不同视觉状态的书写设备对电子签名笔迹的影响研究

发布时间：2020-04-30

　　摘要司法实践中对电子签名笔迹的研究具有迫切的现实需要，明确不同视觉状态的书写设备对电子签名笔迹的影响，有助于增强检验结论的准确性与可靠性。通过比较可视状态下与不可视状态下所书写的电子签名笔迹间笔迹特征的异同，探索同一人在不同视觉状态的书写设备上签名时，不易变化和容易变化的笔迹特征方面，从而为电子签名笔迹检验提供实践依据。

　　关键词电子签名笔迹;可视与不可视;电子设备;笔迹特征异同

　　0引言

　　随着电子信息技术的不断发展，电子设备填满了我们生活的各个方面，给人们带来便利的同时，也增添了许多新的问题，电子签名笔迹的鉴定便是其中之一。电子签名笔迹是书写人使用手写笔直接在电子设备上书写形成的电子化笔迹，可与电子文件合为一体，解决普通签名笔迹电子化的难题，为电子文件签署人的身份验证提供了极大便利。这种简单、高效的电子签名方式，得到了电子商务、电子政务、医疗保健、金融保险等诸多领域的青睐。然而，国内外日益涌现的由电子签名笔迹引发的法律问题，迫切要求文件检验者们对其真实性进行检验。但一个多世纪以来，文件检验者都只是对普通签名笔迹的书写人身份进行研究[1]，电子签名的鉴定无疑是一个新课题。电子签名笔迹毕竟不同于普通签名笔迹，虽然在形成机理上都是书写人书写运动的结果，但二者在书写工具、书写载体等方面都存在极大差异，由此形成的笔迹也会存在差异。而我国目前对电子签名笔迹的研究，主要集中于电子签名笔迹的检验方法，以及比较电子签名笔迹与普通签名笔迹间的笔迹特征异同[2-13]。但就书写设备对电子签名笔迹的影响，特别是对可视与不可视的书写设备对笔迹特征的影响，研究尚显不足。基于此，笔者将对可视的电子设备与不可视的电子设备上书写形成的签名笔迹进行比较，以明确该因素对笔迹特征的影响，从而为电子签名笔迹检验提供有益参考。

　　用于获取电子签名笔迹的电子设备本身，有多种不同的型号及功能。最初用于获取电子签名笔迹的电子设备，都是未配备显示屏的书写板或签名板。在该种书写板上书写时，无法有效呈现及时的视觉反馈，即书写人无法直接在书写板上看见自己书写的字迹，只能凭感觉进行书写。而后随着电子信息技术的发展，为了在书写时得到及时的视觉反馈，研发公司将显示屏加入供书写的电子设备中，形成电子触控屏或触摸屏。在其上书写时，就可以一边书写一边看到自己所写的字迹笔画。而在两种不同视觉反馈的电子设备上书写时，形成的电子签名笔迹会在部分笔迹特征方面发生变化。为了探究笔迹中不易变化和容易变化的特征方面，笔者进行了相关实验，以期在综合评断时，能够正确判断差异点的性质，明确是不同视觉反馈下的非本质差异，还是不同书写人的本质性差异，从而为电子签名笔迹检验提供实践依据。

　　1、实验

　　1.1实验设计

　　1.1.1实验对象及实验内容

　　实验邀请了某大学本科生63人为实验样本收集对象，①这些同学年龄在18～22岁之间，已形成了稳定的书写习惯，且都是学习、适应能力强的年轻人，对电子设备比较了解，熟悉这种新型书写方式，书写速度快，操作起来较为顺畅。实验内容是让实验者分别在可视状态与不可视状态下的两种电子设备上书写自己的签名，电子设备式样有简单有复杂。

　　1.1.2实验设备

　　实验选择了两种电子设备，蒙恬电纸笔(见图1)与巨星小蒙恬(见图2)。蒙恬电纸笔是一种具备液晶显示屏的手写板，该设备采用的是电阻式触控技术，当书写人使用手写笔在触控屏上书写时，即可在触控屏上显示出书写运动的轨迹，由此形成电子签名笔迹。该设备参数是:硬件外形尺寸为136×125×16.7mm，手写区域为113×64mm;系统要求为Windows、apple等。而巨星小蒙恬是一种未配备显示屏的签名手写板，该设备也采用的电阻式触控技术，当书写人使用手写笔在手写板上书写时，该设备可精确辨识书写轨迹，由此在电脑上呈现电子化的签名笔迹。该设备的参数是:硬件外形尺寸:136×125×16.7mm，手写区域113×64mm;系统要求:Windows等。由于两种设备的视觉反馈不同，蒙恬电纸笔可直接在电子屏幕上显示书写轨迹，而巨星小蒙恬无法在书写板上显示书写轨迹，但二者在触控技术、书写框大小等其他方面均相似，因此选取这两种设备作为实验设备。

　　1.2实验步骤

　　1.2.1实验过程

　　首先，为了使书写人能够自然稳定发挥，应营造良好的实验环境，告知实验者按照平时的书写习惯自然书写即可。同时，在进行正式的实验前，先让实验者熟悉电子设备的使用方法，并自主练习，尽量减少因不适应书写工具及书写设备而造成的影响。其次，让实验者分别在蒙恬电纸笔(可视)和巨星小蒙恬(不可视)上书写自己的签名，由工作人员提取笔迹的电子图像，②并做相应保存(JPEG格式)。然后将提取的电子图像制作成特征比对表，以便对二者进行比较分析。

　　1.2.2分析笔迹特征

　　检验前，观察同一人在同种设备上书写的电子签名字迹，观察是否在笔迹特征上出现明显差异，如果有，应及时记录。检验时，首先分别对同一人在两种设备上书写的电子签名笔迹进行分析，明确各自的笔迹特征;其次将同一人在两种电子设备上书写的电子签名笔迹进行比较检验;最后分析二者在笔迹特征上的相同点和不同点。

　　1.2.3得出实验结果

　　根据笔迹特征的记录和分析，总结归纳同一人在两种不同视觉反馈的电子设备上，书写形成的电子签名笔迹，在笔迹特征上的相同点与不同点。从而确定不同视觉反馈的书写设备对笔迹特征的影响，确定不易受该因素影响的笔迹特征、容易受到影响而发生变化的笔迹特征，进而为电子签名笔迹检验提供实践依据。

　　2检验与分析

　　2.1书写风貌特征

　　通过检验由两种电子设备采集的电子签名笔迹，发现二者在书写风貌特征上没有明显差异。无论是在书写人的书写水平特征，还是签名字迹的整体形态、结构等方面，都较为接近。如图3、4所示，二者在整体书写风格、书写水平、签名的形态结构方面，差异不大。但由于电子设备是通过感应方式呈现笔迹，若未达到感应程度，可能会出现笔画缺失;若提笔时仍处感应范围，则可能将意连笔画呈现出来，故二者在笔画上不尽相同。以本实验所采用的电子设备为例，两种设备均采用电阻式触控技术，其工作原理是通过压力感应来实现触控操作，若压力不够，则无法显示笔画轨迹，这在电子签名笔迹中较为常见，如图3、4中“肖”字、“同”字、“华”字都出现了不同程度的笔画缺失。若提笔时仍有压力，则会显示出意连笔画，如图6中“福”字的连笔位置，均显示出实连笔画。

　　2.2布局特征

　　检验发现二者在布局特征上有些不同，主要表现为签名笔迹整体及各单字间的距离远近、组合形态、倾斜程度等方面。如图7、8所示，签名中单字间的距离发生了改变，图7距离宽，图8距离窄。而图9、10中两个签名的组合形态发生了改变，图9基本为平直型，图10为倾斜型。

　　2.3字体特征

　　检验发现二者在字体特征上没有明显的差异，虽然书写形式不是完全一模一样，但基本的字体未发生改变。且两种签名是同一天书写，故字体特征差异相对较小。如图11、12所示，虽然二者存在一定差异，但字体特征是一致的。

　　2.4字形特征

　　通过比较检验发现，字形特征的不同在两种笔迹间表现非常明显，也就是说二者外部轮廓的基本形态有所差异。相较于可视状态下书写的电子签名笔迹而言，不可视状态下书写的电子签名笔迹，大部分在字迹轮廓上都有变长的表现。如图13、14所示，在“泳”“栋”二字上，字形变化特别明显，而“赵”字变化相对较小。

　　2.5字的大小特征

　　签名字迹是一个特殊组合，各单字大小并非一致，有些设计签名为了艺术效果，可能会增大或减小个别单字。而此处字的大小特征，是指签名中单字的整体大小。经检验，相较于可视状态下书写的电子签名笔迹而言，不可视状态下书写的电子签名笔迹，在单字上都有所增大，并非个别现象。如图15、16所示，不可视状态下的字迹更大。但应特别强调的是:电子签名笔迹是以图像格式保存，其大小可进行更改，检验时应根据原始图像来检验。

　　2.6字的结构、搭配比例特征

　　主要指单字部件间、笔画间的搭配、比例等特征。通过比较发现:两种字迹在字的结构形式上变化较小，但不可视状态下书写的电子签名笔迹，字的结构明显松散，笔画交叉位置、笔画间的距离等特征有所改变，如“许”字“讠”部与“午”部间的交叉位置、距离。同时笔画的长短比例、宽窄比例也有一定变化，如“婷”字部件间的搭配比例，如图17、18所示。

　　2.7运笔特征

　　运笔特征主要包括起笔、行笔和收笔3个方面。仅有电子图像的电子签名笔迹，其运笔特征没有普通签名笔迹那样明显，因为后者可通过笔痕特征来推断，但电子签名笔迹没有笔痕特征，只能根据笔画形态来判断。经检验，二者的运笔特征变化较小，如图19、20中，“夏”字的起笔、收笔特征非常明显。图21、22中“于”字横划的行笔方向特征较为突出。

　　2.8笔顺特征

　　经检验，两种签名字迹的笔顺特征基本一致，未检出明显差异。对于连笔较多且完整的签名字迹，笔顺容易判断，如图23、24所示。若某些单字出现笔画缺失，则判断笔画顺序时应根据照应关系仔细分辨，如图25中，对“文”字、“娟”字的笔顺应仔细辨别。

　　2.9写法特征

　　经检验，两种签名字迹的写法特征基本未发生改变。同一人在同一天书写的签名字迹，无论是在签名的特殊形式还是单字的具体写法方面，大部分都未发现明显变化，但也有个别例外。如图27、28中“熊”字“灬”部的写法、“余”字“人”部的连笔形态等有变化。

　　3实验结果

　　对可视状态及不可视状态两种电子设备上获取的电子签名字迹(电子图像)，进行逐一分析后发现:不同视觉状态的电子设备，对电子签名笔迹的笔迹特征有一定影响，主要表现在以下几方面:

　　3.1字间组合改变

　　签名对于书写人来讲，是一个相对固定的组合形式，字间的距离、组合形态、倾斜程度等都是相对稳定的。但在不可视的电子设备上书写时，书写人无法看到所书写的字迹笔画，缺少视觉系统的实时反馈，对距离远近、位置高低等空间位置的判断有所偏差。因此相对于可视状态而言，不可视状态下所书写的签名字迹会在字间组合上发生改变，主要有字间、部件间出现连接错位、不协调等。在连笔较少的签名中，这种变化更加明显。

　　3.2字形变长

　　相较于可视状态而言，不可视状态下书写的电子签名笔迹，在字形特征上普遍出现字形变长的情况。可能是由于书写人纵向的活动幅度较大，且更为顺手，而横向活动受到了限制。

　　3.3字迹变大、字的结构松散

　　在不可视状态下书写时，由于书写人无法即时看到字迹笔画，只有通过感觉来感知，书写人有时为了使字迹更加清晰、更容易辨认，会将笔画间的距离增大，从而导致字迹变大，字的结构松散。另外，书写人在两种电子设备上书写时使用的是手写笔，其笔尖与普通签字笔的笔尖有所不同，不仅笔尖较粗，且与书写设备的摩擦力变小，故该种笔书写起来手感不同。在可视状态下，书写人可及时调整字的大小、结构，但在不可视状态下，书写人无法进行调整，只有尽可能扩大字迹，才能使笔迹能够清楚分辨。

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