利用三維立體成像分析手寫字跡筆順的初步研究

郝艷麗

（福建警察學院，福建福州 350007）

0.引言

筆畫順序，筆順是指筆畫或偏旁之間書寫時的先后順序。不同人有不同的筆順書寫習慣，筆順特征較為穩定，即使在偽裝筆跡中，書寫筆順習慣也不容易改變。因此筆順判斷在筆跡檢驗中發揮著重要作用[1]。

目前常用的筆順判斷方法是利用顯微鏡進行顯微檢驗，根據手寫字跡交叉部位的表觀特征來判斷筆畫先后順序。但利用顯微觀察判斷手寫筆畫交叉順序時，由于書寫條件具有復雜多變性，表觀特征有時會不明顯甚至幾乎無表觀特征，且需要鑒定人員具有較高的專業水平以及豐富的實戰經驗才能做出正確的鑒定結論[2-4]。而三維立體成像技術具有直觀精確等優勢，而且能夠很好消除鑒定人的主觀因素影響，因此利本文擬利用VSC8000超級文檢工作站的三維立體成像功能對手寫字跡書寫筆順進行研究。

1.材料與方法

1.1 實驗材料

VSC8000超級文檢工作站、ZEISS Stereo Dscoery V20三維顯微鏡、白雪pvn-166黑色簽字筆、鴻圖70g/m2A4復印紙、Campus B5 筆記本紙。

1.2 實驗方法

用書寫機器人執黑色簽字筆在A4紙與筆記本紙上分別用正常書寫壓力和較重書寫壓力書寫“力”字；然后改變書寫筆順再次書寫“力”字，然后用VSC8000超級文檢工作站的三維立體成像功能觀察“力”字筆順。

2.結果與分析

2.1 力字筆順判斷原理

手寫字跡是書寫人執書寫工具在書寫載體上書寫，使書寫工具筆尖的色料轉移到書寫載體上形成的。在書寫過程中，由于書寫壓力的存在，在書寫過程中紙張表面會下凹形成書寫壓痕。在交叉筆畫處，在書寫壓力作用下后書寫的筆畫會把先書寫的筆畫截斷，后書寫的筆畫壓痕完成連續。因此，可以利用VSC8000超級文檢工作站的3D成像功能對力字筆順進行三維立體分析，書寫過程中，后書寫的筆畫會將先書寫的筆畫沖斷，利用三維立體成像將手寫字跡轉換成立體影像，觀察手寫字跡筆畫突起形成的“山峰”或凹陷形成的“山谷”的完整性，后書寫的筆畫的“山峰”或“山谷”是完整的（見圖1）。

圖1 筆記本紙上力字筆順原理

2.2 不同書寫壓力字跡筆順三維立體圖像分析

對A4紙上不同書寫壓力書寫的力字三維立體成像分析，發現正常力度書寫字跡和重力度書寫字跡的三維立體圖像存在一定差異。偽彩色圖中，重力度書寫形成的字跡“力”與周圍紙張顏色不同，高度差異分布明顯；而正常力度書寫的字跡“力”與周圍紙張顏色接近，高度差異分布不明顯。在三維立體圖像中，筆畫交叉部位處后書寫的筆畫將先書寫的筆畫截斷，后書寫的筆畫完整連續。灰度圖中，重力度書寫形成的“力”筆畫清晰、立體感強，“”筆畫的山峰明顯將“丿”筆畫的山峰截斷，“”筆畫的山峰連續，說明該力字是先寫“丿”筆畫；而正常力度書寫的“力”字立體性不強，需進一步放大觀察才能看到“”筆畫的山峰將“丿”筆畫的山峰截斷，“”筆畫的山峰連續，說明該力字也是先寫“丿”筆畫。因此書寫壓力大小會影響筆順的判斷，書寫壓力重時筆痕較深，更容易判斷筆順；書寫壓力輕時筆痕較淺，需進一步放大才能觀察到筆畫山峰的連續性（見圖2）。

圖2 A4紙上不同力度書寫“力”字的三維立體圖像

2.3 不同紙張載體字跡筆順三維立體圖像分析

選擇目前常用的A4復印紙和筆記本紙作為書寫載體紙張，在兩種紙張上用書寫機器人正常書寫力字，然后對兩種紙張上的力字進行三維立體成像分析。從偽彩色圖像和灰度圖像可以看出，同一支筆同一書寫力度書寫在A4紙和筆記本紙上的力字三維立體成像效果無明顯差異，顯現效果很好。因此，不同書寫紙張載體不會影響手寫字跡筆畫三維立體成像筆跡順序的判斷。

2.4 力字手寫字跡筆畫順序的分析方法比較

分別用VSC8000超級文檢工作站的三維立體成像功能與蔡司體視顯微鏡觀察正常書寫的力字筆畫順序。在三維立體灰度圖中，字跡與周圍高度差異分布明顯、筆畫清晰、立體感強，通過觀察“丿”或“一”的山谷連續性，能夠直觀準確地判斷力字的書寫筆順。而在顯微放大圖中，力字立體感不強，要分析力字筆畫交叉處的表觀特征，結合一定的鑒定經驗來綜合判斷力字筆畫順序。相比顯微觀察法，三維立體成像更直接客觀，能夠快速準確判斷出手寫字跡筆畫順序（見圖3）。

圖3 不同方法分析力字書寫筆順

3.結語

利用三維立體成像技術判斷手寫字跡筆畫順序具有很好的效果，且這種方法不受書寫色料顏色、書寫載體的影響，只受到書寫壓力大小的影響，書寫壓力大時，判斷效果最好，書寫壓力小時，通過對交叉部位局部放大觀察，也能取得良好效果，但顯現效果不如書寫壓力大時明顯。這種方法判斷手寫字跡筆畫順序具有響應速度快、成像清晰度高、實驗結果直觀等特點，實驗效果較好，今后在筆跡鑒定實戰中可以采用這種方法來判斷手寫筆順和字跡筆順。