周桂雪 段?；?潘自勤

（1 南京森林警察學院刑事科學技術系，國家林業(yè)局森林公安司法鑒定中心，野生動植物物證技術國家林業(yè)局重點實驗室 江蘇 南京 210023；2 朔州市公安局平魯分局 山西 朔州 036800；3 西南政法大學刑事偵查學院，西南政法大學司法鑒定中心 重慶 401120）

1 引言

線上交易的增多和無紙化辦公的推廣使得電子簽名有了廣泛的應用和需求空間，特別是自2000年以來，世界各國相繼頒布電子簽名法案使電子簽名在不同程度上得到了法律效力的確認，推動了電子簽名應用的發(fā)展。世界各國對電子簽名的立法模式存在差異，我國采取折中式電子簽名立法模式，即在法律上指出“可靠的電子簽名” 條件，同時也不否認簽名雙方認可的其他形式的電子簽名。因此，從技術角度看，以PKI為基礎的數(shù)字簽名技術符合當前我國法律上關于“可靠的電子簽名”的界定[1]；在日常應用領域中，基于人們習慣于傳統(tǒng)紙筆簽名的確認方式，與其類似的數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名成為了人們廣泛使用的一種電子簽名表現(xiàn)形式。數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名是手寫簽名數(shù)字化的表現(xiàn)形式，其產(chǎn)生方式包括兩種：一是運用光學掃描或數(shù)碼照相進行數(shù)字化處理，將紙張等物面上的“物理墨水”簽名筆跡轉化為數(shù)字圖像筆跡；二是通過數(shù)字圖形輸入板捕獲數(shù)字手寫簽名筆跡[2]。盡管有些數(shù)字圖形輸入板能夠同時捕捉到書寫動作的動態(tài)信息和靜態(tài)筆跡圖像，但是文件檢驗人員有時無法獲取動態(tài)信息，只能得到靜態(tài)簽名圖像信息。

從電子簽名功能實現(xiàn)角度分析，基于數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名筆跡進行同一認定的條件目前尚未得到充分的確定性研究，所以當前該種筆跡在事后責任認定方面的功用仍是不確定的。因此，有必要通過梳理已有文獻中相關研究成果及實證研究對該種簽名筆跡的失真度進行探究，以便明確該種筆跡進行人身同一認定的條件。

2 紙張表面手寫字跡數(shù)字化處理后的失真度分析

2.1 拍照或掃描過程處理后失真度分析

紙張表面拍照或掃描簽名筆跡的源字跡為傳統(tǒng)紙筆簽名字跡，本研究所談及的“失真”不是書寫動作習慣反映失真，而是已形成的紙張表面“物理墨水”簽名筆跡在數(shù)字化過程中特征反映信息的失真。經(jīng)對實證樣本的觀察，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過拍照或掃描后的簽名筆跡在宏觀二維方面的特征反映穩(wěn)定，如字形、字的大小、字行方向和形態(tài)、字間距、文字寫法、搭配比例、筆畫基本形態(tài)；而在三維特征、微觀二維特征、表明相對時間次序特征信息方面存在反映失真現(xiàn)象，并且在不同分辨率下變化程度不同，這些特征包括起收筆特征、連筆特征，筆壓特征、筆痕特征、筆力特征、行筆筆法特征，筆順特征；同時受二維信息和三維信息表征的特征反映可能在一定程度上受到影響，如書寫水平特征、書體特征?；诖?，本實驗選取年齡在20～24歲之間的30位中等以上書寫水平的本校男性本科生為調(diào)查對象，將其簽名樣本分別以100dpi為梯度，在100～1300dpi 范圍內(nèi)進行掃描，通過與紙張表面源字跡進行比較，進一步觀察、分析其失真特征反映情況，如表1所示。

表1 不同分辨率下掃描簽名筆跡失真率統(tǒng)計（%）

2.1.1 三維特征反映信息失真情況分析

如前所述，由三維信息表征的特征包括筆壓特征、筆痕特征、筆力特征、行筆筆法特征。從信息來源角度看，筆壓特征、筆力特征、行筆筆法特征信息皆包含在筆痕特征之中。經(jīng)掃描處理后的簽名筆跡三維特征消失，但間接反映三維信息的二維信息隨分辨率的變化得到不同程度的反映。這些間接表征三維信息的二維信息包括：筆畫粗細、墨水滲散、墨水濃淡、亮度分布差異。在鋼筆、簽字筆簽名字跡中，筆壓、筆力特征主要由筆畫粗細、墨水滲散表征，墨水濃淡表征性弱；表征行筆筆法特征的筆尖劃痕主要通過二維圖像的亮度分辨。在圓珠筆簽名字跡中，墨水流痕更加清晰可辨，筆壓、筆力特征主要通過筆畫粗細、墨水濃淡表征，表征行筆筆法特征的筆尖劃痕主要通過墨流特征判斷，而其在二維圖像中表現(xiàn)為筆尖經(jīng)過部位的白線特征和凹痕造成的亮度差異。經(jīng)對樣本進行觀察，發(fā)現(xiàn)分辨率在300dpi及以下時，筆尖劃痕、墨水濃淡反映不夠清晰；分辨率在400dpi及以上時，墨水濃淡反映逐漸清晰，墨流中的白線特征開始清晰可見并隨分辨率的提高而增強；分辨率在800dpi及以上時，筆鋒位置能夠開始通過亮度差異得以反映，并隨著分辨率的提高而增強；分辨率在1200dpi及以上時，筆畫粗細、墨水滲散及濃淡、亮度差異能較清晰地得以反映，如圖1所示。

圖1 三維特征反映失真

經(jīng)實驗觀察分析，對于中等及以下書寫水平者書寫的介于行書和草書之間的自由體簽名筆跡而言，三維信息失真對于書寫水平和書體特征的評斷影響不大。

2.1.2 微觀二維特征失真情況分析

在掃描或拍照字跡中，存在微觀二維層面失真的特征主要包括起收筆特征和連筆特征。起收筆特征失真主要體現(xiàn)在部分提筆、頓筆筆觸形態(tài)反映不清晰。經(jīng)對掃描簽名字跡樣本進行觀察，發(fā)現(xiàn)分辨率在100～800dpi區(qū)間時，掃描字跡可能存在不同程度的失真；當分辨率為900dpi及以上時，未見該種失真現(xiàn)象。但從30份實證簽名樣本特征反映情況看，失真率和失真程度并不高，且失真程度隨分辨率的提高而降低。連筆特征失真現(xiàn)象主要表現(xiàn)在部分連筆筆畫模糊，具體形態(tài)及其筆力特征難以分辨，與鄰近筆畫的區(qū)分度不高，如圖2所示。簽名筆跡圖像分辨率在100～500dpi區(qū)間時，會存在連筆特征失真現(xiàn)象；分辨率在600dpi及以上時未觀察到簽名筆跡失真現(xiàn)象。由此可見，連筆特征的失真程度同樣隨分辨率的升高而降低。

圖2 掃描紙張表面簽名筆跡連筆特征失真情況

2.1.3 表征時序信息的特征失真現(xiàn)象

表征時序信息的特征為筆順特征，包括筆畫間、結構間、字群中的單字書寫順序。從傳統(tǒng)筆跡鑒定角度，一般通過觀察連筆特征、起收筆的位置和動向、運筆趨勢、筆畫和偏旁間的搭配關系、筆畫交叉部位的順序進行筆順判斷[3]。經(jīng)由前述對微觀二維特征和三維特征失真的分析可知，低分辨率情況下，連筆特征和起收筆形態(tài)存在一定程度失真，但由于兩者出現(xiàn)率和失真程度并不高，且筆順判別對兩者反映精細度的要求不高，所以對含有此類表征的筆順判別影響不大。

筆畫交叉部位表征筆順的信息失真度大。交叉筆畫次序一般通過交叉部位顯微觀察實現(xiàn)，觀察方面包括立體層疊形態(tài)、紙纖維倒伏方向、墨水滲透情況、油墨堆積情況、墨水流痕情況。直接觀察交叉筆畫立體層疊形態(tài)對二維筆跡圖像無法實現(xiàn)，故該特征反映缺失；紙纖維倒伏情況、墨水滲透情況、油墨堆積情況作為微觀特征信息，只有在800dpi 以上才可能得到較為清晰地反映，1200dpi以上才可能得到較為全面地反映；因此，對800dpi以下的簽名筆跡圖像，很難就以上信息進行觀察和做出判斷，如圖3所示。另外，特征反映質(zhì)量同時與紙張質(zhì)量、書寫筆墨水流量與鮮艷度、運筆的垂直壓力輕重有關。

圖3 時序特征反映失真情況

2.2 二值化處理后失真度分析

在計算機筆跡識別領域，在對筆跡進行掃描或拍照處理后，為計算方便，通常對筆跡進行二值化處理。從人工筆跡鑒定視角，這種處理則是將本來已經(jīng)失真的筆跡圖像的特征信息進一步削減，可供鑒別的筆跡特征信息所剩無幾：書寫水平、字形、字體等種類特征還可大致辨別，而筆順、運筆、搭配、比例等細節(jié)特征反映性則受到大大削減，并且分辨率越低，失真現(xiàn)象越嚴重，筆畫中斷情況越多，如圖4所示。二值化處理的筆跡適于做計算機識別，目前尚不適于做人工筆跡鑒定，原因在于兩者依據(jù)的方法存在差異、依據(jù)的要素不同，很難依據(jù)二值化后的筆跡完成人工筆跡鑒定任務。

3 數(shù)字圖形輸入板捕獲靜態(tài)手寫簽名筆跡特征失真度分析

數(shù)字圖形輸入板作為特定的書寫載體，有其特定的書寫活動區(qū)域和相適應的書寫筆（包括手指）。對于數(shù)字圖形輸入板捕捉的靜態(tài)簽名筆跡，需要關注兩方面的反映性問題：一方面，書寫工具與傳統(tǒng)紙筆在材料物理屬性、書寫承載物高度、書寫工具甚至對視覺狀態(tài)影響方面都存在不同程度差異，這決定書寫者書寫習慣是否能夠像傳統(tǒng)紙筆簽名那樣自然表達，即書寫習慣反映為實時書寫動作的情況；另一方面，使用數(shù)字圖形輸入板的最終目的都是以電信號記錄簽名動作，并將簽名應用到具體的文件或網(wǎng)絡界面中，對于靜態(tài)簽名筆跡圖像而言，需要關注其記錄的筆跡信息是否真實反映了實時書寫動作情況。

圖4 不同分辨率掃描簽名筆跡二值化結果

為調(diào)查利用數(shù)字圖形輸入板書寫簽名筆跡的兩重反映性，在綜合分析當前已有相關研究成果的基礎上，選取年齡在18～23歲之間的63名在校本科生作為調(diào)查對象（書寫水平中等，健康狀況良好，右利手書寫），以正常書寫坐姿在wacom CDS610S電磁式手寫板（含配套紙、筆）、蒙恬PDK電阻式手寫板（所見即所得手寫板，含配套書寫筆）、蒙恬PDL電阻式手寫板（盲寫手寫板，含配套書寫筆）上書寫簽名字跡樣本，觀察分析其書寫動作情況和筆跡特征反映情況。

3.1 書寫習慣表達的失真情況分析

3.1.1 懸腕書寫

利用數(shù)字圖形輸入板書寫的筆跡具有懸腕書寫的特點，其源于兩方面原因：一是市面上出售的用于簽名的數(shù)字圖形輸入板面積有限且書寫屏具有一定高度，書寫者很難在書寫過程中找到合適的支撐部位，因而懸腕書寫；二是一部分數(shù)字圖形輸入板的書寫屏不宜在書寫過程中與手部發(fā)生無關觸碰，否則會造成信號紊亂現(xiàn)象或者無關筆畫產(chǎn)生，如電容式手寫板和電阻式手寫板。依據(jù)生物動力學原理，懸腕書寫相對于書寫者所熟悉的枕腕書寫，可能影響書寫的速度、精確性和穩(wěn)定性[4]。根據(jù)對實證樣本的觀察分析，懸腕書寫給書寫筆跡帶來的主要影響是字跡變大和行筆不穩(wěn)，易出現(xiàn)彎曲、抖動現(xiàn)象。

3.1.2 行筆不穩(wěn)

數(shù)字圖形輸入板的書寫筆跡行筆動作不穩(wěn)定主要體現(xiàn)在筆畫僵硬、易出現(xiàn)彎曲抖動和行筆方向的驟然改變，空間分布上欠缺美感。造成行筆不穩(wěn)的因素除前述的懸腕書寫外，還與書寫載體和書寫筆的物理屬性有關。第一，在數(shù)字圖形輸入板上書寫筆跡具有硬物表面書寫筆跡的普遍特征，易出現(xiàn)行筆不穩(wěn)、彎曲抖動[5]；第二，數(shù)字圖形輸入板與配套書寫筆尖之間的摩擦系數(shù)小于傳統(tǒng)紙筆摩擦系數(shù)，增加了筆尖“打滑”的幾率。因此，書寫者行筆過程中的抑揚動作受到影響，筆力的自然變化無法充分發(fā)揮，并且這種現(xiàn)象在書寫速度慢、垂直壓力大的運筆中更為明顯。

3.1.3 視覺監(jiān)督作用減弱

所見即所得式數(shù)字圖形輸入板能夠?qū)崟r顯現(xiàn)書寫字跡，而盲寫式數(shù)字圖形輸入板書寫字跡不能顯現(xiàn)在書寫活動區(qū)域，只能通過電腦等導出設備查看。在盲寫式數(shù)字圖形輸入板上書寫字跡的過程視覺監(jiān)督作用減弱，更多地是依賴動覺作用完成書寫動作。經(jīng)對63名書寫者在盲寫和正常視覺監(jiān)督狀態(tài)下的簽名樣本進行比對分析后發(fā)現(xiàn)，相對于正常視覺監(jiān)督狀態(tài)，盲寫狀態(tài)易導致空間位置處理和精細動作的改變：第一，運筆的流暢程度和單字結構的工整嚴謹程度下降，因而導致書寫水平降低；第二，易出現(xiàn)筆畫搭配位置不準或結構搭配失稱現(xiàn)象；第三，運筆滯澀感增強，筆畫偏離規(guī)范程度大，更加容易出現(xiàn)筆畫簡化、缺失、紊亂和彎曲抖動現(xiàn)象；第四，書寫速度有加快趨勢，書體由行楷向行草轉變；第五，連筆數(shù)量增多，連筆紊亂現(xiàn)象增加，如表2所示。這種特征變化出現(xiàn)率和程度受書寫者的書寫熟練程度和簽名字跡結構的繁簡影響，并呈反相關關系。

表2 兩種視覺狀態(tài)下書寫簽名筆跡變化特征統(tǒng)計

對于部分所見即所得式數(shù)字圖形輸入板，視覺與動覺在書寫運動過程中也未能充分協(xié)調(diào)。其原因在于數(shù)字圖形輸入板上顯示的簽名筆跡為物理成痕筆跡，而導出設備上查看的簽名筆跡為采集設備感應傳導的電信號筆跡，兩者形成方式不同，因此會存在反映差異。由于數(shù)字圖形輸入板感應能力有限，對于一些輕力書寫動作可能感應不到，而物理留痕筆跡卻可以顯現(xiàn)出來；書寫時的視覺監(jiān)督作用主要針對書寫屏幕上實時可見的物理留痕筆跡，卻無法查看到數(shù)字圖像筆跡，因而會導致所保留的數(shù)字圖像簽名筆跡可能存在筆畫幅度減小或者個別筆畫缺失的現(xiàn)象，如圖5所示，“所見”未必“所得”。

圖5 電信號筆跡與同步形成的物理留痕筆跡差異

3.1.4 字跡書寫幅度變大

在數(shù)字圖形輸入板上書寫的靜態(tài)簽名筆跡相對于普通紙筆簽名筆跡，存在書寫動作幅度變大的傾向：第一，懸腕書寫易造成筆畫幅度普遍增大，因此字跡變大；第二，多數(shù)數(shù)字圖形輸入板所配用的書寫筆筆尖較傳統(tǒng)的產(chǎn)生物理墨水或痕跡的筆尖更粗，當用手指作為書寫“筆”書寫時更是如此，已具備書寫技能的書寫者在書寫時為保持筆畫間的區(qū)分度和字跡結構的空間美感，會自然地根據(jù)筆畫寬度對所寫字跡大小進行調(diào)整；第三，目前數(shù)字圖形輸入板的書寫活動區(qū)域的面積都較大，常見的有3英寸、4英寸、5英寸或更大，足以容納簽名筆跡，當書寫者面臨在數(shù)字圖形輸入板上進行簽名的任務時，傾向于把整個書寫屏幕或書寫屏幕的大部分區(qū)域作為簽名字跡分布范圍，有效書寫活動范圍的導向作用會使書寫者簽名字跡增大。

3.2 實時書寫動作反映為數(shù)字筆跡的失真情況分析

相對于實時書寫動作或普通紙筆簽名字跡，數(shù)字圖形輸入板導出數(shù)字筆跡存在特征信息反映不足或其他失真情況。通過現(xiàn)有的實證分析發(fā)現(xiàn)：在文字布局特征方面，字行方向與形態(tài)，字間間隔反映穩(wěn)定，未見失真現(xiàn)象，其他布局特征未能在數(shù)字圖形輸入板簽名字跡中得到反映；在單字書寫動作的一般特征和細節(jié)特征方面，字的傾斜程度特征、文字寫法特征未見明顯失真現(xiàn)象，書寫水平、字體、字形、字的大小、筆壓、筆痕、筆順、搭配比例、運筆特征存在特征反映信息缺失或扭曲情況。同時，簽名筆跡導出格式對特征反映質(zhì)量存在一定影響。

3.2.1 導出格式對簽名筆跡反映質(zhì)量的影響

有些數(shù)字圖形輸入板采集簽名字跡只以一種數(shù)字圖像格式直接導入到相關簽名界面或文檔上，沒有其他格式選擇；而有些數(shù)字圖形輸入板則在書寫后有多種導出文件格式可供選擇，如jpg、png、pdf等，對于一次書寫完成的數(shù)字墨水簽名，不同格式導出簽名字跡的特征反映質(zhì)量可能會存在差別，以wacom CDS610S數(shù)位板采集簽名筆跡為例，pdf.格式導出簽名字跡質(zhì)量優(yōu)于jpg.和png.導出簽名筆跡，如圖6所示，后兩者導出筆跡像素化明顯，筆跡特征失真現(xiàn)象更嚴重。因此，數(shù)字圖形輸入板導出簽名筆跡特征失真情況在一定程度上受簽名筆跡導出格式影響，若將數(shù)字手寫簽名筆跡納入筆跡鑒定實踐，這一點是筆跡鑒定人員在筆跡鑒定實例中應考慮的問題。

圖6 同一次簽名字跡以不同輸出格式導出的效果對比

3.2.2 字體、字形、字的大小特征信息失真情況分析

各類數(shù)字圖形輸入板感應成字能力不同，可能對字體特征反映產(chǎn)生影響。對于感應能力差的手寫板，輕力或快速接觸的書寫動作不能得到充分反映，帶來筆畫幅度減小或筆畫缺失，因而可能造成原書寫動作為“行草”字體的簽名導出后變成“行楷”字體；對于感應字跡能力強的手寫板，一些非接觸動作或輕力接觸動作會形成明顯的筆畫，因此會出現(xiàn)由“行楷”字體到“行草”字體轉變情況，如圖7所示。

圖7 字體特征失真情況

圖8 字形特征反映失真情況

字形特征是否改變，取決于導出數(shù)字簽名圖像的寬高比是否發(fā)生改變。這一特征信息反映失真情況因不同數(shù)字圖形輸入板而異，所導出簽名字形特征有無失真及失真程度，也會因不同型號的技術參數(shù)不同而存在差異；有的數(shù)字圖形輸入板導出字跡寬高比與原始輸入字跡相同，有的則會發(fā)生變化，如圖8所示。

3.2.3 筆壓、筆痕特征信息失真情況分析

傳統(tǒng)紙筆簽名字跡中的筆壓特征和筆痕特征既包含立體信息又包含動態(tài)信息。而在數(shù)字圖形輸入板導出的簽名字跡圖像中，立體和動態(tài)信息極少能被表現(xiàn)出來，導致這兩種特征難以得到反映。

第一，數(shù)字圖形輸入板導出靜態(tài)簽名筆跡為二維圖像，不具有三維屬性，立體形象特征不能得到反映，無法目力直接觀察。此外，傳統(tǒng)紙筆簽名字跡檢驗還可以借助相關信息推斷立體性征，主要包括筆畫粗細、墨跡濃淡、墨水堆積及滲散、筆畫分叉情況。但對于數(shù)字圖形輸入板導出的靜態(tài)簽名筆跡圖像，墨跡濃淡均勻一致，無墨水堆積和滲散現(xiàn)象，無反映書寫筆結構特點和垂直壓力大小的筆畫分叉現(xiàn)象，只有筆畫粗細可能存在變化。此處的筆畫粗細變化主要來源于兩個方面：一是取決于書寫“筆”與數(shù)字圖形輸入板有效接觸面積的大小，決定成字筆畫的粗細，而有效接觸面積同時決定于“筆”尖粗細和垂直壓力大小；二是取決于數(shù)字圖形輸入板對垂直壓力的區(qū)分度，即壓感等級。壓感等級對于反映書寫者實際壓力的能力有限，對于每一位書寫者，無論其書寫時的實際壓力為多少，同一數(shù)字圖形輸入板都會將簽名壓力分成特定梯度而為筆畫粗細所反映，例如，其壓感等級為1024，則每一個簽名壓力變化都介于0～1023之間，這種壓力是一種相對壓力，只對一次簽名本身有效[6]。

第二，筆痕特征未得到充分反映，主要體現(xiàn)在墨水流痕、筆尖輪廓、筆鋒位置等反映行筆筆法和執(zhí)筆動作的特征未能得到反映；起收筆部位的筆觸一定程度上能夠得到反映，但精準性有限，與數(shù)字圖形輸入板的技術參數(shù)相關，不同設備間存在差異。就當前對電阻式、電容式[7]、電磁式數(shù)字圖形輸入板的實證樣本分析情況來看，筆觸特征總體都較難得到反映或得到精準反映，失真比率高。

3.2.4 運筆特征信息失真情況分析

為明確數(shù)字圖形輸入板導出簽名運筆特征差異，選取國內(nèi)市場所占份額較大的wacom CDS610S電磁式數(shù)位板和蒙恬PDK電阻式手寫板展開實證研究。通過將兩款數(shù)字圖形輸入板導出靜態(tài)簽名筆跡與同時形成的物理留痕筆跡進行比對，發(fā)現(xiàn)運筆特征失真方面較多，總體失真程度較大，如圖9所示。

第一，起收筆部位出現(xiàn)特征反映缺失或變異。與物理留痕字跡相比，兩款數(shù)字圖形輸入板導出簽名筆跡在筆畫起始或終止部位可能出現(xiàn)缺失或增多，因而導致起收筆真實書寫動作的筆力、筆觸、位置、方式特征反映缺失或扭曲。具體表現(xiàn)為：起收筆部位沒有得到感應和傳導，因而真實的起收筆動作沒有得到反映；數(shù)字圖形輸入板導出筆跡出現(xiàn)電信號增加情況，導致轉變?yōu)閿?shù)字圖像的筆畫在起收筆部位出現(xiàn)延長，超出真實起收筆部位，原有起收筆動作仍然未被反映出來；起收筆方式反映變異，可能在直起（收）筆、頓壓起（收）筆、回轉起（收）筆三種方式之間相互轉換，感應能力弱的手寫板由其他起收筆方式轉換為直起筆、直收筆的幾率大；起收筆部位的筆力和筆觸特征反映變異，主要表現(xiàn)為形態(tài)由“尖狀”變?yōu)椤捌街薄被蛴伞捌街薄弊優(yōu)椤凹鉅睢?；起收筆附近的其他細微特征發(fā)生變化，主要體現(xiàn)為起收筆部位出現(xiàn)缺口、斷裂、贅余、拖帶。

第二，行筆特征反映失真主要體現(xiàn)在五個方面。一是平穩(wěn)的行筆動作轉變?yōu)殡娦盘柡蟪霈F(xiàn)彎曲抖動現(xiàn)象；二是一些自然的轉折動作可能在數(shù)字圖形輸入板導出筆跡中反映生硬，與物理留痕筆跡出現(xiàn)細微形態(tài)差異；三是數(shù)字圖形輸入板導出簽名字跡筆畫可能由于電信號增加或缺失導致筆畫幅度失真，出現(xiàn)單個筆畫延長、縮短或缺失；四是可能出現(xiàn)行筆方向改變；五是由于筆痕特征反映缺失，觀察不到筆鋒位置，因而行筆筆法特征信息缺失。

圖9 數(shù)字圖形輸入板導出筆跡運筆失真情況

第三，筆力特征信息反映不足。如前所述，數(shù)字圖形輸入板導出靜態(tài)簽名筆跡的垂直壓力信息通過筆畫粗細和有無體現(xiàn)。通過對實證樣本的觀察，即便壓感等級為1024的數(shù)字圖形輸入板，筆畫粗細仍然變化較小，對不同筆力的區(qū)分度不明顯；存在筆畫粗細與筆力變化相矛盾的現(xiàn)象，可見數(shù)字手寫簽名筆跡的筆力特征也不能夠通過筆畫粗細變化得到準確反映。

第四，連筆特征的數(shù)量、幅度及可辨度方面存在失真。其一，連筆特征的數(shù)量和幅度會因數(shù)字圖形輸入板的感應能力發(fā)生相應改變：感應成字能力強，輕力接觸甚至未接觸的筆畫可能得到清晰明顯的反映，則連筆的數(shù)量和幅度有增加趨勢；感應成字能力弱，輕筆觸或快速接觸的連筆將不能得到反映，連筆數(shù)量和幅度呈減少趨勢。其二，由于數(shù)字圖形輸入板的壓感等級有限，以筆畫粗細變化表征筆力變化的能力有限。與物理成痕筆跡相比，輕重筆畫粗細區(qū)分度不明顯，因而較多輕力連筆筆畫呈加粗趨勢，間隔較近的筆畫區(qū)分度不明顯，筆畫密集部位易出現(xiàn)筆畫重疊和紊亂的視覺現(xiàn)象，這將使一部分筆畫特征信息受到掩蓋而削弱，給筆順判別帶來困難。

以上運筆特征失真現(xiàn)象因不同手寫板而異，如采用wacom CDS6 10S采集的數(shù)字圖像簽名筆跡樣本在起收筆、連筆、行筆、筆力方面表現(xiàn)出更輕微的失真現(xiàn)象，而蒙恬PDK電阻式手寫板導出簽名數(shù)字圖像筆跡則表現(xiàn)出更嚴重的失真現(xiàn)象。

3.2.5 搭配比例特征信息失真情況分析

數(shù)字圖形輸入板導出靜態(tài)簽名圖像是否存在搭配比例失真因技術參數(shù)而異。對于感應較精準、輸出字跡保持原大小或?qū)捀弑壤臄?shù)字圖形輸入板，搭配比例特征不會出現(xiàn)失真反映，如wacom CDS610S電磁式數(shù)位板。而存在搭配比例失真的數(shù)字圖形輸入板導出簽名筆跡主要由兩方面原因造成：一是源于筆畫幅度上的增加、減少和行筆方向的改變，使起收筆的高、低、遠、近和筆畫交叉位置與真實書寫動作存在差異，筆畫間的比例關系也因筆畫的長短關系變化發(fā)生改變，如圖10所示；二是數(shù)字圖形輸入板導出字跡寬高比放生變化時，筆畫和結構的比例整體發(fā)生改變。

圖10 數(shù)字圖形輸入板導出筆跡搭配比例失真情況

3.2.6 筆順特征信息失真情況分析

一般情況下，書寫者的簽名筆順并不會因在數(shù)字圖形輸入板上書寫而有所改變。但數(shù)字圖形輸入板導出簽名圖像對筆順特征的反映存在信息缺失。第一，數(shù)字圖形輸入板導出靜態(tài)數(shù)字圖像筆跡只具備二維屬性，無垂直方向壓痕和墨水、堆積、滲散現(xiàn)象表征交叉筆畫的先后順序；第二，依據(jù)連筆特征對推斷筆順方面，對于感應成字能力較弱的數(shù)字圖形輸入板，部分實連筆畫未能在導出數(shù)字圖像中得到反映，因此以連筆特征表征筆畫順序的信息缺失。另外，由于數(shù)字圖形輸入板壓感等級所限，其導出靜態(tài)簽名圖像中，在筆畫密集部位可能因筆畫間區(qū)分度差而使連筆特征得不到清楚辨別，因而失去筆順判斷效用，如圖11所示；第三，由于數(shù)字圖形輸入板導出筆跡起收筆特征信息存在缺失或扭曲反映，根據(jù)起收筆動向特征推斷筆順特征的信息少且不可靠；第四，由于數(shù)字圖形輸入板導出筆跡在筆畫的行筆方向上可能存在反映失真，因此，依據(jù)行筆趨勢判斷筆順信息可能帶來誤導。

圖11 數(shù)字圖形輸入板導出筆跡筆順特征信息失真情況

3.2.7 書寫水平特征信息失真情況分析

對于簽名字跡，書寫水平判定主要基于兩個方面：一是運筆是否流利，起、收筆及行筆有無法度；二是單字結構及字間組合的工整嚴謹程度。對于感應成字能力較好、壓感能級較高的數(shù)字圖形輸入板，書寫水平失真度較小，對于書寫水平種屬判別影響不大。但一些數(shù)字圖形輸入板感應生成電信號和傳導電信號不夠精準，會導致書寫水平的變化，主要體現(xiàn)為運筆的抖動、彎曲，筆畫微小曲度未能得到反映或反映生硬，筆力特征信息反映微弱或扭曲，筆畫局部增加或缺失，個別筆畫全部缺失進而導致錯字出現(xiàn)。在字跡結構的嚴謹程度方面，筆畫幅度的失真帶來搭配比例的變化，數(shù)字圖形輸入板導出字跡的寬高比例失真則會帶來筆畫和結構的比例特征改變。這些特征信息反映的失真會降低書寫者真實的書寫水平。

4 結語

利用數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名進行人身同一認定涉及兩方面問題：一是簽名人身專有性問題，即該數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名是否為簽名代表方唯一支配；二是數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名字跡源字跡生成者的認定。

本研究更為關注的是第二個方面的問題。通過前述研究發(fā)現(xiàn)，無論是通過拍照、掃描還是數(shù)字圖形輸入板生成的數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名筆跡，皆存在一定程度的失真現(xiàn)象，特別是對鑒定極其重要的三維信息、時序信息、微觀二維信息、動態(tài)信息方面存在普遍缺失；同時，數(shù)字圖形輸入板采集簽名字跡還存在書寫習慣表達的影響。因此，在數(shù)字化靜態(tài)簽名筆跡的鑒定中，對于鑒定條件的判定、有效特征的選取和特征價值的評估，都要以失真情況分析為基礎。紙張表面物理墨水簽名字跡的主要影響因素為分辨率；而數(shù)字圖形輸入板捕捉的數(shù)值化靜態(tài)手寫簽名筆跡與設備技術參數(shù)有關，由于缺乏相關技術標準的規(guī)范，目前市場上各類數(shù)字圖形輸入板呈現(xiàn)技術參數(shù)多樣化，失真情況不一。在具體的鑒定中，有必要對生成數(shù)字化靜態(tài)手寫簽名筆跡的數(shù)字圖形輸入板技術參數(shù)進行了解，并且有必要利用其制作實驗樣本供與檢材進行比對分析。同時，鑒于數(shù)字圖形輸入板采集靜態(tài)簽名筆跡特征反映失真情況，有必要引入動態(tài)特征參數(shù)分析[8]，以彌補靜態(tài)簽名筆跡鑒定條件的不足。