结构光二维扫描测量法以其大量程、大视场、较高精度、光条信息提取简单、实时性强及主动受控特点,在轨道交通三维信息获取中有着广泛的应用。目前,国内外先进的检测车上普遍采用该方法,获得轨道交通基础设施全断面的测量。但传统的单光带结构光扫描系统在应用中仍存在不足。因而,本论文提出了一种基于双光带结构光的高速二维扫描系统,并将其应用于隧道断面限界检测中,以获得高效、准确的测量结果。论文首先从系统的测量原理入手,介绍绍了系统的理论基础、工作过程、所需器件的选型及系统的总体设计方案。然后对主要内容进行分章介绍,包括改进的图像处理算法及其FPGA实现,上位机程序设计及测量标定方法。最后,对系统的模拟实验进行结果分析,验证了系统的可行性。系统在分析了常用图像处理算法的基础上,改进了光带中心亚像素级提取算法,并将其移植于帧频在300fps,分辨率为1280×1024的图像采集系统中,实现了图像的实时处理与与存储。这部分利用流水线结构,将图像处理算法通过VHDL语言移植到FPGA处理器上,使得系统处理速度和光带提取精度大大提升。上位机程序设计的难点在于实现实时稳定存储FPGA处理后的数据。原有系统数据量为现有系统的一半,且存在严重掉帧现象。现有系统将数据存储通过多线程实现快速稳定的存储。从试验验证结果来看,效果好于单线程。系统标定过程在标定点的获取一直是一个难点,本系统根据隧道检测现场实际情况,提出一种使用全站仪获取标定点的方法,使得标定点的获取更加快捷有效。得到标定点后,系统采用BP神经网络进行拟合,以标定结构光传感器。从试验验证结果来看,系统在2m左右范围内,可达到平均误差在3mm以下的测量精度,稳定运行掉帧少,达到了预期要求。