Depuis l'invention des premiers capteurs de comptage de photons, plusieurs avancées technologiques ont été réalisées dans le domaine des systèmes d'imagerie à comptage de photons notamment avec l'invention des capteurs à avalanche à photon unique (SPAD pour single photon avalanche diode). Bien que le SPAD soit devenu une technologie de pointe pour beaucoup d'utilisation, dans le cadre applicatif spécifique de l'imagerie 3D, l'attractivité du capteur SPAD à temps de vol direct (D-ToF pour direct time-of-flight) est moindre de part sa faible résolution spatiale et son niveau de bruit élevé dans des conditions de fonctionnement extérieures. Un des leviers pour pallier ces limitations serait de résoudre le problème lié au format des données brut du capteur SPAD qui sont sous la forme de comptage de photon corrélé dans le temps (TCSPC pour Time Correlated Single Photon Counting). Deux grands axes de recherches ont été approfondis dans ce sens. Un premier axe porte sur le développement de méthodes d'acquisitions et de reconstructions alternatives basées sur des approches Bayésiennes variationnelles, dans le but de n'extraire que les informations latentes du modèle statistique des données TCSPC. Tandis que le second axe porte sur le domaine de l'acquisition comprimée (CS pour compressive sensing) combinée à des méthodes de régression personnalisée ou à des algorithmes d'apprentissage profond pour la reconstruction.