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第六章 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),主 要 內(nèi) 容,6.1 多媒體數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理 6.2 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù) 6.3 超文本與超媒體 6.4 超文本標(biāo)記語(yǔ)言HTML 6.5 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù),綜 述,多媒體數(shù)據(jù)具有信息多樣、數(shù)據(jù)量大、內(nèi)容復(fù)雜而且難以描述等特點(diǎn)。對(duì)多媒體信息進(jìn)行有效的管理是多媒體技術(shù)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。多媒體數(shù)據(jù)管理既可以通過(guò)文件管理、超文本/超媒體等方式進(jìn)行，也可以通過(guò)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)方式進(jìn)行。研究并制定多媒體信息基于內(nèi)容的表示方法是實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的多媒體信息處理的前提。,6.1 多媒體數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理,6.1.1 多媒體數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 6.1.2 多媒體數(shù)據(jù)的管理技術(shù),6.1.1 多媒體數(shù)據(jù)的特點(diǎn),多媒體數(shù)據(jù)種類(lèi)多、信息量巨大 ； 多媒體數(shù)據(jù)大都經(jīng)過(guò)多個(gè)壓縮編碼算法的處理 ； 多媒體信息分布具有分散性； 多媒體數(shù)據(jù)具有復(fù)合性和時(shí)序性，重現(xiàn)過(guò)程可能會(huì)有服務(wù)質(zhì)量（QoS）的要求；,6.1.2 多媒體數(shù)據(jù)的管理技術(shù),文件系統(tǒng)管理方式 擴(kuò)充關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的方式 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的方式 超文本（或超媒體）的方式 綜合的多媒體數(shù)據(jù)管理模式,6.2 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù),6.2.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)概要 6.2.2 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù),6.2.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)概要,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ODBMS）與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（RDBMS）相比較具有許多共同的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)可以方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行索引、查詢(xún)、維護(hù)等有效的管理、能夠?qū)?shù)據(jù)長(zhǎng)期保存在磁盤(pán)等存儲(chǔ)器上以利于數(shù)據(jù)的重用、支持并發(fā)和數(shù)據(jù)恢復(fù)等。,1.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 面向?qū)ο蟮姆椒ǚ先藗兊乃季S規(guī)律，它將復(fù)雜的客觀事物表示為具有屬性和行為的對(duì)象。設(shè)計(jì)人員用ODBMS開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)更直接的反映了客觀世界，便于用戶(hù)的理解和使用。 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)使用面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ沟么a重用率很高，系統(tǒng)維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。 解決了“阻抗不匹配”（impedance mismatch）問(wèn)題：即應(yīng)用程序語(yǔ)言與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型支持的不一致問(wèn)題。,,缺點(diǎn)： 面向?qū)ο笥袛?shù)據(jù)技術(shù)還很不成熟：技術(shù)上的不成熟與標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題使得有效的檢索存在困難，而且不同的ODBMS之間數(shù)據(jù)交換也比較困難。 基礎(chǔ)理論尚不完善：面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)理論還不成熟，缺乏嚴(yán)密的演算或理論方法支撐。,,總的來(lái)說(shuō)，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的核心概念正逐步取得共識(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化的工作正在進(jìn)行，核心技術(shù)進(jìn)步比較困難，外圍工具正在開(kāi)發(fā)，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)正在走向?qū)嵱秒A段。但用戶(hù)對(duì)其性能和形式化理論的擔(dān)憂(yōu)仍然存在，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中仍面臨著新技術(shù)的挑戰(zhàn)。,2.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容,數(shù)據(jù)模型及核心概念 ：對(duì)象和對(duì)象標(biāo)識(shí)符：、屬性與方法、封裝和消息傳遞、類(lèi)、類(lèi)層次和類(lèi)繼承等 ； 語(yǔ)言接口 ：擴(kuò)充的關(guān)系模型 、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)環(huán)境中加入數(shù)據(jù)庫(kù)功能 、純面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) ； 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu) ：對(duì)象子系統(tǒng)和存儲(chǔ)子系統(tǒng) ； 基于客戶(hù)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),6.2.2 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù),設(shè)計(jì)的步驟： l 需求分析階段； l 概念設(shè)計(jì)階段； l 輯設(shè)計(jì)階段； l 物理設(shè)計(jì)階段； l 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段； l 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)階段；,1.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),l 類(lèi)的定義； l 類(lèi)的層次結(jié)構(gòu)定義； l 屬性定義； l 關(guān)系定義； l 方法定義；,2.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),面向?qū)ο蟮奈锢頂?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和索引結(jié)構(gòu)。 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分布情況。主要考慮單節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)方式還是分布式存儲(chǔ)方式。 索引的目的是加速查詢(xún)的速度。建立合理的索引結(jié)構(gòu)，可以大大加速查詢(xún)的速度。尤其是對(duì)于大型數(shù)據(jù)庫(kù)，如果不使用索引，則查詢(xún)過(guò)程以?huà)呙璧姆绞竭M(jìn)行，效率極低。,6.3 超文本與超媒體,6.3.1 超文本與超媒體的概念 6.3.2 超文本與超媒體的應(yīng)用與發(fā)展,6.3.1 超文本與超媒體的概念,超文本：由節(jié)點(diǎn)和表示節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的鏈組成的非線(xiàn)性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 節(jié)點(diǎn)：按文本信息內(nèi)部固有獨(dú)立性和相關(guān)性劃分成的不同的基本信息塊。 鏈：用來(lái)表示節(jié)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，并用來(lái)連接各節(jié)點(diǎn)。 超媒體：超媒體是指引入多媒體信息的超文本系統(tǒng),6.3.2 超文本/超媒體的應(yīng)用及發(fā)展,1. 超文本與超媒體系統(tǒng)的特征,（1）節(jié)點(diǎn)信息支持窗口操作并以多媒體形式呈現(xiàn)。 （2）具有良好的網(wǎng)絡(luò)鏈路結(jié)構(gòu)和查詢(xún)方法。 （3）具有良好的導(dǎo)航策略和導(dǎo)航工具。 （4）可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地改變節(jié)點(diǎn)和鏈。 （5）具有網(wǎng)絡(luò)共享功能。 （6）具有交互能力和程序員接口。,檢索導(dǎo)航 導(dǎo)航圖導(dǎo)航 回撤導(dǎo)航 書(shū)簽導(dǎo)航 幫助導(dǎo)航,2. 超文本與超媒體系統(tǒng)中的導(dǎo)航技術(shù),迷航和信息“丟失”問(wèn)題及其解決辦法 ； 培訓(xùn)問(wèn)題 ； 標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題 。,3. 超文本與超媒體系統(tǒng)存在的問(wèn)題,6.4 超文本標(biāo)記語(yǔ)言HTML,6.4.1 HTML簡(jiǎn)介 6.4.2 HTML語(yǔ)法結(jié)構(gòu) 6.4.3 HTML的應(yīng)用,6.4.1 HTML簡(jiǎn)介,HTML（HyperText Mark-up Language）是超文本標(biāo)記語(yǔ)言的簡(jiǎn)稱(chēng)。HTML是在1986年ISO公布的信息管理國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)SGML（Standard Generalized Markup Language，標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它定義了獨(dú)立于平臺(tái)和應(yīng)用的文本文檔的格式、索引和鏈接信息，為用戶(hù)提供一種類(lèi)似于語(yǔ)法的機(jī)制，用來(lái)定義文檔的結(jié)構(gòu)和指示文檔結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽。ＨＴＭＬ對(duì)不同的媒體信息使用標(biāo)記（tag）來(lái)控制達(dá)到預(yù)期的顯示效果。,ＨＴＭＬ的標(biāo)記按用途類(lèi),基本標(biāo)記； 標(biāo)題標(biāo)記； 文檔整體屬性標(biāo)記； 文本標(biāo)記； 鏈接標(biāo)記； 格式排版標(biāo)記；,圖形元素標(biāo)記； 表格標(biāo)記； 表格屬性標(biāo)記； 窗框標(biāo)記； 窗框?qū)傩詷?biāo)記； 表單標(biāo)記。,6.4.2 HTML語(yǔ)法結(jié)構(gòu), 文件頭 文件體 ,1．HTML文件的基本結(jié)構(gòu),HTML的元素有下列三種表示方法： （1）文件或超文本 （2）文本或超文本 （3）,2.HTML文件中元素的語(yǔ)法結(jié)構(gòu),第一種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)適用于基本標(biāo)記、標(biāo)題標(biāo)記、文本標(biāo)記和表格標(biāo)記等。 第二種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)適用于文檔屬性標(biāo)記、字體設(shè)置標(biāo)記、超級(jí)鏈接標(biāo)記、圖形元素標(biāo)記、表格屬性標(biāo)記、窗框標(biāo)記和表單屬性等。 第三種語(yǔ)法僅適用于一些特殊的元素,比如分段元素p，其作用是通知www瀏覽器在此處分段，因而不需要界定作用范圍， 所以它沒(méi)有結(jié)尾標(biāo)注。,閱讀并運(yùn)行下列代碼，查看運(yùn)行結(jié)果并分析各標(biāo)記的作用。 This is a example！ 靜夜思 床前明月光，疑是地上霜。 舉頭望明月，低頭思故鄉(xiāng)。 ,6.4.3 HTML的應(yīng)用,一個(gè)多媒體網(wǎng)頁(yè)中可能包括背景、文本內(nèi)容、表格、背景音樂(lè)、音樂(lè)鏈接、視頻鏈接、嵌入的圖像或圖像鏈接等，表現(xiàn)力十分豐富。HTML用于對(duì)多媒體信息進(jìn)行組織并以網(wǎng)頁(yè)形式展示給用戶(hù)。將下面幾個(gè)例子的代碼放在……標(biāo)記中試運(yùn)行并查看結(jié)果。,將下列代碼保存為一個(gè).html文件，運(yùn)行并查看結(jié)果： 美貼＝背景＋文章＋插圖＋收尾 ,1.在網(wǎng)頁(yè)中展示不同效果的文本信息,將下列代碼保存為一個(gè).html文件，運(yùn)行并查看結(jié)果： ,2.在網(wǎng)頁(yè)中插入帶邊框的圖像,將下列代碼保存為一個(gè).html文件，運(yùn)行并查看結(jié)果： ,3.在網(wǎng)頁(yè)中插入音樂(lè),將下列代碼保存為一個(gè).html文件，運(yùn)行并查看結(jié)果： ,4.在網(wǎng)頁(yè)中插入視頻, 姓名 性別 出生年月 所在班級(jí) 特長(zhǎng) 住址 聯(lián)系電話(huà),5.在網(wǎng)頁(yè)中插入表格,將下列代碼保存為一個(gè).html文件，運(yùn)行并查看結(jié)果：, 丁一 男 1985/06/01 03級(jí)應(yīng)用1班 音樂(lè) 6號(hào)樓401室 13911111111 ,,6.5 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù),6.5.1 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 6.5.2 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu) 6.5.3 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)基于內(nèi)容的檢索,,建立數(shù)據(jù)庫(kù)的目的是為了便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如文字和數(shù)值信息等方面是很成功的，但是處理非結(jié)構(gòu)化的多媒體數(shù)據(jù)（如圖形、圖像和聲音等）時(shí)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)遇到了很多困難。研究和建立能處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的新型數(shù)據(jù)庫(kù)――多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)是當(dāng)務(wù)之急。,6.5.1 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介,信息的海量存儲(chǔ)與處理 非原始性特征 信息重組織 長(zhǎng)事務(wù) 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸 干預(yù)系統(tǒng)資源的調(diào)度 BLOB類(lèi)型的結(jié)構(gòu)化問(wèn)題 描述性的搜索方法,1.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的特點(diǎn),輸入操作 輸出操作 修改操作 刪除操作 查詢(xún)操作 求值操作,2.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的操作,6.5.2 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu),1.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)示意圖,,2.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的組織結(jié)構(gòu),,a.協(xié)作型多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),2.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的組織結(jié)構(gòu),b.集中統(tǒng)一型多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,2.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的組織結(jié)構(gòu),c.客戶(hù)/服務(wù)器型多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,2.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的組織結(jié)構(gòu),d.超媒體型 超媒體型結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)空索引的組織，其目的是將所有計(jì)算機(jī)中的信息和其它系統(tǒng)中的信息都連接在一起，而且信息也要能夠通過(guò)超級(jí)鏈接隨意擴(kuò)展和訪(fǎng)問(wèn)。其優(yōu)點(diǎn)在于不必建立一個(gè)統(tǒng)一的多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，而是把數(shù)據(jù)庫(kù)分散到網(wǎng)絡(luò)上，并把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)信息空間，只要設(shè)計(jì)并使用理想的訪(fǎng)問(wèn)工具就能夠訪(fǎng)問(wèn)和使用這些信息。,6.5.3 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)基于內(nèi)容的檢索,基于內(nèi)容的檢索（Content Based Retrieval，CBR）是指根據(jù)媒體和媒體對(duì)象的內(nèi)容、語(yǔ)義及上下文聯(lián)系進(jìn)行檢索。它從媒體數(shù)據(jù)中提取出特定的信息線(xiàn)索，并根據(jù)這些線(xiàn)索在多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的大量媒體信息中進(jìn)行查找，檢索出具有相似特征的媒體數(shù)據(jù)。,1.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)基于內(nèi)容的檢索特點(diǎn),針對(duì) “海量” 數(shù)據(jù)庫(kù)的快速檢索； 非關(guān)鍵字檢索檢索方式； 檢索所使用的特征十分復(fù)雜； 檢索過(guò)程需人機(jī)交互進(jìn)行； 非精確匹配檢索方法； 需要利用圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像理解等學(xué)科中的方法為部分基礎(chǔ)技術(shù)。,2.基于內(nèi)容的檢索中常用的媒體特征,音頻特征:基音、共振峰等音頻底層特征，聲紋、關(guān)鍵詞等高層的特征； 靜態(tài)圖像特征：顏色直方圖、紋理、輪廓等圖像的底層特征和人臉部特征、表情特征、物體和景物特征等高層次特征； 視頻特征：鏡頭切換類(lèi)型、特技效果、攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)、物體運(yùn)動(dòng)軌跡、代表幀、全景圖等底層特征和描述鏡頭內(nèi)容的事件等高層特征； 文本特征：關(guān)鍵字； 圖形特征：形狀、周長(zhǎng)、面積、位置、幾何體空間關(guān)系的類(lèi)型等。,3.提取媒體對(duì)象內(nèi)容屬性的方式,手工方式。主要用于對(duì)人類(lèi)敏感的媒體特征進(jìn)行提取。 自動(dòng)提取方式。自動(dòng)提取過(guò)程需要十分復(fù)雜的媒體分析和識(shí)別技術(shù)，因相關(guān)的基礎(chǔ)算法研究還沒(méi)有達(dá)到實(shí)用水平，所目前自動(dòng)提取方式遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到實(shí)用階段。 混合方式。對(duì)于能夠通過(guò)自動(dòng)提取方式得到的特征由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，否則就使用手式方式。,4.基于內(nèi)容檢索應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),,基于內(nèi)容的檢索系統(tǒng)結(jié)構(gòu),5.檢索過(guò)程,,基于內(nèi)容的多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)檢索過(guò)程,7.基于內(nèi)容的多媒體信息存取技術(shù)的研究方向,多特征綜合檢索技術(shù) 高層特征和低層特征關(guān)聯(lián)技術(shù) 高維度索引技術(shù) 流媒體內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化 用戶(hù)查詢(xún)接口 數(shù)據(jù)模型及描述 性能評(píng)價(jià)體系,4.5 小 結(jié),本章以多媒體數(shù)據(jù)管理技術(shù)為主線(xiàn)，介紹了多媒體數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和管理現(xiàn)狀。其中，對(duì)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、超文本/超媒體技術(shù)、超文本標(biāo)記語(yǔ)言HTML和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的講述。學(xué)習(xí)內(nèi)容在重點(diǎn)介紹現(xiàn)有成熟技術(shù)的同時(shí)，對(duì)目前仍然存在的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了分析。學(xué)習(xí)和掌握本章內(nèi)容有利于對(duì)多媒體技術(shù)的全面了解。,