在长期的运营管理与线路维护过程中,需要定期对轨道交通全线隧道的建筑限界和设备限界进行检查。传统的接触式测量方法不仅检测效率低、数据不易保存,而且需要动用较多的人力物力,大型车载式测量系统又存在调度困难等缺点。因此,在充分的现场调研和前期理论研究基础上,本文提出采用机器视觉检测方法,搭载便携式运动检测平台,实现对轨道交通隧道全线限界的非接触运动检测。本文主要工作内容如下:(1)针对近景大尺度目标摄影测量问题,首先研究了机器视觉测量的相关技术,包括摄像机成像模型的建立、摄像机的标定方法;然后总结其测量特点,研究适用于近景大尺度目标轮廓测量的三角测量原理,为便携式隧道限界检测仪系统方案的设计以及关键技术的研究奠定理论基础。(2)对便携式隧道限界检测仪的总体方案以及实现的功能和检测原理进行设计和分析。采用三角测量原理,利用Pro/E三维仿真设计软件设计出便携式运动平台,并通过对各部件的选型和系统硬件设计,在DALSA相机开发环境和VC++6.0MFC开发平台下,实现便携式隧道限界检测仪的软件设计和系统集成。最终完成便携式隧道限界检测仪的总体设计,满足轨道交通全寿命周期中多阶段多时期的隧道限界检测要求。(3)针对系统研发过程中的关键技术问题,首先,利用图像的模糊处理技术提出一种针对隧道断面图像的高效处理方法,采用Sobel算子和边界中点法求取隧道激光断面轮廓的细实曲线,并根据隧道内灯光的规律变化特点,滤除灯光噪点,解决对于图像识别干扰问题;其次,研究设计了一种大型多阵列圆标定板进行系统标定工作,提出区域生长重心法实现标定图像上基准点的提取,并利用基准点匹配方法实现检测系统的标定;最后,对于标准限界匹配问题,通过角度和判别法实现对侵限点的判别,通过在VC++中进行算法模型设计,检测人工设置的侵限点,实现隧道限界的实时侵限检测。(4)在室内和现场两个方面对隧道限界检测仪进行检测误差分析,通过拆装重复性测试并对手工测量数据进行对比分析,误差值都在合理范围内。对于轨距检测误差都在±1mm以内,隧道断面距离测量误差量也保证在±3mm以内,完全可以达到轨道交通隧道限界检测要求。