GeodesicPSIM：通过测地线补丁相似性预测带有纹理图的静态网格的质量

《IEEE Open Journal on Immersive Displays》：GeodesicPSIM: Predicting the Quality of Static Mesh With Texture Map via Geodesic Patch Similarity

静态网格质量评估存在几何与纹理信息割裂、拓扑限制及预处理依赖等问题。本文提出GeodesicPSIM模型基质量量，通过关键点选取构建双向1-hop地理补丁，结合纹理映射模块建立几何-纹理关联，提取色彩平滑度、离散曲率及像素均值方差等三维特征，在新建挑战数据库上优于多模态评估方法，并验证了参数鲁棒性。

　　

摘要：

带有纹理图的静态网格在工业制造和学术研究中受到了广泛关注，这迫切需要一种有效且稳健的客观质量评估方法。然而，目前基于模型的静态网格质量度量标准（即直接使用静态网格的原始数据来提取特征并预测质量的度量标准）存在明显局限性：大多数度量标准仅考虑几何信息，而忽略了颜色信息，并且对网格的几何拓扑结构有严格的要求。其他度量标准，如基于图像和基于点的度量标准，容易受到预处理算法（例如投影和采样）的影响，从而影响其最佳性能。在本文中，我们提出了一种名为Geodesic Patch Similarity (GeodesicPSIM)的新颖基于模型的度量标准，用于准确预测静态网格的人类感知质量。在选取了一组关键点后，基于参考网格和经过有效网格清理算法处理的变形网格构建了一跳（1-hop）测地线补丁。通过两步补丁裁剪算法和补丁纹理映射模块，进一步优化了一跳测地线补丁的大小，并建立了网格几何结构与颜色信息之间的关系，从而生成了一跳带纹理的测地线补丁。我们提取了三种特征来量化变形情况：补丁颜色平滑度、补丁离散平均曲率以及补丁像素颜色的平均值和方差。据我们所知，GeodesicPSIM是首个专门为带有纹理图的静态网格设计的基于模型的度量标准。在新创建的具有挑战性的数据库中，与基于图像、基于点和基于视频的度量标准相比，GeodesicPSIM表现出卓越的性能。我们还通过引入不同的超参数设置证明了GeodesicPSIM的稳健性。消融研究也展示了所提出的三种特征的有效性以及补丁裁剪算法的作用...

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引言

3D网格是由3D空间中的顶点通过边连接而成的多边形面集合。通过添加额外的属性（如法线向量和纹理坐标（例如UV坐标），静态网格被广泛应用于游戏、动画、医学成像和工业制造等领域。3D网格与另一种常见的3D媒体——3D点云（由散布的点组成）可以相互转换，如图1所示。两者的区别在于3D网格具有规则的拓扑结构和连续的表面，可以进行几何变换和纹理处理，从而实现灵活高效的渲染。由于这些独特特性，静态网格在现代工业设计（如快速原型制作、数字制造和精密测量）中受到了广泛关注，同时也成为学术研究的热点。图1.

3D网格示意图。样本数据来自腾讯静态网格数据集（TSMD）[1]。

引言

3D网格是由3D空间中的顶点通过边连接而成的多边形面集合。通过添加法线向量和纹理坐标（例如UV坐标）等附加属性，静态网格被广泛应用于游戏、动画、医学成像和工业制造等多个领域。3D网格与另一种常见的3D媒体——3D点云（由散布的点组成）可以相互转换，如图1所示。两者的区别在于3D网格具有规则的拓扑结构和连续的表面，可以进行几何变换和纹理处理，从而实现灵活高效的渲染。由于其独特的特性，静态网格在现代工业设计（如快速原型制作、数字制造和精密测量）中受到了广泛关注，同时也成为学术研究的热点。图1.

3D网格示意图。样本数据来自腾讯静态网格数据集（TSMD）[1]。