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《機器視覺技術》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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ROS中，配置文件（ConfigurationFile）起著重要的作用。假設一個機器人項目需要設置各種參數，如傳感器的采樣頻率、控制器的增益等。以下關于ROS配置文件的描述，哪一項是錯誤的？（）A.配置文件通常使用YAML格式進行編寫，易于閱讀和理解B.可以在運行時動態加載和修改配置文件，無需重新啟動系統C.配置文件中的參數可以被多個節點共享和使用D.配置文件只能存儲簡單的數值型參數，不能存儲復雜的數據結構2、ROS中的話題（Topic）是一種常見的通信機制。假設有一個機器人在移動過程中不斷發布其位置信息作為一個話題。多個節點對這個位置信息感興趣并進行訂閱。在這種情況下，如果發布節點突然停止發布，以下哪種情況最有可能發生？（）A.訂閱節點會繼續使用最后收到的位置信息，直到新的發布信息到來B.訂閱節點會立即停止運行，等待發布節點重新開始發布C.訂閱節點會自動切換到其他可用的類似話題進行數據獲取D.整個系統會崩潰，因為失去了關鍵的位置信息源3、ROS中的節點可以通過參數進行配置。當需要在運行時動態修改節點的參數，以下哪種方式較為便捷？（）A.使用ROS的參數服務器B.通過命令行參數傳遞C.重新啟動節點并加載新的參數D.以上方式都有各自的優缺點4、在機器人操作系統（ROS）中，當需要實現多個機器人之間的協同工作和信息共享時，以下哪種通信機制是最為關鍵和常用的？假設這些機器人分布在不同的物理位置，并且需要實時交換大量的數據，包括傳感器信息、控制指令等。同時，考慮到網絡延遲和數據可靠性的要求。A.基于TCP的通信B.基于UDP的通信C.ROS的話題（Topic）通信D.ROS的服務（Service）通信5、當為機器人設計抓取動作時，需要考慮物體的形狀、重量和表面特性。假設機器人需要抓取各種不規則形狀的物體，表面材質不同且重量分布不均勻。以下哪種抓取策略能夠適應這種多樣性，并確保抓取的穩定性？（）A.平行夾爪抓取B.多指靈巧抓取C.真空吸附抓取D.磁吸抓取6、ROS中的TF變換在多機器人協作中非常重要。當多個機器人之間的相對位置發生變化時，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實時測量并更新B.使用通信協議在機器人之間傳遞位置變化信息C.結合地圖和定位信息進行推算D.以上方法可以結合使用7、當在ROS中集成第三方庫和驅動程序時，可能會遇到兼容性和接口匹配的問題。假設要將一個新的電機驅動程序集成到ROS系統中，以下哪種方法能夠最有效地解決可能出現的兼容性問題和接口不一致的情況？（）A.強行修改驅動程序代碼以適應ROSB.對ROS進行大量修改來匹配驅動程序C.尋找與ROS兼容的驅動程序版本或進行適配開發D.放棄集成，使用其他替代方案8、機器人在執行任務時，可能會遇到突發情況，如電源故障、網絡中斷等。假設一個機器人正在進行關鍵操作，突然遭遇電源故障。以下哪種應急處理機制能夠最大程度地減少損失，并確保機器人的安全？（）A.備用電源切換B.緊急停止和數據保存C.故障自診斷和恢復策略D.以上機制綜合運用9、在使用ROS開發機器人的過程中，需要對機器人的軟件進行可維護性和可擴展性設計。以下哪種架構和設計原則能夠提高代碼的可維護性和未來的功能擴展能力？（）A.緊密耦合的架構，功能集中在少數模塊B.分層架構，模塊化設計，遵循接口規范C.混亂的代碼結構，不考慮設計原則D.不考慮可維護性和可擴展性，只關注當前功能實現10、在開發基于ROS的機器人視覺應用時，需要對圖像進行處理和分析。假設要從攝像頭獲取的圖像中識別特定的物體，并計算其位置和姿態。以下哪種計算機視覺技術和ROS工具的組合最能有效地實現這一目標？（）A.使用傳統的圖像處理算法和OpenCV庫B.基于深度學習的目標檢測模型和相關的ROS接口C.依賴硬件加速的視覺處理模塊D.不使用任何專門的視覺技術，僅通過人工觀察圖像11、ROS中的動作客戶端（ActionClient）需要實現以下哪些回調函數？（）（）A.active回調函數B.done回調函數C.feedback回調函數D.以上都是12、在ROS中，為了管理節點的啟動和關閉順序，以及處理異常情況，常常使用啟動文件（LaunchFile）。假設一個機器人系統有多個相關的節點需要同時啟動，以下關于啟動文件的描述，哪一項是不準確的？（）A.啟動文件使用XML格式來描述節點的配置和啟動參數B.可以在啟動文件中設置節點的運行環境、重映射話題等C.啟動文件只能啟動本地節點，無法啟動遠程節點D.通過修改啟動文件，可以方便地調整系統的啟動配置，而無需修改節點的代碼13、在使用ROS進行機器人導航時，需要考慮環境地圖的構建和更新。假設機器人所處的環境經常發生變化，以下哪種地圖表示方式更適合這種動態環境？（）A.柵格地圖B.拓撲地圖C.特征地圖D.以上都不適合14、機器人的運動規劃需要考慮多種優化目標，如時間最短、能量消耗最小等。假設一個機器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運動時間。以下哪種優化算法能夠有效地解決這個多目標優化問題？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優化算法D.以上算法均可15、在ROS控制的機器人系統中，若控制算法的計算復雜度過高，會帶來什么問題？（）A.系統響應延遲，實時性下降B.控制精度提高C.系統資源消耗減少D.機器人運動更平穩16、當在ROS中開發一個具有自主導航功能的機器人時，需要考慮地圖構建和定位。以下哪種地圖表示方法和定位技術的組合可能是最優的？（）A.柵格地圖與粒子濾波定位B.拓撲地圖與卡爾曼濾波定位C.特征地圖與蒙特卡羅定位D.八叉樹地圖與擴展卡爾曼濾波定位請詳細解釋每個選項中地圖表示方法和定位技術的特點以及它們之間的協同效果17、當在ROS中開發一個需要適應復雜環境變化的機器人時，以下哪種機器學習模型用于環境感知和適應可能是最有潛力的？（）A.生成對抗網絡B.循環神經網絡C.自編碼器D.決策樹請詳細分析每個機器學習模型在處理復雜環境變化中的特點和應用可能性18、ROS中的消息（Message）定義了節點之間通信的數據格式。假設在一個機器人的通信系統中，消息格式定義錯誤，會導致什么后果？（）A.節點之間無法通信或通信數據錯誤B.系統自動修正消息格式，通信正常C.僅影響部分節點通信，其他節點不受影響D.系統性能提升，通信速度加快19、在基于ROS的機器人視覺導航中，當環境光照條件變化較大時，以下哪種圖像處理方法能夠提高導航的穩定性？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.圖像分割D.圖像壓縮請分別解釋每個圖像處理方法在應對光照變化時的效果和對導航穩定性的影響20、當使用ROS實現機器人的語音交互功能時，以下哪種語音識別引擎和合成引擎較為常用？（）A.GoogleSpeechAPIB.MicrosoftSpeechSDKC.CMUSphinxD.BaiduSpeech。假設需要為機器人提供自然流暢的語音對話能力，能夠準確識別用戶的語音指令并生成清晰的語音回復，上述哪個選項在與ROS的集成和性能方面表現更出色，并說明其特點和使用方式21、ROS系統中的傳感器數據處理是關鍵環節。當處理來自激光雷達的大量點云數據時，為了提高數據處理效率和準確性，以下哪種方法較為合適？（）A.直接對原始點云數據進行處理B.先對點云數據進行濾波和降采樣C.將點云數據轉換為圖像進行處理D.忽略部分點云數據請解釋每個選項的可行性和可能帶來的影響22、ROS支持多機器人協作的應用開發。假設要實現多個機器人之間的任務分配和協調工作，以下關于協作策略和通信機制的選擇，正確的是：（）A.采用集中式控制策略，由一個中心節點進行任務分配和協調B.采用分布式控制策略，每個機器人自主決策并通過通信協商C.混合使用集中式和分布式策略，根據任務特點靈活選擇D.多機器人協作無法實現有效的任務分配和協調23、假設要在ROS中開發一個能夠自主探索未知環境的機器人，需要結合多種傳感器信息和決策算法。以下哪種方法和算法可能會被用于自主探索？（）A.基于概率地圖的探索算法B.基于強化學習的決策算法C.基于啟發式搜索的路徑規劃D.以上都有可能24、在ROS環境下，為了提高機器人系統的實時性能和響應速度，需要對軟件進行優化和硬件進行選型。以下哪種方法和硬件配置可能會有助于實現這個目標？（）A.多核處理器和實時操作系統B.高速通信總線和專用運動控制卡C.優化算法和內存管理D.以上都有可能25、ROS中的動作服務器（ActionServer）需要實現以下哪些回調函數？（）（）A.goal回調函數B.cancel回調函數C.feedback回調函數D.以上都是二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）ROS中的目標分配算法。2、（本題5分）簡述ROS中的機器人描述格式（URDF）。3、（本題5分）說明ROS中的生命科學實驗細胞培養機器人中的培養條件控制。4、（本題5分）ROS中的可視化工具（如RViz）有哪些主要功能？三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）創建一個在ROS中的電力巡檢機器人的線路故障檢測與修復系統。2、（本題5分）基于ROS設計一個救援機器人的環境感知系統，為救援行動提供信息支持。3、（本題5分）基于ROS構建一個機器人的自主環境聲音降噪和識別系統。4、（本題5分）在ROS框架下，為隧道施工機器人設計一個隧道壁檢測和支護系統。5、（本題5分）設計一個使用ROS的排爆機器人的操作控制系統。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在機器人的垃圾分揀應用中，ROS怎樣準確識別垃圾種類和實現快速分揀動作。請詳細綜合分析ROS中的視覺識別技術、機械臂控制和分揀策略。2、