单光子雪崩二极管以其极高的光子灵敏度以及超快的响应时间在各领域被广泛应用。随着半导体技术的发展，集成多个像素以及时间测量电路的单光子雪崩二极管阵列逐渐普及。成像是一种以光子作为媒介获取目标物体信息的手段，基于单光子雪崩二极管的成像系统可以利用更丰富的光子计数以及光子时间信息实现极端环境下的目标探测。单光子雪崩二极管阵列具备并行采集光子信息的能力，进一步提高了光子信息的探测效率，能够替代传统单光子成像中单点探测器加扫描结构的探测体系，推动生物显微成像、散射成像以及非视域成像等技术的进步。本文梳理了单光子雪崩二极管阵列的发展历程以及技术趋势，按照是否需要光子时间信息分类介绍了单光子雪崩二极管阵列在成像方面的典型应用，结合应用分析了单光子雪崩二极管阵列相比于其他探测器的优势，对单光子雪崩二极管阵列的应用前景进行了展望。

不同于使用阵列探测器的常规数码相机，单像素相机使用不具空间分辨能力的单像素探测器对目标进行成像。由于其工作波长覆盖广、灵敏度高，单像素相机在特殊波段和弱光照明等特殊场景中较普通相机更有优势，在遥感探测、显微成像、**侦察等领域得到广泛应用。提出一种紧凑型单像素成像系统，该系统利用数字微镜阵列的工作特性形成了对称的折叠双光路以快速完成差分测量。紧凑的结构降低了相机系统的体积，使系统可采用标准尼康镜头作为成像透镜。系统具有双光路差分成像、双光路平均降噪、宽谱波段成像、双光路交替采样等多种模式，并且可根据场景对重建图像信噪比、实时帧率、成像波段的不同需求切换应用模式。基于系统样机的实验结果表明其能实现预期的功能、达到相应的性能。紧凑型单像素成像系统的提出是一次较成功的单像素成像工程化尝试，为单像素成像技术后续的实际应用奠定了较好的技术和工程基础。