1500case/source/agent_retarget/source.py

"""
读取 MimicGen 源本体（UR5e）演示，并提取 Track A 需要的 GT。

实现要点：把演示里的完整 MuJoCo 状态在源本体环境里**一次性重放**，同时拿到
  · 源末端控制点（grip_site）的位姿轨迹 —— 这是要被 retarget 的东西
  · 物体位姿轨迹、抓取事件时序、任务成功判定 —— 这是与本体形态无关的 GT

注意不要用 hdf5 里的 `robot0_eef_quat` 观测：它是 right_hand **body** 的姿态，
而 OSC 控制器控制的是 grip_**site**，两者相差一个 90° 固定旋转。混用会引入
一个恒定姿态偏置（这本身就是"帧约定不一致"类 retarget 失败的典型形态）。
"""
import json
from dataclasses import dataclass
from typing import Dict, Optional

import h5py
import numpy as np

from . import envs as E


@dataclass
class SourceDemo:
    """源本体演示里、retarget 所需要的全部输入。"""

    demo_key: str
    env_name: str
    source_robot: str
    eef_pos: np.ndarray          # (T, 3) grip_site 位置（世界系）
    eef_mat: np.ndarray          # (T, 3, 3) grip_site 姿态（世界系）
    gripper_cmd: np.ndarray      # (T,)   +1 闭合 / -1 张开
    raw_actions: np.ndarray      # (T, 7) 源演示原始动作（open_loop baseline 用）
    object_init: Dict[str, np.ndarray]
    n_steps: int
    scene_xml: str = None


@dataclass
class GTTrace:
    """源演示自身产生的 GT（形态无关的任务不变量）。"""

    object_traj: Dict[str, np.ndarray]   # {joint_name: (T, 7)}
    primary_joint: str                   # 位移最大的物体自由关节（任务相关物体）
    grasp_flags: np.ndarray              # (T,) 是否处于稳定抓取
    grasp_step: int
    release_step: int
    success: Optional[bool]  # None: source success was not measured


def collision_geoms_of(env, prefix):
    """按名字前缀取物体的碰撞几何体（排除 _visual）。"""
    return [
        env.sim.model.geom_id2name(i)
        for i in range(env.sim.model.ngeom)
        if (env.sim.model.geom_id2name(i) or "").startswith(prefix)
        and not (env.sim.model.geom_id2name(i) or "").endswith("_visual")
    ]


def _pick_primary_joint(traj, grasp):
    """
    判定"被操作的物体"。

    不能简单用位移最大：robosuite 在 single_object_mode 下会把任务无关的物体
    （如 Square_D0 里的 RoundNut）停放在 (10,10,10) 之外，它掉落产生的位移
    高达 10m，会盖过真正被操作物体的 0.35m。
    因此优先用"在源演示中被夹爪稳定抓取过"来判定，抓取时长最久者胜；
    若都没抓取记录，则退化为在工作空间内（|xy| < 3m）位移最大者。
    """
    grasped = {j: int(g.sum()) for j, g in grasp.items() if g.any()}
    if grasped:
        return max(grasped, key=grasped.get)
    in_ws = {
        j: float(np.linalg.norm(v[-1, :3] - v[0, :3]))
        for j, v in traj.items()
        if np.abs(v[0, :2]).max() < 3.0
    }
    pool = in_ws or {j: float(np.linalg.norm(v[-1, :3] - v[0, :3])) for j, v in traj.items()}
    return max(pool, key=pool.get)


def load_demo(dataset_path, demo_key, source_env):
    """一次重放，同时返回 SourceDemo 与 GTTrace。"""
    with h5py.File(dataset_path, "r") as f:
        d = f["data"][demo_key]
        raw_actions = np.array(d["actions"])
        states = np.array(d["states"])
        model_xml = d.attrs["model_file"]
        env_args = json.loads(f["data"].attrs["env_args"])

    source_env.reset()
    scene_xml = source_env.edit_model_xml(model_xml)
    source_env.reset_from_xml_string(scene_xml)
    source_env.sim.reset()
    obj_joints = E.discover_object_joints(source_env)
    obj_geoms = {
        j: collision_geoms_of(source_env, j.split("_joint")[0]) for j in obj_joints
    }

    T_len = len(states)
    eef_pos = np.zeros((T_len, 3))
    eef_mat = np.zeros((T_len, 3, 3))
    traj = {j: np.zeros((T_len, 7)) for j in obj_joints}
    grasp = {j: np.zeros(T_len, dtype=bool) for j in obj_joints}

    for t in range(T_len):
        source_env.sim.set_state_from_flattened(states[t])
        source_env.sim.forward()
        source_env._get_observations(force_update=True)
        p, m = E.eef_pose(source_env)
        eef_pos[t], eef_mat[t] = p, m
        for j in obj_joints:
            traj[j][t] = source_env.sim.data.get_joint_qpos(j)
            grasp[j][t] = bool(
                source_env._check_grasp(
                    gripper=source_env.robots[0].gripper, object_geoms=obj_geoms[j]
                )
            )

    # Public demonstrations are accepted without a source-task success check.
    from scene_binding import nonrobot_joint_state
    source_env.sim.set_state_from_flattened(states[0]);source_env.sim.forward()
    object_init = nonrobot_joint_state(source_env)
    primary_joint = _pick_primary_joint(traj, grasp)
    gflags = grasp[primary_joint]
    gidx = np.where(gflags)[0]
    grasp_step = int(gidx[0]) if len(gidx) else -1
    release_step = -1
    if grasp_step >= 0:
        after = np.where(~gflags[grasp_step:])[0]
        release_step = int(grasp_step + after[0]) if len(after) else -1

    source_env.sim.set_state_from_flattened(states[-1])
    source_env.sim.forward()

    demo = SourceDemo(
        demo_key=demo_key,
        env_name=env_args["env_name"],
        source_robot=env_args["env_kwargs"]["robots"][0],
        eef_pos=eef_pos,
        eef_mat=eef_mat,
        gripper_cmd=raw_actions[:, -1],
        raw_actions=raw_actions,
        object_init=object_init,
        scene_xml=scene_xml,
        n_steps=T_len,
    )
    gt = GTTrace(
        object_traj=traj,
        primary_joint=primary_joint,
        grasp_flags=gflags,
        grasp_step=grasp_step,
        release_step=release_step,
        success=None,
    )
    return demo, gt