學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁廊坊師范學(xué)院《機(jī)器視覺與圖像處理》

2023-2024學(xué)年第二學(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、ROS中的消息隊列在處理大量數(shù)據(jù)時可能會出現(xiàn)擁堵。為了避免這種情況，以下哪種方法可以采??？（）A.增加消息隊列的容量B.優(yōu)化數(shù)據(jù)發(fā)送和處理的頻率C.采用分布式消息隊列D.以上方法都可以2、ROS中的消息（Message）定義了節(jié)點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)格式。假設(shè)要在兩個節(jié)點(diǎn)之間傳遞一個包含機(jī)器人位置、速度和姿態(tài)的消息，以下關(guān)于消息定義和使用的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以使用ROS提供的消息類型，如geometry_msgs/PoseStamped來表示機(jī)器人的位姿信息B.自定義消息時，需要在.msg文件中定義消息的字段和數(shù)據(jù)類型C.發(fā)送和接收消息的節(jié)點(diǎn)必須使用相同的消息類型和字段順序D.消息的內(nèi)容在傳輸過程中可以被修改，以適應(yīng)不同的節(jié)點(diǎn)需求3、在ROS中，用于發(fā)布和訂閱話題（Topic）的編程語言可以是（）（）A.C++B.PythonC.兩者皆可D.以上都不是4、在一個基于ROS的機(jī)器人舞蹈表演項目中，如果音樂與機(jī)器人動作的同步機(jī)制出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.表演效果不佳，動作與音樂不協(xié)調(diào)B.表演更精彩C.系統(tǒng)自動調(diào)整同步D.對表演沒有影響5、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于方便地啟動多個節(jié)點(diǎn)和配置參數(shù)。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)的啟動需要同時啟動多個傳感器節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置一些全局參數(shù)。以下關(guān)于啟動文件的描述，正確的是？（）A.啟動文件只能以XML格式編寫，語法復(fù)雜B.啟動文件中不能包含條件判斷和循環(huán)語句C.可以在啟動文件中指定節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行順序和依賴關(guān)系D.啟動文件不能動態(tài)修改節(jié)點(diǎn)的參數(shù)值6、ROS中的參數(shù)調(diào)優(yōu)對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。如果關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置過于保守，會導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.系統(tǒng)性能無法充分發(fā)揮B.系統(tǒng)穩(wěn)定性提高C.資源消耗降低D.系統(tǒng)適應(yīng)性增強(qiáng)7、ROS中的服務(wù)（Service）通信模式常用于請求-響應(yīng)類型的交互。假設(shè)有一個機(jī)器人的導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)提供了一個獲取當(dāng)前位置的服務(wù)，其他節(jié)點(diǎn)可以向其發(fā)送請求并獲取響應(yīng)。以下關(guān)于ROS服務(wù)通信的描述，哪一項是不正確的？（）A.服務(wù)通信是一對一的，即一個服務(wù)請求只能由一個服務(wù)提供者響應(yīng)B.服務(wù)請求和響應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是在定義服務(wù)時確定的，并且在通信過程中不能更改C.服務(wù)通信的響應(yīng)時間通常比話題通信更快，因?yàn)樗侵苯拥恼埱?響應(yīng)模式D.多個服務(wù)請求可以同時發(fā)送給同一個服務(wù)提供者，服務(wù)提供者會按照發(fā)送的順序依次處理8、對于ROS中的機(jī)器人視覺SLAM（同時定位與地圖構(gòu)建）系統(tǒng)，以下哪種特征提取方法能夠提高地圖的精度和魯棒性？（）A.SIFT特征B.SURF特征C.ORB特征D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人在未知環(huán)境中進(jìn)行探索和地圖構(gòu)建，需要從圖像中提取穩(wěn)定和獨(dú)特的特征來準(zhǔn)確估計自身位置和構(gòu)建環(huán)境地圖，上述哪種特征提取方法在這種情況下表現(xiàn)更為出色，并解釋其特點(diǎn)和在ROS中的應(yīng)用9、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)內(nèi)核優(yōu)化對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。以下哪種優(yōu)化策略可能對實(shí)時性和響應(yīng)速度產(chǎn)生最大的影響？（）A.內(nèi)存管理優(yōu)化B.進(jìn)程調(diào)度優(yōu)化C.中斷處理優(yōu)化D.文件系統(tǒng)優(yōu)化請分別闡述每個優(yōu)化策略在提高操作系統(tǒng)性能方面的作用和重要性10、ROS中的服務(wù)響應(yīng)（ServiceResponse）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11、在基于ROS的機(jī)器人視覺SLAM（同時定位與地圖構(gòu)建）系統(tǒng)中，以下哪種特征提取算法常用于提高地圖的準(zhǔn)確性和魯棒性？（）A.SIFT（Scale-InvariantFeatureTransform）B.SURF（SpeededUpRobustFeatures）C.ORB（OrientedFASTandRotatedBRIEF）D.以上算法都可能適用12、當(dāng)在ROS中使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行機(jī)器人的行為預(yù)測時，如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)不充分，會產(chǎn)生什么后果？（）A.預(yù)測結(jié)果不準(zhǔn)確B.預(yù)測速度加快C.系統(tǒng)性能提升D.無需訓(xùn)練數(shù)據(jù)即可準(zhǔn)確預(yù)測13、ROS中的機(jī)器人模型校準(zhǔn)是確保機(jī)器人準(zhǔn)確運(yùn)動的重要步驟。假設(shè)需要校準(zhǔn)機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度傳感器，以下哪種方法可能被采用？（）A.手動測量關(guān)節(jié)角度，然后在代碼中進(jìn)行修正B.使用標(biāo)準(zhǔn)物體進(jìn)行對比校準(zhǔn)C.運(yùn)行特定的校準(zhǔn)程序，自動采集數(shù)據(jù)并計算校準(zhǔn)參數(shù)D.不需要校準(zhǔn)，傳感器的出廠參數(shù)足夠準(zhǔn)確14、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的動力學(xué)仿真時，以下哪種仿真軟件通常與ROS結(jié)合使用？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.MuJoCo。假設(shè)需要在虛擬環(huán)境中對機(jī)器人的運(yùn)動和力學(xué)特性進(jìn)行精確模擬，以驗(yàn)證控制算法和規(guī)劃策略的有效性，上述哪個仿真軟件能夠提供更真實(shí)和全面的仿真支持，并說明其與ROS的集成方法和應(yīng)用場景15、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的魯棒性和容錯性，常常采用一些策略。假設(shè)一個機(jī)器人的傳感器出現(xiàn)故障，以下關(guān)于系統(tǒng)的應(yīng)對措施，哪一項是不正確的？（）A.可以使用冗余傳感器來提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)一個傳感器故障時，切換到備用傳感器B.通過故障檢測和診斷算法及時發(fā)現(xiàn)傳感器的故障，并采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施C.一旦傳感器故障，系統(tǒng)就無法正常工作，必須停止運(yùn)行D.可以設(shè)計容錯控制算法，使機(jī)器人在部分傳感器故障的情況下仍能完成基本任務(wù)16、對于ROS中的機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，以下哪種技術(shù)或工具能夠提供實(shí)時的可視化監(jiān)控界面？（）A.RVizB.GazeboC.MatplotlibD.Plotly。假設(shè)需要實(shí)時監(jiān)測機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度、速度、力矩等多個狀態(tài)參數(shù)，并在出現(xiàn)異常時及時報警，上述哪個選項能夠以直觀和交互的方式展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，并說明如何進(jìn)行配置和使用17、ROS中的動作客戶端（ActionClient）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.active回調(diào)函數(shù)B.done回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是18、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用開發(fā)時，需要將深度學(xué)習(xí)模型與ROS系統(tǒng)集成。以下哪種方式是常見的集成方法？（）A.將深度學(xué)習(xí)模型作為一個ROS節(jié)點(diǎn)運(yùn)行B.在ROS節(jié)點(diǎn)中調(diào)用深度學(xué)習(xí)庫進(jìn)行推理C.使用中間件將深度學(xué)習(xí)模型的輸出轉(zhuǎn)換為ROS消息D.以上方法都可以19、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人仿真時，需要選擇一個合適的仿真環(huán)境來模擬真實(shí)的物理世界和機(jī)器人行為。假設(shè)要考慮多種物理效果、碰撞檢測和傳感器模擬的準(zhǔn)確性，以下哪個仿真工具在ROS中是最適合的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.Unity20、當(dāng)使用ROS控制一個輪式機(jī)器人在不平坦的地面上穩(wěn)定行駛時，需要考慮機(jī)器人的懸掛系統(tǒng)和動態(tài)平衡控制。以下哪種控制算法和傳感器融合技術(shù)可能會被用于解決這個問題？（）A.基于模型預(yù)測控制和多傳感器融合B.反饋線性化控制和慣性導(dǎo)航C.自適應(yīng)魯棒控制和視覺里程計D.以上都有可能21、在ROS中，當(dāng)需要對機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，例如將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)、攝像頭圖像和慣性測量單元（IMU）數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以獲得更準(zhǔn)確的環(huán)境模型，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.簡單地將數(shù)據(jù)疊加B.使用卡爾曼濾波算法C.隨機(jī)選擇一種數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)D.不進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，單獨(dú)處理每種數(shù)據(jù)22、當(dāng)機(jī)器人在未知環(huán)境中探索時，需要同時構(gòu)建地圖和定位自身。以下哪種同時定位與地圖構(gòu)建（SLAM）算法在處理大規(guī)模環(huán)境和動態(tài)障礙物時具有較好的性能？（）A.ORB-SLAMB.LSD-SLAMC.RTAB-MapD.KartoSLAM23、ROS中的感知模塊負(fù)責(zé)處理機(jī)器人獲取的各種傳感器數(shù)據(jù)，如激光雷達(dá)、攝像頭、IMU等。假設(shè)一個機(jī)器人使用激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境感知，以下關(guān)于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以使用點(diǎn)云庫（PCL）對激光雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、分割等操作B.通過特征提取，可以從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中識別出物體的形狀和輪廓C.激光雷達(dá)數(shù)據(jù)只能用于檢測靜態(tài)障礙物，無法檢測動態(tài)障礙物D.可以將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與其他傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高環(huán)境感知的準(zhǔn)確性24、在ROS中，用于發(fā)布機(jī)器人關(guān)節(jié)角度的話題名稱通常是（）（）A./joint_statesB./odomC./tfD./scan25、在ROS框架下，對于機(jī)器人的動態(tài)模型辨識，以下哪種方法能夠有效地估計模型參數(shù)？（）A.最小二乘法B.極大似然估計C.遞推最小二乘法D.粒子群優(yōu)化算法。假設(shè)需要根據(jù)機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)來辨識其動態(tài)模型的參數(shù)，如質(zhì)量、慣性矩等，上述哪種方法在準(zhǔn)確性和計算效率上更有優(yōu)勢，并詳細(xì)介紹其在ROS中的應(yīng)用步驟26、在ROS中開發(fā)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制功能時，如果網(wǎng)絡(luò)延遲不穩(wěn)定，以下哪種策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地緩存和預(yù)測機(jī)制B.降低控制指令的發(fā)送頻率C.完全依賴遠(yuǎn)程控制，不進(jìn)行本地處理D.忽略網(wǎng)絡(luò)延遲，照常發(fā)送指令27、在ROS環(huán)境下，要對機(jī)器人的行為進(jìn)行編程和定義。假設(shè)需要機(jī)器人根據(jù)不同的環(huán)境條件和任務(wù)需求執(zhí)行不同的動作序列。以下哪種方法在實(shí)現(xiàn)靈活和可擴(kuò)展的機(jī)器人行為方面最為有效？（）A.使用狀態(tài)機(jī)B.編寫大量的條件判斷語句C.依賴固定的腳本D.隨機(jī)生成行為28、在ROS框架下，進(jìn)行機(jī)器人的感知與融合處理時，假設(shè)需要融合來自激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器的數(shù)據(jù)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)融合方法的選擇，正確的是：（）A.直接對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單加權(quán)平均，快速但精度較低B.采用卡爾曼濾波算法，能夠有效融合動態(tài)數(shù)據(jù)，但計算量較大C.基于深度學(xué)習(xí)的方法，精度高但需要大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)和計算資源D.以上方法都不可行，需要尋找新的數(shù)據(jù)融合技術(shù)29、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。假設(shè)一個大型機(jī)器人項目包含多個功能模塊，以下關(guān)于包的劃分和管理原則，正確的是：（）A.將所有功能放在一個大包中，方便統(tǒng)一管理和編譯B.按照功能相關(guān)性將代碼拆分成多個小包，提高代碼的可維護(hù)性和可復(fù)用性C.包的數(shù)量越少越好，以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性D.包的劃分隨意，對項目開發(fā)沒有太大影響30、ROS中的機(jī)器人軟件架構(gòu)設(shè)計對于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性至關(guān)重要。假設(shè)要開發(fā)一個可適應(yīng)不同應(yīng)用場景和硬件配置的機(jī)器人軟件系統(tǒng)。以下哪種軟件架構(gòu)模式在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)方面表現(xiàn)最佳？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.單體架構(gòu)D.不考慮架構(gòu)設(shè)計，隨意開發(fā)二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）當(dāng)機(jī)器人應(yīng)用于沙漠治理和生態(tài)修復(fù)時，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對沙漠地區(qū)的土壤監(jiān)測、植被種植和水資源管理，以及如何適應(yīng)沙漠環(huán)境的惡劣條件和生態(tài)脆弱性，促進(jìn)沙漠生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展。2、（本題5分）在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，如醫(yī)療護(hù)理、家庭服務(wù)等，對機(jī)器人的智能化和人機(jī)交互能力提出了更高要求。深入分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何支持復(fù)雜的環(huán)境感知、自然語言處理和情感識別，以實(shí)現(xiàn)更加友好和高效的服務(wù)體驗(yàn)。3、（本題5分）在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，如手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等。請深入綜合分析ROS如何為醫(yī)療機(jī)器人提供高效的軟件架構(gòu)和功能支持，同時探討在醫(yī)療環(huán)境中ROS需要滿足的嚴(yán)格安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求。4、（本題5分）ROS在無人駕駛汽車領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。請全面綜合分析ROS在處理無人駕駛汽車的傳感器數(shù)據(jù)融合、路徑規(guī)劃、決策制定等方面的能力，以及在復(fù)雜交通環(huán)境下ROS面臨的可靠性和實(shí)時性問題。5、（本題5分）隨著機(jī)器人在舞臺表演中的創(chuàng)新應(yīng)用，如舞蹈表演、戲劇演出等，機(jī)器人操作系統(tǒng)需要具備藝術(shù)表現(xiàn)力和精準(zhǔn)的動作控制。請詳細(xì)綜合分析其在動作編排、情感表達(dá)、與演員和舞臺設(shè)備的協(xié)同等方面的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，探討舞臺表演機(jī)器人在豐富藝術(shù)形式和提升觀眾體驗(yàn)方面的潛力，以