[发明专利]一种虚拟实验教学资源的注记复杂度度量和优化配置方法

权利要求书

1.一种虚拟实验教学资源的注记复杂度度量和优化配置方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)注记配置，使用瞄点、引线、注记框在待标注对象的内部或外部配置注记模型；基于立体视觉和交互性特征，从空间、时间和主题属性维度配置注记；根据与观察者的距离、视线、视场角参数，动态加载注记的LOD模型、调整视觉变量，实现连续性变化；

(2)注记复杂度度量，组合使用多种视觉变量构建语义视觉变量，描述注记语义的视觉显著性、可区分性特征，增强其视觉显著性表达；设置注记度量任务，构建注记复杂度基础度量指数；采用基于特征组合和信息熵技术，通过线性加权求得注记复杂度的综合值；

(3)注记配置优化，选取虚拟实验教学资源的注记质量评价因子，将单因子、单注记的评价函数复合成注记质量的总体评价函数，基于规则库和遗传算法建立注记质量评价模型；构建注记复杂度和注记质量优化的模型；从单视角单注记、单视角多注记、多视角多注记求取解注记配置优化的最优解；具体包括

(3-1)注记质量评价模型，选取注记-注记重叠、注记-标注对象模型遮挡、注记-标注对象模型方位关系、注记-标注对象模型关联性作为注记质量评价因子；将单因子、单标注的评价函数复合成虚拟实验教学资源中注记质量的总体评价；基于规则库计算待标注模型权重和标注位置的优先级，采用遗传算法求解注记质量评价的最优解；

(3-1-1)注记质量评价因子选取，在虚拟实验教学资源中挑选4个彼此独立的注记质量评估因子，分别为注记-注记重叠、注记-标注对象模型遮挡、注记-标注对象模型方位关系、注记-标注对象模型关联性，定量描述虚拟实验教学资源中注记配置质量；

(3-1-2)注记质量评价函数，分别定义注记-注记重叠、注记-标注对象模型遮挡、注记-标注对象模型方位关系、注记-标注对象模型关联性的各自评价函数，再将这些评价函数复合构成虚拟场景中注记配置的质量评价函数，累加多个虚拟场景中注记配置的质量函数，归一化得到整个虚拟实验教学资源中注记的质量评价函数；

(3-1-3)注记质量评价模型的实现，根据上述选取的注记质量评价因子和建立的质量评价函数，结合注记视觉变量的语义表达，基于规则库计算待注记模型权重和注记位置优先级，采用遗传算法求解注记质量评价的最优解；

(3-2)注记质量和复杂度的优化配置，从渲染画面中提取注记配置的质量因子和复杂度，生成注记样本库；构建以语义视觉变量和复杂度要素、质量因子组成的目标函数以及约束条件，生成注记复杂度和注记质量优化的模型；

(3-2-1)注记样本库生成，从不同学科、不同场景、不同复杂度的渲染画面中，基于FCM颜色分割算法，提取注记内容，归纳形成融合语义视觉变量的注记质量因子之间的耦合关系和视觉复杂度度量模型，生成虚拟实验教学资源的注记样本库；

(3-2-2)注记复杂度优化，设计由密度特征、内容特征、颜色特征、纹理特征和形状特征组成的语义视觉变量和复杂度影响因子的目标函数，并以它们的取值范围作为约束条件，优化虚拟实验教学资源中融合语义视觉变量的注记复杂度模型；

(3-2-3)注记质量优化，以语义视觉变量和基础质量因子及其相应权重作为目标函数，它们的取值范围为约束条件，优化虚拟实验教学资源中融合语义视觉变量的注记质量评价模型；

(3-3)注记优化配置模型求解，根据使用者观察虚拟场景中注记的主要角度，采用主要目标函数法，求解单视角单注记优化方案；针对虚拟场景中各个注记的布局和可视化形式，采用线性加权组合法，求解单视角多注记优化方案；计算不同视角下的多注记优化结果，采用帕累托最优解的求解模型，求解多视角多注记优化方案；

(3-3-1)单视角单注记优化求解，根据使用者观察虚拟场景中注记的主要角度，生成渲染结果图像，采用主要目标函数法，以质量评价模型为主函数，将复杂度模型转换为约束条件，求解单视角单注记优化结果；

(3-3-2)单视角多注记优化求解，针对虚拟场景中各个注记的布局和可视化形式，按照单视角单注记优化的步骤，分别计算各个注记的单视角优化结果，再采用线性加权组合法，进行单视角多注记优化求解；

(3-3-3)多视角多注记优化求解，按照单视角多注记优化的步骤，计算不同视角下的多注记优化结果，采用帕累托最优解的求解模型，计算虚拟实验教学资源中多视角多注记优化的一个解或者一组解，确定注记质量或注记复杂度优于其他解的一项，实现注记优化配置。