本发明公开了Mueller矩阵成像的动态范围扩展方法。Mueller矩阵测试过程中，存在HH理论上完全透光和HV理论上完全消光的情况，无法实现对不同亮度的客观准确评价。本发明装置包括光源、第一电控旋转台、第一线偏振片、第二电控旋转台、1/4波片一、第三电控旋转台、1/4波片二、第四电控旋转台、第二线偏振片、旋转台控制器、成像镜头、工业相机和电脑。本发明在获得相机不同曝光时间下辐射亮度和灰度值的对应关系基础上，针对双玻片旋转法Mueller成像所测量的16幅图像进行系数转换，进而得到高动态范围的Mueller矩阵成像结果。