触摸板数字手写签名与中性笔签名字迹的比较与分析

戴超兰, 赵智浩

(1.湖南警察学院，湖南 长沙 410000；2.衡山县公安局，湖南 衡阳 421000)

触屏手写电子签名，是利用触摸屏和手写互动软件系统，使用特殊笔或直接用手指在屏幕上签写的新型电子签名。从笔迹形成机理来说，触屏手写电子同纸笔签名一样，理论上是可以鉴定的，因为其产生的笔迹是可以反映个人的书写能力，从而折射出书写者的书写特点[1]。因其书写流畅，效果逼真，安全高效的特点，在公安笔录系统中，正在逐步取代传统笔录签字，但由于书写工具和书写载体的变化，当事人在使用触摸手写板进行签名时书写习惯和心理活动都会出现变化，容易造成签名笔迹变化，从而给笔迹检验增加难度[2]。研究该新型笔迹特征变化，为数字手写签名笔迹的检验提供依据显得尤为重要。

1 实验仪器和设备

扫描仪：EPSONGV39，显微镜：徕卡125C，图像处理软件：Photoshop CS3。

1.1 实验原理

1.1.1 笔迹检验原理

笔迹检验是依据书写人书写动作技能与日常书写习惯的痕迹，通过分别与比对检验两个过程，针对两个或多个笔迹特征的异同点进行判断，以此分析书写人的书写习惯特征，判断书写字迹是否由书写人所写。而在书写活动中，若使用不惯用的工具和不适应的承受物，会干扰书写活动，使笔迹发生变化[3]。

1.1.2 触摸板数字手写技术原理

触摸板数字手写技术是一项以电磁笔为书写工具，以电子触摸屏为书写承载物，以电磁压感技术或电流感应技术为核心，将电磁笔笔头在触摸屏上的动态轨迹记录下来的电子技术，能够反映书写人的书写习惯特征[4]。

1.2 实验内容

1.2.1 实验材料选取

实验选取几种常见中性笔作为本次实验材料，详见下表1。

实验选择了高漫1060pro和友基EX08两种电磁感应技术触摸板制作触摸板手写签名。实验所用纸张为得力珊瑚海 A4纸。

1.2.2 实验样本制作

为保证实验的客观性和可行性，实验样本收集的对象为5名男性，5名女性；中性笔为黑色0.5mm子弹头；触摸手写板设置为0.5mm黑色实线；扫描仪分辨率均为600dpi。

1.2.2．1 制作触摸板数字手写签名样本

10名实验员采取坐姿方式，将触摸板调至同一设置参数分别使用同一支配套的电磁笔在高博 1060pro触摸板和友基 EX08触摸板上分别签名，每人次制作数字手写签名样本3个，共计收集触摸板数字手写签名样本60个，样本式样见图1。

图1 触摸板数字手写签名样本

图2 中性笔手写签名样本

1.2.2.2 制作中性笔手写签名样本

10名实验员采取坐姿方式，分别使用3种不同型号的中性笔在平滑的书桌上的A4纸上分别签名，每个人次制作中性笔签名样本3个，共计收集90个中性笔签名样本，样本式样见图2。

高博1060pro触摸板数字手写签名统称YB1，友基EX08触摸板数字手写签名统称YB2，真彩GR-009中性笔手写签名样本统称YB3，得力NO.6916中性笔手写签名样本统称YB4，晨光AGR67098中性笔手写签名样本统称YB5。

样本收集完成后，先在进行显微镜下观察中性笔手写签名笔迹的笔力、笔痕等特征，接着使用扫描仪将样本信息转换为图片，然后导出触摸板数字手写签名图片，最后使用photoshop软件分类制作笔迹特征比对表，对同一人触摸板数字手写签名和中性笔手写签名两类样本的异同点进行特征标记，以YB1为参考，符合特征处用红色的直线或箭头标示，差异特征处用蓝色标示。

2 结果与讨论

2.1 触摸板数字手写签名笔迹与中性笔签名笔迹特征比对

对触摸板数字手写签名笔迹与中性笔签名笔迹进行概貌特征、笔顺特征、运笔特征、笔痕特征、布局特征、搭配比例特征比对，探讨触摸板数字手写签名和中性笔手写签名之间的关系。

2.1.1 概貌特征比对

通过比对发现，触摸板数字手写签名笔迹与中性笔签名笔迹在概貌特征方面基本一致，但在字的大小方面存在明显差异。在书写水平特征方面，各样本书写水平整体较高，运笔流利自然，字间布局均匀合理，单字书写较规范，无明显的字形、字体差异；在字体特征方面，样本均为自由体，且稳定；在字的形方面，样本均为长形字；在字的大小方面，肉眼可观察到使用触摸板手写的签名笔迹明显大于使用中性笔书写的签名笔迹，如下图3所示。

图3 概貌特征比对表图示

2.1.2 笔顺特征比对

通过比对发现，触摸板手写签名笔迹和中性笔书写签名笔迹在笔顺特征方面无明显差异。以“刘杨炘”签名笔迹为例，“炘”字“火”部规范笔顺为点，撇，撇，捺，样本签名的“火”部最后的撇笔和捺笔由一笔写成，这一笔顺特征在触摸板数字手写签名笔迹和中性笔签名及中都稳定且特殊。如下图4所示。

图4 笔顺特征比对表图示

2.1.3 运笔特征比对

通过比对发现，触摸板数字手写签名笔迹和中性笔书写签名笔迹在起收笔特征、连笔特征和笔力特征等方面均存在差异。以签名样本笔迹“毛建鹏”为例，“毛”字在使用触摸手写板和电磁笔进行签名的起笔方式为直起笔，但在中性笔签名样本中侧起笔现象突出，有明显的露锋现象，并且十分稳定。在进行连笔书写时，由于书写速度的加快，触摸板手写签名笔画之间缺乏“形断意连”的对应关系特征，中性笔中性笔纸笔签名存在停顿驻笔现象，在笔画中留下堆积形成的墨点笔痕，而触摸手写板签名则无停顿驻笔现象，如下图5所示。

图5 运笔特征比对表图示

2.1.4 笔痕特征比对

触摸板数字手写笔迹因其承载物和书写工具的特殊性，无法像中性笔签名笔迹一样出现笔痕笔迹特征。如在签名样本笔迹“刘杨炘”中的“刘”字的起笔处，YB3出现明显的露白现象，YB3至YB5均出现墨水扩散和纸张“起毛”现象，而在YB1和YB2中无上述所有现象。在签名样本笔迹“张映月”的“月”字最后一笔中，YB3至YB5中均出现墨线和白线交替存在现象，其中YB3中只在笔画中间部分出现少许白线，YB4中整个笔画部分均出现白线和黑线交替存在现象，而YB1和YB2无上述现象出现，具体如下图6所示。

图6 笔痕特征比对表图示

2.1.5 布局特征比对

通过比对发现，触摸板数字手写签名笔迹和中性笔书写签名笔迹在布局特征方面无明显差异。以签名样本笔迹“张晓雪”为例，两类签名笔迹均为从左到右的横式书写，签名笔迹的倾斜角度笔迹外轮廓基本一致，呈“倒梯形”状，各个单字之间的大小比例及相互位置关系稳定，同样，在签名样本笔迹“黄志楠”中，各单字间的距离等字间组合特征也十分的稳定，如下图7所示。

图7 布局特征比对表图示

2.1.6 搭配比例特征比对

通过比对发现，触摸板数字手写签名笔迹和中性笔书写签名笔迹在搭配比例特征方面存在差异但不稳定。以“宇”字为例，触摸板数字手写签名笔迹“宇”字中，两类样本笔迹的笔画长短比例特征基本一致，但“宀”部的“丶”和下方笔画的搭配距离时近时远，并不稳定，“宇”字上下宽窄比例也有变化，不稳定，具体如下图8所示。

图8 搭配比例特征比对表图示

2.2 触摸板数字手写签名笔迹与中性笔手写签名笔迹特征分析

通过特征比对触摸板数字手写签名笔迹和中性笔书写签名笔迹的异同点，发现二者的稳定性差异和符合特征，可为两种签名笔迹的比对检验提供特征选择依据和差异性排除解释。二者的易变性特征，可为两种签名笔迹的比对检验提供特征选择依据，一般要慎重采用易变性特征进行比对检验。

2.2.1 稳定特征

2.2.1.1 概貌特征

在两种签名样本笔迹的概貌特征中，同一人签名笔迹在书写水平、字形、字体等特征方面均稳定性一致，在字的大小特征上存在稳定性差异，这是由于使用触摸板和电磁笔时，若不看显示屏，当事人签名无法看到自己的签名的实时形式的，且触摸板面积较大，容易不按平时的签名方式书写。

2.2.1.2 笔顺特征

由于书写人的习惯和笔力等存在很强的稳定性，书写的笔顺规范较为固定，不易因承载体和书写工具等书写条件的改变发生改变，因此在两种签名样本中，同一人运笔特征稳定且无明显差异。

2.2.1.3 布局特征

由于签名样本笔迹属于少字小篇幅样本，其布局特征主要为字间组合特征和字距特征，在触摸板数字签名笔迹和中性笔签名笔迹两类笔迹中，样本笔迹字行形态、字位倾斜角度和字间组合基本一致，字距保持相对定值，特征稳定且特殊。

2.2.2 易变特征

2.2.2.1 运笔特征

在两种签名样本笔迹的运笔特征中，起收笔特征特征差异较大，由于触摸手写板无法灵敏的感受到手写压力的变化，顿笔、起笔等特征无法体现，特别是笔锋在触摸板数字签名笔迹中基本消失；在行笔特征中，由于电磁笔书写的承载物十分光滑，运笔时易滑动，行笔的方式不易控制，书写速度变快，笔迹“抖动”现象十分常见，而在使用中性笔进行快速签名签名时，笔画间会出现“形断意连”的特征，但在触摸板数字签名笔迹中并未体现，这是在使用电磁笔进行签名时，电磁笔必须保持与触摸板的屏幕的接触造成。

2.2.2.2 笔痕特征

在签名样本笔迹笔痕特征中，由于笔的细微结构差异和人的姿势、运笔动作与力度等因素，形成的笔迹会出现笔痕特征，且不同型号中性笔的形成的笔痕特征不同。在使用触摸板进行数字手写签名时，触摸板记录的是电磁笔在其表面的运动轨迹特征，笔画的粗细只与线条粗细设置有关，不会因为书写时力度、姿势和运笔动作的改变而影响运动轨迹的记录，在相同设置的条件下形成的笔画全部都一样，没有笔痕特征。

2.2.2.3 搭配比例特征

在两种签名样本笔迹的搭配比例特征中，笔画的交接位置特征和邻位笔画的距离特征常呈现时远时近的现象，在偏旁大小和偏旁的搭配特征方面变化较小，在笔画长短宽窄比例特征方面，触摸板签名样本笔迹的易变性较强。

3 结论

对触摸板数字手写签名笔迹与中性笔签名笔迹的几类特征进行比对检验，得出的实验结果有：(1)同一人触摸板数字手写签名笔迹与中性笔签名笔迹在概貌特征中的书写水平、字形字体特征，笔顺特征，布局特征方面保持稳定性一致，在概貌特征中的字的大小特征，运笔特征，笔痕特征，搭配比例特征方面存在差异；(2)在进行触摸板数字签名笔迹和中性比签名笔迹比对检验时应当选择稳定性强的概貌特征、笔顺特征和布局特征，慎重选择运笔特征搭配比例特征和笔痕特征等易变特征。