基于視頻與軸距鑒定車速的研究

吳啟

（湖北警官學(xué)院，湖北 武漢430035）

基于視頻與軸距鑒定車速的研究

吳啟

（湖北警官學(xué)院，湖北 武漢430035）

在道路交通事故處理與責(zé)任認(rèn)定中，對(duì)交通事故車輛車速鑒定，已成為交通事故司法鑒定的重要內(nèi)容之一。根據(jù)視頻的幀速率、車輛的軸距，可以計(jì)算出車輛行駛的平均速度。該方法不必到事故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量，只需現(xiàn)場(chǎng)錄像資料和行駛車輛的軸距信息，便可測(cè)定車速。

視頻資料；鑒定；車速軸距

一、引言

速度，是物理學(xué)中描述物體運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要參數(shù)，它表明物體在單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的位移，其大小V＝S／T，是平均速度。交通事故中所指車速，是指事故發(fā)生前的瞬時(shí)速度，是描述車輛運(yùn)動(dòng)快慢狀態(tài)的重要參數(shù)。理論上來(lái)說(shuō)，瞬時(shí)速度只是一個(gè)估計(jì)值，精確計(jì)算的時(shí)間應(yīng)無(wú)限小，但不為0，其大小V＝ds／dt，是個(gè)極限速度，但實(shí)際中，很難檢測(cè)到時(shí)間無(wú)限接近于0的移動(dòng)距離。因此，依舊使用求平均速度的方法，來(lái)尋找車輛的瞬時(shí)速度。車速的確定關(guān)鍵，是尋找車輛運(yùn)動(dòng)的已知距離與之相對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并要求相對(duì)應(yīng)的時(shí)間足夠小，越小所求速度越接近車輛的瞬時(shí)速度，即車輛經(jīng)過(guò)某點(diǎn)的車速。

車輛直線向前運(yùn)動(dòng)，其后輪始終要經(jīng)過(guò)前輪經(jīng)過(guò)的地方。以前輪經(jīng)過(guò)的某一點(diǎn)為參照點(diǎn)，后輪都經(jīng)過(guò)參照點(diǎn)時(shí)，車輛向前移動(dòng)的距離正好是前輪與后輪之間的距離即軸距。對(duì)于軸距，只要知道車型，就可查找到車輛軸距的大小。

時(shí)間是連續(xù)的，但記錄讀取時(shí)間沒(méi)有辦法連續(xù)。目前錄像資料中能夠讀取的記錄時(shí)間一般只能精確到秒，對(duì)于時(shí)速為50公里／小時(shí)的行駛速度，一秒鐘車輛要移動(dòng)近14米，顯然精確到秒的時(shí)間，與車速的計(jì)算精度和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況相差太遠(yuǎn)。監(jiān)控錄像記錄圖像是以1秒鐘存儲(chǔ)多少幀視頻圖像來(lái)記錄和再現(xiàn)圖像，并且相對(duì)固定，時(shí)間間隔也均勻，因此，可以采用幀來(lái)計(jì)算時(shí)間。

二、時(shí)間的確定

車輛的后輪經(jīng)過(guò)前輪經(jīng)過(guò)的地方所用時(shí)間，可以通過(guò)視頻圖像相關(guān)幀數(shù)來(lái)確定。

（一）確定視頻錄像的幀速率P

幀速率是指視頻錄像中每秒記錄靜止圖片的數(shù)量，即幀數(shù)／秒。要生成平滑連貫的動(dòng)畫效果，幀速率一般不小于8幀／秒。電影的幀速率為24幀／秒，視頻的幀速率為25幀／秒，記錄和再現(xiàn)動(dòng)態(tài)影像內(nèi)容時(shí)，幀速率愈高愈好。

目前，大部分監(jiān)控錄像的幀速率都是采用25幀／秒的格式，但也有部分視頻監(jiān)控系統(tǒng)的幀速率不采用25幀／秒的格式。幀速率不同的監(jiān)控錄像系統(tǒng)有可能不同；也可能視頻圖像在記錄時(shí)有可能丟幀，因此，監(jiān)控錄像的幀速率需要通過(guò)多種方法進(jìn)行核查。

用視頻播放器“單幀前進(jìn)”或“單幀后退”鍵，對(duì)應(yīng)錄像顯示的時(shí)間進(jìn)行數(shù)幀，查看每秒鐘有多少幀圖像；對(duì)不能單幀播放的視頻播放器，可用其他能播放的公用視頻播放器查看；還可用視頻文件的屬性所顯示的總幀數(shù)除以總時(shí)間來(lái)計(jì)算幀率。一般情況下，可采用上述兩種方法相互印證，以防止由錄像本身跳幀或缺幀而引起的計(jì)算誤差。

（二）選取起始特別幀和終點(diǎn)特別幀

利用視頻播放器“單幀前進(jìn)”或“單幀后退”鍵反復(fù)播放錄像資料，在要求鑒定車速的路段上，選取前后輪都經(jīng)過(guò)的某一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，前輪經(jīng)過(guò)的幀定為起始幀，后輪經(jīng)過(guò)的幀作為終點(diǎn)幀。要求參考點(diǎn)必須在測(cè)定車速的路段、測(cè)定車輛前后輪都在視線范圍內(nèi)且圖像比較清晰。

（三）確定起始特別幀和終點(diǎn)特別幀相差幀數(shù)

利用視頻播放器“單幀前進(jìn)”或“單幀后退”鍵，讀取起始幀到終點(diǎn)幀的幀數(shù)差，或利用專用軟件將該段錄像轉(zhuǎn)化為單幀圖像再來(lái)查看幀數(shù)差。

三、移動(dòng)距離確定

車輛在監(jiān)控錄像畫面視野中直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，行駛車輛的前輪經(jīng)過(guò)的某一參照點(diǎn)，后輪也一定會(huì)經(jīng)過(guò)。選擇前輪經(jīng)過(guò)參照點(diǎn)的幀為起始幀，后輪經(jīng)過(guò)參照點(diǎn)的幀為終點(diǎn)幀，那么，在起始幀到終點(diǎn)幀的時(shí)間內(nèi)，車輛行駛的距離就是車輛的軸距。然而，視頻記錄的幀圖像往往不一定正好記錄到前后輪重合在參考點(diǎn)，或差一點(diǎn)或過(guò)一點(diǎn)，也就是車輛移動(dòng)的實(shí)際距離比車輛的軸距小一點(diǎn)或大一點(diǎn)，這樣必須通過(guò)起始幀與終點(diǎn)幀圖像重疊，查看圖像中差多少或過(guò)多少的比例關(guān)系，計(jì)算車輛行駛的實(shí)際距離。

（一）車輛軸距的大小L

車輛的軸距是固定的，只要知道了車型就可以查尋到。通常可通過(guò)3種方法獲?。阂皇峭ㄟ^(guò)公安交通管理部門在公安網(wǎng)上調(diào)取車輛的登記信息來(lái)獲取車輛的軸距；二是通過(guò)因特網(wǎng)上查找車輛的配置參數(shù)來(lái)獲取車輛的軸距；三是通過(guò)車主提供的車輛的登記信息來(lái)獲取車輛的軸距。

（二）標(biāo)注前后輪軸心

使用photoshop軟件，打開起始幀圖像文件，使用直線工具連接車輛前后輪軸心，并標(biāo)明軸心位置（圖1）。同樣標(biāo)注終點(diǎn)幀圖像中前后輪軸心位置（圖2）。

圖1 起始幀圖像

圖2 終點(diǎn)幀圖像

（三）重疊標(biāo)注好的幀圖像

在終點(diǎn)幀圖像窗口中使用移動(dòng)工具，將終點(diǎn)幀圖像移動(dòng)到起始幀圖像窗口中，在圖層窗口中選擇“不透明度”為50%，對(duì)齊重疊好幀圖像（圖3）。

圖3 重疊幀圖像

（四）測(cè)量車輛各軸心之間的距離

使用photoshop軟件，啟用“標(biāo)尺工具”，分別測(cè)出重疊圖像中各軸心之間間距的相對(duì)大小。

四、車速的計(jì)算

（一）車輛移動(dòng)的實(shí)際距離S

由于透視變形，圖像中不同點(diǎn)的放大倍率不同，導(dǎo)致單一按起始幀和終點(diǎn)幀重疊圖像中的比例關(guān)系，計(jì)算前后軸心重疊差距不準(zhǔn)確。因此，分別以起始幀圖像中的前后軸心的距離和終點(diǎn)幀圖像中的前后軸心的距離為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出起始幀圖像中的前輪與終點(diǎn)幀圖像中的后輪之間的距離進(jìn)行平均，作為起始幀圖像中的前輪與終點(diǎn)幀圖像中的后輪之間的實(shí)際距離。用車輛軸距減去或加上起始幀圖像中的前輪與終點(diǎn)幀圖像中的后輪之間的實(shí)際距離，就是車輛移動(dòng)的實(shí)際距離。

（二）車輛移動(dòng)的速度V

設(shè)定視頻圖像的幀速率為P，車輛移動(dòng)的實(shí)際距離S，起點(diǎn)幀和終點(diǎn)幀之間統(tǒng)計(jì)的幀數(shù)差為N，則可根據(jù)下列公式計(jì)算出車輛在起點(diǎn)幀和終點(diǎn)幀間的平均速度V：

其中：

P為視頻圖像的幀速率，單位：幀／秒

S為車輛移動(dòng)的實(shí)際距離，單位：米

N為起點(diǎn)幀和終點(diǎn)幀之間的幀數(shù)，單位：幀

五、分析說(shuō)明

目前，視頻監(jiān)控廣泛地應(yīng)用于社會(huì)面防控，使利用視頻資料進(jìn)行交通事故車輛速度鑒定有了充分的條件?；谟幂S距鑒定車速的方法操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度較高、誤差較小，不受車輛性能、路面狀況、駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)能力及操控能力等因素的影響，也不受視角因素影響，不會(huì)出現(xiàn)選點(diǎn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致測(cè)算錯(cuò)誤，有效彌補(bǔ)了常用車速鑒定方法的不足。

第一，該方法簡(jiǎn)便實(shí)用。不用到現(xiàn)場(chǎng)，所提供檢材和樣本，只要視頻資料和車輛信息，簡(jiǎn)單明確。

第二，該方法科學(xué)合理。距離小，計(jì)算的平均速度更接近瞬時(shí)速度，時(shí)間用幀計(jì)算比秒更精準(zhǔn)，移動(dòng)距離按比例進(jìn)行校正更加準(zhǔn)確，軸心選點(diǎn)可按比例確定避免誤差。

第三，利用視頻圖像鑒定車輛車速應(yīng)注意的問(wèn)題：

（1）根據(jù)司法鑒定的有關(guān)要求，送檢視頻文件只能采用復(fù)制的拷貝到計(jì)算機(jī)中，以確保送檢視頻資料的真實(shí)性和檢驗(yàn)鑒定的可重復(fù)性。

（2）核查視頻圖像幀速率時(shí)，若發(fā)現(xiàn)有丟幀現(xiàn)象，因幀數(shù)統(tǒng)計(jì)與實(shí)際不符，該方法不能用于肇事車車速的鑒定。

（3）要求錄像播放器具備單幀播放功能，以便對(duì)圖像序列進(jìn)行逐幀分析，如果原播放器不具備這一功能，需對(duì)錄像格式進(jìn)行無(wú)損轉(zhuǎn)換。

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A

1673―2391(2014)07―0168―02

2014-04-01 責(zé)任編校：李 烽

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