在机器视觉系统中，反映每一个像元灰度质量的指标是动态范围，动态范围和空间分辨率是机器视觉系统的二个主要指标。
动态范围（Dynamic Range），最早是信号系统的概念，一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中，多用对数和比值来表示一个信号系统的动态范围，对于底片扫描仪来说，动态范围是指扫描仪能记录原稿的色调范围，即原稿最暗点的密度（Dmax）和最亮处密度值(Dmin)的差值。而对于胶片和感光元件来说，动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。
灰度的动态范围在摄像机中的模拟视频部分用信号/噪音比（Signal to Noise Ratio），SNR表示；而在摄像机或采集卡的A/D转换之后的数字视频量是用比特（bits）位数n表示。
在实际中，一幅图像会同时具有最亮和最暗的区域，它们之间的差距可能是十分巨大的，机器视觉系统所采集的图像应尽可能地反映出这种灰度的巨大变化范围。
此外，在现实世界中图像灰度的微小变化，可能就是机器视觉系统要区别的目标和背景的界限，所以机器视觉系统也应尽可能地将图像中灰度的细微变化反映出来。
动态范围主要取决于摄像机的性能，CCD的动态范围、灵敏度和信噪比是互相影响的三个指标，它们从三个不同的角度来反映CCD摄像机的灰度性能。