同一人运动后签名与临摹签名笔力特征比较研究

韩丹岩 王长亮 倪巧合

（1 中国刑事警察学院文件检验技术系 辽宁 沈阳 110035；2 上海市刑事科学技术研究院重点实验室 上海 200083；3 莱阳市公安局鹤山路派出所 山东 莱阳 265200）

1 引言

近年来，涉及合同、欠条、单据中的签名鉴定案件较多。签名因字数少、特征少，加之形成的条件千差万别，检验难度普遍较大。运动后签名属于书写条件变化笔迹的一种特殊类型，由于运动造成机体状态的变化，影响神经传导和书写器官的协调性，进而导致笔迹发生变化。这种笔迹所表现出的运笔抖动弯曲、字形结构松散等特点与临摹笔迹相似，定性比较困难。目前国内外对于临摹笔迹的认识比较全面和深入，而对于运动后笔迹尚缺乏系统的研究，且仅停留在二维层面的形态学描述，缺乏更深层次的规律性研究和认识。基于此，本文利用笔迹三维信息提取分析仪从书写压力角度进行实验研究，以探究运动后笔迹与临摹笔迹笔力特征规律的异同。

2 基础理论

2.1 运动后笔迹及其特点

书写活动是人体特有的一项复杂的技巧性运动，会受到来自书写者生理、心理状态和外界客观条件的影响和干扰[1]69。运动后笔迹是一种条件变化笔迹，肢体运动会从生理和心理两方面影响书写活动。人在运动后肌体消耗能量并积累了一定量的乳酸，导致肌肉疲劳，工作能力下降，为了维持肌体正常的运转，需要输送更多的血液和氧气，从而加快心跳和血液循环[2]；另外，神经中枢处于疲惫状态，个体的注意力降低、灵活性减弱。在这种状态下书写的笔迹，通常会出现运笔抖动、笔画变形、笔力不稳等现象。

2.2 临摹笔迹及其特点

临摹笔迹是摹仿笔迹的最基本类型，是在拥有被摹仿笔迹式样的条件下，边观察边摹仿得到的笔迹[3]。由于心理过程、个人书写技能习惯、摹仿训练等因素的制约，临摹笔迹往往会出现运笔形快实慢、弯曲抖动、中途停顿、修饰重描、笔力平缓等现象[1]300-306。临摹笔迹与被摹仿笔迹相比明显特征相符，但细节特征会有差别[4]。

运动后笔迹与临摹笔迹在二维层面的笔迹特点有相似之处，不易区分，在鉴定工作中极易引起混淆，进而影响鉴定结果的准确性。因此，研究运动后笔迹与临摹笔迹在三维层面笔力特征上的特点及其规律，具有重要的实践意义。

3 实验设计

3.1 实验设备

实验器材：指夹式脉搏血氧仪、笔迹三维信息提取分析仪、哑铃、跑步机、黑色0.5mm子弹头式中性笔、A4复印纸。

软件：TYSCAN 软件、三维检测软件Geomagic Qualify11、数据处理软件Microsoft Excel、SPSS。

3.2 样本字选择与运动设定

本研究选用在预实验收集的签名当中特征体现最明显、规律反映最好的“杨杰”作为样本字。因其既是常用汉字，又包含横、竖、撇、捺、点、勾、折等多种笔画，也能在有限的两个字中映射相对多的笔力特征，能够较为全面地体现规律，便于展现不同状态下签名笔迹笔力特征的异同及变化趋势。

实验中设定的“运动”包括上肢运动和下肢运动，经过预测试后决定，上肢运动设定为抓起哑铃训练，下肢运动设定为在跑步机上的跑步训练。

3.3 样本收集

实验书写人为随机抽取的30名在校大学生，年龄在19～27岁之间。运动强度依据心率划分为低、中、高三个等级，具体参照卡式公式：最大心率=205.8-0.685×年龄；中等强度有氧运动的心率范围=最大心率×60%～70%[5]。本实验只针对低、高两个运动强度收集实验样本。书写人在运动的同时，实时监测心率，分别达到低、高两个运动强度时停止运动，开始书写签名，书写条件设定为正常：均以正常坐姿在平整桌面上的A4复印纸上书写，衬垫物为10张A4复印纸。

依此方式分别收集书写人静息状态下，以及处于上、下肢运动低、高强度下的签名各20份。选择1号书写人静息状态下的签名“杨杰”为摹本，要求另外29名书写人在静息状态下对其进行临摹，每人临摹20份，样本制作如表1所示。

表1 样本制作示意

4 同一人不同运动状态下签名与临摹签名笔力特征的比较

本文利用笔迹三维信息提取分析系统提取了每位书写人分别处于静息状态、上肢低强度、上肢高强度、下肢低强度、下肢高强度、临摹签名笔迹的压痕深度信息，利用数据处理软件SPSS、Microsoft Excel逐一分析记录，计算出各项数据并形成表格，将反映好的笔迹样本两两对比，得出同一人不同状态下签名笔迹笔力特征的异同点。将30位书写人的对比结果归纳总结，从压痕彩色图显、压痕深度曲线、压痕深度数据三方面总结规律[6]。

4.1 上肢运动后签名与临摹签名笔力特征的比较

4.1.1 压痕彩色图显比较

通过比较29位书写人上肢运动后签名和其临摹签名笔迹压痕彩色图显特征，可归纳以下规律：①从外观形态上看，临摹与上肢运动后笔力有较大差异，但在细节形态如起收笔形态、细小笔画运笔形态上仍有一定程度的符合；②从整体上看，同一人临摹与其上肢运动后笔力差异较大，临摹签名笔画颜色整体较深，说明笔力较重，而上肢运动后笔力较轻；③从细节上看，上肢运动后与临摹在起收笔及一些细小笔画的笔力变化趋势上有一定程度的符合，体现了同一人稳定的书写习惯，如表2所示。

表2 同一人上肢运动后签名、临摹签名压痕彩色图显对比

4.1.2 压痕深度曲线比较

通过对29名书写人上肢运动后签名与其临摹签名压痕深度曲线特征的对比分析，可归纳出以下规律：①约70%的书写人在压痕深度曲线上体现为临摹压痕深度曲线位于上肢运动后压痕深度曲线下方，且运动强度越强，曲线之间的距离越大。说明临摹签名与其上肢运动后签名笔力差异较大，临摹签名笔力普遍较重，上肢运动后签名笔力普遍较轻，而且运动强度越大，笔力就越轻；②临摹签名压痕深度曲线的形态与上肢运动后签名相比均有所差异，但与上肢高强度运动后笔迹压力差别更大些，说明运动强度越大，对笔力的影响越大；③临摹签名书写过程中笔力骤变较多，而上肢运动后签名虽笔力起伏不稳但过渡较为自然；④同一人上肢运动后签名与其临摹签名在第一笔起笔位置书写压力最为符合，而且两者压痕深度曲线之间的平缓部分与陡急部分互相对应，说明同一人书写的该两种笔迹，其书写压力基本规律具有一致性。图1、2具体展示了同一书写人上肢低、高强度运动后与临摹签名笔迹压痕深度曲线走势的异同。

图1 同一人上肢低强度（灰线）与临摹（黒线）签名压痕深同一度曲线对比

图2 同一人上肢高强度（灰线）与临摹（黒线）签名压痕深度曲线对比

4.1.3 压痕深度数据比较

将30位书写人上肢运动后签名及临摹签名压痕深度均值和标准差①标准差定义为方差的算术平方根，反映组内个体间的离散程度。进行整合发现：①约67%书写人的临摹签名笔力均值略大于上肢低强度运动后签名，约75%书写人的临摹签名笔力均值略大于上肢高强度运动后签名，说明多数人的临摹签名笔力略重于上肢运动后签名；②约57%书写人临摹签名笔力的标准差大于上肢低强度运动后签名，约70%书写人临摹签名笔力的标准差大于上肢高强度运动后签名，说明多数人的临摹签名笔力稳定性略低于上肢运动后签名。

4.2 下肢运动后签名与临摹签名笔力特征的比较

4.2.1 压痕彩色图显比较

通过比较29位书写人下肢运动后签名与其临摹签名笔迹压痕彩色图显特征，可归纳以下规律：①从外观形态上看，临摹签名笔迹与下肢运动后签名笔迹笔力存在一定差异，但是在细节形态如起收笔形态、细小笔画运笔形态上仍有符合；②从整体上看，与下肢运动后签名笔迹相比，大多数临摹签名笔迹整体压痕颜色较深且均匀，变化较平缓，但在细微之处存在骤然的深浅变化，说明临摹比下肢运动后笔力略重，笔力平缓中也有较大的波动；③从细节上看，两者在起收笔及一些细小笔画的笔力上仍有一定程度的符合，体现了同一人稳定的书写习惯，如表3所示。

表3 同一人下肢运动后签名、临摹签名压痕彩色图显对比

4.2.2 压痕深度曲线比较

通过对29名书写人下肢运动后签名与其临摹签名压痕深度曲线特征的对比分析，可归纳以下规律：①临摹签名压痕深度曲线整体位于下肢运动后签名压痕深度曲线下方，说明大多数书写人临摹签名笔力略重于下肢运动后签名；②临摹签名压痕深度曲线中存在较多笔力骤然变化的点，曲线整体的波动幅度减小，而且曲线整体的波动细密性较弱；而下肢运动后签名曲线整体波动较细密，笔力轻重过渡较自然；③临摹签名压痕深度曲线的大致走势与下肢运动后签名相似，其中同一人下肢运动后签名与其临摹签名在第一笔起笔处压痕深度曲线走势最为一致，如图3、4所示。

图3 下肢低强度（灰线）与临摹（黑线）签名压痕深度曲线对比

图4 下肢高强度（灰线）与临摹（黑线）签名压痕深度曲线对比

4.2.3 压痕深度数据比较

将30位书写人下肢运动后签名笔迹及临摹签名笔迹压痕深度均值和标准差进行整合发现：①约63%的书写人临摹签名笔力均值略大于下肢低强度运动后签名，约53%的书写人临摹签名笔力均值略大于下肢高强度运动后签名，说明临摹笔迹与下肢运动后书写笔迹笔力轻重相当；②约60%的书写人临摹签名笔力的标准差大于上肢低强度运动后签名，约53%的书写人临摹签名笔力的标准差大于上肢高强度运动后签名，说明两者笔力的稳定性相当；③约60%书写人下肢低强度运动后签名笔迹压痕深度均值大于下肢高强度运动后签名笔迹，说明在下肢运动当中，随着运动强度的增强，笔力减轻；④下肢高强度运动过后前5次签名在三维层面呈现较明显的笔痕深度均值的递增，而下肢低强度运动过后签名无此特点，说明在下肢运动中，高强度运动对肌体书写活动的影响要大于低强度运动。

4.3 运动后签名与临摹签名笔力离散度的比较

离散度是用来观测变量各个取值之间差异程度的指标，运用离散度能够以数字的形式清晰明了地体现出各类签名笔迹笔力的稳定性，从而比较出其笔力稳定程度的大小。

为直观比较运动后签名与临摹签名的稳定性，笔者对本研究各类签名的数据偏差进行计算，将得到的数据整合成运动后签名与临摹签名的离散度条形图，如图5所示。

图5 运动后签名与临摹签名的离散度条形图

通过运动后签名与临摹签名的离散度条形图可以看出，运动后签名与临摹签名笔力的稳定程度由大到小依次为：下肢低强度运动后签名、下肢高强度运动后签名、上肢低强度运动后签名、上肢高强度运动后签名、临摹签名。分析其原因：①临摹他人签名时既要克制自身的书写习惯，又要摹仿的相像，还要尽量不暴露反常迹象，这是一个非常紧张的状态，势必造成力度不均衡，笔力起伏程度较大，稳定性最差；②上肢低强度运动过后，上肢肌肉刚刚开始进入运动状态，还未达到稳定阶段，在运笔过程中对笔的控制处于用力会抖，而不用力则不自然的状态，所以稳定性较差；③上肢高强度运动过后，上肢肌肉处于力竭状态，完全无法正常握拳，书写过程中只能勉强握住笔，主要依靠手腕的移动来书写，手指对笔施加的压力很小，整体运笔力度非常轻，导致笔力数据的离散度较低，稳定性较高；④下肢运动是牵动全身的运动，几乎涉及到肌体的每一块肌肉，下肢低强度运动过后，肌体处于刚进入运动状态阶段，整体较为兴奋，用笔力度较为不稳；⑤下肢高强度运动过后，肌体已经脱离了极点状态，心理和身体均处于稳定的运动状态，心脏工作强度保持在较高水平，心率虽然保持在较高数值，但较为稳定，而与书写活动相关的上肢肌肉并非处于力竭状态，所以对书写活动影响较下肢低强度运动明显。总体来说，上肢运动比下肢运动对书写活动影响明显。

5 结论

通过对30名书写人上、下肢高、低强度运动后签名及其临摹签名笔迹压痕深度信息的提取、分析和比较，发现如下规律：

（1）同一人临摹签名笔力普遍略重于运动后签名；

（2）同一人临摹签名笔力骤变较多，而运动后签名笔力轻重过渡较自然；

（3）同一人运动后签名，运动强度越大，笔力越轻，与其临摹签名笔力特征的差别越大，上肢运动更加明显。

（4）同一人临摹签名与运动后签名在起收笔及一些细小笔画的笔力上仍有一定程度的符合，第一笔起笔尤其明显。

（5）同一人运动后签名与临摹签名笔力的稳定程度由大到小依次为：下肢低强度、下肢高强度运动后签名、上肢低强度、上肢高强度、临摹签名。

（6）在一定条件下，可以根据笔力曲线形态及大小特征，辅助鉴别运动后笔迹与临摹笔迹。

书写压力是个人书写习惯的重要组成部分，利用好笔压信息对少量字及其疑难笔迹检验具有重要意义。但书写压力也极易受各种因素的干扰而发生变化，准确、恰当地利用笔压信息是一个复杂的系统工程，有待于进一步深入研究。