技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機信息領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性獲取方法。

背景技術(shù)：

紙張是由不規(guī)則纖維隨機分布形成的三維纖維網(wǎng)絡(luò)，該三維纖維網(wǎng)絡(luò)具有“整體一致，局部隨機”的特點，纖維之間交織交錯形成了纖維交叉點和纖維間空隙，纖維交叉點對墨水具有吸收作用，纖維間空隙形成了毛細管，毛細管的毛細作用力對墨水具有吸引作用，會把墨水從一個地方帶到另一個地方，當(dāng)墨水中的油墨粒子大小不均勻的時候，大于纖維間空隙的油墨粒子就會被纖維阻擋而形成一個顏色比較深的區(qū)域；紙張在垂直方向受到手寫力時會發(fā)生形變，從而紙張的厚度減小。

數(shù)字紙張，又稱為電子文檔，是指通過借助于計算機環(huán)境下的軟硬件技術(shù)，用數(shù)字化的方式逐步替代物質(zhì)紙張的存儲、傳輸、閱讀等功能，同時賦予其更強的功能。

目前具有代表性的數(shù)字紙張有Adobe公司推出的PDF文件和微軟公司Office系列，尤其是Office系列中的Word。而對PDF文件和Word文件的使用和研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的數(shù)字紙張只關(guān)注內(nèi)容的輸入、表達和存儲，忽略了紙張為纖維網(wǎng)絡(luò)的根本特點，導(dǎo)致數(shù)字紙張不能真實地展現(xiàn)墨水表達和手寫力表達。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性獲取方法，賦予數(shù)字紙張以三維纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為數(shù)字紙張展現(xiàn)與紙張相同的墨水表達效果和手寫力表達效果提供技術(shù)支持。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性獲取方法的特點是按如下步驟進行：

步驟1、相關(guān)屬性與存儲矩陣的定義

設(shè)定所述數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的單位細胞為測量單位；

定義所述數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達的相關(guān)屬性為：

在所述測量單位中單根纖維與其他單根纖維之間的交叉點數(shù)目G、所述測量單位與其相鄰的其他測量單位之間存在同一根單根纖維的數(shù)目R以及在所述測量單位中單根纖維與其他單根纖維之間的空隙數(shù)目S；

定義所述數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與手寫力表達相關(guān)的物理屬性為：

在所述測量單位中數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度U；

設(shè)定存儲所述交叉點數(shù)目G的矩陣為bondedNum[x][y]；設(shè)定與所述測量單位相鄰的其他測量單位個數(shù)為w；則存儲所述同一單根纖維數(shù)目R的矩陣為connectingFiberNum[x][y][w]；

設(shè)定存儲所述空隙數(shù)目S的矩陣為poreNum[x][y]；存儲所述厚度U的矩陣為thickness[x][y]；

步驟2、相關(guān)屬性的獲取

所述矩陣bondedNum[x][y]中任一元素的值是通過所述測量單位中所包含的狀態(tài)為“完成”的單位細胞的總數(shù)除以M獲得的；

所述矩陣connectingFiberNum[x][y][w]中任一組的w個值分別為所述測量單位與其相鄰的w個測量單位中相同“p”值的個數(shù)；

所述矩陣poreNum[x][y]中任一元素的值為所述測量單位中所包含的狀態(tài)為“空”的單位細胞個數(shù)；

所述矩陣thickness[x][y]中的任一元素的值為所述測量單位中數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明通過生成數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予數(shù)字紙張以三維纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，獲取數(shù)字紙張三維纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)的屬性，為數(shù)字紙張展現(xiàn)與紙張相同的墨水表達效果和手寫力表達效果提供技術(shù)支持；

2、本發(fā)明所生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是通過眾多單根纖維逐根沉淀并發(fā)生形變生成，充分考慮了纖維的屬性，從而使生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更接近真實紙張的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為墨水表達和手寫力表達的真實性提供基礎(chǔ)；

3、本發(fā)明通過選擇不同屬性的纖維生成不同的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)所生成數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多樣性，從而實現(xiàn)獲得的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)的屬性的多樣性，為墨水表達效果和手寫力表達效果的多樣性提供保證；

4、本發(fā)明通過把數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間分割成細胞網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間離散化，以單位細胞為最小單位來記錄數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間中各個位置的狀態(tài)，從而記錄數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，為測量數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性提供了測量數(shù)據(jù)；

5、本發(fā)明把M個纖維粒子厚度的單根纖維分為底層纖維、中層纖維和頂層纖維，從而可以利用底層纖維計算單根纖維的形變，簡化了單根纖維形變的計算；

6、本發(fā)明生成的單根纖維的位置、方向和長度服從隨機分布，保證生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有“局部隨機”的特點，本發(fā)明采用粒子沉淀規(guī)則使得單根纖維沉淀的位置均勻分布在數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間中，保證生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有“整體一致”的特點；

7、本發(fā)明把具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的單位細胞作為測量單位，而不是把單位細胞作為測量單位，使所測量的屬性在體現(xiàn)所述數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時，降低了存儲的數(shù)據(jù)量；

8、本發(fā)明賦予單位細胞的“完成”狀態(tài)為對應(yīng)單根纖維的標(biāo)號，使得測量屬性的時候可以根據(jù)不同的“完成”狀態(tài)來獲取測量單位中單根纖維與其他單根纖維之間的交叉點數(shù)目和測量單位與其相鄰的其他測量單位之間存在同一根單根纖維的數(shù)目，降低了屬性測量的難度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)生成方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例中單根纖維的底層纖維的形變流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例中單根纖維的底層纖維在單根纖維所在的切面上還沒有單根纖維沉淀時的沉淀過程；

圖4為本發(fā)明實施例中單根纖維的底層纖維在單根纖維所在的切面上已有單根纖維沉淀時的沉淀過程；

圖5為本發(fā)明實施例中F＝1，M＝3，f＝1000時單根纖維生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

圖6為本發(fā)明實施例中F＝1，M＝3，f＝1500時單根纖維生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

圖7為本發(fā)明實施例中F＝1，M＝5，f＝1500時單根纖維生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

圖8為本發(fā)明實施例中F＝3，M＝5，f＝1500時單根纖維生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

本實施例實現(xiàn)的功能為：生成所述數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并測量所述數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)的屬性，定義所述數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)屬性的文件存儲結(jié)構(gòu)并存儲所測量的屬性到XML文件中，具體的，按照如下四個步驟進行：

1、數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成；

2、數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性獲取；

3、數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性的文件存儲結(jié)構(gòu)的定義；

數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)屬性的文件存儲結(jié)構(gòu)是指基于XML Schema定義生成數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)屬性的文件存儲結(jié)構(gòu)的XSD文件；

XML(eXtensible Markup Language)即可擴展標(biāo)記語言，是一種允許用戶對自己的標(biāo)記語言進行定義的源語言。XML提供統(tǒng)一的方法描述和交換獨立于應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。例如，XML常用來創(chuàng)建由各類應(yīng)用程序使用的文檔。它提供了一種描述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的格式，簡化了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的交換表示，使得代碼、數(shù)據(jù)和表示分離，并作為數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式。

而XML Schema是一類XML文檔結(jié)構(gòu)的描述。XML Schema語言也被稱為XML Schema Definition(XSD)。XML Schema提供了描述和驗證XML環(huán)境中數(shù)據(jù)的方法。它闡明了用哪些元素和屬性來描述XML文檔的內(nèi)容，每個元素允許出現(xiàn)的位置，允許的數(shù)據(jù)類型，取值范圍和它有哪些屬性，以及哪些元素能夠在哪些其他元素中出現(xiàn)，出現(xiàn)的順序等。XSD的使用保證文件以一致的方式構(gòu)建。XSD可由用戶創(chuàng)建，并由諸如XML的相關(guān)標(biāo)記語言支持。通過使用XML編輯器，用戶能夠操作XML文件并創(chuàng)建符合用戶創(chuàng)建的XSD的XML文檔?？蓜?chuàng)建XML文檔，使其符合一個或更多的XSD。

具體的，定義數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)屬性的文件存儲結(jié)構(gòu)的XSD文件為：定義數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)屬性對應(yīng)的元素的名稱、數(shù)據(jù)類型和限制條件，限制條件為對存儲的字符串中的空格字符、回車字符、換行字符、Tab字符等字符的處理方式，處理方式包括：(1)保留所存儲字符串的原有字符格式；(2)刪除字符串中的回車字符、換行字符、Tab字符：(3)用單個空格字符替換回車字符、換行字符、Tab字符：(4)用單個空格字符替換字符串中多個相連的空格字符等；

4、數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性的文件存儲；

基于所定義的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬性的文件存儲結(jié)構(gòu)XSD文件，存儲所測量的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)的屬性值到XML文件中，從而使得存儲所測量的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)屬性值的XML文件能夠集成到已有數(shù)字紙張的XML文件中，使得存儲所測量的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達和手寫力表達相關(guān)屬性值的XML文件能夠在不同系統(tǒng)和不同編程語言之間進行交流和分享，為墨水表達和手寫力表達相關(guān)的應(yīng)用提供數(shù)字紙張纖維網(wǎng)路結(jié)構(gòu)與其相關(guān)的屬性以提高墨水表達和手寫力表達的真實度。

如圖1所示，具體的，一種數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成方法是按如下步驟進行：

步驟1、開始；即表示開始執(zhí)行數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成方法；本實施例的開發(fā)環(huán)境是Windows XP和Matlab2013a，運行環(huán)境是Windows XP；

步驟2、建立數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間；

以三維空間中的任意一點為原點O，建立空間直角坐標(biāo)系O-XYZ，以原點O為起點，分別沿著X軸、Y軸和Z軸的正方向延伸，建立長、寬、高分別為x、y、z的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間；設(shè)定數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的底面為A；底面A的Z軸坐標(biāo)值為0；

數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間，確定了三維空間中生成數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的位置和空間，數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的長、寬、高根據(jù)數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的長、寬、厚度確定；數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的長和寬等于數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的長和寬，數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的高為數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度的1.5倍到3倍；數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的長和寬是事先設(shè)定的；

分別沿著與X軸、Y軸和Z軸平行的方向?qū)?shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間進行均勻分割獲得細胞網(wǎng)絡(luò)，以細胞網(wǎng)絡(luò)中最小單元為一個單位細胞；根據(jù)實際的應(yīng)用需求，單位細胞可以是一個像素，也可以是若干個像素；

步驟3、定義單根纖維和數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

假設(shè)有f根單根纖維記為L＝{l₁,l₂,…,l_p,…,l_f}，p∈(1,f)，l_p表示第p根單根纖維；單根纖維是由若干個纖維粒子組成，設(shè)定單根纖維的纖維粒子個數(shù)為單根纖維在數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間中占用的單位細胞的個數(shù)；設(shè)定單根纖維的寬度為一個纖維粒子，厚度為M個纖維粒子，M∈[2,8]，將M個纖維粒子厚度的單根纖維分為底層纖維、中層纖維和頂層纖維，定義底層纖維和頂層纖維的厚度分別為1個纖維粒子，則中層纖維的厚度為M-2個纖維粒子；定義低層纖維和頂層纖維中的纖維粒子個數(shù)均為n，則中層纖維的粒子個數(shù)為(M-2)×n，定義單根纖維的長度為n；

數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由f根單根纖維L逐根沿著Z軸負方向沉淀到數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間中而形成；

f越大，生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越密實，反之，生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越稀疏，F(xiàn)＝1，M＝3，f＝1000時生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5所示，F(xiàn)＝1，M＝3，f＝1500時生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖6所示；

定義數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底面即為數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的底面A，數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度為f根單根纖維沉淀到數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間后沿著Z軸正方向的沉積高度，數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度是單根纖維厚度的10倍到18倍；由單根纖維沿著Z軸負方向沉淀對數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間進行切割，形成單根纖維所在的切面；單根纖維所在的切面的寬度為單根纖維的長度n；單根纖維所在的切面的高度為數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的高度z；單根纖維所在的切面的方向是由單根纖維的底層纖維所占用的單位細胞在空間直角坐標(biāo)系O-XYZ中的坐標(biāo)值獲得的；

步驟4、令p＝1；初始化p值為1；

步驟5、在數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的上表面生成位置、方向和長度服從隨機分布的第p根單根纖維l_p；生成的第p根單根纖維l_p平行于底面A；設(shè)定單根纖維的平均長度為a，a∈[30,100]；設(shè)定第p根單根纖維l_p的中點位置處的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值分別為cx和cy，設(shè)定第p根單根纖維l_p的方向為o，設(shè)定第p根單根纖維l_p靠近原點O端的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值分別為tx₁和ty₁，設(shè)定第p根單根纖維l_p遠離原點O端的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值分別為tx₂和ty₂；

本實施例中，第p根單根纖維l_p的位置處的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值分別服從[0,x]上的均勻分布和[0,y]上的均勻分布，第p根單根纖維l_p的方向服從[0,2π]上的均勻分布，第p根單根纖維l_p的長度n服從均值為a的泊松分布，利用式(1)～式(4)得到tx₁和ty₁以及tx₂和ty₂；，從而確定第p根單根纖維l_p在數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的上表面的位置；

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

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

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

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

步驟6、利用式(5)所示的粒子沉淀規(guī)則判斷第p根單根纖維l_p是否允許沉淀到所在的切面上；若式(5)成立，則表示允許沉淀，并執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟5，重新生成第p根單根纖維l_p；

h_p≤α×H_p (5)

式(5)中，h_p為數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間中第p根單根纖維l_p所在的切面上所有單根纖維在Z軸方向上沉積高度的平均值；α為常量，α∈[0,1]，本實施例中α＝0.9；H_p為所有p-1根單根纖維沉積到數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間中所形成的在Z軸方向上沉積高度的平均值；

并有：

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

式(6)中，h_i為β點處數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高度；β點為組成第p根單根纖維l_p的底層纖維中第i個纖維粒子所占用的一個單位細胞在底面A上形成的正投影點；1≤i≤n；

式(5)中H_p為：

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

式(7)中，m為數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中上表面的單位細胞的個數(shù)，1≤j≤m，m＝x×y；H_j為數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中上表面的第j個單位細胞所在位置處的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高度；

步驟7、在第p根單根纖維l_p所在的切面中計算第p根單根纖維l_p的底層纖維在Z軸方向上的形變；具體形變過程如圖2所示，按照如下步驟進行：

步驟7.1、開始；表示開始執(zhí)行底層纖維在Z軸方向上的形變過程；

步驟7.2、定義第p根單根纖維l_p所在的切面中的每個單位細胞的狀態(tài)為“空”、“形變”或“完成”；“空”以“0”值表征，“形變”以“-1”值表征，“完成”以“p”值表征，“空”是指單位細胞處沒有纖維粒子，“形變”是指單位細胞處存在形變中的纖維粒子，“完成”是指單位細胞處的纖維粒子已經(jīng)完成形變；

步驟7.3、令i＝1；

步驟7.4、利用式(8)判斷t時刻組成第p根單根纖維l_p的底層纖維中第i個纖維粒子是否允許發(fā)生形變，若式(8)成立，表示允許形變，則執(zhí)行步驟7.5；否則，表示不允許形變，則執(zhí)行步驟7.6；

|Z_i-Z_q|≤F (8)

式(8)中，Z_i表示底層纖維中第i個纖維粒子在數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的Z軸方向上的高度值；Z_q表示與第p根單根纖維l_p的底層纖維中第i個纖維粒子相鄰的第q個纖維粒子在數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)空間的Z軸方向上的高度值；F為第p根單根纖維l_p的底層纖維的最大形變量，其取值范圍為[1,M)；

F越大，單根纖維在Z軸方向上形變越大，生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越密實，反之，單根纖維在Z軸方向上形變越小，生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越稀疏，F(xiàn)＝1，M＝5，f＝1500時單根纖維生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7所示，F(xiàn)＝3，M＝5，f＝1500時單根纖維生成的數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖8所示；

步驟7.5、底層纖維中的第i個纖維粒子向Z軸負方向沉淀一個單位細胞的高度，執(zhí)行步驟7.7；設(shè)底層纖維中的第i個纖維粒子的坐標(biāo)為(X_i,Y_i,Z_i)，則底層纖維中的第i個纖維粒子向Z軸負方向沉淀一個單位細胞的高度后的坐標(biāo)為(X_i,Y_i,Z_i-1)；

步驟7.6、底層纖維中的第i個纖維粒子所在的單位細胞保持t時刻的狀態(tài)；

步驟7.7、將i+1的值賦給i；

步驟7.8、判斷i≤n是否成立；若成立，則執(zhí)行步驟7.4；否則執(zhí)行步驟7.9；

步驟7.9、判斷第p根單根纖維l_p的底層纖維中每個纖維粒子的狀態(tài)都是“完成”；若是，則完成第p根單根纖維的沉淀；否則，執(zhí)行步驟7.10；

步驟7.10、將t+1賦值給t，并執(zhí)行步驟7.3；

步驟7.11、結(jié)束。表示第p根單根纖維l_p的底層纖維在Z軸方向上的形變過程執(zhí)行結(jié)束，從而完成第p根單根纖維l_p在Z軸方向上的形變過程；

假設(shè)第p根單根纖維l_p所在的切面的寬度上的坐標(biāo)從左到右遞增，高度上的坐標(biāo)從下到上遞增，則第p根單根纖維l_p所在的切面上的每個單位細胞的狀態(tài)按照如下規(guī)則進行轉(zhuǎn)變：

1、t時刻，如果單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“形變”且單位細胞(Z+F,i-1)的狀態(tài)為“完成”，則t+1時刻單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“完成”；

2、t時刻，如果單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“形變”且單位細胞(Z-1,i)的狀態(tài)為“完成”或“形變”，則t+1時刻單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“完成”；

3、t時刻，如果單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“形變”且單位細胞(Z+F,i+1)的狀態(tài)為“完成”，則t+1時刻單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“完成”；

4、t時刻，如果單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“形變”且單位細胞(Z+F,i-1)的狀態(tài)為“形變”或“空”并且單位細胞(Z-1,i)的狀態(tài)為“空”并且單位細胞(Z+F,i+1)的狀態(tài)為“形變”或“空”，則t+1時刻單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“空”，單位細胞(Z-1,i)的狀態(tài)為“形變”；

5、t時刻，如果單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“完成”，則t+1時刻單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“完成”；

6、t時刻，如果單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“空”且單位細胞(Z+1,i)的狀態(tài)為“空”，則t+1時刻單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“空”；

7、t時刻，如果單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“空”且單位細胞(Z+1,i)的狀態(tài)為“完成”，則t+1時刻單位細胞(Z,i)的狀態(tài)為“空”；

如圖3所示，按照箭頭方向，從左到右是F＝1時，第p根單根纖維l_p所在切面還沒有單根纖維沉淀時，第p根單根纖維l_p的底層纖維在所在切面的沉淀過程；第p根單根纖維l_p的底層纖維所占用的單位細胞的初始狀態(tài)為“形變”，即“-1”，由于第p根單根纖維l_p的底層纖維所占用的單位細胞正下方的單位細胞的狀態(tài)都是“空”，因此，第p根單根纖維l_p的底層纖維一直沿著Z軸負方向每次沉淀一個單位細胞的高度向下沉淀，直到沉淀到第p根單根纖維l_p所在切面的最底層不能再沉淀為止，然后設(shè)置第p根單根纖維l_p的底層纖維占用的單位細胞的狀態(tài)為“完成”，即“p”；

如圖4所示，從左到右，從上到下按照箭頭的方向是F＝1時，第p根單根纖維l_p所在切面已有單根纖維沉淀時，第p根單根纖維l_p的底層纖維在所在切面的沉淀過程；為了簡化，圖4中第p根單根纖維l_p所在切面中已沉淀的每個單根纖維僅用一個“p”來表示，實際中每個單根纖維要用M個“p”來表示；第p根單根纖維l_p的底層纖維有9個纖維粒子；第p根單根纖維l_p的底層纖維所占用的單位細胞的初始狀態(tài)為“形變”，即“-1”，如圖4a所示；

由于第p根單根纖維l_p的底層纖維所占用的單位細胞正下方的單位細胞的狀態(tài)都是“空”，因此，第p根單根纖維l_p的底層纖維一直沿著Z軸負方向每次沉淀一個單位細胞的高度向下沉淀，直到第p根單根纖維l_p的底層纖維所占用的單位細胞正下方的單位細胞有狀態(tài)不為“空”的時候，如圖4b所示；

由于第p根單根纖維l_p的底層纖維中第9個纖維粒子正下方的單位細胞的狀態(tài)為“完成”，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維中第9個纖維粒子不能向下沉淀，從而第p根單根纖維l_p的底層纖維中第9個纖維粒子所占用的單位細胞的狀態(tài)從“形變”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“完成”，即“p”，第p根單根纖維l_p的底層纖維中第1～8個纖維粒子正下方的單位細胞狀態(tài)為“空”，所以分別向Z軸負方向沉淀一個單位細胞的高度，如圖4c所示；

由于第p根單根纖維l_p的底層纖維中第6個纖維粒子正下方的單位細胞的狀態(tài)為“完成”，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維中第6個纖維粒子不能向下沉淀，從而第p根單根纖維l_p的底層纖維中第6個纖維粒子所占用的單位細胞的狀態(tài)從”形變”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)”完成”，即“p”；由于第p根單根纖維l_p的底層纖維中第8個纖維粒子的高度與第p根單根纖維l_p的底層纖維中第9個纖維粒子的高度差值等于F，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維中第8個纖維粒子所占用的單位細胞的狀態(tài)從“形變”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“完成”，即“p”；第p根單根纖維l_p的底層纖維中第1～5個纖維粒子和第7個纖維粒子正下方的單位細胞狀態(tài)為“空”，所以分別向Z軸負方向沉淀一個單位細胞的高度，如圖4d所示；

由于第p根單根纖維l_p的底層纖維中第2個纖維粒子和第5個纖維粒子正下方的單位細胞的狀態(tài)為“完成”，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維中第2個纖維粒子和第5個纖維粒子不能向下沉淀，從而第p根單根纖維l_p的底層纖維中第2個纖維粒子和第5個纖維粒子所在單位細胞的狀態(tài)從“形變”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“完”，即“p”；由于第p根單根纖維l_p的底層纖維中第7個纖維粒子的高度與第p根單根纖維l_p的底層纖維中第6個纖維粒子的高度差值等于F，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維中第7個纖維粒子所占用的單位細胞的狀態(tài)從“形變”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“完成”，即“p”；第p根單根纖維l_p的底層纖維中第1個纖維粒子、第3個纖維粒子和第4個纖維粒子正下方的單位細胞狀態(tài)為“空”，所以分別向Z軸負方向沉淀一個單位細胞的高度，如圖4e所示；

由于第p根單根纖維l_p的底層纖維中第1個纖維粒子的高度和第3個纖維粒子的高度與第p根單根纖維l_p的底層纖維中第2個纖維粒子的高度差值等于F，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維中第1個纖維粒子和第3個纖維粒子所占用的單位細胞的狀態(tài)從“形變”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“完成”，即“p”；由于第p根單根纖維l_p的底層纖維中第4個纖維粒子的高度與第p根單根纖維l_p的底層纖維中第5個纖維粒子的高度差值等于F，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維中第4個纖維粒子所占用的單位細胞的狀態(tài)從“形變”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“完成”，即“p”，如圖4f所示；

由于第p根單根纖維l_p的底層纖維所占用的單位細胞的狀態(tài)都為“完成”，所以第p根單根纖維l_p的底層纖維的形變完成；

步驟8、將p+1的值賦給p；

步驟9、判斷p≤f是否成立，若成立，則執(zhí)行步驟5，否則，完成數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成；

步驟10、結(jié)束。表示數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成方法執(zhí)行結(jié)束。

具體的，一種數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的屬性獲取方法是按如下步驟進行：

步驟1、相關(guān)屬性與存儲矩陣的定義

設(shè)定數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的單位細胞為測量單位；把具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的單位細胞作為測量單位，而不是把單位細胞作為測量單位，使所測量的屬性在體現(xiàn)數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時，降低了存儲的數(shù)據(jù)量；

墨水接觸到紙張后，在紙張的吸收力作用下滲透到紙張內(nèi)部，在紙張內(nèi)部，一部分墨水會在纖維間形成的毛細作用力下，沿著纖維擴散到其相鄰的區(qū)域，另一部分墨水被纖維交叉點吸收。相鄰區(qū)域與原區(qū)域相連的纖維越多，纖維間形成的毛細作用力越強，墨水?dāng)U散的就越快，擴散到相鄰區(qū)域的墨水就越多；墨水所在區(qū)域纖維交叉點數(shù)越多，吸墨性越強，吸收的墨水就越多。當(dāng)墨水中的油墨粒子大小不均勻的時候，大于纖維間空隙的油墨粒子就會被纖維阻擋而不會擴散，從而在墨跡邊緣形成一個顏色比較深的區(qū)域；

因此定義數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與墨水表達的相關(guān)屬性為：

在測量單位中單根纖維與其他單根纖維之間的交叉點數(shù)目G、測量單位與其相鄰的其他測量單位之間存在同一根單根纖維的數(shù)目R以及在測量單位中單根纖維與其他單根纖維之間的空隙數(shù)目S；

紙張在垂直方向受到手寫力時會發(fā)生形變，從而紙張的厚度減?。?/p>

因此定義數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與手寫力表達相關(guān)的物理屬性為：

在測量單位中數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度U；

設(shè)定存儲交叉點數(shù)目G的矩陣為bondedNum[x][y]；設(shè)定與測量單位相鄰的其他測量單位個數(shù)為w；則存儲同一單根纖維數(shù)目R的矩陣為connectingFiberNum[x][y][w]，本實施例中，w＝8；

設(shè)定存儲空隙數(shù)目S的矩陣為poreNum[x][y]；存儲厚度U的矩陣為thickness[x][y]；

步驟2、相關(guān)屬性的獲取

矩陣bondedNum[x][y]中任一元素的值是通過測量單位中所包含的狀態(tài)為“完成”的單位細胞的總數(shù)除以M獲得的；

矩陣connectingFiberNum[x][y][w]中任一組的w個值分別為測量單位與其相鄰的w個測量單位中相同“p”值的個數(shù)；

矩陣poreNum[x][y]中任一元素的值為測量單位中所包含的狀態(tài)為“空”的單位細胞個數(shù)；

矩陣thickness[x][y]中的任一元素的值為測量單位中數(shù)字紙張纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度。