基于视频图像的道路交通事故信号灯状态鉴定

张泽枫，冯 浩，潘少猷，张志勇，邹冬华

（司法鉴定科学研究院 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海200063）

根据《中华人民共和国道路交通安全法》第三十八条规定:“车辆、行人应当按照交通信号通行；遇有交通警察现场指挥时，应该按照交通警察的指挥通行；在没有交通信号的道路上，应当在确保安全、畅通的原则下通行。”

交通信号灯[1]是交通信号的一种形式，对于一起路口的交通事故，事故责任的划分直接取决于事故参与方进入路口时各自对应的信号灯指示状态。随着社会证据意识的逐年增强，各类监控摄像头的数量发生了迅猛地增长，这给道路交通事故信号灯状态的鉴定提供了基础条件。当前国内针对视频图像中关于事件过程检验、车辆图像检验已经有了相关标准[2-3]，但对于交通信号灯指示状态的司法鉴定研究的文献较少，业内仍没有一个统一的鉴定方法或者鉴定标准，为了探索典型的视频图像中交通信号灯指示状态鉴定的方法，本文按照提供的视频图像的类型，总结了3类典型交通信号灯指示状态的鉴定方法，并对各种情况的潜在误差进行讨论，以促进此项鉴定项目的开展及相关技术标准的制定。

1 典型视频图像中道路交通事故信号灯指示状态鉴定

交通信号灯状态鉴定是指根据被鉴定对象到达路口相关交通控制区域边界的时刻，结合信号灯配时方案（含相位图）或现场勘查的信号灯工作情况，分析出被鉴定对象行驶方向上对应的信号灯的指示状态。此类鉴定的鉴定材料为视频图像，委托方提供的检材有监控视频，有卡口照片，也有汽车行车记录仪，我们按照单个视频图像、汽车行车记录仪以及多份检材的三种类型展开，并从三个要素出发：（1）明确视频图像中目标路口交通信号控制主体是否为交通信号灯；（2）明确视频图像中是否包含交通信号灯，以及目标信号灯的指示状态；（3）明确视频图像中被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界，探索出各类情况下的信号灯指示状态的鉴定方法。

1.1 利用单个监控视频或卡口照片计算分析目标信号灯的指示状态

（1）图像可以检见被鉴定对象到达路口相关交通控制区域边界，且可以检见目标信号灯的指示状态的，鉴定意见显而易见（图1）。

图1 目标信号灯及被鉴定对象到达目标区域均可见

（2）图像中可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻，但不可以检见目标信号灯指示状态，却在图像中可以检见路口其他方向信号灯指示状态的，可以结合路口信号配时方案或现场勘查的信号灯工作情况，分析计算出目标信号灯的指示状态（图2）。

图2 目标信号灯不可见但被鉴定对象到达目标区域可见

（3）图像不可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻，但可以检见目标信号灯指示状态的（图3）。

①在图像中标定出被鉴定对象所在位置，利用标定位置至被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的距离（该段距离不宜过长），结合被鉴定对象通过该段距离的速度（根据GB/T 33195-2016《道路交通事故车辆速度鉴定》[4]、GA/T 1133-2014《基于视频图像的车辆行驶速度技术鉴定》[5]），计算出其通过该段距离的时间，再利用被鉴定对象在标定位置的时刻，计算出其到达路口相关交通控制区域边界的时刻，最后分析目标信号灯在该时刻的指示状态。

②在图像中标定出被鉴定对象在某一位置的时刻A，结合目标信号灯指示状态的某一时刻B，计算出两个时刻的时间差（该时间差不宜过长），利用被鉴定对象在该时间差内的速度，计算出其在该时间差内通过的距离M，再利用时刻A中被鉴定对象的所在位置到其到达路口相关交通控制区域边界的距离N，比较距离M、N的差值，最终分析出被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界时目标信号灯的指示状态。

图3 目标信号灯可见但被鉴定对象到达目标区域不可见

（4）图像不可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻，也不可以检见目标信号灯的指示状态的，但图像中可以检见路口其他方向信号灯的指示状态的，首先要结合路口信号灯配时方案或现场勘查的信号灯工作情况，计算分析出图像中目标信号灯的工作情况。然后按照1.1中的（3）中的步骤，计算分析出目标信号灯的指示状态（图 4）。

图4 目标信号灯及被鉴定对象到达目标区域均不可见

1.2 利用汽车行车记录仪拍摄的视频（主视角）计算分析目标信号灯的指示状态

（1）利用被鉴定车辆搭载的汽车行车记录仪拍摄的视频计算分析目标信号灯的指示状态的，首先应分析图像下边缘与被鉴定车辆车头的距离关系，再通过图像显示的目标信号灯的工作情况，分析出被鉴定车辆到达路口相关交通控制区域边界的时刻的目标信号灯指示状态（图5～6）。

（2）利用被鉴定车辆以外的其他车辆搭载的汽车行车记录仪拍摄的视频计算分析目标信号灯指示状态的。

①利用被鉴定车辆后方车辆搭载的汽车行车记录仪拍摄的视频的，图像中应检见出被鉴定车辆进入路口相关交通控制区域边界的时刻及目标信号灯的指示状态。

②利用被鉴定车辆对向车辆或垂直方向车辆搭载的汽车行车记录仪拍摄的视频的，图像中应检见出被鉴定车辆进入路口相关交通控制区域边界的时刻及路口某个信号灯的工作情况，结合路口信号灯配时方案及现场勘查的信号灯工作情况，计算分析出被鉴定车辆到达路口相关交通控制区域边界的时刻的目标信号灯指示状态（图7）。

图5 被鉴定对象车载行车记录仪一

图6 被鉴定对象车载行车记录仪二

图7 其他车辆车载行车记录仪

1.3 利用多份监控视频或卡口照片（多角度）计算分析目标信号灯的指示状态

基本方法：根据同一路口不同监控范围的检材中某些相同图像特征，建立不同监控范围视频图像间的时间对应关系。

图8、图9为同一事故路口的2个不同方位的摄像头拍摄的监控视频，关联方法为设法找到两段视频中的某一动态参照物到达某一标定位置的时刻。

图8 由东向西角度的监控视频

图9 由西向东角度的监控视频

（1）关联后的图像可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻或者检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的连续性，且可以检见目标信号灯的指示状态的，可以得出鉴定意见。

（2）关联后的图像可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻或者检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的连续性，却不可以检见目标信号灯的指示状态的，但图像中可以检见路口其他方向信号灯的指示状态的，结合路口信号灯配时方案或现场勘查的信号灯工作情况，计算分析出目标信号灯的指示状态。

（3）关联后的图像可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻或者检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的连续性，但不可以检见目标信号灯的指示状态的，也不可以检见路口其他信号灯的指示状态的，但可以检见事故路口多个周期内的每个相位的车流情况的，在可控范围内可以得出目标信号灯的指示状态的推论。

（4）关联后的图像不可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻或者检见被鉴定车辆进入路口相关交通控制区域边界的连续性，但可以检见目标信号灯的指示状态的，参照1.1中（3）的方法。

（5）图像不可以检见被鉴定对象进入路口相关交通控制区域边界的时刻或者检见被鉴定车辆进入路口相关交通控制区域边界的连续性，也不可以检见目标信号灯指示状态的，但图像中可以检见路口其他方向信号灯的指示状态的，首先要结合路口信号灯配时方案或现场勘查的信号灯工作情况，计算分析出图像中目标信号灯的工作情况。然后按照1.1中（3）的步骤，计算分析出目标信号灯的指示状态。

（6）多份视频图像间无法精确找到对应关系的，根据多份图像资料在一段时间内的相关性，以及多份图像资料中事故路口每个相位的车流情况、信号灯配时方案、现场勘查的信号灯工作情况，在可控范围内可以得出目标信号灯的指示状态的推论。

2 常见误差分析

2.1 由摄像头拍摄频率产生的误差

由于摄像头拍摄频率与目标信号灯发光频率不同，视频图像中的信号灯周期并不完全等同于该信号灯事发时的周期。例如当摄像头捕捉图像频率过小（如帧率为5帧/秒），目标信号灯处于变色阶段的绿灯闪烁状态，逐帧播放视频，假设第1帧图像显示目标信号灯为绿灯，第2帧图像显示目标信号灯无灯色，第3帧图像目标信号灯为黄灯，则存在第1、2帧帧间目标信号灯仍为绿灯的可能性，极端情况下存在第2、3帧帧间目标信号灯仍为绿灯的可能性。

2.2 由信号灯周期产生的误差

大部分信号灯鉴定只需用到不同相位间转换的时间关系，但少部分信号灯鉴定会涉及信号灯周期，例如被鉴定对象由东向西进入路口，该路口东西方向有直行及左转信号灯，南北方向为单一信号灯，视频图像只包含路口北侧单一信号灯，而被鉴定对象在东西方向直行与左转信号灯转换阶段进入路口，此时需要考虑路口东西方向直行信号灯的点亮时长。信号灯周期控制按照道路交通信号系统的控制方法可分为定时控制、感应控制、自适应控制和人工干预控制[6]。目前较多采用定时控制与自适应控制，在遇到自适应控制的路口时，上述情况中东西方向的直行信号灯点亮时长就存在误差，若被鉴定对象在设定的绿灯最小时长内进入路口则可以判定其在绿灯情况下进入路口。

2.3 由计算分析产生的误差

（1）针对 1.1 中（3）、1.3 中（4）及 1.3 中（5）的信号灯鉴定类型，需要先计算被鉴定对象事发时的行驶速度来还原其通过进入路口的相关交通控制区域边界所在的时刻，而受视频图像拍摄角度、清晰度以及测量误差等条件约束，鉴定人在使用被鉴定对象行驶速度这一参数前需对先行结果进行评估。

（2）针对 1.1 中（3）、1.3 中（4）及 1.3 中（5）的信号灯鉴定类型，涉及到标定位置至被鉴定对象进入路口的相关交通控制区域边界的距离，由于被鉴定对象在该段距离内存在行驶速度发生变化的可能性，故而该段距离不宜过长。假设被鉴定对象通过路口相关交通控制区域边界（图像中不可见）的速度为20 m/s，标定位置A（图像中不可见）距离相关交通控制区域边界为5m，标定位置B（图像中可见）距离相关交通控制区域边界位置为20 m，而被鉴定对象在标定位置A的行驶速度为19 m/s，其在标定位置B的行驶速度为10 m/s，那么利用1.1中（3）的方法就无法客观还原事故真实情况。

2.4 由图像配准、图形校正产生的误差

针对2.3的信号灯鉴定类型，涉及到对被鉴定车辆车头所在位置与其进入路口的相关交通控制区域边界的相对位置关系的标定，在图像配准以及图形校正过程中，存在参考点选取、测量等环节的误差，鉴定人在最终比对环节需对此类误差进行评估。

3 结论

交通信号灯是事故责任划分的依据之一，当前对于交通信号灯状态的鉴定基本依托于视频图像，本文针对不同类型的视频图像情况，提出了各自鉴定信号灯的解决方案，并对主要方法进行了常见误差的分析，具体实践过程中误差由多方面产生，鉴定人需具体案例具体分析。

现实中，当鉴定人认为此类鉴定存在误差时，会以退卷形式回复委托单位，最后的责任划分往往会趋向于无法认定的走势，但事故责任的追责还牵涉到民事责任与刑事责任，笔者设想倘若相关法律或标准能够在信号灯状态鉴定项目上给出一个置信度，或许能够帮助解决此类事故的民事责任追偿问题。

另外从本文总结出的典型视频图像中交通信号灯指示状态鉴定中可知，规避此类鉴定误差的最好方式是调整设置在路口的摄像头的拍摄角度，尤其是路口配备多个监控摄像头时，各摄像头拍摄范围应当尽可能多地拍摄到路口某一信号灯及路口相关交通控制区域边界，并且保持各摄像头拍摄范围两两重叠，如此才有助于更好地还原事故过程。

[1]GB/T31418-2015道路交通信号控制系统术语[S].2015.

[2]GA/T1020-2013视频中事件过程检验技术规范[S].2013.

[3]GA/T1019-2013视频中车辆图像检验技术规范[S].2013.

[4]GB/T33195-2016道路交通事故车辆速度鉴定[S].2016.

[5]GA/T1133-2014基于视频图像的车辆行驶速度技术鉴定[S].2014.

[6]李平凡，俞春俊，李毅，等.道路交通信号灯显示状态鉴定方法[J].中国司法鉴定，2015，（5）:106-108.