基于視頻圖像的道路交通事故信號燈狀態鑒定

張澤楓，馮 浩，潘少猷，張志勇，鄒冬華

（司法鑒定科學研究院 上海市司法鑒定專業技術服務平臺，上海200063）

根據《中華人民共和國道路交通安全法》第三十八條規定:“車輛、行人應當按照交通信號通行；遇有交通警察現場指揮時，應該按照交通警察的指揮通行；在沒有交通信號的道路上，應當在確保安全、暢通的原則下通行。”

交通信號燈[1]是交通信號的一種形式，對于一起路口的交通事故，事故責任的劃分直接取決于事故參與方進入路口時各自對應的信號燈指示狀態。隨著社會證據意識的逐年增強，各類監控攝像頭的數量發生了迅猛地增長，這給道路交通事故信號燈狀態的鑒定提供了基礎條件。當前國內針對視頻圖像中關于事件過程檢驗、車輛圖像檢驗已經有了相關標準[2-3]，但對于交通信號燈指示狀態的司法鑒定研究的文獻較少，業內仍沒有一個統一的鑒定方法或者鑒定標準，為了探索典型的視頻圖像中交通信號燈指示狀態鑒定的方法，本文按照提供的視頻圖像的類型，總結了3類典型交通信號燈指示狀態的鑒定方法，并對各種情況的潛在誤差進行討論，以促進此項鑒定項目的開展及相關技術標準的制定。

1 典型視頻圖像中道路交通事故信號燈指示狀態鑒定

交通信號燈狀態鑒定是指根據被鑒定對象到達路口相關交通控制區域邊界的時刻，結合信號燈配時方案（含相位圖）或現場勘查的信號燈工作情況，分析出被鑒定對象行駛方向上對應的信號燈的指示狀態。此類鑒定的鑒定材料為視頻圖像，委托方提供的檢材有監控視頻，有卡口照片，也有汽車行車記錄儀，我們按照單個視頻圖像、汽車行車記錄儀以及多份檢材的三種類型展開，并從三個要素出發：（1）明確視頻圖像中目標路口交通信號控制主體是否為交通信號燈；（2）明確視頻圖像中是否包含交通信號燈，以及目標信號燈的指示狀態；（3）明確視頻圖像中被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界，探索出各類情況下的信號燈指示狀態的鑒定方法。

1.1 利用單個監控視頻或卡口照片計算分析目標信號燈的指示狀態

（1）圖像可以檢見被鑒定對象到達路口相關交通控制區域邊界，且可以檢見目標信號燈的指示狀態的，鑒定意見顯而易見（圖1）。

圖1 目標信號燈及被鑒定對象到達目標區域均可見

（2）圖像中可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻，但不可以檢見目標信號燈指示狀態，卻在圖像中可以檢見路口其他方向信號燈指示狀態的，可以結合路口信號配時方案或現場勘查的信號燈工作情況，分析計算出目標信號燈的指示狀態（圖2）。

圖2 目標信號燈不可見但被鑒定對象到達目標區域可見

（3）圖像不可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻，但可以檢見目標信號燈指示狀態的（圖3）。

①在圖像中標定出被鑒定對象所在位置，利用標定位置至被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的距離（該段距離不宜過長），結合被鑒定對象通過該段距離的速度（根據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鑒定》[5]），計算出其通過該段距離的時間，再利用被鑒定對象在標定位置的時刻，計算出其到達路口相關交通控制區域邊界的時刻，最后分析目標信號燈在該時刻的指示狀態。

②在圖像中標定出被鑒定對象在某一位置的時刻A，結合目標信號燈指示狀態的某一時刻B，計算出兩個時刻的時間差（該時間差不宜過長），利用被鑒定對象在該時間差內的速度，計算出其在該時間差內通過的距離M，再利用時刻A中被鑒定對象的所在位置到其到達路口相關交通控制區域邊界的距離N，比較距離M、N的差值，最終分析出被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界時目標信號燈的指示狀態。

圖3 目標信號燈可見但被鑒定對象到達目標區域不可見

（4）圖像不可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻，也不可以檢見目標信號燈的指示狀態的，但圖像中可以檢見路口其他方向信號燈的指示狀態的，首先要結合路口信號燈配時方案或現場勘查的信號燈工作情況，計算分析出圖像中目標信號燈的工作情況。然后按照1.1中的（3）中的步驟，計算分析出目標信號燈的指示狀態（圖 4）。

圖4 目標信號燈及被鑒定對象到達目標區域均不可見

1.2 利用汽車行車記錄儀拍攝的視頻（主視角）計算分析目標信號燈的指示狀態

（1）利用被鑒定車輛搭載的汽車行車記錄儀拍攝的視頻計算分析目標信號燈的指示狀態的，首先應分析圖像下邊緣與被鑒定車輛車頭的距離關系，再通過圖像顯示的目標信號燈的工作情況，分析出被鑒定車輛到達路口相關交通控制區域邊界的時刻的目標信號燈指示狀態（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算分析目標信號燈指示狀態的。

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，圖像中應檢見出被鑒定車輛進入路口相關交通控制區域邊界的時刻及目標信號燈的指示狀態。

②利用被鑒定車輛對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，圖像中應檢見出被鑒定車輛進入路口相關交通控制區域邊界的時刻及路口某個信號燈的工作情況，結合路口信號燈配時方案及現場勘查的信號燈工作情況，計算分析出被鑒定車輛到達路口相關交通控制區域邊界的時刻的目標信號燈指示狀態（圖7）。

圖5 被鑒定對象車載行車記錄儀一

圖6 被鑒定對象車載行車記錄儀二

圖7 其他車輛車載行車記錄儀

1.3 利用多份監控視頻或卡口照片（多角度）計算分析目標信號燈的指示狀態

基本方法：根據同一路口不同監控范圍的檢材中某些相同圖像特征，建立不同監控范圍視頻圖像間的時間對應關系。

圖8、圖9為同一事故路口的2個不同方位的攝像頭拍攝的監控視頻，關聯方法為設法找到兩段視頻中的某一動態參照物到達某一標定位置的時刻。

圖8 由東向西角度的監控視頻

圖9 由西向東角度的監控視頻

（1）關聯后的圖像可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻或者檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的連續性，且可以檢見目標信號燈的指示狀態的，可以得出鑒定意見。

（2）關聯后的圖像可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻或者檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的連續性，卻不可以檢見目標信號燈的指示狀態的，但圖像中可以檢見路口其他方向信號燈的指示狀態的，結合路口信號燈配時方案或現場勘查的信號燈工作情況，計算分析出目標信號燈的指示狀態。

（3）關聯后的圖像可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻或者檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的連續性，但不可以檢見目標信號燈的指示狀態的，也不可以檢見路口其他信號燈的指示狀態的，但可以檢見事故路口多個周期內的每個相位的車流情況的，在可控范圍內可以得出目標信號燈的指示狀態的推論。

（4）關聯后的圖像不可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻或者檢見被鑒定車輛進入路口相關交通控制區域邊界的連續性，但可以檢見目標信號燈的指示狀態的，參照1.1中（3）的方法。

（5）圖像不可以檢見被鑒定對象進入路口相關交通控制區域邊界的時刻或者檢見被鑒定車輛進入路口相關交通控制區域邊界的連續性，也不可以檢見目標信號燈指示狀態的，但圖像中可以檢見路口其他方向信號燈的指示狀態的，首先要結合路口信號燈配時方案或現場勘查的信號燈工作情況，計算分析出圖像中目標信號燈的工作情況。然后按照1.1中（3）的步驟，計算分析出目標信號燈的指示狀態。

（6）多份視頻圖像間無法精確找到對應關系的，根據多份圖像資料在一段時間內的相關性，以及多份圖像資料中事故路口每個相位的車流情況、信號燈配時方案、現場勘查的信號燈工作情況，在可控范圍內可以得出目標信號燈的指示狀態的推論。

2 常見誤差分析

2.1 由攝像頭拍攝頻率產生的誤差

由于攝像頭拍攝頻率與目標信號燈發光頻率不同，視頻圖像中的信號燈周期并不完全等同于該信號燈事發時的周期。例如當攝像頭捕捉圖像頻率過小（如幀率為5幀/秒），目標信號燈處于變色階段的綠燈閃爍狀態，逐幀播放視頻，假設第1幀圖像顯示目標信號燈為綠燈，第2幀圖像顯示目標信號燈無燈色，第3幀圖像目標信號燈為黃燈，則存在第1、2幀幀間目標信號燈仍為綠燈的可能性，極端情況下存在第2、3幀幀間目標信號燈仍為綠燈的可能性。

2.2 由信號燈周期產生的誤差

大部分信號燈鑒定只需用到不同相位間轉換的時間關系，但少部分信號燈鑒定會涉及信號燈周期，例如被鑒定對象由東向西進入路口，該路口東西方向有直行及左轉信號燈，南北方向為單一信號燈，視頻圖像只包含路口北側單一信號燈，而被鑒定對象在東西方向直行與左轉信號燈轉換階段進入路口，此時需要考慮路口東西方向直行信號燈的點亮時長。信號燈周期控制按照道路交通信號系統的控制方法可分為定時控制、感應控制、自適應控制和人工干預控制[6]。目前較多采用定時控制與自適應控制，在遇到自適應控制的路口時，上述情況中東西方向的直行信號燈點亮時長就存在誤差，若被鑒定對象在設定的綠燈最小時長內進入路口則可以判定其在綠燈情況下進入路口。

2.3 由計算分析產生的誤差

（1）針對 1.1 中（3）、1.3 中（4）及 1.3 中（5）的信號燈鑒定類型，需要先計算被鑒定對象事發時的行駛速度來還原其通過進入路口的相關交通控制區域邊界所在的時刻，而受視頻圖像拍攝角度、清晰度以及測量誤差等條件約束，鑒定人在使用被鑒定對象行駛速度這一參數前需對先行結果進行評估。

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

2.4 由圖像配準、圖形校正產生的誤差

針對2.3的信號燈鑒定類型，涉及到對被鑒定車輛車頭所在位置與其進入路口的相關交通控制區域邊界的相對位置關系的標定，在圖像配準以及圖形校正過程中，存在參考點選取、測量等環節的誤差，鑒定人在最終比對環節需對此類誤差進行評估。

3 結論

交通信號燈是事故責任劃分的依據之一，當前對于交通信號燈狀態的鑒定基本依托于視頻圖像，本文針對不同類型的視頻圖像情況，提出了各自鑒定信號燈的解決方案，并對主要方法進行了常見誤差的分析，具體實踐過程中誤差由多方面產生，鑒定人需具體案例具體分析。

現實中，當鑒定人認為此類鑒定存在誤差時，會以退卷形式回復委托單位，最后的責任劃分往往會趨向于無法認定的走勢，但事故責任的追責還牽涉到民事責任與刑事責任，筆者設想倘若相關法律或標準能夠在信號燈狀態鑒定項目上給出一個置信度，或許能夠幫助解決此類事故的民事責任追償問題。

另外從本文總結出的典型視頻圖像中交通信號燈指示狀態鑒定中可知，規避此類鑒定誤差的最好方式是調整設置在路口的攝像頭的拍攝角度，尤其是路口配備多個監控攝像頭時，各攝像頭拍攝范圍應當盡可能多地拍攝到路口某一信號燈及路口相關交通控制區域邊界，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道路交通信號控制系統術語[S].2015.

[2]GA/T1020-2013視頻中事件過程檢驗技術規范[S].2013.

[3]GA/T1019-2013視頻中車輛圖像檢驗技術規范[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鑒定[S].2014.

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