2025年工業機器人系統運維員職業技能等級考試（高級）模擬試卷（機器人視覺系統）——圖像處理與計算機視覺一、選擇題（共10題，每題2分，共20分）1.以下哪個不是圖像處理的基本步驟？A.采集圖像B.圖像增強C.圖像壓縮D.圖像識別2.下列哪個不是圖像處理中常用的濾波器？A.高斯濾波器B.中值濾波器C.拉普拉斯濾波器D.顏色濾波器3.在圖像處理中，下列哪個不是空間域濾波的缺點？A.對噪聲敏感B.濾波效果受圖像大小影響C.濾波效果受濾波器形狀影響D.濾波速度慢4.下列哪個不是圖像處理中常用的邊緣檢測算子？A.Sobel算子B.Prewitt算子C.Canny算子D.梯度算子5.在圖像處理中，以下哪個不是特征點？A.極點B.輪廓點C.點狀特征D.線狀特征6.下列哪個不是圖像處理中的幾何變換？A.縮放B.旋轉C.平移D.透視變換7.下列哪個不是圖像處理中的顏色空間？A.RGBB.HSVC.YUVD.CMYK8.以下哪個不是圖像處理中的形態學運算？A.按位與B.按位或C.按位異或D.按位非9.在圖像處理中，以下哪個不是圖像配準的方法？A.基于灰度相關性B.基于特征點匹配C.基于模板匹配D.基于距離變換10.以下哪個不是圖像處理中的圖像分割方法？A.區域生長B.邊緣檢測C.圖像閾值D.水平集方法二、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.圖像處理的基本步驟包括：________、________、________、________。2.圖像增強的目的是________。3.中值濾波器主要用于________。4.Sobel算子是一種________算子。5.圖像配準的目的是________。6.RGB顏色空間中的R、G、B分別代表________、________、________。7.形態學運算主要包括________、________、________。8.圖像分割的目的是________。9.區域生長算法的基本思想是________。10.水平集方法是一種________方法。三、簡答題（共5題，每題5分，共25分）1.簡述圖像處理的基本步驟。2.簡述中值濾波器的原理及其優缺點。3.簡述Sobel算子的原理及其應用。4.簡述圖像配準的基本方法。5.簡述區域生長算法的基本思想及其應用。四、論述題要求：闡述圖像處理在工業機器人系統運維中的應用及其重要性。五、分析題要求：分析圖像處理技術在機器人視覺系統中的關鍵作用，并舉例說明其在實際應用中的具體表現。六、設計題要求：設計一個基于圖像處理的工業機器人視覺系統，包括系統架構、主要功能模塊以及實現方法。本次試卷答案如下：一、選擇題1.D解析：圖像處理的基本步驟包括采集圖像、圖像增強、圖像壓縮和圖像識別，其中圖像識別屬于圖像處理的后續步驟，而非基本步驟。2.D解析：顏色濾波器通常用于特定顏色或色調的提取，不屬于常用的圖像處理濾波器。3.D解析：空間域濾波的缺點包括對噪聲敏感、濾波效果受圖像大小和濾波器形狀影響，但濾波速度慢并不是其缺點。4.D解析：梯度算子不是邊緣檢測算子，而是一種用于計算圖像局部梯度的算子。5.D解析：特征點包括極點、輪廓點、點狀特征和線狀特征，而極點、輪廓點和點狀特征都屬于特征點的范疇。6.D解析：透視變換是一種幾何變換，用于處理圖像中的透視變形。7.D解析：CMYK是印刷顏色空間，而非圖像處理中的顏色空間。8.A解析：按位與、按位或、按位異或和按位非是邏輯運算，不屬于形態學運算。9.D解析：基于距離變換的方法不是圖像配準的方法，而是用于計算圖像中像素之間的距離。10.B解析：邊緣檢測是圖像分割的一種方法，而非圖像分割方法本身。二、填空題1.采集圖像、圖像增強、圖像壓縮、圖像識別解析：這些步驟是圖像處理的基本流程，從圖像的采集到最終的識別。2.提高圖像質量解析：圖像增強的目的是通過調整圖像的亮度、對比度等參數，提高圖像的視覺效果。3.去除椒鹽噪聲解析：中值濾波器通過取像素鄰域的中值來平滑圖像，特別適用于去除椒鹽噪聲。4.邊緣檢測解析：Sobel算子是一種邊緣檢測算子，用于檢測圖像中的邊緣。5.精確匹配不同圖像解析：圖像配準的目的是將不同時間或空間采集的圖像進行精確匹配。6.紅色、綠色、藍色解析：RGB顏色空間中的R、G、B分別代表紅色、綠色和藍色。7.按位與、按位或、按位異或解析：形態學運算主要包括按位與、按位或和按位異或，用于處理圖像中的像素集合。8.提取圖像中的感興趣區域解析：圖像分割的目的是提取圖像中的感興趣區域，以便進行進一步處理。9.根據像素鄰域的相似性進行分類解析：區域生長算法的基本思想是根據像素鄰域的相似性進行分類，將相似的像素歸為一個區域。10.圖像分割方法解析：水平集方法是一種圖像分割方法，通過演化曲線來分割圖像。三、簡答題1.圖像處理的基本步驟包括：采集圖像、圖像增強、圖像壓縮、圖像識別。采集圖像是從現實世界獲取圖像數據；圖像增強是通過調整圖像的亮度、對比度等參數來提高圖像質量；圖像壓縮是為了減少數據存儲空間和傳輸帶寬；圖像識別是對圖像中的物體、場景等進行識別和分類。2.中值濾波器的原理是通過取像素鄰域的中值來平滑圖像，從而去除噪聲。其優點是能夠有效地去除椒鹽噪聲，同時保持圖像邊緣信息；缺點是對圖像的細節信息處理能力較差，可能會模糊圖像細節。3.Sobel算子是一種邊緣檢測算子，其原理是計算圖像中每個像素的梯度值，從而檢測邊緣。Sobel算子通過兩個方向（水平和垂直）的濾波器來計算梯度，然后通過閾值處理來檢測邊緣。Sobel算子廣泛應用于圖像處理中的邊緣檢測。4.圖像配準的基本方法包括基于灰度相關性、基于特征點匹配和基于模板匹配。基于灰度相關性的方法通過計算兩個圖像的灰度相似度來配準；基于特征點匹配的方法通過尋找和匹配兩個圖像中的特征點來配準；基于模板匹配的方法是將一個圖像模板與另一個圖像進行匹配，找到最佳匹配位置。5.區域生長算法的基本思想是