进入二十一世纪以来,我国铁路交通快速发展,无论是城市轨道交通还是高速铁路,都呈现出迅猛增长的势头。如何在线对轨道进行高效准确的无损检测就显得越来越重要。传统的检测方法检测精度不高,而近年来计算机视觉技术的快速发展,已经在多个领域广泛应用,在轨道检测方面也有一定研究和应用的出现。但是也存在某些不足:在光源的选择方面,激光相比普通光源优点更多,如何有效配置;在图像采集阶段,如何在激光光源下完成相机的标定以及精确控制相机的扫描;在图像处理阶段,针对轨道表面图像的灰度特点,边缘检测的效果有待提高。针对以上问题,本文依据计算机视觉理论基础,使用激光光源和高速线阵CCD摄像机,设计搭建轨道平整度检测系统,主要包括搭载图像采集系统硬件平台和图像处理与分析软件系统。本文的主要研究内容有三点:(1)设计研究针对轨道表面图像的采集方案,图像采集系统的硬件平台及其运动方案,设计PLC和上位机控制程序,以实现高速高清轨道图像的实时采集。(2)完成摄像机的标定,实现图像在四种坐标系下的转换,使用棋盘参照物标定板来完成双目摄像机内外参数的标定。(3)设计研究轨道平整度图像处理算法,主要包括使用直方图均衡化来增强动态范围,中值滤波法去除轨道图像的高斯噪声,提出并实现一种基于改进蚁群算法的边缘检测方法来实现图像分割,再根据边缘图像的特征信息进行图像匹配,利用三角测量原理完成三维重建,提取平整度深度信息,完成平整度检测。本论文在实验室中模拟大型轨道检测车工作时的实际情况,验证系统整体性能与算法的有效性。该系统的输入图像清晰,快速,稳定,检测精度提高,使用改进算法比传统算法的表现更好,对解决平整度检测研究以及对后续的轨道全面检测研究有一定贡献。