本发明适用于车辆外形监测和测量方法技术领域，提供了轮对踏面多边形监测方法、装置及终端设备，该方法包括：获取车辆的轮对踏面图像，并对轮对踏面图像中的椭圆弧进行处理，获得多段结构光弧线；根据每段结构光弧线，确定每段结构光弧线对应的椭圆中心；根据每段结构光弧线对应的椭圆中心，确定每段结构光弧线对应的圆形弧线；根据每段结构光弧线对应的所述圆形弧线，确定轮对踏面对应的圆形弧线；将确定的轮对踏面对应的圆形弧线与预设轮对踏面标准圆周线进行对比，获得轮对踏面的多边形监测结果。本发明实施例可以在车辆正常行驶过程中高效准确的实现轮对踏面多边形监测。