本发明涉及结构振动分析技术领域，公开了一种基于视觉测量的振动提取与振型观测方法，包括如下步骤：步骤一、搭建测量平台，利用高速相机获取被测结构的运动视频数据；步骤二、定位边缘区域，获取运动视频中结构边缘所有位置的时序像素切片，组成时序矩阵；步骤三、基于偏差提取算法，提取结构边缘时序矩阵上亚像素精度的振动信号。本发明提出的基于视觉测量的新型振动提取与振型观测方法，首先无需在被测结构上布置接触式传感器，降低了测量难度和测量成本；其次通过视觉测量振动信号，提高了空间分辨率；最后利用偏差提取算法，仅关注结构边缘的时序扰动，提升了结构振动分析与振型观测的效率。