基于本體的多媒體信息的組織技術(shù)研究

1、基于本體的多媒體信息的組織技術(shù)研究摘要： 為了有效利用多媒體資源，挖掘資源背后語(yǔ)義內(nèi)容并分析它們，本文通過本體理論來(lái)建立一個(gè)統(tǒng)一描述多媒體資源框架。選用了OWL (Web Ontology Language)作為本體形式化描述語(yǔ)言, 而多媒體信息資源適合于網(wǎng)絡(luò)傳播和瀏覽。另外RDF (S)資源描述框架提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的,具有互操作性的多媒體元數(shù)據(jù)模型。在實(shí)際中，本框架對(duì)多媒體進(jìn)行組織、查詢和交換得到應(yīng)用。關(guān)鍵詞：本體；多媒體；信息組織；信息管理1引言 隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，各種多媒體數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)，多媒體信息在網(wǎng)絡(luò)上的表示和獲取已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)及其相關(guān)學(xué)科的研究熱點(diǎn)

2、課題。過去的組織和應(yīng)用多媒體資源呈現(xiàn)了一系列缺點(diǎn):混亂、邏輯差、擴(kuò)展和缺乏的必要的組織架構(gòu),對(duì)不同的多媒體資源有較弱的識(shí)別和管理。如何克服上述缺陷，在統(tǒng)一的描述框架集成了眾多的多媒體資源,并基于此框架支持不同的應(yīng)用程序，對(duì)于數(shù)據(jù)處理和識(shí)別、管理多媒體資源都是必要的。本文采用本體方法通過RDF(資源描述框架)和XML提供一個(gè)統(tǒng)一的資源描述框架多媒體資源?；谶@個(gè)框架, 通過部分邏輯和推理的過程，可以有效地組織和應(yīng)用多媒體資源。 2.本體及相關(guān)技術(shù) 2.1本體的基本概念 本體論（Ontology）的概念最初起源于哲學(xué)領(lǐng)域，是形而上學(xué)理論研究的一個(gè)分支，與認(rèn)識(shí)論相對(duì)。1991年，在人工智能領(lǐng)域，Ne

3、ches等人最早給出Ontology定義，Neches認(rèn)為“An ontology defines the basic terms and relations comprising the vocabulary of a topic area,as well as the rules for combining termsand relations to define extensions to the vocabulary.”即“一個(gè)本體給出構(gòu)成相關(guān)領(lǐng)域詞匯的基本術(shù)語(yǔ)和關(guān)系，以及利用這些術(shù)語(yǔ)和關(guān)系構(gòu)成的規(guī)則定義這些詞匯的外延規(guī)則。1993年美國(guó)斯坦福大學(xué)知識(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室(Knowledge S

4、ystem Laborary，簡(jiǎn)稱KSL)的Gruber給出了本體在信息科學(xué)領(lǐng)域被廣泛接受的定義：“An ontology is an explicit specification of a conceptualization”。即“本體是概念化的明確的規(guī)范化說(shuō)明”。這也是最著名并被引用最為廣泛的定義。 盡管本體的定義有很多不同的方式和不同的側(cè)重點(diǎn)，但從內(nèi)涵上來(lái)講，本體的概念有下面四層含義： 第一，概念化(conceputalization)：通過抽象出客觀世界中一些現(xiàn)象(phenomenon)的相關(guān)概念而得到的模型，其表示的含義獨(dú)立于具體的環(huán)境狀態(tài)。 第二， 明確(explicit)：概念與

5、概念之間的聯(lián)系及使用這些概念的約束都被明確定義。 第三，形式化(formal)：有精確的數(shù)學(xué)描述，是計(jì)算機(jī)可讀的。 第四，共享(Share)：本體中體現(xiàn)的是共同認(rèn)可的知識(shí)，反映的是相關(guān)領(lǐng)域中公認(rèn)的概念集，它所針對(duì)的是團(tuán)體而不是個(gè)體。 2.2多媒體技術(shù) 所謂多媒體技術(shù), 就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)把文本、圖形、圖像、聲音等多媒體綜合一體化, 使之建立起邏輯連接,并能對(duì)它們獲取、編輯、加工處理、存儲(chǔ)和展示。從研究和發(fā)展的角度看, 多媒體技術(shù)具有如下的特征: (1)信息載體的多樣化 信息載體的多樣化指的是信息媒體的多樣化, 即把計(jì)算機(jī)所能處理的信息空間范圍擴(kuò)展和放大, 而不再局限于數(shù)值、文本或是被特別對(duì)待的

6、圖形或圖像, 這是計(jì)算機(jī)變得更加人類化所必須的條件。 (2)集成性 多媒體信息的集成性首先是指可將多種不同的媒體信息(如文本、 圖形、 圖像、 聲音)有機(jī)地進(jìn)行同步組合成一個(gè)完整的多媒體信息。集成性的另一層含義是把不同的輸入媒體(鍵盤、攝像機(jī)、光筆、話筒等設(shè)備)或輸出媒體(顯示器、 喇叭等)集成在一起, 形成一個(gè)整體。 (3)實(shí)時(shí)性 多媒體技術(shù)由于是多種媒體集成的技術(shù), 其中聲音及活動(dòng)的視頻圖像是和時(shí)間密切相關(guān)的, 甚至是強(qiáng)實(shí)時(shí)的。這決定了多媒體技術(shù)必然要支持實(shí)時(shí)處理。 3多媒體信息的組織管理技術(shù) 3.1如何組織多媒體信息 信息及數(shù)據(jù)管理是信息系統(tǒng)的核心問題之一。多媒體的數(shù)據(jù)量巨大、多媒體的種

7、類繁多、每種媒體之間的差別又是那么明顯, 但又具有種種信息上的關(guān)聯(lián), 這些都給數(shù)據(jù)與信息的管理帶來(lái)了新的問題。如何管理和組織這些數(shù)據(jù)? 如何從各種各樣媒體數(shù)據(jù)中找到所要信息?如何表現(xiàn)這些多媒體信息?這些都是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)理論和方法尚沒有很好解決的問題。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的方法推動(dòng)了數(shù)據(jù)庫(kù)的研究和發(fā)展, 但在處理非規(guī)則數(shù)據(jù)方面又不那么適應(yīng), 而多媒體數(shù)據(jù)大多都是非規(guī)則化的數(shù)據(jù)。 3.2構(gòu)建多媒體信息領(lǐng)域本體 出于本體資源可重用性和開發(fā)協(xié)同性的考慮,一般不會(huì)將所有媒體概念和屬性類本體定義在一個(gè)文件里,而是按照不同的媒體格式分別定義在不同的本體文件里,在文件中利用owl: imports屬性可以在各個(gè)本體文件

8、之間實(shí)現(xiàn)資源調(diào)用(見下圖,所有的owl文檔存儲(chǔ)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中,通過查詢獲取關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)信息的存儲(chǔ)地址),如果需要,我們還可以將單個(gè)媒體類型本體文件按照概念定義到多個(gè)本體文件中。本文選用了OWL (Web Ontology Language)作為本體形式化描述語(yǔ)言, OWL的優(yōu)點(diǎn)是定義完備,以Web資源為描述對(duì)象,而且是W3C的推薦標(biāo)準(zhǔn),而多媒體信息資源適合于網(wǎng)絡(luò)傳播和瀏覽。另外RDF (S)資源描述框架提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的,具有互操作性的多媒體元數(shù)據(jù)模型。MPEG-7提供的描述語(yǔ)言DDL可用于深刻描述多媒體信息的各項(xiàng)特征,用戶可以有效地搜尋、過濾和定義想要的影音資料。 選用對(duì)以上技術(shù)提供良好

9、支持的Protg-2000+OWL插件作為本體構(gòu)建工具, Protg-2000是由斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的醫(yī)學(xué)情報(bào)學(xué)研究組開發(fā)研制并在Java環(huán)境中開發(fā)出來(lái)的,與其它工具相比其優(yōu)勢(shì)在于: (1)具有圖形化的用戶界面; (2)對(duì)Unicode字符集輸入的支持; (3)可以免費(fèi)下載系統(tǒng)安裝軟件和插件(如OWL插件); (4)有為數(shù)眾多的用戶的支持,有利于本體的交流與合并。 3.3本體對(duì)多媒體信息組織的作用 本體方法作為一種全新的信息組織方法,具有傳統(tǒng)信息組織方法所不具備的功能和特點(diǎn),為多媒體信息組織帶來(lái)新的變革,并成為多媒體信息組織的核心概念。首先,它是一種直接體現(xiàn)語(yǔ)義的多媒體信息組織?；诜诸惢蛑黝}的

10、多媒體信息組織,所表達(dá)的語(yǔ)義都是隱含的,只能被它們的建立者或開發(fā)人員所理解、掌握和使用,不能直接表達(dá)為機(jī)器(計(jì)算機(jī))所理解的形式化的語(yǔ)義。而基于本體的多媒體信息組織借助本體描述語(yǔ)言,就可以直接表達(dá)為機(jī)器“可理解”的、顯式的、明確的、形式化的語(yǔ)義,方便計(jì)算機(jī)的“理解和處理”。同時(shí),由于本體中定義的概念是在一定的語(yǔ)義環(huán)境或限制規(guī)則下完成的,因此,在表達(dá)概念及其含義時(shí)更加清晰和準(zhǔn)確,在進(jìn)行信息組織時(shí)也更加規(guī)范。其次,它是多維、網(wǎng)狀的信息組織方式。傳統(tǒng)的基于分類或主題的信息組織方式是線性的、一維的,本體則采用了容易為計(jì)算機(jī)所接受和處理的體現(xiàn)描述邏輯的知識(shí)表現(xiàn)和信息組織方式,概念及其之間的關(guān)系形成了一個(gè)多維的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。這不僅有利于網(wǎng)上各種不同類型、不同結(jié)構(gòu)的信息資源的集中與整合,而且更加有利于它們之間關(guān)系的描述和揭示。 4結(jié)論 基于本體的多媒體信息組織,能將多媒體信息提煉成知識(shí),對(duì)多媒體信息資源進(jìn)行知識(shí)重組和表示,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)多媒體信息資源的自動(dòng)組織,從而為用戶提供智能的檢索與服務(wù)。本體的出現(xiàn)和發(fā)展為現(xiàn)代信息組織,特別是多媒體信息組織注入了新的活力,其體現(xiàn)的思想和方法必將促進(jìn)信息組織向知識(shí)組織轉(zhuǎn)變。 參考文獻(xiàn)： 【1】楊學(xué)良. 多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用. 北京: 電子工業(yè)出版社,1995 【2】鄧志鴻,唐世渭等.on