廊坊师范学院《机器视觉与图像处理》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页廊坊师范学院《机器视觉与图像处理》

2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、ROS中的消息队列在处理大量数据时可能会出现拥堵。为了避免这种情况，以下哪种方法可以采取？（）A.增加消息队列的容量B.优化数据发送和处理的频率C.采用分布式消息队列D.以上方法都可以2、ROS中的消息（Message）定义了节点之间通信的数据格式。假设要在两个节点之间传递一个包含机器人位置、速度和姿态的消息，以下关于消息定义和使用的描述，哪一项是错误的？（）A.可以使用ROS提供的消息类型，如geometry_msgs/PoseStamped来表示机器人的位姿信息B.自定义消息时，需要在.msg文件中定义消息的字段和数据类型C.发送和接收消息的节点必须使用相同的消息类型和字段顺序D.消息的内容在传输过程中可以被修改，以适应不同的节点需求3、在ROS中，用于发布和订阅话题（Topic）的编程语言可以是（）（）A.C++B.PythonC.两者皆可D.以上都不是4、在一个基于ROS的机器人舞蹈表演项目中，如果音乐与机器人动作的同步机制出现问题，会导致什么结果？（）A.表演效果不佳，动作与音乐不协调B.表演更精彩C.系统自动调整同步D.对表演没有影响5、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于方便地启动多个节点和配置参数。假设一个机器人系统的启动需要同时启动多个传感器节点和控制节点，并设置一些全局参数。以下关于启动文件的描述，正确的是？（）A.启动文件只能以XML格式编写，语法复杂B.启动文件中不能包含条件判断和循环语句C.可以在启动文件中指定节点的运行顺序和依赖关系D.启动文件不能动态修改节点的参数值6、ROS中的参数调优对于系统性能至关重要。如果关键参数设置过于保守，会导致什么结果？（）A.系统性能无法充分发挥B.系统稳定性提高C.资源消耗降低D.系统适应性增强7、ROS中的服务（Service）通信模式常用于请求-响应类型的交互。假设有一个机器人的导航节点提供了一个获取当前位置的服务，其他节点可以向其发送请求并获取响应。以下关于ROS服务通信的描述，哪一项是不正确的？（）A.服务通信是一对一的，即一个服务请求只能由一个服务提供者响应B.服务请求和响应的数据类型是在定义服务时确定的，并且在通信过程中不能更改C.服务通信的响应时间通常比话题通信更快，因为它是直接的请求-响应模式D.多个服务请求可以同时发送给同一个服务提供者，服务提供者会按照发送的顺序依次处理8、对于ROS中的机器人视觉SLAM（同时定位与地图构建）系统，以下哪种特征提取方法能够提高地图的精度和鲁棒性？（）A.SIFT特征B.SURF特征C.ORB特征D.以上都是。假设机器人在未知环境中进行探索和地图构建，需要从图像中提取稳定和独特的特征来准确估计自身位置和构建环境地图，上述哪种特征提取方法在这种情况下表现更为出色，并解释其特点和在ROS中的应用9、ROS中的机器人操作系统内核优化对于系统性能至关重要。以下哪种优化策略可能对实时性和响应速度产生最大的影响？（）A.内存管理优化B.进程调度优化C.中断处理优化D.文件系统优化请分别阐述每个优化策略在提高操作系统性能方面的作用和重要性10、ROS中的服务响应（ServiceResponse）可以包含以下哪些数据类型？（）（）A.基本数据类型B.自定义消息类型C.两者皆可D.以上都不是11、在基于ROS的机器人视觉SLAM（同时定位与地图构建）系统中，以下哪种特征提取算法常用于提高地图的准确性和鲁棒性？（）A.SIFT（Scale-InvariantFeatureTransform）B.SURF（SpeededUpRobustFeatures）C.ORB（OrientedFASTandRotatedBRIEF）D.以上算法都可能适用12、当在ROS中使用机器学习算法进行机器人的行为预测时，如果训练数据不充分，会产生什么后果？（）A.预测结果不准确B.预测速度加快C.系统性能提升D.无需训练数据即可准确预测13、ROS中的机器人模型校准是确保机器人准确运动的重要步骤。假设需要校准机器人的关节角度传感器，以下哪种方法可能被采用？（）A.手动测量关节角度，然后在代码中进行修正B.使用标准物体进行对比校准C.运行特定的校准程序，自动采集数据并计算校准参数D.不需要校准，传感器的出厂参数足够准确14、当在ROS中进行机器人的动力学仿真时，以下哪种仿真软件通常与ROS结合使用？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.MuJoCo。假设需要在虚拟环境中对机器人的运动和力学特性进行精确模拟，以验证控制算法和规划策略的有效性，上述哪个仿真软件能够提供更真实和全面的仿真支持，并说明其与ROS的集成方法和应用场景15、在ROS中，为了实现机器人系统的鲁棒性和容错性，常常采用一些策略。假设一个机器人的传感器出现故障，以下关于系统的应对措施，哪一项是不正确的？（）A.可以使用冗余传感器来提高系统的可靠性，当一个传感器故障时，切换到备用传感器B.通过故障检测和诊断算法及时发现传感器的故障，并采取相应的补偿措施C.一旦传感器故障，系统就无法正常工作，必须停止运行D.可以设计容错控制算法，使机器人在部分传感器故障的情况下仍能完成基本任务16、对于ROS中的机器人状态监测和故障诊断，以下哪种技术或工具能够提供实时的可视化监控界面？（）A.RVizB.GazeboC.MatplotlibD.Plotly。假设需要实时监测机器人的关节角度、速度、力矩等多个状态参数，并在出现异常时及时报警，上述哪个选项能够以直观和交互的方式展示监测数据，并说明如何进行配置和使用17、ROS中的动作客户端（ActionClient）需要实现以下哪些回调函数？（）（）A.active回调函数B.done回调函数C.feedback回调函数D.以上都是18、在使用ROS进行机器人的深度学习应用开发时，需要将深度学习模型与ROS系统集成。以下哪种方式是常见的集成方法？（）A.将深度学习模型作为一个ROS节点运行B.在ROS节点中调用深度学习库进行推理C.使用中间件将深度学习模型的输出转换为ROS消息D.以上方法都可以19、在使用ROS进行机器人仿真时，需要选择一个合适的仿真环境来模拟真实的物理世界和机器人行为。假设要考虑多种物理效果、碰撞检测和传感器模拟的准确性，以下哪个仿真工具在ROS中是最适合的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.Unity20、当使用ROS控制一个轮式机器人在不平坦的地面上稳定行驶时，需要考虑机器人的悬挂系统和动态平衡控制。以下哪种控制算法和传感器融合技术可能会被用于解决这个问题？（）A.基于模型预测控制和多传感器融合B.反馈线性化控制和惯性导航C.自适应鲁棒控制和视觉里程计D.以上都有可能21、在ROS中，当需要对机器人的感知数据进行融合，例如将激光雷达数据、摄像头图像和惯性测量单元（IMU）数据进行综合处理，以获得更准确的环境模型，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.简单地将数据叠加B.使用卡尔曼滤波算法C.随机选择一种数据作为主要依据D.不进行数据融合，单独处理每种数据22、当机器人在未知环境中探索时，需要同时构建地图和定位自身。以下哪种同时定位与地图构建（SLAM）算法在处理大规模环境和动态障碍物时具有较好的性能？（）A.ORB-SLAMB.LSD-SLAMC.RTAB-MapD.KartoSLAM23、ROS中的感知模块负责处理机器人获取的各种传感器数据，如激光雷达、摄像头、IMU等。假设一个机器人使用激光雷达进行环境感知，以下关于激光雷达数据处理的描述，哪一项是错误的？（）A.可以使用点云库（PCL）对激光雷达的点云数据进行滤波、分割等操作B.通过特征提取，可以从点云数据中识别出物体的形状和轮廓C.激光雷达数据只能用于检测静态障碍物，无法检测动态障碍物D.可以将激光雷达数据与其他传感器数据进行融合，提高环境感知的准确性24、在ROS中，用于发布机器人关节角度的话题名称通常是（）（）A./joint_statesB./odomC./tfD./scan25、在ROS框架下，对于机器人的动态模型辨识，以下哪种方法能够有效地估计模型参数？（）A.最小二乘法B.极大似然估计C.递推最小二乘法D.粒子群优化算法。假设需要根据机器人的实际运动数据来辨识其动态模型的参数，如质量、惯性矩等，上述哪种方法在准确性和计算效率上更有优势，并详细介绍其在ROS中的应用步骤26、在ROS中开发机器人的远程控制功能时，如果网络延迟不稳定，以下哪种策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地缓存和预测机制B.降低控制指令的发送频率C.完全依赖远程控制，不进行本地处理D.忽略网络延迟，照常发送指令27、在ROS环境下，要对机器人的行为进行编程和定义。假设需要机器人根据不同的环境条件和任务需求执行不同的动作序列。以下哪种方法在实现灵活和可扩展的机器人行为方面最为有效？（）A.使用状态机B.编写大量的条件判断语句C.依赖固定的脚本D.随机生成行为28、在ROS框架下，进行机器人的感知与融合处理时，假设需要融合来自激光雷达、摄像头和超声波传感器的数据。以下关于数据融合方法的选择，正确的是：（）A.直接对原始数据进行简单加权平均，快速但精度较低B.采用卡尔曼滤波算法，能够有效融合动态数据，但计算量较大C.基于深度学习的方法，精度高但需要大量训练数据和计算资源D.以上方法都不可行，需要寻找新的数据融合技术29、ROS中的包（Package）是组织代码和资源的基本单元。假设一个大型机器人项目包含多个功能模块，以下关于包的划分和管理原则，正确的是：（）A.将所有功能放在一个大包中，方便统一管理和编译B.按照功能相关性将代码拆分成多个小包，提高代码的可维护性和可复用性C.包的数量越少越好，以减少系统的复杂性D.包的划分随意，对项目开发没有太大影响30、ROS中的机器人软件架构设计对于系统的可扩展性和可维护性至关重要。假设要开发一个可适应不同应用场景和硬件配置的机器人软件系统。以下哪种软件架构模式在实现这些目标方面表现最佳？（）A.分层架构B.微服务架构C.单体架构D.不考虑架构设计，随意开发二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）当机器人应用于沙漠治理和生态修复时，分析机器人操作系统如何实现对沙漠地区的土壤监测、植被种植和水资源管理，以及如何适应沙漠环境的恶劣条件和生态脆弱性，促进沙漠生态系统的恢复和可持续发展。2、（本题5分）在服务机器人领域，如医疗护理、家庭服务等，对机器人的智能化和人机交互能力提出了更高要求。深入分析机器人操作系统如何支持复杂的环境感知、自然语言处理和情感识别，以实现更加友好和高效的服务体验。3、（本题5分）在医疗领域，机器人的应用越来越广泛，如手术机器人、康复机器人等。请深入综合分析ROS如何为医疗机器人提供高效的软件架构和功能支持，同时探讨在医疗环境中ROS需要满足的严格安全标准和法规要求。4、（本题5分）ROS在无人驾驶汽车领域具有潜在的应用价值。请全面综合分析ROS在处理无人驾驶汽车的传感器数据融合、路径规划、决策制定等方面的能力，以及在复杂交通环境下ROS面临的可靠性和实时性问题。5、（本题5分）随着机器人在舞台表演中的创新应用，如舞蹈表演、戏剧演出等，机器人操作系统需要具备艺术表现力和精准的动作控制。请详细综合分析其在动作编排、情感表达、与演员和舞台设备的协同等方面的技术实现，探讨舞台表演机器人在丰富艺术形式和提升观众体验方面的潜力，以