[发明专利]基于最终测量精度的三维网格分割定量评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维网格分割定量评价方法，尤其是一种简单有效且对网格退化情况的健壮性、对层次分割需求的敏感度及对分割边界的容差性等方面评价更为科学合理的基于最终测量精度的三维网格分割定量评价方法。

背景技术

三维网格模型的分割技术已经成为计算机图形学领域的研究热点，并广泛应用于建模、动画、参数化、形状分析等数字几何处理的研究工作中，而对三维网格模型分割结果的定量评价是改进分割算法、提高分割质量的有效手段。

三维网格模型分割结果的定量评价的研究工作最早出现在2006年，目前已经提出的几种评价方法针对影响较大的七种三维网格模型分割算法（Normalized cuts (NC)、Randomized cuts (RC)、Shape Diameter Function (SD)、Core extraction (CE)、Random walks (RW)、Fitting Primitives (FP)、K-Means (KM)等）使用了医学模型、CAD模型、人体和动物模型等，对分割结果的形状语义、分割边界的光顺性、模型姿态的健壮性、算法复杂度等指标进行了分析对比评价。但是，由于手工交互分割存在极大的主观性和随机性，所采用的手工交互分割结果中仍然存在着大量的不合理分割数据，比如部分网格模型手工交互分割的子网格数目与其他志愿者手工交互分割产生的子网格数目有显著的悬殊，手工交互分割结果依然存在着极大的主观差异等。另外，Benhabiles等与Chen等均提出了类似的Consistency Error评价准则，但实验给出的评价结果却存在着显著差异，同时Chen等提出的四种评价准则彼此之间也存在着一定的评价差异，五种定量准则的评价结果与人类视觉判断之间也还存在着差异。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种简单有效且且对网格退化情况的健壮性、对层次分割需求的敏感度及对分割边界的容差性等方面评价更为科学合理的基于最终测量精度的三维网格分割定量评价方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于最终测量精度的三维网格分割定量评价方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 定义形状特征因子

设三维网格模型                                                采用手工交互分割和自动分割两种方法得到的不同分割结果分别为和，两种分割方法的子网格集合分别为和，其中和分别为两种网格模型分割方法下所得子网格数目；设为中的任意子网格，在中与位置匹配的的子网格为，对应关系是，中任意一个子网格的形状特征因子定义如下：

式中：与分别为子网格中的任意一个边界边和面片；与分别为子网格的边界边的数目和面片数目；为网格模型子网格的边界长度；为网格模型子网格的面积；

同理有中任意一个子网格的形状特征因子定义如下：

；

b. 计算最终测量精度UMA

最终测量精度UMA为手工交互分割的形状特征因子与自动分割的形状特征因子的函数，其具体定义如下：

式中：为集合的相应测度，即子网格的面积和；为手工交互分割后子网格的形状特征因子；为自动分割网格后子网格 形状特征因子；

c. 评价

值反比于网格模型分割的原始特征量值，即最终测量精度的值越小，自动分割结果越接近手动分割结果，自动分割效果较好；最终测量精度的值越大，自动分割结果越背离手动分割结果，自动分割效果较差。

本发明是基于最终测量精度的三维网格模型分割结果定量评价方法，通过分析三维网格模型分割结果子网格区域的形状特征因子（Feature Factor，FF），计算分割结果的形状特征测度，最终实现定量地分析对比评价所采用的三维网格分割算法性能。本发明相对现有定量评价算法，简单有效且对网格退化情况的健壮性、对层次分割需求的敏感度及对分割边界的容差性等方面评价更为科学合理。

附图说明

图1是本发明实施例与现有技术在网格退化情况的健壮性对比图。

图2是本发明实施例与现有技术对层次分割需求的敏感度对比图。

图3是本发明实施例与现有技术对分割边界的容差性对比图。

图4是本发明实施例与现有技术对七种分割算法评价的对比图。

具体实施方式

基于最终测量精度的三维网格分割定量评价方法依次按照如下步骤进行：

a. 定义形状特征因子