数字手写签名笔迹检验实验研究

闫龙飞，王立梅

（中国政法大学，北京100088）

鉴定科学Research Paper

数字手写签名笔迹检验实验研究

闫龙飞，王立梅

（中国政法大学，北京100088）

目的数字手写签名的应用日益广泛，研究该新型笔迹的特征变化，为数字手写签名笔迹的检验提供依据。方法提取并比对常见的四种数字手写签名与普通签名的笔迹特征，统计各类笔迹特征变化率，并对特征变异情况进行归纳分析。结果与普通签名相比，数字手写签名笔迹的起笔、收笔等特征发生重大变化，其他各类笔迹特征则基本不变。结论数字手写签名笔迹仍具有稳定性，但进行笔迹鉴定时要注意排除非本质特征差异的干扰。

数字手写签名；笔迹特征；笔迹鉴定

笔迹是书写动作技能与习惯的反映。从笔迹形成的要素看，它是人们根据符号的书写动作规范，运用书写工具，通过书写运动器官的书写动作遗留下的动态痕迹［1］。笔迹鉴定作为认定书写人的重要手段，在诉讼活动中十分常见。

随着科学技术的发展，数字手写技术凭借其支持无纸化办公的优势，迅速为各类用户所接受，数字手写笔迹也将越来越多地出现在案件纠纷中。数字手写笔迹所需的书写工具和书写承载物与传统笔迹全然不同，因而可能会导致数字手写笔迹出现特征变异。在笔迹鉴定领域，对数字手写笔迹的研究尚属空白，本文旨在通过各类数字手写签名笔迹与传统签名笔迹的特征比对，发现数字手写笔迹的特征变异情况，为数字手写笔迹鉴定工作提供参考。

1　数字手写签名笔迹概述

1．1数字手写技术

数字手写技术是一项以触控笔为书写工具、以电子屏幕为书写承载物，以电磁压感技术或电流感应技术为核心，将笔尖在屏幕上的运动轨迹记录下来的电子技术。以电磁压感技术为例，一方面，当电磁数位压感笔笔尖与电容触控屏接触时，触控屏后的电磁板能感应到笔尖发出的电磁信号，计算出笔尖所在的坐标位置；另一方面，电磁笔内的压力感应器根据书写压力大小确定笔划之粗细。在确定了笔划位置和粗细后，“签名”便呈现出来。电磁笔与电容屏的结构如图1～2所示。

图1　电磁笔结构图

图2　电容触控屏

1．2数字手写签名笔迹的类别

根据书写载体不同，数字手写签名笔迹可分为普通电容屏笔迹、电磁板电容屏笔迹等；按照书写工具不同，数字手写签名笔迹可分为电容笔笔迹、电磁笔笔迹。电容笔可与两种电容屏搭配使用，电磁笔则须与电磁板电容屏搭配使用。电磁笔签名笔迹常见于三星Note系列产品和E人E本等使用Mind Mark技术的产品，电容笔签名笔迹常见于苹果公司系列产品如iPhone、iPad等。

1．3数字手写签名的应用

传统的文件签批方法必须当面进行，耗时耗力、保存和查阅困难，数字手写签名以其能够远程传输、无擦刮或消退风险、可作为电子数据长久保存、随时调取的优点被迅速应用到政企、酒店、医疗、教育和金融等用户量大、业务单据繁多的行业中。以商务办公领域为例，E人E本在2012年和2013年始终占据40%的市场份额［2］，其主打的数字签名技术在商务领域有着广泛应用。

近年来，数字手写技术呈现出由专为政商人士打造，转而向普通用户靠拢的趋势——三星Galaxy Note系列的S-pen手写技术，以及各类手写平板电脑设备，都是数字手写技术的应用范例。

2　数字手写签名笔迹特征变化实验

2．1研究笔迹特征变化的必要性

笔迹的形成应具有三个要素，即文字符号的书写动作规范、书写工具、书写运动。笔迹鉴定的客体是人的书写运动习惯，即人们在长时间的书写过程中所形成的脱离规范技能动作的系统特点。与普通签名相比，由于书写载体和书写工具均发生变化，数字手写笔迹中表征书写习惯的笔迹特征会否发生显著变化决定着能否根据通行理论对数字手写笔迹进行同一认定。因此，研究数字手写笔迹特征变异情况是数字手写签名笔迹检验的必由之路。

2．2实验设计

2．2．1对象与仪器

（1）对象：随机选取50名大学生书写者①将大学生作为实验对象，主要是因为他们经过长时间的书写训练，形成了较稳定的书写习惯和书写技能。作为实验对象，编号为1～50。（2）仪器：佳能9000F彩色扫描仪一台，普通A4纸若干，晨光牌0．5mm黑色签字笔一支，iPad Air一台，Wacom bamboo cs600压感电容笔一支，三星Galaxy Note 5100平板一部。iPad和三星的数字手写模式均设置为“黑色0．5mm签字笔”。

2．2．2步骤与方法

（1）收集笔迹样本。使50名志愿者分别使用同一支签字笔在A4纸上签名，每个签名写三遍，可称之为普通签名笔迹（图3-A），作为与数字手写签名笔迹的比对对象；再用电容笔和手指分别在iPad上签名，同样每个签名写三遍，取得两种数字手写签名笔迹（图3-B、图3-C）；再以同样的方式用电磁笔和手指在三星Galaxy Note上各写三遍签名（图3-D、图3-E）。共取得各类签名笔迹750遍。

图3　各式签名笔迹

（2）将普通签名笔迹扫描为图片。

（3）制作笔迹特征比对表。考察50名志愿者的12种笔迹特征，包括一般特征：熟练程度特征、字形特征、字倾斜程度特征、字体大小特征；细节特征：起笔特征、行笔特征和收笔特征、笔划基本形态特征、笔划交叉特征、连笔特征、笔顺特征、笔划搭配特征，共制作600份笔迹特征比对表，每份比对表中均容纳5种笔迹。实验发现，笔力特征全部消失，故不再分析笔力特征。

（4）计算数字手写签名笔迹特征变化率。统计四种数字手写签名中各项笔迹特征发生变化的志愿者人数，并计算其占全部志愿者的比例，统计如表1。

表1　笔迹特征变化率统计表（%）

2．3结果

2．3．1稳定特征

基本保持不变的笔迹特征占绝大多数，如字的倾斜程度特征、行笔特征、笔划基本形态特征、笔划交叉特征、连笔特征、笔顺特征、笔划搭配特征等。这是因为人的书写习惯动力定型具有很强的稳定性，不易因书写工具和书写载体的变化而变化（图4）。

图4　字倾斜特征

2．3．2易变特征

（1）字体大小特征。数字手写签名笔迹的字体大小变化的原因是电容笔及电磁笔或者指尖相比签字笔笔尖更粗，不易形成细微笔画，且新型书写载体摩擦系数比纸张小，导致字体结构松散，字体变大。

（2）起收笔特征。起笔和收笔特征变化主要表现为提笔、顿笔和笔锋几乎消失，这是因为屏幕无法准确感应到书写压力，不能随之发生笔划粗细之变化，亦不能反映顿压起笔和提收笔特征，而是一律变为直起直收，这一变化以电容笔笔迹和手指笔迹最为明显。如图5～7中数字“1”和“3”所示。

但是相比而言，电磁笔起收笔笔迹特征变化率比电容笔笔迹特征变化率小得多，这是因为电磁笔内部具有压力感应器，电磁笔能部分反映出书写人的力量大小，因而电磁笔起收笔与普通笔迹特征更为接近。

（3）行笔特征。数字手写签名行笔特征易出现抖动弯曲现象，这是因为笔尖与屏幕间的摩擦系数小，运笔时易滑动，行笔方向不易控制，此现象以电磁笔笔迹最为突出。如图7中数字“2”所示。

图5　运笔特征变化图（一）

图6　运笔特征变化图（二）

图7　运笔特征变化图（三）

2．4结论

通过特征比对表和统计实验数据分析发现，数字手写签名笔迹的特殊性和稳定性并没有发生太多改变，在电子屏介面上这些特征仍然得到了较好的反映，在鉴定中可以以普通签名笔迹为比对样本，对数字手写签名笔迹进行同一认定。但是，由于书写工具和书写载体的变化，某些笔迹特征如起笔、收笔、行笔、字体大小等还是发生了剧烈变异，在检验时应引起注意。随着人类社会的发展，新型笔迹可能会取代纸质笔迹，甚至会出现无纸质签名作为样本的情形，而不同种类的数字手写签名间能否互为检材或样本进行鉴定仍有待进一步探索。笔者基于本次研究的结果，初步推论不同种类的新型签名笔迹间是可以实现同一认定的。

3　数字手写签名笔迹检验建议

3．1检材应保持原始状态

数字手写笔迹种类繁多，方便传输，但传输时易因存储设备的变化而发生变异。此外，数字手写笔迹以电子数据的形态存在，而电子数据易删改、不易留痕［3］，司法鉴定人应格外注意检材是否经过刻意修改，明确检材最初存储设备的品牌和型号、电容笔所写还是手指书写、书写时电子设备的参数设置（如“笔”的类型选择、笔画粗细和颜色设定）等情况。因此，如有条件，应将最原始状态时的电子形式的检材送检。如果条件不允许，应选用失真度最低的导出方法递检，并详细记录，说明文件导出原因、导出方式备案。必要时可以将笔迹与电子数据相互印证，综合评判。

3．2谨慎选取检材特征

各类数字手写笔迹与传统笔迹相比会发生一些非本质特征变异，以往的特征选取规则不一定适用于新型笔迹。例如，检材中出现缺笔少划现象，则很可能是因为书写工具不灵敏、电磁感应功能故障造成，如果按照传统方法，选取这种现象作为“错字”特征，则会导致误判。

3．3改进特征比对方法

数字手写笔迹不似传统笔迹具有实体性，传统的比对方法较难适应这种新型笔迹。由于数字手写笔迹本就储存在计算机终端中，而电子数据易复制、不失真，因此可以将检材和样本复制后置于电子设备中直接比对，无须人工测量。这一方法有如下优点：第一，避免打印造成的特征变异或缺失及人为测量造成的误差；第二，在电子设备中借助各类计算机软件，直接对检材与样本的重合度、形体高宽比等进行测量，便捷且精确，由以往的经验主义为主转向以数据为有力支撑，提高鉴定说服力和准确性；第三，若比对时出现失误，可以在原有基础上撤销，重新检验，提高效率。

3．4运用系统的眼光综合评断

数字手写笔迹属于书写条件变化笔迹［4］，检材和样本笔迹之间，符合点和差异点并存，而且两者往往难分伯仲。在进行数字手写笔迹鉴定时，应更侧重于符合点和差异点的质量评断。

数字手写笔迹是由多种要素组成的有机整体，各式书写内容、各式新型书写工具和书写载体等要素之间相互依存，相互联系。笔迹检验中，不仅要研究笔迹特征，还要依靠文件物证系统的整体性和结构性，充分发挥系统内各部分的功能，站在全局角度，系统地开展工作。

［1］邹明理．笔迹学［M］．北京：中国政法大学出版社，1993：1．

［2］丽莉：E人E本稳据商务平板市场第一［DB/OL］．（2013-04-24）［2015-05-06］．http：//www．ccn．com．cn/it/yaowen/2013/ 0424/486966．htm l．

［3］麦永浩．电子数据司法鉴定实务［M］．北京：法律出版社，2011：47．

［4］童章毅．条件变化笔迹的研究［J］．中国司法鉴定，2003，（3）：26-29．

（本文编辑：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

中国政法大学电子证据青年教师学术创新团队资助项目（2014CXTD01）

闫龙飞（1993—），男，硕士研究生，主要从事刑事诉讼法、司法鉴定学研究。E-mail：15652910570@163．com。

王立梅（1974—），女，副教授，主要从事电子证据学研究工作。E-mail：limeiw@cupl．edu．cn。