随着我国城市轨道交通的发展、铁路运输的提速以及人们愈加追求出行的舒适度,这对交通运输车辆的平稳性、安全性、低噪声提出了更高的要求。因此对机车轮对踏面的检测、修整就变得非常重要。精确的测量是轮对踏面修整和检测的前提,由于基于线结构光的测量技术具有实时性好、操作简便、测量范围广、精度高等优点,因此该技术可作为本文中机车轮对踏面测量的关键技术。标定技术是基于结构光三维重建技术中的关键技术之一,为了求取空间中任一物体的三维信息,首先需要对测量系统的各参数进行标定。本文以湖北省重大科技创新计划项目为依托,针对相机、传感器标定以及特征点提取等关键技术展开研究并做了相应的实验以验证其有效性。本文主要完成了不落轮对踏面测量系统的建模工作;分析研究了现有摄相机的数学模型及标定方法,在此基础上,改进了2D靶标的标定方法:同时考虑两种畸变因素的影响(径向、切向畸变)并借助非线性优化求得摄像机的全部模型参数;分析研究了常用的几种线结构光传感器参数标定的方法,最终设计了基于可移动2D靶标的标定方法来实现光平面的求解,并借助MATLAB和OpenCV,完整实现了整个标定算法;设计并搭建了实验平台,依据三、四章中的标定方法,设计并完成相应的标定实验,并对实验结果做误差分析。实验数据显示改进后的标定方法具有更高的精度,并且标定过程速度快、简单易操作,具有应用价值。