图像拼接技术一直是图像处理、计算机视觉和计算机图形学的研究热点。它可以用来建立高分辨率,大视角的图像,在遥感技术、虚拟现实、医学图像处理、军事、摄影测量等领域中均有着广泛的应用。近年来高速铁路呈现高速发展趋势。随着列车运行速度的提升,一旦发生意外情况,后果不堪设想。确保高速铁路的行车安全已经成为一个非常重要的问题。目前,通用的做法是采用巡航列车,巡航列车头上装有摄像头,巡航列车每天会在相应的线路上试运行一次,摄像头随着列车运行记录下整条线路的信息。由于在日常巡航中,记录整条线路的视频会占用很大的存储空间。与视频相比,全景图具有占用存储空间小,便于快速浏览等许多优势,并且有很大的发展空间。因此,本文重点研究基于列车前向运动视频的列车运行环境全景图生成算法。本文的主要工作有：1、针对已有方法的不足,利用列车前向视频的先验知识,提出了一种基于列车前向运动视频的全景图成像框架,将列车前向运动视频分成上、下、左、右四个平面分别处理。2、针对质量较低的列车前向运动视频,提出了一种快速全景图拼接方法,有效地解决了视频质量较低情况下全景图拼接的难题。3、针对高清的列车前向运动视频,采用了一种基于自适应流形的全景图拼接方法,该方法有效地解决了在背景不规则情况下前向运动视频的拼接问题。4、基于已有的全景图,采用OpenGL对进行三维重建,模拟列车的真实运行环境,方便用户对线路进行快速浏览。