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

1、多媒體數(shù)據(jù)庫論文數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)行業(yè)一次次的飛躍是我們親身體會(huì)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(dòng)化、教育、新聞、娛樂、醫(yī)療、計(jì)算機(jī)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(diǎn)播系統(tǒng)VOD、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)桌面會(huì)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(shí)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(shí)用系統(tǒng)也會(huì)越來越多，因而信息量將會(huì)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(shí)對(duì)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(diǎn)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(shí)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(chǔ)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(gè)重要概念是數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，用戶對(duì)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(qǐng)求實(shí)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(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的存取，對(duì)多媒體數(shù)據(jù)對(duì)象之間的語義關(guān)系、時(shí)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(kuò)充了一種新類型的字段以支持多媒體數(shù)據(jù)的存取，對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的根本結(jié)構(gòu)不作改動(dòng)。用戶只能對(duì)字段的存在進(jìn)行查詢，不能實(shí)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(duì)象之間的語義關(guān)系、時(shí)態(tài)關(guān)系、空間關(guān)系的處理，其抽象程度更高，但DBMS的實(shí)現(xiàn)也相對(duì)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(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象描述而對(duì)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(diǎn)播系統(tǒng)(Video_On_Demand)就是這一模型應(yīng)用的實(shí)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(gè)信息結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)信息結(jié)點(diǎn)。從而實(shí)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(shí)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(jì)多媒體數(shù)據(jù)庫時(shí)，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(diǎn)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(gè)

6、對(duì)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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的SQL來說，這可以容易地實(shí)現(xiàn)，但是關(guān)鍵字查詢也存在著缺點(diǎn)：1關(guān)鍵字的準(zhǔn)確性問題，在許多情況下，對(duì)于一幅圖象很難用一個(gè)確切的詞把它的內(nèi)容描述出來，或者面對(duì)許多可以使用的詞選取哪個(gè)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(shí)空關(guān)系，也無法存儲(chǔ)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(diǎn)，又可以實(shí)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(shí)空關(guān)系，可視化查詢?cè)诙嗝襟w數(shù)據(jù)庫中顯得非常重要。通常用戶為了找到所需對(duì)象而放松查詢條件或難于描繪一個(gè)對(duì)象時(shí)，就可能發(fā)出非確定性查詢，查詢的每個(gè)對(duì)象都有本身的相似范圍，對(duì)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?cè)Z，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(shí)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(shí)表達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，一個(gè)對(duì)象的語義或內(nèi)容可通過本身的性質(zhì)和它與其它對(duì)象的關(guān)系表示出來，這些性質(zhì)的識(shí)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(shí)別、語音識(shí)別、動(dòng)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(gè)圖像數(shù)據(jù)庫中，語義查詢?cè)试S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(dú)立的子對(duì)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(shí)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(shí)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(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)，難以實(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。在多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)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)。對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型的擴(kuò)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)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(duì)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(kuò)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(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接口，建立一個(gè)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(jì)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(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)?，F(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(chǔ)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(chǔ)在磁盤上的多媒體數(shù)據(jù)組成的對(duì)象，因此設(shè)計(jì)有效的對(duì)象存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和多媒體數(shù)據(jù)的存取方法就成為系統(tǒng)實(shí)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(chǔ)結(jié)構(gòu)的實(shí)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(chǔ)結(jié)構(gòu)的方法；另一類是重新設(shè)計(jì)更符合多媒體對(duì)象特點(diǎn)的存儲(chǔ)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(gè)對(duì)象存放在一個(gè)關(guān)系中，任何對(duì)象一進(jìn)入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就自動(dòng)分配給它一個(gè)全庫唯一的系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符，這個(gè)系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符在對(duì)象的生命周期中是不可改變的。對(duì)象間的聯(lián)系是通過在存放對(duì)象元組中增加另一對(duì)象的系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符表達(dá)的。系統(tǒng)對(duì)相關(guān)對(duì)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(shí)，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(diǎn)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。為了實(shí)現(xiàn)多媒體對(duì)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(duì)象較大時(shí)，可能需要物理上跨磁道存放，這時(shí)會(huì)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(shí)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(duì)象的時(shí)空關(guān)系、允許有類型不確定對(duì)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(duì)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(gè)焦點(diǎn)

13、，并且也產(chǎn)生了許多實(shí)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(gè)通用的多媒體數(shù)據(jù)庫，還應(yīng)該重點(diǎn)研究以下問題： 1加強(qiáng)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(shí)空特性表現(xiàn)出來。 2設(shè)計(jì)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(shí)空關(guān)系，并實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的查詢。 5對(duì)于物理存儲(chǔ)管理要設(shè)計(jì)出有效的數(shù)據(jù)存放模式，以滿足多媒體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(diǎn)透明

14、存取并支持實(shí)時(shí)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(duì)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(duì)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(gè)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng). 1996, 17 (1) 3 周龍?bào)J，柴興無. 媒介數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì). 軟件學(xué)報(bào). 1995, 6 (2) 4