#include "toonz/tbinarizer.h"

#include "tpixelutils.h"

namespace

{

//

// computeColor: RGB =>  colore(0=Black, 1=Red,2=Green,3=Blue), valore (=max(r,g,b)), croma (= max(r,g,b)-min(r,g,b))

//

inline void computeColor(int &color, int &value, int &chroma, const TPixel32 &pix)

{

	int c[3] = {pix.r, pix.g, pix.b};

	// unrolled bubble-sort

	if (c[0] < c[1])

		qSwap(c[0], c[1]);

	if (c[1] < c[2])

		qSwap(c[1], c[2]);

	if (c[0] < c[1])

		qSwap(c[0], c[1]);

	assert(c[0] >= c[1] && c[1] >= c[2]);

	int cMax = c[0];

	int cMin = c[2];

	value = cMax;

	chroma = cMax - cMin;

	if (chroma == 0) {

		color = 0;

		return;

	}

	if (pix.r == cMax)

		color = 1;

	else if (pix.g == cMax)

		color = 2;

	else

		color = 3;

	/*

    // quando gestiremo anche ciano, magenta e giallo

    int cD0 = c[0]-c[1], cD1 = c[1]-c[2];

    if(cD0>cD1)

    {

      if(pix.r==cMax) color=1;

      else if(pix.g==cMax) color=2;

      else color=3;

    }

    else

    {

      if(pix.r==cMin) color=4;

      else if(pix.g==cMin) color=5;

      else color=6;

    }

    */

}

// ritorna true se i primi pixel del buffer non sono tutti opachi

bool hasAlpha(const TPixel32 *buffer, int w, int h)

{

	int n = qMin(500, w * h);

	for (int i = 0; i < n; i++)

		if (buffer[i].m < 255)

			return true;

	return false;

}

// aggiunge un bianco opaco all'immagine (dovremmo gia' avere una funzione del genere, ma non l'ho trovata)

void removeAlpha(TPixel32 *buffer, int w, int h)

{

	TPixel32 *pix = buffer;

	TPixel32 *endPix = pix + w * h;

	while (pix < endPix) {

		*pix = overPixOnWhite(*pix);

		++pix;

	}

}

} // namespace

//=========================================================

TBinarizer::TBinarizer()

	: m_alphaEnabled(true)

{

}

//---------------------------------------------------------

void TBinarizer::process(const TRaster32P &ras)

{

	// palette di colori puri che verranno usati per l'output: nero, rosso, verde, blu

	static const TPixel32 colors[] = {

		TPixel32(0, 0, 0),

		TPixel32(255, 0, 0), TPixel32(0, 255, 0), TPixel32(0, 0, 255),

		TPixel32(0, 255, 255), TPixel32(255, 0, 255), TPixel32(255, 255, 0)};

	int w = ras->getLx(), h = ras->getLy();

	TPixel32 *buffer = ras->pixels(); // WARNING! non funziona sui sotto-raster

	assert(ras->getWrap() == ras->getLx());

	// mi cautelo contro immagini trasparenti

	if (hasAlpha(buffer, w, h))

		removeAlpha(buffer, w, h);

	// divido l'immagine in quadrati grandi 2^b pixel

	int b = 5;

	int bsize = 1 << b;

	int w1 = ((w - 1) >> b) + 1, h1 = ((h - 1) >> b) + 1;

	// buffer di appoggio

	std::vector<unsigned char=""> vBuffer(w * h, 0);	 // per ogni pixel: v = min(r,g,b) (inchiostro scuro su sfondo chiaro: mi sembra che min funzioni meglio di max)</unsigned>

	std::vector<unsigned char=""> thrBuffer(w1 * h1, 0); // per ogni quadrato: se v>thrBuffer[k1] allora siamo sicuro che e' sfondo</unsigned>

	std::vector<unsigned char=""> qBuffer(w1 * h1, 0);   // per ogni quadrato: quel v tale che solo 20 pixel in tutto il quadrato sono piu' scuri</unsigned>

	std::vector<unsigned char=""> tBuffer(w * h, 255);   // per ogni pixel: 'tipo' del pixel (0..6=>colore, 20=cornice esterna, )</unsigned>

	std::vector<unsigned char=""> sBuffer(w * h, 255);   // per ogni pixel: quando faccio il fill il colore si puo' estendere solo sui vicini con v</unsigned>

	std::vector<int> boundary1, boundary2; // usati per il fill</int>

	boundary1.reserve(w * h / 2);

	boundary2.reserve(w * h / 2);

	int goodBgQuadCount = 0;

	// per ogni quadrato costruisco l'istrogramma e determino il threshold per il bg

	// conto i quadrati che hanno un "buon" background

	for (int y1 = 0; y1 < h1; y1++) {

		int ya = y1 * bsize;

		int yb = qMin(h, ya + bsize) - 1;

		for (int x1 = 0; x1 < w1; x1++) {

			int xa = x1 * bsize;

			int xb = qMin(w, xa + bsize) - 1;

			int tot = 0;

			std::vector<int> histo(32, 0);</int>

			for (int y = ya; y <= yb; y++) {

				for (int x = xa; x <= xb; x++) {

					int k = y * w + x;

					TPixel32 pix = buffer[k];

					int v = qMin(qMin(pix.r, pix.g), pix.b);

					vBuffer[k] = v;

					histo[v >> 3] += 1;

					tot += 1;

				}

			}

			int bgThreshold = 31;

			if (histo[31] > tot / 2 && histo[30] < 4) {

				// "buon" background. Picco su histo[31] che finisce in histo[30]

				goodBgQuadCount++;

				bgThreshold = 29;

			} else {

				// background normale. salto eventuali zeri (lo sfondo puo' essere grigio, anche scuro)

				int i = 31;

				while (i >= 0 && histo[i] == 0)

					i--;

				int i0 = i;

				// cerco il massimo

				while (i > 0 && histo[i - 1] > histo[i])

					i--;

				int i1 = i;

				// presuppongo che il picco del BG sia simmetrico: i0-i1 == i1-i2

				int i2 = 2 * i1 - i0;

				bgThreshold = i2 - 1;

			}

			// calcolo qBuffer[k1] : e' un valore di v tale che pochi pixel (<20) hanno un valore inferiore.

			// Se qBuffer[k1] e' molto grande vuol dire che il quadrato e' vuoto

			int i = 0;

			int c = histo[i];

			while (i < bgThreshold && c < 20)

				c += histo[++i];

			int k1 = y1 * w1 + x1;

			qBuffer[k1] = i * 255 / 31;

			bgThreshold = bgThreshold * 255 / 31;

			thrBuffer[k1] = bgThreshold;

		}

	}

	// L'immagine ha un buon background se la maggior parte dei quadrati ha un buon background

	bool goodBackground = goodBgQuadCount > w1 * h1 / 2;

	// thrDelta e' una correzione sul threshold per immagini con cattivo background

	// un quadrato che abbia meno di 20 (v.s sopra c<20) sotto thrBuffer[k1]-thrDelta e' considerato sfondo

	int thrDelta = 0;

	if (!goodBackground)

		thrDelta = 20;

	// inizializzo la cornice dell'immagine (mi serve per non sconfinare quando faccio fill)

	for (int y = 0; y < h; y++)

		tBuffer[y * w] = tBuffer[y * w + w - 1] = 20;

	for (int x = 0; x < w; x++)

		tBuffer[x] = tBuffer[(h - 1) * w + x] = 20;

	// cerco i pixel sicuramente colorati e i sicuramente neri

	for (int y1 = 0; y1 < h1; y1++) {

		int ya = qMax(1, y1 * bsize);

		int yb = qMin(h - 1, ya + bsize) - 1;

		for (int x1 = 0; x1 < w1; x1++) {

			int k1 = y1 * w1 + x1;

			// salto i quadrati completamente bianchi

			if (qBuffer[k1] >= thrBuffer[k1] - thrDelta)

				continue;

			for (int y = ya + 1; y <= yb; y++) {

				int xa = qMax(1, x1 * bsize);

				int xb = qMin(w - 1, xa + bsize) - 1;

				for (int x = xa + 1; x <= xb; x++) {

					int k = y * w + x;

					int vk = vBuffer[k];

					int vk2 = vk;

					if (vk < thrBuffer[k1]) {

						// vk

						bool isSeed = false;

						if (vk2 <= vBuffer[k + 1] && vk2 <= vBuffer[k - 1] && vk2 <= vBuffer[k + w] && vk2 <= vBuffer[k - w]) {

							// il pixel e' un minimo locale. calcolo il colore

							int color, value, chroma;

							computeColor(color, value, chroma, buffer[k]);

							const int chromaThreshold = 40;

							if (chroma > chromaThreshold) {

								// il pixel e' un buon candidato ad essere "sicuramente colorato": controllo i vicini

								// per evitare i pixel colorati sparsi (sulle linee nere).

								int m = 0;

								int dd[] = {1, -1, w, -w, 1 + w, 1 - w, -1 + w, -1 - w};

								for (int j = 0; j < 8; j++) {

									int c1, v1, ch1;

									computeColor(c1, v1, ch1, buffer[k + dd[j]]);

									if (ch1 > 20 && c1 == color)

										m++;

								}

								// scarto se intorno non ci sono almeno due pixel dello stesso colore

								// n.b. lascio un valore alto per chroma per evitare che il pixel possa diventare "sicuramente nero". vedi sotto

								if (m < 2)

									chroma = chromaThreshold - 1;

							}

							if (chroma > chromaThreshold) {

								// "sicuramente" colorato

								tBuffer[k] = color;

								isSeed = true;

							} else if (chroma < 15 && vBuffer[k] * 100 < qBuffer[k1] * 25 + (thrBuffer[k1] - thrDelta) * 75) {

								// molto poco colorato e scuro (al 25% della distanza fra qBuffer[] e bg) => "sicuramente" nero

								tBuffer[k] = 0;

								isSeed = true;

							}

						}

						if (isSeed) {

							// se il pixel e' sicuramente colorato o sicuramente nero diventa un seme per il fill

							// il fill si deve fermare quando sono al 50% della distanza verso il bg

							sBuffer[k] = (vBuffer[k] + thrBuffer[k1]) / 2;

							boundary1.push_back(k);

						}

					}

				}

			}

		}

	}

	// vado avanti finche' ci sono semi, ma non oltre 10 iterazioni

	for (int it = 0; it < 10 && !boundary1.empty(); it++) {

		// per tutti i semi

		for (int i = 0; i < (int)boundary1.size(); i++) {

			int k = boundary1[i];

			// per ogni direzione

			const int dd[] = {1, -1, w, -w};

			for (int j = 0; j < 4; j++) {

				int ka = dd[j] + k;

				// se il pixel adiacente non e' gia' colorato (e non e' la cornice esterna) e ha un v ancora abbastanza scuro...

				if (tBuffer[ka] > 20 && vBuffer[ka] < sBuffer[k]) {

					// lo coloro e lo faccio diventare un nuovo seme

					tBuffer[ka] = tBuffer[k];

					sBuffer[ka] = sBuffer[k];

					boundary2.push_back(ka);

				}

			}

		}

		// scambio i buffer

		boundary1.clear();

		boundary1.swap(boundary2);

	}

	// output

	TPixel32 bgColor = m_alphaEnabled ? TPixel32(0, 0, 0, 0) : TPixel32(255, 255, 255);

	for (int y = 0; y < h; y++) {

		for (int x = 0; x < w; x++) {

			int k = y * w + x;

			if (tBuffer[k] <= 6)

				buffer[k] = colors[tBuffer[k]];

			else

				buffer[k] = bgColor;

		}

	}

}