#include "stdafx.h"
#include <math.h>
#include ".\AdvanceJPEG-LS\AdvanceJPEG-LSCode.h"
#include "HyperspectralImagCode.h"
//高光譜圖像編碼器
CHyperspectralImageCode::CHyperspectralImageCode()
{
	HyperspectralDataFormat=BFILE;
	BandNumber=Height=Width=OnePixelBytes=OnePixelBits=LinesPerCompressBlock=AllowMaxError=0;
	lpHead=NULL;
	lpImageData=NULL;
	HImageWidth=HImageHeight=HImageBand=HBitPerPixel=HDataStartPosition=HImageFormat=OneLineAuxDataWidth=0;
	lpIMF=NULL;
	lpImageIndex=NULL;
	lpCompressUnit=NULL;
	lpPredictTable=NULL;
	lpCodeStreamBuf=NULL;
}
CHyperspectralImageCode::~CHyperspectralImageCode()
{
	EndHyperspectralCode();
}
void CHyperspectralImageCode::EndHyperspectralCode()
{
	int i;
	if(HMF.IsOpen()==TRUE)HMF.Close();
	if(lpImageIndex!=NULL){delete lpImageIndex;lpImageIndex=NULL;}
	if(lpIMF!=NULL)
	{
		for(i=0;i<BandNumber;i++)
		{
			if(lpIMF[i]->IsOpen()==TRUE)lpIMF[i]->Close();
			delete lpIMF[i];
		}
		delete lpIMF;
		lpIMF=NULL;
	}
	if(lpPredictTable!=NULL)delete lpPredictTable;lpPredictTable=NULL;
	if(CMF.IsOpen()==TRUE)
	{
		CMF.Close();
		lpCodeStreamBuf=NULL;
	}
	else
	{ 
		if(lpCodeStreamBuf!=NULL)delete lpCodeStreamBuf;
		lpCodeStreamBuf=NULL;
	}
	if(lpCompressUnit!=NULL)
	{
		for(i=0;i<BandNumber;i++)
		{
			lpCompressUnit[i]->EndCode();
			delete lpCompressUnit[i];
		}
		delete lpCompressUnit;
		lpCompressUnit=NULL;
	}
	BandNumber=Height=Width=OnePixelBytes=OnePixelBits=LinesPerCompressBlock=AllowMaxError=0;
}
//OMIS相關圖像格式時
BOOL CHyperspectralImageCode::LoadHyperspectralImageFile(LPCTSTR pHFile,
														 int OneLineImageAuxDataL/*每掃描行圖像輔助數據數*/)
{
	LPBYTE lpHpic;
	int i=::GetFileLength(pHFile);//取得完整高光譜數據長度
	if(HMF.CreateFileMap(pHFile,//創建文件映射內存
						PAGE_READONLY,
						i,
						NULL,
						OPEN_ALWAYS)!=NULL)
	{
		lpHpic=(LPBYTE)HMF.MapOfFile(0,i);
		lpHead=(stAuxMsg *)lpHpic;
		if(lpHead->iImageBand<=MAXBANDNUMBER&&lpHead->iBitPerPixel<=MAXBITPERPIXEL)
		{
			lpImageData=lpHpic+lpHead->iDataStartPosition;//高光譜數據指針
			BandNumber=HImageBand=lpHead->iImageBand;//波段數
			HImageWidth=lpHead->iImageWidth;//高光譜數據寬度
			Height=HImageHeight=lpHead->iImageHeight;//高光譜數據高度
			OnePixelBits=HBitPerPixel=lpHead->iBitPerPixel;//每象素比特數
			HDataStartPosition=lpHead->iDataStartPosition;//高光譜數據在文件中的實際位置
			HyperspectralDataFormat=HImageFormat=lpHead->iImageFormat;//高光譜數據格式
			OneLineAuxDataWidth=OneLineImageAuxDataL;
			Width=HImageWidth-OneLineImageAuxDataL;//每行圖像的寬度要減出輔助數據項
			if(OnePixelBits<=8)OnePixelBytes=1;//由象素比特數產生單象素字節數
			else OnePixelBytes=2;

			return TRUE;
		}
		else
		{
			HMF.Close();
			return FALSE;
		}
	}
	return FALSE;
}
//純圖像格式時,任何高光譜數據都可以先轉化為單波段純圖像格式再行壓縮.
BOOL CHyperspectralImageCode::LoadHyperspectralImageFile(LPCTSTR *lpIFileList,
														int BandN,
														int H,
														int W,
														int Bytes,
														int Bits)
{//這是從單波段純圖像列表中加載高光譜數據
	int i,l;
	if(BandN<=MAXBANDNUMBER&&Bits<=MAXBITPERPIXEL)
	{
		HyperspectralDataFormat=BFILE;//數據格式標志
		OneLineAuxDataWidth=0;//沒有輔助數據
		BandNumber=HImageBand=BandN;//波段數
		Height=HImageHeight=H;//圖像高度
		Width=HImageWidth=W;//圖像寬度
		OnePixelBits=HBitPerPixel=Bits;//單象素比特數
		OnePixelBytes=Bytes;//單象素字節數
		l=H*W*Bytes;//最小文件長度
		for(i=0;i<BandN;i++)
		{//檢查每個文件是否有足夠的長度
			if((int)::GetFileLength(lpIFileList[i])<l)
			{
				break;
			}
		}
		if(i<BandN)
		{//中間有文件不足最小長度時,加載高光譜數據失敗
			return FALSE;
		}
		lpIMF=new CMapFile *[BandN];//創建映射文件表
		for(i=0;i<BandN;i++)
		{
			lpIMF[i]=new CMapFile;
		}
		lpImageIndex=new LPBYTE[BandN];//創建各波段數據指針表
		for(i=0;i<BandN;i++)
		{
			if(lpIMF[i]->CreateFileMap(lpIFileList[i],
									PAGE_READONLY,
									l,
									NULL,
									OPEN_ALWAYS)!=NULL)
			{
				lpImageIndex[i]=(LPBYTE)lpIMF[i]->MapOfFile(0,l);//從映射文件中獲得數據指針表
			}
			else break;
		}
		if(i<BandN)
		{//若其中有文件映射失敗,清理已創建的對象.
			for(i=0;i<BandN;i++)
			{
				delete lpIMF[i];
			}
			delete lpIMF;lpIMF=NULL;
			delete lpImageIndex;lpImageIndex=NULL;
			return FALSE;
		}
		return TRUE;
	}
	return FALSE;
}

LPBYTE CHyperspectralImageCode::GetOneLineImageData(int Band,int Line)//直接從原始數據中取得指針
{//這種方式支持純圖像格式及BSQ_H、BIL_H格式
	if(HyperspectralDataFormat==BFILE)//純圖像格式
	{
		return lpImageIndex[Band]+Line*Width*OnePixelBytes;
	}
	else if(HyperspectralDataFormat==BSQ_H)//BSQ_H圖像格式
	{
		return lpImageData+(Band*HImageWidth*HImageHeight*OnePixelBytes)+(Line*HImageWidth*OnePixelBytes);
	}
	else if(HyperspectralDataFormat==BSQ_H)//BIL_H圖像格式
	{
		return lpImageData+(Line*HImageWidth*HImageBand*OnePixelBytes)+(Band*HImageWidth*OnePixelBytes);
	}
	return NULL;
}

void CHyperspectralImageCode::GetOneLineImageData(LPBYTE lpOneLineBuf,int Band,int Line)//從原始數據中取得數據裝入到指定緩沖
{//這種方式支持所有格式，尤其是BIP_H格式。
	LPBYTE lpLineData;
	int i,j;
	TCHAR Andcod1;
	short int Andcod2;
	if(HyperspectralDataFormat==BIP_H)//BIP_H圖像格式
	{
		lpLineData=lpImageData+(Line*HImageWidth*HImageBand*OnePixelBytes);
		//須按波段間隔采樣才能得到單一波段連續一行的數據。
		if(OnePixelBytes==1)
		{
			Andcod1=~((-1)<<OnePixelBits);
			for(i=0,j=Band;i<Width;i++,j+=HImageBand)
			{
				lpOneLineBuf[i]=lpLineData[j]&Andcod1;
			}
		}
		else
		{
			Andcod2=~((-1)<<OnePixelBits);
			for(i=0,j=Band;i<Width;i++,j+=HImageBand)
			{
				*(((short int *)lpOneLineBuf)+i)=(*(((short int *)lpLineData)+j))&Andcod2;
			}
		}
	}
	else if(HyperspectralDataFormat==BIL_H||HyperspectralDataFormat==BSQ_H||HyperspectralDataFormat==BFILE)
	{
		MoveMemory(lpOneLineBuf,GetOneLineImageData(Band,Line),Width*OnePixelBytes);
		if(OnePixelBytes==1)
		{
			Andcod1=~((-1)<<OnePixelBits);
			for(i=0;i<Width;i++)
			{
				lpOneLineBuf[i]&=Andcod1;
			}
		}
		else
		{
			Andcod2=~((-1)<<OnePixelBits);
			for(i=0;i<Width;i++)
			{
				*(((short int *)lpOneLineBuf)+i)&=Andcod2;
			}
		}
	}
}
//從原始數據中取得每行輔助數據裝入到指定緩沖
int CHyperspectralImageCode::GetOneLineAuxData(LPBYTE lpOneLineBuf,int Band,int Line)
{//這種方式支持BSQ_H、BIL_H格式。
	if(HyperspectralDataFormat==BIL_H||HyperspectralDataFormat==BSQ_H)
	{
		MoveMemory(lpOneLineBuf,
					GetOneLineImageData(Band,Line)+Width*OnePixelBytes,
					OneLineAuxDataWidth*OnePixelBytes);
		return OneLineAuxDataWidth*OnePixelBytes;
	}
	return 0;
}
//為輸出碼流準備緩沖
void CHyperspectralImageCode::PrepareCodeStreamBuf(int OneBlockLines,LPCTSTR CodeFileName,int AllowError)
{
	int i;
	CompressFile=CodeFileName;
	LinesPerCompressBlock=OneBlockLines;
	i=OneBlockLines*Width*BandNumber*OnePixelBits/8;
	if(AllowError>=4)i/=2;
	if(AllowError>=32)i/=2;
	if(AllowError>=80)i/=2;
	if(lpCodeStreamBuf!=NULL)
	{
		if(i!=StreamBufLength)
		{
			delete lpCodeStreamBuf;
			lpCodeStreamBuf=new BYTE[i];
			StreamBufLength=i;
		}
	}
	else
	{
		lpCodeStreamBuf=new BYTE[i];
		StreamBufLength=i;
	}
	ClearCodeStreamBuf();
}
void CHyperspectralImageCode::ClearCodeStreamBuf()
{
	ZeroMemory(lpCodeStreamBuf,StreamBufLength);
}
//從輸入的字符串中裝入預測波段的配置
void CHyperspectralImageCode::LoadPredictTable(LPCTSTR lpAsc)
{
	TCHAR *lpasc;
	int i,j,k,l;
	if(lpPredictTable!=NULL)delete lpPredictTable;
	lpPredictTable=new short int[BandNumber];
	l=strlen(lpAsc)+2;
	lpasc=new TCHAR[l];
	strcpy(lpasc,lpAsc);
	for(i=0,j=0;i<BandNumber&&j<l;i++)
	{
		for(;lpasc[j]!='-'&&(lpasc[j]>'9'||lpasc[j]<'0')&&j<l;j++);
		k=j;
		for(;lpasc[j]=='-'||(lpasc[j]<='9'&&lpasc[j]>='0')&&j<l;j++);
		lpasc[j]='\0';
		lpPredictTable[i]=atoi(lpasc+k);
	}
	if(i<BandNumber)for(;i<BandNumber;i++)lpPredictTable[i]=-1;
	delete lpasc;
}
//一般在調用預測波段配置后才可調用
void CHyperspectralImageCode::CreatCompressObject()//根據波段數創建相應數量的壓縮對象
{
	int i;
	lpCompressUnit=new CAdvanceJepgLSOneLineCode *[BandNumber];
	for(i=0;i<BandNumber;i++)
	{
		lpCompressUnit[i]=new CAdvanceJepgLSOneLineCode;
		if(lpPredictTable[i]>=0)lpCompressUnit[i]->PrepareCode(Width,lpCompressUnit[lpPredictTable[i]]);
		else lpCompressUnit[i]->PrepareCode(Width);
	}
}
//創建高光譜數據壓縮信息頭，返回頭字節數
int CHyperspectralImageCode::CreatHyperspectralCompressHead(LPBYTE lpBuf,LPBYTE &lpAuxBuf,int &AuxBufL)
{
	lpBuf[0]=HyperspectralDataFormat;//高光譜數據格式
	*((short int *)(lpBuf+1))=BandNumber;//波段數
	*((short int *)(lpBuf+3))=Width;//圖像寬
	*((short int *)(lpBuf+5))=Height;//圖像高
	if(HyperspectralDataFormat==BFILE)
	{//純圖像格式時
		*((char *)(lpBuf+7))=(char)OnePixelBits;//單象素比特數
		*((char *)(lpBuf+8))=(char)OnePixelBytes;//單象素字節數
		MoveMemory(lpBuf+9,lpPredictTable,BandNumber*sizeof(short int));//以雙字節存放預測波段號
		lpAuxBuf=NULL;AuxBufL=0;
		return 9+BandNumber*sizeof(short int);
	}
	else 
	{//高光譜數據格式時
		//以雙字節存放預測波段號
		MoveMemory(lpBuf+7,lpPredictTable,BandNumber*sizeof(short int));
		lpAuxBuf=(LPBYTE)lpHead;
		AuxBufL=sizeof(stAuxMsg)+lpHead->stLineAuxDataInfo.ladHeight*lpHead->stLineAuxDataInfo.ladWidth;
		//高光譜數據格式頭
//		MoveMemory(lpBuf+7+BandNumber*sizeof(short int),lpHead,sizeof(stAuxMsg));
		//高光譜數據格式頭中的輔助數據
//		MoveMemory(lpBuf+7+BandNumber*sizeof(short int)+sizeof(stAuxMsg),
//					lpHead+sizeof(stAuxMsg),
//					lpHead->stLineAuxDataInfo.ladHeight*lpHead->stLineAuxDataInfo.ladWidth);
		return 7+BandNumber*sizeof(short int)+sizeof(stAuxMsg)+lpHead->stLineAuxDataInfo.ladHeight*lpHead->stLineAuxDataInfo.ladWidth;
	}
	return 0;
}
//創建高光譜數據塊壓縮信息頭，返回頭字節數
int CHyperspectralImageCode::CreatBlockCompressHead(LPBYTE lpBuf,int Maxerr,int LineBG,int LineN)
{
	//前四字節用于保存塊的總字節數
	lpBuf[4]=Maxerr;//當前塊誤差界
	*((short int *)(lpBuf+5))=LineBG;//當前塊起始行
	*((short int *)(lpBuf+7))=LineN;//當前塊所包含的圖像行數
	return 9+OneLineAuxDataWidth*OnePixelBytes*BandNumber*LineN;//返回塊信息頭總字節數
}
int CHyperspectralImageCode::LoadBlockCompressHead(LPBYTE lpCodeStream,int &AllowMaxErr,int &LineBG,int &LineN)
{
	AllowMaxErr=lpCodeStream[4];
	LineBG=*((short int *)(lpCodeStream+5));
	LineN=*((short int *)(lpCodeStream+7));
	return 9+OneLineAuxDataWidth*OnePixelBytes*BandNumber*LineN;

}
//執行壓縮操作
void CHyperspectralImageCode::DoCompress(int AllowMaxErr,double *lpErrMsePerPixel,double *lpBitPerPixel)
{
	/*
			a、建立壓縮塊循環。
				b、創建壓縮塊信息頭。
				c、建立圖像行循環
					d、建立波段循環
						e、取某行某波段數據
						f、用相應的波段編碼器編碼該圖像行數據，碼流匯入總碼流。
					g、下一個波段。
				h、下一個圖像行
				i、導出壓縮塊碼流。
			j、下一個壓縮圖像塊
	*/
	int Line,i,j,LineBG,LineN,AuxData_cp,CodeBit_cp;
	LPBYTE lpAuxData=new BYTE[9+OneLineAuxDataWidth*OnePixelBytes*BandNumber*LinesPerCompressBlock];
	LPBYTE lpImageData=new BYTE[Width*OnePixelBytes+4];
	LPBYTE lpAuxD;
	int AuxL;
	double ErrMse,BitPerPixel;
	AllowMaxError=AllowMaxErr;
	//創建并保存高光譜數據壓縮頭信息
	i=CreatHyperspectralCompressHead(lpCodeStreamBuf,lpAuxD,AuxL);
	WriteDataToFile(lpCodeStreamBuf,i-AuxL);
	if(AuxL>0)AppendDataToFile(lpAuxD,AuxL);
	//執行壓縮循環
	for(Line=0;Line<Height;)
	{//這是塊循環層
		LineBG=Line;
		LineN=((Height-LineBG)>=LinesPerCompressBlock)?LinesPerCompressBlock:(Height-LineBG);
		AuxData_cp=9;
		CreatBlockCompressHead(lpAuxData,AllowMaxError,LineBG,LineN);
		for(i=0;i<BandNumber;i++)
		{//各波段編碼器復位
			lpCompressUnit[i]->InitialisationsCode(OnePixelBits,AllowMaxError);
		}
		CodeBit_cp=0;
		ErrMse=0;
		BitPerPixel=0;
		for(j=0;j<LineN;j++)
		{
			for(i=0;i<BandNumber;i++)
			{
				//取當前行圖像數據
				GetOneLineImageData(lpImageData,i,j+LineBG);
				//取當前行輔助數據
				AuxData_cp+=GetOneLineAuxData(lpAuxData+AuxData_cp,i,j+LineBG);
				//壓縮當前行圖像,碼流以比特為單位存放
				CodeBit_cp+=lpCompressUnit[i]->DoEncodeLine(lpImageData,
															OnePixelBytes,
															lpCodeStreamBuf,
															CodeBit_cp,
															&ErrMse);
			}
		}
		Line+=LineN;