2024年硕士研究生。
机器视觉及其应用》试题。
一、 试述机器人的硬件和软件的构成。(25分)
答：机器人的硬件主要有：
1．机械手或移动车这是机器人的主体部分，由连杆，活动关节以及其它结构部件构成，使机器人达到空间的某一位置。
2．末端执行器连接在机械手最后一个关节上的部件，它一般用来抓取物体，与其他机构连接并执行需要的任务(参见图1.2)。
3．驱动器驱动器是机械手的“肌肉”。常见的驱动器有伺服电机，步进电机，气缸及液压缸等。
4．传感器传感器用来收集机器人内部状态的信息或用来与外部环境进行通信。
5．控制器机器人控制器从计算机获取数据，控制驱动器的动作，并与传感器反馈信息一起协调机器人的运动。
6．处理器处理器是机器人的大脑，用来计算机器人关节的运动，确定每个关节应移动多少和多远才能达到预定的速度和位置，并且监督控制器与传感器协调动作。
机器人的软件主要有三块：
1．操作系统，用来操作计算机。
2．机器人软件，它根据机器人运动方程计算每一个关节的动作，然后将这些信息传送到控制器，这种软件有多种级别，从机器语言到现代机器人使用的高级语言不等。
3．例行程序集合和应用程序，它们是为了使用机器人外部设备而开发的（例如视觉通用程序），或者是为了执行特定任务而开发的。
二、 常用的图像处理的基本方法有几种？(25分)
答：常用的图像处理的基本方法有两种方法：模拟处理和数字图像处理。
1.模拟处理包括：
光学处理和电子处理，如：照相、遥感图像处理、电视信号处理等，电视图像是模拟信号处理的典型例子，它处理的是活**像，25帧/秒。
2.数字图像处理：
数字图像处理一般都用计算机处理，因此也称之谓计算机图像处理。数字图像处理的主要方法有：
1) 空域法：这种方法是把图像看作是平面中各个像素组成的集合，然后直接对这一二维函数进行相应的处理。空域处理法主要有两大类：
2) 变换域法：数字图像处理的变换域处理方法是首先对图像进行正交变换，得到变换域系数阵列，然后再施行各种处理，处理后再反变换到空间域，得到处理结果。
三、 试述傅立叶变换在图像处理的应用。(25分)
答：傅立叶变换在图像处理中有以下应用：
1．图像保存：
傅里叶正变换将图像分解为一组越来越小的正交归一图像，具有很高的压缩比，仍能够将原始数据完全恢复而不引入任何失真。当我们希望将一幅图像以一种更紧凑的数据格式进行编码，同时保持数据不丢失时，傅里叶变换是一个很好的工具。
2．图像滤波：
在进行傅里叶变换后，若在反变换之前对变换域进行选择，可对图像进行滤波处理。
3．图形增强：
正变换将一幅图像分解为大小、位置和方向都不同的分量，在逆变换之前改变域中某些系数的幅度，有选择提升感兴趣的分量，而忽略不需要的东西；或根据实际需要，缔造一个传递函数，在变换域将频谱乘以传递函数，再进行傅里叶逆变换来实现。当然，这个实现过程需要很好地设计传递函数。
4．图像复原：
目标是对退化的图像进行处理，使它复原成没有退化的理想图像。成像过程的每一个环节(透镜、感光片、数字化)都能引起退化，我们可视具体应用的不同，将损失掉的图像部分恢复过来，以起到很重要的作用。例如，图像上的污点，我们可以利用信息的相关性，通过傅里叶卷积来达到隐去污点之目的；对于天文现象像太空研究中月球或行星图像的获取，摄取特定信息，利用谱线的相关性，通过频谱分析，再现物体之原貌。
四、 试述国内外机器人的现状及其发展方向。(25分)
答：国内外机器人的现状及其发展方向如下：
1.国内机器人技术现状及发展。
我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；
我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大。
2．国外机器人技术现状及发展。
为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：
1 工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操做和维修)，而单机**不断下降。
2 机械结构向模块化、可重构化发展。
3 工业机器人控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
4 机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制。
5 虚拟现实技术在机器人中的作用已从**、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。
6 当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控、遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入使用化阶段。
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