多媒體技術(shù)原理及應(yīng)用

多媒體技術(shù)原理及應(yīng)用第1頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(yīng)用系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題就是對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地管理：對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的有效管理能盡量減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用；便于綜合利用、數(shù)據(jù)共享，降低成本、提高效益；對(duì)提高多媒體應(yīng)用程序的執(zhí)行效率和運(yùn)行質(zhì)量也具有十分重要的意義。第2頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)環(huán)境對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)環(huán)境總的要求是：容量大、質(zhì)量好、存取速度快、價(jià)格合適。主要有4類存儲(chǔ)介質(zhì)：(1)可更換的硬盤(pán)；(2)磁帶備份介質(zhì)；(3)光盤(pán)檔案介質(zhì)；(4)磁盤(pán)陣列。第3頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(jìn)行人工傳輸。使用軟盤(pán)、磁帶、光盤(pán)、可更換硬盤(pán)等工具；(2)使用串行端口實(shí)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。成本低，但難以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸；(3)使用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間傳輸。第4頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(duì)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(kù)管理系統(tǒng)。(4)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。(5)超文本和超媒體。第5頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

6.2.1多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)特點(diǎn)

依據(jù)獨(dú)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(chǔ)組織方法，如數(shù)據(jù)庫(kù)文件的格式、索引文件組織方法、數(shù)據(jù)庫(kù)在網(wǎng)絡(luò)上的分布方法等(存儲(chǔ)模式)。概念模式借助數(shù)據(jù)模型來(lái)描述，它定義抽象現(xiàn)實(shí)世界的方法。數(shù)據(jù)庫(kù)模型先后經(jīng)歷了網(wǎng)狀模型、關(guān)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(duì)用戶有用的那一部分。第7頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖6.2DBMS的3層模式

數(shù)據(jù)庫(kù)物理模式概念模式外部模式用戶用戶用戶第8頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多媒體數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)中的組織和存儲(chǔ)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(kù)的接口，使其聲、文、圖并茂，而且也改變了數(shù)據(jù)庫(kù)的操作形式，其中最重要的是查詢機(jī)制和查詢方法。(4)傳統(tǒng)的事務(wù)一般都是短小精悍，在多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中也應(yīng)盡可能采用短事務(wù)。為保證播放不致中斷，MDBMS應(yīng)增加這種處理長(zhǎng)事務(wù)的能力。(5)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理還有考慮版本控制的問(wèn)題。第9頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(diǎn)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(shí)間的關(guān)聯(lián)。(3)MDBMS除必須滿足物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性和邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性外，還應(yīng)滿足媒體數(shù)據(jù)獨(dú)立性。

物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性指當(dāng)物理數(shù)據(jù)組織改變時(shí)，不影響概念數(shù)據(jù)組織。邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性指概念數(shù)據(jù)組織改變時(shí)，不影響用戶程序使用的視圖。第10頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月媒體數(shù)據(jù)獨(dú)立性指在MDBMS的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)，要求系統(tǒng)能保持各種媒體獨(dú)立性和透明性。(4)MDBMS的數(shù)據(jù)操作功能。(5)MDBMS的網(wǎng)絡(luò)功能。應(yīng)解決分布在網(wǎng)絡(luò)上的多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的定義、存儲(chǔ)、操作問(wèn)題，并對(duì)數(shù)據(jù)一致性、安全性、并發(fā)性進(jìn)行管理。(6)MDBMS應(yīng)具有開(kāi)放功能，提供MDB的應(yīng)用程序接口API，并提供獨(dú)立于外設(shè)和格式的接口。(7)MDBMS還應(yīng)提供事務(wù)和版本管理功能。第11頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.集中型MDBMS由單獨(dú)一個(gè)MDBMS來(lái)管理和建立不同媒體的數(shù)據(jù)庫(kù)，并由這個(gè)MDBMS來(lái)管理對(duì)象空間及目的數(shù)據(jù)的集成。MDBMS…圖像數(shù)據(jù)庫(kù)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)音頻數(shù)據(jù)庫(kù)文本數(shù)據(jù)庫(kù)視頻數(shù)據(jù)庫(kù)圖6.4集中型MDBMS的組織結(jié)構(gòu)第13頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.主從型MDBMS

每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都有自己的管理系統(tǒng)，稱為從數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它們各自管理自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。這些從數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)又受一個(gè)稱為主數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的控制和管理。第14頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(kù)圖6.5主從型MDBMS的組織結(jié)構(gòu)

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

協(xié)作型MDBMS也是由多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)組成，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之間沒(méi)有主從之分。要求系統(tǒng)中每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)問(wèn)題。第16頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(kù)圖6.6協(xié)作型MDBMS的組織結(jié)構(gòu)第17頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(kuò)充的關(guān)系數(shù)據(jù)模型應(yīng)用實(shí)例第18頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述，是所研究的對(duì)象類型的集合。這些對(duì)象是數(shù)據(jù)庫(kù)的組成成分。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)類型，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ?。?9頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)據(jù)操作是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述，如數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象的實(shí)例、允許執(zhí)行的操作集合。數(shù)據(jù)的約束條件是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)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(guān)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(kù)狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的正確、有效、相容和一致。數(shù)據(jù)模型應(yīng)該提供定義數(shù)據(jù)完整性約束條件的機(jī)制，以反映數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語(yǔ)義約束條件。第20頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(shù)型結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體及實(shí)體之間聯(lián)系。模型中節(jié)點(diǎn)為記錄型，表示某種類型的實(shí)體；節(jié)點(diǎn)之間的連線表示它們之間的關(guān)系。層次模型構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。典型的應(yīng)用如公司、大學(xué)的行政架構(gòu)表示?；趯哟文Ｐ偷臄?shù)據(jù)庫(kù)稱為層次數(shù)據(jù)庫(kù)，它支持用戶以瀏覽方式完成對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)，對(duì)子節(jié)點(diǎn)記錄的訪問(wèn)需經(jīng)過(guò)父節(jié)點(diǎn)。層次模型的限制是：任何非根節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)；父子節(jié)點(diǎn)只能是1：n關(guān)系，不能表示兩類實(shí)體間的m：n關(guān)系。第21頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

利用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體與實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型，其節(jié)點(diǎn)為記錄型，用于表示某類實(shí)體。允許節(jié)點(diǎn)有多個(gè)父節(jié)點(diǎn)，比層次模型更通用?；诰W(wǎng)狀模型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也主要支持用戶以瀏覽的方式完成對(duì)數(shù)據(jù)記錄的訪問(wèn)，但由于節(jié)點(diǎn)可有多個(gè)父節(jié)點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)中某節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)路徑可以有多條。第22頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)均不支持?jǐn)?shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整將使應(yīng)用隨之變化，這就限制了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可重用性及可移植性。關(guān)系模型克服了上述兩種模型的缺陷，利用二維的表來(lái)表示實(shí)體及實(shí)體之間的關(guān)系，每張二維表又稱為一個(gè)關(guān)系。二維表每一列代表實(shí)體以及實(shí)體之間關(guān)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(gè)實(shí)體類型間的m：n關(guān)系。第23頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

關(guān)系模型可通過(guò)關(guān)系代數(shù)嚴(yán)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(guān)系R可表示為：RD1D2…Dn，n為關(guān)系的度。一個(gè)關(guān)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(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

RDBMS對(duì)數(shù)據(jù)的各種操作歸結(jié)為各種集合運(yùn)算。除了支持傳統(tǒng)的集合運(yùn)算之外，還定義了專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算，如投影、選擇、連接等。它還利用一階謂詞邏輯來(lái)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(yùn)算符(and)、(or)、(not)連接各算術(shù)表達(dá)式組成。關(guān)系代數(shù)和一階謂詞演算構(gòu)成了RDBMS支持的數(shù)據(jù)庫(kù)接口語(yǔ)言SQL的基礎(chǔ)第25頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)充的原因：傳統(tǒng)的關(guān)系模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是單一的二維表，數(shù)據(jù)類型和長(zhǎng)度也被局限在一個(gè)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(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)，缺乏演繹和推理操作，因此表達(dá)數(shù)據(jù)特性的能力受到限制。在MDBMS中使用關(guān)系模型，必須對(duì)現(xiàn)有的關(guān)系模型進(jìn)行擴(kuò)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(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模型擴(kuò)充主要有3種策略：(1)使關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)和操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guān)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(gè)完整的元組，存放在數(shù)據(jù)頁(yè)面或數(shù)據(jù)頁(yè)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(duì)非格式化數(shù)據(jù)的引用(小系統(tǒng)采用)。3種策略的關(guān)鍵是要擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，解決非格式化數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋。第27頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Paradox是由Borland公司開(kāi)發(fā)的，Paradox增加了4種數(shù)據(jù)類型：動(dòng)態(tài)注釋、格式注釋、圖形和大二進(jìn)制對(duì)象(Blob)。

OLE類型是Blob的一種特殊格式，可使Paradox用作一個(gè)OLE主機(jī)。FoxPro是Microsoft公司的產(chǎn)品，它是在DBase基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。為了處理多媒體數(shù)據(jù)，F(xiàn)oxPro2.5引入一個(gè)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(dāng)于一個(gè)OLE客戶，通過(guò)在表中定義一個(gè)類型為General的字段，可以為鏈接或嵌入任何對(duì)象預(yù)留空間。

第28頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2.5

關(guān)系型多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

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

對(duì)這樣比較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)體(雇員)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)需要把它分解成最簡(jiǎn)單實(shí)用的關(guān)系(雇員和部門(mén))表示，實(shí)體的結(jié)構(gòu)語(yǔ)義隱性地包含在兩個(gè)關(guān)系的相同屬性中，只有通過(guò)聯(lián)結(jié)、投影等操作才能體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)語(yǔ)義。此例中雇員照片屬性的存儲(chǔ)可利用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)提供的LOB屬性類型實(shí)現(xiàn)的。LOB(LargeObject)就是存儲(chǔ)大對(duì)象的屬性類型，當(dāng)數(shù)據(jù)量過(guò)大不能直接存入數(shù)據(jù)庫(kù)中時(shí)，可以使用LOB屬性類型。第29頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖6.9關(guān)系實(shí)例

工號(hào)姓名年齡性別月工資部門(mén)編號(hào)雇員照片001張三28男1500001ZHANG…………………部門(mén)編號(hào)部門(mén)名稱部門(mén)經(jīng)理001銷售科004………關(guān)系{雇員}關(guān)系{部門(mén)}第30頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(kù)模型

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

第31頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?1)對(duì)象是問(wèn)題領(lǐng)域中的事物的表示或描述，世界上任何事物都是對(duì)象。對(duì)象具有名字標(biāo)識(shí)，并具有自身的狀態(tài)和功能。(2)屬性組成對(duì)象的數(shù)據(jù)稱為對(duì)象的屬性。對(duì)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(duì)象屬性上的一組操作稱為對(duì)象的方法，方法體現(xiàn)了對(duì)象的行為功能。(4)對(duì)象類類描述的是具有相似性質(zhì)(屬性)的一組對(duì)象，這組對(duì)象具有一般行為(操作)，一般關(guān)系(對(duì)象之間的)及一般語(yǔ)義.第32頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(gè)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(guān)系。(6)消息在面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，對(duì)象間的通訊和請(qǐng)求對(duì)象完成某種處理工作是通過(guò)消息傳遞實(shí)現(xiàn)的，消息傳遞相當(dāng)于一個(gè)間接的過(guò)程調(diào)用。(7)繼承性子類不僅可以繼承超類對(duì)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(guò)協(xié)調(diào)性來(lái)減少相互之間的接口。第33頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)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(fù)雜對(duì)象的結(jié)構(gòu)語(yǔ)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(diǎn)使對(duì)象在系統(tǒng)中是獨(dú)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(shí)現(xiàn)并行處理，也便于系統(tǒng)模式的擴(kuò)充和修改。第34頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)和擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)象類層次的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法和繼承性的實(shí)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(gè)全新的DBMS。第36頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.對(duì)象類型的建立圖6.10多媒體類型系統(tǒng)第37頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)模型的功能，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)是面向?qū)ο蟮腄BMS實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)。由MCC公司研制的ORION系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：(1)消息處理子系統(tǒng)；(2)對(duì)象子系統(tǒng)；(3)存儲(chǔ)子系統(tǒng)；(4)事務(wù)管理子系統(tǒng)。2.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第38頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(duì)象子系統(tǒng)事務(wù)子系統(tǒng)存儲(chǔ)子系統(tǒng)第39頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ORIONORION-1SX是一個(gè)客戶機(jī)/服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它有一個(gè)專用的服務(wù)器管理整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，而應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的所有其他節(jié)點(diǎn)(客戶)同這個(gè)服務(wù)器進(jìn)行通信來(lái)存取數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)象子系統(tǒng)和消息子系統(tǒng)完全放置在客戶機(jī)上。另一方面，通訊子系統(tǒng)以及部分事務(wù)和存儲(chǔ)子系統(tǒng)既放置于客戶機(jī)又放置于服務(wù)器中，通訊子系統(tǒng)負(fù)責(zé)打開(kāi)、關(guān)閉和控制連接，接收和傳遞客戶機(jī)和服務(wù)器之間的消息。ORION-2是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它由一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，使得數(shù)據(jù)庫(kù)的物理布局對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是透明的。第40頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(duì)象子系統(tǒng)事務(wù)子系統(tǒng)存儲(chǔ)子系統(tǒng)通信子系統(tǒng)服務(wù)器事務(wù)子系統(tǒng)服務(wù)器存儲(chǔ)子系統(tǒng)服務(wù)器客戶機(jī)第41頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(fù)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(duì)推理的直接數(shù)據(jù)庫(kù)支持、新的數(shù)據(jù)類型、長(zhǎng)事務(wù)處理以及數(shù)據(jù)的多版本。數(shù)據(jù)共享必須在對(duì)象級(jí)別上以并行共享和串行共享兩者的意義上實(shí)現(xiàn)，允許一個(gè)給定的對(duì)象能夠由用不同的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言編寫(xiě)的應(yīng)用來(lái)操作。Iris正是面向上述需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。第42頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖6.13Iris系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

對(duì)象SQL

圖形編輯器C對(duì)象C－irisLisp對(duì)象Lisp－Iris對(duì)象管理器存儲(chǔ)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(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

和存取方法

(1)基于關(guān)系系統(tǒng)的方法。(2)更適合多媒體數(shù)據(jù)特點(diǎn)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。比較適合多媒體數(shù)據(jù)特點(diǎn)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法有EXODUS系統(tǒng)的B+樹(shù)索引結(jié)構(gòu)、適合多維空間對(duì)象的R+樹(shù)索引結(jié)構(gòu)等。第44頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(guān)概念

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

(1)從媒體內(nèi)容中提取信息線索，直接對(duì)媒體進(jìn)行分析，抽取特征(如基于表達(dá)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(jī)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(fèi)時(shí)、重復(fù)，而這正是計(jì)算機(jī)的長(zhǎng)處，人機(jī)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(duì)象內(nèi)容屬性的方式一般有手工方式、自動(dòng)方式和混合方式。第46頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(yù)測(cè)倒譜系數(shù)、Mel倒譜系數(shù)(基于高斯混合模型的語(yǔ)音識(shí)別)等音頻低層特征，和聲紋、關(guān)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(jì)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(fù)雜，其底層特征包括鏡頭切換類型，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；高層特征包括描述鏡頭內(nèi)容的事件等。文本關(guān)鍵詞常被選為文本對(duì)象的內(nèi)容屬性。圖形幾何體各種形狀特征、周長(zhǎng)、面積、位置、幾何體間空間關(guān)系的類型等，常被選為圖形內(nèi)容屬性。第47頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2基于內(nèi)容的檢索實(shí)現(xiàn)方法

一是基于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索方法，即采用人工方法將多媒體信息內(nèi)容并表達(dá)為屬性(關(guān)鍵詞)集合，再在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)框架內(nèi)處理。這種方法對(duì)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(hào)處理理論，即采用特征抽取和模式識(shí)別的方法來(lái)克服基于數(shù)據(jù)庫(kù)方法的局限性，但全自動(dòng)地抽取特征和識(shí)別時(shí)間開(kāi)銷太大，并且過(guò)分依賴于領(lǐng)域知識(shí)，識(shí)別難度大。

第48頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)實(shí)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(jué)信息管理系統(tǒng)(VIMS)為例介紹CRB系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。第49頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(shí)模塊圖像DB特征DB用戶第50頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖6.15檢索方法

視覺(jué)例程圖像插入查詢圖像被存儲(chǔ)的特征值查詢特征計(jì)算相似性第51頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖6.16基于內(nèi)容的檢索過(guò)程第52頁(yè)，課件共62頁(yè)，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(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.4.4MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1，2，4解決在多媒體高效存儲(chǔ)、傳輸和處理聲音圖像信息問(wèn)題。但還沒(méi)有能解決多媒體信息檢索問(wèn)題的工具。MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)即“多媒體內(nèi)容描述接口”。其目標(biāo)就是產(chǎn)生一種描述多媒體信息的標(biāo)準(zhǔn)，滿足實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)以及推-拉應(yīng)用的需求。并將該描述與所描述的內(nèi)容相聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)快速有效的檢索。MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)可獨(dú)立于其他MPEG標(biāo)準(zhǔn)使用，但MPEG-4所定義的音頻、視頻對(duì)象的描述適用于MPEG-7。MPEG-7適用范圍廣泛，既可應(yīng)用于存儲(chǔ)，也可用于流式應(yīng)用?？稍趯?shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)環(huán)境應(yīng)用。第54頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.MPEG-7的相關(guān)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(lè)、語(yǔ)音、文本和其他相關(guān)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(shí)例(描述值)。如圖像的顏色、語(yǔ)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(yǔ)義，可以賦予描述值。一個(gè)特征可能有多個(gè)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(yùn)動(dòng)的場(chǎng)描述、標(biāo)題文本等。描述值(DescriptorValue)是描述子的實(shí)例。描述值與描述模式結(jié)合，形成描述。第55頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

描述模式(DescriptionScheme，DS)說(shuō)明其成員之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)和語(yǔ)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(shí)間上結(jié)構(gòu)化為場(chǎng)景和鏡頭，在場(chǎng)景級(jí)包括一些文本描述子，在鏡頭級(jí)包含顏色、運(yùn)動(dòng)和一些音頻描述子。描述(Description)由一個(gè)描述模式和一組描述值組成。編碼的描述(CodedDescription)是對(duì)已完成編碼的描述，滿足諸如壓縮效率、差錯(cuò)恢復(fù)和隨機(jī)存取