Это делается достаточно просто.
1) Создаем собственные атрибуты для каждого изображения, зависящего от темы:
<declare-styleable name="AppTheme">
<attr name="imageLogo" format="reference" />
</declare-styleable>
2) Добавляем эти атрибуты в свои темы и для каждой темы указываем подходящий вариант изображения:
<style name="Theme" parent="@android:style/Theme.Holo.Light">
<item name="attr/imageLogo">@drawable/logo_light</item>
</style>
<style name="Theme.Dark" parent="@android:style/Theme.Holo">
<item name="attr/imageLogo">@drawable/logo_dark</item>
</style>
3) Используем в разметке атрибут темы:
<ImageView
…
android:src="?attr/imageLogo"/>