Изучение способов описания распространения излучения в рассеивающих средах

Исследования распространения излучения в случайно неоднородных средах занимают важное место в современной науке. Именно на результатах в этой области основаны многие современные методы медицинской диагностики, которые позволяют получать информацию о среде in-vivo, например, оптическая когерентная томография (ОКТ) [1].
ОКТ является неразрушающим методом диагностики с наиболее высокой разрешающей способностью (до долей микрометра). На качество изображений в ОКТ влияют свойства среды [2], в частности, характер рассеяния зондирующего оптического излучения.
Исследования внутренней структуры различных объектов неразрушающими методами имеют большое значение также для материаловедения, современных высоких технологий и других областей, таких как диагностика состояния старинных предметов искусства [4].
Процессы распространения и рассеяния оптического излучения и особенности случайно неоднородных сред активно изучались, результаты исследований опубликованы в многочисленных научных статьях и ряде монографий.
Вместе с тем, ряд методов являются до настоящего времени не вполне изученными, используемые модели распространения и рассеяния излучения в случайно неоднородных средах имеют определенные границы применимости, которые чаще всего связаны с оптическими свойствами среды: коэффициентами рассеяния и поглощения, анизотропией, структурно-морфологическими особенностями среды и др.
Данная работа посвящена описанию методов исследования процессов распространения и рассеяния оптического излучения в случайно неоднородных средах и границ их применимости для различных моделей
рассеяния, в том числе при исследованиях случайно неоднородных сред
методами ОКТ.

Из представленного краткого обзора моделей рассеяния оптического излучения в случайно неоднородных средах можно заключить, что выбор метода исследования зависит от требуемой точности решения, быстродействия, необходимого для решения задачи, и общих свойств исследуемого класса сред. В частности, при биомедицинских исследованиях в основном рассматриваются среды с высокими значениями параметра анизотропии, поскольку основной объект исследования (биоткани и кровь) имеют параметр анизотропии, близкий к 0.9.
Исследования случайно неоднородных сред являются достаточно сложной теоретической и технической проблемой, решение которой в значительной мере зависит от знания процессов взаимодействия оптического излучения с веществом и имеющейся априорной информации об общих свойствах среды. Дальнейшее изучение теоретических основ получения аналитических решений и развитие стохастических методов и моделей позволит разработать комбинированные, менее ресурсоемкие, алгоритмы с более высоким быстродействием и расширенными границами применимости. Заметим, что задача повышения быстродействия алгоритмов весьма актуальна, поскольку необходимо создавать системы для неразрушающего исследования различных сред с высокой разрешающей способностью, вследствие чего необходимо обрабатывать большие объемы информации в реальном времени.