本发明涉及一种基于机器视觉的土体分层沉降监测系统及方法，该方法给待监测土体断面间隔设置多层标靶介质，通过视觉传感器重复采集多层标靶介质的位置信息，比对获得不同时刻各标靶介质的位置变化参数，计算获得各土体分层的相对分层沉降量。该监测系统包括测量套管、滑轨系统、标靶介质注射系统、视觉传感器系统、电源模块和稳压卡定装置等；本发明通过单测量钻孔实现对土体分层沉降情况的可视化监测，提高了监测的准确性和效率，并且具有较强的通用性和适应性，可以适用于不同类型的土体分层沉降监测。