoints( const Mat\& objectPoints,\par
1046                     const Mat\& rvec, const Mat\& tvec,\par
1047                     const Mat\& cameraMatrix,\par
1048                     const Mat\& distCoeffs,\par
1049                     vector<Point2f>\& imagePoints,\par
1050                     Mat\& dpdrot, Mat\& dpdt, Mat\& dpdf,\par
1051                     Mat\& dpdc, Mat\& dpddist,\par
1052                     double aspectRatio=0 );}
1053
1054 \begin{description}
1055 \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}
1056 \cvarg{rvec}{The rotation vector, see \cvCross{Rodrigues2}{Rodrigues}}
1057 \cvarg{tvec}{The translation vector}
1058 \cvarg{cameraMatrix}{The camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{_1} $}
1059 \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}
1060 \cvarg{imagePoints}{The output array of image points, 2xN or Nx2 1-channel or 1xN or Nx1 2-channel \cvCpp{(or \texttt{vector<Point2f>})}}
1061 \cvarg{dpdrot}{Optional 2Nx3 matrix of derivatives of image points with respect to components of the rotation vector}
1062 \cvarg{dpdt}{Optional 2Nx3 matrix of derivatives of image points with respect to components of the translation vector}
1063 \cvarg{dpdf}{Optional 2Nx2 matrix of derivatives of image points with respect to $f_x$ and $f_y$}
1064 \cvarg{dpdc}{Optional 2Nx2 matrix of derivatives of image points with respect to $c_x$ and $c_y$}
1065 \cvarg{dpddist}{Optional 2Nx4 matrix of derivatives of image points with respect to distortion coefficients}
1066 \end{description}
1067
1068 The function computes projections of 3D
1069 points to the image plane given intrinsic and extrinsic camera
1070 parameters. Optionally, the function computes jacobians - matrices
1071 of partial derivatives of image points coordinates (as functions of all the
1072 input parameters) with respect to the particular parameters, intrinsic and/or
1073 extrinsic. The jacobians are used during the global optimization
1074 in \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera},
1075 \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP} and \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}. The
1076 function itself can also used to compute re-projection error given the
1077 current intrinsic and extrinsic parameters.
1078
1079 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.
1080
1081
1082 \cvfunc{ReprojectImageTo3D}{reprojectImageTo3D}
1083 Reprojects disparity image to 3D space.
1084
1085 \cvdefC{void cvReprojectImageTo3D( const CvArr* disparity,\par
1086                                    CvArr* \_3dImage, const CvMat* Q,\par
1087                                    int handleMissingValues=0);}
1088
1089 \cvdefPy{ReprojectImageTo3D(disparity, \_3dImage, Q, handleMissingValues=0) -> None}
1090
1091 \cvdefCpp{void reprojectImageTo3D( const Mat\& disparity,\par
1092                          Mat\& \_3dImage, const Mat\& Q,\par
1093                          bool handleMissingValues=false );}
1094 \begin{description}
1095 \cvarg{disparity}{The input single-channel 16-bit signed or 32-bit floating-point disparity image}
1096 \cvarg{\_3dImage}{The output 3-channel floating-point image of the same size as \texttt{disparity}.
1097  Each element of \texttt{\_3dImage(x,y)} will contain the 3D coordinates of the point \texttt{(x,y)}, computed from the disparity map.}
1098 \cvarg{Q}{The $4 \times 4$ perspective transformation matrix that can be obtained with \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}}
1099 \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)}
1100 \end{description}
1101  
1102 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: 
1103
1104 \[\begin{array}{l}
1105 [X\; Y\; Z\; W]^T = \texttt{Q}*[x\; y\; \texttt{disparity}(x,y)\; 1]^T \\
1106 \texttt{\_3dImage}(x,y) = (X/W,\; Y/W,\; Z/W)
1107 \end{array}\]
1108
1109 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}.
1110
1111
1112 \cvfunc{RQDecomp3x3}{RQDecomp3x3}
1113 Computes the 'RQ' decomposition of 3x3 matrices.
1114
1115 \cvdefC{
1116 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);
1117 }
1118 \cvdefPy{RQDecomp3x3(M, R, Q, Qx = None, Qy = None, Qz = None) -> eulerAngles}
1119 \cvdefCpp{void RQDecomp3x3( const Mat\& M, Mat\& R, Mat\& Q );\newline
1120 Vec3d RQDecomp3x3( const Mat\& M, Mat\& R, Mat\& Q,\par
1121                    Mat\& Qx, Mat\& Qy, Mat\& Qz );}
1122
1123 \begin{description}
1124 \cvarg{M}{The 3x3 input matrix}
1125 \cvarg{R}{The output 3x3 upper-triangular matrix}
1126 \cvarg{Q}{The output 3x3 orthogonal matrix}
1127 \cvarg{Qx}{Optional 3x3 rotation matrix around x-axis}
1128 \cvarg{Qy}{Optional 3x3 rotation matrix around y-axis}
1129 \cvarg{Qz}{Optional 3x3 rotation matrix around z-axis}
1130 \cvCPy{\cvarg{eulerAngles}{Optional three Euler angles of rotation}}
1131 \end{description}
1132
1133 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.
1134
1135 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.
1136
1137 \ifC
1138
1139 \cvCPyFunc{ReleasePOSITObject}
1140 Deallocates a 3D object structure.
1141
1142 \cvdefC{
1143 void cvReleasePOSITObject( \par CvPOSITObject** posit\_object );
1144 }
1145
1146 \begin{description}
1147 \cvarg{posit\_object}{Double pointer to \texttt{CvPOSIT} structure}
1148 \end{description}
1149
1150 The function releases memory previously allocated by the function \cvCPyCross{CreatePOSITObject}.
1151
1152 \fi
1153
1154 \ifCPy
1155
1156 \cvCPyFunc{ReleaseStereoBMState}
1157 Releases block matching stereo correspondence structure.
1158
1159 \cvdefC{void cvReleaseStereoBMState( CvStereoBMState** state );}
1160 \cvdefPy{ReleaseStereoBMState(state)-> None}
1161
1162 \begin{description}
1163 \cvarg{state}{Double pointer to the released structure.}
1164 \end{description}
1165
1166 The function releases the stereo correspondence structure and all the associated internal buffers. 
1167
1168 \cvCPyFunc{ReleaseStereoGCState}
1169 Releases the state structure of the graph cut-based stereo correspondence algorithm.
1170
1171 \cvdefC{void cvReleaseStereoGCState( CvStereoGCState** state );}
1172 \cvdefPy{ReleaseStereoGCState(state)-> None}
1173
1174 \begin{description}
1175 \cvarg{state}{Double pointer to the released structure.}
1176 \end{description}
1177
1178 The function releases the stereo correspondence structure and all the associated internal buffers. 
1179
1180 \fi
1181
1182 \cvfunc{Rodrigues2}{Rodrigues}
1183 Converts a rotation matrix to a rotation vector or vice versa.
1184
1185 \cvdefC{int cvRodrigues2( \par const CvMat* src,\par CvMat* dst,\par CvMat* jacobian=0 );}
1186 \cvdefPy{Rodrigues2(src,dst,jacobian=0)-> None}
1187
1188 \cvdefCpp{void Rodrigues(const Mat\& src, Mat\& dst);\newline
1189 void Rodrigues(const Mat\& src, Mat\& dst, Mat\& jacobian);}
1190
1191 \begin{description}
1192 \cvarg{src}{The input rotation vector (3x1 or 1x3) or rotation matrix (3x3)}
1193 \cvarg{dst}{The output rotation matrix (3x3) or rotation vector (3x1 or 1x3), respectively}
1194 \cvarg{jacobian}{Optional output Jacobian matrix, 3x9 or 9x3 - partial derivatives of the output array components with respect to the input array components}
1195 \end{description}
1196
1197 \[
1198 \begin{array}{l}
1199 \theta \leftarrow norm(r)\\
1200 r \leftarrow r/\theta\\
1201 R = \cos{\theta} I + (1-\cos{\theta}) r r^T + \sin{\theta}
1202 \vecthreethree
1203 {0}{-r_z}{r_y}
1204 {r_z}{0}{-r_x}
1205 {-r_y}{r_x}{0}
1206 \end{array}
1207 \]
1208
1209 Inverse transformation can also be done easily, since
1210
1211 \[
1212 \sin(\theta)
1213 \vecthreethree
1214 {0}{-r_z}{r_y}
1215 {r_z}{0}{-r_x}
1216 {-r_y}{r_x}{0}
1217 =
1218 \frac{R - R^T}{2}
1219 \]
1220
1221 A rotation vector is a convenient and most-compact representation of a rotation matrix
1222 (since any rotation matrix has just 3 degrees of freedom). The representation is
1223 used in the global 3D geometry optimization procedures like \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera},
1224 \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate} or \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}.
1225
1226
1227 \ifCpp
1228
1229 \cvCppFunc{StereoBM}
1230 The class for computing stereo correspondence using block matching algorithm.
1231
1232 \begin{lstlisting}
1233 // Block matching stereo correspondence algorithm\par
1234 class StereoBM
1235 {
1236     enum { NORMALIZED_RESPONSE = CV_STEREO_BM_NORMALIZED_RESPONSE,
1237         BASIC_PRESET=CV_STEREO_BM_BASIC,
1238         FISH_EYE_PRESET=CV_STEREO_BM_FISH_EYE,
1239         NARROW_PRESET=CV_STEREO_BM_NARROW };
1240
1241     StereoBM();
1242     // the preset is one of ..._PRESET above.
1243     // ndisparities is the size of disparity range,
1244     // in which the optimal disparity at each pixel is searched for.
1245     // SADWindowSize is the size of averaging window used to match pixel blocks
1246     //    (larger values mean better robustness to noise, but yield blurry disparity maps)
1247     StereoBM(int preset, int ndisparities=0, int SADWindowSize=21);
1248     // separate initialization function
1249     void init(int preset, int ndisparities=0, int SADWindowSize=21);
1250     // computes the disparity for the two rectified 8-bit single-channel images.
1251     // the disparity will be 16-bit signed (fixed-point) or 32-bit floating-point image of the same size as left.
1252     void operator()( const Mat& left, const Mat& right, Mat& disparity, int disptype=CV_16S );
1253
1254     Ptr<CvStereoBMState> state;
1255 };
1256 \end{lstlisting}
1257
1258 \fi
1259
1260 \cvfunc{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}
1261 Calibrates stereo camera.
1262
1263 \cvdefC{double cvStereoCalibrate( \par const CvMat* objectPoints, \par const CvMat* imagePoints1,
1264                         \par const CvMat* imagePoints2, \par const CvMat* pointCounts,
1265                         \par CvMat* cameraMatrix1, \par CvMat* distCoeffs1,
1266                         \par CvMat* cameraMatrix2, \par CvMat* distCoeffs2,
1267                        \par CvSize imageSize, \par CvMat* R, \par CvMat* T,
1268                         \par CvMat* E=0, \par CvMat* F=0,
1269                         \par CvTermCriteria term\_crit=cvTermCriteria(
1270                                \par CV\_TERMCRIT\_ITER+CV\_TERMCRIT\_EPS,30,1e-6),
1271                         \par int flags=CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC );}
1272
1273 \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}
1274
1275 \cvdefCpp{double stereoCalibrate( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
1276                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints1,\par
1277                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints2,\par
1278                       Mat\& cameraMatrix1, Mat\& distCoeffs1,\par
1279                       Mat\& cameraMatrix2, Mat\& distCoeffs2,\par
1280                       Size imageSize, Mat\& R, Mat\& T,\par
1281                       Mat\& E, Mat\& F,\par
1282                       TermCriteria term\_crit = TermCriteria(TermCriteria::COUNT+\par
1283                          TermCriteria::EPS, 30, 1e-6),\par
1284                       int flags=CALIB\_FIX\_INTRINSIC );}
1285
1286 \begin{description}
1287 \ifCPy
1288     \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.}
1289     \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}
1290     \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}
1291     \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).}
1292 \fi
1293 \ifCpp
1294     \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}
1295     \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.}
1296     \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.}
1297 \fi
1298     \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}
1299     \cvarg{cameraMatrix2}{The input/output second camera matrix, as cameraMatrix1.}
1300     \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.}    
1301     \cvarg{distCoeffs2}{The input/output lens distortion coefficients for the second camera, as distCoeffs1.}
1302 \cvarg{imageSize}{Size of the image, used only to initialize intrinsic camera matrix.} 
1303 \cvarg{R}{The output rotation matrix between the 1st and the 2nd cameras' coordinate systems.}
1304 \cvarg{T}{The output translation vector between the cameras' coordinate systems.}
1305 \cvarg{E}{The \cvCPy{optional} output essential matrix.}
1306 \cvarg{F}{The \cvCPy{optional} output fundamental matrix.}
1307 \cvarg{term\_crit}{The termination criteria for the iterative optimization algorithm.}
1308 \cvarg{flags}{Different flags, may be 0 or combination of the following values:
1309 \begin{description}
1310 \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.}
1311 \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.}
1312 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_PRINCIPAL\_POINT}{The principal points are fixed during the optimization.}
1313 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_FOCAL\_LENGTH}{$f^{(j)}_x$ and $f^{(j)}_y$ are fixed.}
1314 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO}{$f^{(j)}_y$ is optimized, but the ratio $f^{(j)}_x/f^{(j)}_y$ is fixed.}
1315 \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.}
1316 \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)}
1317 \end{description}}
1318 \end{description}
1319
1320 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:
1321
1322 \[
1323 R_2=R*R_1
1324 T_2=R*T_1 + T,
1325 \]
1326
1327 Optionally, it computes the essential matrix E:
1328
1329 \[
1330 E=
1331 \vecthreethree
1332 {0}{-T_2}{T_1}
1333 {T_2}{0}{-T_0}
1334 {-T_1}{T_0}{0}
1335 *R
1336 \]
1337
1338 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:
1339
1340 \[F = cameraMatrix2^{-T} E cameraMatrix1^{-1}\]
1341
1342 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.
1343
1344 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.
1345 \ifPy
1346 \else
1347 The function returns the final value of the re-projection error.
1348 \fi
1349
1350 \cvfunc{StereoRectify}{stereoRectify}
1351 Computes rectification transforms for each head of a calibrated stereo camera.
1352
1353 \cvdefC{void cvStereoRectify( \par const CvMat* cameraMatrix1, const CvMat* cameraMatrix2,
1354                       \par const CvMat* distCoeffs1, const CvMat* distCoeffs2,
1355                       \par CvSize imageSize, const CvMat* R, const CvMat* T,
1356                       \par CvMat* R1, CvMat* R2, CvMat* P1, CvMat* P2,
1357                       \par CvMat* Q=0, int flags=CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY,
1358                       \par double alpha=-1, CvSize newImageSize=cvSize(0,0),
1359                       \par CvRect* roi1=0, CvRect* roi2=0);}
1360 \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))-> None}
1361
1362 \cvdefCpp{void stereoRectify( const Mat\& cameraMatrix1, const Mat\& distCoeffs1,\par
1363                     const Mat\& cameraMatrix2, const Mat\& distCoeffs2,\par
1364                     Size imageSize, const Mat\& R, const Mat\& T,\par
1365                     Mat\& R1, Mat\& R2, Mat\& P1, Mat\& P2, Mat\& Q,\par
1366                     int flags=CALIB\_ZERO\_DISPARITY );\newline
1367 void stereoRectify( const Mat\& cameraMatrix1, const Mat\& distCoeffs1,\par
1368                     const Mat\& cameraMatrix2, const Mat\& distCoeffs2,\par
1369                     Size imageSize, const Mat\& R, const Mat\& T,\par
1370                     Mat\& R1, Mat\& R2, Mat\& P1, Mat\& P2, Mat\& Q,\par
1371                     double alpha, Size newImageSize=Size(),\par
1372                     Rect* roi1=0, Rect* roi2=0,\par
1373                     int flags=CALIB\_ZERO\_DISPARITY );}
1374 \begin{description}
1375 \cvarg{cameraMatrix1, cameraMatrix2}{The camera matrices $\vecthreethree{f_x^{(j)}}{0}{c_x^{(j)}}{0}{f_y^{(j)}}{c_y^{(j)}}{0}{0}{1}$.}
1376 \cvarg{distCoeffs1, distCoeffs2}{The input distortion coefficients for each camera, ${k_1}^{(j)}, {k_2}^{(j)}, {p_1}^{(j)}, {p_2}^{(j)} [, {k_3}^{(j)}]$}
1377 \cvarg{imageSize}{Size of the image used for stereo calibration.}
1378 \cvarg{R}{The rotation matrix between the 1st and the 2nd cameras' coordinate systems.}
1379 \cvarg{T}{The translation vector between the cameras' coordinate systems.}
1380 \cvarg{R1, R2}{The output $3 \times 3$ rectification transforms (rotation matrices) for the first and the second cameras, respectively.}
1381 \cvarg{P1, P2}{The output $3 \times 4$ projection matrices in the new (rectified) coordinate systems.}
1382 \cvarg{Q}{The output $4 \times 4$ disparity-to-depth mapping matrix, see \cvCppCross{reprojectImageTo3D}.}
1383 \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.}
1384 \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.}
1385 \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.}
1386 \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}
1387 \end{description}
1388
1389 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: 
1390
1391 \begin{enumerate}
1392 \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: 
1393
1394 \[\texttt{P1}=
1395 \begin{bmatrix}
1396 f & 0 & cx_1 & 0\\
1397 0 & f & cy & 0\\
1398 0 & 0 & 1 & 0
1399 \end{bmatrix}
1400 \]
1401 \[\texttt{P2}=
1402 \begin{bmatrix}
1403 f & 0 & cx_2 & T_x*f\\
1404 0 & f & cy & 0\\
1405 0 & 0 & 1 & 0
1406 \end{bmatrix}
1407 ,
1408 \]
1409
1410 where $T_x$ is horizontal shift between the cameras and $cx_1=cx_2$ if \texttt{CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY} is set.
1411 \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:
1412
1413 \[
1414 \texttt{P1}=
1415 \begin{bmatrix}
1416 f & 0 & cx & 0\\
1417 0 & f & cy_1 & 0\\
1418 0 & 0 & 1 & 0
1419 \end{bmatrix}
1420 \]
1421 \[
1422 \texttt{P2}=
1423 \begin{bmatrix}
1424 f & 0 & cx & 0\\
1425 0 & f & cy_2 & T_y*f\\
1426 0 & 0 & 1 & 0
1427 \end{bmatrix}
1428 ,
1429 \]
1430
1431 where $T_y$ is vertical shift between the cameras and $cy_1=cy_2$ if \texttt{CALIB\_ZERO\_DISPARITY} is set.
1432 \end{enumerate} 
1433
1434 As you can see, the first 3 columns of \texttt{P1} and \texttt{P2} will effectively be the new "rectified" camera matrices. 
1435 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.
1436
1437 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.
1438
1439 \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/stereo_undistort.jpg}
1440
1441
1442 \cvfunc{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated}
1443 Computes rectification transform for uncalibrated stereo camera.
1444
1445 \cvdefC{void cvStereoRectifyUncalibrated( \par const CvMat* points1, \par const CvMat* points2,
1446                                   \par const CvMat* F, \par CvSize imageSize,
1447                                   \par CvMat* H1, \par CvMat* H2,
1448                                   \par double threshold=5 );}
1449 \cvdefPy{StereoRectifyUncalibrated(points1,points2,F,imageSize,H1,H2,threshold=5)-> None}
1450 \cvdefCpp{bool stereoRectifyUncalibrated( const Mat\& points1,\par
1451                                 const Mat\& points2,\par
1452                                 const Mat\& F, Size imgSize,\par
1453                                 Mat\& H1, Mat\& H2,\par
1454                                 double threshold=5 );}
1455 \begin{description}
1456 \cvarg{points1, points2}{The 2 arrays of corresponding 2D points. The same formats as in \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat} are supported}
1457 \cvarg{F}{The input fundamental matrix. It can be computed from the same set of point pairs using \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}.}
1458 \cvarg{imageSize}{Size of the image.}
1459 \cvarg{H1, H2}{The output rectification homography matrices for the first and for the second images.}
1460 \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.
1461 Otherwise all the points are considered inliers.}
1462 \end{description}
1463
1464 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}. 
1465
1466 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}.
1467
1468
1469 \cvfunc{Undistort2}{undistort}
1470 Transforms an image to compensate for lens distortion.
1471
1472 \cvdefC{void cvUndistort2( \par const CvArr* src,\par CvArr* dst,\par const CvMat* cameraMatrix,
1473     \par const CvMat* distCoeffs, \par const CvMat* newCameraMatrix=0 );}
1474 \cvdefPy{Undistort2(src,dst,cameraMatrix,distCoeffs)-> None}
1475
1476 \cvdefCpp{void undistort( const Mat\& src, Mat\& dst, const Mat\& cameraMatrix,\par
1477                 const Mat\& distCoeffs, const Mat\& newCameraMatrix=Mat() );}
1478 \begin{description}
1479 \cvarg{src}{The input (distorted) image}
1480 \cvarg{dst}{The output (corrected) image; will have the same size and the same type as \texttt{src}}
1481 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1} $}
1482 \cvarg{distCoeffs}{The vector of distortion coefficients, $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$}
1483 \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}}
1484 \end{description}
1485
1486 The function transforms the image to compensate radial and tangential lens distortion.
1487
1488 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.
1489
1490 Those pixels in the destination image, for which there is no correspondent pixels in the source image, are filled with 0's (black color).
1491
1492 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.
1493
1494 The camera matrix and the distortion parameters can be determined using
1495 \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.
1496
1497
1498 \cvfunc{UndistortPoints}{undistortPoints}
1499 Computes the ideal point coordinates from the observed point coordinates.
1500
1501 \cvdefC{void cvUndistortPoints( \par const CvMat* src, \par CvMat* dst,
1502                         \par const CvMat* cameraMatrix,
1503                         \par const CvMat* distCoeffs,
1504                         \par const CvMat* R=NULL,
1505                         \par const CvMat* P=NULL);}
1506 \cvdefPy{UndistortPoints(src,dst,cameraMatrix,distCoeffs,R=NULL,P=NULL)-> None}
1507
1508 \cvdefCpp{void undistortPoints( const Mat\& src, vector<Point2f>\& dst,\par
1509                       const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,\par
1510                       const Mat\& R=Mat(), const Mat\& P=Mat());\newline
1511 void undistortPoints( const Mat\& src, Mat\& dst,\par
1512                       const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,\par
1513                       const Mat\& R=Mat(), const Mat\& P=Mat());}
1514
1515 \begin{description}
1516 \cvarg{src}{The observed point coordinates, same format as \texttt{imagePoints} in \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints}}
1517 \cvarg{dst}{The output ideal point coordinates, after undistortion and reverse perspective transformation\cvCPy{, same format as \texttt{src}}.}
1518 \cvarg{cameraMatrix}{The camera matrix $\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}
1519 \cvarg{distCoeffs}{The vector of distortion coefficients, $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$}
1520 \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}
1521 \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}
1522 \end{description}
1523
1524 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).
1525
1526 \begin{lstlisting}
1527 // (u,v) is the input point, (u', v') is the output point
1528 // camera_matrix=[fx 0 cx; 0 fy cy; 0 0 1]
1529 // P=[fx' 0 cx' tx; 0 fy' cy' ty; 0 0 1 tz]
1530 x" = (u - cx)/fx
1531 y" = (v - cy)/fy
1532 (x',y') = undistort(x",y",dist_coeffs)
1533 [X,Y,W]T = R*[x' y' 1]T
1534 x = X/W, y = Y/W
1535 u' = x*fx' + cx'
1536 v' = y*fy' + cy',
1537 \end{lstlisting}
1538
1539 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).
1540
1541 The function can be used both for a stereo camera head or for monocular camera (when R is \cvC{NULL}\cvPy{None}\cvCpp{empty}).
1542