翻浆冒泥作为常见的重载铁路路基病害,产生原因较为复杂,具有周期性和定点性的特点。病害处钢轨在列车荷载作用下垂向位移幅值增加,严重时威胁行车安全。长期监测钢轨垂向位移对指导线路养护、保障列车安全行驶,掌握翻浆冒泥病害形成过程,分析成因机理具有重要意义。针对传统监测方法的局限性,本文提出一种基于数字图像处理(Digital Image Processing,DIP)技术的结构位移监测方法。使用红外感应相机拍摄被测结构在荷载作用下的运动过程,编写动态视频处理程序,通过处理监测视频获取被测结构位移变化信息。该方法属于非接触测量,避免了与被测结构接触产生的监测误差,具有实时、远程无人监测的特点,适用于重载铁路钢轨动位移的长期监测。主要研究内容可以概括为以下几个方面:(1)根据实际监测需要,确定监测系统的组成。主要硬件包括红外感应相机、镜头、太阳能供电系统、监测板,其中监测板标靶设计为灰度与背景对比明显的圆形标靶;选择Matlab软件编写动态监测视频处理程序。(2)编写基于DIP技术的动态视频处理程序。技术流程为监测视频读取与分帧处理,感兴趣区域选取,数字图像灰度化、降噪、二值化,边缘检测、数字形态学处理、亚像素边缘定位、标靶圆识别,计算被测结构像素位移量和转换系数,获取被测结构在物理空间下的位移时程曲线。(3)通过试验室静态、动态监测试验,验证基于DIP技术的位移监测方法具有可行性,监测精度满足土木工程测量要求;确定使用最优圆拟合算法识别定位标靶圆,提取数字图像特征信息。通过对比试验,分析监测精度与拍摄距离、标靶圆半径、镜头光轴与监测板所在平面夹角、亮度等影响因素的关系。(4)在包神铁路瓷窑湾站翻浆冒泥病害处,使用基于DIP技术的位移监测方法获取钢轨在列车荷载作用下垂向位移时程曲线,验证监测方法的实用性。