改革开放40年来,中国铁路尤其是中国高铁实现了飞速发展的卓越成就,成为一张闪亮的“国家名片”,随着铁路列车的速度不断提高、载重量不断增加,维持列车运行过程中的安全问题越来越突出。轮对是列车运行中的关键部件,其中轮对踏面轮廓尺寸是反应轮对状态的关键参数之一。准确快捷地检测出轮对踏面的关键尺寸对提高列车运行的安全性至关重要。相比于传统测量方法,基于机器视觉的轮对踏面轮廓检测系统有着精度高、效率高等优点,在轮对踏面几何参数测量中获得了广泛应用。本文主要研究了一种适用于现场的踏面轮廓检测系统,该项目依托于国家自然科学基金重点项目“高速重载极端条件下轮对状态动态监测基础问题与关键技术研究”,针对轮对踏面现场测量部分展开了理论研究、实验室验证以及现场验证。本文主要完成了以下工作:首先对轮对踏面轮廓检测系统的原理进行了研究和分析,确定了一种现场适用的技术方案和算法路线。接着研究了摄像机标模型,对径向畸变和切向畸变都进行了优化。在实验室环境中,对光学系统进行了仿真,利用仿真结果指导实验,并实验验证了其理论可行性。其次针对双目视觉的坐标约束条件进行理论研究,构建了数学模型。再针对特征点的匹配算法进行研究,分析了几种算法的区别,并用实际实验改进了各个方法,确定了最适用的改进SIFT算法,之后研究了阈值设定对匹配效果的影响,为后续图像重构奠定基础。最后通过了现场实验,实地安装测量设备,并对真实轮对进行测量和结果分析。利用直径测量系统测得的直径数据对偏心误差进行了修正。实地测量的数据显示此系统可以达到轮缘高±0.28)8)精度要求,并且具有良好的鲁棒性,符合实用性、精度高、效率高的特点,满足现场使用的测量要求。