信息化是铁路发展的必然趋势，线路养护维修的主要依据是轨道的不平顺状态，钢 轨断面是其中的一个重要指标。钢轨断面的非接触检测，需要先进、实用的计算机视觉 技术，主要涉及三维重构领域，其难点技术为相机内、外参数标定和图像非线性畸变的 处理。 本文在“广深波磨检测分析软件系统”项目的研究过程中，提出了“基于计算机视 觉技术钢轨断面检测系统RCSD”，以CCD数码摄像机为成像设备，系统的分析和研 究了三维重构技术的主要环节，对钢轨断面检测提出了实用的技术方案，设计并实现了 其中的摄像机标定模块，为整个RCSD系统奠定了坚实的基础。 本文提出了RCSD三维重构的总体方案，其中建立了数码摄像机针孔成像模型、内 外参数和非线性畸变参数标定的模型，这样非线性畸变和内部参数的标定可以在实验室 中完成，外部参数在上线时进行标定，从而实现了过程分解、模块独立的设计原则。 在数码摄像机成像中，图像中非线性畸变主要来自摄像机镜头中透镜的组合误差， 与拍摄时的状态有关。在目前条件下，影响图象处理质量的主要是图像中的径向畸变。 在建立图像非线性畸变数学模型基础上，应用棋格图形法求解非线性畸变。为在实验室 中进行棋格图形法设计了求解方案和计算方法。这样可以在进行三维重构之前，先对图 像进行校正，消除图像中的非线性畸变，使后续的处理在线性条件下进行。 文中详细比较了数码摄像机各个参数标定的线性方法和非线性三步法，其中，线性 标定方法不考虑图像非线性畸变，没在RCSD中应用；而非线性三步法在建立的成像模 型和非线性畸变模型基础上，将内部参数和外部参数综合起来一起标定，本文中设计了 棋格图形法来实现非线性三步法，从而完成对数码摄像机各个参数的标定。 上述的理论与技术是RCSD的核心，作为软件密集型项目RCSD中的软件技术也相 当重要。本文进行了RCSD的分析、设计与部分开发，重点研究了其中的软件技术和设 计方法，提出了详细的分析、设计方案，完成了数码摄像机标定模块的编码实现和测试 工作，并指出了其他模块应该考虑的主要问题，从而保证了理论与技术的正确性和实用 性。 [关键词]钢轨断面，计算机视觉，图象非线性畸变，摄像机参数标定，设计实现