在测试技术的快速发展中,新的测试的方法不断涌现,以满足不同的工程要求。基于视觉的振动测量方法,是测量测试领域快速发展起来的高新技术之一,在许多工业领域得到了广泛的应用。视觉测量方法在原理上具有非接触式、测量范围宽、全场测量、不改变被测物的振动特性等诸多优点。本文针对常规视觉测量中光学系统复杂、昂贵、匹配计算量大等问题,开展了在普通成像条件下,基于单目视觉的结构振动测量研究,通过边缘特征提取法和光流法得到结构的振动信息,并对该方法进行了实验验证。本文首先研究了视觉测量的基本原理和典型的视觉振动测量系统结构,研究了单目相机的离面、面内振动成像原理,得到了相机成像平面上像素的位移与结构振动之间的函数关系。研究了视觉测量技术相关的图像预处理技术,包括图像滤波、图像增强和阈值分割算法。研究了边缘提取算法和光流算法等能够用于振动特征提取的方法,并对不同的边缘提取算法进行了对比研究。在此基础上,提出了基于边缘提取算法和光流算法的振动参数提取方法。论述了振动参数分析和振型分析的一般方法。设计了视觉振动测量系统,包括照明系统、光学镜头、CCD相机和图像数据采集卡等组成的硬件系统;并利用Visual Studio软件和OpenCV计算机视觉库开发了测量软件系统,实现了从相机控制、图像采集、测量参数选择到振动参数检测、分析、显示、保存的功能。对悬臂梁和电机端盖结构进行了视觉振动测量分析试验,获得了不同振动特征提取方法下的悬臂梁和电机端盖的振动参数,并根据模态分析理论,进行了悬臂梁一阶振型计算,通过与传统加速度传感器测量结果及仿真分析结果进行对比分析,验证了该视觉测量系统的功能,表明该系统能够实现梁、壳体等结构振动的准确测量,具有一定的工程应用价值。本文最后对全文进行了总结,并展望了进一步研究方向。