视觉测量技术以计算机视觉为基础,融合了数学、光电子学,图像处理等多学科理论,是现代检测技术的核心之一,也是计算机视觉研究领域的热点问题之一。近年来,随着我国铁路的快速发展,视觉测量技术以其快速、简便、非接触等优势在安全状态监测方面得到了广泛应用。道砟作为有砟道床的主要组成部分,其颗粒几何形状对道床的服役性能有着直接的影响,因此研究准确、高效、简便的道砟几何形状参数测量方法,对于保障铁路线路安全平稳运营有着重要意义。本文在视觉测量关键技术研究基础上,提出了一种基于双平面镜系统的多视角道砟轮廓提取算法,并针对道砟颗粒的几何形状特点,改进了摄像机内参自标定算法,以此为基础提出并实现了道砟几何形状参数测量算法。本文的主要工作有：(1)提出了一种基于双平面镜系统的多视角道砟轮廓提取算法。针对双平面镜成像的特点以及碎石道砟的颜色先验,通过区域分割、局部二值化、去噪平滑等步骤,提取了道砟的多视角轮廓,并分析了测量误差。通过道砟测量实验证明了该算法的有效性和实用性。(2)提出了基于双平面镜系统的摄像机改进标定算法。利用双面镜系统提取的多视角道砟轮廓,完成摄像机的自标定,同时针对道砟颗粒的非凸几何特性出现的偏差点,提出了基于标靶的内参标定改进算法。通过实验证明了本文提出的内参改进标定方法的有效性。(3)提出了基于二维多视角轮廓投影和三维几何重建的道砟参数测量方法。根据获取的道砟多视角轮廓投影,研究了道砟轮廓及其平面镜成像之间的几何关系,提出了基于二维多视角轮廓投影的道砟几何形状参数计算方法；利用道砟三维几何重建数据,提出并实现了道砟三维形状参数的计算方法。通过实验证明了本文提出测量方法的有效性。