随着近年来社会经济水平与轨道交通的快速发展,高速铁路与城市轨道交通客运量不断增加。作为走行部的重要组成部分,轮对不仅承载车体重量,与钢轨、转向架制动单元直接接触,为列车提供动力与制动力,轮对恶劣的工作环境还时刻影响着轮对的服役状态与列车运行安全。轮对轮缘踏面的独特外形,造成了轮对几何尺寸长期采用定期离线人工测量方式进行检测,检测效率较低,难以及时、准确评估轮对服役状态。因此,对动态在线测量轮对几何尺寸的通过式轮对检测系统进行研究,有着重要的现实意义。本文基于线结构光测量方法,对通过式轮对几何尺寸检测系统的软硬件进行研究,同时对测量过程中涉及的图像处理、特征点提取等算法进行研究:在阐述了结构光产生原理、线结构光测量过程以及线结构光测量数学模型中常用坐标系的基础上,对基于透视投射模型的相机直接线性变换模型进行推导。结合相机镜头畸变校正,建立线结构光测量的非线性模型。针对非线性模型中未知参数的确定,对相机内部参数与光平面方程的标定原理进行研究。在CCD相机拍摄的轮对光条图像中光条中心线坐标,根据线结构光测量模型,换算为轮对轮缘踏面的二维点云数据。光条中心线坐标的提取精度影响着后续算法的精度。本文在选定Hessian矩阵算法实现光条中心线的亚像素提取的基础上,结合区域生长算法,从图像分割与运算速度提升两方面对Hessian矩阵算法存在的不足进行改进。同时,对光条图像预处理中的图像去噪与图像增强进行研究。基于随机采样一致的直线拟合算法与基于半径约束的圆弧拟合算法,确定廓形匹配过程所需的旋转参数与平移参数,实现廓形匹配与完整轮缘踏面点云数据的获取。通过局部拟合的方法,对用于轮对几何尺寸参数计算的特征点坐标进行精确提取。将文中所研究算法实际应用于通过式轮对在线检测系统,并对系统进行测试。实验结果表明,所设计通过式轮对检测系统的检测精度能够满足检修部门对轮对几何尺寸参数的检测要求,具有良好的应用前景。