本发明公开了一种基于灰度匹配的机器视觉匹配方法及系统，涉及机器视觉匹配技术领域，所述方法包括：获取模板图像和搜索图像，对模板图像进行金字塔下采样，得到模板采样图像；然后对模板采样图像进行插值旋转和掩模处理，得到多个模板旋转图像；基于模板采样图像的金字塔层数对所述搜索图像进行金字塔下采样，得到具有相同层数的搜索采样图像；将搜索采样图像与各模板旋转图像均按照灰度匹配过程进行匹配，得到多个精匹配结果集合，机器视觉匹配设备基于多个精匹配结果集合对目标样板上的目标图案进行识别。本发明通过识别样板图像中的模板图像的位置，提高了机器视觉匹配的识别精度，减小了识别误差。