"""接口2 渲染器：把发际线类型贴图按 502 点 mesh 贴到照片上（OpenCV 逐三角仿射 warp）。

原理（技术方案 §4）：face_ext.obj 的 502 顶点里，[468..485) 中间行 + [485..502) 发际线行
与 17 个 MP 顶部锚点连成 ~64 个 ribbon 三角形，其 UV 落在贴图顶部条带（发际线曲线所在）。
只 warp 这些扩展三角形，即可把贴图里的发际线曲线贴到额头/发际线区域，且天然只画在 ribbon 区。
"""
from __future__ import annotations
import os

import cv2
import numpy as np
from PIL import Image

from .obj_io import read_obj
from ._index_map_data import INDEX_MAP_468

_MESH_PATH = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "mesh", "face_ext.obj")
_N_MP = 468

_mesh_cache = None
_INDEX_MAP = np.asarray(INDEX_MAP_468, dtype=np.int64)   # OBJ顶点i → MP点索引


def mp_order_to_obj_order(points502_mp: np.ndarray) -> np.ndarray:
    """把 MP 顺序的 502 点重排成 face_ext.obj 的顶点顺序。

    extract_hairline 输出为 MP 顺序：[0..468) MP / [468..485) middle / [485..502) hairline。
    而 face_ext.obj 的前 468 顶点经 INDEX_MAP_468 重排（obj_i → mp_i）；扩展顶点
    [468..502) 两侧同序，直接对应。
    """
    out = np.empty_like(points502_mp)
    out[:_N_MP] = points502_mp[_INDEX_MAP]      # obj[0..468) = mp[INDEX_MAP]
    out[_N_MP:] = points502_mp[_N_MP:]          # 扩展行同序
    return out


def load_ext_mesh(obj_path: str = _MESH_PATH):
    """解析 face_ext.obj，返回 (uv502, ext_faces)。结果缓存。

    - uv502: (502, 2) float32，每个顶点的 UV（V_raw，V=1 对应贴图顶部）。
    - ext_faces: list[(i,j,k)]，仅保留顶点索引含 ≥468 的扩展三角形（ribbon）。
    obj 中 v 与 vt 一一对应（face 用相同索引），故按位置索引取 UV。
    """
    global _mesh_cache
    if _mesh_cache is not None:
        return _mesh_cache

    mesh = read_obj(obj_path)
    n_v = len(mesh.positions)
    uv = np.zeros((n_v, 2), dtype=np.float32)
    for face in mesh.faces:
        for pi, ti, _ni in face:
            if ti >= 0 and pi >= 0:
                uv[pi] = mesh.texcoords[ti]

    ext_faces = []
    for face in mesh.faces:
        idx = [pi for (pi, _t, _n) in face]
        if max(idx) >= _N_MP:                 # 含扩展顶点 → ribbon 三角形
            ext_faces.append(tuple(idx))

    _mesh_cache = (uv, ext_faces)
    return _mesh_cache


def load_texture_rgba(path: str) -> np.ndarray:
    """读发际线贴图为 (H, W, 4) uint8 RGBA。"""
    return np.array(Image.open(path).convert("RGBA"))


def render_hairline_overlay(photo_bgr: np.ndarray,
                            points502_norm: np.ndarray,
                            ext_faces,
                            uv502: np.ndarray,
                            texture_rgba: np.ndarray) -> np.ndarray:
    """把 texture_rgba 的发际线曲线渲染到 photo_bgr 上，返回 BGR 预览图。

    points502_norm: (502, 3) 归一化坐标（x,y ∈ [0,1]），**MP 顺序**（extract_hairline 输出）。
    """
    H, W = photo_bgr.shape[:2]
    overlay = build_overlay_layer(H, W, points502_norm, ext_faces, uv502, texture_rgba)
    # alpha 合成（RGBA→BGR：贴图 RGB 顺序需反成 BGR）
    a = overlay[:, :, 3:4] / 255.0
    rgb = overlay[:, :, :3][..., ::-1]               # RGB→BGR
    out = photo_bgr.astype(np.float32) * (1.0 - a) + rgb * a
    return np.clip(out, 0, 255).astype(np.uint8)


def build_overlay_layer(H, W, points502_norm, ext_faces, uv502, texture_rgba) -> np.ndarray:
    """渲染发际线曲线层，返回 (H, W, 4) float32 RGBA（未合成到照片）。

    供渲染合成（render_hairline_overlay）与遮罩（mask.py 取 alpha=曲线像素）共用。
    """
    TH, TW = texture_rgba.shape[:2]
    pts_obj = mp_order_to_obj_order(points502_norm)
    img_xy = pts_obj[:, :2] * np.array([W, H], dtype=np.float32)
    overlay = np.zeros((H, W, 4), np.float32)
    tex = texture_rgba.astype(np.float32)
    for (i, j, k) in ext_faces:
        dst = img_xy[[i, j, k]].astype(np.float32)
        # UV → 贴图像素；flipY：贴图 y = (1 - v_raw) * TH（与 head3d Three.js flipY=true 一致）
        src = np.array([[uv502[v][0] * TW, (1.0 - uv502[v][1]) * TH] for v in (i, j, k)],
                       dtype=np.float32)
        if cv2.contourArea(dst.astype(np.int32)) < 1.0:   # 退化三角形跳过
            continue
        M = cv2.getAffineTransform(src, dst)
        warped = cv2.warpAffine(tex, M, (W, H), flags=cv2.INTER_LINEAR,
                                borderMode=cv2.BORDER_CONSTANT, borderValue=(0, 0, 0, 0))
        tri_mask = np.zeros((H, W), np.uint8)
        cv2.fillConvexPoly(tri_mask, dst.astype(np.int32), 255)
        sel = tri_mask > 0
        overlay[sel] = warped[sel]
    return overlay