《Journal of Forensic Sciences》：Exploring feature variability in digitally captured signatures—Part I: Variability in genuine signatures and the effects of collection sessions and writing position
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数字采集签名（DCS, digitally captured signatures）相较于纸基签名给法庭笔迹检验带来新挑战。DCS可提供空间坐标、时间与压力值用于法庭检验，但这些数据所派生特征的可变性仍知之甚少。研究人员因而检验了65名参与者在8个场次、3种书
数字采集签名（DCS, digitally captured signatures）相较于纸基签名给法庭笔迹检验带来新挑战。DCS可提供空间坐标、时间与压力值用于法庭检验，但这些数据所派生特征的可变性仍知之甚少。研究人员因而检验了65名参与者在8个场次、3种书写位置下1560份真实DCS的书写内与书写间变异性；这些签名作为检材，与随后在单一书写位置收集的1820份参考DCS进行比较。结果如预期：不同写者在绝对特征值、变异性及相关系数上均存在显著书写间差异，尽管存在跨写者的一般模式。依特征不同，55%（线长）至96%（提笔次数）的检材落在其写者特异性参考范围内；范围外数值多聚集于参考分布附近，这凸显了仅按“范围内—范围外”阈值解释的局限。8个场次中，15个特征里仅4个（XY坐标的DTW分数、空中时间、总时长、宽度）出现系统性变化，检材与后续参考样本渐趋相似。书写位置也显著影响若干特征，如手写板持手中时中位压力更低。研究强调在DCS法庭案件中须考虑写者特异性特征变异性与非标准书写条件。
研究背景方面，当前手写签名常通过签名板、平板、智能手机等设备数字采集，争议数字文档中除电子完整性外，DCS真实性由法庭笔迹检验员（FHE, forensic handwriting examiner）判断。DCS可记录空间XY坐标、时间、力值，使速度、加速度、急动度等动态特征可被定量计算，而纸笔签名只能间接估计。现有文献指出书写位置、时间适应、设备摩擦等会影响书写内变异性，但样本量小、多用蘸墨笔、直接在数位板上书写摩擦更低等局限使DCS定量特征变异性未被系统研究。按ENFSI指南，证据价值取决于同一写者（真实）与不同写者（伪造）两类命题下观察结果的可能性，因此必须理解写者内与写者间变异性。
研究人员以65名志愿者（46女19男，21至62岁，63人右手）为样本队列，用Wacom STU-530电磁共振签名板以200 Hz采集XY坐标、时间、力值；软件为Namirial SIGNificant PenAnalyst。每名参与者在8周内在标准位置（ST，平板置于高桌）、手持位置（HA，他人持板）、倾斜固定位置（FI，约65°支架）各写1次，共24份检材，合计1560份；1周后以ST位置分2场收集28份参考签名，合计1820份。研究分为真实签名变异性、特征相关、检材与参考对应、初始期时间效应、书写位置效应五部分。
主要关键技术方法上，研究人员从导出数据提取全局特征（宽度、高度、尺寸比、线长、总时长、接触时间、空中时间、平均速度、提笔次数、中位力值）与局部特征（XY坐标、力、速度、加速度、急动度）。局部序列用动态时间规整（DTW, dynamic time warping）预处理后对齐并取最近邻距离缩为单值；以参考样本均值与变异范围计算检材相对特征值（relative Qij，值0为等于参考均值，±1为参考变异边界，绝对值大于1为超出）；统计采用描述统计、Fisher Z转换后的Pearson相关、多层回归含随机截距/随机斜率以处理写者嵌套结构，并用ICC（intraclass correlation coefficient）量化写者间方差占比。
研究结果如下。3.1 参考签名内的特征变异性：全局特征中写者间绝对总值差异大，例如总时长grand mean 2.63 s、RSD 46%，中位力RSD最低16%，空中时间RSD最高69%；写者内变异也差异明显，提笔次数写者内RSD达103%，宽度最低40%。局部特征DTW分数显示65人中38人参考签名有力相关离群，常因增删笔画或提笔模式改变。
3.2 参考签名内特征相关：跨写者平均相关中总时长与接触时间r=0.88，线长与平均速度r=0.77，加速度与急动度r=0.77；尺寸比与高度r=-0.72。部分特征对平均相关近零（如高度与总时长r=0.02），但写者层面可正可负，故不能假定特征独立。等时性（isochrony）方面线长与总时长平均r=0.21、与平均速度r=0.77，但写者间不等时性表现不同。
3.3 初期DCS与后续参考签名对应：ST下检材与参考同位置比较，单特征有55%至96%落在参考范围；线长45%超出、提笔次数仅4%超出。组合偏离中除无偏离和单特征偏离外，宽高线长组合较常见，但312种组合占75%，无稳定模式。相对特征值grand mean多位于-1至+1，但写者间RSD很高，说明多数检材接近参考、少数写者偏短或偏长。
3.4 初期采集期内时间效应：多层模型显示15特征仅宽、总时长、空中时间、XY的DTW分数在场次1与8间显著缩小至参考；即后期更似参考，可能源于对板面习惯化。其余10特征无系统时间变化。写者层面仅42/65人总时长渐似参考，22人反而更远，说明群体趋势不代表个体。
3.5 书写位置对DCS特征影响：HA相较ST在宽、线长、总时长、接触时间、空中时间无显著差异；中位力值HA明显更低（差约-1.27），因持板不稳而减力；DTW类分数HA偏离更大。FI相较ST仅尺寸比与平均速度不显著，XY的DTW差异最大，倾斜姿态引姿态调整。HA与FI比较FI更多特征显著异于ST，说明倾斜更陌生。写者特异性斜率显示少数写者方向反转（如HA下高度个别写者变小）。提笔次数序数模型无总体位置显著效应，但个别人在FI连接了ST中分开的字母。
讨论与结论部分总结：研究人员指出真实DCS在绝对特征值、写者内变异性、特征相关和位置效应上写者间差异显著；28份近期参考未完全覆盖8周前检材变异，4%至45%真实检材落于参考外，证明“范围内/外”二值判断不足，连续写者特异性似然比（LR, likelihood ratio）更合适。特征独立假设在群体层部分成立但写者层不一定，总时长与线长之关系因写者而异，须个案评估。8周内仅4特征有习惯化趋势，多数特征对时间稳健。书写位置影响多数特征，如HA下中位力低可作为真实假说下合理解释，但须以同位置参考佐证。参考材料收集应尽量贴近案发时业务场景与位置；多场次参考可捕自然日变异，但过宽参考会降低真实与模拟签名区分度。
结论译文：本研究显示，即便习惯化且无伪装的真实DCS，也会因个体因素、签名场次和书写位置产生显著变异性，而多数特征在研究期内对系统性时间影响保持稳健。这些结果强调了在DCS法庭案件检验中必须考虑此类变异性。
