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//  EgalTech 2023-2023
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// File : IntersLineCyl.cpp        Data : 16.05.23          Versione : 2.5e3
// Contenuto : Implementazione della intersezione linea/cilindro.
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// Modifiche : 16.05.23 DS Creazione modulo.
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//--------------------------- Include ----------------------------------------
#include "stdafx.h"
#include "IntersLineCyl.h"
#include "/EgtDev/Include/EGkFrame3d.h"
#include "/EgtDev/Include/EGkIntersLineCylinder.h"
#include "/EgtDev/Include/ENkPolynomialRoots.h"

using namespace std ;

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// Linea e cilindro sono nel medesimo riferimento.
// Il cilindro è centrato sull'asse Z e appoggiato sul piano XY.
// In caso di intersezione viene restituito true e i parametri in dU1 e dU2.
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bool
IntersLineCyl( const Point3d& ptP, const Vector3d& vtV, double dH, double dRad, bool bTapLow, bool bTapUp,
               double& dU1, Point3d& ptInt1, Vector3d& vtN1, double& dU2, Point3d& ptInt2, Vector3d& vtN2, bool bIgnoreTap, bool bInvertNormals)
{
   dU1 = NAN ;
   dU2 = NAN ;

   // Verifico il versore
   if ( vtV.IsSmall())
      return false ;

   // Verifico il cilindro
   if ( dRad < EPS_SMALL  ||  dH < EPS_SMALL)
      return false ;

   // Determino le eventuali intersezioni con le due basi a quota minima e massima (solo se linea non parallela ad esse)
   int nBasInt = 0 ;
   if ( abs( vtV.z) > EPS_ZERO) {
      // le linee tangenti al cilindro non sono considerate intersecanti
      double dEpsRad = ( vtV.IsZeroXY() ? - EPS_SMALL : EPS_SMALL) ;
      if ( bIgnoreTap)
         dEpsRad = 0. ;
      ptInt1 = ptP + ( ( 0 - ptP.z) / vtV.z) * vtV ;
      if ( ptInt1.x * ptInt1.x + ptInt1.y * ptInt1.y < dRad * dRad + 2 * dRad * dEpsRad) {
         nBasInt += 1 ;
         vtN1 = - Z_AX ;
         dU1 = ( ( 0 - ptP.z) / vtV.z) ;
      }
      ptInt2 = ptP + ( ( dH - ptP.z) / vtV.z) * vtV ;  
      if ( ptInt2.x * ptInt2.x + ptInt2.y * ptInt2.y < dRad * dRad + 2 * dRad * dEpsRad) {
         nBasInt += 2 ;
         vtN2 = Z_AX ;
         dU2 = ( ( dH - ptP.z) / vtV.z) ;
      }
   }

   // Se la linea interseca entrambe le basi, si sono trovate le due intersezioni
   if ( nBasInt == 3) {
      if ( dU1 > dU2) {
         swap( dU1, dU2) ;
         swap( ptInt1, ptInt2) ;
         swap( vtN1, vtN2) ;
      }
      if ( bInvertNormals) {
         vtN1 *= - 1 ;
         vtN2 *= - 1 ;
      }
      // Trovate intersezioni
      return true ;
   }

   // Determino le intersezioni con la superficie laterale del cilindro
   DBLVECTOR vdCoeff{ ptP.x * ptP.x + ptP.y * ptP.y - dRad * dRad,
                      2 * ( ptP.x * vtV.x + ptP.y * vtV.y),
                      vtV.x * vtV.x + vtV.y * vtV.y} ;
   DBLVECTOR vdRoots ;
   int nRoot = PolynomialRoots( 2, vdCoeff, vdRoots) ;

   // Epsilon per piani di tappo
   double dEpsLow = ( bTapLow ? - EPS_SMALL : EPS_SMALL) ;
   double dEpsUp = ( bTapUp ? EPS_SMALL : - EPS_SMALL) ;
   if ( bIgnoreTap) {
      dEpsLow = 0. ;
      dEpsUp = 0. ;
   }

   // Elimino le soluzioni cha danno intersezioni fuori dai limiti in Z del cilindro
   if ( nRoot == 2) {
      double dIntZ2 = ptP.z + vdRoots[1] * vtV.z ;
      if ( dIntZ2 < 0 + dEpsLow  ||  dIntZ2 > dH + dEpsUp)
         -- nRoot ;
   }
   if ( nRoot >= 1) {
      double dIntZ1 = ptP.z + vdRoots[0] * vtV.z ;
      if ( dIntZ1 < 0 + dEpsLow  ||  dIntZ1 > dH + dEpsUp) {
         if ( nRoot == 2)
            vdRoots[0] = vdRoots[1] ;
         -- nRoot ;
      }
   }

   // Due soluzioni: la retta interseca due volte la superficie laterale
   if ( nRoot == 2) {
      // Punti di intersezione con la superficie del cilindro
      ptInt1 = ptP + vdRoots[0] * vtV ;
      ptInt2 = ptP + vdRoots[1] * vtV ;
      dU1 = vdRoots[0] ;
      dU2 = vdRoots[1] ;
      // Determino le normali
      vtN1.Set( ptInt1.x, ptInt1.y, 0) ;
      vtN1.Normalize() ;
      vtN2.Set( ptInt2.x, ptInt2.y, 0) ;
      vtN2.Normalize() ;
      if ( dU1 > dU2) {
         swap( dU1, dU2) ;
         swap( ptInt1, ptInt2) ;
         swap( vtN1, vtN2) ;
      }
      if ( bInvertNormals) {
         vtN1 *= - 1 ;
         vtN2 *= - 1 ;
      }
      // Trovate intersezioni
      return true ;
   }

   // Una soluzione : la retta interseca la superficie laterale e un piano
   else if ( nRoot == 1) {
      // Se piano superiore
      if ( nBasInt == 2) {
         // Punto di intersezione
         dU1 = vdRoots[0] ;
         ptInt1 = ptP + vdRoots[0] * vtV ;
         // Normale alla superficie del cilindro verso l'interno
         vtN1.Set( ptInt1.x, ptInt1.y, 0) ;
         vtN1.Normalize() ;
      }
      // altrimenti piano inferiore
      else if ( nBasInt == 1) {
         // Punto di intersezione
         dU2 = vdRoots[0] ;
         ptInt2 = ptP + vdRoots[0] * vtV ;
         // Normale alla superficie del cilindro verso l'interno
         vtN2.Set( ptInt2.x, ptInt2.y, 0) ;
         vtN2.Normalize() ;
      }
      // altrimenti niente
      else
         return false ;
      if ( dU1 > dU2) {
         swap( dU1, dU2) ;
         swap( ptInt1, ptInt2) ;
         swap( vtN1, vtN2) ;
      }
      if ( bInvertNormals) {
         vtN1 *= - 1 ;
         vtN2 *= - 1 ;
      }
      // Trovate intersezioni
      return true ;
   }

   // Nessuna soluzione : nessuna intersezione 
   else
      return false ;
}

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// Riferimento con origine nel centro della base e asse di simmetria coincidente con l'asse Z.
// La funzione restituisce true in caso di intersezione, false altrimenti.
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bool
IntersLineCyl( const Point3d& ptLineSt, const Vector3d& vtLineDir,
               const Frame3d& CylFrame, double dH, double dRad, bool bTapLow, bool bTapUp,
               double& dU1, Point3d& ptInt1, Vector3d& vtN1, double& dU2, Point3d& ptInt2, Vector3d& vtN2, bool bIgnoreTap, bool bInvertNormals)
{
   // Porto la linea nel riferimento del cilindro
   Point3d ptP = GetToLoc( ptLineSt, CylFrame) ;
   Vector3d vtV = GetToLoc( vtLineDir, CylFrame) ;
   if ( IntersLineCyl( ptP, vtV, dH, dRad, bTapLow, bTapUp,
                       dU1, ptInt1, vtN1, dU2, ptInt2, vtN2, bIgnoreTap, bInvertNormals))
   {
      ptInt1.ToGlob( CylFrame) ;
      vtN1.ToGlob( CylFrame) ;
      ptInt2.ToGlob( CylFrame) ;
      vtN2.ToGlob( CylFrame) ;
      return true ;
   }
   return false ;
}

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// Linea e cilindro sono nel medesimo riferimento.
// Il cilindro è definito con centro della base, asse, raggio e altezza.
// In caso di intersezione viene restituito true e i parametri in dU1 e dU2.
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bool
IntersLineCyl( const Point3d& ptL, const Vector3d& vtL,
               const Point3d& ptCyl, const Vector3d& vtCyl, double dRad, double dHeight,
               double& dU1, double& dU2) 
{
  // Riferimento intrinseco del cilindro
   Frame3d frCyl ;
   if ( ! frCyl.Set( ptCyl, vtCyl))
      return false ;
  // Ora eseguo i conti nel riferimento intrinseco
   bool bTapLow = false ;
   bool bTapUp = false ;
   bool bIgnoreTap = true ;
   Point3d ptInt1, ptInt2 ;
   Vector3d vtN1, vtN2 ;
   return IntersLineCyl( ptL, vtL, frCyl, dHeight, dRad, bTapLow, bTapUp,
                         dU1, ptInt1, vtN1, dU2, ptInt2, vtN2, bIgnoreTap) ;
}

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// Linea e cilindro sono nel medesimo riferimento.
// Il cilindro è definito con centri delle due basi, e raggio.
// In caso di intersezione viene restituito true e i parametri in dU1 e dU2.
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bool
IntersLineCyl( const Point3d& ptL, const Vector3d& vtL,
               const Point3d& ptCyl1, const Point3d& ptCyl2, double dRad,
               double& dU1, double& dU2)
{
  // Determino asse ed altezza del cilindro
   Vector3d vtCyl = ptCyl2 - ptCyl1 ;
   double dHeight = vtCyl.Len() ;
   if ( dHeight < EPS_SMALL)
      return false ;
   vtCyl /= dHeight ;
  // Riferimento intrinseco del cilindro
   Frame3d frCyl ;
   if ( ! frCyl.Set( ptCyl1, vtCyl))
      return false ;
  // Ora eseguo i conti nel riferimento intrinseco
   bool bTapLow = false ;
   bool bTapUp = false ;
   bool bIgnoreTap = true ;
   Point3d ptInt1, ptInt2 ;
   Vector3d vtN1, vtN2 ;
   return IntersLineCyl( ptL, vtL, frCyl, dHeight, dRad, bTapLow, bTapUp,
                         dU1, ptInt1, vtN1, dU2, ptInt2, vtN2, bIgnoreTap) ;
}

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// linea già nel riferimento intrinseco del cilindro
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bool IntersLineCyl( const Point3d& ptL, const Vector3d& vtL,
                    double dRad, double dHeight,
                    double& dU1, double& dU2)
{
   Point3d ptInt1, ptInt2 ;
   Vector3d vtN1, vtN2 ;
   bool bTapLow = false, bTapUp = false ;
   bool bIgnoreTap = true ;
   return IntersLineCyl( ptL, vtL, dHeight, dRad, bTapLow, bTapUp,
                         dU1, ptInt1, vtN1, dU2, ptInt2, vtN2, bIgnoreTap) ;
}


//----------------------------------------------------------------------------
// funzione esposta per altre dll
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bool
IntersLineCyl( const Point3d& ptLineSt, const Vector3d& vtLineDir,
               const Frame3d& CylFrame, double dH, double dRad,
               double& dU1, Point3d& ptInt1, Vector3d& vtN1, double& dU2, Point3d& ptInt2, Vector3d& vtN2)
{
   return IntersLineCyl( ptLineSt, vtLineDir, CylFrame, dH, dRad, false, false,
                         dU1, ptInt1, vtN1, dU2, ptInt2, vtN2, true, false) ;
}