多媒体技术与应用(教案)(7)

多媒体数据库的层次结构

6.3 多媒体数据模型 7.3.1 数据模型概述

数据库管理系统一般按层次划分为三种模式：物理模式、概念模式和外部模式，如图所示:

DBMS的三层模式

物理模式又称为内部模式，其主要功能是定义数据存储组织方法，如数据库文件的格式、索引文件组织方法、数据库在网络上的分布方法等，有时，该模式还称作存储模式，它对用户是透明的。

概念模式是实现一个数据库管理系统的核心，而数据模型是实现概念模式的基础。

数据模型是数据库管理系统中用于提供信息数据表示和操作手段的形式构架，数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成，也称数据模型三要素。

数据结构是对数据库系统静态特性的描述，是所研究的对象类型的集合。

数据库主要有两大类操作；检索和更新（包括插入、删除、替换、修改）

所谓完整性规则是指给定的数据模型中数据及它们之间的关联所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态及状态的变化，以保证数据库数据的正确、有效、相容和一致 6.3.2 扩充的关系数据模型

模型扩充的主要技术策略有三种：

（1） 使关系数据库管理技术和操作系统中文件系统功能相结合，实现对多媒体非格式化数据的管理。

（2）将关系元组中格式化数据和非格式化数据直接装在一起形成一个完整的元组，存放在数据页面或数据页面组中。

（3）将元组中非格式化数据分成两部分，一部分是格式化数据本身，另一部分是对非格式化数据的引用。

三种策略的关键是要扩充数据类型，解决非格式化数据的语义解释。 6.3.3 面向对象的数据模型 面向对象的基本概念：

（1）对象：是问题领域中的事物的表示或描述，世界上任何事物都是对象。 （2）属性：组成对象的数据称为对象的属性。

（3）方法：定义在对象属性上的一组操作称为对象的方法，方法体现了对象的行为功能。

（4）对象类：类描述的是具有相似性质（属性）的一组对象，这组对象具有一般行为（操作）、一般关系（对象之间的）及一般语义。

（5）子类和父类：一个类可以分成若干子类，这个被分成若干子类的类称为父类。

（6）消息：在面向对象系统中，对象间的通信和请求对象完成某种处理工作是通过消息传递实现的，消息传递相当于一个间接的过程调用。

（7）继承性：子类不仅可以继承父类对象的部分或全部属性和方法，还可以拥有自己的属性和方法 （8）多态性：不同的数据对象可以具有某种意义相同的行为，但却有不同的行为方式。 面向对象的数据模型在支持多媒体应用方面具有自己独特的优点：

(1)聚集层次：多媒体信息往往是多种媒体所提供信息的组合，聚集抽象机制实现不同媒体信息的

有机组合 .

(2)关系建模设施：除了聚集层次反映的多媒体数据之间的层次关系外，多媒体数据还具有更复杂的复杂交叉关系，多媒体数据模型应能提供相应的建模设施。

(3)方法管理：对多媒体数据的存取需要通过具体媒体技术解决

(4)多种属性的支持和语义信息的维护：实际上是要求多媒体数据库系统支持抽象数据类型。 (5)支持特性传播：多媒体应用不仅需要在聚集层次上子类能够自动继承超类的内容，同时也需要聚集层次上各节点的某些属性能够沿着层次结构自动向下传播。

(6)支持模式的演进：能够动态地修改层次各节点的模式，支持模式演进。

(7)版本管理：能对每次操作有所反映，版本的创建和控制及版本变化的通知是十分重要的。 (8)并发控制和数据恢复：支持多个用户对同一个数据的访问。

(9)数据共享：具有更加灵活的读写控制。 (10)快速存储和灵活交付：应该对多媒体数据的物理表示和逻辑表示进行有效的映射管理，拥有高效的存储管理子系统，保证媒体数据流的灵活交付。

6.4 基于内容的检索与查询

6.4.1 基本概念

（1）基于表示：这种检索和查询仅与数据类型和结构有关，不分析数据的内容；通过使用约束条件来限定检索空间。

（2）基于内容：根据媒体内容进行从媒体数据中提取出特定的检索信息，然后根据这些线索从存储在数据库的媒体中进行查找，检索出具有相似性特征的媒体数据。

（3）人机交互:人机交互检索可大大提高多媒体数据检索的效率。

（4）基于内容的检索采用一种近似的匹配技术。

多媒体数据库中基于内容检索的一般结构如图所示 :查询方法示意如图所示: 6.4.2 基于内容检索的过程和指标 1、检索过程

基于内容检索是一个逐步求精的过程，如图所示: 1) 2) 3) 4)

初始检索说明 相似性匹配 特征调整 重新检索

2、主要指标 3、特征匹配

（1）模糊值

（2）特征值分类和计算 （3）特征调整

（4）相似特征偏差

（5）相似度及最终求值

6.4.3 图像内容分析及检索方法

基于内容的图像检索系统一般包括图像处理模块、查询模块、对象库和特征库和知识库，系统体系结构如图所示 : 1．颜色特征提取 2．纹理特征提取 3．形状特征提取 4．相关反馈

6.4.4 视频检索与索引 1．关键帧抽取与镜头分割

典型的关键帧抽取算法可分为5类，即基于镜头的方法、基于内容分析的方法、基于运动分析的

方法、基于镜头活动性的方法和基于聚类的方法。 2．视频结构重构

目前国内外已开发出的原型系统有： （1）QBIC系统 （2）Photobook系统 （3）CORE系统 （4）VisualSEEK系统 6.4.5 MPEG-7 标准 1、MPEG-7的相关概念 1 数据(Data)：

2 特征(Feature)：指数据的特性

3 描述子（Descriptor，D）是特征的表示

4 描述值(Descriptor Value) 是描述子的实例

5描述模式（Description Scheme，DS) 说明其成员之间的关系结构和语义 6 描述(Description) 由一个描述模式和一组描述值组成 .

7 编码的描述(Coded Description)是对已完成编码的描述，满足诸如压缩效率、差错恢复和随机存取的相关要求。

8 描述定义语言（Description Definition Language, DDL，）一种允许产生新的描述模式和描述子的语言，允许扩展和修改现有的描述机制。

2、MPEG-7的工作原理

对MPEG-7而言，需要描述的各种多媒体信息素材包括：静止图片、图形、声音、运动图像，及有关这些元素如何组合成多媒体表述的组合信息。换而言之，MPEG-7定义的“多媒体”含义十分广泛，包括：

1． 客观类：图像、图表、文本、三维模型、音频、语音、视频等。

2． 主观类：对对象/事件的概括、人的感性色彩等。

3． 合成类：各种元素之间的有机结合以构成一个真正意义上的多媒体演示。

MPEG-7定义了一种新的语言──“描述定义语言(Description Definition Language)”用于指定和生成描述方案。DDL是MPEG-7的核心 . 3、MPEG-7标准的特点 1. 内容交换 2. 个性化窗口 3. 分配处理 4、MPEG-7的应用 ? 数字图书馆

? 多媒体目录服务 ? ? ?

广播媒体的选择 多媒体编辑

教育、娱乐、新闻、旅游、医疗、购物、地理信息系统等领域

课后小结

本节课我们学习了扫描仪，数码相机，数码摄像机的具体连接和使用方法，希望同学们在今后的工作和生活中不断加以实践，从而掌握这些实际拍摄和实用技法。

课后作业

1. 对一幅画进行扫描。

2. 将数码摄像机拍摄的内容导入计算机中的步骤是什么？

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