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1、多媒体计算机技术原理及应用主讲：李主讲：李 晓晓辅导课程十一辅导课程十一1第四章 多媒体数据库n第四章 学习内容本节课学习内容4.1 多媒体数据管理4.2 多媒体数据库管理系统 4.3 基于内容的检索技术 本章小结n学习进度：2学时导 言2第四章 多媒体数据库4.1 多媒体数据管理多媒体数据管理n在多媒体应用系统中一个关键问题就是对在多媒体应用系统中一个关键问题就是对系统中数据进行有效地管理，这是因为：系统中数据进行有效地管理，这是因为：（1）对多媒体数据的有效管理能尽量减少开）对多媒体数据的有效管理能尽量减少开发费用；发费用；（2）便于综合利用、数据共享，降低成本、）便于综合利用、数据共享，
2、降低成本、提高效益；提高效益；（3）有助于提高多媒体应用程序的执行效率）有助于提高多媒体应用程序的执行效率和运行质量。和运行质量。3第四章 多媒体数据库4.1 多媒体数据管理多媒体数据管理n多媒体数据的管理环境：多媒体数据的管理环境：1多媒体数据的存储环境多媒体数据的存储环境2多媒体数据的传输环境多媒体数据的传输环境3多媒体数据管理的软件环境多媒体数据管理的软件环境4第四章 多媒体数据库4.1 多媒体数据管理多媒体数据管理1存储环境存储环境n对多媒体数据的存储环境总的要求是：对多媒体数据的存储环境总的要求是：容量大、质量好、存取速度快、价格合适；容量大、质量好、存取速度快、价格合适；n主要有主
3、要有3类存储介质：类存储介质：（1）可更换的硬盘）可更换的硬盘；（2）磁带备份介质；）磁带备份介质；（3）光盘档案介质。）光盘档案介质。5第四章 多媒体数据库4.1 多媒体数据管理多媒体数据管理2传输环境传输环境n多媒体数据往往需要在不同硬件结构和多媒体数据往往需要在不同硬件结构和不兼容的操作系统之间进行传输。不兼容的操作系统之间进行传输。n一般来说，有一般来说，有3种传输方法：种传输方法：(1)使用可更换的介质进行人工传输。使用可更换的介质进行人工传输。(2)使用串行端口实行点对点传输。使用串行端口实行点对点传输。(3)使用网络系统，实现计算机之间的传使用网络系统，实现计算机之间的传输输。6
4、第四章 多媒体数据库4.1 多媒体数据管理多媒体数据管理3软件环境软件环境n多媒体数据资源的有效管理方法：多媒体数据资源的有效管理方法：（1）文件管理系统。）文件管理系统。（2）建立特定的逻辑目录。）建立特定的逻辑目录。如一个目录存放图像文件，一个目录存放如一个目录存放图像文件，一个目录存放音频文件，一个目录存放动画文件等等。音频文件，一个目录存放动画文件等等。（3）传统的字符、数值数据库管理系统。）传统的字符、数值数据库管理系统。（4）多媒体数据库管理系统。）多媒体数据库管理系统。（5）超文本和超媒体。）超文本和超媒体。7第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统
5、n多媒体数据管理多媒体数据管理需要综合大小不一、需要综合大小不一、类型各异的多媒体数据；类型各异的多媒体数据；n对数据库的影响体现在以下几方面对数据库的影响体现在以下几方面：(1)数据量大；媒体之间差异大；数据量大；媒体之间差异大；(2)媒体种类的增多增加了数据处媒体种类的增多增加了数据处理的难度；理的难度；8第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统 n对数据库的影响体现对数据库的影响体现：(3)多媒体不仅改变了数据库的接口，使其声、多媒体不仅改变了数据库的接口，使其声、文、图并茂，而且也改变了数据库的操作文、图并茂，而且也改变了数据库的操作形式，其中最重要的是查询
6、机制和查询方形式，其中最重要的是查询机制和查询方法。法。(4)多媒体数据库管理系统中应尽可能采用短多媒体数据库管理系统中应尽可能采用短事务。但有时短事务不能满足需要；事务。但有时短事务不能满足需要；(5)多媒体数据库管理还要考虑版本控制的问多媒体数据库管理还要考虑版本控制的问题。题。9第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统 n根据多媒体数据管理的特点，根据多媒体数据管理的特点，MDBMS应包括如下基本功能应包括如下基本功能：（1）必须能表示和处理各种媒体的数必须能表示和处理各种媒体的数据，重点是不规则数据如图形、图像、据，重点是不规则数据如图形、图像、声音等。声音
7、等。（2）必须能反映和管理各种媒体数据必须能反映和管理各种媒体数据的特性，或各种媒体数据之间的空间的特性，或各种媒体数据之间的空间或时间的关联。或时间的关联。10第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统（3）MDBMS除必须满足物理数据独除必须满足物理数据独立性和逻辑数据独立性外，还应立性和逻辑数据独立性外，还应满足媒体数据独立性。满足媒体数据独立性。11第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统 物理数据独立性即：当物理数据物理数据独立性即：当物理数据组织组织(存储模式存储模式)改变时，不影响概念改变时，不影响概念数据组织数据组织(逻辑模
8、式逻辑模式)。逻辑数据独立性是指概念数据组织逻辑数据独立性是指概念数据组织改变时，不影响用户程序使用的视图。改变时，不影响用户程序使用的视图。12第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统 媒体数据独立性媒体数据独立性即在即在 MDBMS 的设计和实现时，要求系的设计和实现时，要求系统能保持各种媒体的独立性和透明性。统能保持各种媒体的独立性和透明性。即用户的操作可最大限度地忽略各种媒体的差别，而即用户的操作可最大限度地忽略各种媒体的差别，而不受具体媒体的影响和约束；同时要求它不受媒体变换不受具体媒体的影响和约束；同时要求它不受媒体变换的影响，实现复杂数据的统一管理。的
9、影响，实现复杂数据的统一管理。13第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统（4）数据操作功能除了与传统数据库系统相同的数据操作功能除了与传统数据库系统相同的操作外，还提供许多新功能：操作外，还提供许多新功能：n提供比传统提供比传统DBMS更强的适合非规则数据查更强的适合非规则数据查询控索功能；询控索功能；n提供浏览功能；提供浏览功能；n提供演绎和推理功能；提供演绎和推理功能；n对非规则数据，不同媒体提供不同操作，对非规则数据，不同媒体提供不同操作，如图形数据编辑操作和声音数据剪辑操作如图形数据编辑操作和声音数据剪辑操作等等。等等。14第四章 多媒体数据库4.2 多媒
10、体数据库管理系统多媒体数据库管理系统（5）网络功能。网络功能。目前多媒体应用一般以网络为中心，应目前多媒体应用一般以网络为中心，应解决分布在网络上的多媒体数据库中数据解决分布在网络上的多媒体数据库中数据的定义、存储、操作问题，并对数据一致的定义、存储、操作问题，并对数据一致性、安全性、并发性进行管理。性、安全性、并发性进行管理。15第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统（6）应具有开放功能，提供应具有开放功能，提供MDB的应用程序的应用程序接口接口API，并提供独立于外设和格式的接口。并提供独立于外设和格式的接口。（7）应提供事务和版本管理功能。应提供事务和版本管
11、理功能。16第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统nMDBMS的组织结构的组织结构 1.集中型集中型MDBMS 2.主从型主从型MDBMS的体系结构的体系结构 3.协作型协作型MDBMS的体系结构的体系结构 17第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统nMDBMS的组织结构的组织结构 1.集中型集中型MDBMS 由单独一个由单独一个MDBMS来管理和建立不来管理和建立不同媒体的数据库，并由这同媒体的数据库，并由这 个个MDBMS来来管理对象空间及目的数据的集成。管理对象空间及目的数据的集成。18第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管
12、理系统多媒体数据库管理系统n2主从型主从型MDBMS的体系结构的体系结构 每个数据库都有自己的管理系统，称为从数据每个数据库都有自己的管理系统，称为从数据库管理系统，它们各自管理自己的数据库。库管理系统，它们各自管理自己的数据库。这些从数据库管理系统又受一个称为主数据库这些从数据库管理系统又受一个称为主数据库管理系统的控制和管理，用户在主数据库管理系管理系统的控制和管理，用户在主数据库管理系统上使用多媒体数据库中的数据，是通过主数据统上使用多媒体数据库中的数据，是通过主数据库管理系统提供的功能来实现的，目的数据的集库管理系统提供的功能来实现的，目的数据的集成也由主数据库管理系统管理。成也由主数
13、据库管理系统管理。19第四章 多媒体数据库4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统n3.协作型协作型MDBMS的体系结构的体系结构 协作型协作型MDBMS也由多个数据库管理系统来组成，也由多个数据库管理系统来组成，每个数据库管理系统之间没有主从之分，只要求每个数据库管理系统之间没有主从之分，只要求系统中每个数据库管理系统能协调地工作，但因系统中每个数据库管理系统能协调地工作，但因每一成员每一成员MDBMS彼此有差异，所以在通信中必须彼此有差异，所以在通信中必须首先解决这个问题。首先解决这个问题。为此，对每个成员要附加一个外部处理软件模为此，对每个成员要附加一个外部处理软件模块，由它提供
14、通信、检索和修改界面。在这种结块，由它提供通信、检索和修改界面。在这种结构的系统中，用户位于任一数据库管理系统位置。构的系统中，用户位于任一数据库管理系统位置。20第四章 多媒体数据库4.3 基于内容的检索技术基于内容的检索技术 n基于内容的检索技术是多媒体数据库系统基于内容的检索技术是多媒体数据库系统的关键技术之一。它有如下特点：的关键技术之一。它有如下特点：（1）从媒体内容中提取信息线索，直接对媒体进行）从媒体内容中提取信息线索，直接对媒体进行分析，抽取特征分析，抽取特征(如基于表达式如基于表达式)；（2）提取特征方法多种多样。）提取特征方法多种多样。（3）人机交互。）人机交互。（4）基于
15、内容的检索采用一种近似的匹配技术。检）基于内容的检索采用一种近似的匹配技术。检索中，常采用逐步求精的方法，每一层的中间结果索中，常采用逐步求精的方法，每一层的中间结果是一个集合，不断减少集合的范围，直到定位到查是一个集合，不断减少集合的范围，直到定位到查找的目标。找的目标。21第四章 多媒体数据库4.3 基于内容的检索技术基于内容的检索技术 n实现基于内容的检索系统主要有两种实现基于内容的检索系统主要有两种途径途径n这两种途径在实用系中统常结合使用这两种途径在实用系中统常结合使用22第四章 多媒体数据库4.3 基于内容的检索技术基于内容的检索技术 n（1）基于传统的数据库检索方法。）基于传统的
16、数据库检索方法。即采人工方法将多媒体信息内容表达为即采人工方法将多媒体信息内容表达为属性属性(关键词关键词)集合，再在传统的数据库管集合，再在传统的数据库管理系统框架内处理。理系统框架内处理。这种方法对信息采用了高度抽象，留给这种方法对信息采用了高度抽象，留给用户的选择余地小，查询方式和范围有所用户的选择余地小，查询方式和范围有所限制。限制。23第四章 多媒体数据库4.3 基于内容的检索技术基于内容的检索技术 n实现基于内容的检索系统主要有两种途径实现基于内容的检索系统主要有两种途径（2）基于信号处理理论）基于信号处理理论 即采用特征抽取和模式识别的方法来即采用特征抽取和模式识别的方法来克服基
17、于数据库方法的局限性。克服基于数据库方法的局限性。但全自动地抽取特征和识别时间开销但全自动地抽取特征和识别时间开销太大，并且过分依赖于领域知识，识别太大，并且过分依赖于领域知识，识别难度大。难度大。24第四章 多媒体数据库第四章第四章 小结小结 本章主要学习了多媒体数据管理的本章主要学习了多媒体数据管理的一种重要方法一种重要方法多媒体数据库及其多媒体数据库及其管理系统。管理系统。要求掌握要求掌握MDBMS的功能要求和了的功能要求和了解多媒体数据库系统的特点、结构，解多媒体数据库系统的特点、结构，并对基于内容检索技术有简单了解。并对基于内容检索技术有简单了解。25第四章 多媒体数据库第四章第四章 学习内容学习内容本节课学习内容本节课学习内容4.1 多媒体数据管理多媒体数据管理4.2 多媒体数据库管理系统多媒体数据库管理系统 4.3 基于内容的检索技术基于内容的检索技术 本章小结本章小结26第四章 多媒体数据库