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2025年人形机器人视觉传感器分辨率设置实操试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、简述在人形机器人视觉系统中，设置视觉传感器分辨率的主要目的和需要考虑的关键因素。

二、解释什么是像素（P）、百万像素（MP）以及它们与图像分辨率（如1920x1080）之间的关系。

三、列出至少三种不同的人形机器人应用场景，并分别说明在这些场景下倾向于选择较高分辨率还是较低分辨率视觉传感器的理由。

四、描述在使用视觉传感器进行分辨率设置时，通常需要与哪些其他相机参数（如帧率、曝光时间、增益）进行协调考虑，并简述协调的原因。

五、当人形机器人需要调整姿态以观察不同距离的物体时，如果视觉传感器固定不动，为了获得清晰的图像，操作人员应该如何通过调整分辨率参数来实现（请说明调整方向及理由）。

六、在使用特定品牌的视觉传感器（例如基于GenICam标准的相机）进行分辨率设置时，通常需要借助哪种类型的软件工具？简述该工具的基本作用。

七、如果在设置视觉传感器分辨率后，采集到的图像出现严重的模糊现象，从参数设置的角度分析，可能的原因有哪些？请至少列举三种。

八、假设一个任务要求人形机器人能够实时（例如30FPS）检测近距离（例如50厘米内）的小物体，请从分辨率和帧率两个参数的角度，提出一个可能的传感器配置方案，并说明选择该方案的考虑。

九、在进行视觉传感器分辨率等参数的远程设置时，如果使用以太网连接，通常需要考虑哪些网络配置方面的问题？

十、描述在进行视觉传感器分辨率参数修改后，为了确保设置生效，可能需要执行哪些后续步骤？

试卷答案

一、

目的：获取符合任务需求的空间信息细节程度，影响机器人对环境的感知精度、识别能力、目标测量精度等。

因素：主要包括任务需求（识别距离、精度要求）、目标特征（尺寸、细节）、视场角（FOV）、处理性能（带宽、计算力）、光照条件、帧率要求等。

二、

关系：像素（P）是图像的基本单位，分辨率由水平和垂直像素数决定。百万像素（MP）等于一百万个像素（1,000,000=10^6），通常用于描述高分辨率图像。例如，1920x1080分辨率的图像包含1920*1080=2,073,600个像素，即2.07百万像素（2.07MP）。

三、

较高分辨率场景及理由：

1.精细操作：如抓取易碎品、装配微小部件，需要分辨细节以确保精度。

2.人脸识别/特征捕捉：需要足够像素来提取细微的面部特征。

3.精密测量：如测量工件尺寸、定位标记，高分辨率图像能提供更精确的数据。

较低分辨率场景及理由：

1.快速导航避障：在较远距离感知大范围障碍物，低分辨率即可满足需求，且能提高帧率，实现实时避障。

2.环境概览：需要快速了解周围大范围情况，而非局部细节。

3.减少数据处理负担：在计算资源有限的嵌入式系统或需要极高实时性的场景下，低分辨率能减轻图像处理压力。

四、

需要协调的参数：

1.帧率（FPS）：分辨率越高，每帧包含的数据量越大，若处理能力有限，帧率可能下降。需要根据实时性要求选择合适的分辨率和帧率组合。

2.曝光时间：分辨率设置（尤其影响传感器像素尺寸）会影响像素感光能力。高分辨率传感器单个像素面积可能较小，感光能力相对弱，可能需要适当调整曝光时间或增益来保证图像亮度。

3.增益：当在低光照条件下使用高分辨率，或为了补偿因提高分辨率而可能带来的图像亮度下降时，可能需要增加增益，但需注意增益过高会增加图像噪声。

协调原因：这些参数共同影响图像的质量（清晰度、亮度、噪声）、实时性（帧率）和系统的整体性能与功耗，需要根据具体应用需求进行权衡和优化。

五、

调整方法：应该降低分辨率。

理由：分辨率决定了传感器能捕捉到的细节程度，也与视场角（FOV）和安装距离共同决定图像的放大倍率。降低分辨率会减小传感器每个像素对应的实际视场范围，从而扩大整体视场角，使机器人能够在更远距离处观察到目标，并通过软件调整或配合机械臂移动，实现对不同距离物体的观察。

六、

软件工具：专用配置软件（如制造商提供的CameraConfigurator,VisionProTools等）或集成在机器人控制软件/视觉系统软件中的相机参数设置模块。

作用：提供图形化界面或API接口，允许用户查看传感器当前参数（如分辨率、帧率、曝光等），修改这些参数，保存配置，并将配置固化到传感器内部存储器，确保重启后参数保持不变。

七、

可能原因：

1.分辨率选择不当：传感器分辨率过高，安装距离远导致视角太窄，远处的物体在图像中像素不足而模糊。

2.曝光时间不合适：曝光时间过短导致图像过暗、细节丢失而模糊；曝光时间过长可能因物体移动或传感器快