基于視頻圖像的道路交通事故信號(hào)燈狀態(tài)鑒定

張澤楓，馮 浩，潘少猷，張志勇，鄒冬華

（司法鑒定科學(xué)研究院 上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，上海200063）

根據(jù)《中華人民共和國(guó)道路交通安全法》第三十八條規(guī)定:“車輛、行人應(yīng)當(dāng)按照交通信號(hào)通行；遇有交通警察現(xiàn)場(chǎng)指揮時(shí)，應(yīng)該按照交通警察的指揮通行；在沒有交通信號(hào)的道路上，應(yīng)當(dāng)在確保安全、暢通的原則下通行?！?/p>

交通信號(hào)燈[1]是交通信號(hào)的一種形式，對(duì)于一起路口的交通事故，事故責(zé)任的劃分直接取決于事故參與方進(jìn)入路口時(shí)各自對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈指示狀態(tài)。隨著社會(huì)證據(jù)意識(shí)的逐年增強(qiáng)，各類監(jiān)控?cái)z像頭的數(shù)量發(fā)生了迅猛地增長(zhǎng)，這給道路交通事故信號(hào)燈狀態(tài)的鑒定提供了基礎(chǔ)條件。當(dāng)前國(guó)內(nèi)針對(duì)視頻圖像中關(guān)于事件過程檢驗(yàn)、車輛圖像檢驗(yàn)已經(jīng)有了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2-3]，但對(duì)于交通信號(hào)燈指示狀態(tài)的司法鑒定研究的文獻(xiàn)較少，業(yè)內(nèi)仍沒有一個(gè)統(tǒng)一的鑒定方法或者鑒定標(biāo)準(zhǔn)，為了探索典型的視頻圖像中交通信號(hào)燈指示狀態(tài)鑒定的方法，本文按照提供的視頻圖像的類型，總結(jié)了3類典型交通信號(hào)燈指示狀態(tài)的鑒定方法，并對(duì)各種情況的潛在誤差進(jìn)行討論，以促進(jìn)此項(xiàng)鑒定項(xiàng)目的開展及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

1 典型視頻圖像中道路交通事故信號(hào)燈指示狀態(tài)鑒定

交通信號(hào)燈狀態(tài)鑒定是指根據(jù)被鑒定對(duì)象到達(dá)路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻，結(jié)合信號(hào)燈配時(shí)方案（含相位圖）或現(xiàn)場(chǎng)勘查的信號(hào)燈工作情況，分析出被鑒定對(duì)象行駛方向上對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈的指示狀態(tài)。此類鑒定的鑒定材料為視頻圖像，委托方提供的檢材有監(jiān)控視頻，有卡口照片，也有汽車行車記錄儀，我們按照單個(gè)視頻圖像、汽車行車記錄儀以及多份檢材的三種類型展開，并從三個(gè)要素出發(fā)：（1）明確視頻圖像中目標(biāo)路口交通信號(hào)控制主體是否為交通信號(hào)燈；（2）明確視頻圖像中是否包含交通信號(hào)燈，以及目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)；（3）明確視頻圖像中被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界，探索出各類情況下的信號(hào)燈指示狀態(tài)的鑒定方法。

1.1 利用單個(gè)監(jiān)控視頻或卡口照片計(jì)算分析目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)

（1）圖像可以檢見被鑒定對(duì)象到達(dá)路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界，且可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，鑒定意見顯而易見（圖1）。

圖1 目標(biāo)信號(hào)燈及被鑒定對(duì)象到達(dá)目標(biāo)區(qū)域均可見

（2）圖像中可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻，但不可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈指示狀態(tài)，卻在圖像中可以檢見路口其他方向信號(hào)燈指示狀態(tài)的，可以結(jié)合路口信號(hào)配時(shí)方案或現(xiàn)場(chǎng)勘查的信號(hào)燈工作情況，分析計(jì)算出目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)（圖2）。

圖2 目標(biāo)信號(hào)燈不可見但被鑒定對(duì)象到達(dá)目標(biāo)區(qū)域可見

（3）圖像不可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻，但可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈指示狀態(tài)的（圖3）。

①在圖像中標(biāo)定出被鑒定對(duì)象所在位置，利用標(biāo)定位置至被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的距離（該段距離不宜過長(zhǎng)），結(jié)合被鑒定對(duì)象通過該段距離的速度（根據(jù)GB/T 33195-2016《道路交通事故車輛速度鑒定》[4]、GA/T 1133-2014《基于視頻圖像的車輛行駛速度技術(shù)鑒定》[5]），計(jì)算出其通過該段距離的時(shí)間，再利用被鑒定對(duì)象在標(biāo)定位置的時(shí)刻，計(jì)算出其到達(dá)路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻，最后分析目標(biāo)信號(hào)燈在該時(shí)刻的指示狀態(tài)。

②在圖像中標(biāo)定出被鑒定對(duì)象在某一位置的時(shí)刻A，結(jié)合目標(biāo)信號(hào)燈指示狀態(tài)的某一時(shí)刻B，計(jì)算出兩個(gè)時(shí)刻的時(shí)間差（該時(shí)間差不宜過長(zhǎng)），利用被鑒定對(duì)象在該時(shí)間差內(nèi)的速度，計(jì)算出其在該時(shí)間差內(nèi)通過的距離M，再利用時(shí)刻A中被鑒定對(duì)象的所在位置到其到達(dá)路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的距離N，比較距離M、N的差值，最終分析出被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界時(shí)目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)。

圖3 目標(biāo)信號(hào)燈可見但被鑒定對(duì)象到達(dá)目標(biāo)區(qū)域不可見

（4）圖像不可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻，也不可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，但圖像中可以檢見路口其他方向信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，首先要結(jié)合路口信號(hào)燈配時(shí)方案或現(xiàn)場(chǎng)勘查的信號(hào)燈工作情況，計(jì)算分析出圖像中目標(biāo)信號(hào)燈的工作情況。然后按照1.1中的（3）中的步驟，計(jì)算分析出目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)（圖 4）。

圖4 目標(biāo)信號(hào)燈及被鑒定對(duì)象到達(dá)目標(biāo)區(qū)域均不可見

1.2 利用汽車行車記錄儀拍攝的視頻（主視角）計(jì)算分析目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)

（1）利用被鑒定車輛搭載的汽車行車記錄儀拍攝的視頻計(jì)算分析目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，首先應(yīng)分析圖像下邊緣與被鑒定車輛車頭的距離關(guān)系，再通過圖像顯示的目標(biāo)信號(hào)燈的工作情況，分析出被鑒定車輛到達(dá)路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻的目標(biāo)信號(hào)燈指示狀態(tài)（圖5～6）。

（2）利用被鑒定車輛以外的其他車輛搭載的汽車行車記錄儀拍攝的視頻計(jì)算分析目標(biāo)信號(hào)燈指示狀態(tài)的。

①利用被鑒定車輛后方車輛搭載的汽車行車記錄儀拍攝的視頻的，圖像中應(yīng)檢見出被鑒定車輛進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻及目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)。

②利用被鑒定車輛對(duì)向車輛或垂直方向車輛搭載的汽車行車記錄儀拍攝的視頻的，圖像中應(yīng)檢見出被鑒定車輛進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻及路口某個(gè)信號(hào)燈的工作情況，結(jié)合路口信號(hào)燈配時(shí)方案及現(xiàn)場(chǎng)勘查的信號(hào)燈工作情況，計(jì)算分析出被鑒定車輛到達(dá)路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻的目標(biāo)信號(hào)燈指示狀態(tài)（圖7）。

圖5 被鑒定對(duì)象車載行車記錄儀一

圖6 被鑒定對(duì)象車載行車記錄儀二

圖7 其他車輛車載行車記錄儀

1.3 利用多份監(jiān)控視頻或卡口照片（多角度）計(jì)算分析目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)

基本方法：根據(jù)同一路口不同監(jiān)控范圍的檢材中某些相同圖像特征，建立不同監(jiān)控范圍視頻圖像間的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖8、圖9為同一事故路口的2個(gè)不同方位的攝像頭拍攝的監(jiān)控視頻，關(guān)聯(lián)方法為設(shè)法找到兩段視頻中的某一動(dòng)態(tài)參照物到達(dá)某一標(biāo)定位置的時(shí)刻。

圖8 由東向西角度的監(jiān)控視頻

圖9 由西向東角度的監(jiān)控視頻

（1）關(guān)聯(lián)后的圖像可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻或者檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的連續(xù)性，且可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，可以得出鑒定意見。

（2）關(guān)聯(lián)后的圖像可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻或者檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的連續(xù)性，卻不可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，但圖像中可以檢見路口其他方向信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，結(jié)合路口信號(hào)燈配時(shí)方案或現(xiàn)場(chǎng)勘查的信號(hào)燈工作情況，計(jì)算分析出目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)。

（3）關(guān)聯(lián)后的圖像可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻或者檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的連續(xù)性，但不可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，也不可以檢見路口其他信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，但可以檢見事故路口多個(gè)周期內(nèi)的每個(gè)相位的車流情況的，在可控范圍內(nèi)可以得出目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的推論。

（4）關(guān)聯(lián)后的圖像不可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻或者檢見被鑒定車輛進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的連續(xù)性，但可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，參照1.1中（3）的方法。

（5）圖像不可以檢見被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的時(shí)刻或者檢見被鑒定車輛進(jìn)入路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的連續(xù)性，也不可以檢見目標(biāo)信號(hào)燈指示狀態(tài)的，但圖像中可以檢見路口其他方向信號(hào)燈的指示狀態(tài)的，首先要結(jié)合路口信號(hào)燈配時(shí)方案或現(xiàn)場(chǎng)勘查的信號(hào)燈工作情況，計(jì)算分析出圖像中目標(biāo)信號(hào)燈的工作情況。然后按照1.1中（3）的步驟，計(jì)算分析出目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)。

（6）多份視頻圖像間無(wú)法精確找到對(duì)應(yīng)關(guān)系的，根據(jù)多份圖像資料在一段時(shí)間內(nèi)的相關(guān)性，以及多份圖像資料中事故路口每個(gè)相位的車流情況、信號(hào)燈配時(shí)方案、現(xiàn)場(chǎng)勘查的信號(hào)燈工作情況，在可控范圍內(nèi)可以得出目標(biāo)信號(hào)燈的指示狀態(tài)的推論。

2 常見誤差分析

2.1 由攝像頭拍攝頻率產(chǎn)生的誤差

由于攝像頭拍攝頻率與目標(biāo)信號(hào)燈發(fā)光頻率不同，視頻圖像中的信號(hào)燈周期并不完全等同于該信號(hào)燈事發(fā)時(shí)的周期。例如當(dāng)攝像頭捕捉圖像頻率過?。ㄈ鐜蕿?幀/秒），目標(biāo)信號(hào)燈處于變色階段的綠燈閃爍狀態(tài)，逐幀播放視頻，假設(shè)第1幀圖像顯示目標(biāo)信號(hào)燈為綠燈，第2幀圖像顯示目標(biāo)信號(hào)燈無(wú)燈色，第3幀圖像目標(biāo)信號(hào)燈為黃燈，則存在第1、2幀幀間目標(biāo)信號(hào)燈仍為綠燈的可能性，極端情況下存在第2、3幀幀間目標(biāo)信號(hào)燈仍為綠燈的可能性。

2.2 由信號(hào)燈周期產(chǎn)生的誤差

大部分信號(hào)燈鑒定只需用到不同相位間轉(zhuǎn)換的時(shí)間關(guān)系，但少部分信號(hào)燈鑒定會(huì)涉及信號(hào)燈周期，例如被鑒定對(duì)象由東向西進(jìn)入路口，該路口東西方向有直行及左轉(zhuǎn)信號(hào)燈，南北方向?yàn)閱我恍盘?hào)燈，視頻圖像只包含路口北側(cè)單一信號(hào)燈，而被鑒定對(duì)象在東西方向直行與左轉(zhuǎn)信號(hào)燈轉(zhuǎn)換階段進(jìn)入路口，此時(shí)需要考慮路口東西方向直行信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r長(zhǎng)。信號(hào)燈周期控制按照道路交通信號(hào)系統(tǒng)的控制方法可分為定時(shí)控制、感應(yīng)控制、自適應(yīng)控制和人工干預(yù)控制[6]。目前較多采用定時(shí)控制與自適應(yīng)控制，在遇到自適應(yīng)控制的路口時(shí)，上述情況中東西方向的直行信號(hào)燈點(diǎn)亮?xí)r長(zhǎng)就存在誤差，若被鑒定對(duì)象在設(shè)定的綠燈最小時(shí)長(zhǎng)內(nèi)進(jìn)入路口則可以判定其在綠燈情況下進(jìn)入路口。

2.3 由計(jì)算分析產(chǎn)生的誤差

（1）針對(duì) 1.1 中（3）、1.3 中（4）及 1.3 中（5）的信號(hào)燈鑒定類型，需要先計(jì)算被鑒定對(duì)象事發(fā)時(shí)的行駛速度來(lái)還原其通過進(jìn)入路口的相關(guān)交通控制區(qū)域邊界所在的時(shí)刻，而受視頻圖像拍攝角度、清晰度以及測(cè)量誤差等條件約束，鑒定人在使用被鑒定對(duì)象行駛速度這一參數(shù)前需對(duì)先行結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。

（2）針對(duì) 1.1 中（3）、1.3 中（4）及 1.3 中（5）的信號(hào)燈鑒定類型，涉及到標(biāo)定位置至被鑒定對(duì)象進(jìn)入路口的相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的距離，由于被鑒定對(duì)象在該段距離內(nèi)存在行駛速度發(fā)生變化的可能性，故而該段距離不宜過長(zhǎng)。假設(shè)被鑒定對(duì)象通過路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界（圖像中不可見）的速度為20 m/s，標(biāo)定位置A（圖像中不可見）距離相關(guān)交通控制區(qū)域邊界為5m，標(biāo)定位置B（圖像中可見）距離相關(guān)交通控制區(qū)域邊界位置為20 m，而被鑒定對(duì)象在標(biāo)定位置A的行駛速度為19 m/s，其在標(biāo)定位置B的行駛速度為10 m/s，那么利用1.1中（3）的方法就無(wú)法客觀還原事故真實(shí)情況。

2.4 由圖像配準(zhǔn)、圖形校正產(chǎn)生的誤差

針對(duì)2.3的信號(hào)燈鑒定類型，涉及到對(duì)被鑒定車輛車頭所在位置與其進(jìn)入路口的相關(guān)交通控制區(qū)域邊界的相對(duì)位置關(guān)系的標(biāo)定，在圖像配準(zhǔn)以及圖形校正過程中，存在參考點(diǎn)選取、測(cè)量等環(huán)節(jié)的誤差，鑒定人在最終比對(duì)環(huán)節(jié)需對(duì)此類誤差進(jìn)行評(píng)估。

3 結(jié)論

交通信號(hào)燈是事故責(zé)任劃分的依據(jù)之一，當(dāng)前對(duì)于交通信號(hào)燈狀態(tài)的鑒定基本依托于視頻圖像，本文針對(duì)不同類型的視頻圖像情況，提出了各自鑒定信號(hào)燈的解決方案，并對(duì)主要方法進(jìn)行了常見誤差的分析，具體實(shí)踐過程中誤差由多方面產(chǎn)生，鑒定人需具體案例具體分析。

現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)鑒定人認(rèn)為此類鑒定存在誤差時(shí)，會(huì)以退卷形式回復(fù)委托單位，最后的責(zé)任劃分往往會(huì)趨向于無(wú)法認(rèn)定的走勢(shì)，但事故責(zé)任的追責(zé)還牽涉到民事責(zé)任與刑事責(zé)任，筆者設(shè)想倘若相關(guān)法律或標(biāo)準(zhǔn)能夠在信號(hào)燈狀態(tài)鑒定項(xiàng)目上給出一個(gè)置信度，或許能夠幫助解決此類事故的民事責(zé)任追償問題。

另外從本文總結(jié)出的典型視頻圖像中交通信號(hào)燈指示狀態(tài)鑒定中可知，規(guī)避此類鑒定誤差的最好方式是調(diào)整設(shè)置在路口的攝像頭的拍攝角度，尤其是路口配備多個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭時(shí)，各攝像頭拍攝范圍應(yīng)當(dāng)盡可能多地拍攝到路口某一信號(hào)燈及路口相關(guān)交通控制區(qū)域邊界，并且保持各攝像頭拍攝范圍兩兩重疊，如此才有助于更好地還原事故過程。

[1]GB/T31418-2015道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)[S].2015.

[2]GA/T1020-2013視頻中事件過程檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范[S].2013.

[3]GA/T1019-2013視頻中車輛圖像檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范[S].2013.

[4]GB/T33195-2016道路交通事故車輛速度鑒定[S].2016.

[5]GA/T1133-2014基于視頻圖像的車輛行駛速度技術(shù)鑒定[S].2014.

[6]李平凡，俞春俊，李毅，等.道路交通信號(hào)燈顯示狀態(tài)鑒定方法[J].中國(guó)司法鑒定，2015，（5）:106-108.