山東杏林科技職業(yè)學(xué)院《機器視覺與圖像處理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機器視覺與圖像處理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個基于ROS的機器人視覺系統(tǒng)中，需要對圖像進行處理和分析。如果圖像采集設(shè)備的幀率不穩(wěn)定，會對后續(xù)的圖像處理和機器人決策產(chǎn)生什么影響？（）A.可能導(dǎo)致圖像識別錯誤或機器人動作不準(zhǔn)確B.系統(tǒng)會自動調(diào)整處理算法以適應(yīng)幀率變化C.對系統(tǒng)性能沒有明顯影響，圖像依然能正常處理D.圖像質(zhì)量提高，有利于后續(xù)處理2、在一個基于ROS的機器人團隊協(xié)作項目中，需要實現(xiàn)不同類型機器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)。以下哪種策略和機制可能會被用于團隊協(xié)作？（）A.基于任務(wù)優(yōu)先級的分配B.基于能力和資源的分配C.基于市場機制的資源交易D.以上都有可能3、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要與其他機器人或設(shè)備進行無縫對接的機器人時，以下哪種接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的遵循是至關(guān)重要的？（）A.USBB.CANC.EthernetD.RS232請詳細(xì)解釋每個接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議在機器人對接中的應(yīng)用和重要性4、在基于ROS的機器人音頻處理系統(tǒng)中，當(dāng)需要從嘈雜環(huán)境中準(zhǔn)確提取有用聲音信息時，以下哪種音頻處理技術(shù)可能是最有效的？（）A.波束形成B.音頻降噪C.頻譜分析D.音頻壓縮請分別解釋每個音頻處理技術(shù)在提取有用聲音信息方面的作用和適用場景5、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人導(dǎo)航狀態(tài)信息的消息類型？（）（）A.nav_msgs/PathB.nav_msgs/OdometryC.nav_msgs/StatusD.以上都不是6、在機器人操作系統(tǒng)中，用于啟動機器人傳感器驅(qū)動程序的工具是？（）（）A.roslaunchsensor_driver.launchB.rosrunsensor_driverC.sensor_startD.以上都不是7、當(dāng)在ROS中開發(fā)機器人應(yīng)用時，需要對機器人的模型進行描述。假設(shè)一個輪式移動機器人，需要定義其幾何形狀、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和運動學(xué)參數(shù)等。以下關(guān)于ROS中機器人模型描述的方式，哪一項是不正確的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件來描述機器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.可以在URDF文件中定義機器人的傳感器和執(zhí)行器C.一旦定義了機器人的URDF模型，就不能對其進行修改和擴展D.可以使用第三方工具將CAD模型轉(zhuǎn)換為ROS可識別的URDF格式8、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的能源管理和優(yōu)化，以下哪種策略可能最為有效？（）A.動態(tài)調(diào)整功率消耗B.固定能源分配C.僅在低電量時采取措施D.不考慮能源管理請分別解釋每個選項在能源管理和優(yōu)化中的思路和可能達(dá)到的效果9、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的可擴展性和可維護性，通常會采用模塊化的設(shè)計。假設(shè)一個機器人項目包含多個功能模塊，如視覺感知、運動控制和路徑規(guī)劃，以下關(guān)于模塊化設(shè)計的描述，正確的是？（）A.模塊之間應(yīng)該盡量減少依賴，以提高獨立性和可替換性B.為了提高性能，模塊之間可以直接共享內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換C.所有模塊都應(yīng)該放在同一個代碼庫中，方便管理和維護D.模塊的接口應(yīng)該盡量復(fù)雜，以包含更多的功能和參數(shù)10、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人的能源管理和優(yōu)化，以延長機器人的工作時間。以下哪種方法和策略可能會被用于能源管理？（）A.動態(tài)電源管理和能量回收B.低功耗組件選擇和任務(wù)調(diào)度C.電池狀態(tài)監(jiān)測和節(jié)能算法D.以上都有可能11、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于創(chuàng)建自定義消息類型的工具？（）（）A.catkin_create_pkgB.rosmsgC.roscppD.以上都不是12、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有人機交互功能的機器人時，需要選擇一種合適的用戶界面（UI）框架來實現(xiàn)與用戶的通信和控制指令輸入。假設(shè)要考慮界面的美觀性、易用性和與ROS系統(tǒng)的集成性，以下哪個UI框架是較好的選擇？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets13、在ROS中，多機器人協(xié)作是一個重要的研究方向。假設(shè)多個機器人需要在一個共同的任務(wù)中進行協(xié)作，如搬運一個大型物體。以下關(guān)于ROS多機器人協(xié)作的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過共享地圖和任務(wù)信息來實現(xiàn)多機器人之間的協(xié)作B.每個機器人在協(xié)作中都有獨立的決策和控制能力，不需要中央?yún)f(xié)調(diào)器C.多機器人之間的通信可以采用與單機器人系統(tǒng)相同的機制D.多機器人協(xié)作系統(tǒng)的性能和效率與機器人的數(shù)量成正比14、在一個基于ROS的醫(yī)療機器人項目中，需要確保機器人操作的安全性和精度，同時符合醫(yī)療法規(guī)要求。以下哪種安全機制和認(rèn)證方法可能會被用于醫(yī)療機器人？（）A.安全監(jiān)控系統(tǒng)和風(fēng)險評估B.精度校準(zhǔn)和驗證測試C.醫(yī)療設(shè)備認(rèn)證和法規(guī)遵循D.以上都有可能15、機器人操作系統(tǒng)的安全性是至關(guān)重要的。假設(shè)機器人在與人密切合作的工作環(huán)境中運行。以下哪種安全機制能夠有效地檢測和避免機器人與人或其他物體的碰撞？（）A.基于激光雷達(dá)的碰撞檢測B.基于視覺的碰撞檢測C.基于力傳感器的碰撞檢測D.以上方法結(jié)合使用16、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個用于醫(yī)療康復(fù)的機器人，需要實現(xiàn)精確的力控制和柔順運動，以適應(yīng)患者的不同需求和身體狀況。以下哪種控制方法和傳感器可能會被用于力感知和控制？（）A.力傳感器和阻抗控制B.位置傳感器和力/位混合控制C.觸覺傳感器和自適應(yīng)控制D.以上都有可能17、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，需要建立穩(wěn)定的通信鏈路和用戶界面。以下哪種技術(shù)和工具可能會被用于遠(yuǎn)程控制？（）A.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和Web界面B.移動應(yīng)用和藍(lán)牙通信C.云服務(wù)和虛擬現(xiàn)實接口D.以上都有可能18、ROS中的動作反饋（ActionFeedback）通常包含以下哪些信息？（）（）A.任務(wù)進度B.中間狀態(tài)C.兩者皆有D.以上都不是19、ROS中的服務(wù)請求（ServiceRequest）可以包含以下哪些數(shù)據(jù)類型？（）（）A.基本數(shù)據(jù)類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是20、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的能耗優(yōu)化，以下哪種方法可能在不降低性能的前提下實現(xiàn)最大的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分傳感器C.降低運動復(fù)雜度D.以上方法結(jié)合使用請詳細(xì)說明每個選項在能耗優(yōu)化中的作用和可能存在的限制21、在ROS中，進行機器人的任務(wù)規(guī)劃時，需要考慮任務(wù)的優(yōu)先級和資源分配。假設(shè)同時有多個任務(wù)等待執(zhí)行，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度策略的選擇，正確的是：（）A.采用先來先服務(wù)（FCFS）策略，簡單公平B.基于優(yōu)先級的調(diào)度策略，優(yōu)先執(zhí)行重要任務(wù)C.隨機調(diào)度策略，避免任務(wù)餓死D.以上調(diào)度策略都不適合機器人任務(wù)規(guī)劃22、在使用ROS進行機器人的實時控制時，需要考慮系統(tǒng)的實時性要求。假設(shè)系統(tǒng)對控制周期有嚴(yán)格的限制，以下關(guān)于實現(xiàn)實時控制的方法，正確的是：（）A.使用ROS的默認(rèn)配置，不進行特殊優(yōu)化B.采用實時操作系統(tǒng)（RTOS）與ROS結(jié)合，滿足實時性要求C.降低控制算法的復(fù)雜度，犧牲精度以保證實時性D.實時控制在ROS中無法實現(xiàn)，需要更換開發(fā)框架23、ROS中的TF變換在多機器人協(xié)作中非常重要。當(dāng)多個機器人之間的相對位置發(fā)生變化時，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實時測量并更新B.使用通信協(xié)議在機器人之間傳遞位置變化信息C.結(jié)合地圖和定位信息進行推算D.以上方法可以結(jié)合使用24、在ROS中，機器人的感知融合是將多種傳感器的數(shù)據(jù)進行綜合處理和分析。假設(shè)一個機器人同時使用激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器來感知環(huán)境。以下關(guān)于ROS感知融合的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用卡爾曼濾波等算法來融合不同傳感器的數(shù)據(jù)B.感知融合可以提高環(huán)境感知的準(zhǔn)確性和可靠性C.不同傳感器的數(shù)據(jù)在融合之前需要進行時間同步和空間校準(zhǔn)D.感知融合只需要在軟件層面實現(xiàn)，不需要考慮傳感器的硬件特性25、在ROS中進行機器人的力控制時，如果力傳感器的精度不夠，會對控制效果產(chǎn)生什么影響？（）A.力控制不準(zhǔn)確，可能損壞物體或影響操作B.控制更穩(wěn)定C.系統(tǒng)自動校準(zhǔn)力傳感器D.提高力控制的響應(yīng)速度26、在機器人的自主決策中，需要根據(jù)環(huán)境信息和任務(wù)目標(biāo)做出合理的選擇。假設(shè)機器人在遇到多個可行的行動方案時，需要考慮不確定性和風(fēng)險。以下哪種決策方法能夠有效地處理這種情況，并做出最優(yōu)決策？（）A.基于規(guī)則的決策B.基于概率的決策C.基于模糊邏輯的決策D.基于深度學(xué)習(xí)的決策27、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的智能決策和規(guī)劃，常常使用機器學(xué)習(xí)算法。假設(shè)要讓機器人根據(jù)環(huán)境信息自主選擇最優(yōu)的行動策略，以下關(guān)于機器學(xué)習(xí)在ROS中的應(yīng)用，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用強化學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練機器人的策略網(wǎng)絡(luò)，使其能夠根據(jù)獎勵信號做出決策B.監(jiān)督學(xué)習(xí)可以用于對傳感器數(shù)據(jù)進行分類和預(yù)測，為決策提供依據(jù)C.無監(jiān)督學(xué)習(xí)可以用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式和結(jié)構(gòu)，但在機器人決策中應(yīng)用較少D.機器學(xué)習(xí)算法可以直接在ROS節(jié)點中運行，無需進行任何適配和優(yōu)化28、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的自主導(dǎo)航，需要構(gòu)建地圖。假設(shè)使用激光雷達(dá)進行環(huán)境掃描來創(chuàng)建地圖，以下哪種地圖表示方法在ROS中較為常見？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.矢量地圖D.圖像地圖29、在機器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機器人地圖信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_mapB./map/robotC./navigation/mapD.以上都不是30、機器人操作系統(tǒng)中的服務(wù)請求（ServiceRequest）通常包含哪些信息？（）（）A.輸入?yún)?shù)B.輸出參數(shù)C.任務(wù)描述D.以上都不是二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在機器人操作系統(tǒng)的開源社區(qū)發(fā)展方面，綜合研究社區(qū)的組織架構(gòu)、開發(fā)者協(xié)作模式、代碼貢獻(xiàn)流程和知識產(chǎn)權(quán)管理，以及如何促進社區(qū)的活躍和創(chuàng)新。2、（本題5分）在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域，機器人操作系統(tǒng)在輔助康復(fù)訓(xùn)練方面發(fā)揮著重要作用。請深入綜合分析其在為患者提供個性化訓(xùn)練方案、實時監(jiān)測康復(fù)進展、調(diào)整訓(xùn)練強度等方面的技術(shù)優(yōu)勢，研究康復(fù)機器人在提高康復(fù)效果和減輕醫(yī)護人員工作負(fù)擔(dān)方面的價值，以及在臨床應(yīng)用中的安全性和有效性評估。3、（本題5分）ROS在機器人的娛樂表演應(yīng)用中，如何實現(xiàn)精彩的動作編排和與觀眾的互動。請全面綜合分析ROS的編程接口和控制策略，以及在創(chuàng)意實現(xiàn)和用戶體驗方面的考慮。4、（本題5分）在一個垃圾處理廠，ROS控制的機器人進行垃圾分類和搬運。請深入探討ROS在垃圾識別、分類準(zhǔn)確性、搬運效率以及惡劣環(huán)境應(yīng)對方面的重點和難點。5、（本題5分）在機器人的農(nóng)業(yè)播種和施肥應(yīng)用中，ROS怎樣精確控制作業(yè)參數(shù)和應(yīng)對土壤條件的變化。請詳細(xì)綜合分析ROS的控制策略、傳感器融合技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)節(jié)機制。三、