多媒体数据库技术

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10.1.1 数据库数据模型
数据模型可分为两类 1、概念模型（信息模型）
按用户的观点对数据和信息建模，主要用于数据 库的设计。
2、数据模型
按计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据 库管理系统DBMS的实现。
主要的数据模型有 网状模型、层次模型和关系模型。
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10.1.1 数据库数据模型 数据建模过程是将现实世界转化为机器世 界的过程
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10.3.3 多媒体数据库的体系结构
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10.3.3 多媒体数据库的体系结构
2、集中型结构 只存在一个单一的多媒体数据库和单一的多媒体 数据库管理系统。各种媒体被统一建模，对这种 媒体的管理与操纵被集中到一个数据库管理系统 中，各种用户的需求被统一到一个多媒体用户接 口上。 优点：建模统一、管理/操作统一、用户接口统一、 查询和检索结果统一表示。 理论上，能够充分地做到对多媒体数据进行有效 的管理和使用。但实际上这种多媒体数据库系统 是很难实现的。
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4. 实体型 用实体名及属性名集合描述和抽象同类实体。
6. 码（Key） 唯一标识实体的属性集合（如ID号）
7. 域（Domain）
10.1.1 数据库数据模型 概念模型
常用E－R图描述
10.1.1 数据库数据模型 数据模型组成要素 数据结构
数据结构是研究对象类型的集合，对象可分为两类： 数据操作
1、松散型（协作型）结构 针对各种媒体单独建立数据库，每一种媒体的数 据库都有自己独立的数据库管理系统。虽然他们 是相互独立的，但是可以通过相互通信进行协调 和执行相应的操作。 特点：对多媒体数据库的管理是分开进行的，可 以利用现在地研究成果直接进行“组装”，每一种媒 体数据库的设计也不用考虑与其他媒体的区别和 协调。 缺点：对不同类型媒体的联合操作实际上是交给 用户去完成了。使得对多种媒体的联合操作、合 成处理、概念查询等较难完成。
超媒体信息网络
超媒体节点 多媒体数据元
表现
超媒体信息网络 超媒体节点 多媒体数据元
10.2.2 NF2数据模型
关系数据库RDB是以关系模型为基础的，利用关系描 述世界。关系就是一张二维表，行称为元组，列 是属性。 传统的关系数据库是第一范式的(1NF)，表中不能有 表。 多媒体数据库要求表中有表，才够用，即NF2方法。 这种数据库称为扩展关系数据库E－RDB。 主要的扩展是引进抽象数据的表示方法，能够定义和 表示多媒体数据，并可用扩展的SQL语言定义和操 纵多媒体数据对象。 缺点是什么？
3.面向对象模型数据运算体系 定义了三种数据操纵： 定义操作 查询操作 查询是数据库的基本操作方法。主要 操纵运算 有：通过类名称查询类结构；通过对
象名称或标识查询对象的属性值；通 过类名称查询对象及对象属性；基于 内容的检索。
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10.2.3 面向对象的数据模型
3.面向对象模型数据运算体系 定义了三种数据操纵： 定义操作 查询操作 操纵运算 操纵运算主要有：插入、删除、修改
•完整性约束 一是与数据类型、内容、性质有关的对象
• 二是与数据之间联系的对象
数据结构描述一个数据模型性质最重要的方面，一 般按数据结构的类型来命名数据模型。是对数据库的 静态描述
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10.1.1 数据库数据模型 数据模型组成要素 数据结构
数据操作
数据操作是指数据为中对各种对象的取值执行的 完整性约束
多媒体数据带来的管理问题： 数据量巨大且媒体之间的差异也极大。
媒体的种类增多，要求能扩充新的媒体类型。
数据库的多解查询。 用户接口的支持，要有浏览,查询,表现的新方法。 多媒体信息的分布带来了巨大的影响。 服务质量要根据系统的运行情况进行控制。
版本控制问题。
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10.3.3 多媒体数据库的体系结构
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10.2.3 面向对象的数据模型
3.面向对象模型数据运算体系 定义了三种数据操纵： 定义操作 定义主要包括类的创建、对象的创建。 查询操作 类的创建主要有：类标识、一组相关 操纵运算 属性、一组完整性约束条件、一组操
作方法和超类集合。
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10.2.3 面向对象的数据模型
⑥ BLOB类型的结构化问题：BLOB是数据库系统的多媒体信 息存储类型。但BLOB本身不支持结构化，应对BLOB进行结 构化处理。 ⑦ 描述性的搜索方法：多媒体数据的查询应基于一个描述性 的、面向对象的查询格式。这种搜索方法与所有媒体都相 关，包括视频和音频。
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10.3.2 多媒体数据库的管理问题
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10.2.3 面向对象的数据模型
1. 面向对象的基本概念（见书）。
参考面向对象的基本概念及特征
http://www.scrtvu.net/new_wlkj/mis/chapter8/8th1th1.htm
2. OODM语义关联的描述 媒体（实体）之间的关联有： 聚集关联 概括关联 E－R关联 示例关联 规则关联与方法关联
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10.3.3 多媒体数据库的体系结构
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10.3.3 多媒体数据库的体系结构 4、超媒体型结构
这种多媒体数据库体系结构，强调对数据时空 索引的组织。在这种结构的理论下，世界上所有 计算机中的信息和其他系统中的信息都应该连接 在一起，而且信息也要能够随意扩展和访问。
数据库分散到网络上，形成信息空间，只要设 计好访问工具就能访问和使用这个信息空间。
第十章 多媒体数据库技术
讲授 朱山立
HNND
主要内容 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 多媒体数据库概述 多媒体的相关数据模型 多媒体数据库管理系统 基于内容检索的结构和方法 图像和视频的检索与分析方法 分布式多媒体数据库系统
第一节
多媒体数据库概述
多媒体数据库MDB（Multimedia DataBase）
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10.3.3 多媒体数据库的体系结构
3、客户/服务器型结构
减少集中统一型多媒体数据库系统复杂性的一个很有效的 办法是采用主从结构。 不同数据类型的媒体数据仍然相互独立，系统将每一种 媒体的管理与操纵各用一个服务器来实现。 所有服务器的综合和操纵也用一个服务器来完成。与用 户的接口采用客户进程来实现。 优点：可以针对不同的需求采用不同的服务器、客户进程 组合，所以很容易符合应用的需求，对每一种媒体也可以 采用与这种媒体相符合的处理办法。 缺点：但采用这种体系结构必须对服务器和客户进行仔细 的规划和统一考虑，采用标准化和开放的接口界面。
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10.2.4 信息元数据模型
多媒体和超媒体信息编码专家组MHEG标准 超文本信息元标准，是为了在不同领域里开发 多媒体和超媒体应用，定义的公共基础框架。 MHEG标准分两个部分：一是概念原理性的定 义，主要包括多媒体和超媒体MH对象编码原理和 系统要求。二是表示超媒体信息对象及MHEG链。 超媒体MH对象分为6类： 1. 输出内容对象 4. 基本对象 2. 一般输入对象 5. 合成对象 6. 条件和动作 3. 投射器对象
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10.3.1 多媒体数据库的功能
④ 数据实时传输：连续数据的读和写操作必须实时完成，连 续数据的传输应优先于其他数据库的管理行为。 ⑤ 干预系统资源的调度：常见的数据库管理系统不干预操 作系统的工作，但在多媒体数据库管理系统中，信息处理 有大数据量、长事务等方面的特性，所以要参与操作系统 相关资源的调度。
现实世界
认识 抽象
信息世界 概念模型
转换
机器世界 数据模型
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10.1.1 数据库数据模型
概念模型
是现实世界事物在信息世界的反映
组成要素：
1. 实体 客观存在并相互区分的事物
2. 属性 3. 联系 5. 实体集 一个实体可以由多个属性描述 事物之间的联系，有三种(1︰1) (1︰n) (m︰n) 同类型实体的集合 属性的取值范围
操作的集合（包括操作及相关的来自百度文库则）。
主要操作有插入、删除、修改、检索等。
数据操作是对数据库的静态描述
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10.1.1 数据库数据模型 数据模型组成要素 数据结构
数据操作
完整性约束
数据的约束条件是一组完整性规则的集合。 完整性规则是给定的模型中数据及联系所具有的 制约和依存规则，是保证数据的正确、有效和相容。
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10.2.4 信息元数据模型
多媒体信息元应具有三个基本特性。 1. 数据的组织附加其表现属性，是基本对象的内容 与表现及单媒体的表现。 2. 多个数据元的时空同步描述，是复合对象的同步 及多媒体的同步。 3. 成分之间的链接描述是基本的链接功能。 多媒体信息元与面向对象技术有密切关系，面向 对象的封装、继承、聚合等特点，都适合复杂的 多媒体数据和信息，提供了强有力的抽象机制。 多媒体信息元模型利用了面向对象的方法。
多媒体数据系统要对数据进行时空建模，还有表现建 模。
表现是多媒体的合成再现，加工再现，创作再现。 既要表达应用的语义，也要表现时空关系。
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10.1.3 多媒体数据库层次描述 多媒体数据库的层次 传统数据库系统分为三个层次。 多媒体数据库的分层结构有很多研究，如 对传统数据库的扩展、对面向对象数据库 的扩展、超媒体层次扩展等。但思想相近。 多媒体数据库的四层结构：
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第四节 基于内容检索的结构和方法 基于内容的检索CBR，是根据媒体和媒体 对象的内容语义及上下文语义环境进行检索， 如图像中颜色、纹理、形状，视频中的镜头、 场景、运动等。 利用内容特征建立索引并进行检索。
超文本模型是从上层“应用级”入手研究 上层组织 信息元模型是从中层入手，用“信息元” 的概念来研究中层组织。目的是制定一个 标准，使“信息元”公共化、通用化，成 为上层各类应用都能调用的信息元，方便 多媒体数据的交互和通信。 多媒体信息元
自上而下看：是信息子块。 自下而上看：是超数据元。
是对多媒体数据进行统一存储管理、操纵与控 制的数据库，多媒体数据库技术是研究多媒体数 据库的数据模型、 MDB管理系统、 MDB体系结 构、 MDB查询与检索、 MDB系统及其应用等多 学科交叉的高级数据库技术。
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10.1.1 数据库数据模型 数据模型是核心及基础， 数据模型的好坏直接关系到数据库系统的 性能， 传统数据库技术已经非常成功，但不适应 多媒体数据的需求。 引入数据模型是为在数据库中，抽象表示 及处理现实世界中的信息。
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10.2.3 面向对象的数据模型
4.面向对象数据模型的特点
• • • • • 聚集层次 方法管理 模型容易扩展 版本控制 快速查询
面向对象数据模型对多媒体数据的管理有 明显的优点。
•继承性能够‥ ‥ •封装性能够‥ ‥ •对方法的管理‥ ‥ •对象类与实例的概念有效地‥ ‥
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10.2.4 信息元数据模型
媒 体 支 持 层 媒 体 数 据 模 式 层 多 媒 体 概 念 模 式 层 多 媒 体 用 户 接 口 层 用 户
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第二节
多媒体的相关数据模型
10.2.1 超媒体数据模型
• 超媒体数据模型来源于超文本数据模型。 • 节点有图形、图像、视频、音频、动画； • 链要表现语义关系，也要表现时空关系。 内容
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第三节
多媒体数据库管理系统
多媒体数据库MDMS的功能 除了数据库管理系统的主要任务（存储和处理信息）外， 还有以下特性： ① 满足多媒体数据的独立性：保持各种媒体的独立性与透明性 ② 信息重组织：应支持符合媒体在各通道分离后存入数据库。 例如，将Vedio分解为影像、配音等信息，把这些信息分别 存储到数据库中，必要时各种分离的信息可能会重新组织后 输出。 ③ 长事务：在MDBMS中，长事务的运行意味着在一个可靠的 方式下花费大量的时间传输大容量的数据。检索一场电影就 是长事务的典型例子。
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10.1.2 多媒体数据库数据类型 多媒体数 据库数据类 型有哪些？ 字符数据
文本数据
声音数据
图形数据
图像数据
视频数据
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10.1.3 多媒体数据库层次描述
多媒体数据模型概述 传统数据库模型只对数据本身的信息内容进行建模。 多媒体数据的主要任务： 能表示不同媒体数据的构造及属性特征； 能指出不同媒体数据之间的关系，包括相互间的 信息语义关系，媒体特性之间的关系，如时空特 性关系。