多媒體數(shù)據(jù)庫論文數(shù)據(jù)庫設(shè)計 論文

1、多媒體數(shù)據(jù)庫論文數(shù)據(jù)庫設(shè)計 論文淺談多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)的開展與應(yīng)用摘要：隨著近代電子計算機的誕生，我們的工作、生活發(fā)生了革命性的變化，特別是近幾年，計算機行業(yè)一次次的飛躍是我們親身體會的，如多媒體產(chǎn)生而帶來的巨大影響。多媒體正以全新的方式在眾多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，為廣闊用戶提供了豐富多彩的信息效勞，其涉及的應(yīng)用領(lǐng)域主要有辦公室自動化、教育、新聞、娛樂、醫(yī)療、計算機協(xié)同工作(CSCW)等等。特別是在多媒體電子郵件系統(tǒng)、視頻點播系統(tǒng)VOD、地理信息系統(tǒng)、計算機桌面會議系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)、企業(yè)無紙化辦公等方面都有實際成功的案例。 關(guān)鍵詞：多媒體數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)模型；多媒體數(shù)據(jù)庫 1、多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述

2、 多媒體技術(shù)及相關(guān)新技術(shù)的飛速開展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V，實用系統(tǒng)也會越來越多，因而信息量將會大幅度地增長，數(shù)據(jù)量大、內(nèi)容復(fù)雜，而且面臨數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)保密等各種方面的要求，此時對信息進(jìn)行快速高效的處理就顯得非常重要了。 多媒體數(shù)據(jù)Multimedia Data是指多種式樣信息的載體，例如：文本、圖形、圖象、聲音等數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)的特點是：種類繁多大多是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，來源于不同的媒體，具有完全不同的形式和格式；數(shù)據(jù)量龐大；具有時間特性和版本概念。由此可知多媒體數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的數(shù)值和字符不同，因而其存儲結(jié)構(gòu)和存取方式也具有特殊性，描述它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型也是有差異的，因而出現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫

3、系統(tǒng)的一個重要概念是數(shù)據(jù)的獨立性，用戶對數(shù)據(jù)的任何操作如查詢、修改不再是通過應(yīng)用程序直接進(jìn)行，而必須通過向數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)發(fā)請求實現(xiàn)。 2、多媒體數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型 從多媒體數(shù)據(jù)庫總體的開展上看，可分為三類：(1)關(guān)系數(shù)據(jù)模型；(2)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型；3超媒體數(shù)據(jù)模型，基于不同數(shù)據(jù)模型的多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能也有很大差異。 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)模型 通?；陉P(guān)系數(shù)據(jù)模型的多媒體DBMS可以實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的存取，對多媒體數(shù)據(jù)對象之間的語義關(guān)系、時態(tài)關(guān)系、空間關(guān)系不加處理，所以這局部工作就留給應(yīng)用程序去完成了。這類系統(tǒng)典型的有ORACLE7.0、INGRES6.0、nfomix-Online等。它們

4、是在著名的商品化關(guān)系DBMS的根底上擴充了一種新類型的字段以支持多媒體數(shù)據(jù)的存取，對關(guān)系數(shù)據(jù)模型的根本結(jié)構(gòu)不作改動。用戶只能對字段的存在進(jìn)行查詢，不能實現(xiàn)基于字段內(nèi)容的查詢。 2.2 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型可以支持多媒體數(shù)據(jù)對象之間的語義關(guān)系、時態(tài)關(guān)系、空間關(guān)系的處理，其抽象程度更高，但DBMS的實現(xiàn)也相對復(fù)雜。面向?qū)ο蠹夹g(shù)以其豐富的建模能力而備受青睞，它通過對現(xiàn)實世界的抽象描述而對各種媒體數(shù)據(jù)加以定義和操作。如當(dāng)前流行的視頻點播系統(tǒng)(Video_On_Demand)就是這一模型應(yīng)用的實例。 2.3 超媒體數(shù)據(jù)模型 超媒體是利用關(guān)系鏈來表示離散數(shù)據(jù)片斷(nodes)的方法。超媒體的

5、數(shù)據(jù)片斷可以是任何媒體形式的數(shù)據(jù)，如文本、圖像、圖形、聲音、視頻等。用戶通過鏈由一個信息結(jié)點轉(zhuǎn)移到另一個信息結(jié)點。從而實現(xiàn)信息的查詢。我們經(jīng)?？吹降牡乩硇畔⑾到y(tǒng)(GIS)就是這一模型的典型應(yīng)用。 以上簡單說了現(xiàn)有的三種多媒體數(shù)據(jù)模型，還應(yīng)說明的是：1目前的多媒體數(shù)據(jù)庫不只局限于一種數(shù)據(jù)模型；2在實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)庫的過程中吸納了許多其它領(lǐng)域的技術(shù)，因此在設(shè)計多媒體數(shù)據(jù)庫時，應(yīng)采取具體情況具體分析的原那么，可以考慮讓多種數(shù)據(jù)模型并存，把多種數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點相結(jié)合。 3、多媒體數(shù)據(jù)庫的三種查詢方法 多媒體數(shù)據(jù)庫的查詢方法包括：關(guān)鍵字查詢、可視化查詢、語義查詢。 3.1 關(guān)鍵字查詢是最簡單的方法 它要求每個

6、對象都帶有精確描述其內(nèi)容的標(biāo)簽或關(guān)鍵字，然后通過該關(guān)鍵字進(jìn)行快速查詢，在大多數(shù)的多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中都采取了這種方法，主要原因是對于標(biāo)準(zhǔn)的SQL來說，這可以容易地實現(xiàn)，但是關(guān)鍵字查詢也存在著缺點：1關(guān)鍵字的準(zhǔn)確性問題，在許多情況下，對于一幅圖象很難用一個確切的詞把它的內(nèi)容描述出來，或者面對許多可以使用的詞選取哪個也難達(dá)成一致的意見。2信息的喪失。關(guān)鍵字不能保存媒體之間的時空關(guān)系，也無法存儲媒體本身的特性，在某些情況下不可防止的信息喪失是令人無法忍受的。因此，在許多系統(tǒng)中將關(guān)鍵字查詢與其它查詢方法一起使用，這樣既可以利用關(guān)鍵字查詢的簡單和高效的特點，又可以實現(xiàn)基于內(nèi)容的查詢。 3.2 多媒體數(shù)據(jù)查

7、詢的方法 由于多媒體數(shù)據(jù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和時空關(guān)系，可視化查詢在多媒體數(shù)據(jù)庫中顯得非常重要。通常用戶為了找到所需對象而放松查詢條件或難于描繪一個對象時，就可能發(fā)出非確定性查詢，查詢的每個對象都有本身的相似范圍，對象間的相似程度依權(quán)重而定，可視化查詢不僅包括數(shù)字字符表達(dá)式，還包括非數(shù)字字符表達(dá)式如圖像、圖標(biāo)、樣本幀等?？梢暬樵冋Z言允許用戶發(fā)出視圖查詢，并將其轉(zhuǎn)化成低層的查詢原語，所以可被看作是查詢模型與用戶間的接口，通過該接口用戶用不完全或相似的圖片來實現(xiàn)模糊查詢。 3.3 語義查詢 語義查詢或基于內(nèi)容的查詢是各種方法中最具挑戰(zhàn)性的，它采用索引、模式匹配等多種技術(shù)，它要求數(shù)據(jù)庫中信息的表示必須包括隱

8、含或明顯的語義，明顯的語義可以通過聲明的知識表達(dá)技術(shù)實現(xiàn)，一個對象的語義或內(nèi)容可通過本身的性質(zhì)和它與其它對象的關(guān)系表示出來，這些性質(zhì)的識別依賴于多媒體數(shù)據(jù)的處理技術(shù)，包括圖象處理、模式識別、語音識別、動態(tài)檢測等。這些技術(shù)的目標(biāo)就是從輸入數(shù)據(jù)中精確地提取其性質(zhì)，例如在一個圖像數(shù)據(jù)庫中，語義查詢允許用戶使用各種圖象描述符如顏色、材料、形狀即可以描述空間也可以表達(dá)內(nèi)容信息來進(jìn)行信息的檢索，這樣通過圖象描述符把一幅圖像分解成一些獨立的子對象而將其描繪出來，但是目前模式匹配的條件還不能很好地處理，模式識別的準(zhǔn)確率也不是令人非常滿意，因而DBMS模式匹配條件的查詢，恐怕還得有待于其它領(lǐng)域技術(shù)取得更大的進(jìn)展

9、。 4、目前多媒體數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn) 4.1 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的根底上構(gòu)造多媒體數(shù)據(jù)庫 關(guān)系模型結(jié)構(gòu)簡單，是單一的二維表，數(shù)據(jù)類型和長度被限制在一個較小的子集中，又不支持新的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和時態(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。在多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中使用關(guān)系模型，必須對現(xiàn)有的關(guān)系模型進(jìn)行擴充，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)。對關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型的擴充技術(shù)主要有3種。 1使關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)對非格式化數(shù)據(jù)的管理。 2將關(guān)系元組中格式化數(shù)據(jù)和非格式化數(shù)據(jù)裝在一起形成一個完整的元組，存放在數(shù)據(jù)頁面或頁面組中。 3將元組中

10、格式化數(shù)據(jù)和非格式化數(shù)據(jù)分成兩局部，一局部是格式化數(shù)據(jù)本身，另一局部是對非格式化數(shù)據(jù)的引用。 4.2 在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的根底上構(gòu)造多媒體數(shù)據(jù)庫 不同于擴展關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫直接從數(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)、對象類層次的存儲結(jié)構(gòu)、存取方法和繼承性的實現(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接口，建立一個全新的DBMS。 1面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 根據(jù)系統(tǒng)模型的功能，設(shè)計相應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能各異，因而提出了各種不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)和存取

11、方法 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中處理的是存儲在磁盤上的多媒體數(shù)據(jù)組成的對象，因此設(shè)計有效的對象存儲結(jié)構(gòu)和多媒體數(shù)據(jù)的存取方法就成為系統(tǒng)實現(xiàn)的重要問題。從現(xiàn)有的面向?qū)ο笙到y(tǒng)原型討論中可以看到，目前存儲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法可以分為兩大類：一類是基于現(xiàn)有關(guān)系模型存儲結(jié)構(gòu)的方法；另一類是重新設(shè)計更符合多媒體對象特點的存儲結(jié)構(gòu)方法。 基于關(guān)系模型的方法。在基于關(guān)系模型的方法中，每個對象存放在一個關(guān)系中，任何對象一進(jìn)入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就自動分配給它一個全庫唯一的系統(tǒng)標(biāo)識符，這個系統(tǒng)標(biāo)識符在對象的生命周期中是不可改變的。對象間的聯(lián)系是通過在存放對象元組中增加另一對象的系統(tǒng)標(biāo)識符表達(dá)的。系統(tǒng)對相關(guān)對象類建立索引

12、，當(dāng)用戶要求按“聚合或“概括聯(lián)系查詢時，系統(tǒng)就可以使用索引滿足查詢要求。 更適合多媒體數(shù)據(jù)特點的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法。為了實現(xiàn)多媒體對象的快速存取，最簡單的方法是將其按邏輯模型中定義的拓?fù)漤樞虼娣?。但使用這種方法，當(dāng)對象較大時，可能需要物理上跨磁道存放，這時會大大降低查詢速度，而且這種方法不能有效地支持子類的查詢。 面向?qū)ο竽Ｐ捅葦M復(fù)雜，在實現(xiàn)技術(shù)方面，還需要在面向?qū)ο蠖嗝襟w數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中解決模擬非格式化數(shù)據(jù)的內(nèi)容和表示、反映多媒體對象的時空關(guān)系、允許有類型不確定對象存在等問題，現(xiàn)在技術(shù)開展很快，很多新技術(shù)得到了應(yīng)用，此模型得到大量的應(yīng)用。 當(dāng)前對于多媒體數(shù)據(jù)庫的研究已成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)開展的一個焦點

13、，并且也產(chǎn)生了許多實用系統(tǒng)，但是很多系統(tǒng)都是專用的，并且功能也不是很完善，因此，要想開發(fā)出一個通用的多媒體數(shù)據(jù)庫，還應(yīng)該重點研究以下問題： 1加強合理語義模型技術(shù)，特別是視象和圖象的語義模型，這些模型應(yīng)該有足夠的能力抽象化多媒體信息、捕捉其特性，并且充分地把其時空特性表現(xiàn)出來。 2設(shè)計有效的多媒體數(shù)據(jù)的索引和組織方法。 3建立適合于媒體同步和集成的數(shù)據(jù)模型。 4加大多媒體查詢語言的研究，查詢語言能夠表達(dá)出模糊的復(fù)雜語義，表現(xiàn)時空關(guān)系，并實現(xiàn)基于內(nèi)容的查詢。 5對于物理存儲管理要設(shè)計出有效的數(shù)據(jù)存放模式，以滿足多媒體數(shù)據(jù)實時性的要求。 6分布式多媒體數(shù)據(jù)庫的管理，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下要求系統(tǒng)提供站點透明

14、存取并支持實時數(shù)據(jù)的傳輸。 5、小結(jié) 可喜的是，隨著技術(shù)的開展，產(chǎn)生了許多可以對多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和使用的技術(shù)。一般認(rèn)為，多媒體數(shù)據(jù)庫不應(yīng)該是對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行界面上的包裝，使之看起來像一個多媒體數(shù)據(jù)庫，而應(yīng)該是從多媒體數(shù)據(jù)與信息的本身特征出發(fā)，才能找到相應(yīng)的解決方法。 參考文獻(xiàn)： 1 王珊，王秋月，劉方，羅立，張孝, 姚卿達(dá), 屈定春,. 二十一世紀(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的未來研究方向. 計算機科學(xué). 1995,22(1) 2 董軒明，徐光佑. 建立分布式多媒體系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)參考模型. 小型微型計算機系統(tǒng). 1996, 17 (1) 3 周龍驤，柴興無. 媒介數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析與設(shè)計. 軟件學(xué)報. 1995, 6 (2) 4