在手术导航系统辅助的椎弓根螺钉内固定术中，术前与术中点云配准精度是影响导航定位效果的重要因素。由于术前与术中点云的获取方式不同，且术中暴露位置受限，两种非同源三维点云存在初始位姿差异大、重叠率低的问题，现有的配准算法在术前术中点云配准时容易失效且精度不高。为此，本文提出了一种椎弓根螺钉内固定术中非同源低重叠率点云的配准方法。首先，对术中点云进行降采样，对术前点云进行基于最远点采样的局部区域划分，选取其中的最优局部区域，与术中点云进行采样一致性初始配准；之后，采用迭代最近点算法进行进一步优化，实现点云的准确对齐。在本文所用数据集上，所提算法在术前术中点云配准实验中的平均旋转误差为0.406°，平移误差为0.474 mm，实现了初始位姿差异大、重叠率低的非同源术前术中点云的高精度配准，与现有算法相比，配准成功率从66.67%提高至100%。

研究了矩形块微纳结构吸收材料在中远红外波段的光学偏振吸收特性。该吸收材料由金属阵列-电介质层-金属膜组成, 在2.0 μm~5.0 μm波长具有双波长谐振吸收效应, 其理论吸收率大于80%。模拟计算和实验测试表明, 该吸收材料的短波吸收峰值与矩形块长轴方向入射偏振光的3阶谐振响应对应, 而长波吸收峰值与短轴方向基模谐振响应对应。实验制备了矩形阵列光吸收器并测试了它的的光学特性, 结果表明: 该吸收器结构在两个偏振方向的等效磁导率系数满足Lorentz模型, 等效磁导率谱线虚部峰值波长与吸收谐振波长相对应, 表明这种吸收材料的偏振吸收与入射电磁波的磁谐振响应有关。研究结果揭示了微纳结构吸收器的双波长频谱吸收机理, 有助于实现特定波长生物传感器及光电探测器的设计。

尺寸为光波长量级的微纳结构材料与电磁波的相互作用，使得其具有许多特殊的光学性能，金属电介质金属微纳结构具有电磁波完美吸收特性。基于S参数法，研究十字阵列光吸收材料在红外波段的光学特性参数，分析其谐振吸收机理及光学特性参数调谐性。研究结果表明，十字阵列单元尺寸对其等效光学参数具有调谐作用；当材料表面与入射介质之间满足阻抗匹配条件，以及等效折射率系数虚部值足够大时，可以有效提高其吸收率；经过结构优化的十字阵列光吸收材料在红外波段具有大于95%的吸收率，实验样件测试结果大于80%。十字结构臂长和电介质层厚度决定吸收谱特性，而十字结构臂宽仅仅影响吸收谱峰值大小。十字阵列光吸收材料在红外波段的完美吸收及光谱调谐性特点，使其可用于红外探测和光谱成像等领域。

在红外微纳结构吸收材料的研究中，对其等效光学常数的估计有助于理解材料的吸收、反射及辐射特性。常用的方法是依据等效介质理论将微纳结构等效为匀质材料，采用Smith于2002年提出的S参数法进行估计,而该方法没有直接反映微纳结构材料特性及几何结构与等效光学常数之间的关系。采用Drude-Lorentz模型描述红外微纳结构材料吸收性能的色散关系，根据有效电子数浓度理论和等效电路理论，以矩形结构吸收材料为代表，建立了红外微纳结构吸收材料的几何结构参数与Drude-Lorentz模型参数之间的函数关系。该模型建立了微纳材料的结构、材料参数与其光学常数之间的量化关系，为红外微纳结构吸收材料的设计提供了理论依据。