基于固定视频图像精准确定道路交通事故接触点的方法及案例分析
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摘 要 道路交通事故接触点是指道路交通事故当事车辆（或称“目标车辆”）或行人在碰撞初始时刻产生力的作用的部位在路面上的正投影点。本文根据摄影原理、三角形相似原理和射影下的交比定律，提出了使用固定视频监控设备所拍摄的视频录像精准确定道路交通事故接触点的方法并用实例进行了详细阐述。
关键词 接触点；视频图像；目标车辆；特征点；参照物；参照距离
引言
在道路交通事故司法鉴定工作中，往往需要确定道路交通事故发生瞬时各目标车辆或行人位置来分析各目标车辆或行人运动状态、事故发生发展过程以及采取了何种紧急措施等等；在认定道路交通事故责任工作中，往往需要确定道路交通事故发生瞬时各目标车辆或行人位置来确定其空间路权等问题；随着现代汽车技术的发展，尤其是ABS防抱死系统的使用以及环境条件的多样性，在道路交通事故现场遗留的轮胎印痕通常并不明显，有时候虽然轮胎印痕非常明显，但并没有轮胎印痕突变点（如转折、突然加重、突然减轻或终止、短促的搓痕等），此情况下利用轮胎印痕突变性判断接触点位置十分困难。视频监控技术的广泛应用，为道路交通事故接触点的确定提供了大量信息。本文在理论和实际案例上提出了利用摄影原理、三角形相似原理和射影下的交比定律精準确定目标车辆与目标车辆或行人接触点位置的方法。
1 利用视频图像确定接触点的理论依据
1.1 在视频图像图片上绘图的理论依据
在射影几何学里普通元素和无穷远元素是不加区别的：射影平面中任何两直线必定相交，两平行直线相交于无穷远；射影空间里任意平面也必定相交，两平行平面相交于无穷远直线。
1.2 计算视频图像图片上任意平面内两个特定位置距离的理论依据
根据照相机的成像原理：视角范围内通过镜头焦点的直线上大于等于一倍焦距以外的被摄体都成像于同一成像平面的同一点。
当目标车辆运动轨迹垂直于镜头光学轴线时：目标车辆运动轨迹平行于成像平面，根据三角形相似原理，目标车辆的实际移动距离与实际参照距离之比等于目标车辆的图上移动距离与图上参照距离之比；
当目标车辆运动轨迹不垂直于镜头光学轴线时：根据射影下的交比定律，共线四点在射影的交比与射影前的交比相等。点列的交比的几何意义是有关角的正弦之比或三角形面积之比，与直线间有无角度无关，利用射影下的交比定律计算视频图像图片中任意平面内两个特征点的距离不存在理论误差[1]。
2 利用视频图像精准确定道路交通事故接触点的方法及案例
2.1 确定接触点的方法与步骤
（1）利用软件确定视频图像文件的唯一性；
（2）逐帧检验视频图像，找到并截取目标车辆与其他客体（可能是另一个目标车辆或行人等）接触碰撞初瞬时帧的视频图像（简称“接触瞬时截图”）；另外再截一张目标车辆停止后的截图（简称“停止位置截图”）；有必要时还需要截取一张道路环境参照物（如分道线、斑马线边界等）比较明显的视频截图（简称“参照线截图”），参照线截图可以从事故现场视频图像文件中截取，也可以从与录制事故现场视频录像同设备、同机位、同角度和同参数录制的任何时段的视频图像中截取，如果道路环境参照物仍然不明显，可在事故发生区域设置定位点（如在事故发生区域摆放一个与道路平行的、醒目的和已知各边长的正方形“田”字格）后再录制并截取；
（3）在停止位置截图中两个目标车辆特征点处（尽量选取目标车辆车轮与地面接触点）各设置一个虚拟参照点（当目标车辆运动轨迹垂直于镜头光学轴线时，在停止位置截图中两个目标车辆特征点的任意一处设置一个虚拟参照点即可；但当目标车辆运动轨迹不垂直于镜头光学轴线时，必需设置两个参照点）并将其叠加到接触瞬时截图中，在接触瞬时截图中找到与设置虚拟参照点对应的目标车辆的两个特征点；当需要从参照线截图中获取相关信息时，在参照线截图中描绘相关参照点或线并叠加到接触瞬时截图中；
（4）在接触瞬时截图中根据在视频图像图片上绘图的理论进行绘图，利用目标车辆参照距离和道路环境参照距离，根据摄影原理、三角形相似原理（当目标车辆运动轨迹垂直于镜头光学轴线时）及射影下的交比定律（当目标车辆运动轨迹不垂直于镜头光学轴线时）计算碰撞后目标车辆所移动距离；
（5）以碰撞后目标车辆移动距离为依据，根据事故现场图目标车辆停止位置、目标车辆参数、目标车辆接触部位与目标车辆特征点之间的关系计算确定接触点。
2.2 确定接触点的事故案例
（1） 灰色小型轿车与行人在路口发生交通事故
①案情简要及鉴定项目：由南向北行驶的灰色小型轿车在路口与行人发生交通事故；根据办案需要，委托鉴定事发时行人是否在斑马线内。
②检验视频文件所见：委托人提取了事故发生期间事故现场由西南向东北方向录制的视频图像资料，该视频图像资料为MP4类型文件，文件大小为83.2M，文件哈希值MD5为1FC4523FF5AA131489242A12579BB4ED，播放流畅，播放总时长为05分50秒，共10630帧，帧频率为帧/秒。按时间顺序，在视频图像中依次检见以下内容：在视频图像画面中心偏右一辆公共汽车由左下向右上驶过后，有三个行人开始由右上向左下步行，稍后一辆灰色小型轿车在视频画面右侧由右下向左上进入视频监控范围，当灰色小型轿车行驶至视频画面中心偏右位置时，其中一个被灰色小型轿车遮挡肩部以下身体的行人头部开始倾倒，灰色小型轿车向左减速后停止在视频图像画面中心偏上位置，行人倒在灰色小型轿车停止位置左后轮附近；视频图像中看不到碰撞时行人双脚远端的位置和路口斑马线的边界。
③分析判断：视频截图3是灰色小型轿车与行人接触碰撞初瞬时截图，视频截图1是灰色小型轿车与行人接触碰撞前能够体现行人各部位比例的截图，视频截图2是能够分辨确定事故路口斑马线边界的截图；在视频截图1中找到并描绘行人轮廓（见视频截图1中白色人形）并将其叠加到视频截图3中，将叠加到视频截图3中的行人轮廓的头部移动缩放至完全与视频截图3中行人头部重合的位置，则叠加到视频截图3中行人轮廓双脚远端的位置就是灰色小型轿车与行人接触点；在视频截图2中找到并描绘路口斑马线南北端边界并将其叠加到视频截图3中知：灰色小型轿车与行人接触碰撞初瞬时行人双脚远端在斑马线北边缘北侧，未在斑马线南北端边界区域内[2]。 （2） 四轮拖拉机与两轮摩托车事故
①案情摘要及鉴定项目：某日深夜，由南向北行驶的四轮拖拉机组挂车左前部与由北向南骑行的两轮摩托车前侧偏左部接触碰撞；办案交警到达现场时，事故车辆位置已经改变，在事故现场路面上未见有轮胎印痕、倒地划痕散落物等确定接触点的痕迹，根据办案需要，委托鉴定四轮拖拉机与两轮摩托车接触点。
②检验视频文件所见：委托人提取了事故发生期间事故现场由东南向西北方向录制的视频图像资料，该视频图像资料记录了两车开始碰撞后的过程，但在视频监控范围内捕捉不到道路环境参照物，也不能同时捕捉到目标车辆已知距离的两个特征点，只能捕捉到两车碰撞初瞬时四轮拖拉机右前轮外侧与地面接触点的空间位置。
③分析判断：在办案交警的全程监督下，首先在事故现场图定位电杆南3.0m处正西的道路东边缘上设置一个参照点A（放置一张A4白纸，下同），然后依次在A点南3.0m和6.0m处道路东边缘上各设置一个参照点B、C，在参照点A、C正西道路西边缘上各设置一个参照点E、F，最后在CE两点中间位置（根据事故现场图及现场复核：事故现场道路总宽为5.0m）设置一个 视频截图4。
参照点D；设置好参照点后，用录制事故现场视频文件的监控设备在相同机位和角度用相同参数对其进行录像并截图，在该截图中找到设置的参照点并将其叠加到从事故现场视频录像上截下的两车接触碰撞初瞬时的视频截图4中，在视频截图4中分别连接并延长道路东边缘和西边缘上的参照点的道路东边缘线和西边缘线，道路东西边缘线相交于（在视频画面监控范围外），连接并延长的道路中心线位置，在视频截图4中分别连接并延长AF和CE，找到其交点（在视频画面监控范围外），在视频截图4中找到四轮拖拉机右前轮外侧与地面接触点的空间位置G（视频截图4中白色三角指向处），连接并延长分别交道路东西边缘线和中心线于I、J、H点；测得AB、BC、CI、IG、GH、HJ之间的图上尺寸分别为（以s加两个小写字母下角标表示两个字母之间的图上尺寸，下同）、、、、和个长度单位；设两车碰撞初瞬时四轮拖拉机右前轮外侧与地面接触点的空间位置在定位点I南x米、道路中心线东y米处；根据射影下的交比定律：
3 结束语
利用固定视频图像精准确定道路交通事故接触点的方法，已历经了四年以上的实际应用检验，过往实际工作中遇到的无法用路面痕迹确定接触点的疑难案件，用本文阐述的方法得到圓满解决。
参考文献
[1] GA/T 1133-2014.基于视频图像的车辆行驶速度技术鉴定[S].北京：中国标准出版社，2014.
[2] 约翰·塔巴克.几何学：空间和形式的语言[M].北京：商务印书馆，2008：201.
[3] 赵凯华.新概念物理教程，光学[M].北京：高等教育出版社， 2004：33.
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