高动态范围成像的目的是要正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度。在日光照明或人工照明环境下，被观测物体从阴影到白场的照度变化范围通常为10-100000lux的量级，其对应的动态范围大约为100000 : 1，但是普通可见光图像传感器的有效动态范围受到器件噪声以及电荷势阱容量的限制，通常只有60dB以下，大约相当于1000：1。
因此普通数码相机的量化精度一般都小于12bit，多数商用相机的量化精度为8bit，根本满足不了100000：1动态范围光照环境下的测量要求。高质量的制冷型相机的动态范围有可能超过10000：1，其量化精度可以采用14bit或16bit，但也不可能满足100000：1动态范围的要求。因此，如何扩展现有成像设备光度测量的动态范围一直成为世界各国学者的努力方向。
归纳起来，目前高动态范围成像技术可以分为硬件扩展技术和软件扩展技术。
一、硬件扩展：
硬件扩展动态范围技术包含很多类型：可以大致分为传感器芯片级的硬件扩展，以及传感器附加硬件扩展。
1）芯片级的传感器硬件扩展，是在传感器的成像芯片设计制造工艺上进行改进，通常是对CCD 或者CMOS的单个传感单元进行重新设计，采用不同的排列方式或者采用不同感光单元组合成像。
2) 传感器附加硬件扩展，其主要方式是通过增加传感器个数来增加曝光量；或者降低空间分辨率，利用同一传感器先后进行多次曝光：也有利用前置光学系统进行空间调制分别成像的方案，例如采用数字微镜阵列或空间光调制器。
二、软件扩展：
在软件扩展动态范围技术方面，主要采用分时域多次曝光技术。由于硬件条件的制约，我国学者近年来主要采用软件扩展动态范围技术，个别研究也采用了硬件扩展动态范围的技术。
在高动态范围图像的跨媒体再现理论与技术方面，世界各国学者进行了多年研究，其中美国罗切斯特理工学院(RIT)的 Mark D.Fairchild等人于2006年推出了一种面向高动态范围图像( HDR imaging)的跨媒体色貌再现的新模型iCAM6。
扩展阅读：
1、色彩深度色彩深度(depth，单位bit/位)是RAW照片一个重要指标，其数值越高，理论上色彩越丰富、动态范围越宽广。在今天（2019），中画幅相机已用上16bit ADC，全幅、APS-C画幅相机普遍使用14bit。JPG格式经过高度压缩、锐化，深度只有8bit，完全经不起后期处理，高“bit”的RAW才能展示相机的画质。2、动态范围动态范围（英语：dynamic range）是可变化信号（例如声音或光）最大值和最小值的比值。也可以用以10为底的对数或以2为底的对数表示。