交通运输事业对于我国国民经济的发展具有深远影响。其中铁路运输极大地促进了我国经济的发展,我国铁路线路现在主要铺设的是温度应力式无缝线路,这种无缝线路的应用不仅节约了大量的铁路材料,而且减少了能源能耗,最重要的是减少了钢轨与列车之间的撞击,延长了列车与钢轨的使用寿命,减少了铁路维护维修的成本。但是在温差较大的北方地区,钢轨在夏季容易出现胀轨跑道,在冬季则容易出现断轨,对于列车的安全行驶不利,容易引发安全事故。所以需要对钢轨的位移进行监测,但是传统的监测手段不仅不能做到实时监测,而且还会耗费大量人力和物力。根据这种位移监测现状,设计了一种能够实时监测钢轨位移变化的新型位移监测系统。本文的主要研究工作如下:（1）提出了一种基于ArucoTag的定位算法。在定位中采用的是4×1的ArucoTag标签,确定标签的中心为基板坐标系的原点,算法中使用定位中识别到的每个相机坐标系下ArucoTag的位姿估计与数学运算中得到的每个ArucoTag坐标系下基板的位姿估计进行矩阵运算,运算结果进行均值滤波处理,最终得到求解的相机坐标系下基板的位姿估计。将每次得到的该位姿估计中的平移向量提取后并进行差值运算,将得到标签三个方向上的位移偏移值。（2）设计并实现了位移监测系统,该系统包括数据采集硬件和监测平台软件,数据采集硬件采用的控制器是STM32并移植了嵌入式操作系统来高效处理任务,按照预先设定好的时间间隔进行任务处理。采用工业级摄像头,通过改进的图像定位算法,识别钢轨上固定的ArucoTag标签,实现钢轨位移数据的采集,并将其部署在树莓派上实现与STM32控制器的数据传输。铁路线路的其他监测数据则通过各种类型的传感器进行采集。STM32控制器将采集到的数据通过无线传输模块NB-Io T发送到监测平台进行监测。实现了基于Fast API框架的位移监测平台。该平台包括基于百度地图API的地图定位和数据可视化。（3）对算法进行了验证及分析,结果表明该算法提高了测试精度,具有良好的稳定性。在铁路现场对系统进行了测试,结果表明系统性能良好。