多媒体数据库及基于内容检索-文档资料

1、0,多媒体技术及应用,第1页/总28页,第五章 多媒体数据库,本章主要内容 数据库系统简介 多媒体数据库系统简介 基于内容的检索 实验,第2页/总28页,5.1 数据库系统简介,数据存储的发展历程 数据的物理存储到逻辑存储 早期的程序员存取数据时，需要提供其物理参数，没有文件的概念,磁盘的物理结构,第3页/总28页,5.1 数据库系统简介,数据存储的发展历程 文件系统的出现大大提高了计算机的可用性，方便了数据存储,网络上的文件系统,第4页/总28页,5.1 数据库系统简介,发展过程 随着数据量的急剧上升，文件系统的规模不断扩大。 数据库系统正是在这种需求的推动下孕育而生,第5页/总28页,5.

2、1 数据库系统简介,发展过程 早期数据库 层次型 (目前仍然在使用) 网络型 很少使用,第6页/总28页,5.1 数据库系统简介,发展过程 关系数据库 1970 年是发生伟大转折的一年。这一年的6月，IBM圣约瑟研究实验室的高级研究员埃德加考特 (Edgar Frank Codd) 在“Communications of ACM ”上发表了大型共享数据库数据的关系模型一文。 ACM （Association of Computing Machinery）后来在1983年把这篇论文列为从1958年以来的25年中最具里程碑意义的25篇论文之一，因为它首次明确而清晰地为数据库系统提出了一种崭新的模型

3、， 即：关系模型,第7页/总28页,5.1 数据库系统简介,发展过程 简单的讲，关系数据库是表的集合,比如：查询所有及格的成绩时，如果考试科目发生变化，则程序需要变化。 解决方案：建立多个表，然后通过关系数据库，建立表之间的联系,第8页/总28页,5.1 数据库系统简介,发展过程 表的例子（2） (数据库如果设计不合理，会产生很大冗余，但便于操作,第9页/总28页,5.1 数据库系统简介,数据库的主要功能 保存数据 Insert into t1 (id, name , course, score) values (102,JM Hu,math,99) 提取数据 Select * from t1

4、 检索数据 Select * from t1 where score60 分析数据 Select count * from t1 where score50 and c=60,第10页/总28页,5.1 数据库系统简介,数据库的主要功能 SQL语句的主要功能 （1）建立数据库的表格。（包括设置表格所可以使用之空间） （2）改变数据库系统环境设置。 （3）针对某个数据库或表格，授予用户存取权限。 （4）对数据库表格建立索引值。 （5）修改数据库表格结构。（新建、删除或是修改表格字段） （6）对数据库进行数据的新建。 （7）对数据库进行数据的删除。 （8）对数据库进行数据的修改。 （9）对数据库进

5、行数据的查询,第11页/总28页,5.1 数据库系统简介,几种重要的SQL语法 SELECT 语句 SELECT predicate *|table.*|table. field ,table.field2,. AS alias1 ,alias2,. FROM tableexpression ,.IN externaldatabase WHERE. GROUP BY. HAVING. ORDER BY. WITH OWNERACCESS OPTION 其中：Predicates用来指明所要选择的记录的方式。如ALL、TOP与DISTINCT等 tableexpression 指表格名称或是被读

6、取数据的表格名称。这个参数可以是一个单一的表格名称，或是一段已经被存储的SQL查询等。 HAVING 条件子句：指定一特定的分组记录，并满足HAVING 所指定的条件或状态，但必须是针对分组的条件设置（与GROUP BY连用）,第12页/总28页,5.1 数据库系统简介,几种重要的SQL语法 创建数据库语句 CREATE TABLE语句 语法：CREATE TABLE table(field1 type(size)index1,field2 type(size)index2,.,multifieldindex,.) 注意：使用这个命令的前提条件是：数据库必须已经存在。 创建数据库索引语句 CR

7、EATE INDEX语句 语法：CREATEUNIQUEINDEX index ON table(fieldASC|DESC,fieldASC|DESC,.) WITH PRIMARY|DISALLOWNULL|IGNORENULL,第13页/总28页,5.1 数据库系统简介,几种重要的SQL语法 表的删除语句 DELETE语句 语法：DELETEtable.* FROM tableexpression WHERE criteria 注意：记录被删除后，无法再复原，所以条件设置要正确。 修改表格字段语句 ALTER TABLE语句 语法： ALTER TABLE table ADD COLUM

8、N field type(size)CONSTRAINT index |CONSTRAINT multifieldindex |DROP COLUMN field|CONSTRAINT indexname,第14页/总28页,5.1 数据库系统简介,检索的例子 列出所有及格的学生及其课程成绩 Select * from t1 where score=60,第15页/总28页,5.2 多媒体数据库简介,多媒体数据存储的相关问题 巨大的数据量 不到20被计算机直接存储起来 80以上的信息是写在纸上、或在会议、讨论、演示中进行了交互。而这些信息既难搜索，更难索引。 存储技术 光盘存储 高速磁存储 多

9、媒体对象存储 快速定位（例如：一张12英寸光盘可存储6.5GB信息） 检索速度,第16页/总28页,5.2 多媒体数据库简介,多媒体对数据库设计带来的影响 数据量巨大，且媒体之间量的差异也极大 数据库的多解查询（模糊、非精确、语义查询） 用户接口的支持（提供可选择的用户界面） 多媒体信息的分布性 服务质量（QoS）需求,第17页/总28页,5.2 多媒体数据库简介,多媒体数据库体系结构 目前没有标准的多媒体数据库体系结构（FoxproMatlab） 一般是通过扩展现有的关系数据库实现，主要有： 扩展字段长度; 扩展为对象，采用面向对象的方案。 典型的四种多媒体数据结构 组合型多媒体数据库结构

10、集中型多媒体数据库结构 客户/服务器多媒体数据库结构 多媒体数据库的层次结构,第18页/总28页,5.2 多媒体数据库简介,优点：多媒体数据的管理是分开进行的，每种数据库的设计不必考虑与其他媒体的匹配与协调,缺点：对多媒体的联合操作交给用户去完成，增加了用户负担。难于实现：联合操作、合成处理和概念查询,多媒体数据库体系结构 组合型多媒体数据库结构,第19页/总28页,5.2 多媒体数据库简介,优点：各种媒体统一建模，对各种媒体的管理和操作集中到一个数据库管理系统之中，多媒体查询检索结果可以统一表现,缺点：难以实现！因为目前没有一个比较恰当而且效率很高的方法来管理所有多媒体数据,多媒体数据库体系

11、结构 集中型多媒体数据库结构,第20页/总28页,5.2 多媒体数据库简介,优点：单媒体数据仍然独立保存，对媒体的管理和操纵各用一个服务器，与用户的接口采用客户进程实现。C/S之间采用中间件技术连接。 设计者可根据需要选择Server和客户进程组合。 易于扩展到网络环境当中,缺点：体系结构要对Server和Client仔细规划和统一设计； 需要采用标准化和开放的接口界面； 联合操作、合成处理、概念查询难,多媒体数据库体系结构 客户/服务器(Client/Server)型多媒体数据库结构,第21页/总28页,5.3 基于内容的检索,为什么提出基于内容的检索 多媒体信息难以用符号化的方法描述 例如

12、：图像中的颜色 对象分布 视频中的事件 音频中的音调等。 传统的数据库检索是采用基于关键词的检索方式 不足：媒体内容很难用几个关键词充分描述 关键词的选取带有主观性 用户很难将信息线索转换为关键词,第22页/总28页,5.3 基于内容的检索,基于内容的检索(Content-based Retrieval)的特点 从媒体内容中提取信息线索（直接对图像、视频、音频进行分析，提取特征） 提取特征的方法多种多样 例如：提取图像特征：形状、颜色、纹理、轮廓等 人机交互进行 近似匹配：检索过程采用逐步求精的办法，每一层的中间结果是一个集合，不断减少集合的范围，直到定位到目标,第23页/总28页,5.3 基

13、于内容的检索,基于内容的检索的体系结构,目标标识：标识用户感兴趣区域（如静态图像中感兴趣的区域，视频序列中的动态目标等等。） 特征提取：提取感兴趣特征 数据库：包含媒体库、特征库和知识库 查询接口：人机交互界面 检索引擎：利用特征之间的距离函数来 进行相似性检索 索引/过滤器：提高检索速度,第24页/总28页,5.3 基于内容的检索,基于内容的检索的处理过程,用户提出查询请求：通过人机界面输入 相似性匹配：将查询特征与数据库中的特征匹配 返回候选结果：满足一定相似性的一组候选结果按相似度大小排序返回给用户 特征调整：逐步缩小查询范围，直至找到满意结果,第25页/总28页,5.3 基于内容的检索,CGI：Common Gateway Interface,基于内容的检索设计与实现,第26页/总28页,5.3 基于内容的检索,基于内容的检索设计与实现 什么是CGI,1)定义： CGI (CommonGatewayInterface)是HTTP服务器与计算机程序进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服务器上。2) 功能： 绝大多数的CGI程序被用来解释处理来自表单的输入信息，并在服务器产生相应的处理，或将相应的信息反馈给浏览器。CGI程序使网页具有交互功能。 3) CGI处理步骤： （1）通过Internet把用户请求送到服务器。 （2）服务器