第五章-多媒體數據庫及基于內容檢索2014

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

1970年是發(fā)生偉大轉折的一年。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《大型共享數據庫數據的關系模型》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據庫系統(tǒng)提出了一種嶄新的模型，即：關系模型。第7頁/總28頁5.1數據庫系統(tǒng)簡介發(fā)展過程簡單的講，關系數據庫是表的集合。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，然后通過關系數據庫，建立表之間的聯系。第8頁/總28頁5.1數據庫系統(tǒng)簡介發(fā)展過程表的例子（2）(數據庫如果設計不合理，會產生很大冗余，但便于操作）第9頁/總28頁5.1數據庫系統(tǒng)簡介數據庫的主要功能保存數據Insertintot1(id,name,course,score)values(102,"JMHu","math",99)提取數據Select*fromt1檢索數據Select*fromt1wherescore>60分析數據Selectcount*fromt1wherescore>50andc<=60第10頁/總28頁5.1數據庫系統(tǒng)簡介數據庫的主要功能SQL語句的主要功能（1）建立數據庫的表格。（包括設置表格所可以使用之空間）（2）改變數據庫系統(tǒng)環(huán)境設置。（3）針對某個數據庫或表格，授予用戶存取權限。（4）對數據庫表格建立索引值。（5）修改數據庫表格結構。（新建、刪除或是修改表格字段）（6）對數據庫進行數據的新建。（7）對數據庫進行數據的刪除。（8）對數據庫進行數據的修改。（9）對數據庫進行數據的查詢。第11頁/總28頁5.1數據庫系統(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據的表格名稱。這個參數可以是一個單一的表格名稱，或是一段已經被存儲的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置（與GROUPBY連用）。第12頁/總28頁5.1數據庫系統(tǒng)簡介幾種重要的SQL語法創(chuàng)建數據庫語句

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：數據庫必須已經存在。創(chuàng)建數據庫索引語句

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數據庫系統(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，無法再復原，所以條件設置要正確。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數據庫系統(tǒng)簡介檢索的例子列出所有及格的學生及其課程成績Select*fromt1wherescore>=60第15頁/總28頁5.2多媒體數據庫簡介多媒體數據存儲的相關問題巨大的數據量不到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多媒體數據庫簡介多媒體對數據庫設計帶來的影響數據量巨大，且媒體之間量的差異也極大數據庫的多解查詢（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質量（QoS）需求第17頁/總28頁5.2多媒體數據庫簡介多媒體數據庫體系結構目前沒有標準的多媒體數據庫體系結構（Foxpro<－>Matlab）一般是通過擴展現有的關系數據庫實現，主要有：擴展字段長度;

擴展為對象，采用面向對象的方案。典型的四種多媒體數據結構組合型多媒體數據庫結構

集中型多媒體數據庫結構客戶/服務器多媒體數據庫結構多媒體數據庫的層次結構第18頁/總28頁5.2多媒體數據庫簡介用戶的應用程序聲音數據庫管理系統(tǒng)文本數據庫管理系統(tǒng)圖像數據庫管理系統(tǒng)視頻數據庫管理系統(tǒng)聲音數據庫文本數據庫圖像數據庫視頻數據庫優(yōu)點：多媒體數據的管理是分開進行的，每種數據庫的設計不必考慮與其他媒體的匹配與協(xié)調。缺點：對多媒體的聯合操作交給用戶去完成，增加了用戶負擔。難于實現：聯合操作、合成處理和概念查詢多媒體數據庫體系結構組合型多媒體數據庫結構第19頁/總28頁5.2多媒體數據庫簡介優(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據庫管理系統(tǒng)之中，多媒體查詢檢索結果可以統(tǒng)一表現。缺點：難以實現！因為目前沒有一個比較恰當而且效率很高的方法來管理所有多媒體數據。用戶的應用程序多媒體數據庫管理系統(tǒng)多媒體數據庫（聲音、文本、圖像、視頻等數據庫）多媒體數據庫體系結構集中型多媒體數據庫結構第20頁/總28頁5.2多媒體數據庫簡介優(yōu)點：單媒體數據仍然獨立保存，對媒體的管理和操縱各用一個服務器，與用戶的接口采用客戶進程實現。C/S之間采用中間件技術連接。設計者可根據需要選擇Server和客戶進程組合。易于擴展到網絡環(huán)境當中。缺點：體系結構要對Server和Client仔細規(guī)劃和統(tǒng)一設計；需要采用標準化和開放的接口界面；聯合操作、合成處理、概念查詢難！多媒體數據庫體系結構客戶/服務器(Client/Server)型多媒體數據庫結構第21頁/總28頁5.3基于內容的檢索為什么提出基于內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等。傳統(tǒng)的數據庫檢索是采用基于關鍵詞的檢索方式

不足：媒體內容很難用幾個關鍵詞充分描述關鍵詞的選取帶有主觀性用戶很難將信息線索轉換為關鍵詞第22頁/總28頁5.3基于內容的檢索基于內容的檢索(Content-basedRetrieval)的特點從媒體內容中提取信息線索（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基于內容的檢索基于內容的檢索的體系結構目標標識：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趣特征數據庫：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基于內容的檢索基于內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：將查詢特征與數據庫中的特征匹配返回候選結果：滿足一定相似性的一組候選結果按相似度大小排序返回給用戶特征調整：逐步縮小查詢范圍，直至找到滿意結果。第25頁/總28頁5.3基于內容的檢索CGI：CommonGatewayInterface基于內容的檢索設計與實現第26頁/總28頁5.3基于內容的檢索基于內容的檢索設計與實現什么是CGI1)

定義：

CGI(Common

Gateway

Interface)是HTTP服務器與計算機程序進行“交談”的一種工具，其程序須運行在網絡服務器上。

2)功能：

絕大多數的CGI程序被用來解釋處理來自表單的輸入信息，并在服務器產生相應的處理，或將相應的信息反饋給瀏覽器。CGI程序使網頁具有交互功能。3)CGI處理步驟：

（1）通過Internet把用戶請求送