[發明專利]基于最終測量精度的三維網格分割定量評價方法

在審

• 申請號: 201410786042.2
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104517290A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 孫曉鵬;李思慧
• 申請（專利權）人: 遼寧師范大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 閃紅霞

技術領域

本發明涉及一種三維網格分割定量評價方法，尤其是一種簡單有效且對網格退化情況的健壯性、對層次分割需求的敏感度及對分割邊界的容差性等方面評價更為科學合理的基于最終測量精度的三維網格分割定量評價方法。

背景技術

三維網格模型的分割技術已經成為計算機圖形學領域的研究熱點，并廣泛應用于建模、動畫、參數化、形狀分析等數字幾何處理的研究工作中，而對三維網格模型分割結果的定量評價是改進分割算法、提高分割質量的有效手段。

三維網格模型分割結果的定量評價的研究工作最早出現在2006年，目前已經提出的幾種評價方法針對影響較大的七種三維網格模型分割算法（Normalized?cuts?(NC)、Randomized?cuts?(RC)、Shape?Diameter?Function?(SD)、Core?extraction?(CE)、Random?walks?(RW)、Fitting?Primitives?(FP)、K-Means?(KM)等）使用了醫學模型、CAD模型、人體和動物模型等，對分割結果的形狀語義、分割邊界的光順性、模型姿態的健壯性、算法復雜度等指標進行了分析對比評價。但是，由于手工交互分割存在極大的主觀性和隨機性，所采用的手工交互分割結果中仍然存在著大量的不合理分割數據，比如部分網格模型手工交互分割的子網格數目與其他志愿者手工交互分割產生的子網格數目有顯著的懸殊，手工交互分割結果依然存在著極大的主觀差異等。另外，Benhabiles等與Chen等均提出了類似的Consistency?Error評價準則，但實驗給出的評價結果卻存在著顯著差異，同時Chen等提出的四種評價準則彼此之間也存在著一定的評價差異，五種定量準則的評價結果與人類視覺判斷之間也還存在著差異。

發明內容

本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種簡單有效且且對網格退化情況的健壯性、對層次分割需求的敏感度及對分割邊界的容差性等方面評價更為科學合理的基于最終測量精度的三維網格分割定量評價方法。

本發明的技術解決方案是：一種基于最終測量精度的三維網格分割定量評價方法，其特征在于依次按照如下步驟進行：

a.?定義形狀特征因子

設三維網格模型????????????????????????????????????????????????采用手工交互分割和自動分割兩種方法得到的不同分割結果分別為和，兩種分割方法的子網格集合分別為和，其中和分別為兩種網格模型分割方法下所得子網格數目；設為中的任意子網格，在中與位置匹配的的子網格為，對應關系是，中任意一個子網格的形狀特征因子定義如下：

式中：與分別為子網格中的任意一個邊界邊和面片；與分別為子網格的邊界邊的數目和面片數目；為網格模型子網格的邊界長度；為網格模型子網格的面積；

同理有中任意一個子網格的形狀特征因子定義如下：

；

b.?計算最終測量精度UMA

最終測量精度UMA為手工交互分割的形狀特征因子與自動分割的形狀特征因子的函數，其具體定義如下：

式中：為集合的相應測度，即子網格的面積和；為手工交互分割后子網格的形狀特征因子；為自動分割網格后子網格?形狀特征因子；

c.?評價

值反比于網格模型分割的原始特征量值，即最終測量精度的值越小，自動分割結果越接近手動分割結果，自動分割效果較好；最終測量精度的值越大，自動分割結果越背離手動分割結果，自動分割效果較差。

本發明是基于最終測量精度的三維網格模型分割結果定量評價方法，通過分析三維網格模型分割結果子網格區域的形狀特征因子（Feature?Factor，FF），計算分割結果的形狀特征測度，最終實現定量地分析對比評價所采用的三維網格分割算法性能。本發明相對現有定量評價算法，簡單有效且對網格退化情況的健壯性、對層次分割需求的敏感度及對分割邊界的容差性等方面評價更為科學合理。

附圖說明

圖1是本發明實施例與現有技術在網格退化情況的健壯性對比圖。

圖2是本發明實施例與現有技術對層次分割需求的敏感度對比圖。

圖3是本發明實施例與現有技術對分割邊界的容差性對比圖。

圖4是本發明實施例與現有技術對七種分割算法評價的對比圖。

具體實施方式

基于最終測量精度的三維網格分割定量評價方法依次按照如下步驟進行：

a.?定義形狀特征因子