本文针对重轨表面机器视觉成像后图像存在的照度不均问题，结合重轨多曲率组合表面特点以及机器视觉相关理论，从重轨多曲率组合表面成像光路优化配置和曲面图像校正两方面入手，搭建相关平台，设计成像优化方法和图像校正算法，为提高重轨表面缺陷成像质量提供了理论与实践依据。主要研究工作如下:　　(1)根据重轨多平面-多曲面组合的表面特点，分析重轨表面视觉成像的光照度传递规律及影响因素，设计了重轨表面成像检测方案，搭建重轨表面成像硬件平台。设计光照角度优化实验方案，基于图像清晰度评价确定光源布置型式及优化照射角度，为重轨表面成像优化提供实验方法。　　(2)分析重轨曲率表面图像光照不均特征，提出了一种基于图像像素的行均值比校正方法，与传统图像校正方法对比分析表明，该方法校正图像灰度分布均匀，能有效解决重轨曲面图像光照不均问题。　　(3)进一步研究重轨表面缺陷图像滤波及边缘分割算法，分别利用高斯滤波法对重轨图像进行平滑去噪，利用阂值分割法和边缘检测法对缺陷图像进行对比分析。结果表明，成像质量优化后，利用Canny算子边缘检测效果满足使用要求，降低了缺陷特征提取算法难度。