Рассмотрены стохастические модели неоднородных сред и метод нелинейной фильтрации Калма- на, обеспечивающий повышенную разрешающую способность при обработке реальных интерферен­ционных сигналов малой когерентно сти, получаемых в системах оптической когерентной томографии. Предложен метод динамического оценивания положений локальных максимумов огибающей сигнала в процессе сканирования по глубине образца, позволяющий повысить разрешение максимумов час­тично перекрывающихся пиков по сравнению с классическими критериями. Представлены модель­ные и экспериментальные результаты, полученные при исследовании тестового образца биоткани.