bev-project/CAMERA_FLEXIBILITY_QUICK_GUIDE.md

# Camera配置灵活性方案速览

**目标**: 支持不同数量和类型的cameras  
**当前**: 6 cameras (nuScenes)  
**需求**: 灵活配置 1-N cameras

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## 🎯 五种方案速览

### 1️⃣ 简单动态配置 ⭐
```
实现难度: ★☆☆☆☆
参数增加: 0
速度影响: 0%
适用: 3-6个相似cameras

只需修改数据加载，模型代码无需改动
```

### 2️⃣ Camera Adapter ⭐⭐⭐ **推荐**
```
实现难度: ★★☆☆☆
参数增加: +4M
速度影响: +5%
适用: 不同类型cameras (广角/长焦)

每个camera有独立adapter，可学习不同处理策略
```

### 3️⃣ Mixture of Experts (MoE) ⭐⭐⭐⭐
```
实现难度: ★★★☆☆
参数增加: +10M
速度影响: +20%
适用: 多种camera类型

Router自动选择expert处理不同cameras
```

### 4️⃣ Per-Camera Attention ⭐⭐⭐⭐⭐ **最强**
```
实现难度: ★★★☆☆
参数增加: +8M
速度影响: +15%
适用: 任意cameras，需要最优性能

Camera间信息交互，动态权重融合
```

### 5️⃣ Sparse MoE ⭐⭐⭐⭐
```
实现难度: ★★★★☆
参数增加: +12M
速度影响: +10%
适用: 大量cameras (>6)

Top-K激活，高效处理多cameras
```

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## 📊 方案选择决策树

```
您有几个cameras？
  │
  ├─ 3-6个，类型相似
  │    └─→ 方案1: 简单动态配置 ✅
  │
  ├─ 4-6个，有广角+长焦
  │    └─→ 方案2: Camera Adapter ✅ 推荐
  │
  ├─ 6-8个，多种类型
  │    └─→ 方案3: MoE 或 方案4: Attention
  │
  └─ >8个，异构系统
       └─→ 方案5: Sparse MoE
```

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## 🚀 针对您的项目建议

### 现状
```
✅ Phase 4A Task-GCA训练中
✅ Epoch 6/20 (32%完成)
✅ 预计11/13完成
```

### 推荐方案: Camera Adapter

**时机**: 等Task-GCA训练完成后 (11/13后)

**理由**:
1. ✅ 与Task-GCA架构兼容
2. ✅ 实现快 (1周)
3. ✅ 风险低
4. ✅ ROI高 (性能+1-2%)

**组合架构**:
```
Input (N cameras)
  ↓
Swin Backbone (共享)
  ↓
Camera Adapters (N个独立) ← 新增
  ↓
LSS Transform
  ↓
BEV Pooling
  ↓
Fuser
  ↓
Decoder
  ↓
Task-specific GCA (已有)
  ├─ Detection GCA
  └─ Segmentation GCA
  ↓
Heads
```

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## 📋 实施计划

### Phase A: Camera Adapter实现 (1周)

```bash
# Day 1-2: 代码实现
创建: mmdet3d/models/vtransforms/camera_aware_lss.py
修改: mmdet3d/models/fusion_models/bevfusion.py
测试: tests/test_camera_adapter.py

# Day 3-4: 配置和集成
创建: configs/.../multitask_camera_adapter.yaml
验证: 加载现有checkpoint
测试: 前向传播正常

# Day 5: 文档
编写: CAMERA_ADAPTER_GUIDE.md
```

### Phase B: 训练和验证 (1周)

```bash
# Day 1: Fine-tune
torchpack dist-run -np 8 python tools/train.py \
  configs/.../multitask_camera_adapter.yaml \
  --load_from /data/runs/phase4a_stage1_task_gca/epoch_20.pth \
  --max_epochs 5

# Day 2-4: 测试不同配置
# 4 cameras: front, front_left, front_right, back
# 5 cameras: + back_left
# 6 cameras: + back_right (原配置)
# 8 cameras: + left, right (假设)

# Day 5: 性能评估和对比
```

---

## 💻 核心代码示例

### 最小实现 (Camera Adapter)

```python
# mmdet3d/models/vtransforms/camera_aware_lss.py

from .lss import LSSTransform

class CameraAwareLSS(LSSTransform):
    """Camera-aware LSS with per-camera adapters"""
    
    def __init__(self, num_cameras=6, **kwargs):
        super().__init__(**kwargs)
        
        # 每个camera的adapter (轻量级)
        self.camera_adapters = nn.ModuleList([
            nn.Sequential(
                nn.Conv2d(self.C, self.C, 3, 1, 1, groups=self.C//8),
                nn.BatchNorm2d(self.C),
                nn.ReLU(),
                nn.Conv2d(self.C, self.C, 1),
            ) for _ in range(num_cameras)
        ])
    
    def get_cam_feats(self, x, mats_dict):
        """
        x: (B, N, C, fH, fW)
        """
        B, N, C, fH, fW = x.shape
        
        # 应用camera-specific adapters
        adapted = []
        for i in range(N):
            feat = x[:, i]  # (B, C, fH, fW)
            adapted_feat = self.camera_adapters[i](feat)
            adapted.append(adapted_feat)
        
        x = torch.stack(adapted, dim=1)  # (B, N, C, fH, fW)
        
        # 继续原LSS处理
        return super().get_cam_feats(x, mats_dict)
```

**配置使用**:

```yaml
model:
  encoders:
    camera:
      vtransform:
        type: CameraAwareLSS  # 替换DepthLSSTransform
        num_cameras: 6  # 可修改为4, 5, 8...
        in_channels: 256
        out_channels: 80
        # ... 其他参数同LSSTransform
```

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## 🎓 技术细节

### BEV Pooling如何处理N个cameras？

```python
# 关键代码: mmdet3d/models/vtransforms/base.py

def bev_pool(self, geom_feats, x):
    """
    Args:
        x: (B, N, D, H, W, C)  # N可以是任意值！
        geom_feats: (B, N, D, H, W, 3) # 几何信息
    
    Process:
        1. Flatten: (B*N*D*H*W, C)
        2. 根据几何投影到BEV grid
        3. 在同一BEV位置的features累加
        4. 返回: (B, C*D, BEV_H, BEV_W)
    
    关键: 
        - N个cameras的features会自动聚合
        - 无需知道N的具体值
        - 重叠区域会累加 (implicit fusion)
    """
    B, N, D, H, W, C = x.shape
    
    # Flatten所有cameras
    x = x.reshape(B*N*D*H*W, C)
    
    # 几何投影和pooling
    x = bev_pool_kernel(x, geom_feats, ...)  # CUDA kernel
    
    return x  # (B, C*D, BEV_H, BEV_W)
```

**结论**: 
✅ BEV pooling天然支持动态N  
✅ 只需要保证geometry正确  
✅ 模型代码几乎不需要改动

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## ⚙️ 配置示例

### 示例1: 4 Cameras配置

```yaml
# configs/custom/4cameras.yaml

num_cameras: 4

camera_names:
  - CAM_FRONT
  - CAM_FRONT_LEFT
  - CAM_FRONT_RIGHT
  - CAM_BACK

model:
  encoders:
    camera:
      vtransform:
        type: CameraAwareLSS
        num_cameras: 4  # ← 改这里
        # 其他参数不变
```

### 示例2: 混合cameras (广角+长焦)

```yaml
num_cameras: 5

camera_configs:
  CAM_FRONT_WIDE:
    type: wide
    fov: 120
    focal: 1266.0
    adapter_id: 0
  
  CAM_FRONT_TELE:
    type: tele
    fov: 30
    focal: 2532.0
    adapter_id: 1
  
  CAM_LEFT:
    type: wide
    fov: 120
    focal: 1266.0
    adapter_id: 0  # 共享wide adapter
  
  CAM_RIGHT:
    type: wide
    adapter_id: 0
  
  CAM_BACK:
    type: fisheye
    fov: 190
    adapter_id: 2

model:
  encoders:
    camera:
      vtransform:
        type: CameraAwareLSS
        num_cameras: 5
        camera_types: ['wide', 'tele', 'wide', 'wide', 'fisheye']
        # Adapter会根据type自动选择
```

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## 🔧 快速开始

### 测试当前模型的camera灵活性

```python
# test_camera_flexibility.py

import torch
from mmdet3d.models import build_model

# 加载当前模型
cfg = Config.fromfile('configs/.../multitask_BEV2X_phase4a_stage1_task_gca.yaml')
model = build_model(cfg.model)
model.load_state_dict(torch.load('epoch_5.pth')['state_dict'])

# 测试不同camera数量
for num_cams in [3, 4, 5, 6, 8]:
    print(f"\n测试 {num_cams} cameras:")
    
    # 模拟输入
    img = torch.randn(1, num_cams, 3, 900, 1600)  # 动态N
    camera_intrinsics = torch.randn(1, num_cams, 4, 4)
    camera2lidar = torch.randn(1, num_cams, 4, 4)
    # ... 其他输入
    
    try:
        # 前向传播
        output = model.encoders['camera']['vtransform'](
            img, 
            camera_intrinsics=camera_intrinsics,
            camera2lidar=camera2lidar,
            # ...
        )
        print(f"  ✅ 成功！输出shape: {output.shape}")
    except Exception as e:
        print(f"  ❌ 失败: {e}")
```

**预期结果**: 
- ✅ 应该支持3-8个cameras (代码层面)
- ⚠️ 但需要重新训练 (权重是针对6个训练的)

---

## 📊 性能预估

### Camera Adapter方案

| Cameras | 参数量 | 训练时间 | 预期mIoU | vs 6-cam |
|---------|--------|---------|---------|---------|
| 4 | 114M | -15% | 58-60% | -1-3% |
| 5 | 114M | -8% | 60-61% | -0-1% |
| 6 | 114M | 基线 | 61% | 0% |
| 8 | 114M | +8% | 62-63% | +1-2% |

**分析**:
- 更多cameras → 更多视角 → 性能提升
- 但收益递减 (6→8只提升1-2%)
- 4 cameras仍可达到58-60% (可接受)

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## ✨ 总结

**您的问题**: 如何灵活配置cameras？

**我的建议**:

1. **立即可用** (无需修改):
   - 修改数据加载，支持4-8 cameras
   - 从现有checkpoint fine-tune
   - 1天实现

2. **推荐方案** (最佳ROI):
   - 实现Camera Adapter
   - 1周开发 + 1周训练
   - 性能提升1-2%，灵活性大增

3. **进阶方案** (如需极致):
   - Per-Camera Attention
   - 2周开发 + 1周训练
   - 性能提升2-4%，支持任意配置

4. **MoE不是最优选择**:
   - 计算开销大 (+20%)
   - 训练复杂
   - 收益不如Attention明显
   - 除非cameras类型极多 (>8)

**下一步**:
1. 等待当前训练完成 (11/13)
2. 评估是否需要camera灵活性
3. 如需要，我立即实现Camera Adapter方案

**需要我现在开始写代码吗？** 🚀