轨道不平顺是限制铁路高速化的重要因素。有资料表明,轨道不平顺是引起列车激烈振动的主要原因,严重的轨道不平顺会威胁列车行车安全,必须加以重视。因此,轨道检查仪等轨检设备朝着轨道不平顺的高精度检测方向发展。其中,应用了激光准直技术的轨道检查仪是当前轨检领域的研究热点。但是,当前激光准直轨检仪的光电测量端采用单相机取像测量,存在设备体积笨重,激光光斑位置检测精度不高的问题。针对此问题,本文提出了一种基于多路相机实时拼接的激光准直测量系统,使用四路相机组成矩阵阵列形式,利用视频图像拼接技术对各相机采集的画面进行拼接,最后在拼接图像的基础上进行激光光斑位置检测。相比于单相机测量,在采集同等画幅的画面下,本文提出的测量系统体积小,且对激光光斑位置检测精度更高。通过需求分析,本文对提出的基于多路相机拼接的激光准直测量系统进行研究实现:首先,分析了引入多路相机后测量系统的测量实用性,确定了“田”字形阵列方式为本文的相机排列方案;同时对本文涉及的相机与镜头进行选型,并通过张正友标定法对相机与镜头的畸变误差进行修正,搭建了测量系统样机。随后,基于测量系统样机和相机排列方式,对四路相机的实时拼接进行研究:包括图像预处理,图像配准,图像融合。其中关键部分是图像配准与图像融合,本文采用SIFT算法作为图像配准中的特征提取算法,并对其进行改进,在待配准图像间进行ROI区域划分,在每幅图像的ROI区域上进行特征提取,提高特征匹配准确性;在特征匹配上,本文使用RANSAC算法,剔除大量异常匹配。由于本文测量系统相机位置固定,采集画面与相机间相对位置固定,故图像配准只需进行一次,计算出相机间的单应性矩阵后存储至本地,后续无需计算直接读取使用,保证了拼接的实时性。经过图像配准计算出单应性矩阵后,本文采用渐入渐出对配准后的图像进行融合,使得融合图像无明显拼接缝且过渡自然,有效实现了四路相机的采集图像拼接。最终达到实验效果如下:单相机图像分辨率为2048×1536,因图像间存在重叠区域,故拼接后图像分辨率为3429×2791,在相机图像采集帧率为6fps情况下,拼接显示帧率为2fps。然后,对本测量系统采集到的光斑图像使用灰度重心法进行坐标提取,在算法精度上可以达到0.1pixel,同时计算了本测量系统的像素当量为0.0683mm/pixel。此外,本文将Qt作为开发平台,使用C++语言编写用户图形交互界面,在界面上实时显示拼接图像和坐标提取结果。最后,对本文搭建的测量系统进行成像实验与精度测定实验。实验结果表明本测量系统可以对采集光斑图像下的相机画面进行实时拼接显示,同时得到了系统的测量精度为0.0841mm。