數字手寫簽名筆跡檢驗實驗研究

閆龍飛，王立梅

（中國政法大學，北京100088）

鑒定科學Research Paper

數字手寫簽名筆跡檢驗實驗研究

閆龍飛，王立梅

（中國政法大學，北京100088）

目的數字手寫簽名的應用日益廣泛，研究該新型筆跡的特征變化，為數字手寫簽名筆跡的檢驗提供依據。方法提取并比對常見的四種數字手寫簽名與普通簽名的筆跡特征，統計各類筆跡特征變化率，并對特征變異情況進行歸納分析。結果與普通簽名相比，數字手寫簽名筆跡的起筆、收筆等特征發生重大變化，其他各類筆跡特征則基本不變。結論數字手寫簽名筆跡仍具有穩定性，但進行筆跡鑒定時要注意排除非本質特征差異的干擾。

數字手寫簽名；筆跡特征；筆跡鑒定

筆跡是書寫動作技能與習慣的反映。從筆跡形成的要素看，它是人們根據符號的書寫動作規范，運用書寫工具，通過書寫運動器官的書寫動作遺留下的動態痕跡［1］。筆跡鑒定作為認定書寫人的重要手段，在訴訟活動中十分常見。

隨著科學技術的發展，數字手寫技術憑借其支持無紙化辦公的優勢，迅速為各類用戶所接受，數字手寫筆跡也將越來越多地出現在案件糾紛中。數字手寫筆跡所需的書寫工具和書寫承載物與傳統筆跡全然不同，因而可能會導致數字手寫筆跡出現特征變異。在筆跡鑒定領域，對數字手寫筆跡的研究尚屬空白，本文旨在通過各類數字手寫簽名筆跡與傳統簽名筆跡的特征比對，發現數字手寫筆跡的特征變異情況，為數字手寫筆跡鑒定工作提供參考。

1　數字手寫簽名筆跡概述

1．1數字手寫技術

數字手寫技術是一項以觸控筆為書寫工具、以電子屏幕為書寫承載物，以電磁壓感技術或電流感應技術為核心，將筆尖在屏幕上的運動軌跡記錄下來的電子技術。以電磁壓感技術為例，一方面，當電磁數位壓感筆筆尖與電容觸控屏接觸時，觸控屏后的電磁板能感應到筆尖發出的電磁信號，計算出筆尖所在的坐標位置；另一方面，電磁筆內的壓力感應器根據書寫壓力大小確定筆劃之粗細。在確定了筆劃位置和粗細后，“簽名”便呈現出來。電磁筆與電容屏的結構如圖1～2所示。

圖1　電磁筆結構圖

圖2　電容觸控屏

1．2數字手寫簽名筆跡的類別

根據書寫載體不同，數字手寫簽名筆跡可分為普通電容屏筆跡、電磁板電容屏筆跡等；按照書寫工具不同，數字手寫簽名筆跡可分為電容筆筆跡、電磁筆筆跡。電容筆可與兩種電容屏搭配使用，電磁筆則須與電磁板電容屏搭配使用。電磁筆簽名筆跡常見于三星Note系列產品和E人E本等使用Mind Mark技術的產品，電容筆簽名筆跡常見于蘋果公司系列產品如iPhone、iPad等。

1．3數字手寫簽名的應用

傳統的文件簽批方法必須當面進行，耗時耗力、保存和查閱困難，數字手寫簽名以其能夠遠程傳輸、無擦刮或消退風險、可作為電子數據長久保存、隨時調取的優點被迅速應用到政企、酒店、醫療、教育和金融等用戶量大、業務單據繁多的行業中。以商務辦公領域為例，E人E本在2012年和2013年始終占據40%的市場份額［2］，其主打的數字簽名技術在商務領域有著廣泛應用。

近年來，數字手寫技術呈現出由專為政商人士打造，轉而向普通用戶靠攏的趨勢——三星Galaxy Note系列的S-pen手寫技術，以及各類手寫平板電腦設備，都是數字手寫技術的應用范例。

2　數字手寫簽名筆跡特征變化實驗

2．1研究筆跡特征變化的必要性

筆跡的形成應具有三個要素，即文字符號的書寫動作規范、書寫工具、書寫運動。筆跡鑒定的客體是人的書寫運動習慣，即人們在長時間的書寫過程中所形成的脫離規范技能動作的系統特點。與普通簽名相比，由于書寫載體和書寫工具均發生變化，數字手寫筆跡中表征書寫習慣的筆跡特征會否發生顯著變化決定著能否根據通行理論對數字手寫筆跡進行同一認定。因此，研究數字手寫筆跡特征變異情況是數字手寫簽名筆跡檢驗的必由之路。

2．2實驗設計

2．2．1對象與儀器

（1）對象：隨機選取50名大學生書寫者①將大學生作為實驗對象，主要是因為他們經過長時間的書寫訓練，形成了較穩定的書寫習慣和書寫技能。作為實驗對象，編號為1～50。（2）儀器：佳能9000F彩色掃描儀一臺，普通A4紙若干，晨光牌0．5mm黑色簽字筆一支，iPad Air一臺，Wacom bamboo cs600壓感電容筆一支，三星Galaxy Note 5100平板一部。iPad和三星的數字手寫模式均設置為“黑色0．5mm簽字筆”。

2．2．2步驟與方法

（1）收集筆跡樣本。使50名志愿者分別使用同一支簽字筆在A4紙上簽名，每個簽名寫三遍，可稱之為普通簽名筆跡（圖3-A），作為與數字手寫簽名筆跡的比對對象；再用電容筆和手指分別在iPad上簽名，同樣每個簽名寫三遍，取得兩種數字手寫簽名筆跡（圖3-B、圖3-C）；再以同樣的方式用電磁筆和手指在三星Galaxy Note上各寫三遍簽名（圖3-D、圖3-E）。共取得各類簽名筆跡750遍。

圖3　各式簽名筆跡

（2）將普通簽名筆跡掃描為圖片。

（3）制作筆跡特征比對表。考察50名志愿者的12種筆跡特征，包括一般特征：熟練程度特征、字形特征、字傾斜程度特征、字體大小特征；細節特征：起筆特征、行筆特征和收筆特征、筆劃基本形態特征、筆劃交叉特征、連筆特征、筆順特征、筆劃搭配特征，共制作600份筆跡特征比對表，每份比對表中均容納5種筆跡。實驗發現，筆力特征全部消失，故不再分析筆力特征。

（4）計算數字手寫簽名筆跡特征變化率。統計四種數字手寫簽名中各項筆跡特征發生變化的志愿者人數，并計算其占全部志愿者的比例，統計如表1。

表1　筆跡特征變化率統計表（%）

2．3結果

2．3．1穩定特征

基本保持不變的筆跡特征占絕大多數，如字的傾斜程度特征、行筆特征、筆劃基本形態特征、筆劃交叉特征、連筆特征、筆順特征、筆劃搭配特征等。這是因為人的書寫習慣動力定型具有很強的穩定性，不易因書寫工具和書寫載體的變化而變化（圖4）。

圖4　字傾斜特征

2．3．2易變特征

（1）字體大小特征。數字手寫簽名筆跡的字體大小變化的原因是電容筆及電磁筆或者指尖相比簽字筆筆尖更粗，不易形成細微筆畫，且新型書寫載體摩擦系數比紙張小，導致字體結構松散，字體變大。

（2）起收筆特征。起筆和收筆特征變化主要表現為提筆、頓筆和筆鋒幾乎消失，這是因為屏幕無法準確感應到書寫壓力，不能隨之發生筆劃粗細之變化，亦不能反映頓壓起筆和提收筆特征，而是一律變為直起直收，這一變化以電容筆筆跡和手指筆跡最為明顯。如圖5～7中數字“1”和“3”所示。

但是相比而言，電磁筆起收筆筆跡特征變化率比電容筆筆跡特征變化率小得多，這是因為電磁筆內部具有壓力感應器，電磁筆能部分反映出書寫人的力量大小，因而電磁筆起收筆與普通筆跡特征更為接近。

（3）行筆特征。數字手寫簽名行筆特征易出現抖動彎曲現象，這是因為筆尖與屏幕間的摩擦系數小，運筆時易滑動，行筆方向不易控制，此現象以電磁筆筆跡最為突出。如圖7中數字“2”所示。

圖5　運筆特征變化圖（一）

圖6　運筆特征變化圖（二）

圖7　運筆特征變化圖（三）

2．4結論

通過特征比對表和統計實驗數據分析發現，數字手寫簽名筆跡的特殊性和穩定性并沒有發生太多改變，在電子屏介面上這些特征仍然得到了較好的反映，在鑒定中可以以普通簽名筆跡為比對樣本，對數字手寫簽名筆跡進行同一認定。但是，由于書寫工具和書寫載體的變化，某些筆跡特征如起筆、收筆、行筆、字體大小等還是發生了劇烈變異，在檢驗時應引起注意。隨著人類社會的發展，新型筆跡可能會取代紙質筆跡，甚至會出現無紙質簽名作為樣本的情形，而不同種類的數字手寫簽名間能否互為檢材或樣本進行鑒定仍有待進一步探索。筆者基于本次研究的結果，初步推論不同種類的新型簽名筆跡間是可以實現同一認定的。

3　數字手寫簽名筆跡檢驗建議

3．1檢材應保持原始狀態

數字手寫筆跡種類繁多，方便傳輸，但傳輸時易因存儲設備的變化而發生變異。此外，數字手寫筆跡以電子數據的形態存在，而電子數據易刪改、不易留痕［3］，司法鑒定人應格外注意檢材是否經過刻意修改，明確檢材最初存儲設備的品牌和型號、電容筆所寫還是手指書寫、書寫時電子設備的參數設置（如“筆”的類型選擇、筆畫粗細和顏色設定）等情況。因此，如有條件，應將最原始狀態時的電子形式的檢材送檢。如果條件不允許，應選用失真度最低的導出方法遞檢，并詳細記錄，說明文件導出原因、導出方式備案。必要時可以將筆跡與電子數據相互印證，綜合評判。

3．2謹慎選取檢材特征

各類數字手寫筆跡與傳統筆跡相比會發生一些非本質特征變異，以往的特征選取規則不一定適用于新型筆跡。例如，檢材中出現缺筆少劃現象，則很可能是因為書寫工具不靈敏、電磁感應功能故障造成，如果按照傳統方法，選取這種現象作為“錯字”特征，則會導致誤判。

3．3改進特征比對方法

數字手寫筆跡不似傳統筆跡具有實體性，傳統的比對方法較難適應這種新型筆跡。由于數字手寫筆跡本就儲存在計算機終端中，而電子數據易復制、不失真，因此可以將檢材和樣本復制后置于電子設備中直接比對，無須人工測量。這一方法有如下優點：第一，避免打印造成的特征變異或缺失及人為測量造成的誤差；第二，在電子設備中借助各類計算機軟件，直接對檢材與樣本的重合度、形體高寬比等進行測量，便捷且精確，由以往的經驗主義為主轉向以數據為有力支撐，提高鑒定說服力和準確性；第三，若比對時出現失誤，可以在原有基礎上撤銷，重新檢驗，提高效率。

3．4運用系統的眼光綜合評斷

數字手寫筆跡屬于書寫條件變化筆跡［4］，檢材和樣本筆跡之間，符合點和差異點并存，而且兩者往往難分伯仲。在進行數字手寫筆跡鑒定時，應更側重于符合點和差異點的質量評斷。

數字手寫筆跡是由多種要素組成的有機整體，各式書寫內容、各式新型書寫工具和書寫載體等要素之間相互依存，相互聯系。筆跡檢驗中，不僅要研究筆跡特征，還要依靠文件物證系統的整體性和結構性，充分發揮系統內各部分的功能，站在全局角度，系統地開展工作。

［1］鄒明理．筆跡學［M］．北京：中國政法大學出版社，1993：1．

［2］麗莉：E人E本穩據商務平板市場第一［DB/OL］．（2013-04-24）［2015-05-06］．http：//www．ccn．com．cn/it/yaowen/2013/ 0424/486966．htm l．

［3］麥永浩．電子數據司法鑒定實務［M］．北京：法律出版社，2011：47．

［4］童章毅．條件變化筆跡的研究［J］．中國司法鑒定，2003，（3）：26-29．

（本文編輯：施少培）

Study on the Identification of Digital Hand Signatures

YAN Long-fei，WANG Li-mei
（China University of Political Science and Law，Beijing 100088，China）

Objective To study the characteristics of digital hand signatures for providing scientific basis of forensic identification．M ethod The handwriting characteristics of four kinds of commonly used digital hand signatures and traditional signatures were collected and compared．The variation of handwriting characteristics between digital hand signatures and traditional signatures were analyzed．Result The characteristics of digital hand signatures like writing pressure and the start and end strokeswere found to vary significantly，compared with traditional signatures．Other types of handwriting characteristics remained stable．Conclusion Digital hand signatures can still be identified by traditional handwriting identification theory，but the differences of non-essential handwriting characteristic should be noted．

digital hand signature；handwriting characteristic；handwriting identification

DF794．2

A

10．3969/j．issn．1671-2072．2016．04．004

1671-2072-（2016）04-0025-05

2015-06-15

中國政法大學電子證據青年教師學術創新團隊資助項目（2014CXTD01）

閆龍飛（1993—），男，碩士研究生，主要從事刑事訴訟法、司法鑒定學研究。E-mail：15652910570@163．com。

王立梅（1974—），女，副教授，主要從事電子證據學研究工作。E-mail：limeiw@cupl．edu．cn。