钢轨伸缩调节器是高速铁路重要的轨道部件之一,功能是协调桥梁梁端伸缩位移和钢轨伸缩位移之间的位移差,保证轨道的强度与稳定。钢轨伸缩调节器区轨道结构变形会造成较大的养护维修工作量和重大经济损失,甚至会造成安全事故,因此实时监测钢轨伸缩调节器位移变化具有重要的现实意义和应用价值。针对目前钢轨伸缩调节器位移变化检测依靠人工、接触式传感器和检测车,存在效率低、安全性低和实时性差等问题,本文开展基于可见光与红外视频图像的钢轨伸缩位移和轨枕间距实时检测方法研究。本文的主要工作概括如下:（1）针对钢轨伸缩位移检测场景中存在的轨道末端难以定位、画面背景干扰等问题,提出了一种基于Faster R-CNN和改进自适应阈值分割的钢轨伸缩位移实时检测算法。在尖轨和基本轨的轨腰处分别粘贴包含3个圆的矩形标识牌,通过改进检测策略的Faster R-CNN检测得到标识牌区域,使用改进的自适应阈值分割算法分割得到标识牌多个候选识别圆区域,通过椭圆拟合和主成分分析算法（principal component analysis,PCA）筛选识别圆区域并定位圆心关键点,完成钢轨伸缩位移计算。实验结果表明该算法有较高的精确度和鲁棒性,能在复杂环境下对钢轨伸缩位移进行实时检测。（2）针对轨枕间距检测场景中存在的轨枕难以定位、环境因素多变、传统算法鲁棒性差、深度学习算法定位精度低等问题,提出了一种融合改进Keypoint RCNN关键点定位和传统图像处理关键点定位的轨枕间距检测算法。在轨枕和可活动钢枕上分别粘贴包含3个圆的矩形标识牌,通过改进的Keypoint R-CNN检测标识牌区域及圆心关键点,利用阈值分割和椭圆拟合算法再次定位圆心关键点,结合两次定位得到的圆心关键点,通过透视变换算法分别计算轨枕间距,并加权平均得到最终检测结果。实验结果表明该算法能在复杂环境下对轨枕间距进行实时检测,且拥有较高的精确度和鲁棒性。（3）钢轨伸缩调节器位移变化检测软件设计。基于前述检测算法,完成包括系统管理、视频画面显示、位移变化检测、数据管理与监控报警等功能的软件的设计。应用结果表明,该软件在钢轨伸缩位移和轨枕间距的检测方面具有较高的精确度、鲁棒性和实时性,满足了钢轨伸缩调节器的位移变化检测需求。