本发明公开了一种基于视觉增强的桥梁振动实时监测方法及系统，所述方法包括：实时采集桥梁结构振动图像；对采集周期内的桥梁结构振动图像进行区域选取，并裁剪选取的区域，得到裁剪后的图像；对裁剪后的图像分别进行无损数据压缩和有损数据压缩；对无损数据压缩的图像采用模板匹配和LK光流法相结合的方式，提取振动信号；对振动信号进行频域分析，得到桥梁结构的基频；将有损数据压缩的图像进行视频合成；基于基频和视频，采用多层滤波技术实现桥梁结构振动可视化与微小运动放大。本发明通过模板匹配和LK亚像素光流相结合，能够精准提取桥梁结构的振动信号，通过多层滤波技术可以实现对桥梁微小振动的可视化放大呈现。