Свет, проходя через мутную среду вроде молока или живой ткани, рассеивается во все стороны. Восстановить, где именно свет поглощался сильнее, — всё равно что по луже на асфальте угадать форму упавшего предмета. Оптическая томография решает эту задачу, но обычно требует больших вычислительных ресурсов.
Новый метод GS-DOT представляет карту поглощения как сумму размытых пятен — гауссовых примитивов. Каждое пятно имеет свою яркость, размер и ориентацию. Алгоритм подбирает их так, чтобы расчётное распространение света совпало с измеренным. Это похоже на то, как художник складывает картину из множества полупрозрачных мазков.
Метод проверен на синтетических моделях тканей. Даже при добавлении шума в измерения он точно определяет положение и силу поглощения. Такой подход ускоряет обработку данных и делает томографию доступнее для клиник.
Художник с несколькими кистями теперь справляется не хуже, чем с тысячью. Свет снова помогает заглянуть внутрь тела без разрезов.
Гауссовы пятна — это математические колоколообразные функции. Их форма описывает, как свет расплывается при рассеянии, поэтому они идеально подходят для моделирования диффузии фотонов.
В сериале «Звёздный путь» медицинский трикодер сканирует пациента за секунды. Новые алгоритмы реконструкции, подобные GS-DOT, приближают такие устройства к реальности, делая обработку сигналов быстрой и компактной.