/* 
 * PROJECT: NyARToolkitCS
 * --------------------------------------------------------------------------------
 * 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 NyARToolkitCS is C# 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>
 * 
 */
using jp.nyatla.nyartoolkit.cs.core;
using jp.nyatla.nyartoolkit.cs.utils;

namespace jp.nyatla.nyartoolkit.cs.detector
{
    class NyARDetectMarkerResult
    {
        public int arcode_id;
        public double confidence;

        public NyARSquare square = new NyARSquare();
    }


    class NyARDetectMarkerResultStack : NyObjectStack<NyARDetectMarkerResult>
    {
        public NyARDetectMarkerResultStack(int i_length)
            : base(i_length)
        {
            return;
        }
        protected override NyARDetectMarkerResult createElement()
        {
            return new NyARDetectMarkerResult();
        }
    }


    /**
     * 複数のマーカーを検出し、それぞれに最も一致するARコードを、コンストラクタで登録したARコードから 探すクラスです。最大300個を認識しますが、ゴミラベルを認識したりするので100個程度が限界です。
     * 
     */
    public class NyARDetectMarker
    {
        /**
         * detectMarkerのコールバック関数
         */
        private class DetectSquareCB : NyARSquareContourDetector.IDetectMarkerCallback
        {
            //公開プロパティ
            public NyARDetectMarkerResultStack result_stack = new NyARDetectMarkerResultStack(NyARDetectMarker.AR_SQUARE_MAX);
            //参照インスタンス
            public INyARRgbRaster _ref_raster;
            //所有インスタンス
            private INyARColorPatt _inst_patt;
            private NyARMatchPattDeviationColorData _deviation_data;
            private NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA[] _match_patt;
            private NyARMatchPattResult __detectMarkerLite_mr = new NyARMatchPattResult();
            private Coord2Linear _coordline;

            public DetectSquareCB(INyARColorPatt i_inst_patt, NyARCode[] i_ref_code, int i_num_of_code, NyARParam i_param)
            {
                int cw = i_ref_code[0].getWidth();
                int ch = i_ref_code[0].getHeight();

                this._inst_patt = i_inst_patt;
                this._coordline = new Coord2Linear(i_param.getScreenSize(), i_param.getDistortionFactor());
                this._deviation_data = new NyARMatchPattDeviationColorData(cw, ch);

                //NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA[]の作成
                this._match_patt = new NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA[i_num_of_code];
                this._match_patt[0] = new NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA(i_ref_code[0]);
                for (int i = 1; i < i_num_of_code; i++)
                {
                    //解像度チェック
                    if (cw != i_ref_code[i].getWidth() || ch != i_ref_code[i].getHeight())
                    {
                        throw new NyARException();
                    }
                    this._match_patt[i] = new NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA(i_ref_code[i]);
                }
                return;
            }
            private NyARIntPoint2d[] __tmp_vertex = NyARIntPoint2d.createArray(4);
            /**
             * 矩形が見付かるたびに呼び出されます。
             * 発見した矩形のパターンを検査して、方位を考慮した頂点データを確保します。
             */
            public void onSquareDetect(NyARSquareContourDetector i_sender, int[] i_coordx, int[] i_coordy, int i_coor_num, int[] i_vertex_index)
            {
                NyARMatchPattResult mr = this.__detectMarkerLite_mr;
                //輪郭座標から頂点リストに変換
                NyARIntPoint2d[] vertex = this.__tmp_vertex;
                vertex[0].x = i_coordx[i_vertex_index[0]];
                vertex[0].y = i_coordy[i_vertex_index[0]];
                vertex[1].x = i_coordx[i_vertex_index[1]];
                vertex[1].y = i_coordy[i_vertex_index[1]];
                vertex[2].x = i_coordx[i_vertex_index[2]];
                vertex[2].y = i_coordy[i_vertex_index[2]];
                vertex[3].x = i_coordx[i_vertex_index[3]];
                vertex[3].y = i_coordy[i_vertex_index[3]];

                //画像を取得
                if (!this._inst_patt.pickFromRaster(this._ref_raster, vertex))
                {
                    return;
                }
                //取得パターンをカラー差分データに変換して評価する。
                this._deviation_data.setRaster(this._inst_patt);

                //最も一致するパターンを割り当てる。
                int square_index, direction;
                double confidence;
                this._match_patt[0].evaluate(this._deviation_data, mr);
                square_index = 0;
                direction = mr.direction;
                confidence = mr.confidence;
                //2番目以降
                for (int i = 1; i < this._match_patt.Length; i++)
                {
                    this._match_patt[i].evaluate(this._deviation_data, mr);
                    if (confidence > mr.confidence)
                    {
                        continue;
                    }
                    // もっと一致するマーカーがあったぽい
                    square_index = i;
                    direction = mr.direction;
                    confidence = mr.confidence;
                }
                //最も一致したマーカ情報を、この矩形の情報として記録する。
                NyARDetectMarkerResult result = this.result_stack.prePush();
                result.arcode_id = square_index;
                result.confidence = confidence;

                NyARSquare sq = result.square;
                //directionを考慮して、squareを更新する。
                for (int i = 0; i < 4; i++)
                {
                    int idx = (i + 4 - direction) % 4;
                    this._coordline.coord2Line(i_vertex_index[idx], i_vertex_index[(idx + 1) % 4], i_coordx, i_coordy, i_coor_num, sq.line[i]);
                }
                for (int i = 0; i < 4; i++)
                {
                    //直線同士の交点計算
                    if (!NyARLinear.crossPos(sq.line[i], sq.line[(i + 3) % 4], sq.sqvertex[i]))
                    {
                        throw new NyARException();//ここのエラー復帰するならダブルバッファにすればOK
                    }
                }
            }
            public void init(INyARRgbRaster i_raster)
            {
                this._ref_raster = i_raster;
                this.result_stack.clear();

            }
        }
        private DetectSquareCB _detect_cb;


        private static int AR_SQUARE_MAX = 300;
        private bool _is_continue = false;
        private NyARSquareContourDetector _square_detect;
        protected INyARTransMat _transmat;
        private NyARRectOffset[] _offset;


        /**
         * 複数のマーカーを検出し、最も一致するARCodeをi_codeから検索するオブジェクトを作ります。
         * 
         * @param i_param
         * カメラパラメータを指定します。
         * @param i_code
         * 検出するマーカーのARCode配列を指定します。
         * 配列要素のインデックス番号が、そのままgetARCodeIndex関数で得られるARCodeインデックスになります。 
         * 例えば、要素[1]のARCodeに一致したマーカーである場合は、getARCodeIndexは1を返します。
         * @param i_marker_width
         * i_codeのマーカーサイズをミリメートルで指定した配列を指定します。 先頭からi_number_of_code個の要素には、有効な値を指定する必要があります。
         * @param i_number_of_code
         * i_codeに含まれる、ARCodeの数を指定します。
         * @param i_input_raster_type
         * 入力ラスタのピクセルタイプを指定します。この値は、INyARBufferReaderインタフェイスのgetBufferTypeの戻り値を指定します。
         * @throws NyARException
         */
        public NyARDetectMarker(NyARParam i_param, NyARCode[] i_code, double[] i_marker_width, int i_number_of_code, int i_input_raster_type)
        {
            initInstance(i_param, i_code, i_marker_width, i_number_of_code, i_input_raster_type);
            return;
        }
        protected void initInstance(
            NyARParam i_ref_param,
            NyARCode[] i_ref_code,
            double[] i_marker_width,
            int i_number_of_code,
            int i_input_raster_type)
        {

            NyARIntSize scr_size = i_ref_param.getScreenSize();
            // 解析オブジェクトを作る
            int cw = i_ref_code[0].getWidth();
            int ch = i_ref_code[0].getHeight();

            //detectMarkerのコールバック関数
            this._detect_cb = new DetectSquareCB(
                new NyARColorPatt_Perspective_O2(cw, ch, 4, 25),
                i_ref_code, i_number_of_code, i_ref_param);
            this._transmat = new NyARTransMat(i_ref_param);
            //NyARToolkitプロファイル
            this._square_detect = new NyARSquareContourDetector_Rle(i_ref_param.getDistortionFactor(), i_ref_param.getScreenSize());
            this._tobin_filter = new NyARRasterFilter_ARToolkitThreshold(100, i_input_raster_type);

            //実サイズ保存
            this._offset = NyARRectOffset.createArray(i_number_of_code);
            for (int i = 0; i < i_number_of_code; i++)
            {
                this._offset[i].setSquare(i_marker_width[i]);
            }
            //２値画像バッファを作る
            this._bin_raster = new NyARBinRaster(scr_size.w, scr_size.h);
            return;
        }

        private NyARBinRaster _bin_raster;

        private INyARRasterFilter_Rgb2Bin _tobin_filter;

        /**
         * i_imageにマーカー検出処理を実行し、結果を記録します。
         * 
         * @param i_raster
         * マーカーを検出するイメージを指定します。
         * @param i_thresh
         * 検出閾値を指定します。0～255の範囲で指定してください。 通常は100～130くらいを指定します。
         * @return 見つかったマーカーの数を返します。 マーカーが見つからない場合は0を返します。
         * @throws NyARException
         */
        public int detectMarkerLite(INyARRgbRaster i_raster, int i_threshold)
        {
            // サイズチェック
            if (!this._bin_raster.getSize().isEqualSize(i_raster.getSize()))
            {
                throw new NyARException();
            }

            // ラスタを２値イメージに変換する.
            ((NyARRasterFilter_ARToolkitThreshold)this._tobin_filter).setThreshold(i_threshold);
            this._tobin_filter.doFilter(i_raster, this._bin_raster);

            //detect
            this._detect_cb.init(i_raster);
            this._square_detect.detectMarkerCB(this._bin_raster, this._detect_cb);

            //見付かった数を返す。
            return this._detect_cb.result_stack.getLength();
        }

        /**
         * i_indexのマーカーに対する変換行列を計算し、結果値をo_resultへ格納します。 直前に実行したdetectMarkerLiteが成功していないと使えません。
         * 
         * @param i_index
         * マーカーのインデックス番号を指定します。 直前に実行したdetectMarkerLiteの戻り値未満かつ0以上である必要があります。
         * @param o_result
         * 結果値を受け取るオブジェクトを指定してください。
         * @throws NyARException
         */
        public void getTransmationMatrix(int i_index, NyARTransMatResult o_result)
        {
            NyARDetectMarkerResult result = this._detect_cb.result_stack.getItem(i_index);
            // 一番一致したマーカーの位置とかその辺を計算
            if (_is_continue)
            {
                _transmat.transMatContinue(result.square, this._offset[result.arcode_id], o_result);
            }
            else
            {
                _transmat.transMat(result.square, this._offset[result.arcode_id], o_result);
            }
            return;
        }

        /**
         * i_indexのマーカーの一致度を返します。
         * 
         * @param i_index
         * マーカーのインデックス番号を指定します。 直前に実行したdetectMarkerLiteの戻り値未満かつ0以上である必要があります。
         * @return マーカーの一致度を返します。0～1までの値をとります。 一致度が低い場合には、誤認識の可能性が高くなります。
         * @throws NyARException
         */
        public double getConfidence(int i_index)
        {
            return this._detect_cb.result_stack.getItem(i_index).confidence;
        }
        /**
         * i_indexのマーカーのARCodeインデックスを返します。
         * 
         * @param i_index
         * マーカーのインデックス番号を指定します。 直前に実行したdetectMarkerLiteの戻り値未満かつ0以上である必要があります。
         * @return
         */
        public int getARCodeIndex(int i_index)
        {
            return this._detect_cb.result_stack.getItem(i_index).arcode_id;
        }

        /**
         * getTransmationMatrixの計算モードを設定します。
         * 
         * @param i_is_continue
         * TRUEなら、transMatContinueを使用します。 FALSEなら、transMatを使用します。
         */
        public void setContinueMode(bool i_is_continue)
        {
            this._is_continue = i_is_continue;
        }

    }
}