轨道是列车得以运行的载体,在列车安全运营过程中轨道必须保持良好的技术状态。轨检小车作为轨道线路状态检测的重要设备,是保障列车安全运行的一项有效手段。实时、高精度的位置信息是轨检小车对轨道线路准确检测的前提,也是轨检小车必须具有的一项基本功能,研究一种快速、精确的自主定位方法对于轨道检测效率的提高具有重要意义。光电编码器是轨道定位中较为常用的方法,但其存在滑行及车轮磨损等问题,图像识别技术具有无接触、高效性等优点,通过对轨检小车定位需求特点的分析,提出了基于图像识别的轨道定位方法。利用车轮光电编码器定位连续性的特点实现对轨道线路的连续定位,基于轨道线路扣件等间距铺设,通过对扣件的计数来间接实现对轨道的点式定位,重点研究了基于图像识别技术与光电编码器技术的融合算法,构建了定位系统的数学模型。扣件的快速检测算法是实现基于图像识别的轨道定位算法的关键,扣件的识别需要经过图像滤波去噪、模板匹配等步骤,由于常规的扣件识别算法往往因处理速度较慢、运算量大等因素难易满足嵌入式系统需求。为了实现轨道扣件的快速识别定位,对轨道图像预处理算法及基于模板匹配的扣件检测算法进行研究,通过利用设定停止标准、采用基于图像金字塔模型及曲面拟合的梯度向量快速提取算法,最终达到了适应于嵌入式系统的轨道扣件快速检测的目的。轨道定位算法的嵌入式设计是实现轨道定位的硬件基础,在对轨道定位算法的研究基础之上,设计了嵌入式定位系统的总体方案,构建了嵌入式系统框架,并进行了嵌入式处理器的选型、嵌入式操作系统的选择、图像处理算法的移植以及操作界面的设计,实现了硬件系统平台的搭建,最终实现了嵌入式平台下基于图像识别的轨道定位。