速度变化笔迹的书写压力规律

（中国刑事警察学院 辽宁沈阳 110854）

速度变化是变化笔迹的最基本因素[1]，能在正常笔迹、伪装笔迹、摹仿笔迹、书写条件变化笔迹中都会涉及速度变化，深入研究速度变化对笔迹特征的影响，对整个笔迹检验学科具有重要的基础性作用。

传统的速度变化笔迹检验主要从一些不易受速度影响的写法、错别字、笔顺、大体的搭配比例、特殊运笔及标点符号、文字布局等二维笔迹特征进行分析，这些特征肉眼即可观察得到[2]。然而，目前民事、经济案件呈逐年上升趋势，此类案件多涉及合同、欠条、单据中的签名、日期等，其特点是字数少，笔画简单，反映书写人书写习惯的特征不多，相同字、相同偏旁部首出现更少，这给鉴定人认识书写人的书写习惯带来困扰。若要全面研究少量字笔迹中速度变化对笔迹特征的影响，就需要寻找更深层的笔迹特征，书写压力作为三维层面的特征，具有较强的特定性和稳定性，且不易被掩盖或改变，是一类很好的特征。

中国刑警学院于2013年研发了笔迹三维信息提取分析仪，该仪器具有对笔迹三维信息采集、运算、处理、对比和分析的功能，能够从笔迹压痕的形态和深度变化展示笔迹三维信息。

一、笔迹三维信息提取分析仪的功能

（一）压痕彩色图显

压痕彩色图显的颜色由红色至蓝色变化，绿色表示纸平面，红色至黄色部分高于纸平面，蓝色部分低于纸平面，用“—”表示压痕方向凹陷于纸平面。通过压痕彩色图显可以直观感知笔迹的压痕深浅变化，蓝色部分越深，说明该处笔迹压痕越深，即书写压力越大。图1为“正”字的原图及压痕彩色图显，直观展示该字压痕颜色深浅及变化。

图1 “正”字原图与压痕彩色图显

（二）压痕深度曲线图

压痕深度曲线是以某一点在选定笔画中的相对位置为X轴，该点的纸张凹陷深度为Y轴，直观展示笔迹压痕深浅变化，从而推出书写人书写压力的大小及起伏变化。图2为“万”字的压痕深度曲线，既描述了其曲线走势情况，又能反映每一采样点的具体位置和压痕深度值。

此外，所选笔画中各采样点的坐标值被保存为固定后缀名文件，可导入到Microsoft Excel等数据处理软件中自动求出压痕深度平均值P及方差F，压痕深度平均值能够推出笔力轻重，方差能够从数学角度说明书写压力的稳定情况，使书写压力的量化分析得以实现。

图2 “万”字压痕深度曲线图

（三）压痕深度曲线对比图

为方便对特定单字或笔画的比较，用户可以在同一坐标系中同时打开两条压痕深度曲线，图3中显示的左右两笔画即是同一人相同速度条件下书写的横笔压痕深度曲线对比，既展示了两个笔画压痕深度曲线整体走势的异同，也反映了笔画各部位压痕深度值的大小以及变化趋势。

图3 同一人相同速度书写的横笔压痕深度曲线对比图

二、实验设计

（一）实验器材

笔迹三维信息提取分析仪，台式电脑，0.5mm黑色弹头式中性笔，A4复印纸。

（二）实验方案

1.样本字的选择。设计样本字，确定拟研究对象，需遵循以下原则：第一，被确定的汉字应是常用汉字，具有较高的使用率、涉案率；第二，通过相对少的汉字映射相对多的笔力特征。汉字所涉及的笔画主要包括横、竖、撇、捺、点、提、钩、挑八大基本笔画，笔者所选汉字最大限度概括这八大基本笔画，并结合鉴定实践，选取了案件中经常遇到的汉字及阿拉伯数字，经有机组合，将15个单字及6个阿拉伯数字设计成收条形式（见图4）作为本次实验的研究材料。

图4 实验材料的内容

需要强调的是，在设计样本字时，笔者进行调查，发现当书写人书写“九万元整”时，“整”字出现三种写法，即规范写法“整”、简化写法“正”以及异体写法“”，且三者出现率均较高，因这三种写法均有“正”部，为确保研究单字的一致性，笔者将“整”字统一规定为“正”字。

2.实验样本的制作。笔迹检验的目的是同一认定，因此我们研究的速度变化主要是针对同一书写人而言，是指书写人在正常书写速度的基础上强行放慢或加快书写速度。

本实验邀请了30位中国刑警学院在校生参与实验样本的制作。通过设置理想的书写条件，要求每位书写人在该条件下以正常速度（以下简称中速，标记为M）连续书写上述样本笔迹各30次，作为一组；要求书写人在正常速度书写的基础上，尽量提高或降低书写速度，分别慢速（标记为S）、快速(标记为Q)书写样本笔迹各30次，分为快写与慢写两组，分别依次编号为1～30。表1是以书写人1为例，进行样本制作。

表1 样本制作示意表

三、速度变化笔迹书写压力的比较

速度变化会使笔迹特征发生一定的改变，有的特征变化明显，则笔迹的外观形态会存在诸多差异点，这些差异点可能会干扰鉴定人准确作出鉴定意见。因此，我们要认真分析并寻找速度变化笔迹中稳定的、有价值的符合点，帮助我们去伪存真，为笔迹检验提供可靠依据。

（一）压痕彩色图显分析

图5是书写人慢速、快速笔迹的压痕彩色图显比较，由图可发现二者存在以下差异：两种速度笔迹的压痕颜色均存在深浅不一的变化，快速笔迹笔力重处压痕颜色极深，笔力轻处压痕颜色极浅，如阿拉伯数字“5”、单字“日”的横竖连笔（见红色箭头所指处），而慢速笔迹压痕颜色深浅变化相对平缓均匀。二者除存在差异，也存在相同点：从整体看，二者每行起笔另写时第一个单字压痕颜色较该行其它单字深；从细节性特征看，“年”字第一笔压痕颜色均深，“1”、“日”字起笔是压痕颜色深，这些特征在样本笔迹中均稳定存在。

通过对30位书写人慢写、快写笔迹的压痕彩色图显特征比较，可知：多数书写人快速笔迹压痕颜色深浅变化显著，慢速笔迹压痕颜色深浅变化均匀，说明快速笔迹书写压力稳定性差，慢速笔迹具有较强的稳定性；慢速、快速笔迹的压痕颜色孰深孰浅无稳定的关系，说明慢速、快速笔迹的书写压力的大小不存在对应关系，即有的人慢写时笔力重，有的人快写时笔力重，这与个人书写习惯有关；同一人慢速、快速笔迹中细微的压痕颜色深浅变化存在较好的符合，能反映同一人稳定的书写习惯。

图5 速度变化笔迹压痕彩色图显

（二）压痕深度曲线比较分析

图6与图7是从书写人慢速、快速笔迹中单字及单个笔画的压痕深度曲线对比图，观察可发现：两个“年”字整体压痕曲线走势不同，但细微之处存在相同变化；在图7中，两个“年”字第一笔的撇笔形态不同，压痕深度曲线中波谷出现的位置及个数不同，但仔细观察细节特征就会发现两者均是起笔压痕深度值小，而后变大，达到波谷最大值，随即均逐渐由大到小再到大，由于快写时速度加快，笔力由轻到重的变化还未达到最高值便减小笔力，实际上这一过程与慢速笔迹的笔力变化一致。

由此，通过对30位书写人慢速、快速笔迹压痕深度曲线的比较分析，可知：慢速、快速笔迹压痕曲线走势不一，快写时压痕深度曲线走势的变化幅度比慢速笔迹陡急；在慢速、快速笔迹中，多数单字或笔画细微之处的压痕曲线走势基本一致；因速度变化引起运笔形态发生变化的笔画，其压痕曲线走势基本一致。

图6 慢速笔迹（青色）与快速笔迹（蓝色）的“年”字压痕深度曲线对比图

图7 慢速笔迹（青色）与快速笔迹（蓝色）的“年”字第一笔撇笔压痕深度曲线对比图

（三）压痕深度值分析

通过对30位书写人慢速、中速、快速笔迹压痕深度信息（如表所示）的统计分析，可以发现：30位书写人慢速笔迹的压痕深度值的方差在0.000126～0.000264之间，快速笔迹的压痕深度值的方差在0.000129～0.000368之间，说明不同书写人慢写时，笔力轻重变化的程度不同，但总体较小，多数书写人快速笔迹笔力轻重变化显著；慢速笔迹压痕深度平均值在-0.02343mm～-0.04346mm之间，快速笔迹的压痕深度平均值在-0.02047mm～-0.04008mm范围内，相差较大。此数据印证了上述压痕彩色图显及压痕曲线图分析所得结论，即慢速笔迹笔力变化平缓均匀，快速笔迹笔力变化急促分明。

表2 30位书写人速度变化笔迹压痕深度值比较

书写人13 0.000264 0.000238 0.000220 -0.04331 -0.03962 -0.03466书写人14 0.000368 0.000160 0.000175 -0.03656 -0.03650 -0.04008书写人15 0.000231 0.000266 0.000129 -0.03251 -0.02983 -0.02752书写人16 0.000233 0.000245 0.000276 -0.03560 -0.03250 -0.03589书写人17 0.000241 0.000200 0.000240 -0.03143 -0.03116 -0.03253书写人18 0.000207 0.000241 0.000226 -0.03678 -0.03346 -0.03406书写人19 0.000230 0.000197 0.000184 -0.03756 -0.03292 -0.02956书写人20 0.000254 0.000204 0.000201 -0.03475 -0.03205 -0.03069

（四）慢速、中速、快速笔迹Z轴极值比较

三维检测软件Geomagic Qualify11可以采集笔迹中各点与纸平面间的距离值，该值小于零时可以视为该点凹陷于纸面的深度值，大于零时则视为笔迹两侧的纸张受力突起后高于纸平面的数值。通过该软件得出每份笔迹中最低点和最高点与纸平面的距离（下文简称为Z轴极值），这两个数值是纸张变形的极值，因此是纸张变形程度的最佳体现[3]。

为了探索慢写、快写以及正常书写时纸张变形的程度，笔者汇总了每位书写人不同速度样本笔迹的Z轴极值，分别计算最高点与最低点的平均值，然后求二者之差（见表3），极值之差表示该点压痕深度的变化幅度，可推出书写压力的大小与起伏变化情况。

通过对30位书写人速度变化笔迹Z轴极值的分析，发现：有24位书写人快速笔迹Z轴极值之差大于慢速笔迹，说明多数人快写时压痕深度值的变化幅度比其慢写时大，这一数据支撑了“多数书写人快速笔迹笔力轻重变化比慢速笔迹、中速笔迹明显”的结论。

表3 30位书写人速度变化笔迹Z轴极值比较

书写人11 -0.061 0.004 -0.065 -0.073 0.002 -0.075 -0.070 0.003 -0.073书写人12 -0.071 -0.003 -0.068 -0.063 0.010 -0.073 -0.075 0.006 -0.081书写人13 -0.095 -0.005 -0.090 -0.083 0.006 -0.089 -0.073 0.004 -0.077书写人14 -0.080 -0.003 -0.077 -0.080 -0.001 -0.079 -0.088 0.014 -0.102书写人15 -0.079 0.005 -0.084 -0.056 0.006 -0.062 -0.065 0 -0.065书写人16 -0.069 0.002 -0.071 -0.069 0.005 -0.074 -0.075 -0.002 -0.073书写人17 -0.069 0.005 -0.074 -0.071 0 -0.071 -0.062 0 -0.062书写人18 -0.073 -0.004 -0.069 -0.077 0.002 -0.079 -0.079 0.004 -0.081书写人19 -0.077 -0.002 -0.075 -0.072 0.002 -0.074 -0.063 -0.002 -0.061书写人20 -0.075 0.011 -0.086 -0.066 0.009 -0.075 -0.065 0.009 -0.074书写人21 -0.087 -0.008 -0.081 -0.061 -0.003 -0.058 -0.058 0.006 -0.064书写人22 -0.062 0.006 -0.068 -0.069 0.012 -0.081 -0.062 0.010 -0.072书写人23 -0.072 -0.008 -0.064 -0.058 0 -0.058 -0.069 -0.011 -0.058书写人24 -0.066 -0.003 -0.063 -0.057 0.008 -0.065 -0.064 0.004 -0.068书写人25 -0.060 -0.001 -0.059 -0.059 -0.003 -0.056 -0.057 -0.004 -0.053书写人26 -0.065 0.002 -0.067 -0.056 0.013 -0.069 -0.062 0.002 -0.064书写人27 -0.066 -0.004 -0.062 -0.058 0.004 -0.062 -0.056 0.005 -0.061书写人28 -0.065 -0.001 -0.064 -0.072 0.001 -0.073 -0.055 0.016 -0.071书写人29 0.045 -0.002 -0.043 -0.057 0.007 -0.064 -0.069 0.003 -0.072书写人30 -0.078 -0.012 -0.066 -0.069 0.009 -0.078 -0.069 0.007 -0.076

四、结论

本文利用笔迹三维信息提取分析仪对30位书写人共计2700份样本笔迹的三维信息进行采集，通过对同一人不同速度笔迹的比较，得出不同速度笔迹书写压力的规律。现将实验得出的结论总结如下：

（一）同一人的书写活动中，笔迹的压痕深度值与书写速度不存在对应关系；慢速笔迹的压痕深度曲线走势比快速笔迹平缓均匀，慢速笔迹笔力变化平稳，快速笔迹笔力轻重变化分明，个别单字、笔画存在骤增骤减的现象。

（二）同一人不同速度笔迹中，压痕深度曲线整体走势不同，但起收笔、转折笔处压痕深度的起伏变化相似。

（三）同一人因速度变化改变运笔形态的单字或笔画，其细节性的压痕深度起伏变化基本一致。

[1]贾玉文.笔迹检验[M].北京:警官教育出版社，1999:158.

[2]苏云义.少量字检验的点滴体会[A].沈德咏.文件检验的理论与实务[C].北京:人民法院出版社，2005:230-234.

[3]申 思.笔迹三维信息采集及签名压力规律初探[D].沈阳:中国刑事警察学院，2014.