仿生智能打印机书写字迹特征价值研究

冯勇 王洋 韩莉

摘 要：手写字迹主要是指由人的书写活动完成。人的书写活动是在大脑皮层高级神经活动中枢的统一支配下，主要由大脑皮层的听觉、视觉中枢、书写运动中枢以及肩、臂、肘、手等肌肉群运动系统的联合机制实现，每个人的书写字迹均有不同，多受文化水平，书写熟练程度等情况影响。随着科技不断进步，替代生命体书写字迹的机器已经进入了运用阶段，能更好地体现个性，具有更强的表现力，能够更好的体现名族文化的特点，这无疑给整个行业带来了挑战。作者运用仿生智能打印机书写大量字迹，以及收集录入人的样本字迹进行实验论证，对仿生智能打印机出现的特殊、稳定存在书写特征进行归纳总结。

关键词：字迹;单字结构;细节特征

一、仿生智能打印机概述及工作原理

智能仿生打印机，是一款使用人能够通过App数据平台录入的原生笔迹，针对书写人书写特征对其加以智能学习。在使用过程中对电脑指定软件上编辑好想要输出的文字，固定好书写工具，输出模仿使用人书写原生笔迹的打印工具。

原生笔迹，是指书写人在固定的格式、固定文字，在自由条件下录入书写人书写字迹，储存形式为数控领域广泛采用的G代码。工作原理：采用原生笔迹数据，该机器靠电机驱动，设置有书写笔安装架，可以绑定任一书写工具，采用直角坐标机械臂结构，设计有X，Y，Z 三轴的控制。X，Y 水平两轴负责完成内容在平面上作业路径的输出，而 Z 轴则起到对书写工具抬落笔、落笔力度的控制，将原本平面的路径三维化以达到更好的仿人手书写效果，属于非生命体书写字迹。

智能仿生打印机主要组成部分，包括直线导轨滑块、主体框架、弹性绳、书写笔安装架、主体框架四周，线缆接插件通过电缆分别与第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机相连，结合数据文档形成的XYZ数据，通过传动作用完成书写动作。当事人可以通过App平台搭建字库建立平台，其记录的本质是用户书写的路径以及每个点对应的落笔力度，储存形式为数控领域广泛采用的G代码。在完成对用户常用汉字与符号的逐一多重采样后，设备可以实现根据实际文本内容分别随机调用并逆向（相较于字库录入）基本还原出用户本身的字迹，完成整个作业流程。本具体实施方式采用直角坐标机械臂结构，实现书写字迹和本人相近，大大提高了替代人书写质量效率。

二、实验过程

（一）实验准备

本次实验采用同批次纸张、书写工具等载体工具，录入笔画、相同字较多的王应麟？（宋朝）《三字经》导入PC版软件，选用自带的手写体数据形成G代码进行打印;为了更好的把握人书写，与机器书写的区别，作者选取录入人持笔进行誊写王应麟？（宋朝）《三字经》。

实验仪器：LichTech智能仿生打印机、爱普生Epson DS-975、基恩士超景深显微镜。

实验目的：仿生智能打印机字迹与生命体书写字迹特征研究。

（二）仿生智能打印机字迹特征提取

仿生打印机使用传统的书写工具（钢笔、水性笔、圆珠笔、铅笔、毛笔等等），直接作用于承载客体（纸张表面），以高效率地形式完成书写活动以及图片绘制工作，与传统的打印机相比，书写的生动性更强，保留了中国汉字书写其独有的文化底蕴。在文书司法鉴定过程中，文书司法鉴定人员收到相关的检材和样本后，按照笔迹鉴定规范，通常都要对检材字迹的形成方式进行确认，确定是否书写工具直接作用于承载客体，并在承载客体上的笔痕特征进行分析，是否为直接书写形成。从仿生打印机的构件上来看，毫无疑问为传统的书写工具书写形成，下面作者就实验过程中发现的特征，参照GB/T 37239-2018笔迹鉴定技术规范要点，从字迹符号形成的宏观、中观、微观特征进行阐述。

文字布局特征：从宏观角度采用测量法进行测量，利用图像处理软件，从单幅字面中，截取两段字迹，运用图像处理软件进行图像-调整-反相，降低不透明度，重叠发现二者文字布局中在行间距与词组的间距基本一致，这对于书写水平较高或长期进行练字学习的人，亦难达到此阶段效果。进一步调整文字平行度，选取参考点，设定参考线，进一步测量发现，在文字中在行间距以及满格字迹的高度/宽度均体现出一致数据。详细见图一

字体/字形特征：在笔迹鉴定规范中，一般在字体字形方面会进行针对性检验，其字体字形在种类上看，基本一致，进一步利用图像比对软件，从单幅字面中，挑选两个相同单字进行加载到同一页面中，然后利用图像处理软件中的相关功能图像-调整-反相，降低不透明度，重疊后两者吻合度高，能够证明是在同一模板或者同一类数据形成的笔迹特征。从笔迹学的角度来讲同一个人在大幅面书写过程中很难形成相同单字能够完整重叠字迹，见图二。

书写速度变化：笔迹鉴定实践过程中，将书写速度变化归类至书写字迹中体现出来的轻重缓急变化，继而形成的实连笔和意连。利用超景深显微镜观察发现，单一笔画中在笔痕宽度/深度均近乎一致，无轻重缓急，以及由于书写速度变化形成的实连笔和意连现象。

起/收笔特征：利用超景深显微镜对仿生书写打印机字迹进行逐一观察发现，在字迹起笔/收笔位置均出现顿笔现象，且呈现墨迹堆积状态。

连笔特征：宏观检查发现，笔迹抑压力较均匀，对单字进行检验发现在转折笔画中较为生硬，无轻重缓急变化。

（三）实验结果

仿生打印机价值特征与书写人书写字迹进行比对分析后并归纳总结：实验人持同种类书写工具正常进行书写，在字体字形，文字布局等特征总体稳定，但受书写时心理状态、书写速度等主客观方面的影响，存在一定的差异;而仿生打印机转折书写速度较为稳定，字体字形、文字布局受PC版软件设定条件的控制，整体较为规整，在设定的书写范围内进行书写，连笔及笔画转折处较为生硬，无轻重缓急变化，收笔处有明显顿笔现象，虽有部分连笔，但是字迹整体反应出书写速度偏慢。

三、结语

“笔迹识人”广泛运用于刑事侦查、司法鉴定、心理学、人力资源等活动，其证明作用目前也得到了充分认可，具有一定的科学依据。笔者从事了多年司法鉴定工作，从中发现了几起案件，运用了仿生打印机代写遗嘱及签名，给文书司法鉴定人带来了极大的困扰。为了更好的了解仿生智能打印机书写字迹，促进行业及人员专业水平共同进步，作者采购了最新的仿生打印机进行反复实验，选取了实验效果较好的素材进行仿生打印机字迹特征价值评定。本文还需进一步完善，尤其是在少量字迹（签名）检验，仿生智能打印机对于低水平的书写人的签名检验带来了新的挑战;同时是否能够通过录入的原生笔迹在不同仿生打印机设备上书写，达到认定打印机具，其鉴定思路以及鉴定原理，与我们现行文书鉴定中认定办公机制文书识别打印机的思路是否同类还有待进一步研究。

作者简介：

冯勇（1988-），男，汉，本科，毕业于湖南司法警官职业学院，司法鉴定技术专业，广东京珠司法鉴定所，主要从事痕迹鉴定，文书鉴定检验及理论研究工作;

王洋（1996-），男，汉，本科，毕业于西南政法大学刑事侦查学院，刑事科学技术专业，广东至诚司法鉴定所，主要从事文书鉴定、痕迹鉴定、声像鉴定检验及理论研究工作）

韩莉，女，汉，本科，毕业于湖南省警察学院，侦查系，湖南省怀化市公安局，主要从事文件检验鉴定