基于視頻推算目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)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(jì)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(duì)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(shí)間關(guān)系，確定目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)燈指示狀況的方法，并用實(shí)際案例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：視頻幀率；目標(biāo)車輛；速度；距離；時(shí)間；停止線；信號(hào)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(shí)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(guò)路口停止線（是指目標(biāo)車輛前軸通過(guò)路口停止線靠近路口一側(cè)邊緣的時(shí)間節(jié)點(diǎn)）時(shí)信號(hào)燈指示狀況提供重要依據(jù)，但很少有書(shū)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(guò)路口停止線時(shí)交通信號(hào)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(shí)記錄兩輛或多輛目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線時(shí)的信號(hào)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(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)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(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)燈指示狀況的方法

（一）方法介紹與步驟

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

2.視頻B能夠觀測(cè)到路口信號(hào)燈的變化規(guī)律但觀測(cè)不到目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線時(shí)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(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)燈指示狀況。

3.逐幀檢驗(yàn)視頻A、視頻B，測(cè)定其各自的幀率f，計(jì)算各自視頻相鄰兩幀圖像之間間隔時(shí)間t=1/f。

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

5.以幀為單位利用兩段視頻共同區(qū)域中移動(dòng)物體之間和移動(dòng)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(shí)間確定兩段視頻系統(tǒng)時(shí)間的錯(cuò)位量。

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

（二）相關(guān)案例

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

2.視頻錄像所見(jiàn)及分析判斷：測(cè)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(chǎng)信號(hào)燈的配時(shí)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(shí)約1幀（1/25=0.04s），7時(shí)54分40秒第10幀時(shí)事故現(xiàn)場(chǎng)南北方向信號(hào)燈剛剛由紅變綠，按變化周期向后推算，B視頻7時(shí)58分51秒第5幀到8時(shí)0分59秒第2幀期間南北方向信號(hào)燈為紅色，結(jié)合B視頻8時(shí)0分59秒第3幀時(shí)南北方向信號(hào)燈剛剛由紅變綠的事實(shí)證明：事故期間事故現(xiàn)場(chǎng)南北方向信號(hào)燈的變化周期是連續(xù)的且沒(méi)有變更，B視頻的錄制是不間斷連續(xù)的錄制的。比對(duì)視頻A中7時(shí)59分36秒第15幀視頻截圖與視頻B中7時(shí)59分36秒第0幀視頻截圖中的多個(gè)移動(dòng)物體之間和移動(dòng)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(shí)間點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的影像（見(jiàn)視頻截圖1、2），由此確定：A視頻的系統(tǒng)時(shí)間比B視頻的系統(tǒng)時(shí)間慢15幀（15/25=0.6s）。將事故路口信號(hào)燈配時(shí)方案同步移入到A視頻中得7時(shí)58分51秒第20幀到8時(shí)0分59秒第17幀期間南北方向信號(hào)燈為紅色，由A視頻知兩輪電動(dòng)車前輪中心通過(guò)事故路口南側(cè)停止線的時(shí)間是7時(shí)58分55秒第0幀（見(jiàn)視頻截圖3），確定：兩輪電動(dòng)車前輪通過(guò)事故路口南側(cè)停止線時(shí)由南北方向的信號(hào)燈為紅色（紅燈亮起后3+5/25=3.2秒時(shí)通過(guò)的）。

二、利用速度、距離、時(shí)間與信號(hào)燈具體配時(shí)之間的關(guān)系推算直線運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)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(gè)方向信號(hào)燈的具體配時(shí)方案和目標(biāo)車輛的事發(fā)過(guò)程，進(jìn)入路口的目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)燈的指示狀況要利用目標(biāo)車輛的速度、距離、時(shí)間與信號(hào)燈的具體配時(shí)之間的關(guān)系推算。具體操作步驟如下：

1.逐幀檢驗(yàn)視頻圖像并測(cè)定其幀率f，計(jì)算視頻相鄰兩幀圖像之間間隔時(shí)間t=1/f。

2.逐幀檢驗(yàn)視頻圖像，確定路口信號(hào)燈具體配時(shí)方案和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，繪制路口信號(hào)燈配時(shí)方案圖。

3.確定兩車碰撞時(shí)的時(shí)間點(diǎn)和目標(biāo)車輛在道路上的位置，根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)圖，以目標(biāo)車輛特征點(diǎn)、道路環(huán)境特征點(diǎn)等為參照物利用圖上尺寸與實(shí)際尺寸成正比的關(guān)系計(jì)算出目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線至兩車碰撞時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離。

4.利用力學(xué)原理或視頻錄像計(jì)算目標(biāo)車輛碰撞時(shí)行駛速度

5.根據(jù)視頻錄像結(jié)合事故現(xiàn)場(chǎng)圖確定目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線至兩車接觸時(shí)的時(shí)間間隔t，計(jì)算公式為：

目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線后全程為勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)：

幀

目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線后全程為勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)：

幀

目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線后勻速運(yùn)動(dòng)后再勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)：

幀

式中：

s --目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線至兩車碰撞時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離；

v --目標(biāo)車輛碰撞時(shí)行駛速度；

t --目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線至兩車碰撞時(shí)的時(shí)間間隔；

x --為目標(biāo)車輛勻減速運(yùn)動(dòng)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(guò)路口停止線時(shí)刻，結(jié)合路口信號(hào)燈配時(shí)方案圖推算目標(biāo)車輛通過(guò)路口停止線時(shí)信號(hào)燈指示狀況。

（二）相關(guān)案例

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

2.事故現(xiàn)場(chǎng)圖所見(jiàn)：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(dòng)車倒地劃痕長(zhǎng)為26.5m，劃痕起點(diǎn)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(yàn)所見(jiàn)：測(cè)定視頻圖像的幀率為f=25幀；兩車碰撞時(shí)時(shí)刻為17時(shí)42分49秒第6幀；東向西方向的信號(hào)變化節(jié)點(diǎn)為：17時(shí)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(kāi)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(hào)燈為兩相位固定式信號(hào)配時(shí)，各相位具體配時(shí)方案見(jiàn)事故路口信號(hào)燈配時(shí)方案圖。

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

沿兩輪電動(dòng)車滑行方向從觸地點(diǎn)向東延長(zhǎng)3.65m即為碰撞時(shí)小型越野客車前杠位置，結(jié)合兩車接觸部位：碰撞時(shí)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(shí)際滑行距離s1：根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)圖上的停止位置，由于小型越野客車改變了原始現(xiàn)場(chǎng)位置，所以必須依據(jù)錄像恢復(fù)原始現(xiàn)場(chǎng)：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(shí)際尺寸成正比的關(guān)系，小型越野客車實(shí)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(shí)際滑行距離為s1=23.9-12.02-1.27=10.61m；

6.計(jì)算小型越野客車越過(guò)路口東側(cè)停止線到兩車碰撞時(shí)的時(shí)間間隔t：利用碰撞力學(xué)計(jì)算知小型越野客車碰撞初瞬時(shí)速度59.64km/h，考慮到小型越野客車的機(jī)動(dòng)性能和其前軸通過(guò)路口東側(cè)停止線后的運(yùn)動(dòng)距離較短、車速較快等情況，小型越野客車前軸通過(guò)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(jì)算，其越過(guò)路口東側(cè)停止線到兩車碰撞時(shí)的時(shí)間間隔 幀。

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

三、結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)：

[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.