/*
* This file is part of the TraKERS\Middleware package.
*
* (c) IRI <http://www.iri.centrepompidou.fr/>
*
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* file that was distributed with this source code.
*/

/*
 * Projet : TraKERS
 * Module : MIDDLEWARE
 * Sous-Module : Tracking
 * Classe : KinectMain
 * 
 * Auteur : alexandre.bastien@iri.centrepompidou.fr
 * 
 * Fonctionnalités : Récupère les trames de données de la Kinect, les squelettes détectés via le SDK 1.0 de Microsoft.
 * Interprète ces trames de façon à afficher le flux vidéo couleurs, et récupérer la distance de l'utilisateur et les
 * noeuds de son squelette. Lance des événements lorsque la main gauche/droite entre dans/quitte le champ.
 * Envoie des données au sous-module de debug de manière a afficher un retour visuel sur la position de l'utilisateur,
 * son squelette, la détection de ses mains.
 * Découpe l'interaction avec le middleware en différents modes.
 */

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Windows.Documents;
using Microsoft.Kinect;
using Trakers.Communication;
using Trakers.MainModule.Events;
using Trakers.MainModule.Gestures;
using Trakers.MainModule.Search;
using Trakers.Debug;
using System.Windows;

namespace Trakers.MainModule
{
    //Il s'agit des fonctions permettant d'appeler les fonctions des événements Main droite/gauche entre/quitte le champ.
    public delegate void LeftHandTrackedHandler(object o, LeftHandTrackedEventArgs e);
    public delegate void RightHandTrackedHandler(object o, RightHandTrackedEventArgs e);
    public delegate void LeftHandQuitHandler(object o, LeftHandQuitEventArgs e);
    public delegate void RightHandQuitHandler(object o, RightHandQuitEventArgs e);
    //Il s'agit de la fonction permettant d'appeler les fonctions des événements Swipe left/right/up/down.
    public delegate void SwipeHandler(object o, SwipeEventArgs e);
    //Il s'agit de la fonction permettant d'appeler les fonctions des événements Push/Pull.
    public delegate void PushHandler(object o, PushEventArgs e);
    //Il s'agit de la fonction permettant d'appeler les fonctions des événements Jump.
    public delegate void JumpHandler(object o, JumpEventArgs e);
    //Il s'agit de la fonction permettant d'appeler les fonctions des événements de proximité.
    public delegate void UserPositionHandler(object o, UserPositionEventArgs e);

    public class KinectMain
    {
        //Fenêtre de debug.
        private DebugWindow debug;
        //Fenêtre de paramètres.
        private DebugParameters parameters;
        //Squelettes (Il y en a 6 par défaut).
        private Skeleton[] skeletons;
        //Caméra infrarouge (sensor) de la Kinect.
        private KinectSensor kinectSensor;

        //Détecteur de swipes.
        private SwipeDetector swipeDetector;
        //Détecteur de pushes.
        private PushDetector pushDetector;
        //Détecteur de jumps.
        private JumpDetector jumpDetector;
        //Détecteur de proximité.
        private UserPositionDetector userPositionDetector;

        //Serveur TUIO pour la connexion du Middleware vers le Front Atelier.
        private Server server;

        //Gestionnaire de modes.
        private ModeManagement modeManagement;

        //Les événements des mains pour la recherche.
        public static event LeftHandTrackedHandler LeftHandTrackedEvent;
        public static event RightHandTrackedHandler RightHandTrackedEvent;
        public static event LeftHandQuitHandler LeftHandQuitEvent;
        public static event RightHandQuitHandler RightHandQuitEvent;
        //L'événement swipe.
        public static event SwipeHandler SwipeEvent;
        //L'événement push.
        public static event PushHandler PushEvent;
        //L'événement jump.
        public static event JumpHandler JumpEvent;
        //L'événement l'utilisateur se déplace dans la zone de détection.
        public static event UserPositionHandler UserPositionEvent;

        /*
        *  Initialisation de la classe principale.
        *  Affiche l'écran de debug dans lequel on voit la distance à la Kinect,
        *  les mains détectées et le squelette de l'utilisateur.
        */
        public KinectMain()
        {
            //On crée la fenêtre de debug.
            debug = new DebugWindow();

            //On crée les détecteurs de gestes.
            swipeDetector = new SwipeDetector();
            pushDetector = new PushDetector();
            jumpDetector = new JumpDetector();
            //On crée le détecteur de proximité.
            userPositionDetector = new UserPositionDetector(debug.getMinDist(), debug.getMaxDist(), debug.getZeroPoint(), debug.getMinDistHands(), debug.getMaxDistHands());

            //On connecte le serveur à l'adresse locale sur le port 80.
            try
            {
                server = new Server(debug.getConnexionHost(), debug.getConnexionPort(), debug.getTimerElapsing());
                //On crée le gestionnaire de modes.
                modeManagement = new ModeManagement(server, debug, this);
            }
            catch (Exception)
            {
                debug.ShowException("serverCantStart");
            }

            //On écoute l'événement de clic sur le bouton on/off du debug.
            //Car on lancera l'intitialisation/fermeture de la kinect.
            debug.getSwitch().Click += new RoutedEventHandler(Switch_ClickInKinectMain);
            debug.Loaded += new RoutedEventHandler(Window_LoadedInKinectMain);
            debug.Closed += new EventHandler(Window_CloseInKinectMain);
            debug.getQuitMenu().Click += new RoutedEventHandler(Quit_ClickInKinectMain);
            debug.getParametersWindow().getModButton().Click += new RoutedEventHandler(updateParameters);

            //On affiche la fenêtre de debug.
            try
            {
                debug.ShowDialog();
            }
            catch(Exception){
            }
        }

        /*
         * Envoi les paramètres mis à jour dans les différents modules.
         */
        public void updateParameters(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            userPositionDetector.setParams(debug.getMinDist(), debug.getMaxDist(), debug.getMinDistHands(), debug.getMaxDistHands(), debug.getZeroPoint());
            server = new Server(debug.getConnexionHost(), debug.getConnexionPort(), debug.getTimerElapsing());
        }

        /*
        *  Initialisation du sensor de la Kinect.
        */
        public void KinectInitialization()
        {
            try
            {
                //On sélectionne la première kinect détectée.
                kinectSensor = KinectSensor.KinectSensors.FirstOrDefault(s => s.Status == KinectStatus.Connected);
                //La caméra couleur est activée avec une résolution 640x480 et un framerate de 30 FPS.
                kinectSensor.ColorStream.Enable(ColorImageFormat.RgbResolution640x480Fps30);
                //La caméra de profondeur est activée.
                kinectSensor.DepthStream.Enable();
                //Le squelette est activé.
                kinectSensor.SkeletonStream.Enable();

                //Quand le Middleware reçoit des trames de la Kinect, on va dans cette fonction.
                kinectSensor.AllFramesReady += new EventHandler<AllFramesReadyEventArgs>(AllFramesReady);

                //On applique des paramètres d'ajustement pour le squelette.
                TransformSmoothParameters parameters = new TransformSmoothParameters();
                parameters.Smoothing = 0.2f;
                parameters.Correction = 0.8f;
                parameters.Prediction = 0.0f;
                parameters.JitterRadius = 0.5f;
                parameters.MaxDeviationRadius = 0.5f;
                kinectSensor.SkeletonStream.Enable(parameters);
                //On démarre la Kinect.
                kinectSensor.Start();

            }
            catch (System.Exception)
            {
                debug.ShowException("KinectNotConnected");
            }

            //Pour les événements main gauche/droite entre dans/quitte le champ, on a 4 listeners.
            //Fonction appelée lorsque la main gauche entre dans le champ de recherche.
            LeftHandTrackedListener leftHandTrackedListener = new LeftHandTrackedListener();
            LeftHandTrackedEvent += new LeftHandTrackedHandler(leftHandTrackedListener.showAndSend);

            //Fonction appelée lorsque la main droite entre dans le champ de recherche.
            RightHandTrackedListener rightHandTrackedListener = new RightHandTrackedListener();
            RightHandTrackedEvent += new RightHandTrackedHandler(rightHandTrackedListener.showAndSend);

            //Fonction appelée lorsque la main gauche quitte le champ de recherche.
            LeftHandQuitListener leftHandQuitListener = new LeftHandQuitListener();
            LeftHandQuitEvent += new LeftHandQuitHandler(leftHandQuitListener.showAndSend);

            //Fonction appelée lorsque la main droite quitte le champ de recherche.
            RightHandQuitListener rightHandQuitListener = new RightHandQuitListener();
            RightHandQuitEvent += new RightHandQuitHandler(rightHandQuitListener.showAndSend);

            //Fonction appelée lorsque l'utilisateur effectue un Swipe right/left/up/down.
            SwipeListener swipeListener = new SwipeListener();
            SwipeEvent += new SwipeHandler(swipeListener.showAndSend);

            //Fonction appelée lorsque l'utilisateur effectue un Push/Pull.
            PushListener pushListener = new PushListener();
            PushEvent += new PushHandler(pushListener.showAndSend);

            //Fonction appelée lorsque l'utilisateur effectue un Jump.
            JumpListener jumpListener = new JumpListener();
            JumpEvent += new JumpHandler(jumpListener.showAndSend);

            //Fonction appelée lorsque l'utilisateur se déplace dans la zone de détection.
            UserPositionListener userPositionListener = new UserPositionListener();
            UserPositionEvent += new UserPositionHandler(userPositionListener.showAndSend);

            modeManagement.DetectProximityBasedModes(0);
        }

        /*
        * Bouton ON/OFF du debug écouté dans KinectMain.
        */
        public void Switch_ClickInKinectMain(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            Console.Out.WriteLine(debug.getOn());
            //Si la kinect est allumée.
            if (debug.getOn())
            {
                //On initialise la Kinect.
                KinectInitialization();
            }
            else
            {
                //On éteint la Kinect.
                KinectClose();
            }
        }

        /*
         * Méthode associée à l'événement : Quitter via le menu écoutée dans KinectMain.
         */
        private void Quit_ClickInKinectMain(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            KinectClose();
            debug.Quit_Click(sender, e);
        }

        /*
         * Permet d'initialiser la Kinect dès que la fenêtre est lancée écoutée dans KinectMain.
         */
        private void Window_LoadedInKinectMain(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            KinectInitialization();
        }

        /*
        * Fermeture du debug écouté dans KinectMain.
        */
        private void Window_CloseInKinectMain(object sender, EventArgs e)
        {
            //On éteint la Kinect.
            KinectClose();
            debug.Window_Closed(sender, e);
        }

        /*
        *  Fermeture du sensor de la Kinect.
        */
        public void KinectClose()
        {
            try
            {
                //On stoppe la Kinect.
                kinectSensor.Stop();
                //On met a zero l'image d'affichage et le serveur.
                debug.ShutDownInterface();
            }
            catch (System.Exception)
            {
                debug.ShowException("KinectNotConnected");
            }
        }

        /*
        *  Récupère le premier squelette.
        */
        Skeleton GetFirstSkeleton(object sender, AllFramesReadyEventArgs e)
        {
            using (SkeletonFrame skeletonFrameData = e.OpenSkeletonFrame())
            {
                if (skeletonFrameData == null)
                    return null;
                if ((skeletons == null) || (skeletons.Length != skeletonFrameData.SkeletonArrayLength))
                    skeletons = new Skeleton[skeletonFrameData.SkeletonArrayLength];
                skeletonFrameData.CopySkeletonDataTo(skeletons);

                //On obtient le premier skelette.
                Skeleton first = (from s in skeletons where s.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked select s).FirstOrDefault();

                return first;
            }
        }

        /*
        *  Récupère le squelette le plus proche.
        */
        Skeleton GetNearestSkeleton(object sender, AllFramesReadyEventArgs e)
        {
            using (SkeletonFrame skeletonFrameData = e.OpenSkeletonFrame())
            {
                if (skeletonFrameData == null)
                    return null;
                if ((skeletons == null) || (skeletons.Length != skeletonFrameData.SkeletonArrayLength))
                    skeletons = new Skeleton[skeletonFrameData.SkeletonArrayLength];
                skeletonFrameData.CopySkeletonDataTo(skeletons);

                Skeleton s;
                float minDist = (float)-1.0;
                int minID = 0;
                    
                //Pour tous les squelettes.
                for(int i = 0 ; i < skeletons.Count() ; i++)
                {
                    s = skeletons.ElementAt(i);
                    //S'il est tracké.
                    if(s.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked)
                    {
                        //On récupère sa position et on obtient la distance min et l'ID du squelette qui est à la distance min.
                        float dist = skeletons.ElementAt(i).Position.Z;
                        if (minDist == -1)
                        {
                            minDist = dist;
                            minID = i;
                        }
                        else if(minDist > dist)
                        {
                            minDist = dist;
                            minID = i;
                        }
                    }
                }

                //On renvoie le skelette le plus proche.
                return skeletons.ElementAt(minID);
            }
        }

        /*
        *  Récupère le squelette le plus proche.
        */
        private void AllFramesReady(object sender, AllFramesReadyEventArgs e)
        {
            //On ne calcule rien si la fenêtre de debug se ferme.
            if (debug.isClosing())
                return;

            //On écoute le debug pour savoir si les paramètres ont été modifiés.
            

            //On met à jour la vidéo de debug.
            debug.RefreshVideo(e);
            //On récupère le premier squelette tracké.
            //Skeleton first = GetFirstSkeleton(e);
            //On récupère le plus proche squelette tracké.
            Skeleton first = GetNearestSkeleton(sender, e);
            //Si celui-ci n’est pas nul
            if (first == null)
                return;
            
            //Si ce squelette est tracké (donc suivi et reconnu par la camera)
            if (first.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked)
            {
                //Ensemble des noeuds du squelette.
                Joint hipCenter = getJoint(first, JointType.HipCenter), spine = getJoint(first, JointType.Spine), shoulderCenter = getJoint(first, JointType.ShoulderCenter), head = getJoint(first, JointType.Head);
                Joint shoulderLeft = getJoint(first, JointType.ShoulderLeft), elbowLeft = getJoint(first, JointType.ElbowLeft), wristLeft = getJoint(first, JointType.WristLeft), handLeft = getJoint(first, JointType.HandLeft);
                Joint shoulderRight = getJoint(first, JointType.ShoulderRight), elbowRight = getJoint(first, JointType.ElbowRight), wristRight = getJoint(first, JointType.WristRight), handRight = getJoint(first, JointType.HandRight);
                Joint hipLeft = getJoint(first, JointType.HipLeft), kneeLeft = getJoint(first, JointType.KneeLeft), ankleLeft = getJoint(first, JointType.AnkleLeft), footLeft = getJoint(first, JointType.FootLeft);
                Joint hipRight = getJoint(first, JointType.HipRight), kneeRight = getJoint(first, JointType.KneeRight), ankleRight = getJoint(first, JointType.AnkleRight), footRight = getJoint(first, JointType.FootRight);

                //On construit l'historique des postures.
                List<Joint> joints = new List<Joint>();
                joints.Clear();
                joints.Insert((int)JointType.HipCenter, hipCenter);
                joints.Insert((int)JointType.Spine, spine);
                joints.Insert((int)JointType.ShoulderCenter, shoulderCenter);
                joints.Insert((int)JointType.Head, head);
                joints.Insert((int)JointType.ShoulderLeft, shoulderLeft);
                joints.Insert((int)JointType.ElbowLeft, elbowLeft);
                joints.Insert((int)JointType.WristLeft, wristLeft);
                joints.Insert((int)JointType.HandLeft, handLeft);
                joints.Insert((int)JointType.ShoulderRight, shoulderRight);
                joints.Insert((int)JointType.ElbowRight, elbowRight);
                joints.Insert((int)JointType.WristRight, wristRight);
                joints.Insert((int)JointType.HandRight, handRight);
                joints.Insert((int)JointType.HipLeft, hipLeft);
                joints.Insert((int)JointType.KneeLeft, kneeLeft);
                joints.Insert((int)JointType.AnkleLeft, ankleLeft);
                joints.Insert((int)JointType.FootLeft, footLeft);
                joints.Insert((int)JointType.HipRight, hipRight);
                joints.Insert((int)JointType.KneeRight, kneeRight);
                joints.Insert((int)JointType.AnkleRight, ankleRight);
                joints.Insert((int)JointType.FootRight, footRight);
                GestureDetector.UpdateSkeletonHistory(joints);

                //Si la main gauche est dans le champ, on lance l'événement approprié.
                if (handLeft.Position.Z < debug.getMaxDistHands() && handLeft.Position.Z > debug.getMinDistHands())
                {
                    LeftHandTrackedEventArgs leftHandTrackedEvent = new LeftHandTrackedEventArgs(server, debug, handLeft, handLeft.Position.Z);
                    OnLeftHandTrackedEvent(leftHandTrackedEvent);
                }
                //Si la main gauche quitte le champ, on lance l'événement approprié.
                else
                {
                    LeftHandQuitEventArgs leftHandQuitEvent = new LeftHandQuitEventArgs(server, debug);
                    OnLeftHandQuitEvent(leftHandQuitEvent);
                }
                //Si la main droite est dans le champ, on lance l'événement approprié.
                if (handRight.Position.Z < debug.getMaxDistHands() && handRight.Position.Z > debug.getMinDistHands())
                {
                    RightHandTrackedEventArgs rightHandTrackedEvent = new RightHandTrackedEventArgs(server, debug, handRight, handRight.Position.Z);
                    OnRightHandTrackedEvent(rightHandTrackedEvent);
                }
                //Si la main droite quitte le champ, on lance l'événement approprié.
                else
                {
                    RightHandQuitEventArgs rightHandQuitEvent = new RightHandQuitEventArgs(server, debug);
                    OnRightHandQuitEvent(rightHandQuitEvent);
                }

                //Si l'utilisateur effectue un swipe left.
                if (swipeDetector.CheckForSwipeLeft())
                {
                    SwipeEventArgs swipeEvent = new SwipeEventArgs(server, debug, SwipeDetector.Direction.LEFT);
                    OnSwipeEvent(swipeEvent);
                }

                //Si l'utilisateur effectue un swipe right.
                if (swipeDetector.CheckForSwipeRight())
                {
                    SwipeEventArgs swipeEvent = new SwipeEventArgs(server, debug, SwipeDetector.Direction.RIGHT);
                    OnSwipeEvent(swipeEvent);
                }

                //Enum sur la main qui effectue le geste.
                PushDetector.Hand handPush;
                //Si l'utilisateur effectue un push.
                if ((handPush = pushDetector.CheckForPush()) != PushDetector.Hand.NONE)
                {
                    PushEventArgs pushEvent = new PushEventArgs(server, debug, PushDetector.Direction.PUSH, handPush);
                    OnPushEvent(pushEvent);
                }
                //Si l'utilisateur effectue un pull.
                if ((handPush = pushDetector.CheckForPull()) != PushDetector.Hand.NONE)
                {
                    PushEventArgs pushEvent = new PushEventArgs(server, debug, PushDetector.Direction.PULL, handPush);
                    OnPushEvent(pushEvent);
                }

                //Si l'utilisateur se déplace dans la zone de détection.
                //On traite le problème en plusieurs limites, on discrétise la zone.
                if (first.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked)
                {
                    float proximity = userPositionDetector.CalcProximity(first.Position.Z);
                    int numberOfImages = userPositionDetector.ImagesToShow(proximity, debug.getImagesToShow());

                    modeManagement.DetectProximityBasedModes(proximity);

                    if (proximity > 0f)
                    {
                        UserPositionEventArgs userPositionEvent = new UserPositionEventArgs(server, debug, proximity, numberOfImages);
                        OnUserPositionEvent(userPositionEvent);
                    }
                    else if(proximity < 10f)
                    {
                        debug.hideSkeleton();
                        modeManagement.DetectProximityBasedModes(0);
                        LeftHandQuitEventArgs leftHandQuitEvent = new LeftHandQuitEventArgs(server, debug);
                        OnLeftHandQuitEvent(leftHandQuitEvent);
                        RightHandQuitEventArgs rightHandQuitEvent = new RightHandQuitEventArgs(server, debug);
                        OnRightHandQuitEvent(rightHandQuitEvent);
                    }
                }

                //Dessine le squelette dans le debug.
                debug.drawJoints(first.Joints, first);
                debug.showSkeleton(hipCenter, spine, shoulderCenter, head, shoulderLeft, elbowLeft, wristLeft, handLeft, shoulderRight, elbowRight, wristRight, handRight, hipLeft, kneeLeft, ankleLeft, footLeft, hipRight, kneeRight, ankleRight, footRight);
            }
            else
            {
                debug.hideSkeleton();
                modeManagement.DetectProximityBasedModes(0);
                LeftHandQuitEventArgs leftHandQuitEvent = new LeftHandQuitEventArgs(server, debug);
                OnLeftHandQuitEvent(leftHandQuitEvent);
                RightHandQuitEventArgs rightHandQuitEvent = new RightHandQuitEventArgs(server, debug);
                OnRightHandQuitEvent(rightHandQuitEvent);
            }
        }

        /*
        *  Change l'échelle des coordonnées d'un noeud pour qu'en X et Y il corresponde à la résolution et en Z à la distance à la Kinect.
        */
        public Joint getJoint(Skeleton ske, JointType jointID)
        {
            return Coding4Fun.Kinect.Wpf.SkeletalExtensions.ScaleTo(ske.Joints[jointID], 600, 400, 0.75f, 0.75f);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main gauche entre dans le champ.
        */
        public static void OnLeftHandTrackedEvent(LeftHandTrackedEventArgs e)
        {
            if (LeftHandTrackedEvent != null)
                LeftHandTrackedEvent(new object(), e);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main droite entre dans le champ.
        */
        public static void OnRightHandTrackedEvent(RightHandTrackedEventArgs e)
        {
            if (RightHandTrackedEvent != null)
                RightHandTrackedEvent(new object(), e);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main gauche quitte le champ.
        */
        public static void OnLeftHandQuitEvent(LeftHandQuitEventArgs e)
        {
            if (LeftHandQuitEvent != null)
                LeftHandQuitEvent(new object(), e);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main droite quitte le champ.
        */
        public static void OnRightHandQuitEvent(RightHandQuitEventArgs e)
        {
            if (RightHandQuitEvent != null)
                RightHandQuitEvent(new object(), e);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand l'utilisateur effectue un swipe right.
        */
        public static void OnSwipeEvent(SwipeEventArgs e)
        {
            if (SwipeEvent != null)
                SwipeEvent(new object(), e);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand l'utilisateur effectue un push.
        */
        public static void OnPushEvent(PushEventArgs e)
        {
            if (PushEvent != null)
                PushEvent(new object(), e);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand l'utilisateur effectue un saut.
        */
        public static void OnJumpEvent(JumpEventArgs e)
        {
            if (JumpEvent != null)
                JumpEvent(new object(), e);
        }

        /*
        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand l'utilisateur se déplace
         *  dans la zone de détection.
        */
        public static void OnUserPositionEvent(UserPositionEventArgs e)
        {
            if (UserPositionEvent != null)
                UserPositionEvent(new object(), e);
        }
    }
}