近年来高速铁路隧道安全逐渐引起高度重视。由于隧道病害对高速铁路的运营安全构成严重威胁,因此及时感知病害发生,采取有效处置措施,对减少生命财产损失至关重要。目前隧道病害的检测主要依赖于周期性的人工巡检,通过实时监测并自动化识别隧道病害的方法尚未在高铁沿线隧道工程应用。部分目前不可预测性地质灾害对隧道造成的影响,无法做到病害的实时感知。针对上述问题,本论文对高铁隧道病害进行了可视特征分析,设计了一套对视觉可观测病害在线监测系统,利用成熟的监控技术,通过音视频数据的智能分析对危及行车安全的隧道病害事件进行实时感知。本文研究内容与成果如下:（1）高速铁路隧道病害分析。对高速铁路隧道病害进行了风险等级划分,分析了可利用计算机视觉方法进行自动辨识的病害特征类型。（2）视觉可观测隧道病害智能识别算法及方案研究。根据视觉可观测隧道病害类型,结合声源定位、图像背景建模,图像分割,目标检测等算法,实现隧道可视裂缝识别及衬砌掉落事件监测。（3）设计了视觉可观测隧道病害实时监测系统。设计了视频监控及麦克风阵列设备的配置部署方案。采用智能分析算法对音视频数据进行实时处理,辅助管理人员识别危机行车安全的隧道病害,大大缩减了隧道病害的应急相应时间,降低了严重安全事故的风险。