本发明提出一种基于图像结构相似度的故障诊断模型性能评价方法，属于故障识别领域。该方法适用于基于特征聚类的故障诊断模型，将图像轮廓相似度作为故障诊断模型性能的评价指标。该方法将随机改变故障分类结果的类内元素数量。将变化前后的类利用狄利克雷镶嵌图方法分别转化为泰森图；基于图像边缘检测技术与小波描述子方法，提取并计算两个泰森图的边界及小波描述子；基于泰森图的亮度相似度、对比度相似度及边界相似度三个计算块，构建泰森图的结构相似度计算模型，相似度值表征故障诊断模型的性能。该方法使用前不需要预知故障诊断模型的参数，速度快、准确性高，实现了故障诊断模型性能评价方法的泛化能力。