多媒體技術(shù)原理及應用

多媒體技術(shù)原理及應用第1頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1

多媒體數(shù)據(jù)管理環(huán)境

多媒體應用系統(tǒng)關鍵問題就是對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進行有效地管理：對多媒體數(shù)據(jù)的有效管理能盡量減少開發(fā)費用；便于綜合利用、數(shù)據(jù)共享，降低成本、提高效益；對提高多媒體應用程序的執(zhí)行效率和運行質(zhì)量也具有十分重要的意義。第2頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.多媒體數(shù)據(jù)的存儲環(huán)境對多媒體數(shù)據(jù)的存儲環(huán)境總的要求是：容量大、質(zhì)量好、存取速度快、價格合適。主要有4類存儲介質(zhì)：(1)可更換的硬盤；(2)磁帶備份介質(zhì)；(3)光盤檔案介質(zhì)；(4)磁盤陣列。第3頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.多媒體數(shù)據(jù)的傳輸環(huán)境

一般有3種傳輸方法：(1)使用可更換的介質(zhì)進行人工傳輸。使用軟盤、磁帶、光盤、可更換硬盤等工具；(2)使用串行端口實行點對點傳輸。成本低，但難以實現(xiàn)多臺計算機之間數(shù)據(jù)傳輸；(3)使用網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)計算機之間傳輸。第4頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3.多媒體數(shù)據(jù)管理的軟件環(huán)境

對多媒體數(shù)據(jù)資源的有效管理方法：(1)文件管理系統(tǒng)。(2)建立特定的邏輯目錄。(3)傳統(tǒng)的字符、數(shù)值數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。(4)多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。(5)超文本和超媒體。第5頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.1用傳統(tǒng)的DBMS管理多媒體數(shù)據(jù)第6頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

6.2.1多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)特點

依據(jù)獨立性原則，DBMS按層次劃分為3種模式：物理模式、概念模式和外部模式。物理模式定義數(shù)據(jù)存儲組織方法，如數(shù)據(jù)庫文件的格式、索引文件組織方法、數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡上的分布方法等(存儲模式)。概念模式借助數(shù)據(jù)模型來描述，它定義抽象現(xiàn)實世界的方法。數(shù)據(jù)庫模型先后經(jīng)歷了網(wǎng)狀模型、關系模型和面向?qū)ο竽Ｐ偷入A段。外部模式又叫視圖，它是概念模式對用戶有用的那一部分。第7頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.2DBMS的3層模式

數(shù)據(jù)庫物理模式概念模式外部模式用戶用戶用戶第8頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月多媒體數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)庫的影響(1)數(shù)據(jù)量大且媒體之間差異也極大，從而影響數(shù)據(jù)庫中的組織和存儲方法。(2)媒體種類增多增加了數(shù)據(jù)處理困難。(3)多媒體不僅改變了數(shù)據(jù)庫的接口，使其聲、文、圖并茂，而且也改變了數(shù)據(jù)庫的操作形式，其中最重要的是查詢機制和查詢方法。(4)傳統(tǒng)的事務一般都是短小精悍，在多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中也應盡可能采用短事務。為保證播放不致中斷，MDBMS應增加這種處理長事務的能力。(5)多媒體數(shù)據(jù)庫管理還有考慮版本控制的問題。第9頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.2MDBMS的功能要求

(1)MDBMS必須能表示和處理各種媒體數(shù)據(jù)，重點是不規(guī)則數(shù)據(jù)如圖形、圖像、聲音的表示方法。(2)MDBMS必須能反映和管理各種媒體數(shù)據(jù)的特性，或各種媒體數(shù)據(jù)之間的空間或時間的關聯(lián)。(3)MDBMS除必須滿足物理數(shù)據(jù)獨立性和邏輯數(shù)據(jù)獨立性外，還應滿足媒體數(shù)據(jù)獨立性。

物理數(shù)據(jù)獨立性指當物理數(shù)據(jù)組織改變時，不影響概念數(shù)據(jù)組織。邏輯數(shù)據(jù)獨立性指概念數(shù)據(jù)組織改變時，不影響用戶程序使用的視圖。第10頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月媒體數(shù)據(jù)獨立性指在MDBMS的設計和實現(xiàn)時，要求系統(tǒng)能保持各種媒體獨立性和透明性。(4)MDBMS的數(shù)據(jù)操作功能。(5)MDBMS的網(wǎng)絡功能。應解決分布在網(wǎng)絡上的多媒體數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的定義、存儲、操作問題，并對數(shù)據(jù)一致性、安全性、并發(fā)性進行管理。(6)MDBMS應具有開放功能，提供MDB的應用程序接口API，并提供獨立于外設和格式的接口。(7)MDBMS還應提供事務和版本管理功能。第11頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.3MDBMS的組織結(jié)構(gòu)

MDBMS的組織結(jié)構(gòu)一般可分為3種：集中型。主從型。協(xié)作型。第12頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.集中型MDBMS由單獨一個MDBMS來管理和建立不同媒體的數(shù)據(jù)庫，并由這個MDBMS來管理對象空間及目的數(shù)據(jù)的集成。MDBMS…圖像數(shù)據(jù)庫圖形數(shù)據(jù)庫音頻數(shù)據(jù)庫文本數(shù)據(jù)庫視頻數(shù)據(jù)庫圖6.4集中型MDBMS的組織結(jié)構(gòu)第13頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.主從型MDBMS

每個數(shù)據(jù)庫都有自己的管理系統(tǒng)，稱為從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它們各自管理自己的數(shù)據(jù)庫。這些從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)又受一個稱為主數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的控制和管理。第14頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月從MDBMS從MDBMS從MDBMS從MDBMSMDBMSMDBMS某種MDB某種MDB某種MDB某種MDB多媒體數(shù)據(jù)庫圖6.5主從型MDBMS的組織結(jié)構(gòu)

第15頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3.協(xié)作型MDBMS

協(xié)作型MDBMS也是由多個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來組成，每個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間沒有主從之分。要求系統(tǒng)中每個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(稱為成員MDBMS)能協(xié)調(diào)地工作，但因每一成員MDBMS彼此有差異，所以在通信中必須首先解決這個問題。第16頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月成員MDBMS成員MDBMS成員MDBMSMDBMS

某種MDB

某種MDB

某種MDB

附加軟件

附加軟件

附加軟件

多媒體數(shù)據(jù)庫圖6.6協(xié)作型MDBMS的組織結(jié)構(gòu)第17頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.4MDBMS的數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型的概念擴充的關系數(shù)據(jù)模型應用實例第18頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.數(shù)據(jù)模型的概念

數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成，也稱數(shù)據(jù)模型三要素。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述，是所研究的對象類型的集合。這些對象是數(shù)據(jù)庫的組成成分。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)類型，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型和面向?qū)ο竽Ｐ?。?9頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)據(jù)操作是對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)動態(tài)特性的描述，如數(shù)據(jù)庫中各種對象的實例、允許執(zhí)行的操作集合。數(shù)據(jù)的約束條件是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫完整性規(guī)則的集合，所謂完整性規(guī)則是指給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及它們之間關聯(lián)所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確、有效、相容和一致。數(shù)據(jù)模型應該提供定義數(shù)據(jù)完整性約束條件的機制，以反映數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。第20頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.常用的數(shù)據(jù)模型

早期DBMS采用層次模型，它利用樹型結(jié)構(gòu)來表示實體及實體之間聯(lián)系。模型中節(jié)點為記錄型，表示某種類型的實體；節(jié)點之間的連線表示它們之間的關系。層次模型構(gòu)造簡單，易于實現(xiàn)。典型的應用如公司、大學的行政架構(gòu)表示?；趯哟文Ｐ偷臄?shù)據(jù)庫稱為層次數(shù)據(jù)庫，它支持用戶以瀏覽方式完成對數(shù)據(jù)訪問，對子節(jié)點記錄的訪問需經(jīng)過父節(jié)點。層次模型的限制是：任何非根節(jié)點的節(jié)點有且僅有一個父節(jié)點；父子節(jié)點只能是1：n關系，不能表示兩類實體間的m：n關系。第21頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

利用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來表示實體與實體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型，其節(jié)點為記錄型，用于表示某類實體。允許節(jié)點有多個父節(jié)點，比層次模型更通用。基于網(wǎng)狀模型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也主要支持用戶以瀏覽的方式完成對數(shù)據(jù)記錄的訪問，但由于節(jié)點可有多個父節(jié)點，對網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫中某節(jié)點的訪問路徑可以有多條。第22頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)均不支持數(shù)據(jù)獨立性。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的調(diào)整將使應用隨之變化，這就限制了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應用的可擴展性、可重用性及可移植性。關系模型克服了上述兩種模型的缺陷，利用二維的表來表示實體及實體之間的關系，每張二維表又稱為一個關系。二維表每一列代表實體以及實體之間關系的某種屬性。屬性名的集合如{C1，C2，…，Cn}表示某種記錄類型。每一列除了具有屬性名外，還具有類型特征，該特征決定了屬性的取值范圍，稱為域。這種表可直接描述兩個實體類型間的m：n關系。第23頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

關系模型可通過關系代數(shù)嚴格定義。一張二維表可定義為一組域的笛卡兒積的子積。域D1，D2，…，Dn的笛卡兒積定義為：D1D2…Dn={(C1，C2，…，Cn)|CiDi，i=1，2，…，n}關系R可表示為：RD1D2…Dn，n為關系的度。一個關系的結(jié)構(gòu)可表示為R：{(C1：D1，C2：D2，…，Cn：Dn)}其中Ci(i=1，2，…，n)為屬性名。第24頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

RDBMS對數(shù)據(jù)的各種操作歸結(jié)為各種集合運算。除了支持傳統(tǒng)的集合運算之外，還定義了專門的關系運算，如投影、選擇、連接等。它還利用一階謂詞邏輯來判斷表中元組是否滿足用戶定義的條件。用戶定義的條件由邏輯運算符(and)、(or)、(not)連接各算術(shù)表達式組成。關系代數(shù)和一階謂詞演算構(gòu)成了RDBMS支持的數(shù)據(jù)庫接口語言SQL的基礎第25頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月擴充的原因：傳統(tǒng)的關系模型結(jié)構(gòu)簡單，是單一的二維表，數(shù)據(jù)類型和長度也被局限在一個較小的子集中，又不支持新的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，很難實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和時態(tài)數(shù)據(jù)，缺乏演繹和推理操作，因此表達數(shù)據(jù)特性的能力受到限制。在MDBMS中使用關系模型，必須對現(xiàn)有的關系模型進行擴充，使它不但能支持格式化數(shù)據(jù)，也能處理非格式化數(shù)據(jù)。第26頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月模型擴充主要有3種策略：(1)使關系數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)和操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)功能相結(jié)合，實現(xiàn)對非格式化數(shù)據(jù)的管理。其主要方法是以存放非格式化數(shù)據(jù)的文件名代替。(2)將關系元組中格式化數(shù)據(jù)和非格式化數(shù)據(jù)裝在一起形成一個完整的元組，存放在數(shù)據(jù)頁面或數(shù)據(jù)頁面組中，統(tǒng)一管理(大系統(tǒng)采用)。(3)將元組中非格式化數(shù)據(jù)分成兩部分，一部分是格式化數(shù)據(jù)本身，另一部分是對非格式化數(shù)據(jù)的引用(小系統(tǒng)采用)。3種策略的關鍵是要擴充數(shù)據(jù)類型，解決非格式化數(shù)據(jù)的語義解釋。第27頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月Paradox是由Borland公司開發(fā)的，Paradox增加了4種數(shù)據(jù)類型：動態(tài)注釋、格式注釋、圖形和大二進制對象(Blob)。

OLE類型是Blob的一種特殊格式，可使Paradox用作一個OLE主機。FoxPro是Microsoft公司的產(chǎn)品，它是在DBase基礎上發(fā)展起來的。為了處理多媒體數(shù)據(jù)，F(xiàn)oxPro2.5引入一個新的屬性類型General，它可以容納任何一種多媒體數(shù)據(jù)，包括文本、圖形、圖像或聲音數(shù)據(jù)。在Windows中，F(xiàn)oxPro相當于一個OLE客戶，通過在表中定義一個類型為General的字段，可以為鏈接或嵌入任何對象預留空間。

第28頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.5

關系型多媒體數(shù)據(jù)庫的應用

某公司需要用Oracle8.1.6數(shù)據(jù)庫管理雇員資料，雇員信息包括工號、年齡、性別、月工資、所在部門、該部門經(jīng)理、雇員的免冠照片等屬性。

對這樣比較復雜結(jié)構(gòu)的實體(雇員)，關系數(shù)據(jù)庫需要把它分解成最簡單實用的關系(雇員和部門)表示，實體的結(jié)構(gòu)語義隱性地包含在兩個關系的相同屬性中，只有通過聯(lián)結(jié)、投影等操作才能體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)語義。此例中雇員照片屬性的存儲可利用Oracle數(shù)據(jù)庫提供的LOB屬性類型實現(xiàn)的。LOB(LargeObject)就是存儲大對象的屬性類型，當數(shù)據(jù)量過大不能直接存入數(shù)據(jù)庫中時，可以使用LOB屬性類型。第29頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.9關系實例

工號姓名年齡性別月工資部門編號雇員照片001張三28男1500001ZHANG…………………部門編號部門名稱部門經(jīng)理001銷售科004………關系{雇員}關系{部門}第30頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3面向?qū)ο蠹夹g(shù)與MDBMS

面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫模型

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方法

第31頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?1)對象是問題領域中的事物的表示或描述，世界上任何事物都是對象。對象具有名字標識，并具有自身的狀態(tài)和功能。(2)屬性組成對象的數(shù)據(jù)稱為對象的屬性。對象的屬性可以是系統(tǒng)或用戶定義的數(shù)據(jù)類型，也可以是抽象數(shù)據(jù)類型。狀態(tài)由屬性描述。(3)方法定義在對象屬性上的一組操作稱為對象的方法，方法體現(xiàn)了對象的行為功能。(4)對象類類描述的是具有相似性質(zhì)(屬性)的一組對象，這組對象具有一般行為(操作)，一般關系(對象之間的)及一般語義.第32頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

(5)子類和超類類可以分成若干子類，這個被分成若干子類的類稱為超類，子類和超類在層次上可理解為“被概括”與“概括”的關系。(6)消息在面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，對象間的通訊和請求對象完成某種處理工作是通過消息傳遞實現(xiàn)的，消息傳遞相當于一個間接的過程調(diào)用。(7)繼承性子類不僅可以繼承超類對象的部分或全部屬性和方法，還可以擁有自己的屬性和方法。繼承性具有雙重作用，一是可以減少代碼冗余；二是可以通過協(xié)調(diào)性來減少相互之間的接口。第33頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫模型

(1)面向?qū)ο竽Ｐ椭С帧熬酆稀迸c“概括”的概念，從而更好地處理多媒體數(shù)據(jù)等復雜對象的結(jié)構(gòu)語義。(2)而向?qū)ο竽Ｐ椭С殖橄髷?shù)據(jù)類型和用戶定義的方法，便于系統(tǒng)支持定義新的數(shù)據(jù)類型和操作。(3)面向?qū)ο笙到y(tǒng)的數(shù)據(jù)抽象、功能抽象與消息傳遞的特點使對象在系統(tǒng)中是獨立的，具有良好的封閉性，封閉了多媒體數(shù)據(jù)之間的類型及其他方面的巨大差異，并且容易實現(xiàn)并行處理，也便于系統(tǒng)模式的擴充和修改。第34頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

(4)面向?qū)ο笙到y(tǒng)的對象類、類層次和繼承性的特點，不僅減少了冗余和由此引起的一系列問題，還非常有利于版本控制。(5)面向?qū)ο笙到y(tǒng)中實體是獨立于值存在的，因而避免了關系數(shù)據(jù)庫中討論的各種異常。(6)面向?qū)ο笙到y(tǒng)的查詢語言通常是沿著系統(tǒng)提供的內(nèi)部固有聯(lián)系進行的，避免了大量的查詢優(yōu)化工作。第35頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方法

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫和擴展關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不同，它傾向于以數(shù)據(jù)模型入手，重新考慮不同于傳統(tǒng)DBMS的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、對象類層次的存儲結(jié)構(gòu)、存取方法和繼承性的實現(xiàn)方法、用戶定義的數(shù)據(jù)類型和方法的處理策略、必要的版本控制和友好的用戶界面，建立一個全新的DBMS。第36頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.對象類型的建立圖6.10多媒體類型系統(tǒng)第37頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)模型的功能，設計適當?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)是面向?qū)ο蟮腄BMS實現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)。由MCC公司研制的ORION系統(tǒng)由4個子系統(tǒng)構(gòu)成：(1)消息處理子系統(tǒng)；(2)對象子系統(tǒng)；(3)存儲子系統(tǒng)；(4)事務管理子系統(tǒng)。2.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第38頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.11ORION系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

消息處理子系統(tǒng)對象子系統(tǒng)事務子系統(tǒng)存儲子系統(tǒng)第39頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月ORIONORION-1SX是一個客戶機/服務器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它有一個專用的服務器管理整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，而應用系統(tǒng)運行的所有其他節(jié)點(客戶)同這個服務器進行通信來存取數(shù)據(jù)庫。對象子系統(tǒng)和消息子系統(tǒng)完全放置在客戶機上。另一方面，通訊子系統(tǒng)以及部分事務和存儲子系統(tǒng)既放置于客戶機又放置于服務器中，通訊子系統(tǒng)負責打開、關閉和控制連接，接收和傳遞客戶機和服務器之間的消息。ORION-2是一個基于網(wǎng)絡的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它由一個以上的節(jié)點進行管理，使得數(shù)據(jù)庫的物理布局對用戶來說是透明的。第40頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.12ORION系統(tǒng)的功能單元

消息處理子系統(tǒng)對象子系統(tǒng)事務子系統(tǒng)存儲子系統(tǒng)通信子系統(tǒng)服務器事務子系統(tǒng)服務器存儲子系統(tǒng)服務器客戶機第41頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月面向?qū)ο笙到y(tǒng)Iris除了一般的數(shù)據(jù)永久性、控制共享、后緩和恢復的需求之外，新需求的功能包括：豐富的數(shù)據(jù)建模結(jié)構(gòu)、對推理的直接數(shù)據(jù)庫支持、新的數(shù)據(jù)類型、長事務處理以及數(shù)據(jù)的多版本。數(shù)據(jù)共享必須在對象級別上以并行共享和串行共享兩者的意義上實現(xiàn)，允許一個給定的對象能夠由用不同的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言編寫的應用來操作。Iris正是面向上述需要進行設計。第42頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.13Iris系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

對象SQL

圖形編輯器C對象C－irisLisp對象Lisp－Iris對象管理器存儲管理器結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)第43頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3.面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)

和存取方法

(1)基于關系系統(tǒng)的方法。(2)更適合多媒體數(shù)據(jù)特點的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法。比較適合多媒體數(shù)據(jù)特點的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法有EXODUS系統(tǒng)的B+樹索引結(jié)構(gòu)、適合多維空間對象的R+樹索引結(jié)構(gòu)等。第44頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4基于內(nèi)容的檢索技術(shù)

6.4.1相關概念

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)檢索是一種頻繁使用的任務。多媒體數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)種類多，給數(shù)據(jù)檢索帶來了新的問題。多媒體數(shù)據(jù)庫包含大量的圖像、聲音、視頻等非格式化數(shù)據(jù)，對它們的查詢或檢索比較復雜，往往要根據(jù)媒體中表達的情節(jié)內(nèi)容進行檢索?；趦?nèi)容的檢索(CBR)就是針對多媒體信息檢索使用的一種重要技術(shù)。第45頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基于內(nèi)容的檢索技術(shù)的特點

(1)從媒體內(nèi)容中提取信息線索，直接對媒體進行分析，抽取特征(如基于表達式)。(2)提取特征方法多種多樣。如圖像特征有形狀、顏色、紋理、輪廓等特征。(3)人機交互。人能迅速分辨要查找的信息，但難以記住信息，人工大量查詢費時、重復，而這正是計算機的長處，人機交互檢索可大大提高多媒體數(shù)據(jù)檢索的效率。(4)基于內(nèi)容的檢索采用一種近似的匹配技術(shù)。提取媒體對象內(nèi)容屬性的方式一般有手工方式、自動方式和混合方式。第46頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.媒體特征音頻

常利用的音頻特征包括基音，共振峰，線性預測倒譜系數(shù)、Mel倒譜系數(shù)(基于高斯混合模型的語音識別)等音頻低層特征，和聲紋、關鍵詞等高層特征。靜態(tài)圖像其底層特征包括顏色，紋理，幾何形狀，灰度統(tǒng)計特征；高層特征包括人臉部特征，表情特征，物體和景物特征。視頻包含的信息最豐富復雜，其底層特征包括鏡頭切換類型，特技效果，攝像機運動，物體運動軌跡，代表幀，全景圖等；高層特征包括描述鏡頭內(nèi)容的事件等。文本關鍵詞常被選為文本對象的內(nèi)容屬性。圖形幾何體各種形狀特征、周長、面積、位置、幾何體間空間關系的類型等，常被選為圖形內(nèi)容屬性。第47頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2基于內(nèi)容的檢索實現(xiàn)方法

一是基于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫檢索方法，即采用人工方法將多媒體信息內(nèi)容并表達為屬性(關鍵詞)集合，再在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)框架內(nèi)處理。這種方法對信息采用了高度抽象，留給用戶選擇余地小，查詢方式和范圍有所限制。二是基于信號處理理論，即采用特征抽取和模式識別的方法來克服基于數(shù)據(jù)庫方法的局限性，但全自動地抽取特征和識別時間開銷太大，并且過分依賴于領域知識，識別難度大。

第48頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)實現(xiàn)

在CRB系統(tǒng)中采用的有效方法包括相似性、模糊值、分段化等技術(shù)，下面以視覺信息管理系統(tǒng)(VIMS)為例介紹CRB系統(tǒng)的實現(xiàn)。第49頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.14

基于內(nèi)容的檢索系統(tǒng)結(jié)構(gòu)交互查詢模塊

查詢格式化新的圖像插入模塊數(shù)據(jù)（圖像）處理模塊知識模塊圖像DB特征DB用戶第50頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.15檢索方法

視覺例程圖像插入查詢圖像被存儲的特征值查詢特征計算相似性第51頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.16基于內(nèi)容的檢索過程第52頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3圖像內(nèi)容分析及其檢索基于顏色直方圖檢索基于輪廓的檢索基于紋理的檢索視頻檢索第53頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.4MPEG-7標準MPEG-1，2，4解決在多媒體高效存儲、傳輸和處理聲音圖像信息問題。但還沒有能解決多媒體信息檢索問題的工具。MPEG-7標準即“多媒體內(nèi)容描述接口”。其目標就是產(chǎn)生一種描述多媒體信息的標準，滿足實時、非實時以及推-拉應用的需求。并將該描述與所描述的內(nèi)容相聯(lián)系，以實現(xiàn)快速有效的檢索。MPEG-7標準可獨立于其他MPEG標準使用，但MPEG-4所定義的音頻、視頻對象的描述適用于MPEG-7。MPEG-7適用范圍廣泛，既可應用于存儲，也可用于流式應用。可在實時或非實時環(huán)境應用。第54頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.MPEG-7的相關概念數(shù)據(jù)(Data)MPEG-7描述的多媒體信息，包含圖形、靜止圖像、視頻、音樂、語音、文本和其他相關的媒體。特征(Feature)指數(shù)據(jù)的特性。特征本身不能比較，而要用有意義的特征表示(描述子)和它的實例(描述值)。如圖像的顏色、語音的聲調(diào)、音頻的旋律等。描述子(Descriptor，D)是特征的表示。它定義特征表示的句法和語義，可以賦予描述值。一個特征可能有多個描述子，如顏色特征可能的描述子有：顏色直方圖、頻率分量的平均值、運動的場描述、標題文本等。描述值(DescriptorValue)是描述子的實例。描述值與描述模式結(jié)合，形成描述。第55頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

描述模式(DescriptionScheme，DS)說明其成員之間的關系結(jié)構(gòu)和語義。成員可以是描述子和描述模式。DS和D的區(qū)別是：D僅僅包含基本的數(shù)據(jù)類型，不引用其他D或DS。如影片從時間上結(jié)構(gòu)化為場景和鏡頭，在場景級包括一些文本描述子，在鏡頭級包含顏色、運動和一些音頻描述子。描述(Description)由一個描述模式和一組描述值組成。編碼的描述(CodedDescription)是對已完成編碼的描述，滿足諸如壓縮效率、差錯恢復和隨機存取