第09章 多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)

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1、第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)主講人：楊帆第1頁/共44頁第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)本章導(dǎo)讀多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)是多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要任務(wù)是根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)的自身特點以及應(yīng)用需求，研究適合多媒體數(shù)據(jù)存儲、檢索以及相關(guān)管理操作的多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本內(nèi)容包括多媒體數(shù)據(jù)模型、多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、功能需求、實現(xiàn)方法以及多媒體數(shù)據(jù)的查詢檢索策略等。本章將在介紹一般數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過分析多媒體數(shù)據(jù)的特點和存儲需求，簡單討論多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和基本技術(shù)。主講人：楊帆2第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)本章主要內(nèi)容9.1多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述9.2多媒體數(shù)據(jù)庫系

2、統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型9.3多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)9.4多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方法9.5多媒體數(shù)據(jù)庫的查詢主講人：楊帆第3頁/共44頁第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)9.1多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述多媒體數(shù)據(jù)的特點傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)簡介傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的局限性多媒體數(shù)據(jù)庫的主要技術(shù)問題多媒體數(shù)據(jù)庫是一種能夠有效定義、存儲、管理、檢索多媒體信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它建立在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對多媒體數(shù)據(jù)的特點和處理要求，進行專門的數(shù)據(jù)模型定義和技術(shù)擴充，形成面向應(yīng)用的多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)。主講人：楊帆4第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)9.1.1多媒體數(shù)據(jù)的特點多媒體數(shù)據(jù)主要指文本、圖形圖像、聲音、視頻、動畫等各種不同媒體信息及

3、其集成后的超媒體信息。從數(shù)據(jù)管理的角度看，多媒體數(shù)據(jù)除了具有數(shù)據(jù)量大的特性外，還具有不規(guī)則性、復(fù)合性、分散性、交互性和時序性等特點。主講人：楊帆第5頁/共44頁第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)9.1.1多媒體數(shù)據(jù)的特點不規(guī)則性：指多媒體數(shù)據(jù)形式多樣（格式文本、圖像、聲音、視頻）、類型各異（每種媒體形式因壓縮算法不同而出現(xiàn)不同格式類型），沒有一致的取值范圍，沒有相同的數(shù)據(jù)量級，也沒有相似的屬性集，多媒體數(shù)據(jù)定義的是復(fù)雜、異構(gòu)的多媒體實體。因而在多媒體數(shù)據(jù)庫中又把多媒體數(shù)據(jù)稱為“無格式數(shù)據(jù)”；復(fù)合性：指多媒體數(shù)據(jù)是由各種形式的數(shù)據(jù)組合而成。主講人：楊帆6第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)9.1.1多

4、媒體數(shù)據(jù)的特點分散性：指多媒體數(shù)據(jù)可以分布在不同的機器、不同的設(shè)備、不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上；交互性：指多媒體數(shù)據(jù)在應(yīng)用時需要提供人機交互能力；時序性：指多媒體信息實體之間的聯(lián)系和時序有關(guān)，在表現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)時，要保證它們之間的同步關(guān)系。多媒體數(shù)據(jù)的這些特點，對多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)管理、體系結(jié)構(gòu)、用戶接口、數(shù)據(jù)查詢等方面提出了新的要求。主講人：楊帆7第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)9.1.2傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)簡介數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）是由數(shù)據(jù)庫（DB）和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)兩大部分組成。DB負責(zé)管理各類簡單格式數(shù)據(jù)；DBMS負責(zé)向用戶提供存儲、查詢、處理、恢復(fù)等各種數(shù)據(jù)管理功能，用

5、戶通過請求DBMS實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操縱。是DBS的管理核心。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可使用的數(shù)據(jù)模型有網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等。其中關(guān)系模型為主導(dǎo)。主講人：楊帆第8頁/共44頁第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個層次，分別為物理層、概念層和表現(xiàn)層。如下圖所示。圖9-1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)主講人：楊帆第9頁/共44頁第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)模式又稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)概念視圖（概念層）。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序、應(yīng)用開發(fā)工具及程序設(shè)計語言無關(guān)。一個數(shù)據(jù)

6、庫只有一個模式。外模式是數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)表現(xiàn)視圖（表現(xiàn)層），是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式通常是模式的子集。一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。內(nèi)模式是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述（物理層）。主講人：楊帆10第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)9.1.3傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的局限性傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要處理對象是整數(shù)、實數(shù)、字符串等簡單類型數(shù)據(jù)，但這種格式數(shù)據(jù)很難實現(xiàn)對人臉、指紋、人的聲音等事物的有效描述。多媒體數(shù)據(jù)對象除了具有狀態(tài)特征以外，還有一定的行為特征。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的關(guān)系數(shù)據(jù)模型只能表示數(shù)據(jù)對象的狀態(tài)，而無法表示數(shù)據(jù)對象的

7、行為。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以在用戶給出查詢條件后迅速地檢索到正確的信息，但面對圖像、聲音、視頻等無格式數(shù)據(jù)，如何設(shè)定檢索條件，如何查詢所需結(jié)果等，都是無法直接實現(xiàn)的。主講人：楊帆第11頁/共44頁第九章多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)9.1.4多媒體數(shù)據(jù)庫的主要技術(shù)問題數(shù)據(jù)模型問題：由于多媒體數(shù)據(jù)的不規(guī)則性（形式多樣，類型各異），使得傳統(tǒng)的層次模型、網(wǎng)狀模型以及關(guān)系模型等均不能有效地定義多媒體數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)與行為特征。大容量存儲問題：研究數(shù)據(jù)量巨大且媒體差異極大的多媒體數(shù)據(jù)的組織和存儲方法。數(shù)據(jù)管理的難度問題：各種媒體以及同種媒