CADx-4/tests/test_ceus_mapping.py

"""两半画面之间的坐标换算：造影那一半局部坐标 + 配准平移 (dx, dy) = 另一半局部坐标。

前两条照搬旧 test_ceus_mapping（去掉锚点配置参数，平移取 (0, 0)，断言不变）；其余是新写的手算
测试，平移量直接给定（怎么估平移见 test_ceus_registration）。旧文件里依赖锚点、有效区或缩放的
用例不再成立，已删（见任务书 02 执行报告）。
"""

import cv2
import numpy as np
import pytest

from cadx.ceus import (
    ViewRect,
    map_source_mask_to_target,
    polygon_to_mask,
    target_polygons_to_source,
)


def _largest_external_contour(mask: np.ndarray) -> np.ndarray:
    """从二值 mask 取面积最大的外轮廓，返回 ``(N, 2)`` 的 ``float32`` 顶点序列。

    参数：
        mask: ``dtype=bool`` 的二值 mask。

    返回：
        最大外轮廓顶点 ``(x, y)``（``float32``）；用于真往返中把 target mask 还原成多边形喂逆向。
    """
    contours, _ = cv2.findContours(
        mask.astype(np.uint8), cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE
    )
    assert contours, "target mask 应非空，才能提取外轮廓做逆向往返。"
    largest = max(contours, key=cv2.contourArea)
    return largest.reshape(-1, 2).astype(np.float32)


def _bbox(points: np.ndarray) -> tuple[float, float, float, float]:
    """返回顶点序列的包围盒 ``(x_min, x_max, y_min, y_max)``（往返形状比对用）。"""
    return (
        float(points[:, 0].min()),
        float(points[:, 0].max()),
        float(points[:, 1].min()),
        float(points[:, 1].max()),
    )


def test_map_source_mask_to_target_translates_into_target_effective() -> None:
    """source 视图局部 mask 经映射落入 target 有效区局部坐标，形状为 target_eff 尺寸。"""
    # source view = 整个左半区 [0,100)×[0,100)；有效区同 view（无黑边），平移 (0, 0)。
    target_eff = ViewRect(100, 0, 200, 100)

    source_mask = np.zeros((100, 100), dtype=bool)
    source_mask[30:50, 20:40] = True  # source 局部一个方块

    target_mask = map_source_mask_to_target(source_mask, (0, 0), target_eff)

    assert target_mask.dtype == bool
    assert target_mask.shape == (target_eff.height, target_eff.width)
    # 同尺寸有效区 + 无偏移：target 局部方块应与 source 局部方块同位置。
    ys, xs = np.where(target_mask)
    assert int(xs.min()) == 20 and int(xs.max()) == 39
    assert int(ys.min()) == 30 and int(ys.max()) == 49


def test_real_roundtrip_same_size_no_offset_restores_polygon() -> None:
    """真往返（同尺寸有效区、无 offset）：多边形→栅格化→正向→提轮廓→逆向，近似还原。

    不再假造 target 多边形：从正向 ``map_source_mask_to_target`` 的真实输出 mask 里
    用 ``cv2.findContours`` 提最大外轮廓喂逆向，端到端串起正向(mask)→逆向(polygon)。
    栅格化 + 轮廓提取带量化误差，容差放宽到 ~2px，但 assert 包围盒近似还原。
    """
    source_view = ViewRect(0, 0, 120, 100)
    target_eff = ViewRect(120, 0, 240, 100)

    # 已知 source 视图局部多边形（远离边界，避免 clip 干扰往返）。
    source_polygon = np.array(
        [[20.0, 30.0], [60.0, 25.0], [70.0, 70.0], [25.0, 65.0]], dtype=np.float32
    )

    # 正向：source 局部多边形 → 栅格化 mask → 映射到 target 有效区局部 mask。
    source_mask = polygon_to_mask(source_polygon, source_view.height, source_view.width)
    target_mask = map_source_mask_to_target(source_mask, (0, 0), target_eff)
    assert target_mask.sum() > 0

    # 从真实 target mask 提最大外轮廓得 target 多边形，再逆向映回 source 视图局部。
    target_polygon = _largest_external_contour(target_mask)
    [back_to_source] = target_polygons_to_source([target_polygon], (0, 0), source_view)

    # 形状/包围盒近似还原（栅格化+轮廓量化误差 ≤2px）。
    np.testing.assert_allclose(_bbox(back_to_source), _bbox(source_polygon), atol=2.0)


@pytest.mark.parametrize(
    ("offset", "expected_x", "expected_y"),
    [
        # 局部方块 x 300..339、y 50..79。平移 (−37, 4)：x 263..302、y 54..83。
        ((-37, 4), (263, 302), (54, 83)),
        # 平移 (25, −6)：x 325..364、y 44..73。
        ((25, -6), (325, 364), (44, 73)),
        # 平移 (0, 0)：原位不动。
        ((0, 0), (300, 339), (50, 79)),
    ],
)
def test_mask_moves_by_offset(
    offset: tuple[int, int], expected_x: tuple[int, int], expected_y: tuple[int, int]
) -> None:
    target = ViewRect(640, 0, 1280, 200)
    source_mask = np.zeros((200, 640), dtype=bool)
    source_mask[50:80, 300:340] = True

    target_mask = map_source_mask_to_target(source_mask, offset, target)

    assert target_mask.shape == (200, 640)
    ys, xs = np.where(target_mask)
    assert (int(xs.min()), int(xs.max())) == expected_x
    assert (int(ys.min()), int(ys.max())) == expected_y


def test_mask_crops_what_leaves_target_view() -> None:
    """平移 (−310, 0)：局部 x 300..339 落到 −10..29，出界的 10 列丢掉，不缩放。"""
    target = ViewRect(0, 0, 640, 200)
    source_mask = np.zeros((200, 640), dtype=bool)
    source_mask[10:20, 300:340] = True

    target_mask = map_source_mask_to_target(source_mask, (-310, 0), target)

    ys, xs = np.where(target_mask)
    assert (int(xs.min()), int(xs.max())) == (0, 29)
    assert (int(ys.min()), int(ys.max())) == (10, 19)


def test_polygons_move_back_by_negative_offset() -> None:
    """平移 (25, 4)：目标局部 (40, 30) 挪回 (15, 26)；超出造影视图的点裁到边界。"""
    source = ViewRect(0, 0, 928, 200)
    polygon = np.array([[40.0, 30.0], [60.0, 30.0], [10.0, 250.0]], dtype=np.float32)

    [back] = target_polygons_to_source([polygon], (25, 4), source)

    np.testing.assert_allclose(back, [[15.0, 26.0], [35.0, 26.0], [0.0, 199.0]])


def test_mask_crops_when_target_half_is_narrower() -> None:
    """宽度为奇数时右半比左半窄 1 像素：平移 (0, 0)，不缩放，超出右半的那一列裁掉。"""
    right = ViewRect(101, 0, 201, 50)
    source_mask = np.zeros((50, 101), dtype=bool)
    source_mask[:, 99:101] = True

    target_mask = map_source_mask_to_target(source_mask, (0, 0), right)

    assert target_mask.shape == (50, 100)
    assert np.where(target_mask)[1].tolist() == [99] * 50


def test_real_roundtrip_with_offset_restores_polygon() -> None:
    """平移 (−37, 4) 下真往返：多边形 → 栅格化 → 正向 → 提轮廓 → 逆向，近似还原（误差 ≤2px）。"""
    source_view = ViewRect(0, 0, 200, 150)
    target_view = ViewRect(200, 0, 400, 150)
    source_polygon = np.array(
        [[60.0, 30.0], [120.0, 25.0], [130.0, 90.0], [70.0, 85.0]], dtype=np.float32
    )
    source_mask = polygon_to_mask(source_polygon, source_view.height, source_view.width)
    target_mask = map_source_mask_to_target(source_mask, (-37, 4), target_view)
    target_polygon = _largest_external_contour(target_mask)
    np.testing.assert_allclose(
        _bbox(target_polygon),
        np.array(_bbox(source_polygon)) + np.array([-37, -37, 4, 4]),
        atol=2.0,
    )

    [back] = target_polygons_to_source([target_polygon], (-37, 4), source_view)

    np.testing.assert_allclose(_bbox(back), _bbox(source_polygon), atol=2.0)