Проточность

Исследование обстоятельств ДТП, зафиксированных видеозаписью, в значительной степени связано с решением задач определения положения и скорости ТС в кадре.

Определение текущего положения ТС производится по какой-либо его части (детали), хорошо различимой во всех кадрах на интересующем интервале записи. Для определения пройденного расстояния необходимо определить положение ТС в начальной и конечной точках траектории. 

Следует отметить, что вопрос точности определения положения ТС (как и любого другого объекта в кадре видеограммы) не находит должного освещения в методической литературе. Вместе с тем, от точности  определения положения объекта зависят практически все последующие результаты проводимого исследования.

Точность определения положения объекта напрямую зависит от резкости изображения, на которое, в свою очередь влияют четкость, которую обеспечивает оптическая система, и разрешение, определяемое фотоприемником.

Для оценки величины погрешности определения границы между объектами на изображении можно считать, что она ориентирована вдоль рядов светочувствительных элементов сенсора, граничащие объекты обладают максимальным контрастом (черное и белое поля), а  оптическая система видеокамеры обеспечивает избыточную для данного разрешения четкость.

В таком случае, если граница приходится на интервал между соседними рядами элементов матрицы, то один из рядов образует четкую белую, второй – черную линии. Точность определения границы определяется только интервалом между соседними рядами элементов.

В случае же, когда граница проходит непосредственно по ряду светочувствительных элементов, этот ряд сформирует на изображении серую линию границы, а белая и черная линии будут располагаться по сторонам от нее. Очевидно, что на таком изображении определить границу между полями можно лишь приблизительно, с точностью до 1 пикселя.

Поскольку для измерения расстояния между объектами или размеров объектов на изображении требуется определить две границы, погрешность измерения составит уже 2 пикселя.

В расчетах целесообразно оперировать относительной погрешностью, которая определяется как отношение абсолютной погрешности измерения к измеренному значению:

δ = Δx / x_изм

где:   δ – относительная погрешность измерения;

         Δx – абсолютная погрешность измерения;

         x_изм – измеренное значение.

В соответствии с изложенным, абсолютная погрешность Δx не может составлять менее 2 пикселей. Из этого следует, что при сохранении абсолютной погрешности измерений, относительная погрешность будет тем меньше, чем больший интервал измеряется.

Поскольку помимо текущего положения объектов, для решения большинства задач требуется знать и время, прошедшее между некоторыми событиями, целесообразно дать оценку и погрешности определения временных интервалов.

Как известно, видеозапись представляет собой последовательность сменяющих друг друга кадров. Таким образом, в процессе видеосъемки происходит дискретизация меняющегося во времени видеосигнала с кадровой частотой. Следует отметить, что время экспозиции кадра заведомо меньше периода смены кадров. В общем случае наблюдателю не известно, в какой момент после смены одного кадра начинается экспозиция следующего кадра и сколько она длится. Таким образом, нельзя точно определить, какому именно моменту времени в пределах периода смены кадров соответствует положение и состояние объектов, отобразившихся в текущем кадре. Исходя из изложенного, можно считать, что погрешность измерения текущего момента времени составляет не менее половины «цены деления шкалы», которое равно кадровому периоду. Тогда погрешность измерения временного интервала будет равна сумме погрешностей измерения моментов начала и окончания интервала, т.е. одному кадровому периоду – величине, обратной частоте кадров.

Удобство относительной погрешности в том, что для таких величин как скорость и замедление она будет определяться как арифметическая сумма относительных погрешностей величин, входящих в соответствующие формулы.

Попробуем оценить погрешность измерения скорости автомобиля, который за 1 секунду преодолел 20 метров, что соответствует на видеоизображении 200 пикселям.

Минимально возможная относительная погрешность определения расстояния δ_S составляет 2/200 = 0,01.

При частоте кадров 25 Гц относительная погрешность δ_t измерения временного интервала составит 1/25 = 0,04.

Средняя расчетная скорость ТС составит 20 м/с или 72 км/ч. Относительная погрешность определения скорости δ_v = δ_S + δ_t = 0,05.

Для расчетной скорости 72 км/ч относительная погрешность 0,05 соответствует абсолютной погрешности 72*0,05 = 3,6 ≈ 4 км/ч.

Таким образом, скорость ТС, определённая по видеозаписи, составит 72 ± 4 км/ч.

При расчетах не следует забывать, что погрешность в 2 пикселя является минимально возможной. Для определения действительной погрешности не обойтись без экспериментов с устройством документирования.