常规的光学成像系统均要求在探测端放置一个二维整列的探测器（CCD、CMOS传感器）来实现图像信息的记录。目前这种阵列传感器的像素个数一般在千万级别，如华为P30手机后置摄像头其中一颗传感器达到了4000万像素。但是在红外波段、X射线波段等，要获得高信噪比、高像素数量的二维阵列传感器是比较困难的，且成本非常高昂。

        单像素计算成像是利用一系列已知空间分布的光场对待测目标进行采样，并仅使用一个没有空间分辨能力的探测器进行信号测量，然后利用强度关联算法来恢复待测目标的图像。单像素摄像机在某些情况下可能比传统摄像机更具竞争优势。例如，由于该技术仅需要一个光敏检测器，因此它可以是比多像素探测器更便宜的替代品。此外，所使用的单像素检测器可以提供更高的性能，例如更高的检测效率，更低的暗计数或更快的定时响应。这种增强作用对于由散射或吸收损耗而非常微弱的情况下可能具有重要意义，例如医学成像或远程3D成像。最后，单像素相机能够在数据采集步骤进行压缩感测，从而减少数据存储和数据传输需求，这是遥感应用或高光谱成像时的一个重要考虑。在过去的十年左右，出现了单个像素摄像头对可见光波段成像的许多示范，多光谱成像，高光谱成像，红外成像，太赫兹成像，气体成像，实时视频，后处理的视频，显微镜，3D成像，多模态成像，X射线衍射断层摄影，光声成像，全息相位成像，磁共振成像，眼科成像，和远距离成像。