基于视频的交通事故测速鉴定中参照物的选取
何群1, 孙洁晗2
1.吉林鸣正司法鉴定中心,吉林 吉林 132011
2.长白山公安局巡特警支队,吉林 延边 133613

第一作者简介:何群,男,吉林吉林人,硕士,助理工程师,研究方向为车速鉴定。E-mail: 295076276@qq.com

摘要

交通事故中各种视频图像为测速鉴定提供了计算依据。在进行图像处理时一个重要的问题是选择地面参照物作为参考点,以 s= vt基本计算公式作为依据,参考不同的视频内容、路面情况并结合必要的现场测量,才能计算出事故时刻肇事车辆的“制动车速”,为交通事故责任的划分提供依据。本文通过案例,介绍如何基于视频图像准确地选取地面参照物。

关键词: 视频侦查; 交通事故; 参照物; 车速; 监控
中图分类号:DF794.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2020)06-0636-04
Selection of Reference Object for Video-based Vehicle Speed Measurement in Identification of Traffic Accidents
HE Qun1, SUN Jiehan2
1. Jilin Mingzheng Forensic Identification Centre, Jilin 132011, Jilin, China
2. Patrol Police Detachment of Changbaishan Public Security Bureau, Changbaishan 133613, Jilin, China
Abstract

Various video images, collected from traffic accidents, are able to provide calculation basis for the involved vehicles to have their speed measured. As an important item in processing the related image, selection of the eligible ground object is key to the appropriate reference point so that the calculation can be taken into the formula of distance versus speed: s=vt. Only being resorted of referring and comparing the different videos related, surveying the road conditions and conducting necessary field measurements, can the involved vehicle’s “braking speed” be calculated on the occurrence of accident. Thus, a solid basis would be provided for disposition of the responsibility about the relevant traffic accident. This paper introduces several cases from which the accurate selection of ground reference object is elucidated with the video images.

Key words: video surveillance; traffic accident; reference object; speed; monitor

近年来, 随着我国公路交通建设的快速发展, 公路网络基本已经形成, 作为公路交通的重要组成部分的交通监控系统更是不断地优化和完善, 基本全面覆盖主要路段, 能够录制下来大部分交通事故的过程, 再加上道路监控设备、商场门市的监控设备及车主的行车记录仪的影像证据, 都为交通事故鉴定中事故车辆“ 行驶速度” 的分析和计算以及对“ 制动车速、碰撞车速” 等的推算提供了物理模型基础。[1]

根据《GA/T1133-2018基于视频图像的车辆行驶速度技术鉴定》的规定, 肇事车辆的制动车速为事故发生时车辆行驶的瞬时速度, 为了基于视频图像计算肇事车辆的制动车速, 在进行图像处理时重要的问题是选择一个地面参照物作为参考点, 然后才能通过视频图像, 准确地定位与交通事故车辆对应的制动车速起始点和“ 止停位置” 。目前, 我们将参照物分为道路环境参照物、目标车辆参照物和虚拟参照物三类。

1 道路环境参照物

道路环境参照物是指为计算目标车辆行驶速度而选取的视频图像中具有明显特征的道路环境标识固定物, 包括车行道分界线、路口导向线、人行横道线、路灯杆、道路绿化树木、建筑物、固定可现场测量标识物等。

1.1 固定的参考值

道路环境参照物的固定参考值如表1所示。

表1 道路环境参照物的固定参考值[2] Table 1 Fixed reference values of road environment objects[2]
1.2 制动车速的计算

(1)

式中, v:经起点(地面参照物)至终点(已知距离的地面参照物)的平均速度(km/h); f:视频图像的帧速率(帧/s); s:起点至终点的距离(m); n:视频图像中经过起始点的帧数(帧)。

2 目标车辆参照物

目标车辆参照物是指为计算目标车辆行驶速度而选取的视频图像中目标车辆具有明显特征的固定位置, 包括目标汽车的前后端点、前后轮轮心、前后灯具端点、车窗玻璃前后端点等[3]

2.1 固定的参考值

直接影响汽车长度的轴距只要确定车型就能查到。各种类型车辆的轴距如表2所示。

表2 不同车型的轴间距 Table 2 Shaft spacing of different models of vehicles
2.2 制动车速的计算

根据轴距的视频图像处理计算制动车速v0也使用公式1, 但是, 常见的事故车辆轴距基本都<3 m, 速度越快车辆经过参考点的帧数越少。在计算车速时, 要在<3 m的距离上取到完整的帧数很难实现。所以, 利用轴间距鉴定车辆行驶速度适用于视频图像中车辆水平运动速度<45 km/h的车速鉴定。

3 虚拟参照物

虚拟参照物是指为确定目标车辆通过某一空间位置所用时间而在视频图像中确定的点或线。通常可用于辅助轴间距法测车速或计算制动加速度的大小。

3.1 辅助轴间距法测车速

视频图像截图取中线为虚拟参照物, 利用车前轴和车后轴经过中线所经过的帧数和已知轴间距计算车的平均速度。

3.2 计算制动时加速度大小

车辆在完全制动时可以近似看作是匀减速运动, 可在视频截图中取3个虚拟参照物, 计算车辆通过这些虚拟参照物的平均速度, 计算公式为:

(2)

用式2可计算出车辆通过相邻虚拟参照物的加速度大小, 进而判断是否完全制动[4]

4 案例
4.1 案例一

2018年5月15日, 一辆小型普通客车由北向南行驶, 在通过交叉路口时, 与躺在路上行人相撞。现场测量车辆经过受害者后紧急刹车制动, 刹车印为45 m, 路面为沥青干燥路面(路面附着系数=0.6), 车保险杠处的最大塑性变形量为δ =0.219 m。对交警提供的行车记录仪视频图像进行处理得到图1。

图1 案例一的视频图像处理
(a:自参考点60帧; b:自参考点70帧; c:自参考点86帧, 接近报案人; d:自参考点92帧, 接近受害人)
Fig.1 Processing into the video image of case 1

客车沿中线直线行驶, 经过图中路灯后便行驶到了“ 事故” 现场, 起始点和终点两路灯间标准距离为30 m, 自参考点60帧通过路灯为起始点, 自参考点92帧相邻路灯消失为终点, 逐帧播放两点经过32帧, 故:

υ 0=S/(n/f)× 3.6

=30/(32/35)× 3.6≈ 84.4(km/h)

用“ 拖痕法” 计算验证:

用“ 最大塑变量法” [5]计算验证:

υ 0=δ /0.0095× 3.6

=0.218/0.0095× 3.6≈ 82.61(km/h)

通过“ 拖痕法” 和“ 最大塑变量法” 这两种测速的物理方法佐证, 同所应用的基于视频的交通事故测速鉴定基本相符。

4.2 案例二

2018年8月23日, 一台J6P-460马力重卡车辆在302国道发生交通事故。据现场勘查, 该案是一起货车碰撞行人, 行人被抛出的事故。死者体重70 kg, 身高170 cm, 抛出距离sp为45 m。计算中人体重心高度h取值为0.4 m, 死者躯体与路面摩擦系数μ p为0.62。在交警提供的商户监控录像视频图像中可以看到, 结合现场实测距离(图2、图3), 交通事故地点距900 m里程界标的距离为50 m, 在50 m距离内, 逐帧播放商户录像经过56帧, 录像显示肇事货车在接触受害人肢体后有持续“ 点刹” 行为。

图2 案例二的视频图像处理(录像机A)与现场实测Fig.2 Processing into the video image of case 2 (VCR A) plus field measurement

图3 案例二的视频图像处理(录像机B)Fig.3 Processing into the video image of case 2 (VCR B)

υ 0=S/(n/f)× 3.6

=50/(56/25)× 3.6≈ 80.36(km/h)

用“ 目标车辆参照物法” 计算验证:

图3中绿线被设为虚拟参考线, 货厢长度为
8.5 m, 通过对肇事卡车录像逐帧播放, 得到车尾A到车货箱B(车尾AA)经过的视频帧数为9。

υ 0=S/(n/f)× 3.6

=8.5/(9/25)× 3.6=85(km/h)

用“ 行人抛体法” 计算验证:

通过“ 行人抛体法” 的物理测速方法和“ 目标车辆参照物法” 视频图像测速方法佐证, 同所应用的基于视频交通事故测速鉴定基本相符。基于视频的交通事故测速鉴定中在一定的条件下亦可以选择不同的参照物多角度综合性地进行测速分析。

5 总结

1)通过视频图像测速的关键点是正确地选择地面参照物作为参考点。

2)起、终点间距50 m左右为宜, 并靠近肇事地点, 起点选在肇事地点前端侧, 终点选在肇事地点。

3)有些视频图像中肇事路段没有明确的道路环境参照物, 或夜间标线模糊不清就要使用“ 目标车辆参照物法” 。但尽量不要采取此方法, 因为在计算车速时, 要在轴间距上取到完整的帧数很难实现, 所以当车速> 45 km/h时, “ 目标车辆参照物法” 的速度计算值要明显偏高。

4)弯道的视频图像测速必须在对现场实际测量后方可进行计算。

参考文献
[1] 宋涛, 庄雷, 刘刚, . 基于视频的车辆速度估计方法[J]. 河南大学学报(自然科学版), 2010, 43(1): 55-58.
(SONG Tao, ZHUANG Lei, LIU Gang, et al. Vehicle speed estimation method based on video[J]. Journal of Henan University (Natural Science Edition), 2010, 43(1): 55-58. ) [本文引用:1]
[2] 交通部公路科学研究院. 公路交通标志和标线设置规范: JTG D82[S]. 北京: 人民交通出版社, 2009: 49-57.
(Highway Science Research Institute of the Ministry of Communications. Specification for the setting of highway traffic signs and markings: JTG D82[S]. Beijing: People’s Communications Publishing House, 2009: 49-57. ) [本文引用:1]
[3] 吴启. 基于视频与轴距鉴定车速的研究[J]. 湖北警官学院学报, 2014, 154(7): 168-169.
(WU Qi. Research on speed identification based on video and wheelbase[J]. Journal of Hubei Police College, 2014, 154(7): 168-169. ) [本文引用:1]
[4] 何烈云. 帧间差分法车速测算技术误差分析与处理[J]. 中国人民公安大学学报(自然科学版), 2014, 79(1): 56-59.
(HE Lieyun. Technical error analysis and treatment of speed measurement by inter-frame difference method[J]. Journal of people’s Public Security University of China (Natural Science Edition), 2014, 79(1): 56-59. ) [本文引用:1]
[5] ISHIKAWA, HIROTOSHI. Computer simulation of automobile collision-reconstruction of accidents[J]. SAE Paper, 1985, 851729: 112-120. [本文引用:1]