第八章.多媒體數(shù)據(jù)庫概述

1、第第 8 章章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述第第 8 章章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述8.1 多媒體數(shù)據(jù)管理的問題結(jié)束結(jié)束38.1 多媒體數(shù)據(jù)管理的問題計算機的世界真實世界設(shè)計者的映射表示法傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)束結(jié)束48.1 多媒體數(shù)據(jù)管理的問題(續(xù))計算機的世界真實世界投影表示法多媒體數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫圖像聲音視頻結(jié)束結(jié)束58.1 多媒體數(shù)據(jù)管理的問題(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)與與多媒體數(shù)據(jù)管理：多媒體數(shù)據(jù)管理：靜態(tài)與動態(tài)數(shù)據(jù)靜態(tài)與動態(tài)數(shù)據(jù) o 字符數(shù)據(jù)：同關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的字符數(shù)據(jù)。字符數(shù)據(jù)：同關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的字符數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)庫庫仍然需要對其進行管理。仍然需

2、要對其進行管理。o 文本數(shù)據(jù)：書籍、文獻、檔案等。文本數(shù)據(jù)：書籍、文獻、檔案等。o 聲音數(shù)據(jù)：音樂、語音等。聲音數(shù)據(jù)：音樂、語音等。o 圖形數(shù)據(jù)：圖形數(shù)據(jù)：GIS/CAD等。通常是用等。通常是用符號符號或特定的或特定的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)表示的。表示的。o 圖像數(shù)據(jù)：照片、圖片等。指圖像數(shù)據(jù)：照片、圖片等。指位圖式位圖式圖像。圖像。o 視頻數(shù)據(jù)：引入了視頻數(shù)據(jù)：引入了時間時間屬性，在時間空間上進行管理。屬性，在時間空間上進行管理。結(jié)束結(jié)束68.1 多媒體數(shù)據(jù)管理的問題(續(xù))多媒體多媒體帶來的帶來的問題問題 o 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大量大（量的差異也大）（量的差異也大） o 媒體媒體種類多種類多 o 多解多解

3、查尋查尋(非精確匹配非精確匹配/相似性查詢相似性查詢) o 用戶接口的支持用戶接口的支持(操作與表示技術(shù)操作與表示技術(shù))o 多媒體信息分布多媒體信息分布(WWW網(wǎng)絡(luò)信息空間網(wǎng)絡(luò)信息空間)o 處理時間長處理時間長 (長事務(wù)長事務(wù))o 服務(wù)質(zhì)量的要求服務(wù)質(zhì)量的要求(及時、逼真或滿意及時、逼真或滿意) o 版本控制問題版本控制問題(歷史版本歷史版本/選擇版本選擇版本)第第 8 章章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述8.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)結(jié)束結(jié)束88.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)多媒體數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫的一般的一般結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式形式 o聯(lián)邦型聯(lián)邦型 o集中統(tǒng)一型集中統(tǒng)一型 o客戶客戶/服務(wù)器型服

4、務(wù)器型 o超媒體型超媒體型結(jié)束結(jié)束98.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù)) 聯(lián)邦型聯(lián)邦型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)o每一種媒體的數(shù)據(jù)庫都有自己每一種媒體的數(shù)據(jù)庫都有自己獨立的數(shù)據(jù)庫獨立的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)：每一種媒體數(shù)據(jù)庫的設(shè)計不必考：每一種媒體數(shù)據(jù)庫的設(shè)計不必考慮與其他媒體的匹配和協(xié)調(diào)。對多媒體的慮與其他媒體的匹配和協(xié)調(diào)。對多媒體的聯(lián)聯(lián)合操作交給用戶去完成合操作交給用戶去完成用戶有用戶有靈活性靈活性。但是，對多種媒體的但是，對多種媒體的聯(lián)合操作聯(lián)合操作、合成處理和概念、合成處理和概念查詢等都比較查詢等都比較難以實現(xiàn)難以實現(xiàn)，為此要求較高的標準化，為此要求較高的標準化程度。程度。結(jié)束結(jié)束108.2 多媒體數(shù)據(jù)庫

5、體系結(jié)構(gòu)(續(xù))用戶圖像 數(shù)據(jù)庫圖像 DBMSDBMS視頻 數(shù)據(jù)庫視頻 DBMSDBMS聲音 數(shù)據(jù)庫聲音 DBMSDBMS文本 數(shù)據(jù)庫文本 DBMSDBMS用戶應(yīng)用程序 聯(lián)邦型聯(lián)邦型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)束結(jié)束118.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))集中統(tǒng)一型集中統(tǒng)一型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)o 單一單一的多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)庫庫和單一的多媒體數(shù)據(jù)庫和單一的多媒體數(shù)據(jù)庫管理系管理系統(tǒng)統(tǒng)：各種媒體被各種媒體被統(tǒng)一地建模統(tǒng)一地建模，對各種媒體的管理與對各種媒體的管理與操縱被集中到一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操縱被集中到一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之之中，中，各種用戶的各種用戶的需求被統(tǒng)一到一個多媒體用戶接口需求被統(tǒng)一到一個多媒體用戶接口上，上，多

6、媒體的多媒體的查詢檢索結(jié)果可以統(tǒng)一地表現(xiàn)查詢檢索結(jié)果可以統(tǒng)一地表現(xiàn)。實際上實際上，這種多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是，這種多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是很難實現(xiàn)很難實現(xiàn)的，目前還沒的，目前還沒有一個比較恰當(dāng)而且效率比較高的方法來管理所有的多媒有一個比較恰當(dāng)而且效率比較高的方法來管理所有的多媒體數(shù)據(jù)。體數(shù)據(jù)。面向?qū)ο蠓椒嫦驅(qū)ο蠓椒榻⑦@樣的系統(tǒng)為建立這樣的系統(tǒng)帶來了一線曙光帶來了一線曙光。結(jié)束結(jié)束128.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))用戶聲音數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù)其它媒體數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一型集中統(tǒng)一型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)束結(jié)束138.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))客戶客戶/ /服務(wù)型服務(wù)型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)o 各種

7、單各種單媒體數(shù)據(jù)仍然相對獨立媒體數(shù)據(jù)仍然相對獨立，o 系統(tǒng)將系統(tǒng)將每一種媒體每一種媒體的管理與操縱的管理與操縱各用一個服務(wù)器各用一個服務(wù)器來來實現(xiàn)，實現(xiàn)，o 所有服務(wù)器的所有服務(wù)器的綜合和操作綜合和操作也也用一個服務(wù)器用一個服務(wù)器完成，完成，o 與與用戶的接口采用客戶進程用戶的接口采用客戶進程實現(xiàn)，實現(xiàn)，o 客戶與服務(wù)器之間客戶與服務(wù)器之間通過特定的通過特定的中件系統(tǒng)中件系統(tǒng)連接連接。o 這種體系結(jié)構(gòu)必須這種體系結(jié)構(gòu)必須采用標準化的和開放的接口界面采用標準化的和開放的接口界面，否則否則，對多種媒體的，對多種媒體的聯(lián)合操作聯(lián)合操作、合成處理和概念查、合成處理和概念查詢等都比較詢等都比較難以實現(xiàn)難

8、以實現(xiàn)。結(jié)束結(jié)束148.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))客戶客戶/ /服務(wù)型服務(wù)型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)用戶圖像 數(shù)據(jù)庫圖像 服務(wù)器服務(wù)器視頻 數(shù)據(jù)庫視頻 服務(wù)器服務(wù)器聲音 數(shù)據(jù)庫聲音 服務(wù)器服務(wù)器文本 數(shù)據(jù)庫文本 服務(wù)器服務(wù)器用戶接口客戶進程用戶用戶接口客戶進程用戶接口客戶進程用戶多媒體數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及中間件結(jié)束結(jié)束158.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))超媒體型超媒體型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)o 強調(diào)對數(shù)據(jù)強調(diào)對數(shù)據(jù)時空索引時空索引的的組織組織。依據(jù)如下：。依據(jù)如下：數(shù)據(jù)庫分散數(shù)據(jù)庫分散在網(wǎng)絡(luò)上（信息空間）在網(wǎng)絡(luò)上（信息空間）, ,沒有必要沒有必要建立一個建立一個統(tǒng)一多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)一多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng), ,能夠通過能夠通過

9、超鏈超鏈建立起各種數(shù)據(jù)的時空關(guān)系建立起各種數(shù)據(jù)的時空關(guān)系. .o 目前的目前的WWWWWW使我們看到了這種數(shù)據(jù)庫的使我們看到了這種數(shù)據(jù)庫的雛形雛形. .結(jié)束結(jié)束168.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)庫的多媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)結(jié)束結(jié)束178.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)庫的多媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)o 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的層次的層次對抽象化的對抽象化的字符字符和和數(shù)值數(shù)值進行進行比較、排序、查找和增刪改比較、排序、查找和增刪改等操作等操作數(shù) 據(jù) 庫物理模式概念模式外部模式外部模式外部模式用戶用戶用戶結(jié)束結(jié)束188.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)庫的多

10、媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)o 多媒體數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫的層次劃分的層次劃分（示例）（示例）. .最最高層高層支持多媒體的支持多媒體的綜合表現(xiàn)綜合表現(xiàn)和用戶的和用戶的查詢描述查詢描述： 多媒體用戶接口層多媒體用戶接口層：完成：完成查詢描述和結(jié)果描述查詢描述和結(jié)果描述。中間中間增加對多媒體數(shù)據(jù)的增加對多媒體數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和超鏈的處理關(guān)聯(lián)和超鏈的處理。（建立數(shù)據(jù)模型）。（建立數(shù)據(jù)模型） 概念數(shù)據(jù)模型層概念數(shù)據(jù)模型層：對：對現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界用多媒體數(shù)據(jù)信息進行用多媒體數(shù)據(jù)信息進行的描述的描述。是在是在全局概念全局概念下的一個下的一個整體視圖整體視圖通過概念數(shù)據(jù)模型為上層的用戶接口、下層的多媒體數(shù)據(jù)存通過

11、概念數(shù)據(jù)模型為上層的用戶接口、下層的多媒體數(shù)據(jù)存儲和存取建立起一個在儲和存取建立起一個在邏輯上統(tǒng)一的通道邏輯上統(tǒng)一的通道。 存取與存儲數(shù)據(jù)模型層存取與存儲數(shù)據(jù)模型層：通過存取與存儲數(shù)據(jù)模型，描述媒體數(shù)：通過存取與存儲數(shù)據(jù)模型，描述媒體數(shù)據(jù)的邏輯位置安排、相互的內(nèi)容關(guān)聯(lián)、特征與數(shù)據(jù)的關(guān)系以及超據(jù)的邏輯位置安排、相互的內(nèi)容關(guān)聯(lián)、特征與數(shù)據(jù)的關(guān)系以及超鏈的建立等。鏈的建立等。完成完成多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的邏輯存儲與存取邏輯存儲與存取。底層底層增加對多媒體數(shù)據(jù)的增加對多媒體數(shù)據(jù)的控制與支持控制與支持: : 媒體支持層媒體支持層: :建立在多媒體操作系統(tǒng)之上建立在多媒體操作系統(tǒng)之上, ,對不同性質(zhì)媒體

12、分別進對不同性質(zhì)媒體分別進行相應(yīng)的行相應(yīng)的分割、識別、變換等操作分割、識別、變換等操作。結(jié)束結(jié)束198.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)庫的多媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)o 多媒體數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫的層次劃分的層次劃分（示例）（示例） . . 多媒體用戶接口層用戶第4層概念數(shù)據(jù)模型層第3層存取與存儲數(shù)據(jù)模型層第2層媒體支持層第1層第第 8 章章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述8.3 多媒體數(shù)據(jù)模型結(jié)束結(jié)束21數(shù)據(jù)模型：數(shù)據(jù)模型：結(jié)束結(jié)束22數(shù)據(jù)模型：數(shù)據(jù)模型：o 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)o 數(shù)據(jù)操縱數(shù)據(jù)操縱o 完整性約束規(guī)則完整性約束規(guī)則結(jié)束結(jié)束238.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))在關(guān)系模

13、式R中的每一個具體關(guān)系r中，如果每個屬性值 都是不可再分的最小數(shù)據(jù)單位，則稱R是第一范式的關(guān)系。（不允許表中表） 結(jié)束結(jié)束248.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))NFNF2 2 ( (Non First Normal Form)Non First Normal Form)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型: : 在關(guān)系模型的基礎(chǔ)上通過擴展來提高關(guān)在關(guān)系模型的基礎(chǔ)上通過擴展來提高關(guān)系數(shù)據(jù)庫處理多媒體數(shù)據(jù)的能力系數(shù)據(jù)庫處理多媒體數(shù)據(jù)的能力-打打破破關(guān)系數(shù)據(jù)庫中關(guān)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中關(guān)于1 1NFNF的要求，的要求，允許在允許在表中可以有表表中可以有表。結(jié)束結(jié)束258.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))o 主要手段主要手段：在：在關(guān)系數(shù)據(jù)庫

14、關(guān)系數(shù)據(jù)庫中引人中引人抽象數(shù)據(jù)類抽象數(shù)據(jù)類型型（如，標準的擴展字段），能夠定義和表（如，標準的擴展字段），能夠定義和表示多媒體信息對象。示多媒體信息對象。結(jié)束結(jié)束268.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))o 主要特點：主要特點：優(yōu)點優(yōu)點：利用：利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫特有的優(yōu)勢關(guān)系數(shù)據(jù)庫特有的優(yōu)勢。缺點缺點：建模能力不強建模能力不強，在反映多媒體數(shù)，在反映多媒體數(shù)據(jù)各成分間的據(jù)各成分間的空間關(guān)系空間關(guān)系、時間關(guān)系時間關(guān)系和和媒體媒體對象的處理方法對象的處理方法方面仍方面仍有困難有困難。在特殊媒。在特殊媒體的體的基于內(nèi)容查詢方面基于內(nèi)容查詢方面、存儲效率方面存儲效率方面等，等，都都有很大的困難有很大的困難。結(jié)束結(jié)束

15、278.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))NFNF2 2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型( (Non First Normal Form)Non First Normal Form)屬性CGeneral屬性A屬性B帶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對關(guān)系進行擴展可以利用標準的擴展字段，例如： Fox pro in General 字段；Paradox for windows 的動態(tài)注釋，格式注釋，圖形，BLOB（大二進制對象, Binary Large Object ）等結(jié)束結(jié)束288.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))超媒體數(shù)據(jù)模型：超媒體數(shù)據(jù)模型：o 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由，由節(jié)點節(jié)點和和鏈鏈組成的有向圖。組成的有向圖。節(jié)點節(jié)點：信息單位（信息元）

16、。：信息單位（信息元）。鏈鏈：用來表示媒體間的時空關(guān)系。支持開放性信息建模，：用來表示媒體間的時空關(guān)系。支持開放性信息建模，支持瀏覽和搜索等新型操作。支持瀏覽和搜索等新型操作。AFBCDE結(jié)束結(jié)束298.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))文獻模型：文獻模型：層次狀樹形結(jié)構(gòu)。層次狀樹形結(jié)構(gòu)。例如：例如：邏輯結(jié)構(gòu)：教科書、章、節(jié)、小節(jié)、段落o 段落一般為頁塊對象。o 非頁塊對象須定義一個屬性，用來說明該對象與它的下層子對象之間的從屬關(guān)系布局結(jié)構(gòu)：頁、框架和塊等結(jié)束結(jié)束308.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))文獻模型：文獻模型：嚴格地說，文獻不是一種數(shù)據(jù)庫，而更像一嚴格地說，文獻不是一種數(shù)據(jù)庫，而更像一個實際的應(yīng)用。

17、此結(jié)構(gòu)符合一般的文獻或文個實際的應(yīng)用。此結(jié)構(gòu)符合一般的文獻或文章的組織。章的組織。結(jié)束結(jié)束318.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))專有媒體數(shù)據(jù)模型：專有媒體數(shù)據(jù)模型：o 針對特定領(lǐng)域的多媒體數(shù)據(jù)庫建立針對特定領(lǐng)域的多媒體數(shù)據(jù)庫建立符合自己符合自己特性的數(shù)據(jù)模型特性的數(shù)據(jù)模型，以，以完成特定的任務(wù)完成特定的任務(wù)。例如，。例如，如下為如下為5級模式和級模式和4級映射的體系結(jié)構(gòu)：級映射的體系結(jié)構(gòu)：模式模式及及映射映射用戶視圖用戶視圖語意特征視圖語意特征視圖圖像特征視圖圖像特征視圖特征表示視圖特征表示視圖特征組織特征組織任務(wù)任務(wù)空間推理空間推理圖像知識圖像知識 形成結(jié)構(gòu)形成結(jié)構(gòu)圖像理解圖像理解圖像數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù)

18、 形成結(jié)構(gòu)形成結(jié)構(gòu)圖像數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù) 存儲檢索存儲檢索查尋查尋的例子的例子查尋查尋帶輪子的物體帶輪子的物體查尋查尋(image-object,wheel)查尋查尋( image-object,circle)查尋查尋( image-object,color-of-circle)查尋查尋( image-object,color-data-structure)結(jié)束結(jié)束328.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))o 多媒體對象多媒體對象：十分復(fù)雜：十分復(fù)雜o 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型：理想的多媒體數(shù)據(jù)模型表示方法：理想的多媒體數(shù)據(jù)模型表示方法面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 結(jié)束結(jié)束338.3 多媒體數(shù)據(jù)模

19、型(續(xù))面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 o 對象、屬性、方法、消息對象、屬性、方法、消息 o 對象類、類層次和繼承性對象類、類層次和繼承性 o 語意關(guān)聯(lián)語意關(guān)聯(lián)的描述：的描述：聚集、概括、相互作用關(guān)聯(lián)、示例聚集、概括、相互作用關(guān)聯(lián)、示例關(guān)聯(lián)、關(guān)聯(lián)、has_method/has_rulehas_method/has_rule關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)等。等。 o 運算體系運算體系：類和對象的：類和對象的定義、查詢和操縱定義、查詢和操縱。結(jié)束結(jié)束348.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))面向?qū)ο蠖嗝襟w數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蠖嗝襟w數(shù)據(jù)模型的可以實現(xiàn)如下功能的可以實現(xiàn)如下功能：o 聚集層次聚集層次：不同媒體信息的：不同媒體信息的有機

20、組合有機組合o 關(guān)系建模設(shè)施關(guān)系建模設(shè)施：進行復(fù)雜：進行復(fù)雜交叉關(guān)系的建模交叉關(guān)系的建模o 方法管理方法管理：通過：通過具體媒體技術(shù)具體媒體技術(shù)實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的存取實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的存取o 多種屬性多種屬性的支持的支持和語義信息和語義信息的維護：構(gòu)造的維護：構(gòu)造包含語義信息包含語義信息的類的類屬屬性性及操作及操作方法方法的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)o 支持支持特性傳播特性傳播：通過自動：通過自動繼承繼承超類的內(nèi)容，實現(xiàn)特性傳播超類的內(nèi)容，實現(xiàn)特性傳播o 支持支持模式的演進模式的演進：動態(tài)修改動態(tài)修改層次層次各節(jié)點各節(jié)點的的模式模式(如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更改如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更改)o 版本管理版本管理：支持：支持版本版本的的創(chuàng)建和

21、控制創(chuàng)建和控制、版本、版本變化的通知變化的通知o 并發(fā)控制和數(shù)據(jù)恢復(fù)并發(fā)控制和數(shù)據(jù)恢復(fù)：多用戶多用戶訪問訪問o 數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享：進行靈活的：進行靈活的讀寫控制讀寫控制o 快速存儲和靈活交付快速存儲和靈活交付：實現(xiàn)：實現(xiàn)物理物理表示與表示與邏輯邏輯表示的表示的映射映射結(jié)束結(jié)束358.3 多媒體數(shù)據(jù)模型(續(xù))面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型：人規(guī)則1姓名出生年月相片求年齡課程名課程學(xué)生學(xué)號選修選修教師工資選用擁有連環(huán)畫頁插圖頁號文字聲音說明教材書名稱價錢作者has_rulehas_method第第 8 章章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述8.4 基于內(nèi)容檢索結(jié)束結(jié)束37web 上出現(xiàn)大量

22、多媒體信息上出現(xiàn)大量多媒體信息例如例如: 遙感、遙感、 醫(yī)療、安全、商業(yè)等部門，都會醫(yī)療、安全、商業(yè)等部門，都會 產(chǎn)生大量信息。產(chǎn)生大量信息。結(jié)束結(jié)束38基于內(nèi)容檢索o 所謂基于內(nèi)容的檢索（所謂基于內(nèi)容的檢索（Content Based Content Based RetrievalRetrieval，CBR)CBR)就是指就是指根據(jù)根據(jù)媒體和媒體對媒體和媒體對象的象的內(nèi)容語義內(nèi)容語義及及上下文聯(lián)系上下文聯(lián)系進行進行檢索檢索。多媒體數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫特征特征/屬性屬性多媒體數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)提取匹配結(jié)束結(jié)束39多媒體特征音頻靜態(tài)圖像視頻文本圖形難以用文字描述，但可以進行關(guān)鍵字屬性描述結(jié)束結(jié)束40多

23、媒體特征（續(xù)）提取關(guān)鍵字屬性的方式手工方式簡單方便；人員要求高；工作量大；不確定性高自動方式混合方式自動提取是人們研究和應(yīng)用的目標結(jié)束結(jié)束41基本方法o 基于關(guān)鍵字的檢索基于關(guān)鍵字的檢索o 全文本檢索全文本檢索o 基于文件模型等方法基于文件模型等方法o 依據(jù)依據(jù)實例檢索實例檢索, ,分為分為: :準確實例檢索準確實例檢索準確準確查詢實例查詢實例模糊實例檢索模糊實例檢索 依照例子查找與它依照例子查找與它相似相似的圖像的圖像 描繪示例檢索描繪示例檢索 給出所需圖像的給出所需圖像的粗略結(jié)構(gòu)粗略結(jié)構(gòu)結(jié)束結(jié)束42系統(tǒng)實例IBM公司開發(fā)的公司開發(fā)的QBICo 通過友好的界面為用戶提供通過友好的界面為用戶提

24、供顏色、顏色、 紋理、草紋理、草圖、形狀圖、形狀等多種檢索方法。等多種檢索方法。 系統(tǒng)以系統(tǒng)以示例示例方式方式進行查詢，查找進行查詢，查找 物體的移動，攝影機的物體的移動，攝影機的操作。操作。結(jié)束結(jié)束43系統(tǒng)實例美國加州大學(xué)伯克利分校與加州水資源部美國加州大學(xué)伯克利分校與加州水資源部合作合作Chabot計劃計劃o 對水利資源部大對水利資源部大 量圖像提供基于內(nèi)容的有效量圖像提供基于內(nèi)容的有效檢索手檢索手 段段結(jié)束結(jié)束44系統(tǒng)實例麻省理工學(xué)院麻省理工學(xué)院Photo book o 可以利用人臉可以利用人臉Face (臉臉)、shape(形狀形狀)、texture(紋理紋理) 進行基于內(nèi)容的檢索。進

25、行基于內(nèi)容的檢索。Virage系統(tǒng)系統(tǒng) 又進一步發(fā)展了將多種檢索特征的又進一步發(fā)展了將多種檢索特征的 融融合。合。結(jié)束結(jié)束45系統(tǒng)實例澳大利亞澳大利亞 New South Wales的的NUTTAB系系統(tǒng)統(tǒng)o 用于食品成分數(shù)據(jù)庫的檢索用于食品成分數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)束結(jié)束468.4 基于內(nèi)容檢索多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口結(jié)束結(jié)束47多媒體用戶接口層用戶第4層概念數(shù)據(jù)模式層第3層存取與存儲數(shù)據(jù)模型層第2層媒體支持層第1層所處層次所處層次結(jié)束結(jié)束488.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口o 字符數(shù)值型字符數(shù)值型接口接口o 示例型示例型接口接口o 用戶表現(xiàn)用戶表現(xiàn)

26、接口接口結(jié)束結(jié)束498.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口o 字符數(shù)值型字符數(shù)值型接口接口KeywordAttr1日出海邊海燕SELECT image to Win1:seg SELECT image to Win1:seg FROM FROM imageDBimageDB WHERE keyword=“WHERE keyword=“日出日出”結(jié)束結(jié)束508.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口o 示例型示例型接口接口示例圖像結(jié)果圖像示例圖像的查尋結(jié)束結(jié)束518.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口o 示例型示例型

27、接口接口語意結(jié)構(gòu)示例結(jié)束結(jié)束528.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口o 示例型示例型接口接口結(jié)構(gòu)示例的舉例查詢居民建筑物結(jié)束結(jié)束538.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口o 示例型示例型接口接口圖像數(shù)據(jù)庫圖像數(shù)據(jù)庫特征數(shù)據(jù)庫特征數(shù)據(jù)庫示例查詢模塊示例查詢模塊查詢格式化查詢格式化圖像數(shù)據(jù)庫的圖像數(shù)據(jù)庫的 示例接口示例接口知識輔助模塊知識輔助模塊插入模塊插入模塊用戶用戶示例示例圖像圖像新新圖像圖像圖像處理模塊圖像處理模塊結(jié)束結(jié)束548.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))多媒體數(shù)據(jù)的多媒體數(shù)據(jù)的用戶接口用戶接口o 用戶表現(xiàn)用戶表現(xiàn)接口接口查詢結(jié)果查詢結(jié)果

28、 表表 現(xiàn)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)組織示例媒體數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)組織示例武裝裝備武裝裝備高級腳本高級腳本低級腳本低級腳本外部腳本外部腳本兵力部署兵力部署坦克坦克飛機飛機人數(shù)人數(shù)兵種兵種河流河流村莊村莊日期日期天氣天氣地理環(huán)境地理環(huán)境時間季節(jié)時間季節(jié)結(jié)束結(jié)束55主要實現(xiàn)途徑主要實現(xiàn)途徑傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫檢索方法傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫檢索方法基于信號處理理論基于信號處理理論8.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))結(jié)束結(jié)束56主要實現(xiàn)途徑（一）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫檢索方法人工將內(nèi)容抽象為關(guān)鍵詞集合簡單成熟信息高度抽象，查詢方式和范圍受限結(jié)束結(jié)束57主要實現(xiàn)途徑（二）基于信號處理理論特征提?。荒Ｊ阶R別方式靈活，突破傳統(tǒng)方法的困難全自動提取和識別的開銷大

29、；識別難度大結(jié)束結(jié)束588.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))基于內(nèi)容的檢索系統(tǒng)基于內(nèi)容的檢索系統(tǒng)的一般的一般結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)o 插入插入子系統(tǒng)：媒體子系統(tǒng)：媒體輸入、分割、對關(guān)鍵點進行標識輸入、分割、對關(guān)鍵點進行標識o 特征提取特征提取子系統(tǒng)：媒體對象子系統(tǒng)：媒體對象( (可以是內(nèi)部對象可以是內(nèi)部對象) )特征特征提取提取處理處理o 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫：存儲存儲媒體數(shù)據(jù)和特征數(shù)據(jù)媒體數(shù)據(jù)和特征數(shù)據(jù)o 查詢查詢子系統(tǒng)：主要以子系統(tǒng)：主要以示例查詢示例查詢的方式的方式向用戶提供向用戶提供媒媒體對象（含子對象及其組合）體對象（含子對象及其組合）檢索接口檢索接口（主要是（主要是相相似性檢索似性檢索）結(jié)束結(jié)束598.4 基于內(nèi)

30、容檢索(續(xù))基于內(nèi)容的檢索基于內(nèi)容的檢索的一般的一般結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)查詢模塊用戶查詢格式化媒體處理模塊知識輔助模塊插入模塊媒體1數(shù)據(jù)庫媒體特征庫媒體N數(shù)據(jù)庫媒體特征庫示例媒體新媒體對象多媒體數(shù)據(jù)庫中基于內(nèi)容檢索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)束結(jié)束608.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))基于內(nèi)容的基于內(nèi)容的檢索方法檢索方法示意示意插入的 媒體對象媒體處理例程存儲的 特征值查詢特征查詢的 媒體對象計算 相似性結(jié)束結(jié)束618.4 基于內(nèi)容檢索(13)基于內(nèi)容檢索基于內(nèi)容檢索的過程的過程o 初始檢索說明初始檢索說明：形成檢索式，系統(tǒng)：形成檢索式，系統(tǒng)提取示例特征提取示例特征或或把用戶描述的特征把用戶描述的特征映射映射為對應(yīng)的為對應(yīng)

31、的查詢參數(shù)查詢參數(shù)o 相似性匹配相似性匹配：將滿足一定相似性的結(jié)果：將滿足一定相似性的結(jié)果按照相似度按照相似度大小排列大小排列返回給用戶返回給用戶o 特征調(diào)整特征調(diào)整：調(diào)整后形成：調(diào)整后形成新的查詢新的查詢o 重新檢索重新檢索：重復(fù)重復(fù)如上步驟直到滿意如上步驟直到滿意結(jié)束結(jié)束628.4 基于內(nèi)容檢索(續(xù))基于內(nèi)容檢索基于內(nèi)容檢索的過程的過程用戶的查詢說明 l示例 l說明計算特征并進行相似性匹配修改檢索結(jié)果從檢索結(jié)果中選擇一個示例返回一組檢索的結(jié)果滿意？結(jié)束N第第 8 章章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述8.5 圖像及視頻檢索結(jié)束結(jié)束648.5 圖像及視頻檢索基于基于顏色直方圖顏色直方圖

32、的檢索的檢索 假設(shè)假設(shè)圖像圖像G的顏色（或灰度）由的顏色（或灰度）由N級級組成，每一種顏色值用組成，每一種顏色值用qi (i=1,2,N)表表示。在整幅圖像中，具有示。在整幅圖像中，具有qi 顏色值的像顏色值的像素數(shù)為素數(shù)為hi，則這一組像素統(tǒng)計值則這一組像素統(tǒng)計值h1，h2，hN 就是該就是該圖像圖像的的顏色直方圖顏色直方圖結(jié)束結(jié)束651223341234結(jié)束結(jié)束66基于顏色直方圖的檢索顏色直方圖顏色直方圖反映了像素顏色值在彩色空間反映了像素顏色值在彩色空間的分布狀況的分布狀況o是圖像中包含的所有對象的一個是圖像中包含的所有對象的一個綜合顏色綜合顏色分布特征分布特征。進一步可以建立圖像中進一

33、步可以建立圖像中某些部位某些部位的顏色分的顏色分布狀況，則能夠體現(xiàn)位置與對象間的粗略布狀況，則能夠體現(xiàn)位置與對象間的粗略對應(yīng)關(guān)系：對應(yīng)關(guān)系：即，將圖像分割為一系列區(qū)域，并獲取每個區(qū)即，將圖像分割為一系列區(qū)域，并獲取每個區(qū)域的顏色直方圖域的顏色直方圖結(jié)束結(jié)束67顏色直方圖顏色直方圖的的相似性匹配相似性匹配：假設(shè)示例圖：假設(shè)示例圖像直方圖用像直方圖用G(g1,g2,gN)表示，數(shù)據(jù)庫表示，數(shù)據(jù)庫中的目標圖像直方圖用中的目標圖像直方圖用S(s1,s2,sN)表示，表示，這兩個直方圖這兩個直方圖是否相似是否相似可以可以通過通過歐氏距歐氏距離離來描述：來描述：21)(),(NiiisgSGEd8.5 圖

34、像及視頻檢索（續(xù)）結(jié)束結(jié)束68基于基于骨架或輪廓骨架或輪廓的檢索的檢索 基于骨架或輪廓的檢索基于骨架或輪廓的檢索能使用戶通能使用戶通過勾勒圖像的大致輪廓，從數(shù)據(jù)庫中檢過勾勒圖像的大致輪廓，從數(shù)據(jù)庫中檢索出輪廓相似的圖像。索出輪廓相似的圖像。8.5 圖像及視頻檢索（續(xù)）結(jié)束結(jié)束69基于基于骨架或輪廓骨架或輪廓的檢索方法的檢索方法示例：示例：o 首先對圖像進行首先對圖像進行輪廓提取輪廓提取，并計算輪廓特征，并計算輪廓特征，存于特征庫中。存于特征庫中。o 用戶通過檢索接口的基本繪圖工具用戶通過檢索接口的基本繪圖工具生成查詢生成查詢要求要求。o 檢索時，通過檢索時，通過計算特征的相似距離計算特征的相似

35、距離來決定匹來決定匹配的程度。配的程度。8.5 圖像及視頻檢索（續(xù)）結(jié)束結(jié)束70基于基于紋理紋理的檢索的檢索o 紋理特征紋理特征粗糙性粗糙性方向性方向性對比度對比度o 分析方法分析方法統(tǒng)計方法：統(tǒng)計方法：根據(jù)像素間灰度的統(tǒng)計性質(zhì)根據(jù)像素間灰度的統(tǒng)計性質(zhì)結(jié)構(gòu)方法：結(jié)構(gòu)方法：根據(jù)紋理基元及其排列規(guī)則來描述紋理的結(jié)構(gòu)根據(jù)紋理基元及其排列規(guī)則來描述紋理的結(jié)構(gòu)及特征及特征o 由于紋理難以描述，因此，對紋理的檢索由于紋理難以描述，因此，對紋理的檢索都是基于都是基于示例的方式示例的方式。8.5 圖像及視頻檢索（續(xù)）結(jié)束結(jié)束718.5 圖像及視頻檢索（續(xù)）視頻媒體檢索視頻媒體檢索簡介簡介o 鏡頭鏡頭 由攝像機對某一場景不間斷地記錄時所獲取的視頻數(shù)據(jù)構(gòu)成，一個鏡頭所包含的各幀在內(nèi)容上有一定的相關(guān)性。視頻對象鏡頭 1#鏡頭 2#鏡頭 n#幀11幀12幀1m結(jié)束結(jié)束72視頻媒體檢索視頻媒體檢索簡介簡介o 為了實現(xiàn)視頻的檢索，應(yīng)為了實現(xiàn)視頻的檢索，應(yīng)檢測出鏡頭的分割點檢測出鏡頭的分割點，以，以對視頻序列進行分類對視頻序列進行分類o 對鏡頭分割的對鏡頭分割的關(guān)鍵關(guān)鍵是找到是找到鏡頭圖像之間的差別鏡頭圖像之間的差別。8.5 圖像及視頻檢索（續(xù)）結(jié)束結(jié)束73視頻媒體檢索視頻媒體檢索簡介簡介o 直方圖比較直方圖比較是一種簡單的鏡頭分割方法，能夠檢測是一種簡單的鏡頭分割方法，能夠