2025年大學(xué)認知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)題庫——認知機器視覺技術(shù)在智能倉儲系統(tǒng)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在智能倉儲中，用于識別固定位置、高重復(fù)率商品的常用技術(shù)是（）。A.基于深度學(xué)習(xí)的復(fù)雜場景目標檢測B.條碼/二維碼視覺識別C.人臉識別D.三維視覺重建2.以下哪一項不是機器視覺系統(tǒng)在倉庫環(huán)境中所面臨的主要挑戰(zhàn)？（）A.光照劇烈變化B.物體快速移動C.攝像頭安裝位置固定D.相似物體的干擾3.視覺SLAM技術(shù)主要應(yīng)用于智能倉儲中的哪個環(huán)節(jié)？（）A.商品入庫分揀B.倉庫機器人自主導(dǎo)航C.庫存定期盤點D.貨物包裝外觀檢測4.能夠提供商品精確三維信息，用于檢測貨物堆疊是否超高的技術(shù)是（）。A.結(jié)構(gòu)光三維視覺B.熱成像技術(shù)C.傳統(tǒng)二維圖像處理D.RFID識別5.將機器視覺系統(tǒng)與倉儲管理系統(tǒng)（WMS）進行數(shù)據(jù)交互，其主要目的是（）。A.提高視覺系統(tǒng)運行速度B.實現(xiàn)倉庫作業(yè)的自動化和智能化C.降低視覺硬件成本D.僅用于顯示倉庫實時畫面6.在倉庫揀選作業(yè)中，視覺引導(dǎo)AGV/AMR通過識別地面標記或貨架特征進行導(dǎo)航，這主要利用了機器視覺的（）功能。A.物體檢測B.圖像分類C.定位與測距D.場景分割7.計算機視覺任務(wù)中，將圖像分割成不同區(qū)域以便分析每個區(qū)域內(nèi)容的技術(shù)是（）。A.目標檢測B.圖像分類C.場景分割D.特征提取8.與傳統(tǒng)人工盤點相比，基于機器視覺的庫存盤點主要優(yōu)勢在于（）。A.成本更低B.速度更快、效率更高、準確率更高C.無需額外空間D.可同時進行多維度數(shù)據(jù)分析9.在認知科學(xué)視角下，視覺技術(shù)在智能倉儲中的應(yīng)用模擬了人類視覺系統(tǒng)的哪些功能？（）（多選，請選擇所有適用選項）A.視覺注意機制B.知覺組織與場景理解C.視覺記憶提取D.手眼協(xié)調(diào)控制10.針對倉庫內(nèi)光照不穩(wěn)定問題，常用的視覺預(yù)處理技術(shù)包括（）。A.圖像去噪B.直方圖均衡化C.邊緣檢測D.以上所有二、填空題（每空1分，共15分）1.機器視覺系統(tǒng)通常由______、圖像處理單元、視覺控制器和執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。2.在智能倉儲中，視覺技術(shù)可用于識別商品上的______或______信息，實現(xiàn)自動識別與分揀。3.深度學(xué)習(xí)，特別是______網(wǎng)絡(luò)，在提升智能倉儲中物體檢測和識別的精度方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。4.為了保證視覺系統(tǒng)在倉庫環(huán)境中的穩(wěn)定運行，需要考慮______、______和______等因素對成像質(zhì)量的影響。5.視覺SLAM技術(shù)使移動機器人能夠利用______信息來實時感知環(huán)境、進行定位和構(gòu)建地圖。6.倉庫中利用視覺技術(shù)檢測貨架空位，主要是通過分析圖像中的______信息來實現(xiàn)的。7.為了實現(xiàn)視覺系統(tǒng)與上層管理軟件的協(xié)同工作，通常需要通過______接口進行數(shù)據(jù)交換。8.認知機器視覺不僅關(guān)注“看”，更關(guān)注視覺信息的______、______和______，以實現(xiàn)更深層次的理解。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述基于機器視覺的商品條碼識別的主要流程。2.說明視覺SLAM技術(shù)在智能倉儲機器人導(dǎo)航中需要解決的關(guān)鍵問題。3.簡述視覺技術(shù)在智能倉儲中進行庫存盤點的基本原理。4.分析將機器視覺系統(tǒng)部署在倉庫中可能面臨的主要成本和挑戰(zhàn)。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述認知機器視覺技術(shù)（如結(jié)合深度學(xué)習(xí)的場景理解）在提升智能倉儲作業(yè)效率和準確性的作用。2.結(jié)合實際應(yīng)用場景，論述機器視覺技術(shù)在智能倉儲面臨的主要挑戰(zhàn)（如實時性、魯棒性、成本等）以及可能的應(yīng)對策略。五、系統(tǒng)設(shè)計題（15分）假設(shè)需要為一個中小型電商倉庫設(shè)計一套基于機器視覺的商品入庫輔助系統(tǒng)。請簡述該系統(tǒng)的設(shè)計思路，包括需要識別的關(guān)鍵信息、所需的關(guān)鍵視覺技術(shù)、系統(tǒng)的主要功能模塊以及各模塊之間的基本工作流程。試卷答案一、選擇題1.B解析：條碼/二維碼視覺識別技術(shù)成熟、成本低、識別速度快，非常適合識別固定位置、高重復(fù)率的商品。2.C解析：攝像頭安裝位置固定是視覺系統(tǒng)設(shè)計的考慮因素，而非挑戰(zhàn)。光照變化、快速移動、相似物體干擾都是實際應(yīng)用中的主要挑戰(zhàn)。3.B解析：視覺SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）的核心功能就是讓機器人在未知環(huán)境中通過視覺信息實現(xiàn)自身定位和地圖構(gòu)建，直接應(yīng)用于機器人導(dǎo)航。4.A解析：結(jié)構(gòu)光三維視覺可以獲取物體的精確深度信息，從而實現(xiàn)對堆疊高度、是否歪斜等三維信息的檢測。二維圖像處理無法獲取深度信息。熱成像、RFID識別與三維高度檢測無關(guān)。5.B解析：視覺系統(tǒng)獲取的商品信息（如位置、狀態(tài)）需要傳遞給WMS，WMS才能據(jù)此進行庫存管理、任務(wù)調(diào)度等操作，實現(xiàn)整體作業(yè)的自動化和智能化。6.C解析：導(dǎo)航依賴于系統(tǒng)識別環(huán)境特征（地面標記、貨架）并確定自身位置，這正是定位與測距功能的核心。7.C解析：場景分割的目標是將圖像劃分為具有不同語義含義的區(qū)域，以便分別處理和分析。8.B解析：機器視覺盤點速度快，覆蓋范圍廣，不易出錯，尤其適用于大型倉庫，效率遠超人工。9.A,B,C解析：視覺注意機制幫助系統(tǒng)關(guān)注關(guān)鍵區(qū)域，知覺組織與場景理解幫助系統(tǒng)理解整體環(huán)境，視覺記憶提?。M）可用于識別重復(fù)出現(xiàn)的商品或狀態(tài)。手眼協(xié)調(diào)控制更多涉及機器人控制，而非純粹的視覺感知。10.D解析：圖像去噪、直方圖均衡化、邊緣檢測等都是常用的圖像預(yù)處理技術(shù)，用于應(yīng)對光照變化、噪聲等影響，提高后續(xù)處理的準確性。二、填空題1.圖像采集設(shè)備2.條碼，二維碼3.卷積（Convolutional）4.光照，遮擋，運動5.視覺6.背景或空置7.API（應(yīng)用程序接口）或SDK（軟件開發(fā)工具包）8.獲取，處理，理解三、簡答題1.簡述基于機器視覺的商品條碼識別的主要流程。解析思路：從圖像采集開始，經(jīng)過圖像預(yù)處理（去噪、增強），然后通過圖像處理技術(shù)（如邊緣檢測、二值化）定位條碼區(qū)域，接著識別條碼類型（一維/二維），最后使用條碼解碼算法讀取條碼編碼信息。整個過程是圖像處理與模式識別的結(jié)合。2.說明視覺SLAM技術(shù)在智能倉儲機器人導(dǎo)航中需要解決的關(guān)鍵問題。解析思路：關(guān)鍵問題在于如何在動態(tài)或靜態(tài)環(huán)境中實時、準確地估計機器人自身位置，并構(gòu)建或更新環(huán)境地圖。這涉及到特征提取與匹配的魯棒性、狀態(tài)估計的精度（位姿）、回環(huán)檢測（避免累積誤差）、計算效率（滿足實時性要求）以及環(huán)境特征的可視化等方面。3.簡述視覺技術(shù)在智能倉儲中進行庫存盤點的基本原理。解析思路：基本原理是通過視覺系統(tǒng)掃描貨架區(qū)域，識別貨物信息（如條碼、外觀特征），將其與預(yù)設(shè)的庫存數(shù)據(jù)庫進行比對。具體方法可能包括圖像識別、定位、計數(shù)，或者利用三維視覺進行體積/空間占用分析來推斷庫存狀態(tài)。核心是利用視覺信息替代人工觀察和記錄。4.分析將機器視覺系統(tǒng)部署在倉庫中可能面臨的主要成本和挑戰(zhàn)。解析思路：成本方面包括硬件投入（相機、光源、處理器）、軟件授權(quán)、系統(tǒng)集成調(diào)試、以及后續(xù)的維護和升級費用。挑戰(zhàn)方面主要涉及環(huán)境適應(yīng)性（光照變化、灰塵、振動）、系統(tǒng)穩(wěn)定性和實時性（滿足作業(yè)節(jié)拍）、算法魯棒性（應(yīng)對各種干擾和異常情況）、與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成復(fù)雜性、以及需要專業(yè)人才進行部署和維護。四、論述題1.論述認知機器視覺技術(shù)（如結(jié)合深度學(xué)習(xí)的場景理解）在提升智能倉儲作業(yè)效率和準確性的作用。解析思路：論述應(yīng)從場景理解的能力入手，說明深度學(xué)習(xí)如何幫助系統(tǒng)不僅識別單個物體，更能理解物體間關(guān)系、場景布局（如貨架結(jié)構(gòu)、庫區(qū)劃分）。結(jié)合具體應(yīng)用場景展開，如：通過理解場景，機器人能自主規(guī)劃最優(yōu)路徑；能準確識別貨架上的具體位置和商品；能進行更智能的揀選（如根據(jù)場景理解揀選順序）；能自動檢測異常情況（如貨物掉落、錯放）。最終落腳點在于這些能力如何減少人工干預(yù)、降低錯誤率、加快處理速度，從而提升整體效率和準確性。2.結(jié)合實際應(yīng)用場景，論述機器視覺技術(shù)在智能倉儲面臨的主要挑戰(zhàn)（如實時性、魯棒性、成本等）以及可能的應(yīng)對策略。解析思路：首先識別挑戰(zhàn)：實時性要求高，尤其在高速分揀、機器人導(dǎo)航時，計算量大；系統(tǒng)需在各種光照、角度、遮擋、相似物體干擾下穩(wěn)定工作，魯棒性要求高；初期硬件和開發(fā)投入成本較高。然后針對每個挑戰(zhàn)提出策略：實時性可通過優(yōu)化算法、使用專用硬件（如GPU、FPGA）、進行模型壓縮量化等方法緩解；魯棒性可通過采用更魯棒的視覺算法、結(jié)合多種傳感器信息（如激光雷達）、改進光源設(shè)計、增加冗余設(shè)計等提高；成本可通過分階段實施、選擇性價比高的方案、利用開源技術(shù)、規(guī)?；瘧?yīng)用等方式控制。需結(jié)合具體場景分析策略的可行性。五、系統(tǒng)設(shè)計題簡述該系統(tǒng)的設(shè)計思路，包括需要識別的關(guān)鍵信息、所需的關(guān)鍵視覺技術(shù)、系統(tǒng)的主要功能模塊以及各模塊之間的基本工作流程。解析思路：設(shè)計思路應(yīng)全面覆蓋系統(tǒng)核心要素。*需要識別的關(guān)鍵信息：主要包括入庫商品上的唯一標識信息（如條碼/二維碼）、商品類別或名稱（可能通過外觀特征輔助識別）、以及商品需要放置的目標庫位信息（可能通過貨架/庫區(qū)標識識別）。*所需的關(guān)鍵視覺技術(shù)：可能包括高分辨率圖像采集、圖像預(yù)處理（去噪、增強、透視變換）、條碼/二維碼識別算法、目標檢測與識別（用于識別商品類別或外觀）、可能還需要圖像分割或特征點提取技術(shù)來輔助定位庫位。*系統(tǒng)的主要功能模塊：*圖像采集模塊：負責捕捉商品圖像。*圖像預(yù)處理與識別模塊：處理圖像并識別商品標識和類別。*庫位定位模塊：識別或確認商品應(yīng)放置的位置。*數(shù)據(jù)處理與決策模塊：整合識別結(jié)果，調(diào)用WMS接口獲取庫位信息，生成放置指令。