Баллистический свет , также известный как баллистические фотоны , представляет собой фотоны света , которые прошли через рассеивающую ( мутную ) среду по прямой линии.
Когда импульсы лазерного света проходят через мутную среду, такую как туман или ткани тела , большая часть фотонов либо рассеивается, либо поглощается . Однако на небольших расстояниях несколько фотонов проходят через рассеивающую среду по прямым линиям. Эти когерентные фотоны называются баллистическими фотонами. Фотоны, которые слегка рассеиваются, сохраняя некоторую степень когерентности , называются фотонами-змеями .
Целью методов баллистической визуализации является эффективное обнаружение баллистических фотонов, несущих полезную информацию, и отбрасывание небаллистических фотонов. Для выполнения этой задачи используются специфические характеристики баллистических фотонов по сравнению с небаллистическими фотонами, такие как время пролета посредством когерентно-зависимой визуализации, коллимация , распространение волнового фронта и поляризация . [1] Также часто измеряются слегка рассеянные «квазибаллистические» фотоны, чтобы увеличить «силу» сигнала (т. е. отношение сигнал/шум ).
Баллистические фотоны имеют множество применений, особенно в системах медицинской визуализации высокого разрешения . Баллистические сканеры (с использованием сверхбыстрых временных ворот) и оптическая когерентная томография (ОКТ) (с использованием принципа интерферометрии ) — это всего лишь две популярные системы визуализации, которые полагаются на обнаружение баллистических фотонов для создания изображений , ограниченных дифракцией . Преимущества по сравнению с другими существующими методами визуализации (например, ультразвуковой и магнитно-резонансной томографией ) заключаются в том, что баллистическая визуализация может достигать более высокого разрешения порядка 1-10 микрометров, однако она страдает от ограниченной глубины визуализации.
Из-за экспоненциального уменьшения количества баллистических фотонов по мере увеличения толщины рассеивающей среды изображения часто имеют низкое количество фотонов на пиксель, что приводит к дробовому шуму . Для уменьшения этого шума часто применяются цифровая обработка изображений и шумоподавление .