CN106204728A - 一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法，其特征是按如下步骤进行：1相关属性与存储矩阵的定义；2定相关属性的获取。本发明能赋予数字纸张以三维纤维网络结构，为数字纸张展现与纸张相同的墨水表达效果和手写力表达效果提供技术支持。

Description

一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法

本申请是申请日为：2014年09月19日；申请号为：2014104827386；名称为：一种数字纸张纤维网络结构的生成方法及其应用的分案申请。

技术领域

本发明涉及计算机信息领域，特别涉及一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法。

背景技术

纸张是由不规则纤维随机分布形成的三维纤维网络，该三维纤维网络具有“整体一致，局部随机”的特点，纤维之间交织交错形成了纤维交叉点和纤维间空隙，纤维交叉点对墨水具有吸收作用，纤维间空隙形成了毛细管，毛细管的毛细作用力对墨水具有吸引作用，会把墨水从一个地方带到另一个地方，当墨水中的油墨粒子大小不均匀的时候，大于纤维间空隙的油墨粒子就会被纤维阻挡而形成一个颜色比较深的区域；纸张在垂直方向受到手写力时会发生形变，从而纸张的厚度减小。

数字纸张，又称为电子文档，是指通过借助于计算机环境下的软硬件技术，用数字化的方式逐步替代物质纸张的存储、传输、阅读等功能，同时赋予其更强的功能。

目前具有代表性的数字纸张有Adobe公司推出的PDF文件和微软公司Office系列，尤其是Office系列中的Word。而对PDF文件和Word文件的使用和研究发现，现有的数字纸张只关注内容的输入、表达和存储，忽略了纸张为纤维网络的根本特点，导致数字纸张不能真实地展现墨水表达和手写力表达。

发明内容

本发明为解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法，赋予数字纸张以三维纤维网络结构，为数字纸张展现与纸张相同的墨水表达效果和手写力表达效果提供技术支持。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、相关属性与存储矩阵的定义

设定所述数字纸张纤维网络结构中具有相同X轴坐标和Y轴坐标的单位细胞为测量单位；

定义所述数字纸张纤维网络结构与墨水表达的相关属性为：

在所述测量单位中单根纤维与其他单根纤维之间的交叉点数目G、所述测量单位与其相邻的其他测量单位之间存在同一根单根纤维的数目R以及在所述测量单位中单根纤维与其他单根纤维之间的空隙数目S；

定义所述数字纸张纤维网络结构与手写力表达相关的物理属性为：

在所述测量单位中数字纸张纤维网络结构的厚度U；

设定存储所述交叉点数目G的矩阵为bondedNum[x][y]；设定与所述测量单位相邻的其他测量单位个数为w；则存储所述同一单根纤维数目R的矩阵为connectingFiberNum[x][y][w]；

设定存储所述空隙数目S的矩阵为poreNum[x][y]；存储所述厚度U的矩阵为thickness[x][y]；

步骤2、相关属性的获取

所述矩阵bondedNum[x][y]中任一元素的值是通过所述测量单位中所包含的状态为“完成”的单位细胞的总数除以M获得的；

所述矩阵connectingFiberNum[x][y][w]中任一组的w个值分别为所述测量单位与其相邻的w个测量单位中相同“p”值的个数；

所述矩阵poreNum[x][y]中任一元素的值为所述测量单位中所包含的状态为“空”的单位细胞个数；

所述矩阵thickness[x][y]中的任一元素的值为所述测量单位中数字纸张纤维网络结构的厚度。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明通过生成数字纸张纤维网络结构赋予数字纸张以三维纤维网络结构，获取数字纸张三维纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关的属性，为数字纸张展现与纸张相同的墨水表达效果和手写力表达效果提供技术支持；

2、本发明所生成的数字纸张纤维网络结构是通过众多单根纤维逐根沉淀并发生形变生成，充分考虑了纤维的属性，从而使生成的数字纸张纤维网络结构更接近真实纸张的纤维网络结构，为墨水表达和手写力表达的真实性提供基础；

3、本发明通过选择不同属性的纤维生成不同的数字纸张纤维网络结构，实现所生成数字纸张纤维网络结构的多样性，从而实现获得的数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关的属性的多样性，为墨水表达效果和手写力表达效果的多样性提供保证；

4、本发明通过把数字纸张纤维网络空间分割成细胞网络实现对数字纸张纤维网络空间离散化，以单位细胞为最小单位来记录数字纸张纤维网络空间中各个位置的状态，从而记录数字纸张纤维网络结构的状态，为测量数字纸张纤维网络结构的属性提供了测量数据；

5、本发明把M个纤维粒子厚度的单根纤维分为底层纤维、中层纤维和顶层纤维，从而可以利用底层纤维计算单根纤维的形变，简化了单根纤维形变的计算；

6、本发明生成的单根纤维的位置、方向和长度服从随机分布，保证生成的数字纸张纤维网络结构具有“局部随机”的特点，本发明采用粒子沉淀规则使得单根纤维沉淀的位置均匀分布在数字纸张纤维网络空间中，保证生成的数字纸张纤维网络结构具有“整体一致”的特点；

7、本发明把具有相同X轴坐标和Y轴坐标的单位细胞作为测量单位，而不是把单位细胞作为测量单位，使所测量的属性在体现所述数字纸张纤维网络结构的同时，降低了存储的数据量；

8、本发明赋予单位细胞的“完成”状态为对应单根纤维的标号，使得测量属性的时候可以根据不同的“完成”状态来获取测量单位中单根纤维与其他单根纤维之间的交叉点数目和测量单位与其相邻的其他测量单位之间存在同一根单根纤维的数目，降低了属性测量的难度。

附图说明

图1为本发明实施例中数字纸张纤维网络结构生成方法流程图；

图2为本发明实施例中单根纤维的底层纤维的形变流程图；

图3为本发明实施例中单根纤维的底层纤维在单根纤维所在的切面上还没有单根纤维沉淀时的沉淀过程；

图4为本发明实施例中单根纤维的底层纤维在单根纤维所在的切面上已有单根纤维沉淀时的沉淀过程；

图5为本发明实施例中F＝1，M＝3，f＝1000时单根纤维生成的数字纸张纤维网络结构；

图6为本发明实施例中F＝1，M＝3，f＝1500时单根纤维生成的数字纸张纤维网络结构；

图7为本发明实施例中F＝1，M＝5，f＝1500时单根纤维生成的数字纸张纤维网络结构；

图8为本发明实施例中F＝3，M＝5，f＝1500时单根纤维生成的数字纸张纤维网络结构。

具体实施方式

本实施例实现的功能为：生成所述数字纸张纤维网络结构并测量所述数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关的属性，定义所述数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关属性的文件存储结构并存储所测量的属性到XML文件中，具体的，按照如下四个步骤进行：

1、数字纸张纤维网络结构的生成；

2、数字纸张纤维网络结构的属性获取；

3、数字纸张纤维网络结构的属性的文件存储结构的定义；

数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关属性的文件存储结构是指基于XML Schema定义生成数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关属性的文件存储结构的XSD文件；

XML(eXtensible Markup Language)即可扩展标记语言，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。XML提供统一的方法描述和交换独立于应用程序的结构化数据。例如，XML常用来创建由各类应用程序使用的文档。它提供了一种描述结构数据的格式，简化了网络中数据的交换表示，使得代码、数据和表示分离，并作为数据交换的标准格式。

而XML Schema是一类XML文档结构的描述。XML Schema语言也被称为XML SchemaDefinition(XSD)。XML Schema提供了描述和验证XML环境中数据的方法。它阐明了用哪些元素和属性来描述XML文档的内容，每个元素允许出现的位置，允许的数据类型，取值范围和它有哪些属性，以及哪些元素能够在哪些其他元素中出现，出现的顺序等。XSD的使用保证文件以一致的方式构建。XSD可由用户创建，并由诸如XML的相关标记语言支持。通过使用XML编辑器，用户能够操作XML文件并创建符合用户创建的XSD的XML文档。可创建XML文档，使其符合一个或更多的XSD。

具体的，定义数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关属性的文件存储结构的XSD文件为：定义数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关属性对应的元素的名称、数据类型和限制条件，限制条件为对存储的字符串中的空格字符、回车字符、换行字符、Tab字符等字符的处理方式，处理方式包括：(1)保留所存储字符串的原有字符格式；(2)删除字符串中的回车字符、换行字符、Tab字符：(3)用单个空格字符替换回车字符、换行字符、Tab字符：(4)用单个空格字符替换字符串中多个相连的空格字符等；

4、数字纸张纤维网络结构的属性的文件存储；

基于所定义的数字纸张纤维网络结构属性的文件存储结构XSD文件，存储所测量的数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关的属性值到XML文件中，从而使得存储所测量的数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关属性值的XML文件能够集成到已有数字纸张的XML文件中，使得存储所测量的数字纸张纤维网络结构与墨水表达和手写力表达相关属性值的XML文件能够在不同系统和不同编程语言之间进行交流和分享，为墨水表达和手写力表达相关的应用提供数字纸张纤维网路结构与其相关的属性以提高墨水表达和手写力表达的真实度。

如图1所示，具体的，一种数字纸张纤维网络结构的生成方法是按如下步骤进行：

步骤1、开始；即表示开始执行数字纸张纤维网络结构的生成方法；本实施例的开发环境是Windows XP和Matlab2013a，运行环境是Windows XP；

步骤2、建立数字纸张纤维网络空间；

以三维空间中的任意一点为原点O，建立空间直角坐标系O-XYZ，以原点O为起点，分别沿着X轴、Y轴和Z轴的正方向延伸，建立长、宽、高分别为x、y、z的数字纸张纤维网络空间；设定数字纸张纤维网络空间的底面为A；底面A的Z轴坐标值为0；

数字纸张纤维网络空间，确定了三维空间中生成数字纸张纤维网络结构的位置和空间，数字纸张纤维网络空间的长、宽、高根据数字纸张纤维网络结构的长、宽、厚度确定；数字纸张纤维网络空间的长和宽等于数字纸张纤维网络结构的长和宽，数字纸张纤维网络空间的高为数字纸张纤维网络结构的厚度的1.5倍到3倍；数字纸张纤维网络结构的长和宽是事先设定的；

分别沿着与X轴、Y轴和Z轴平行的方向对数字纸张纤维网络空间进行均匀分割获得细胞网络，以细胞网络中最小单元为一个单位细胞；根据实际的应用需求，单位细胞可以是一个像素，也可以是若干个像素；

步骤3、定义单根纤维和数字纸张纤维网络结构

假设有f根单根纤维记为L＝{l₁,l₂,…,l_p,…,l_f}，p∈(1,f)，l_p表示第p根单根纤维；单根纤维是由若干个纤维粒子组成，设定单根纤维的纤维粒子个数为单根纤维在数字纸张纤维网络空间中占用的单位细胞的个数；设定单根纤维的宽度为一个纤维粒子，厚度为M个纤维粒子，M∈[2,8]，将M个纤维粒子厚度的单根纤维分为底层纤维、中层纤维和顶层纤维，定义底层纤维和顶层纤维的厚度分别为1个纤维粒子，则中层纤维的厚度为M-2个纤维粒子；定义低层纤维和顶层纤维中的纤维粒子个数均为n，则中层纤维的粒子个数为(M-2)×n，定义单根纤维的长度为n；

数字纸张纤维网络结构是由f根单根纤维L逐根沿着Z轴负方向沉淀到数字纸张纤维网络空间中而形成；

f越大，生成的数字纸张纤维网络结构越密实，反之，生成的数字纸张纤维网络结构越稀疏，F＝1，M＝3，f＝1000时生成的数字纸张纤维网络结构如图5所示，F＝1，M＝3，f＝1500时生成的数字纸张纤维网络结构如图6所示；

定义数字纸张纤维网络结构的底面即为数字纸张纤维网络空间的底面A，数字纸张纤维网络结构的厚度为f根单根纤维沉淀到数字纸张纤维网络空间后沿着Z轴正方向的沉积高度，数字纸张纤维网络结构的厚度是单根纤维厚度的10倍到18倍；由单根纤维沿着Z轴负方向沉淀对数字纸张纤维网络空间进行切割，形成单根纤维所在的切面；单根纤维所在的切面的宽度为单根纤维的长度n；单根纤维所在的切面的高度为数字纸张纤维网络空间的高度z；单根纤维所在的切面的方向是由单根纤维的底层纤维所占用的单位细胞在空间直角坐标系O-XYZ中的坐标值获得的；

步骤4、令p＝1；初始化p值为1；

步骤5、在数字纸张纤维网络空间的上表面生成位置、方向和长度服从随机分布的第p根单根纤维l_p；生成的第p根单根纤维l_p平行于底面A；设定单根纤维的平均长度为a，a∈[30,100]；设定第p根单根纤维l_p的中点位置处的X坐标值和Y坐标值分别为cx和cy，设定第p根单根纤维l_p的方向为o，设定第p根单根纤维l_p靠近原点O端的X坐标值和Y坐标值分别为tx₁和ty₁，设定第p根单根纤维l_p远离原点O端的X坐标值和Y坐标值分别为tx₂和ty₂；

本实施例中，第p根单根纤维l_p的位置处的X坐标值和Y坐标值分别服从[0,x]上的均匀分布和[0,y]上的均匀分布，第p根单根纤维l_p的方向服从[0,2π]上的均匀分布，第p根单根纤维l_p的长度n服从均值为a的泊松分布，利用式(1)～式(4)得到tx₁和ty₁以及tx₂和ty₂；，从而确定第p根单根纤维l_p在数字纸张纤维网络空间的上表面的位置；

${\mathrm{tx}}_1=cx-\frac{n}{2}\×\cos o---\left(1\right)$

${\mathrm{ty}}_1=cx-\frac{n}{2}\×\sin o---\left(2\right)$

${\mathrm{tx}}_2=cx+\frac{n}{2}\×\cos o---\left(3\right)$

${\mathrm{ty}}_2=cx+\frac{n}{2}\×\sin o---\left(4\right)$

步骤6、利用式(5)所示的粒子沉淀规则判断第p根单根纤维l_p是否允许沉淀到所在的切面上；若式(5)成立，则表示允许沉淀，并执行步骤7，否则执行步骤5，重新生成第p根单根纤维l_p；

h_p≤α×H_p (5)

式(5)中，h_p为数字纸张纤维网络空间中第p根单根纤维l_p所在的切面上所有单根纤维在Z轴方向上沉积高度的平均值；α为常量，α∈[0,1]，本实施例中α＝0.9；H_p为所有p-1根单根纤维沉积到数字纸张纤维网络空间中所形成的在Z轴方向上沉积高度的平均值；

并有：

$h_p=\frac{1}{n}\×\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{h}_i---\left(6\right)$

式(6)中，h_i为β点处数字纸张纤维网络结构的高度；β点为组成第p根单根纤维l_p的底层纤维中第i个纤维粒子所占用的一个单位细胞在底面A上形成的正投影点；1≤i≤n；

式(5)中H_p为：

$H_p=\frac{1}{m}\×\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{H}_j---\left(7\right)$

式(7)中，m为数字纸张纤维网络结构中上表面的单位细胞的个数，1≤j≤m，m＝x×y；H_j为数字纸张纤维网络结构中上表面的第j个单位细胞所在位置处的数字纸张纤维网络结构的高度；

步骤7、在第p根单根纤维l_p所在的切面中计算第p根单根纤维l_p的底层纤维在Z轴方向上的形变；具体形变过程如图2所示，按照如下步骤进行：

步骤7.1、开始；表示开始执行底层纤维在Z轴方向上的形变过程；

步骤7.2、定义第p根单根纤维l_p所在的切面中的每个单位细胞的状态为“空”、“形变”或“完成”；“空”以“0”值表征，“形变”以“-1”值表征，“完成”以“p”值表征，“空”是指单位细胞处没有纤维粒子，“形变”是指单位细胞处存在形变中的纤维粒子，“完成”是指单位细胞处的纤维粒子已经完成形变；

步骤7.3、令i＝1；

步骤7.4、利用式(8)判断t时刻组成第p根单根纤维l_p的底层纤维中第i个纤维粒子是否允许发生形变，若式(8)成立，表示允许形变，则执行步骤7.5；否则，表示不允许形变，则执行步骤7.6；

|Z_i-Z_q|≤F (8)

式(8)中，Z_i表示底层纤维中第i个纤维粒子在数字纸张纤维网络空间的Z轴方向上的高度值；Z_q表示与第p根单根纤维l_p的底层纤维中第i个纤维粒子相邻的第q个纤维粒子在数字纸张纤维网络空间的Z轴方向上的高度值；F为第p根单根纤维l_p的底层纤维的最大形变量，其取值范围为[1,M)；

F越大，单根纤维在Z轴方向上形变越大，生成的数字纸张纤维网络结构越密实，反之，单根纤维在Z轴方向上形变越小，生成的数字纸张纤维网络结构越稀疏，F＝1，M＝5，f＝1500时单根纤维生成的数字纸张纤维网络结构如图7所示，F＝3，M＝5，f＝1500时单根纤维生成的数字纸张纤维网络结构如图8所示；

步骤7.5、底层纤维中的第i个纤维粒子向Z轴负方向沉淀一个单位细胞的高度，执行步骤7.7；设底层纤维中的第i个纤维粒子的坐标为(X_i,Y_i,Z_i)，则底层纤维中的第i个纤维粒子向Z轴负方向沉淀一个单位细胞的高度后的坐标为(X_i,Y_i,Z_i-1)；

步骤7.6、底层纤维中的第i个纤维粒子所在的单位细胞保持t时刻的状态；

步骤7.7、将i+1的值赋给i；

步骤7.8、判断i≤n是否成立；若成立，则执行步骤7.4；否则执行步骤7.9；

步骤7.9、判断第p根单根纤维l_p的底层纤维中每个纤维粒子的状态都是“完成”；若是，则完成第p根单根纤维的沉淀；否则，执行步骤7.10；

步骤7.10、将t+1赋值给t，并执行步骤7.3；

步骤7.11、结束。表示第p根单根纤维l_p的底层纤维在Z轴方向上的形变过程执行结束，从而完成第p根单根纤维l_p在Z轴方向上的形变过程；

假设第p根单根纤维l_p所在的切面的宽度上的坐标从左到右递增，高度上的坐标从下到上递增，则第p根单根纤维l_p所在的切面上的每个单位细胞的状态按照如下规则进行转变：

1、t时刻，如果单位细胞(Z,i)的状态为“形变”且单位细胞(Z+F,i-1)的状态为“完成”，则t+1时刻单位细胞(Z,i)的状态为“完成”；

2、t时刻，如果单位细胞(Z,i)的状态为“形变”且单位细胞(Z-1,i)的状态为“完成”或“形变”，则t+1时刻单位细胞(Z,i)的状态为“完成”；

3、t时刻，如果单位细胞(Z,i)的状态为“形变”且单位细胞(Z+F,i+1)的状态为“完成”，则t+1时刻单位细胞(Z,i)的状态为“完成”；

4、t时刻，如果单位细胞(Z,i)的状态为“形变”且单位细胞(Z+F,i-1)的状态为“形变”或“空”并且单位细胞(Z-1,i)的状态为“空”并且单位细胞(Z+F,i+1)的状态为“形变”或“空”，则t+1时刻单位细胞(Z,i)的状态为“空”，单位细胞(Z-1,i)的状态为“形变”；

5、t时刻，如果单位细胞(Z,i)的状态为“完成”，则t+1时刻单位细胞(Z,i)的状态为“完成”；

6、t时刻，如果单位细胞(Z,i)的状态为“空”且单位细胞(Z+1,i)的状态为“空”，则t+1时刻单位细胞(Z,i)的状态为“空”；

7、t时刻，如果单位细胞(Z,i)的状态为“空”且单位细胞(Z+1,i)的状态为“完成”，则t+1时刻单位细胞(Z,i)的状态为“空”；

如图3所示，按照箭头方向，从左到右是F＝1时，第p根单根纤维l_p所在切面还没有单根纤维沉淀时，第p根单根纤维l_p的底层纤维在所在切面的沉淀过程；第p根单根纤维l_p的底层纤维所占用的单位细胞的初始状态为“形变”，即“-1”，由于第p根单根纤维l_p的底层纤维所占用的单位细胞正下方的单位细胞的状态都是“空”，因此，第p根单根纤维l_p的底层纤维一直沿着Z轴负方向每次沉淀一个单位细胞的高度向下沉淀，直到沉淀到第p根单根纤维l_p所在切面的最底层不能再沉淀为止，然后设置第p根单根纤维l_p的底层纤维占用的单位细胞的状态为“完成”，即“p”；

如图4所示，从左到右，从上到下按照箭头的方向是F＝1时，第p根单根纤维l_p所在切面已有单根纤维沉淀时，第p根单根纤维l_p的底层纤维在所在切面的沉淀过程；为了简化，图4中第p根单根纤维l_p所在切面中已沉淀的每个单根纤维仅用一个“p”来表示，实际中每个单根纤维要用M个“p”来表示；第p根单根纤维l_p的底层纤维有9个纤维粒子；第p根单根纤维l_p的底层纤维所占用的单位细胞的初始状态为“形变”，即“-1”，如图4a所示；

由于第p根单根纤维l_p的底层纤维所占用的单位细胞正下方的单位细胞的状态都是“空”，因此，第p根单根纤维l_p的底层纤维一直沿着Z轴负方向每次沉淀一个单位细胞的高度向下沉淀，直到第p根单根纤维l_p的底层纤维所占用的单位细胞正下方的单位细胞有状态不为“空”的时候，如图4b所示；

由于第p根单根纤维l_p的底层纤维中第9个纤维粒子正下方的单位细胞的状态为“完成”，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维中第9个纤维粒子不能向下沉淀，从而第p根单根纤维l_p的底层纤维中第9个纤维粒子所占用的单位细胞的状态从“形变”转变到状态“完成”，即“p”，第p根单根纤维l_p的底层纤维中第1～8个纤维粒子正下方的单位细胞状态为“空”，所以分别向Z轴负方向沉淀一个单位细胞的高度，如图4c所示；

由于第p根单根纤维l_p的底层纤维中第6个纤维粒子正下方的单位细胞的状态为“完成”，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维中第6个纤维粒子不能向下沉淀，从而第p根单根纤维l_p的底层纤维中第6个纤维粒子所占用的单位细胞的状态从”形变”转变到状态”完成”，即“p”；由于第p根单根纤维l_p的底层纤维中第8个纤维粒子的高度与第p根单根纤维l_p的底层纤维中第9个纤维粒子的高度差值等于F，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维中第8个纤维粒子所占用的单位细胞的状态从“形变”转变到状态“完成”，即“p”；第p根单根纤维l_p的底层纤维中第1～5个纤维粒子和第7个纤维粒子正下方的单位细胞状态为“空”，所以分别向Z轴负方向沉淀一个单位细胞的高度，如图4d所示；

由于第p根单根纤维l_p的底层纤维中第2个纤维粒子和第5个纤维粒子正下方的单位细胞的状态为“完成”，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维中第2个纤维粒子和第5个纤维粒子不能向下沉淀，从而第p根单根纤维l_p的底层纤维中第2个纤维粒子和第5个纤维粒子所在单位细胞的状态从“形变”转变到状态“完”，即“p”；由于第p根单根纤维l_p的底层纤维中第7个纤维粒子的高度与第p根单根纤维l_p的底层纤维中第6个纤维粒子的高度差值等于F，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维中第7个纤维粒子所占用的单位细胞的状态从“形变”转变到状态“完成”，即“p”；第p根单根纤维l_p的底层纤维中第1个纤维粒子、第3个纤维粒子和第4个纤维粒子正下方的单位细胞状态为“空”，所以分别向Z轴负方向沉淀一个单位细胞的高度，如图4e所示；

由于第p根单根纤维l_p的底层纤维中第1个纤维粒子的高度和第3个纤维粒子的高度与第p根单根纤维l_p的底层纤维中第2个纤维粒子的高度差值等于F，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维中第1个纤维粒子和第3个纤维粒子所占用的单位细胞的状态从“形变”转变到状态“完成”，即“p”；由于第p根单根纤维l_p的底层纤维中第4个纤维粒子的高度与第p根单根纤维l_p的底层纤维中第5个纤维粒子的高度差值等于F，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维中第4个纤维粒子所占用的单位细胞的状态从“形变”转变到状态“完成”，即“p”，如图4f所示；

由于第p根单根纤维l_p的底层纤维所占用的单位细胞的状态都为“完成”，所以第p根单根纤维l_p的底层纤维的形变完成；

步骤8、将p+1的值赋给p；

步骤9、判断p≤f是否成立，若成立，则执行步骤5，否则，完成数字纸张纤维网络结构的生成；

步骤10、结束。表示数字纸张纤维网络结构的生成方法执行结束。

具体的，一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法是按如下步骤进行：

步骤1、相关属性与存储矩阵的定义

设定数字纸张纤维网络结构中具有相同X轴坐标和Y轴坐标的单位细胞为测量单位；把具有相同X轴坐标和Y轴坐标的单位细胞作为测量单位，而不是把单位细胞作为测量单位，使所测量的属性在体现数字纸张纤维网络结构的同时，降低了存储的数据量；

墨水接触到纸张后，在纸张的吸收力作用下渗透到纸张内部，在纸张内部，一部分墨水会在纤维间形成的毛细作用力下，沿着纤维扩散到其相邻的区域，另一部分墨水被纤维交叉点吸收。相邻区域与原区域相连的纤维越多，纤维间形成的毛细作用力越强，墨水扩散的就越快，扩散到相邻区域的墨水就越多；墨水所在区域纤维交叉点数越多，吸墨性越强，吸收的墨水就越多。当墨水中的油墨粒子大小不均匀的时候，大于纤维间空隙的油墨粒子就会被纤维阻挡而不会扩散，从而在墨迹边缘形成一个颜色比较深的区域；

因此定义数字纸张纤维网络结构与墨水表达的相关属性为：

在测量单位中单根纤维与其他单根纤维之间的交叉点数目G、测量单位与其相邻的其他测量单位之间存在同一根单根纤维的数目R以及在测量单位中单根纤维与其他单根纤维之间的空隙数目S；

纸张在垂直方向受到手写力时会发生形变，从而纸张的厚度减小；

因此定义数字纸张纤维网络结构与手写力表达相关的物理属性为：

在测量单位中数字纸张纤维网络结构的厚度U；

设定存储交叉点数目G的矩阵为bondedNum[x][y]；设定与测量单位相邻的其他测量单位个数为w；则存储同一单根纤维数目R的矩阵为connectingFiberNum[x][y][w]，本实施例中，w＝8；

设定存储空隙数目S的矩阵为poreNum[x][y]；存储厚度U的矩阵为thickness[x][y]；

步骤2、相关属性的获取

矩阵bondedNum[x][y]中任一元素的值是通过测量单位中所包含的状态为“完成”的单位细胞的总数除以M获得的；

矩阵connectingFiberNum[x][y][w]中任一组的w个值分别为测量单位与其相邻的w个测量单位中相同“p”值的个数；

矩阵poreNum[x][y]中任一元素的值为测量单位中所包含的状态为“空”的单位细胞个数；

矩阵thickness[x][y]中的任一元素的值为测量单位中数字纸张纤维网络结构的厚度。

Claims (1)

1.一种数字纸张纤维网络结构的属性获取方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1、相关属性与存储矩阵的定义

设定所述数字纸张纤维网络结构中具有相同X轴坐标和Y轴坐标的单位细胞为测量单位；

定义所述数字纸张纤维网络结构与墨水表达的相关属性为：

在所述测量单位中单根纤维与其他单根纤维之间的交叉点数目G、所述测量单位与其相邻的其他测量单位之间存在同一根单根纤维的数目R以及在所述测量单位中单根纤维与其他单根纤维之间的空隙数目S；

定义所述数字纸张纤维网络结构与手写力表达相关的物理属性为：

在所述测量单位中数字纸张纤维网络结构的厚度U；

设定存储所述交叉点数目G的矩阵为bondedNum[x][y]；设定与所述测量单位相邻的其他测量单位个数为w；则存储所述同一单根纤维数目R的矩阵为connectingFiberNum[x][y][w]；

设定存储所述空隙数目S的矩阵为poreNum[x][y]；存储所述厚度U的矩阵为thickness[x][y]；

步骤2、相关属性的获取

所述矩阵bondedNum[x][y]中任一元素的值是通过所述测量单位中所包含的状态为“完成”的单位细胞的总数除以M获得的；

所述矩阵connectingFiberNum[x][y][w]中任一组的w个值分别为所述测量单位与其相邻的w个测量单位中相同“p”值的个数；

所述矩阵poreNum[x][y]中任一元素的值为所述测量单位中所包含的状态为“空”的单位细胞个数；

所述矩阵thickness[x][y]中的任一元素的值为所述测量单位中数字纸张纤维网络结构的厚度。