不同視覺狀態(tài)的書寫設(shè)備對電子簽名筆跡的影響研究

涂 舜

(西南政法大學(xué)， 重慶 401120)

0 引言

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備填滿了我們生活的各個方面，給人們帶來便利的同時，也增添了許多新的問題，電子簽名筆跡的鑒定便是其中之一。電子簽名筆跡是書寫人使用手寫筆直接在電子設(shè)備上書寫形成的電子化筆跡，可與電子文件合為一體，解決普通簽名筆跡電子化的難題，為電子文件簽署人的身份驗證提供了極大便利。這種簡單、高效的電子簽名方式，得到了電子商務(wù)、電子政務(wù)、醫(yī)療保健、金融保險等諸多領(lǐng)域的青睞。然而，國內(nèi)外日益涌現(xiàn)的由電子簽名筆跡引發(fā)的法律問題，迫切要求文件檢驗者們對其真實性進(jìn)行檢驗。但一個多世紀(jì)以來，文件檢驗者都只是對普通簽名筆跡的書寫人身份進(jìn)行研究[1]，電子簽名的鑒定無疑是一個新課題。電子簽名筆跡畢竟不同于普通簽名筆跡，雖然在形成機理上都是書寫人書寫運動的結(jié)果，但二者在書寫工具、書寫載體等方面都存在極大差異，由此形成的筆跡也會存在差異。而我國目前對電子簽名筆跡的研究，主要集中于電子簽名筆跡的檢驗方法，以及比較電子簽名筆跡與普通簽名筆跡間的筆跡特征異同[2-13]。但就書寫設(shè)備對電子簽名筆跡的影響，特別是對可視與不可視的書寫設(shè)備對筆跡特征的影響，研究尚顯不足?；诖耍P者將對可視的電子設(shè)備與不可視的電子設(shè)備上書寫形成的簽名筆跡進(jìn)行比較，以明確該因素對筆跡特征的影響，從而為電子簽名筆跡檢驗提供有益參考。

用于獲取電子簽名筆跡的電子設(shè)備本身，有多種不同的型號及功能。最初用于獲取電子簽名筆跡的電子設(shè)備，都是未配備顯示屏的書寫板或簽名板。在該種書寫板上書寫時，無法有效呈現(xiàn)及時的視覺反饋，即書寫人無法直接在書寫板上看見自己書寫的字跡，只能憑感覺進(jìn)行書寫。而后隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，為了在書寫時得到及時的視覺反饋，研發(fā)公司將顯示屏加入供書寫的電子設(shè)備中，形成電子觸控屏或觸摸屏。在其上書寫時，就可以一邊書寫一邊看到自己所寫的字跡筆畫。而在兩種不同視覺反饋的電子設(shè)備上書寫時，形成的電子簽名筆跡會在部分筆跡特征方面發(fā)生變化。為了探究筆跡中不易變化和容易變化的特征方面，筆者進(jìn)行了相關(guān)實驗，以期在綜合評斷時，能夠正確判斷差異點的性質(zhì)，明確是不同視覺反饋下的非本質(zhì)差異，還是不同書寫人的本質(zhì)性差異，從而為電子簽名筆跡檢驗提供實踐依據(jù)。

1 實驗

1.1 實驗設(shè)計

1.1.1 實驗對象及實驗內(nèi)容

實驗邀請了某大學(xué)本科生63人為實驗樣本收集對象，(1)本實驗得到南京森林警察學(xué)院周桂雪老師及顧雨醇等同學(xué)幫助。這些同學(xué)年齡在18～22歲之間，已形成了穩(wěn)定的書寫習(xí)慣，且都是學(xué)習(xí)、適應(yīng)能力強的年輕人，對電子設(shè)備比較了解，熟悉這種新型書寫方式，書寫速度快，操作起來較為順暢。實驗內(nèi)容是讓實驗者分別在可視狀態(tài)與不可視狀態(tài)下的兩種電子設(shè)備上書寫自己的簽名，電子設(shè)備式樣有簡單有復(fù)雜。

1.1.2 實驗設(shè)備

實驗選擇了兩種電子設(shè)備，蒙恬電紙筆(見圖1)與巨星小蒙恬(見圖2)。蒙恬電紙筆是一種具備液晶顯示屏的手寫板，該設(shè)備采用的是電阻式觸控技術(shù)，當(dāng)書寫人使用手寫筆在觸控屏上書寫時，即可在觸控屏上顯示出書寫運動的軌跡，由此形成電子簽名筆跡。該設(shè)備參數(shù)是：硬件外形尺寸為136×125×16.7 mm，手寫區(qū)域為113×64 mm；系統(tǒng)要求為Windows、apple等。而巨星小蒙恬是一種未配備顯示屏的簽名手寫板，該設(shè)備也采用的電阻式觸控技術(shù)，當(dāng)書寫人使用手寫筆在手寫板上書寫時，該設(shè)備可精確辨識書寫軌跡，由此在電腦上呈現(xiàn)電子化的簽名筆跡。該設(shè)備的參數(shù)是：硬件外形尺寸：136×125×16.7 mm，手寫區(qū)域113×64 mm；系統(tǒng)要求：Windows等。由于兩種設(shè)備的視覺反饋不同，蒙恬電紙筆可直接在電子屏幕上顯示書寫軌跡，而巨星小蒙恬無法在書寫板上顯示書寫軌跡，但二者在觸控技術(shù)、書寫框大小等其他方面均相似，因此選取這兩種設(shè)備作為實驗設(shè)備。

圖1 蒙恬電紙筆(可視)

圖2 巨星小蒙恬(不可視)

1.2 實驗步驟

1.2.1 實驗過程

首先，為了使書寫人能夠自然穩(wěn)定發(fā)揮，應(yīng)營造良好的實驗環(huán)境，告知實驗者按照平時的書寫習(xí)慣自然書寫即可。同時，在進(jìn)行正式的實驗前，先讓實驗者熟悉電子設(shè)備的使用方法，并自主練習(xí)，盡量減少因不適應(yīng)書寫工具及書寫設(shè)備而造成的影響。其次，讓實驗者分別在蒙恬電紙筆(可視)和巨星小蒙恬(不可視)上書寫自己的簽名，由工作人員提取筆跡的電子圖像，(2)由于這兩種電子設(shè)備均無法提供電子數(shù)據(jù)信息，故只能提取電子圖像進(jìn)行筆跡特征分析。并做相應(yīng)保存(JPEG格式)。然后將提取的電子圖像制作成特征比對表，以便對二者進(jìn)行比較分析。

1.2.2 分析筆跡特征

檢驗前，觀察同一人在同種設(shè)備上書寫的電子簽名字跡，觀察是否在筆跡特征上出現(xiàn)明顯差異，如果有，應(yīng)及時記錄。檢驗時，首先分別對同一人在兩種設(shè)備上書寫的電子簽名筆跡進(jìn)行分析，明確各自的筆跡特征；其次將同一人在兩種電子設(shè)備上書寫的電子簽名筆跡進(jìn)行比較檢驗；最后分析二者在筆跡特征上的相同點和不同點。

1.2.3 得出實驗結(jié)果

根據(jù)筆跡特征的記錄和分析，總結(jié)歸納同一人在兩種不同視覺反饋的電子設(shè)備上，書寫形成的電子簽名筆跡，在筆跡特征上的相同點與不同點。從而確定不同視覺反饋的書寫設(shè)備對筆跡特征的影響，確定不易受該因素影響的筆跡特征、容易受到影響而發(fā)生變化的筆跡特征，進(jìn)而為電子簽名筆跡檢驗提供實踐依據(jù)。

2 檢驗與分析

2.1 書寫風(fēng)貌特征

通過檢驗由兩種電子設(shè)備采集的電子簽名筆跡，發(fā)現(xiàn)二者在書寫風(fēng)貌特征上沒有明顯差異。無論是在書寫人的書寫水平特征，還是簽名字跡的整體形態(tài)、結(jié)構(gòu)等方面，都較為接近。如圖3、4所示，二者在整體書寫風(fēng)格、書寫水平、簽名的形態(tài)結(jié)構(gòu)方面，差異不大。但由于電子設(shè)備是通過感應(yīng)方式呈現(xiàn)筆跡，若未達(dá)到感應(yīng)程度，可能會出現(xiàn)筆畫缺失；若提筆時仍處感應(yīng)范圍，則可能將意連筆畫呈現(xiàn)出來，故二者在筆畫上不盡相同。以本實驗所采用的電子設(shè)備為例，兩種設(shè)備均采用電阻式觸控技術(shù)，其工作原理是通過壓力感應(yīng)來實現(xiàn)觸控操作，若壓力不夠，則無法顯示筆畫軌跡，這在電子簽名筆跡中較為常見，如圖3、4中“肖”字、“同”字、“華”字都出現(xiàn)了不同程度的筆畫缺失。若提筆時仍有壓力，則會顯示出意連筆畫，如圖6中“?！弊值倪B筆位置，均顯示出實連筆畫。

圖3 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖4 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖5 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖6 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.2 布局特征

檢驗發(fā)現(xiàn)二者在布局特征上有些不同，主要表現(xiàn)為簽名筆跡整體及各單字間的距離遠(yuǎn)近、組合形態(tài)、傾斜程度等方面。如圖7、8所示，簽名中單字間的距離發(fā)生了改變，圖7距離寬，圖8距離窄。而圖9、10中兩個簽名的組合形態(tài)發(fā)生了改變，圖9基本為平直型，圖10為傾斜型。

圖7 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖8 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖9 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖10 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.3 字體特征

檢驗發(fā)現(xiàn)二者在字體特征上沒有明顯的差異，雖然書寫形式不是完全一模一樣，但基本的字體未發(fā)生改變。且兩種簽名是同一天書寫，故字體特征差異相對較小。如圖11、12所示，雖然二者存在一定差異，但字體特征是一致的。

圖11 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖12 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.4 字形特征

通過比較檢驗發(fā)現(xiàn)，字形特征的不同在兩種筆跡間表現(xiàn)非常明顯，也就是說二者外部輪廓的基本形態(tài)有所差異。相較于可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡而言，不可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡，大部分在字跡輪廓上都有變長的表現(xiàn)。如圖13、14所示，在“泳”“棟”二字上，字形變化特別明顯，而“趙”字變化相對較小。

圖13 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖14 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.5 字的大小特征

簽名字跡是一個特殊組合，各單字大小并非一致，有些設(shè)計簽名為了藝術(shù)效果，可能會增大或減小個別單字。而此處字的大小特征，是指簽名中單字的整體大小。經(jīng)檢驗，相較于可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡而言，不可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡，在單字上都有所增大，并非個別現(xiàn)象。如圖15、16所示，不可視狀態(tài)下的字跡更大。但應(yīng)特別強調(diào)的是：電子簽名筆跡是以圖像格式保存，其大小可進(jìn)行更改，檢驗時應(yīng)根據(jù)原始圖像來檢驗。

圖15 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖16 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.6 字的結(jié)構(gòu)、搭配比例特征

主要指單字部件間、筆畫間的搭配、比例等特征。通過比較發(fā)現(xiàn)：兩種字跡在字的結(jié)構(gòu)形式上變化較小，但不可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡，字的結(jié)構(gòu)明顯松散，筆畫交叉位置、筆畫間的距離等特征有所改變，如“許”字“讠”部與“午”部間的交叉位置、距離。同時筆畫的長短比例、寬窄比例也有一定變化，如“婷”字部件間的搭配比例，如圖17、18所示。

圖17 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖18 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.7 運筆特征

運筆特征主要包括起筆、行筆和收筆3個方面。僅有電子圖像的電子簽名筆跡，其運筆特征沒有普通簽名筆跡那樣明顯，因為后者可通過筆痕特征來推斷，但電子簽名筆跡沒有筆痕特征，只能根據(jù)筆畫形態(tài)來判斷。經(jīng)檢驗，二者的運筆特征變化較小，如圖19、20中，“夏”字的起筆、收筆特征非常明顯。圖21、22中“于”字橫劃的行筆方向特征較為突出。

圖19 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖20 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖21 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖22 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.8 筆順特征

經(jīng)檢驗，兩種簽名字跡的筆順特征基本一致，未檢出明顯差異。對于連筆較多且完整的簽名字跡，筆順容易判斷，如圖23、24所示。若某些單字出現(xiàn)筆畫缺失，則判斷筆畫順序時應(yīng)根據(jù)照應(yīng)關(guān)系仔細(xì)分辨，如圖25中，對“文”字、“娟”字的筆順應(yīng)仔細(xì)辨別。

圖23 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖24 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖25 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖26 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

2.9 寫法特征

經(jīng)檢驗，兩種簽名字跡的寫法特征基本未發(fā)生改變。同一人在同一天書寫的簽名字跡，無論是在簽名的特殊形式還是單字的具體寫法方面，大部分都未發(fā)現(xiàn)明顯變化，但也有個別例外。如圖27、28中“熊”字“灬”部的寫法、“余”字“人”部的連筆形態(tài)等有變化。

圖27 可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

圖28 不可視狀態(tài)下的電子簽名筆跡

3 實驗結(jié)果

對可視狀態(tài)及不可視狀態(tài)兩種電子設(shè)備上獲取的電子簽名字跡(電子圖像)，進(jìn)行逐一分析后發(fā)現(xiàn)：不同視覺狀態(tài)的電子設(shè)備，對電子簽名筆跡的筆跡特征有一定影響，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

3.1 字間組合改變

簽名對于書寫人來講，是一個相對固定的組合形式，字間的距離、組合形態(tài)、傾斜程度等都是相對穩(wěn)定的。但在不可視的電子設(shè)備上書寫時，書寫人無法看到所書寫的字跡筆畫，缺少視覺系統(tǒng)的實時反饋，對距離遠(yuǎn)近、位置高低等空間位置的判斷有所偏差。因此相對于可視狀態(tài)而言，不可視狀態(tài)下所書寫的簽名字跡會在字間組合上發(fā)生改變，主要有字間、部件間出現(xiàn)連接錯位、不協(xié)調(diào)等。在連筆較少的簽名中，這種變化更加明顯。

3.2 字形變長

相較于可視狀態(tài)而言，不可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡，在字形特征上普遍出現(xiàn)字形變長的情況?？赡苁怯捎跁鴮懭丝v向的活動幅度較大，且更為順手，而橫向活動受到了限制。

3.3 字跡變大、字的結(jié)構(gòu)松散

在不可視狀態(tài)下書寫時，由于書寫人無法即時看到字跡筆畫，只有通過感覺來感知，書寫人有時為了使字跡更加清晰、更容易辨認(rèn)，會將筆畫間的距離增大，從而導(dǎo)致字跡變大，字的結(jié)構(gòu)松散。另外，書寫人在兩種電子設(shè)備上書寫時使用的是手寫筆，其筆尖與普通簽字筆的筆尖有所不同，不僅筆尖較粗，且與書寫設(shè)備的摩擦力變小，故該種筆書寫起來手感不同。在可視狀態(tài)下，書寫人可及時調(diào)整字的大小、結(jié)構(gòu)，但在不可視狀態(tài)下，書寫人無法進(jìn)行調(diào)整，只有盡可能擴(kuò)大字跡，才能使筆跡能夠清楚分辨。

3.4 筆畫的交叉、連接錯位

同樣，由于缺乏視覺系統(tǒng)的反饋，在不可視的電子設(shè)備上書寫時，筆畫間的交叉、連接等動作，很可能因感知上的偏差而出現(xiàn)錯位，使筆畫交叉及連接位置發(fā)生改變，特別是在連筆較少的簽名中，尤為明顯。而在可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡，則與普通簽名字跡接近，基本不會出現(xiàn)上述情形。

3.5 連筆增多、運筆紊亂

在不可視的電子設(shè)備上書寫時，由于無法實時看到所書寫的字跡，很難準(zhǔn)確衡量筆畫之間的空間位置關(guān)系，因此部分書寫人為了降低不可視帶來的影響，會增加連筆，而連筆一旦增多，則可能出現(xiàn)運筆紊亂的現(xiàn)象，特別是在字跡筆畫特別復(fù)雜時，表現(xiàn)得尤為明顯。而可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡，則較少出現(xiàn)這一情形。

在實驗中，雖然上述特征都有出現(xiàn)，但各自出現(xiàn)的概率不同，分別統(tǒng)計各種筆跡特征變化的出現(xiàn)率，具體結(jié)果見表1。

綜上所述，通過實驗分析發(fā)現(xiàn)：相對于可視狀態(tài)而言，不可視狀態(tài)下書寫的電子簽名筆跡，在字形特征、字的大小、字的結(jié)構(gòu)方面存在較大的變化，主要表現(xiàn)為字形變長、字體變大、字的結(jié)構(gòu)松散，部分筆畫之間搭配位置、比例、銜接關(guān)系出現(xiàn)錯位等。在簽名布局、連筆以及運筆方面有少量變化，主要體現(xiàn)為簽名布局松散，連筆增多以及運筆紊亂等現(xiàn)象。而在筆跡的書寫風(fēng)貌特征、字體、單字的基本寫法、筆順等方面，幾乎沒有什么變化，是不易變化的筆跡特征。但是，分析過程應(yīng)注意兩個問題：第一，部分單字出現(xiàn)筆畫缺失、丟筆少畫現(xiàn)象，其原因除了書寫人的因素以外，更為主要的是電子設(shè)備的原因。因為本次實驗所采用的都是電阻式的電子設(shè)備，該種設(shè)備是通過壓力感應(yīng)原理形成筆跡。也就是說，書寫力要能達(dá)到一定的感應(yīng)值，才能顯示出筆跡。若部分筆畫書寫力較輕，則很有可能無法顯示出來，進(jìn)而出現(xiàn)缺筆少畫現(xiàn)象，分析時應(yīng)加以注意。第二，兩種方式形成的電子簽名筆跡中，部分簽名字跡出現(xiàn)筆畫彎曲的現(xiàn)象，一方面可能是由于書寫人不習(xí)慣在電子設(shè)備上書寫，或者是書寫人心理狀態(tài)的原因?qū)е?；另一方面，可能是由于兩種設(shè)備均為電阻式觸控屏幕，感應(yīng)等級不高，所以會出現(xiàn)這種情況。

表1 不可視簽名筆跡與可視簽名筆跡的筆跡特征比較

4 結(jié)語

從上述結(jié)論可知，不同視覺狀態(tài)的書寫設(shè)備，會對電子簽名筆跡的筆跡特征造成影響。而可視與不可視只是眾多書寫設(shè)備配置差異中的一種，還有書寫屏幕的軟硬程度，摩擦力大小，分辨率、采樣率大小，書寫框大小，觸控技術(shù)的不同，等等。這些配置差異都會影響電子簽名筆跡的筆跡特征，從而給電子簽名筆跡檢驗帶來障礙，甚至影響檢驗結(jié)論。但在司法實務(wù)中，不可能保證所有電子簽名筆跡檢材與樣本都是由同種書寫設(shè)備形成，這就要求檢驗人員在對電子簽名筆跡的真實性進(jìn)行檢驗前，需充分了解待檢筆跡的書寫設(shè)備，掌握不同書寫設(shè)備對筆跡特征的影響，盡量選取不易變化的筆跡特征方面進(jìn)行檢驗，對容易受影響而發(fā)生變化的筆跡特征方面應(yīng)慎重考慮。特別是在綜合評斷過程中，對筆跡特征的差異點是由不同書寫設(shè)備所致的非本質(zhì)性差異，還是由不同人書寫造成的本質(zhì)性差異，應(yīng)進(jìn)行客觀評斷。當(dāng)然，若有條件，應(yīng)盡可能使用與檢材筆跡同一型號的書寫設(shè)備進(jìn)行樣本筆跡的提取，以減小書寫設(shè)備對筆跡特征的影響，從而增強檢驗結(jié)論的準(zhǔn)確性與可靠性。