/* 
 * PROJECT: NyARToolkit
 * --------------------------------------------------------------------------------
 * This work is based on the original ARToolKit developed by
 *   Hirokazu Kato
 *   Mark Billinghurst
 *   HITLab, University of Washington, Seattle
 * http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/
 *
 * The NyARToolkit is Java edition ARToolKit class library.
 * Copyright (C)2008-2009 Ryo Iizuka
 *
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
 * (at your option) any later version.
 * 
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 * GNU General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU General Public License
 * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 * 
 * For further information please contact.
 *	http://nyatla.jp/nyatoolkit/
 *	<airmail(at)ebony.plala.or.jp> or <nyatla(at)nyatla.jp>
 * 
 */
package jp.nyatla.nyartoolkit.core.pickup;

import jp.nyatla.nyartoolkit.NyARException;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.NyARMat;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.raster.rgb.*;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.rasterreader.*;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.*;

/**
 * このクラスは、画像からパターンを取得する機能を備えたRGBラスタです。 ARToolKit由来のアルゴリズムで画像からパターン取得する機能を提供します。
 * この関数は可読性を重視しているため低速です。高速な{@link NyARColorPatt_O3}を使ってください。
 */
public class NyARColorPatt_O1 implements INyARColorPatt {
	private static final int AR_PATT_SAMPLE_NUM = 64;
	private static final int BUFFER_FORMAT = NyARBufferType.INT1D_X8R8G8B8_32;
	private int[] _patdata;
	private NyARRgbPixelReader_INT1D_X8R8G8B8_32 _pixelreader;

	private NyARIntSize _size;

	/**
	 * コンストラクタです。 解像度を指定して、インスタンスを生成します。
	 * 
	 * @param i_width
	 *            ラスタのサイズ
	 * @param i_height
	 *            ラスタのサイズ
	 */
	public NyARColorPatt_O1(int i_width, int i_height) {
		// 入力制限
		assert i_width <= 64 && i_height <= 64;

		this._size = new NyARIntSize(i_width, i_height);
		this._patdata = new int[i_height * i_width];
		this._pixelreader = new NyARRgbPixelReader_INT1D_X8R8G8B8_32(
				this._patdata, this._size);
		return;
	}

	/**
	 * この関数はラスタの幅を返します。
	 */
	public final int getWidth() {
		return this._size.w;
	}

	/**
	 * この関数はラスタの高さを返します。
	 */
	public final int getHeight() {
		return this._size.h;
	}

	/**
	 * この関数はラスタのサイズの参照値を返します。
	 */
	public final NyARIntSize getSize() {
		return this._size;
	}

	/**
	 * この関数は、ラスタの画素読み取りオブジェクトの参照値を返します。
	 */
	public final INyARRgbPixelReader getRgbPixelReader() {
		return this._pixelreader;
	}

	/**
	 * この関数は、ラスタ画像のバッファを返します。 バッファ形式は、{@link NyARBufferType#INT1D_X8R8G8B8_32}
	 * (int[])です。
	 */
	public Object getBuffer() {
		return this._patdata;
	}

	/**
	 * この関数は、インスタンスがバッファを所有しているかを返します。基本的にtrueです。
	 */
	public boolean hasBuffer() {
		return this._patdata != null;
	}

	/**
	 * この関数は使用不可能です。
	 */
	public void wrapBuffer(Object i_ref_buf) throws NyARException {
		NyARException.notImplement();
	}

	/**
	 * この関数は、バッファタイプの定数を返します。
	 */
	public final int getBufferType() {
		return BUFFER_FORMAT;
	}

	/**
	 * この関数は、インスタンスのバッファタイプが引数のものと一致しているか判定します。
	 */
	public final boolean isEqualBufferType(int i_type_value) {
		return BUFFER_FORMAT == i_type_value;
	}

	private final NyARMat __get_cpara_a = new NyARMat(8, 8);
	private final NyARMat __get_cpara_b = new NyARMat(8, 1);
	private final static double[][] __get__cpara_world = { { 100.0, 100.0 },
			{ 100.0 + 10.0, 100.0 }, { 100.0 + 10.0, 100.0 + 10.0 },
			{ 100.0, 100.0 + 10.0 } };

	/**
	 * この関数は、射影変換パラメータを計算します。
	 * 
	 * @param i_vertex
	 *            変換元の４角系を定義する頂点配列。４頂点である必要がある。
	 * @param o_para
	 *            計算したパラメータの出力先配列
	 * @return 計算に成功するとtrueです。
	 * @throws NyARException
	 */
	protected final boolean get_cpara(final NyARIntPoint2d[] i_vertex,
			NyARMat o_para) throws NyARException {
		double[][] world = __get__cpara_world;
		NyARMat a = __get_cpara_a;// 次処理で値を設定するので、初期化不要// new NyARMat( 8, 8 );
		double[][] a_array = a.getArray();
		NyARMat b = __get_cpara_b;// 次処理で値を設定するので、初期化不要// new NyARMat( 8, 1 );
		double[][] b_array = b.getArray();
		double[] a_pt0, a_pt1;
		double[] world_pti;

		for (int i = 0; i < 4; i++) {
			a_pt0 = a_array[i * 2];
			a_pt1 = a_array[i * 2 + 1];
			world_pti = world[i];

			a_pt0[0] = (double) world_pti[0];// a->m[i*16+0] = world[i][0];
			a_pt0[1] = (double) world_pti[1];// a->m[i*16+1] = world[i][1];
			a_pt0[2] = 1.0;// a->m[i*16+2] = 1.0;
			a_pt0[3] = 0.0;// a->m[i*16+3] = 0.0;
			a_pt0[4] = 0.0;// a->m[i*16+4] = 0.0;
			a_pt0[5] = 0.0;// a->m[i*16+5] = 0.0;
			a_pt0[6] = (double) (-world_pti[0] * i_vertex[i].x);// a->m[i*16+6]=
																// -world[i][0]*vertex[i][0];
			a_pt0[7] = (double) (-world_pti[1] * i_vertex[i].x);// a->m[i*16+7]=-world[i][1]*vertex[i][0];
			a_pt1[0] = 0.0;// a->m[i*16+8] = 0.0;
			a_pt1[1] = 0.0;// a->m[i*16+9] = 0.0;
			a_pt1[2] = 0.0;// a->m[i*16+10] = 0.0;
			a_pt1[3] = (double) world_pti[0];// a->m[i*16+11] = world[i][0];
			a_pt1[4] = (double) world_pti[1];// a->m[i*16+12] = world[i][1];
			a_pt1[5] = 1.0;// a->m[i*16+13] = 1.0;
			a_pt1[6] = (double) (-world_pti[0] * i_vertex[i].y);// a->m[i*16+14]=-world[i][0]*vertex[i][1];
			a_pt1[7] = (double) (-world_pti[1] * i_vertex[i].y);// a->m[i*16+15]=-world[i][1]*vertex[i][1];
			b_array[i * 2 + 0][0] = (double) i_vertex[i].x;// b->m[i*2+0]
															// =vertex[i][0];
			b_array[i * 2 + 1][0] = (double) i_vertex[i].y;// b->m[i*2+1]
															// =vertex[i][1];
		}
		if (!a.matrixSelfInv()) {
			return false;
		}

		o_para.matrixMul(a, b);
		return true;
	}

	private final int[] __pickFromRaster_rgb_tmp = new int[3];
	private final NyARMat __pickFromRaster_cpara_c = new NyARMat(8, 1);

	/**
	 * この関数は、ラスタのi_vertexsで定義される四角形からパターンを取得して、インスタンスに格納します。
	 */
	public boolean pickFromRaster(INyARRgbRaster image,
			NyARIntPoint2d[] i_vertexs) throws NyARException {
		// パターンの切り出しに失敗することもある。
		NyARMat cpara = this.__pickFromRaster_cpara_c;
		if (!get_cpara(i_vertexs, cpara)) {
			return false;
		}
		final double[][] para = cpara.getArray();
		final double para00 = para[0 * 3 + 0][0];
		final double para01 = para[0 * 3 + 1][0];
		final double para02 = para[0 * 3 + 2][0];
		final double para10 = para[1 * 3 + 0][0];
		final double para11 = para[1 * 3 + 1][0];
		final double para12 = para[1 * 3 + 2][0];
		final double para20 = para[2 * 3 + 0][0];
		final double para21 = para[2 * 3 + 1][0];
		final double para22 = 1.0;

		int lx1 = (int) ((i_vertexs[0].x - i_vertexs[1].x)
				* (i_vertexs[0].x - i_vertexs[1].x) + (i_vertexs[0].y - i_vertexs[1].y)
				* (i_vertexs[0].y - i_vertexs[1].y));
		int lx2 = (int) ((i_vertexs[2].x - i_vertexs[3].x)
				* (i_vertexs[2].x - i_vertexs[3].x) + (i_vertexs[2].y - i_vertexs[3].y)
				* (i_vertexs[2].y - i_vertexs[3].y));
		int ly1 = (int) ((i_vertexs[1].x - i_vertexs[2].x)
				* (i_vertexs[1].x - i_vertexs[2].x) + (i_vertexs[1].y - i_vertexs[2].y)
				* (i_vertexs[1].y - i_vertexs[2].y));
		int ly2 = (int) ((i_vertexs[3].x - i_vertexs[0].x)
				* (i_vertexs[3].x - i_vertexs[0].x) + (i_vertexs[3].y - i_vertexs[0].y)
				* (i_vertexs[3].y - i_vertexs[0].y));
		if (lx2 > lx1) {
			lx1 = lx2;
		}
		if (ly2 > ly1) {
			ly1 = ly2;
		}

		int sample_pixel_x = this._size.w;
		int sample_pixel_y = this._size.h;
		while (sample_pixel_x * sample_pixel_x < lx1 / 4) {
			sample_pixel_x *= 2;
		}
		while (sample_pixel_y * sample_pixel_y < ly1 / 4) {
			sample_pixel_y *= 2;
		}

		if (sample_pixel_x > AR_PATT_SAMPLE_NUM) {
			sample_pixel_x = AR_PATT_SAMPLE_NUM;
		}
		if (sample_pixel_y > AR_PATT_SAMPLE_NUM) {
			sample_pixel_y = AR_PATT_SAMPLE_NUM;
		}

		final int xdiv = sample_pixel_x / this._size.w;// xdiv =
														// xdiv2/Config.AR_PATT_SIZE_X;
		final int ydiv = sample_pixel_y / this._size.h;// ydiv =
														// ydiv2/Config.AR_PATT_SIZE_Y;

		int img_x = image.getWidth();
		int img_y = image.getHeight();

		final double xdiv2_reciprocal = 1.0 / sample_pixel_x;
		final double ydiv2_reciprocal = 1.0 / sample_pixel_y;
		int r, g, b;
		int[] rgb_tmp = __pickFromRaster_rgb_tmp;

		// ピクセルリーダーを取得
		INyARRgbPixelReader reader = image.getRgbPixelReader();
		final int xdiv_x_ydiv = xdiv * ydiv;

		for (int iy = 0; iy < this._size.h; iy++) {
			for (int ix = 0; ix < this._size.w; ix++) {
				r = g = b = 0;
				// 1ピクセルを作成
				for (int j = 0; j < ydiv; j++) {
					final double yw = 102.5 + 5.0 * (iy * ydiv + j + 0.5)
							* ydiv2_reciprocal;
					for (int i = 0; i < xdiv; i++) {
						final double xw = 102.5 + 5.0 * (ix * xdiv + i + 0.5)
								* xdiv2_reciprocal;
						final double d = para20 * xw + para21 * yw + para22;
						if (d == 0) {
							throw new NyARException();
						}
						final int xc = (int) ((para00 * xw + para01 * yw + para02) / d);
						final int yc = (int) ((para10 * xw + para11 * yw + para12) / d);

						if (xc >= 0 && xc < img_x && yc >= 0 && yc < img_y) {
							reader.getPixel(xc, yc, rgb_tmp);
							r += rgb_tmp[0];// R
							g += rgb_tmp[1];// G
							b += rgb_tmp[2];// B
							// System.out.println(xc+":"+yc+":"+rgb_tmp[0]+":"+rgb_tmp[1]+":"+rgb_tmp[2]);
						}
					}
				}
				this._patdata[iy * this._size.w + ix] = (((r / xdiv_x_ydiv) & 0xff) << 16)
						| (((g / xdiv_x_ydiv) & 0xff) << 8)
						| (((b / xdiv_x_ydiv) & 0xff));
			}
		}
		return true;
	}

}