第五章-多媒體數(shù)據(jù)庫及基于內(nèi)容檢索2014

多媒體技術(shù)及應(yīng)用第1頁/總28頁第五章多媒體數(shù)據(jù)庫本章主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介基于內(nèi)容的檢索實驗第2頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展歷程數(shù)據(jù)的物理存儲到邏輯存儲早期的程序員存取數(shù)據(jù)時，需要提供其物理參數(shù)，沒有文件的概念磁盤的物理結(jié)構(gòu)第3頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展歷程文件系統(tǒng)的出現(xiàn)大大提高了計算機的可用性，方便了數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)上的文件系統(tǒng)第4頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介發(fā)展過程隨著數(shù)據(jù)量的急劇上升，文件系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正是在這種需求的推動下孕育而生第5頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介發(fā)展過程早期數(shù)據(jù)庫層次型(目前仍然在使用)網(wǎng)絡(luò)型很少使用第6頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介發(fā)展過程關(guān)系數(shù)據(jù)庫

1970年是發(fā)生偉大轉(zhuǎn)折的一年。這一年的6月，IBM圣約瑟研究實驗室的高級研究員埃德加·考特(EdgarFrankCodd)在“CommunicationsofACM”上發(fā)表了《大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型》一文。ACM（AssociationofComputingMachinery）后來在1983年把這篇論文列為從1958年以來的25年中最具里程碑意義的25篇論文之一，因為它首次明確而清晰地為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提出了一種嶄新的模型，即：關(guān)系模型。第7頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介發(fā)展過程簡單的講，關(guān)系數(shù)據(jù)庫是表的集合。比如：查詢所有及格的成績時，如果考試科目發(fā)生變化，則程序需要變化。解決方案：建立多個表，然后通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫，建立表之間的聯(lián)系。第8頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介發(fā)展過程表的例子（2）(數(shù)據(jù)庫如果設(shè)計不合理，會產(chǎn)生很大冗余，但便于操作）第9頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介數(shù)據(jù)庫的主要功能保存數(shù)據(jù)Insertintot1(id,name,course,score)values(102,"JMHu","math",99)提取數(shù)據(jù)Select*fromt1檢索數(shù)據(jù)Select*fromt1wherescore>60分析數(shù)據(jù)Selectcount*fromt1wherescore>50andc<=60第10頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介數(shù)據(jù)庫的主要功能SQL語句的主要功能（1）建立數(shù)據(jù)庫的表格。（包括設(shè)置表格所可以使用之空間）（2）改變數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置。（3）針對某個數(shù)據(jù)庫或表格，授予用戶存取權(quán)限。（4）對數(shù)據(jù)庫表格建立索引值。（5）修改數(shù)據(jù)庫表格結(jié)構(gòu)。（新建、刪除或是修改表格字段）（6）對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的新建。（7）對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的刪除。（8）對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的修改。（9）對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的查詢。第11頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介幾種重要的SQL語法SELECT語句

SELECT[predicate]{*|table.*|[table.]field[,[table.]field2[,...]]}[ASalias1[,alias2[,...]]]FROMtableexpression[,...][INexternaldatabase][WHERE...][GROUPBY...][HAVING...][ORDERBY...][WITHOWNERACCESSOPTION]其中：Predicates用來指明所要選擇的記錄的方式。如ALL、TOP與DISTINCT等tableexpression指表格名稱或是被讀取數(shù)據(jù)的表格名稱。這個參數(shù)可以是一個單一的表格名稱，或是一段已經(jīng)被存儲的SQL查詢等。HAVING條件子句：指定一特定的分組記錄，并滿足HAVING所指定的條件或狀態(tài)，但必須是針對分組的條件設(shè)置（與GROUPBY連用）。第12頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介幾種重要的SQL語法創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫語句

CREATETABLE語句語法：CREATETABLEtable(field1type[(size)][index1][,field2type[(size)][index2][,...]][,multifieldindex[,...]])注意：使用這個命令的前提條件是：數(shù)據(jù)庫必須已經(jīng)存在。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫索引語句

CREATEINDEX語句

語法：CREATE[UNIQUE]INDEXindexONtable(field[ASC|DESC][,field[ASC|DESC],...])[WITH{PRIMARY|DISALLOWNULL|IGNORENULL}]

第13頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介幾種重要的SQL語法表的刪除語句DELETE語句

語法：DELETE[table.*]FROMtableexpressionWHEREcriteria

注意：記錄被刪除后，無法再復(fù)原，所以條件設(shè)置要正確。修改表格字段語句

ALTERTABLE語句

語法：ALTERTABLEtable{ADD{COLUMNfieldtype[(size)][CONSTRAINTindex]|CONSTRAINTmultifieldindex}|DROP{COLUMNfield|CONSTRAINTindexname}}

第14頁/總28頁5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介檢索的例子列出所有及格的學(xué)生及其課程成績Select*fromt1wherescore>=60第15頁/總28頁5.2多媒體數(shù)據(jù)庫簡介多媒體數(shù)據(jù)存儲的相關(guān)問題巨大的數(shù)據(jù)量不到20％被計算機直接存儲起來80％以上的信息是寫在紙上、或在會議、討論、演示中進行了交互。而這些信息既難搜索，更難索引。存儲技術(shù)光盤存儲高速磁存儲多媒體對象存儲快速定位（例如：一張12英寸光盤可存儲6.5GB信息）檢索速度第16頁/總28頁5.2多媒體數(shù)據(jù)庫簡介多媒體對數(shù)據(jù)庫設(shè)計帶來的影響數(shù)據(jù)量巨大，且媒體之間量的差異也極大數(shù)據(jù)庫的多解查詢（模糊、非精確、語義查詢）用戶接口的支持（提供可選擇的用戶界面）多媒體信息的分布性服務(wù)質(zhì)量（QoS）需求第17頁/總28頁5.2多媒體數(shù)據(jù)庫簡介多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)目前沒有標準的多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)（Foxpro<－>Matlab）一般是通過擴展現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，主要有：擴展字段長度;

擴展為對象，采用面向?qū)ο蟮姆桨?。典型的四種多媒體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合型多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

集中型多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)客戶/服務(wù)器多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)多媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)第18頁/總28頁5.2多媒體數(shù)據(jù)庫簡介用戶的應(yīng)用程序聲音數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文本數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)聲音數(shù)據(jù)庫文本數(shù)據(jù)庫圖像數(shù)據(jù)庫視頻數(shù)據(jù)庫優(yōu)點：多媒體數(shù)據(jù)的管理是分開進行的，每種數(shù)據(jù)庫的設(shè)計不必考慮與其他媒體的匹配與協(xié)調(diào)。缺點：對多媒體的聯(lián)合操作交給用戶去完成，增加了用戶負擔(dān)。難于實現(xiàn)：聯(lián)合操作、合成處理和概念查詢多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)組合型多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)第19頁/總28頁5.2多媒體數(shù)據(jù)庫簡介優(yōu)點：各種媒體統(tǒng)一建模，對各種媒體的管理和操作集中到一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之中，多媒體查詢檢索結(jié)果可以統(tǒng)一表現(xiàn)。缺點：難以實現(xiàn)！因為目前沒有一個比較恰當(dāng)而且效率很高的方法來管理所有多媒體數(shù)據(jù)。用戶的應(yīng)用程序多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)多媒體數(shù)據(jù)庫（聲音、文本、圖像、視頻等數(shù)據(jù)庫）多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)集中型多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)第20頁/總28頁5.2多媒體數(shù)據(jù)庫簡介優(yōu)點：單媒體數(shù)據(jù)仍然獨立保存，對媒體的管理和操縱各用一個服務(wù)器，與用戶的接口采用客戶進程實現(xiàn)。C/S之間采用中間件技術(shù)連接。設(shè)計者可根據(jù)需要選擇Server和客戶進程組合。易于擴展到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中。缺點：體系結(jié)構(gòu)要對Server和Client仔細規(guī)劃和統(tǒng)一設(shè)計；需要采用標準化和開放的接口界面；聯(lián)合操作、合成處理、概念查詢難！多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)客戶/服務(wù)器(Client/Server)型多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)第21頁/總28頁5.3基于內(nèi)容的檢索為什么提出基于內(nèi)容的檢索多媒體信息難以用符號化的方法描述例如：圖像中的顏色對象分布視頻中的事件音頻中的音調(diào)等。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫檢索是采用基于關(guān)鍵詞的檢索方式

不足：媒體內(nèi)容很難用幾個關(guān)鍵詞充分描述關(guān)鍵詞的選取帶有主觀性用戶很難將信息線索轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵詞第22頁/總28頁5.3基于內(nèi)容的檢索基于內(nèi)容的檢索(Content-basedRetrieval)的特點從媒體內(nèi)容中提取信息線索（直接對圖像、視頻、音頻進行分析，提取特征）提取特征的方法多種多樣

例如：提取圖像特征：形狀、顏色、紋理、輪廓等人機交互進行

近似匹配：檢索過程采用逐步求精的辦法，每一層的中間結(jié)果是一個集合，不斷減少集合的范圍，直到定位到目標。第23頁/總28頁5.3基于內(nèi)容的檢索基于內(nèi)容的檢索的體系結(jié)構(gòu)目標標識：標識用戶感興趣區(qū)域（如靜態(tài)圖像中感興趣的區(qū)域，視頻序列中的動態(tài)目標等等。）特征提?。禾崛「信d趣特征數(shù)據(jù)庫：包含媒體庫、特征庫和知識庫查詢接口：人機交互界面檢索引擎：利用特征之間的距離函數(shù)來進行相似性檢索索引/過濾器：提高檢索速度第24頁/總28頁5.3基于內(nèi)容的檢索基于內(nèi)容的檢索的處理過程用戶提出查詢請求：通過人機界面輸入相似性匹配：將查詢特征與數(shù)據(jù)庫中的特征匹配返回候選結(jié)果：滿足一定相似性的一組候選結(jié)果按相似度大小排序返回給用戶特征調(diào)整：逐步縮小查詢范圍，直至找到滿意結(jié)果。第25頁/總28頁5.3基于內(nèi)容的檢索CGI：CommonGatewayInterface基于內(nèi)容的檢索設(shè)計與實現(xiàn)第26頁/總28頁5.3基于內(nèi)容的檢索基于內(nèi)容的檢索設(shè)計與實現(xiàn)什么是CGI1)

定義：

CGI(Common

Gateway

Interface)是HTTP服務(wù)器與計算機程序進行“交談”的一種工具，其程序須運行在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。

2)功能：

絕大多數(shù)的CGI程序被用來解釋處理來自表單的輸入信息，并在服務(wù)器產(chǎn)生相應(yīng)的處理，或?qū)⑾鄳?yīng)的信息反饋給瀏覽器。CGI程序使網(wǎng)頁具有交互功能。3)CGI處理步驟：

（1）通過Internet把用戶請求送