基于視頻推算目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈指示狀況的方法

馬俊林?莊鵬

摘要：頻發(fā)的交通事故造成巨大的經(jīng)濟乃至生命的損失，交通事故司法鑒定行業(yè)的重要性隨之增加，針對交通事故司法鑒定的需求，本文提出了使用監(jiān)控設(shè)備所拍攝的視頻錄像的基本原理，利用速度、距離和時間關(guān)系，確定目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈指示狀況的方法，并用實際案例進行詳細闡述。

關(guān)鍵詞：視頻幀率；目標(biāo)車輛；速度；距離；時間；停止線；信號燈狀態(tài)

隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展，城市重要路段、交叉路口等處都安裝了監(jiān)控設(shè)備，適時記錄監(jiān)控范圍內(nèi)車輛的交通行為，為推算目標(biāo)車輛通過路口停止線（是指目標(biāo)車輛前軸通過路口停止線靠近路口一側(cè)邊緣的時間節(jié)點）時信號燈指示狀況提供重要依據(jù)，但很少有書籍、資料及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)介紹交通事故中推算目標(biāo)車輛通過路口停止線時交通信號燈指示狀況的方法，監(jiān)控設(shè)備所拍攝的視頻錄像又不能同時記錄兩輛或多輛目標(biāo)車輛通過路口停止線時的信號燈指示狀況，下面介紹兩種利用監(jiān)控錄像推算目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈指示狀況的方法。

一、利用有關(guān)聯(lián)情況的兩段視頻錄像確定目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈指示狀況的方法

（一）方法介紹與步驟

1.視頻A能夠觀測到目標(biāo)車輛通過路口停止線的情況但觀測不到路口信號燈變化規(guī)律。

2.視頻B能夠觀測到路口信號燈的變化規(guī)律但觀測不到目標(biāo)車輛通過路口停止線時的情況，利用兩段視頻之間的相互關(guān)系確定目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈指示狀況。

3.逐幀檢驗視頻A、視頻B，測定其各自的幀率f，計算各自視頻相鄰兩幀圖像之間間隔時間t=1/f。

4.逐幀檢驗?zāi)軌蛴^測到路口信號燈變化規(guī)律的視頻B，以幀為時間單位（下同）確定路口信號燈的具體配時方案和時間節(jié)點。

5.以幀為單位利用兩段視頻共同區(qū)域中移動物體之間和移動物體與固定物體之間的位置關(guān)系及兩段視頻各自系統(tǒng)時間確定兩段視頻系統(tǒng)時間的錯位量。

6.將事故路口信號燈配時方案同步移入到可觀測到目標(biāo)車輛通過路口停止線的視頻A錄像中，從而確定目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈指示狀況。

（二）相關(guān)案例

1.基本情況：某日8時許，由北向東左轉(zhuǎn)彎的轎車與由南向北騎行的兩輪電動車在路口發(fā)生交通事故。事故現(xiàn)場高樓上向北俯視拍攝的視頻（以下簡稱A視頻）記錄了事故發(fā)生的整個過程但看不到信號燈的變化情況；南側(cè)路口向北拍攝的視頻（以下簡稱B視頻）記錄了事故路口信號燈的配時方案及時間節(jié)點，但兩輪電動車前軸通過道路南側(cè)停止線時B視頻攝像頭已搖擺至其它角度，要求對兩輪電動車通過路口南側(cè)停止線時信號燈指示狀況進行鑒定。

2.視頻錄像所見及分析判斷：測定A視頻和B視頻的幀率均為25幀；由B視頻知事故現(xiàn)場信號燈的配時方案為紅燈126秒23幀、綠燈58秒23幀、黃燈2秒23幀且兩燈間的轉(zhuǎn)換用時約1幀（1/25=0.04s），7時54分40秒第10幀時事故現(xiàn)場南北方向信號燈剛剛由紅變綠，按變化周期向后推算，B視頻7時58分51秒第5幀到8時0分59秒第2幀期間南北方向信號燈為紅色，結(jié)合B視頻8時0分59秒第3幀時南北方向信號燈剛剛由紅變綠的事實證明：事故期間事故現(xiàn)場南北方向信號燈的變化周期是連續(xù)的且沒有變更，B視頻的錄制是不間斷連續(xù)的錄制的。比對視頻A中7時59分36秒第15幀視頻截圖與視頻B中7時59分36秒第0幀視頻截圖中的多個移動物體之間和移動物體與固定物體之間的位置關(guān)系確定：兩張截圖是從不同角度同一時間點時產(chǎn)生的影像（見視頻截圖1、2），由此確定：A視頻的系統(tǒng)時間比B視頻的系統(tǒng)時間慢15幀（15/25=0.6s）。將事故路口信號燈配時方案同步移入到A視頻中得7時58分51秒第20幀到8時0分59秒第17幀期間南北方向信號燈為紅色，由A視頻知兩輪電動車前輪中心通過事故路口南側(cè)停止線的時間是7時58分55秒第0幀（見視頻截圖3），確定：兩輪電動車前輪通過事故路口南側(cè)停止線時由南北方向的信號燈為紅色（紅燈亮起后3+5/25=3.2秒時通過的）。

二、利用速度、距離、時間與信號燈具體配時之間的關(guān)系推算直線運動的目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號指示狀況

（一）方法介紹與步驟

多數(shù)路口的視頻錄像只能記錄一個方向信號燈的具體配時方案和目標(biāo)車輛的事發(fā)過程，進入路口的目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈的指示狀況要利用目標(biāo)車輛的速度、距離、時間與信號燈的具體配時之間的關(guān)系推算。具體操作步驟如下：

1.逐幀檢驗視頻圖像并測定其幀率f，計算視頻相鄰兩幀圖像之間間隔時間t=1/f。

2.逐幀檢驗視頻圖像，確定路口信號燈具體配時方案和時間節(jié)點，繪制路口信號燈配時方案圖。

3.確定兩車碰撞時的時間點和目標(biāo)車輛在道路上的位置，根據(jù)事故現(xiàn)場圖，以目標(biāo)車輛特征點、道路環(huán)境特征點等為參照物利用圖上尺寸與實際尺寸成正比的關(guān)系計算出目標(biāo)車輛通過路口停止線至兩車碰撞時的運動距離。

4.利用力學(xué)原理或視頻錄像計算目標(biāo)車輛碰撞時行駛速度

5.根據(jù)視頻錄像結(jié)合事故現(xiàn)場圖確定目標(biāo)車輛通過路口停止線后的運動狀態(tài)，計算目標(biāo)車輛通過路口停止線至兩車接觸時的時間間隔t，計算公式為：

目標(biāo)車輛通過路口停止線后全程為勻速運動時：

幀

目標(biāo)車輛通過路口停止線后全程為勻減速運動時：

幀

目標(biāo)車輛通過路口停止線后勻速運動后再勻減速運動時：

幀

式中：

s --目標(biāo)車輛通過路口停止線至兩車碰撞時的運動距離；

v --目標(biāo)車輛碰撞時行駛速度；

t --目標(biāo)車輛通過路口停止線至兩車碰撞時的時間間隔；

x --為目標(biāo)車輛勻減速運動距離；

φ --為目標(biāo)車輛等效附著系數(shù)；

g --重力加速度，為常數(shù)9.8m/s2；

6.確定目標(biāo)車輛通過路口停止線時刻，結(jié)合路口信號燈配時方案圖推算目標(biāo)車輛通過路口停止線時信號燈指示狀況。

（二）相關(guān)案例

1.基本情況：某日17時30分許，小型越野客車由東向西通過路口時與由南向北騎行的兩輪電動車碰撞，碰撞后小型越野客車移動了位置。要求對小型越野客車通過路口東側(cè)停止線時東西方向信號燈指示狀況進行鑒定。

2.事故現(xiàn)場圖所見：由北向東左轉(zhuǎn)彎等待道西側(cè)線距東側(cè)停止線的距離為23.9m；兩輪電動車倒地劃痕長為26.5m，劃痕起點在由北向東左轉(zhuǎn)彎等待道西側(cè)線東7.28m處。

3.視頻錄像檢驗所見：測定視頻圖像的幀率為f=25幀；兩車碰撞時時刻為17時42分49秒第6幀；東向西方向的信號變化節(jié)點為：17時42分11秒第19幀紅燈熄滅綠燈亮起、42分44秒第3幀起綠燈開始閃爍、42分47秒第19幀綠燈熄滅黃燈亮起、42分50秒第19幀黃燈熄滅紅燈亮起、44分22秒第19幀紅燈熄滅綠燈亮起；經(jīng)核查，事故路口信號燈為兩相位固定式信號配時，各相位具體配時方案見事故路口信號燈配時方案圖。

4.確定兩車碰撞時小型越野客車位置：兩輪電動車倒地劃痕長s2=26.5m，兩輪電動車摩擦系數(shù)μ2=0.63，兩輪電動車質(zhì)心下落高度h2=0.2m，則碰撞后兩輪電動車的拋出距離L為：

沿兩輪電動車滑行方向從觸地點向東延長3.65m即為碰撞時小型越野客車前杠位置，結(jié)合兩車接觸部位：碰撞時小型越野客車前軸在路口東側(cè)停止線西x1=23.9-（7.28+3.65+0.95）=12.02m（小型越野客車前懸為0.95m）處。

5.確定小型越野客車碰撞后實際滑行距離s1：根據(jù)事故現(xiàn)場視頻錄像，碰撞后小型越野客車向西滑行停止后又操控至事故現(xiàn)場圖上的停止位置，由于小型越野客車改變了原始現(xiàn)場位置，所以必須依據(jù)錄像恢復(fù)原始現(xiàn)場：將碰后小型越野客車第一停止位置截圖，在截圖中作圖知小型越野客車前軸至由北向東左轉(zhuǎn)彎等待道西側(cè)線間的圖上尺寸與小型越野客車軸距的圖上尺寸之比為66/152，小型越野客車軸距為2.93m，根據(jù)圖上尺寸與實際尺寸成正比的關(guān)系，小型越野客車實際停止位置前軸至向東左轉(zhuǎn)彎等待道西側(cè)線的距離為2.93×66/152=1.27m，即碰撞后小型越野客車實際滑行距離為s1=23.9-12.02-1.27=10.61m；

6.計算小型越野客車越過路口東側(cè)停止線到兩車碰撞時的時間間隔t：利用碰撞力學(xué)計算知小型越野客車碰撞初瞬時速度59.64km/h，考慮到小型越野客車的機動性能和其前軸通過路口東側(cè)停止線后的運動距離較短、車速較快等情況，小型越野客車前軸通過路口東側(cè)停止線后以較大的速度變化量變速行駛的可能性不大，按勻速直線行駛計算，其越過路口東側(cè)停止線到兩車碰撞時的時間間隔 幀。

7.推算信號燈狀態(tài)：小型越野客車前軸通過道路東側(cè)停止線的時刻是17時42分49秒第6幀減18幀為17時42分48秒第13幀，結(jié)合事故路口各相位具體配時方案圖確定：小型越野客車通過道路東側(cè)信號等待線時東西方向信號燈為黃燈。

三、結(jié)束語

這里介紹了兩種應(yīng)用監(jiān)控視頻推算目標(biāo)車輛通過路口停止線時交通信號燈指示狀況的方法，建議選擇高幀率視頻錄像，這樣會減小誤差，同時也呼吁交管部門在安裝路口監(jiān)控視頻設(shè)備時選擇高幀率視頻設(shè)備，能給交通事故司法鑒定工作帶來幫助，解決交通事故司法鑒定中出現(xiàn)的此類問題。

參考文獻：

[1]公安部GA/T1133-2014《基于視頻圖像的車輛行駛速度技術(shù)鑒定》.

[2]公安部文件GA/T643-2006《典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術(shù)鑒定》附錄B表B1.

[3]《交通法規(guī)匯編》 法律出版社.