目前,无砟轨道结构被普遍运用于高速铁路线路运营当中。在温度荷载和列车荷载等外界因素的作用下,层间结构普遍存在变形协调不良而产生离缝的问题,无疑会对层间结构状态造成影响,形成安全隐患。其中,尤以离缝宽度影响最大,特别是在持续高温条件下,因离缝量过大而出现胀板病害,造成线路高低不平顺等问题,影响列车的运行安全。常规工务巡检作业中,往往采用塞尺、直尺等人工检查方式测量离缝特征,检查效率和精度较低,与维修“天窗”时间短的矛盾凸显。同时,传统的传感器监测方法在长期的监测过程中存在破坏轨道结构、耐久性差、设备安装繁琐、造价昂贵等诸多问题。因此,对无砟轨道层间离缝宽度的非接触式实时在线监测有着重要的理论意义与工程价值。本文研究了基于图像处理技术的无砟轨道层间离缝宽度变化的测量方法,并对测量结果进行了分析,主要研究内容如下:(1)分析传统图像处理方法应用于离缝宽度测量中的可行性。在视觉测量方法的基础上建立无砟轨道层间离缝宽度变化测量的理想模型,并基于该模型,提出一种基于单目视觉的离缝宽度变化测量方法,并给出具体的计算步骤。(2)针对铁路现场的监测环境,从实际需求出发,搭建一套基于图像处理的非接触式离缝宽度在线监测系统。给出系统的总体设计方案,对系统的硬件组成进行介绍,设计适用于铁路现场的人工标记点,并根据标记点特征进行识别。(3)提出一种高精度标记点中心定位方法,改进传统Canny边缘提取算法,提高了算法的鲁棒性,并通过高斯拟合方法验证所提方法的优越性。给出恶劣环境条件下残缺圆的圆心定位方法。通过室内试验,对测量中的关键参数进行对比分析,得到最适测量参数,验证所提测量方法的可行性与准确性。(4)基于现场实测数据,对不同位置处的层间离缝宽度变化规律进行统计分析。对离缝宽度变化量与现场的气象参数进行频域分析,得出二者周期相关性。基于正态分布函数的应用,对造成层间离缝宽度变化异常的气温条件进行判定,进而科学指导养修。