王 凡 徐 猛 黃娟娟
1.湖南警察學(xué)院刑事技術(shù)系,湖南 長(zhǎng)沙 410138;2.湖南省公安廳刑偵總隊(duì)刑事情報(bào)偵查支隊(duì),湖南 長(zhǎng)沙 410006
2004年頒布的《中華人民共和國(guó)電子簽名法》第二條規(guī)定:電子簽名,是指數(shù)據(jù)電文中以電子形式所含、所附用于識(shí)別簽名人身份并表明簽名人認(rèn)可其中內(nèi)容的數(shù)據(jù)。
在筆跡檢驗(yàn)領(lǐng)域,筆跡的靜態(tài)特征主要是指筆跡在書寫載體上所反映出的幾何結(jié)構(gòu)與形態(tài)特征。而筆跡的動(dòng)態(tài)特征則是指筆跡書寫過程中產(chǎn)生的一系列有順序、連續(xù)的運(yùn)動(dòng)變化狀態(tài)的現(xiàn)象,包括書寫時(shí)長(zhǎng)、速度、壓力等物理量的大小和變化??梢越柚鄳?yīng)的工具對(duì)這些特征加以測(cè)量,并以數(shù)據(jù)的形式反映動(dòng)態(tài)特征的大小與變化。
目前國(guó)內(nèi)學(xué)者主要利用傳統(tǒng)筆跡學(xué)的檢驗(yàn)方法來鑒定電子簽名筆跡,而常常忽略了動(dòng)態(tài)特征對(duì)于電子簽名鑒定的重要性。由于電子簽名的快速普及與發(fā)展,這種傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法已經(jīng)難以滿足公安工作中日益復(fù)雜的電子簽名鑒別需求,而將動(dòng)態(tài)特征與靜態(tài)特征綜合運(yùn)用于電子簽名的鑒定分析上,能有效提高電子簽名鑒定的程序性、準(zhǔn)確性和客觀性。
根據(jù)工作原理的不同,市面上常見的手寫板可以分為電磁壓力式、電容觸控式與電阻壓力式三種類型,其中電阻式手寫板與電磁壓力式手寫板使用電子筆書寫,電容觸控式手寫板多用于手指直接書寫,書寫特征與電子筆、簽字筆存在較大差異,故不進(jìn)行相關(guān)特征分析。
黑色簽字筆、書寫紙、通用型智能筆、高漫1060PRO 數(shù)位板(電磁式手寫板)、蒙恬電阻式手寫板
邀請(qǐng)18 歲至24 歲之間的200 名在校大學(xué)生,每人分別正常書寫紙質(zhì)簽名(使用黑色中性筆)一份作為樣本,電磁式手寫板電子簽名樣本、電阻式手寫板電子簽名樣本各30 份。紙質(zhì)樣本作為參照樣本使用,電磁式手寫板、電阻式手寫板書寫的電子簽名樣本作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,分別與參照樣本進(jìn)行比對(duì)分析。
1.電磁式手寫板
將同一人書寫的電磁式手寫板電子簽名與紙筆簽名筆跡樣本進(jìn)行特征比對(duì):在電磁式手寫板上書寫的電子簽名筆跡在字形、字體、文字寫法與搭配比例等特征方面未見明顯變化,筆跡的特征反映較穩(wěn)定;而筆壓、運(yùn)筆、筆痕等特征反映方面則存在缺漏或反映失真情況(見圖1)。相比紙質(zhì)簽名,電磁式手寫板上書寫的電子簽名筆跡在空間位置、形態(tài)特征等宏觀層面上趨于穩(wěn)定,而在立體、運(yùn)筆特征及微觀層面特征的反映上存在特征缺失、反映失真現(xiàn)象。
圖1 電磁式手寫板特征缺失現(xiàn)象
2.電阻式手寫板
將電阻式手寫板電子簽名的筆跡樣本與同一人書寫的紙質(zhì)簽名筆跡樣本進(jìn)行特征比對(duì):電阻式手寫板電子簽名的筆跡與紙質(zhì)簽名筆跡樣本在單字的一般和細(xì)節(jié)特征方面表現(xiàn)出差異(見圖2);書寫者在電阻式手寫板上的書寫動(dòng)作與紙筆簽名書寫動(dòng)作存在差異,字的傾斜方向、連筆特征明顯不同。比對(duì)結(jié)論為:在電阻式手寫板上進(jìn)行書寫時(shí),對(duì)書寫者的書寫動(dòng)作習(xí)慣和實(shí)時(shí)書寫動(dòng)作的反映均造成影響,存在特征反映缺失或失真情況,難以僅通過靜態(tài)筆跡特征追蹤還原書寫者真實(shí)的書寫動(dòng)作和習(xí)慣。[1]
圖2 電阻式手寫板特征缺失、字體傾斜方向不同現(xiàn)象
1.樣本數(shù)據(jù)采集
準(zhǔn)備款式相同教學(xué)用課桌椅3 套,并排放置于同一間教室下,于桌上同一相對(duì)位置分別固定擺放A4 紙、電磁式手寫板及電阻式手寫板并依次命名為1 號(hào)桌、2 號(hào)桌、3 號(hào)桌進(jìn)行樣本采集,在200 名參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生中隨機(jī)抽取一名學(xué)生姓名作為樣本內(nèi)容,本次實(shí)驗(yàn)抽取結(jié)果為“王禹鑫”。
1 號(hào)桌作為參照桌,以1 號(hào)桌的結(jié)果作為書寫水平高低的衡量維度,2 號(hào)桌與3 號(hào)桌分別就同正常速度不同壓力(重壓力、正常壓力、輕壓力)、同正常壓力不同速度(快速、正常速度、慢速)做6 次實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)書寫樣本內(nèi)容5 份,其中壓力維度的粒度單位以書寫時(shí)手寫板記錄的平均壓力大小為標(biāo)準(zhǔn),分別為4N、3N、2N;速度維度的粒度單位以完成書寫過程時(shí)長(zhǎng)為衡量標(biāo)準(zhǔn),分別為3至4 秒、5 至7 秒、8 至10 秒。
記錄單次書寫的最終樣式為靜態(tài)分析樣本;書寫過程的速度、壓力等參數(shù)為動(dòng)態(tài)分析樣本。
2.數(shù)據(jù)分析
因簽名檢驗(yàn)過程尤其是靜態(tài)分析過程存在極大的個(gè)性,故檢驗(yàn)過程采取判斷書寫人在書寫過程中是否存在停駐筆、書寫時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)等現(xiàn)象,搭配靜態(tài)比例特征、筆順特征、運(yùn)筆特征及動(dòng)態(tài)書寫時(shí)長(zhǎng)、書寫速度與平均壓力等因素,以此綜合判斷兩份筆跡是否為同一人書寫,具體操作如下:
動(dòng)態(tài)特征檢驗(yàn)采用將2 號(hào)桌與3 號(hào)桌樣本書寫時(shí)長(zhǎng)、書寫速度與平均壓力等三個(gè)基本特征利用Matlab 編制形成的識(shí)別程序軟件,轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息的形式,進(jìn)行圖譜化分析,判斷同一書寫人在書寫過程中的運(yùn)筆力度、書寫速度在圖譜中的峰值是否基本一致,100 次實(shí)驗(yàn)后計(jì)算相關(guān)準(zhǔn)確率;靜態(tài)特征檢驗(yàn)分析采用對(duì)2 號(hào)桌及3 號(hào)桌樣本分別進(jìn)行隨機(jī)抽取并通過助手給出1 號(hào)桌參照樣本進(jìn)行分析,搭配比例特征、筆順特征、運(yùn)筆特征判斷是否為同一人所寫,100 次實(shí)驗(yàn)后計(jì)算相關(guān)準(zhǔn)確率;動(dòng)靜態(tài)特征結(jié)合檢驗(yàn)綜合圖譜化分析及靜態(tài)穩(wěn)定特征進(jìn)行綜合研判,結(jié)合比對(duì)100 次后計(jì)算相關(guān)準(zhǔn)確率。[2]
實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),同一人在不同電子書寫設(shè)備上書寫時(shí),其靜態(tài)特征部分缺失或反映失真,而動(dòng)態(tài)特征較為穩(wěn)定,沒有明顯變化。筆跡的靜態(tài)特征與動(dòng)態(tài)特征有著緊密的內(nèi)在聯(lián)系,動(dòng)態(tài)特征直接決定著靜態(tài)特征的表現(xiàn),而靜態(tài)特征是動(dòng)態(tài)特征的直觀表達(dá)。
通過動(dòng)、靜態(tài)特征檢驗(yàn)與動(dòng)靜態(tài)綜合檢驗(yàn)三種方式分別對(duì)收集到的樣本進(jìn)行檢驗(yàn),并對(duì)三者的準(zhǔn)確率進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)使用動(dòng)靜態(tài)綜合檢驗(yàn)鑒定筆跡的準(zhǔn)確率明顯高于僅使用動(dòng)、靜態(tài)特征進(jìn)行檢驗(yàn)鑒定(見表1):
表1 樣本數(shù)動(dòng)、靜態(tài)特征檢驗(yàn)與動(dòng)靜態(tài)特征綜合檢驗(yàn)準(zhǔn)確率的影響統(tǒng)計(jì)表
由表1 可得,隨著樣本數(shù)的增多,動(dòng)靜態(tài)結(jié)合檢驗(yàn)準(zhǔn)確率也隨之提高,與單獨(dú)動(dòng)、靜態(tài)檢驗(yàn)準(zhǔn)確率拉開的差距也越大。
書寫時(shí)手寫板作為書寫載體摩擦力變小,進(jìn)而影響手寫筆作為書寫工具的質(zhì)量,書寫者在書寫時(shí)感到不適應(yīng),因此造成了其書寫水平下降、書寫速度降低、書寫力度增大。其主要體現(xiàn)在筆力特征不穩(wěn)定,連筆特征反映缺失。但隨著書寫次數(shù)的增加,書寫者的書寫水平有著顯著回升,所以電磁式手寫板作為電子簽名筆跡采集設(shè)備對(duì)筆跡鑒定結(jié)果的影響較小。
電阻式手寫板上面的電阻薄膜在受到一定的壓力后才會(huì)出現(xiàn)變形接觸到底部固定的電阻薄膜,但書寫人對(duì)書寫載體和書寫工具的不適應(yīng)使得控制壓力變得更難,書寫時(shí)每一次書寫所產(chǎn)生的壓力不同,手寫板不能準(zhǔn)確捕捉書寫細(xì)節(jié),其主要體現(xiàn)在筆畫多為連筆,通常不能很好地反映書寫人的書寫水平狀況,對(duì)筆跡鑒定結(jié)果的影響較大。結(jié)論:電阻式手寫板對(duì)電子簽名鑒定準(zhǔn)確率的影響明顯大于電磁式手寫板,具體數(shù)據(jù)見表2。
表2 不同采集設(shè)備種類對(duì)檢驗(yàn)準(zhǔn)確率的影響統(tǒng)計(jì)表
將所有參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分為高書寫水平及低書寫水平兩組各100 人,一般而言,高書寫水平人的簽名筆跡細(xì)節(jié)特征變化率較低,特征較穩(wěn)定,而低書寫水平人的簽名筆跡特征穩(wěn)定性較弱,簽名整體組合特征易變且不穩(wěn)定。但不同于紙質(zhì)簽名,電子簽名中的字符普遍增大,字形趨于圓潤(rùn),棱角過渡較為平滑,單字左傾比例略有增加,所有書寫者的書寫水平都出現(xiàn)了顯著下降,但隨書寫次數(shù)與書寫樣本的增多,高水平書寫者的電子簽名特征開始趨于穩(wěn)定,具體數(shù)據(jù)見表3。
表3 不同書寫水平對(duì)檢驗(yàn)準(zhǔn)確率的影響統(tǒng)計(jì)表
書寫模式改變對(duì)書寫壓力分布的影響較大,紙筆簽名與電子簽名的書寫力度對(duì)筆跡鑒定的影響不同(見圖3、4),原因是電子屏幕相比紙張摩擦系數(shù)較小,稍有壓力或接觸便會(huì)形成筆跡,當(dāng)書寫力度小于設(shè)備所能感知到的最小壓力時(shí),會(huì)直接出現(xiàn)筆畫缺失、字體殘缺等問題,而紙筆簽名則會(huì)造成墨跡濃淡的明顯變化,基本上都會(huì)留下墨點(diǎn)、墨線劃痕等筆痕特征,具體數(shù)據(jù)見表4。
表4 不同書寫力度對(duì)檢驗(yàn)準(zhǔn)確率的影響統(tǒng)計(jì)表
圖3 壓力不同造成電子簽名不同筆痕特征
圖4 壓力不同造成紙筆簽名不同筆痕特征
與紙筆簽名筆跡相比,電子簽名筆跡中常速書寫占大多數(shù),快速書寫方式所占比例小幅度增加,慢速書寫顯著減少,因?yàn)槭謱懓逑啾燃垙埬Σ料禂?shù)較小,稍有壓力接觸便會(huì)形成筆跡,因而相比于紙筆筆跡,電子簽名筆跡的連筆特征變化較明顯(見圖5),書寫速度對(duì)鑒定準(zhǔn)確率的影響較大,具體數(shù)據(jù)見表5。
表5 不同書寫速度對(duì)檢驗(yàn)準(zhǔn)確率的影響統(tǒng)計(jì)表
圖5 速度不同造成不同筆痕特征
經(jīng)過上述的實(shí)驗(yàn),對(duì)動(dòng)、靜態(tài)特征檢驗(yàn)與動(dòng)靜態(tài)綜合檢驗(yàn)的準(zhǔn)確率進(jìn)行比對(duì)后可以發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn):
第一,動(dòng)靜態(tài)綜合檢驗(yàn)筆跡的結(jié)果準(zhǔn)確率高于僅使用動(dòng)、靜態(tài)特征檢驗(yàn)的準(zhǔn)確率,即使用動(dòng)靜態(tài)綜合檢驗(yàn)鑒定筆跡相較于僅使用動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行檢驗(yàn)鑒定更高效準(zhǔn)確;第二,同一人使用不同書寫設(shè)備時(shí)的鑒定準(zhǔn)確率變化較小,且顯然相比于電阻式手寫板,電磁式手寫板電子簽名更接近于傳統(tǒng)紙筆簽名;第三,同一人在手寫板上書寫電子簽名時(shí),不同的書寫水平、書寫力度、書寫速度都會(huì)對(duì)鑒定的準(zhǔn)確率造成一定影響;第四,在相同條件下進(jìn)行多次書寫后,其筆跡特征間的差異在相同或不同字的相同部位都具有重復(fù)再現(xiàn)的穩(wěn)定性,在分析電子簽名的筆跡特征時(shí)不能忽略書寫次數(shù)對(duì)于筆跡特征與鑒定準(zhǔn)確率的影響,這同時(shí)也驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的理論可行性。
但是由于客觀條件限制,我們所采集到的檢驗(yàn)鑒定準(zhǔn)確率必然與實(shí)際操作存在誤差,所以對(duì)于如何將動(dòng)靜態(tài)特征綜合檢驗(yàn)法應(yīng)用于電子簽名鑒定方向還需要更多的研究。
本文主要通過探討靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)特征在電子簽名筆跡鑒定中的作用分析,并比對(duì)綜合運(yùn)用動(dòng)靜態(tài)特征分析的結(jié)果準(zhǔn)確率,來驗(yàn)證“在電子簽名的真?zhèn)舞b定中,綜合運(yùn)用動(dòng)靜態(tài)特征能有效提高電子簽名鑒定的程序性、準(zhǔn)確性和客觀性”這一猜想。而研究證明,將電子簽名的動(dòng)靜態(tài)特征綜合用于簽名鑒定,其準(zhǔn)確率的確普遍高于僅使用傳統(tǒng)的靜態(tài)特征或僅用動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析鑒定,有效提高電子簽名鑒定的程序性、準(zhǔn)確性和客觀性。
由于客觀條件限制,本實(shí)驗(yàn)中還存在有樣本采集不夠豐富、變量控制不夠精確等問題,針對(duì)以上不足,我們將在今后的實(shí)驗(yàn)過程中不斷改善,進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性與科學(xué)性。當(dāng)今時(shí)代科技飛速發(fā)展,檢測(cè)工具不斷迭代更新,要成為合格執(zhí)法者,我們不僅要堅(jiān)持政治建警與全面從嚴(yán)治警,也要不斷改進(jìn)升級(jí)技術(shù)手段,通過改革強(qiáng)警、科技興警以適應(yīng)新時(shí)代背景下的公安工作。