支持笔交互的数字纸张生成与墨水表达

纸张在人类文明传承、思想表达和学习交流等方面一直发挥重要作用，目前计算机环境中的"纸张"界面只能实现对手写笔尖位置信息的感知，笔纸交互还停留在手写输入和鼠标点击层次上。本研究在前一基金"基于力的手写信息获取与解释"工作基础上，提出基于传统纸张的物理属性，研究物理纸张与笔交互过程中墨水渗透动力学模型；采用结构化描述和有限元方法设计具有纹理、硬度等物理属性的新型数字化纸张，实现对手写全信息，尤其是力矢量信息的感知能力；借助数字墨水技术，采用毛细管和分子扩散模型研究手写数字墨水在计算机环境中的自然表达方法。所提出的数字纸张，是纸张在数字时代的升级，不仅使计算机环境中签名、书法、绘画等手写输入与真实笔纸交互有相似效果，达到人机交互的自然性，而且将为电子签名、数字水印等信息安全技术提供新的思路，为实现"无纸化"提供技术支撑，在办公自动化、电子商务、电子政务等方面有重要的应用价值。

本项目在对传统纸张属性分析基础上，针对现有计算机环境中的“纸张”界面所存在的信息获取和自然表达方面存在的问题，对现实世界物理纸张的结构模型和墨水渗透动力学模型进行深入的理论分析和模型建立基础上，提出和设计了一种具有物理属性的新型数字化纸张以及一种自然的数字墨水表达方法，特别是初步建立数字化纸张规范，为数字环境下“纸张”的设计提供了参考规范。本项目提出的数字纸张，采用结构化描述和有限元方法设计，能够具有传统纸张所具有的纹理、硬度、吸收率等物理属性，特别能够实现对书写交互过程中手写全信息的获取，尤其是力矢量信息的感知能力；同时，本项目通过设计数字墨水结构，并采用毛细管和分子扩散模型来建立墨水渗透过程，实现手写数字墨水在计算机环境中的自然表达方法。本项目设计的数字纸张和数字墨水表达方法，实现“纸张”在数字时代的升级，使得在计算机环境中签名、书法、绘画等手写输入与真实笔纸交互有相似效果，达到人机交互的自然性。此外，本项目对电子签名、数字水印等信息安全内容进行了分析和探讨，其提出的新思路，将为实现“无纸化”提供技术支撑，在办公自动化、电子商务、电子政务等方面有重要的应用价值。. 项目组超额完成了原合同计划内容，相关研究成果发表论文8篇，其中SCI、EI收录7篇，授权发明专利1项，申请公开发明专利5项，软件著作权6项。本项目培养博士研究生5名和硕士研究生2名。