TieMeasureFlow/scripts/tests/test_calibrazione.py

"""Test della calibrazione dell'acquisitore (#83): logica pura e rotte di camera_service.

Uso: dalla radice, `uv run --python 3.13 --extra vision-worker --extra dev
--with-editable vendor/visionsuite/packages/vs-camera pytest scripts/tests -q`
(o il venv di VisionSuite come per test_camera_service.py).
"""
import base64
import importlib.util
import json
from pathlib import Path

import cv2
import numpy as np
import pytest
from fastapi.testclient import TestClient

SCRIPTS = Path(__file__).resolve().parents[1]
MODULO = SCRIPTS / "camera_service.py"


def _carica():
    spec = importlib.util.spec_from_file_location("camera_service", MODULO)
    mod = importlib.util.module_from_spec(spec)
    spec.loader.exec_module(mod)
    return mod


def una_scacchiera(square_px: int = 40, nx: int = 10, ny: int = 7, margin: int = 60) -> np.ndarray:
    """nx x ny quadrati => (nx-1) x (ny-1) angoli interni, su fondo bianco."""
    img = np.full((ny * square_px + 2 * margin, nx * square_px + 2 * margin), 255, np.uint8)
    for j in range(ny):
        for i in range(nx):
            if (i + j) % 2 == 0:
                y, x = margin + j * square_px, margin + i * square_px
                img[y:y + square_px, x:x + square_px] = 0
    return img


def una_scacchiera_densa(w: int = 640, h: int = 480, square_px: int = 40, k: float = 1e-8) -> np.ndarray:
    """#84: scacchiera che riempie tutto il campo, con distorsione a barilotto (k sui px dal centro)."""
    m = 3 * square_px  # la scacchiera continua oltre il campo: nessun bordo finto nell'immagine
    yy, xx = np.mgrid[0:h + 2 * m, 0:w + 2 * m]
    piana = (((xx // square_px) + (yy // square_px)) % 2 * 255).astype(np.uint8)
    cx, cy = w / 2.0, h / 2.0
    dx, dy = (xx[m:m + h, m:m + w] - m - cx).astype(np.float32), (yy[m:m + h, m:m + w] - m - cy).astype(np.float32)
    f = 1 + k * (dx * dx + dy * dy)
    img = cv2.remap(piana, cx + m + dx * f, cy + m + dy * f, cv2.INTER_LINEAR)
    return cv2.GaussianBlur(img, (3, 3), 0.8)  # bordi non perfettamente netti, come in camera


def residuo_reticolo(griglia: np.ndarray) -> float:
    """Residuo massimo (px) della griglia (nr,nc,2) da un reticolo affine regolare."""
    nr, nc, _ = griglia.shape
    ii, jj = np.mgrid[0:nr, 0:nc]
    A = np.stack([np.ones(nr * nc), ii.ravel(), jj.ravel()], axis=1)
    P = griglia.reshape(-1, 2)
    coef, *_ = np.linalg.lstsq(A, P, rcond=None)
    return float(np.hypot(*(A @ coef - P).T).max())


def _png(img: np.ndarray) -> bytes:
    ok, buf = cv2.imencode(".png", img)
    assert ok
    return buf.tobytes()


@pytest.fixture
def cartella(tmp_path):
    # la sorgente camera:folder fa il loop su una scacchiera: il grab la trova
    cartella = tmp_path / "immagini"
    cartella.mkdir()
    cv2.imwrite(str(cartella / "scacchiera.png"), una_scacchiera())
    return cartella


@pytest.fixture
def client(cartella, tmp_path):
    mod = _carica()
    with TestClient(mod.create_app(cartella, config_dir=tmp_path / "config")) as c:
        c.config = tmp_path / "config"
        yield c


CAMPI = {"cols": "9", "rows": "6", "square_mm": "2"}
CHIAVI_C1 = {"px_per_mm", "mm_per_px", "rms_px", "n_corners", "cols", "rows",
             "square_mm", "image_width", "image_height", "scale_spread_pct", "calibrated_at"}
# #84: campi in piu' per metodo planare (C2 con cols/rows) e per la densa
CHIAVI_PLANARE = CHIAVI_C1 | {"metodo", "distorsione", "origine"}  # #91: + origine ("camera:X" | "file:Y")
CHIAVI_DENSA = CHIAVI_PLANARE | {"residuo_rms_px", "residuo_max_px", "copertura_pct"}
SORGENTE = "camera:folder"
# #91: GET /camera/calibration = voce di libreria + "nome" + "source" (la sorgente che la usa)
CHIAVI_ATTIVA = {"source", "nome"}


def salva_con_nome(client, calcolo: dict, nome: str, **extra):
    """#91: POST /camera/calibrazioni sul calcolo_id di una risposta di /camera/calibrate."""
    return client.post("/camera/calibrazioni", json={"calcolo_id": calcolo["calcolo_id"], "nome": nome, **extra})


def carica_su(client, sorgente: str, nome: str):
    """#91: PUT /camera/calibrazione-attiva."""
    return client.put("/camera/calibrazione-attiva", json={"source": sorgente, "nome": nome})


@pytest.fixture
def cartella_densa(tmp_path):
    # #84: la sorgente camera:folder fa il loop su una scacchiera densa distorta
    cartella = tmp_path / "immagini_dense"
    cartella.mkdir()
    cv2.imwrite(str(cartella / "densa.png"), una_scacchiera_densa(k=1e-7))
    return cartella


@pytest.fixture
def client_denso(cartella_densa, tmp_path):
    mod = _carica()
    with TestClient(mod.create_app(cartella_densa, config_dir=tmp_path / "config_densa")) as c:
        c.config = tmp_path / "config_densa"
        yield c


NON_IMMAGINE = b"questo non e una immagine"


# ---- logica pura

def test_scacchiera_sintetica_da_la_scala():
    _carica()  # mette scripts/ in sys.path
    import calibrazione
    r = calibrazione.calibra_scacchiera(una_scacchiera(), 9, 6, 2.0)
    assert r["px_per_mm"] == pytest.approx(20.0, rel=0.005)
    assert r["mm_per_px"] == pytest.approx(0.05, rel=0.005)
    assert r["rms_px"] < 0.5
    assert r["n_corners"] == 54
    assert (r["image_width"], r["image_height"]) == (520, 400)
    assert r["scale_spread_pct"] < 1.0
    assert base64.b64decode(r["overlay_png"])[:8] == b"\x89PNG\r\n\x1a\n"


def test_immagine_bianca_solleva():
    _carica()
    import calibrazione
    with pytest.raises(calibrazione.CalibrazioneError, match="non trovata"):
        calibrazione.calibra_scacchiera(np.full((300, 300), 255, np.uint8), 9, 6, 2.0)


@pytest.mark.parametrize("cols,rows,quadrato", [(1, 6, 2.0), (9, 6, 0.0), (9, 6, -1.0)])
def test_parametri_invalidi_sollevano(cols, rows, quadrato):
    _carica()
    import calibrazione
    with pytest.raises(calibrazione.CalibrazioneError):
        calibrazione.calibra_scacchiera(una_scacchiera(), cols, rows, quadrato)


# ---- rotte

def test_c1_non_calibrata_404(client):
    r = client.get("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"})
    assert r.status_code == 404
    assert r.json()["detail"] == "sorgente non calibrata"


def test_c1_senza_source_400(client):
    assert client.get("/camera/calibration").status_code == 400


def test_c2_immagine_caricata_senza_salvare(client):
    r = client.post("/camera/calibrate", data={"source": "camera:folder", **CAMPI},
                    files={"image": ("s.png", _png(una_scacchiera()), "image/png")})
    assert r.status_code == 200, r.text
    corpo = r.json()
    assert CHIAVI_PLANARE | {"overlay_png", "calcolo_id"} == set(corpo)  # #91: niente "saved", niente "source"
    assert corpo["metodo"] == "planare" and corpo["distorsione"] is False  # #84: con cols/rows nulla cambia
    assert corpo["origine"] == "file:s.png"
    assert corpo["px_per_mm"] == pytest.approx(20.0, rel=0.005)
    # il calcolo non salva mai
    assert client.get("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"}).status_code == 404
    assert not client.config.exists() or not list(client.config.iterdir())


def test_c2_save_true_viene_ignorato(client):
    # #91: il vecchio campo save non salva piu' nulla
    r = client.post("/camera/calibrate", data={"source": "camera:folder", "save": "true", **CAMPI})
    assert r.status_code == 200, r.text
    assert client.get("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"}).status_code == 404
    assert client.get("/camera/calibrazioni").json()["calibrazioni"] == []
    assert not client.config.exists() or not list(client.config.iterdir())


def test_c2_c1_c3_ciclo_con_grab_dalla_sorgente(client):
    # nessun file: grab da camera:folder (la scacchiera in cartella)
    r = client.post("/camera/calibrate", data={"source": "camera:folder", **CAMPI})
    assert r.status_code == 200, r.text
    assert r.json()["origine"] == "camera:folder"
    assert salva_con_nome(client, r.json(), "Banco").status_code == 201  # #91: si salva con nome, dopo

    # salvata ma non ancora caricata sulla sorgente
    assert client.get("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"}).status_code == 404
    assert carica_su(client, "camera:folder", "Banco").status_code == 200

    r1 = client.get("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"})
    assert r1.status_code == 200
    assert set(r1.json()) == CHIAVI_PLANARE | CHIAVI_ATTIVA  # nessun overlay nel file salvato
    assert r1.json()["px_per_mm"] == pytest.approx(20.0, rel=0.005)
    assert r1.json()["source"] == "camera:folder" and r1.json()["nome"] == "Banco"
    file_salvati = list((client.config / "calibrazioni").glob("*.json"))
    assert len(file_salvati) == 1
    assert json.loads(file_salvati[0].read_text(encoding="utf-8"))["cols"] == 9

    # DELETE /camera/calibration scollega: la libreria resta
    assert client.delete("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"}).status_code == 204
    assert client.get("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"}).status_code == 404
    assert len(list((client.config / "calibrazioni").glob("*.json"))) == 1
    # scollegare di nuovo e' idempotente
    assert client.delete("/camera/calibration", params={"source": "camera:folder"}).status_code == 204


def test_c2_scacchiera_non_trovata_422(client):
    bianca = np.full((300, 300), 255, np.uint8)
    r = client.post("/camera/calibrate", data={"source": "camera:folder", **CAMPI},
                    files={"image": ("b.png", _png(bianca), "image/png")})
    assert r.status_code == 422
    assert "non trovata" in r.json()["detail"]


def test_c2_parametri_invalidi_422(client):
    r = client.post("/camera/calibrate",
                    data={"source": "camera:folder", "cols": "1", "rows": "6", "square_mm": "2"},
                    files={"image": ("s.png", _png(una_scacchiera()), "image/png")})
    assert r.status_code == 422


def test_c2_immagine_illeggibile_422(client):
    r = client.post("/camera/calibrate", data={"source": "camera:folder", **CAMPI},
                    files={"image": ("x.png", NON_IMMAGINE, "image/png")})
    assert r.status_code == 422


def test_c2_errori_camera_come_grab(client):
    r = client.post("/camera/calibrate", data={"source": "camera:non-esiste", **CAMPI})
    assert r.status_code == 404


def test_due_nomi_simili_hanno_file_diversi(client):
    # #91: i nomi si ripuliscono come prima (hash sul nome originale): due nomi diversi non si pestano
    r = client.post("/camera/calibrate", data={"source": "camera:folder", **CAMPI},
                    files={"image": ("s.png", _png(una_scacchiera()), "image/png")})
    assert r.status_code == 200
    for nome in ("banco a b", "banco a_b"):
        assert salva_con_nome(client, r.json(), nome).status_code == 201
    assert len(list((client.config / "calibrazioni").glob("*.json"))) == 2


def test_c4_pagina_html(client):
    r = client.get("/calibrazione")
    assert r.status_code == 200
    assert r.headers["content-type"].startswith("text/html")
    assert "Acquisisci e calibra" in r.text
    assert "Lato dello scacco" in r.text and 'id="cols"' not in r.text  # #84: un solo campo
    assert "http://" not in r.text and "https://" not in r.text  # offline, niente CDN


# ---- #84: calibrazione densa (logica pura)

def test_densa_trova_la_griglia_da_sola_e_la_scala():
    _carica()
    import calibrazione
    r, mappa = calibrazione.calibra_scacchiera_densa(una_scacchiera_densa(k=1e-8), 2.0)
    assert (r["cols"], r["rows"]) == (15, 11)  # 640x480 con quadrati da 40 px
    assert r["n_corners"] == 15 * 11
    assert r["mm_per_px"] == pytest.approx(2.0 / 40, rel=0.005)
    assert r["px_per_mm"] == pytest.approx(20.0, rel=0.005)
    assert r["metodo"] == "densa" and r["distorsione"] is True
    assert r["residuo_max_px"] < 0.3 and r["residuo_rms_px"] <= r["residuo_max_px"]
    assert 60 < r["copertura_pct"] <= 100
    assert (r["image_width"], r["image_height"]) == (640, 480)
    assert base64.b64decode(r["overlay_png"])[:8] == b"\x89PNG\r\n\x1a\n"
    assert mappa.shape == (480, 640) and mappa.pixel_size == pytest.approx(0.05, rel=0.005)


def test_densa_raddrizza_su_griglia_regolare():
    _carica()
    import calibrazione
    img = una_scacchiera_densa(k=1e-7)  # distorsione marcata: ai bordi ~5 %
    r, mappa = calibrazione.calibra_scacchiera_densa(img, 2.0)
    assert (r["cols"], r["rows"]) == (15, 11)
    # prima la griglia e' curva, dopo e' un reticolo regolare
    assert residuo_reticolo(calibrazione._trova_griglia(img)) > 1.0
    pronta = calibrazione._prepara_mappa(mappa)
    dritta = calibrazione.raddrizza(img, pronta)
    assert dritta.shape == img.shape
    assert residuo_reticolo(calibrazione._trova_griglia(dritta)) < 0.3


@pytest.mark.parametrize("cosa", ["bianca", "scacchiera_piccola"])
def test_densa_senza_griglia_solleva(cosa):
    _carica()
    import calibrazione
    img = (np.full((300, 300), 255, np.uint8) if cosa == "bianca"
           else una_scacchiera_densa(80, 60, 20))  # 3x2 angoli: meno di 3x3
    with pytest.raises(calibrazione.CalibrazioneError, match="non trovata"):
        calibrazione.calibra_scacchiera_densa(img, 2.0)


@pytest.mark.parametrize("quadrato", [0.0, -1.0, float("nan")])
def test_densa_quadrato_invalido_solleva(quadrato):
    _carica()
    import calibrazione
    with pytest.raises(calibrazione.CalibrazioneError):
        calibrazione.calibra_scacchiera_densa(una_scacchiera_densa(), quadrato)


def test_archivio_mappa_cache_e_invalidazione(tmp_path):
    _carica()
    import calibrazione
    _, mappa = calibrazione.calibra_scacchiera_densa(una_scacchiera_densa(), 2.0)
    arch = calibrazione.Archivio(tmp_path)
    assert arch.leggi_mappa("s") is None
    arch.salva_nome("cal", {"a": 1}, mappa)  # #91: salvataggio con nome + attivazione sulla sorgente
    arch.attiva("s", "cal")
    prima = arch.leggi_mappa("s")
    assert prima is not None and arch.leggi_mappa("s") is prima  # cache in memoria
    assert not list(tmp_path.rglob("*.tmp*"))  # niente temporanei rimasti
    arch.salva_nome("cal", {"a": 2}, mappa, sovrascrivi=True)  # file riscritto -> cache invalidata
    assert arch.leggi_mappa("s") is not prima
    arch.salva_nome("cal", {"a": 3}, sovrascrivi=True)  # salvataggio senza mappa (planare): la vecchia sparisce
    assert arch.leggi_mappa("s") is None and not list(tmp_path.rglob("*.npz"))


# ---- #84: rotte con la calibrazione densa

def _grigio(r) -> np.ndarray:
    return cv2.imdecode(np.frombuffer(r.content, np.uint8), cv2.IMREAD_GRAYSCALE)


def test_c2_senza_cols_rows_e_densa(client_denso):
    r = client_denso.post("/camera/calibrate", data={"source": SORGENTE, "square_mm": "2"})
    assert r.status_code == 200, r.text
    corpo = r.json()
    assert CHIAVI_DENSA | {"overlay_png", "calcolo_id"} == set(corpo)
    assert corpo["metodo"] == "densa" and corpo["distorsione"] is True
    assert (corpo["cols"], corpo["rows"]) == (15, 11)
    assert corpo["px_per_mm"] == pytest.approx(1.0 / corpo["mm_per_px"])
    assert not client_denso.config.exists() or not list(client_denso.config.iterdir())


def test_c2_solo_cols_o_solo_rows_422(client_denso):
    r = client_denso.post("/camera/calibrate", data={"source": SORGENTE, "square_mm": "2", "cols": "9"})
    assert r.status_code == 422


def test_grab_raddrizzato_se_calibrata_e_grezzo_a_richiesta(client_denso, cartella_densa):
    originale = cv2.imread(str(cartella_densa / "densa.png"), cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
    prima = client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE})
    assert prima.headers["x-raddrizzato"] == "no"  # non calibrata: frame com'e'
    assert np.array_equal(_grigio(prima), originale)

    r = client_denso.post("/camera/calibrate", data={"source": SORGENTE, "square_mm": "2"})
    assert r.status_code == 200, r.text
    assert salva_con_nome(client_denso, r.json(), "Densa").status_code == 201  # #91: salvata con nome
    libreria = client_denso.config / "calibrazioni"
    json_salvati, mappe = list(libreria.glob("*.json")), list(libreria.glob("*.npz"))
    assert len(json_salvati) == 1 and len(mappe) == 1
    assert mappe[0].stem == json_salvati[0].stem  # stesso nome del JSON
    assert client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE}).headers["x-raddrizzato"] == "no"  # salvata != attiva
    assert carica_su(client_denso, SORGENTE, "Densa").status_code == 200
    saved = client_denso.get("/camera/calibration", params={"source": SORGENTE}).json()
    assert set(saved) == CHIAVI_DENSA | CHIAVI_ATTIVA and saved["metodo"] == "densa"

    dopo = client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE})
    assert dopo.status_code == 200 and dopo.headers["x-raddrizzato"] == "si"
    import calibrazione
    dritta = _grigio(dopo)
    assert dritta.shape == originale.shape
    assert not np.array_equal(dritta, originale)
    assert residuo_reticolo(calibrazione._trova_griglia(dritta)) < 0.3  # griglia regolare

    grezzo = client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE, "grezzo": True})
    assert grezzo.headers["x-raddrizzato"] == "no"
    assert np.array_equal(_grigio(grezzo), originale)

    # la calibrazione parte sempre dal frame grezzo: ricalibrare dalla sorgente da' lo stesso mm/px
    di_nuovo = client_denso.post("/camera/calibrate", data={"source": SORGENTE, "square_mm": "2"})
    assert di_nuovo.json()["mm_per_px"] == pytest.approx(r.json()["mm_per_px"])
    assert di_nuovo.json()["residuo_max_px"] < 0.3


def test_grab_grezzo_non_booleano_400(client_denso):
    r = client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE, "grezzo": "si"})
    assert r.status_code == 400


def test_scollega_lascia_la_libreria_ed_elimina_toglie_la_mappa(client_denso):
    r = client_denso.post("/camera/calibrate", data={"source": SORGENTE, "square_mm": "2"})
    salva_con_nome(client_denso, r.json(), "Densa")
    carica_su(client_denso, SORGENTE, "Densa")
    libreria = client_denso.config / "calibrazioni"
    assert list(libreria.glob("*.npz"))
    # scollegare: il frame torna com'e', ma la voce (e la mappa) restano in libreria
    assert client_denso.delete("/camera/calibration", params={"source": SORGENTE}).status_code == 204
    assert client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE}).headers["x-raddrizzato"] == "no"
    assert list(libreria.glob("*.npz")) and list(libreria.glob("*.json"))
    # eliminare la voce toglie JSON e mappa
    carica_su(client_denso, SORGENTE, "Densa")
    assert client_denso.delete("/camera/calibrazioni", params={"nome": "Densa"}).status_code == 204
    assert not list(libreria.glob("*.npz")) and not list(libreria.glob("*.json"))
    assert client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE}).headers["x-raddrizzato"] == "no"


def test_ricalibrare_planare_toglie_la_mappa_densa(client_denso):
    densa = client_denso.post("/camera/calibrate", data={"source": SORGENTE, "square_mm": "2"})
    salva_con_nome(client_denso, densa.json(), "Cal")
    carica_su(client_denso, SORGENTE, "Cal")
    libreria = client_denso.config / "calibrazioni"
    assert list(libreria.glob("*.npz"))
    planare = client_denso.post("/camera/calibrate", data={"source": SORGENTE, **CAMPI},
                                files={"image": ("s.png", _png(una_scacchiera()), "image/png")})
    assert planare.status_code == 200 and planare.json()["metodo"] == "planare"
    assert salva_con_nome(client_denso, planare.json(), "Cal").status_code == 409  # nome gia' preso
    assert salva_con_nome(client_denso, planare.json(), "Cal", sovrascrivi=True).status_code == 201
    assert not list(libreria.glob("*.npz"))  # niente mappa vecchia che raddrizza a vuoto
    assert client_denso.post("/camera/grab", json={"source": SORGENTE}).headers["x-raddrizzato"] == "no"