速度變化筆跡的書寫壓力規(guī)律

（中國(guó)刑事警察學(xué)院 遼寧沈陽(yáng) 110854）

速度變化是變化筆跡的最基本因素[1]，能在正常筆跡、偽裝筆跡、摹仿筆跡、書寫條件變化筆跡中都會(huì)涉及速度變化，深入研究速度變化對(duì)筆跡特征的影響，對(duì)整個(gè)筆跡檢驗(yàn)學(xué)科具有重要的基礎(chǔ)性作用。

傳統(tǒng)的速度變化筆跡檢驗(yàn)主要從一些不易受速度影響的寫法、錯(cuò)別字、筆順、大體的搭配比例、特殊運(yùn)筆及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、文字布局等二維筆跡特征進(jìn)行分析，這些特征肉眼即可觀察得到[2]。然而，目前民事、經(jīng)濟(jì)案件呈逐年上升趨勢(shì)，此類案件多涉及合同、欠條、單據(jù)中的簽名、日期等，其特點(diǎn)是字?jǐn)?shù)少，筆畫簡(jiǎn)單，反映書寫人書寫習(xí)慣的特征不多，相同字、相同偏旁部首出現(xiàn)更少，這給鑒定人認(rèn)識(shí)書寫人的書寫習(xí)慣帶來(lái)困擾。若要全面研究少量字筆跡中速度變化對(duì)筆跡特征的影響，就需要尋找更深層的筆跡特征，書寫壓力作為三維層面的特征，具有較強(qiáng)的特定性和穩(wěn)定性，且不易被掩蓋或改變，是一類很好的特征。

中國(guó)刑警學(xué)院于2013年研發(fā)了筆跡三維信息提取分析儀，該儀器具有對(duì)筆跡三維信息采集、運(yùn)算、處理、對(duì)比和分析的功能，能夠從筆跡壓痕的形態(tài)和深度變化展示筆跡三維信息。

一、筆跡三維信息提取分析儀的功能

（一）壓痕彩色圖顯

壓痕彩色圖顯的顏色由紅色至藍(lán)色變化，綠色表示紙平面，紅色至黃色部分高于紙平面，藍(lán)色部分低于紙平面，用“—”表示壓痕方向凹陷于紙平面。通過(guò)壓痕彩色圖顯可以直觀感知筆跡的壓痕深淺變化，藍(lán)色部分越深，說(shuō)明該處筆跡壓痕越深，即書寫壓力越大。圖1為“正”字的原圖及壓痕彩色圖顯，直觀展示該字壓痕顏色深淺及變化。

圖1 “正”字原圖與壓痕彩色圖顯

（二）壓痕深度曲線圖

壓痕深度曲線是以某一點(diǎn)在選定筆畫中的相對(duì)位置為X軸，該點(diǎn)的紙張凹陷深度為Y軸，直觀展示筆跡壓痕深淺變化，從而推出書寫人書寫壓力的大小及起伏變化。圖2為“萬(wàn)”字的壓痕深度曲線，既描述了其曲線走勢(shì)情況，又能反映每一采樣點(diǎn)的具體位置和壓痕深度值。

此外，所選筆畫中各采樣點(diǎn)的坐標(biāo)值被保存為固定后綴名文件，可導(dǎo)入到Microsoft Excel等數(shù)據(jù)處理軟件中自動(dòng)求出壓痕深度平均值P及方差F，壓痕深度平均值能夠推出筆力輕重，方差能夠從數(shù)學(xué)角度說(shuō)明書寫壓力的穩(wěn)定情況，使書寫壓力的量化分析得以實(shí)現(xiàn)。

圖2 “萬(wàn)”字壓痕深度曲線圖

（三）壓痕深度曲線對(duì)比圖

為方便對(duì)特定單字或筆畫的比較，用戶可以在同一坐標(biāo)系中同時(shí)打開兩條壓痕深度曲線，圖3中顯示的左右兩筆畫即是同一人相同速度條件下書寫的橫筆壓痕深度曲線對(duì)比，既展示了兩個(gè)筆畫壓痕深度曲線整體走勢(shì)的異同，也反映了筆畫各部位壓痕深度值的大小以及變化趨勢(shì)。

圖3 同一人相同速度書寫的橫筆壓痕深度曲線對(duì)比圖

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）實(shí)驗(yàn)器材

筆跡三維信息提取分析儀，臺(tái)式電腦，0.5mm黑色彈頭式中性筆，A4復(fù)印紙。

（二）實(shí)驗(yàn)方案

1.樣本字的選擇。設(shè)計(jì)樣本字，確定擬研究對(duì)象，需遵循以下原則：第一，被確定的漢字應(yīng)是常用漢字，具有較高的使用率、涉案率；第二，通過(guò)相對(duì)少的漢字映射相對(duì)多的筆力特征。漢字所涉及的筆畫主要包括橫、豎、撇、捺、點(diǎn)、提、鉤、挑八大基本筆畫，筆者所選漢字最大限度概括這八大基本筆畫，并結(jié)合鑒定實(shí)踐，選取了案件中經(jīng)常遇到的漢字及阿拉伯?dāng)?shù)字，經(jīng)有機(jī)組合，將15個(gè)單字及6個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字設(shè)計(jì)成收條形式（見圖4）作為本次實(shí)驗(yàn)的研究材料。

圖4 實(shí)驗(yàn)材料的內(nèi)容

需要強(qiáng)調(diào)的是，在設(shè)計(jì)樣本字時(shí)，筆者進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)書寫人書寫“九萬(wàn)元整”時(shí)，“整”字出現(xiàn)三種寫法，即規(guī)范寫法“整”、簡(jiǎn)化寫法“正”以及異體寫法“”，且三者出現(xiàn)率均較高，因這三種寫法均有“正”部，為確保研究單字的一致性，筆者將“整”字統(tǒng)一規(guī)定為“正”字。

2.實(shí)驗(yàn)樣本的制作。筆跡檢驗(yàn)的目的是同一認(rèn)定，因此我們研究的速度變化主要是針對(duì)同一書寫人而言，是指書寫人在正常書寫速度的基礎(chǔ)上強(qiáng)行放慢或加快書寫速度。

本實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)了30位中國(guó)刑警學(xué)院在校生參與實(shí)驗(yàn)樣本的制作。通過(guò)設(shè)置理想的書寫條件，要求每位書寫人在該條件下以正常速度（以下簡(jiǎn)稱中速，標(biāo)記為M）連續(xù)書寫上述樣本筆跡各30次，作為一組；要求書寫人在正常速度書寫的基礎(chǔ)上，盡量提高或降低書寫速度，分別慢速（標(biāo)記為S）、快速(標(biāo)記為Q)書寫樣本筆跡各30次，分為快寫與慢寫兩組，分別依次編號(hào)為1～30。表1是以書寫人1為例，進(jìn)行樣本制作。

表1 樣本制作示意表

三、速度變化筆跡書寫壓力的比較

速度變化會(huì)使筆跡特征發(fā)生一定的改變，有的特征變化明顯，則筆跡的外觀形態(tài)會(huì)存在諸多差異點(diǎn)，這些差異點(diǎn)可能會(huì)干擾鑒定人準(zhǔn)確作出鑒定意見。因此，我們要認(rèn)真分析并尋找速度變化筆跡中穩(wěn)定的、有價(jià)值的符合點(diǎn)，幫助我們?nèi)未嬲妫瑸楣P跡檢驗(yàn)提供可靠依據(jù)。

（一）壓痕彩色圖顯分析

圖5是書寫人慢速、快速筆跡的壓痕彩色圖顯比較，由圖可發(fā)現(xiàn)二者存在以下差異：兩種速度筆跡的壓痕顏色均存在深淺不一的變化，快速筆跡筆力重處壓痕顏色極深，筆力輕處壓痕顏色極淺，如阿拉伯?dāng)?shù)字“5”、單字“日”的橫豎連筆（見紅色箭頭所指處），而慢速筆跡壓痕顏色深淺變化相對(duì)平緩均勻。二者除存在差異，也存在相同點(diǎn)：從整體看，二者每行起筆另寫時(shí)第一個(gè)單字壓痕顏色較該行其它單字深；從細(xì)節(jié)性特征看，“年”字第一筆壓痕顏色均深，“1”、“日”字起筆是壓痕顏色深，這些特征在樣本筆跡中均穩(wěn)定存在。

通過(guò)對(duì)30位書寫人慢寫、快寫筆跡的壓痕彩色圖顯特征比較，可知：多數(shù)書寫人快速筆跡壓痕顏色深淺變化顯著，慢速筆跡壓痕顏色深淺變化均勻，說(shuō)明快速筆跡書寫壓力穩(wěn)定性差，慢速筆跡具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性；慢速、快速筆跡的壓痕顏色孰深孰淺無(wú)穩(wěn)定的關(guān)系，說(shuō)明慢速、快速筆跡的書寫壓力的大小不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，即有的人慢寫時(shí)筆力重，有的人快寫時(shí)筆力重，這與個(gè)人書寫習(xí)慣有關(guān)；同一人慢速、快速筆跡中細(xì)微的壓痕顏色深淺變化存在較好的符合，能反映同一人穩(wěn)定的書寫習(xí)慣。

圖5 速度變化筆跡壓痕彩色圖顯

（二）壓痕深度曲線比較分析

圖6與圖7是從書寫人慢速、快速筆跡中單字及單個(gè)筆畫的壓痕深度曲線對(duì)比圖，觀察可發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)“年”字整體壓痕曲線走勢(shì)不同，但細(xì)微之處存在相同變化；在圖7中，兩個(gè)“年”字第一筆的撇筆形態(tài)不同，壓痕深度曲線中波谷出現(xiàn)的位置及個(gè)數(shù)不同，但仔細(xì)觀察細(xì)節(jié)特征就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者均是起筆壓痕深度值小，而后變大，達(dá)到波谷最大值，隨即均逐漸由大到小再到大，由于快寫時(shí)速度加快，筆力由輕到重的變化還未達(dá)到最高值便減小筆力，實(shí)際上這一過(guò)程與慢速筆跡的筆力變化一致。

由此，通過(guò)對(duì)30位書寫人慢速、快速筆跡壓痕深度曲線的比較分析，可知：慢速、快速筆跡壓痕曲線走勢(shì)不一，快寫時(shí)壓痕深度曲線走勢(shì)的變化幅度比慢速筆跡陡急；在慢速、快速筆跡中，多數(shù)單字或筆畫細(xì)微之處的壓痕曲線走勢(shì)基本一致；因速度變化引起運(yùn)筆形態(tài)發(fā)生變化的筆畫，其壓痕曲線走勢(shì)基本一致。

圖6 慢速筆跡（青色）與快速筆跡（藍(lán)色）的“年”字壓痕深度曲線對(duì)比圖

圖7 慢速筆跡（青色）與快速筆跡（藍(lán)色）的“年”字第一筆撇筆壓痕深度曲線對(duì)比圖

（三）壓痕深度值分析

通過(guò)對(duì)30位書寫人慢速、中速、快速筆跡壓痕深度信息（如表所示）的統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)：30位書寫人慢速筆跡的壓痕深度值的方差在0.000126～0.000264之間，快速筆跡的壓痕深度值的方差在0.000129～0.000368之間，說(shuō)明不同書寫人慢寫時(shí)，筆力輕重變化的程度不同，但總體較小，多數(shù)書寫人快速筆跡筆力輕重變化顯著；慢速筆跡壓痕深度平均值在-0.02343mm～-0.04346mm之間，快速筆跡的壓痕深度平均值在-0.02047mm～-0.04008mm范圍內(nèi)，相差較大。此數(shù)據(jù)印證了上述壓痕彩色圖顯及壓痕曲線圖分析所得結(jié)論，即慢速筆跡筆力變化平緩均勻，快速筆跡筆力變化急促分明。

表2 30位書寫人速度變化筆跡壓痕深度值比較

書寫人13 0.000264 0.000238 0.000220 -0.04331 -0.03962 -0.03466書寫人14 0.000368 0.000160 0.000175 -0.03656 -0.03650 -0.04008書寫人15 0.000231 0.000266 0.000129 -0.03251 -0.02983 -0.02752書寫人16 0.000233 0.000245 0.000276 -0.03560 -0.03250 -0.03589書寫人17 0.000241 0.000200 0.000240 -0.03143 -0.03116 -0.03253書寫人18 0.000207 0.000241 0.000226 -0.03678 -0.03346 -0.03406書寫人19 0.000230 0.000197 0.000184 -0.03756 -0.03292 -0.02956書寫人20 0.000254 0.000204 0.000201 -0.03475 -0.03205 -0.03069

（四）慢速、中速、快速筆跡Z軸極值比較

三維檢測(cè)軟件Geomagic Qualify11可以采集筆跡中各點(diǎn)與紙平面間的距離值，該值小于零時(shí)可以視為該點(diǎn)凹陷于紙面的深度值，大于零時(shí)則視為筆跡兩側(cè)的紙張受力突起后高于紙平面的數(shù)值。通過(guò)該軟件得出每份筆跡中最低點(diǎn)和最高點(diǎn)與紙平面的距離（下文簡(jiǎn)稱為Z軸極值），這兩個(gè)數(shù)值是紙張變形的極值，因此是紙張變形程度的最佳體現(xiàn)[3]。

為了探索慢寫、快寫以及正常書寫時(shí)紙張變形的程度，筆者匯總了每位書寫人不同速度樣本筆跡的Z軸極值，分別計(jì)算最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的平均值，然后求二者之差（見表3），極值之差表示該點(diǎn)壓痕深度的變化幅度，可推出書寫壓力的大小與起伏變化情況。

通過(guò)對(duì)30位書寫人速度變化筆跡Z軸極值的分析，發(fā)現(xiàn)：有24位書寫人快速筆跡Z軸極值之差大于慢速筆跡，說(shuō)明多數(shù)人快寫時(shí)壓痕深度值的變化幅度比其慢寫時(shí)大，這一數(shù)據(jù)支撐了“多數(shù)書寫人快速筆跡筆力輕重變化比慢速筆跡、中速筆跡明顯”的結(jié)論。

表3 30位書寫人速度變化筆跡Z軸極值比較

書寫人11 -0.061 0.004 -0.065 -0.073 0.002 -0.075 -0.070 0.003 -0.073書寫人12 -0.071 -0.003 -0.068 -0.063 0.010 -0.073 -0.075 0.006 -0.081書寫人13 -0.095 -0.005 -0.090 -0.083 0.006 -0.089 -0.073 0.004 -0.077書寫人14 -0.080 -0.003 -0.077 -0.080 -0.001 -0.079 -0.088 0.014 -0.102書寫人15 -0.079 0.005 -0.084 -0.056 0.006 -0.062 -0.065 0 -0.065書寫人16 -0.069 0.002 -0.071 -0.069 0.005 -0.074 -0.075 -0.002 -0.073書寫人17 -0.069 0.005 -0.074 -0.071 0 -0.071 -0.062 0 -0.062書寫人18 -0.073 -0.004 -0.069 -0.077 0.002 -0.079 -0.079 0.004 -0.081書寫人19 -0.077 -0.002 -0.075 -0.072 0.002 -0.074 -0.063 -0.002 -0.061書寫人20 -0.075 0.011 -0.086 -0.066 0.009 -0.075 -0.065 0.009 -0.074書寫人21 -0.087 -0.008 -0.081 -0.061 -0.003 -0.058 -0.058 0.006 -0.064書寫人22 -0.062 0.006 -0.068 -0.069 0.012 -0.081 -0.062 0.010 -0.072書寫人23 -0.072 -0.008 -0.064 -0.058 0 -0.058 -0.069 -0.011 -0.058書寫人24 -0.066 -0.003 -0.063 -0.057 0.008 -0.065 -0.064 0.004 -0.068書寫人25 -0.060 -0.001 -0.059 -0.059 -0.003 -0.056 -0.057 -0.004 -0.053書寫人26 -0.065 0.002 -0.067 -0.056 0.013 -0.069 -0.062 0.002 -0.064書寫人27 -0.066 -0.004 -0.062 -0.058 0.004 -0.062 -0.056 0.005 -0.061書寫人28 -0.065 -0.001 -0.064 -0.072 0.001 -0.073 -0.055 0.016 -0.071書寫人29 0.045 -0.002 -0.043 -0.057 0.007 -0.064 -0.069 0.003 -0.072書寫人30 -0.078 -0.012 -0.066 -0.069 0.009 -0.078 -0.069 0.007 -0.076

四、結(jié)論

本文利用筆跡三維信息提取分析儀對(duì)30位書寫人共計(jì)2700份樣本筆跡的三維信息進(jìn)行采集，通過(guò)對(duì)同一人不同速度筆跡的比較，得出不同速度筆跡書寫壓力的規(guī)律。現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論總結(jié)如下：

（一）同一人的書寫活動(dòng)中，筆跡的壓痕深度值與書寫速度不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系；慢速筆跡的壓痕深度曲線走勢(shì)比快速筆跡平緩均勻，慢速筆跡筆力變化平穩(wěn)，快速筆跡筆力輕重變化分明，個(gè)別單字、筆畫存在驟增驟減的現(xiàn)象。

（二）同一人不同速度筆跡中，壓痕深度曲線整體走勢(shì)不同，但起收筆、轉(zhuǎn)折筆處壓痕深度的起伏變化相似。

（三）同一人因速度變化改變運(yùn)筆形態(tài)的單字或筆畫，其細(xì)節(jié)性的壓痕深度起伏變化基本一致。

[1]賈玉文.筆跡檢驗(yàn)[M].北京:警官教育出版社，1999:158.

[2]蘇云義.少量字檢驗(yàn)的點(diǎn)滴體會(huì)[A].沈德詠.文件檢驗(yàn)的理論與實(shí)務(wù)[C].北京:人民法院出版社，2005:230-234.

[3]申 思.筆跡三維信息采集及簽名壓力規(guī)律初探[D].沈陽(yáng):中國(guó)刑事警察學(xué)院，2014.