No, casi con seguridad no podrás obtener una medición útil de brillo de esta manera.
La razón principal es que la cámara de tu teléfono ajustará su exposición dependiendo de la cantidad de luz en la escena. Entonces, si le iluminas con una luz brillante en una foto, y con una luz tenue en otra foto, ajustará las fotos para que ambas luces aparezcan "medio brillantes" en la imagen almacenada.
Además, es muy común que al fotografiar una fuente brillante con un fondo oscuro, el área brillante de la escena esté completamente saturada (píxeles blancos puros) por lo que las variaciones de brillo de píxel a píxel se pierden.
Concebiblemente podrías obtener alguna información leyendo los metadatos en el archivo de imagen para ver qué exposición usó en cada caso. Entonces podrías suponer que si la imagen de la fuente brillante usó una "velocidad de obturación" de 1/1000 s (en realidad solo el tiempo de acumulación del sensor) y la imagen de la fuente tenue usó 1/250 s, entonces podrías suponer que la fuente brillante es aproximadamente 4 veces más brillante que la fuente tenue. Pero la velocidad de obturación probablemente dependerá de muchos otros detalles en la escena, por lo que esta medición probablemente sea tan rudimentaria que sea casi inútil.