随着高速铁路的快速发展,对铁路轨道的平顺要求越来越高。波磨是钢轨的一种纵向不平顺现象。国内对钢轨波磨的检测主要依靠手工检测,费时费力,常用的如波磨仪等接触式检测设备随着使用时间的增加,其检测精度及可靠性会大大降低,无法有效而准确的检测出钢轨波磨。近年来,随着信息技术的发展,计算机视觉和三维结构光技术得以在工业应用上不断创新,将计算机视觉和三维结构光技术应用于铁路检测领域,可以快速准确地得到检测结果,大幅提高检测效率,解决了人工检测效率低下、精度不高的问题。因此基于三维结构光技术进行钢轨的波磨检测研究与分析具有重要的现实意义。波磨是钢轨轨顶沿纵向类似波浪形的周期性不平顺。目前铁路工务部门广泛使用接触式波磨仪进行波磨检测,其获取的数据实质上是基于静态两点弦测法,测量两基准点之间轨道的上下起伏,检测的纵向截面相对单一。而三维结构光技术能够获取钢轨完整的三维点云数据,通过构建垂直于钢轨断面且平行于竖直平面的遍历平面,遍历钢轨轨顶平面得到若干个等间距的钢轨轨顶纵向截面,检测的纵向截面信息丰富。同时由于三维结构光技术的精度较高且属于非接触式检测,得到的纵向截面数据更精确。因此,本文采用双目结构光系统对钢轨进行扫描获取钢轨原始点云数据。本文在双目结构光系统获取钢轨点云的基础上,开展了点云的预处理工作,包括不同滤波除杂、分割、识别算法的对比分析与试验,确定适合钢轨点云的预处理流程及相应算法;根据铁路现场的检测需求、相关的检测规范和钢轨的特征,确定了以钢轨轨顶为基准的PCA粗配准和以轨腰为基准的ICP精确配准的配准流程,并设计试验验证配准精度;由于单幅点云幅面有限,可检测的波磨范围有限,需要进行多幅点云拼接,本文在扫描系统自动拼接的基础上,增加了ICP配准流程,从算法上提高了拼接精度并试验验证了拼接精度。通过纵向截面遍历,获取得到若干个轨顶纵向截面,本文结合波磨仪的检测原理和粗糙度的计算原理,提出两种波磨检测分析算法:基于弦测法与密度聚类的算法和基于粗糙度的算法,通过进行实验室样件试验和现场实地试验,与波磨仪检测数据进行比对分析,最终确定了以弦测法与密度聚类算法进行单幅短中波波磨检测、结合粗糙度法的多幅拼接进行中长波波磨检测的钢轨波磨检测分析方法,以较低的成本,实现了钢轨波磨的有效检测。