本发明涉及一种基于单目视觉的结构三维振动测量系统及方法，该测量系统包括待测结构、单目视觉传感器、光学镜头、可调支架和具有图像处理模块的计算机，所述待测结构表面附有圆形条纹图案，所述单目视觉传感器安装于可调支架上，所述光学镜头安装于单目视觉传感器前端，以通过调节光学镜头得到结构表面清晰的圆形条纹图像，所述单目视觉传感器通过数据连接线与计算机连接，以上传采集到的图像信息，所述计算机通过图像处理模块对采集到的图像信息进行处理分析，进而计算得到待测结构的三维振动信息。该系统及方法有利于提高三维振动的测量精度和效率，且结构简单，实现成本低。