多媒体数据库技术

　　本书比较全面地介绍了多媒体数据库技术领域的基础知识和发展概况，讲述了多媒体数据库模型及数据库设计问题，分析了多媒体数据库中各种媒体数据的组织、管理和检索使用的有关技术，讨论了相关的多媒体网络、WWW搜索引擎、分布式应用技术和解决方案。本书各章内容相对独立，但又互相渗透，有机连接，力图使读者能从中获得计算机多媒体数据库知识的整体印象和实际应用的综合能力。全书共15章，各章之后都配有习题。附录A和附录B对支持流媒体的网络协议及颜色表示作了较详细的说明，附录C给出了有关的英文缩写词表。本书可作为高等院校研究生和高年级本科生计算机多媒体数据库技术的教材，也可供多媒体数据库管理系统的设计人员和开发人员学习参考，还可以作为计算机爱好者的自学用书。"信息技术的发展，使人类面临着这样的局面：CAD／CAM、CIMS、CASE、GIS等应用领域要求管理越来越复杂的信息，这些信息具有诸如多媒体数据、空间数据、科学数据、地理数据等数据类型。这些数据类型与传统数据类型相比较，不但类型复杂，形式多样，而且存储、传输、操作使用和检索的方法也有许多新特点、新要求。一方面，需要用数据库技术和数据库系统来管理这些复杂数据，以获得数据库系统所具备的许多数据管理功能，如查询、检索、恢复、并发控制、完整性、存储管理等。另一方面，由于网络技术的蓬勃发展，信息处理早已从单用户环境发展到网络环境，这种环境为资源、信息的共享提供了极大的方便，并且由于多机协同工作从而大大提高工作的效率。这两者的结合要求数据库管理系统能够在网络环境或异构环境中管理复杂数据对象。传统的DBMS不能有效地处理复杂的多媒体数据，因而要求使用新的多媒体索引和检索技术。多媒体数据比传统数据复杂得多，关系模型的规范化理论要求数据具有原子性，而多媒体信息通常是由多种媒体类型的数据加上时间因素组合而成，因此传统的关系模型不能适应多媒体数据的存储和处理，而且使用效率也受到影响。采用面向对象的数据库模型来处理复杂对象是比较理想的途径，但OODB尚有许多理论和实现技术没有得到根本解决，用户能接受的OODB产品很少。有些DBMS扩展了一种BLOB的数据类型，以存放多媒体和空间数据，但这是一种没有任何语义解释的字符流方式，由此给用户的应用开发带来了许多不便。所以，多媒体数据库技术是发展中的新技术，与其有关的理论和实践均具有许多研究热点。为什么传统的DBMS不能有效地管理多媒体信息数据？要求采用什么新的技术来支持有效的多媒体信息管理和检索？这就是本书要说明的主要问题。本书综合分析了当前多媒体数据库管理的问题和技术。首先讨论了多媒体数据的主要特征和要求，然后描述了满足这些特征和要求的多媒体数据库管理系统的一般设计问题，讨论了索引和检索文本文档、音频、图像和视频的技术，这些技术的共性是它们都设法从原始媒体数据中抽取主要特征，然后根据存储项和查询的抽取特征向量之间的相似度或距离，设法检索与用户的查询有关的项目。多个媒体类型通常出现在多媒体对象或文档中，捕获这些对象或文档的不同特征或内容所采用的技术是不同的。从原始媒体数据中抽取的特征通常是由多维向量表示的，要计算查询特征向量和每个存储项的特征向量之间的相似性是非常耗时的。本书讨论了如何综合各种索引和检索技术有效地检索多媒体文档，如何能够有效地实现搜索和检索的各种技术和数据结构。多媒体数据库通常是通过网络进行远程存取的。被鉴别为与查询有关的多媒体对象必须从服务器上检索到并传送给客户端进行显示。为了高质量地实现多媒体显示，必须满足服务质量（QoS）等因素在内的一系列要求。本书描述了满足这些要求的计算机体系结构、多媒体存储、操作系统和网络支持等技术。在传统的DBMS以及多媒体数据库管理系统（MMDBMS）中的主要性能指标是效率。检索的有效性（检索相关项目的能力和丢弃不相关项目的能力）也很重要。因为MMDBMS是于使用相似性度量测量的相似性而不是精确匹配来检索项目的，无法抽取多媒体数据的所有特征来设计相似性度量指标，因此可能出现系统判定为相关的一些项目而用户却判定为不相关的情况，还可能出现检索不到相关项的情况。为此，本书讨论了MMDBMS中的性能度量问题。最后还简要描述了当前的多媒体数据检索产品的应用发展和安全与标准化等问题。本书适用于下列读者群体：●高年级的本科生和研究生。可作为多媒体技术和MMDBMS课程教材或参考书。●多媒体数据库管理系统系统设计和开发人员。●关心MMDBMS技术问题的最新研究及发展方向的研究人员。参加本书编写的有李逸波、朱爱红、齐玉东、曲宁、徐宇茹、马赛红、王翌、马琳等，由李逸波统稿和审校。张景生为本书的编写提供了丰富的资料。由于作者的时间和水平有限，书中难免有疏漏和错误之处，敬请读者批评指正。在此，谨向本书所引用资料的作者表示诚挚的感谢。作者"

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第1章概论
1.1墓本概念
1.1.1数据库和数据库管理系统(n3h4S)
1.1.2媒体类型和多媒体
1.2多媒体数据及其特征
1.3关系数据库管理系统(RnDBMS)
1.4信息检索(1R)技术
1.5多媒体索引和检索系统(MIRS)
1.5.1采用MIRS的原因
1.5.2特征抽取、内容表示和索引
1.6MIRS的预期功能
1.7习题
第2章多媒体基础知识
2.1多媒体应用技术
2.1.1多媒体数字音频技术
2.1.2数字图形及图像技术
2.1.3多媒体数字视频技术
2.1.4多媒体动画技术
2.1.5超文本与超媒体
2.1.6光存储技术及其标准化
2.2常见的多媒体文件格式
2.2.1音频文件格式
2.2.2视频文件格式
2.2.3图像文件格式
2.3多媒体关键技术问题
2.4习题
第3章多媒体数据压缩技术
3.1信息表示与编码
3.1.1概述
3.1.2数字图像编码技术
3.2常用的数据压缩技术
3.2.1概述
3.2.2游程长度编码
3.2.3变换编码
3.2.4预测编码
3.3静态图像压缩标准(JPEG)
3.3.1JPEG标准的主要内容
3.3.2JPEG静态图像压缩算法
3.4运动图像压缩标准(MPEG)
3.4.1MPEG标准简介
3.4.2MPEG音频
3.4.3MPEG视频
3.4.4MPEG-1标准
3.4.5MPEG-2标准
3.4.6MPEG-4标准
3.5视频通信编码解码标准
3.5.1H.261标准及H.263标准
3.5.2Intel的Indeo技术
3.5.3苹果公司的QuickTime格式
3.5.4微软的AVl格式
3.5.5Intel的DVI格式
3.6声音压缩标准
3.6.1MP3音频压缩编码
3.6.2RealAudio音频压缩编码
3.7习题
第4章多媒体数据类型和格式
4.1引言
4.2多媒体数据和应用特征
4.2.1存储和带宽要求
4.2.2多媒体信息的语义结构
4.2.3延时和延时抖动要求
4.2.4相关媒体之间的时间和空间关系
4.2.5多媒体数据含义的主观性和模糊性
4.3文本
4.3.1普通文本
4.3.2结构化文本
4.3.3文本压缩
4.4音频
4.4.1音频信号的基本特征
4.4.2音频的数字表示
4.4.3音乐设备数字接口(MIDl)
4.4.4音频压缩
4.5数字图像
4.5.1数字图像表示
4.5.2数字图像的主要参数
4.5.3图像压缩
4.6数字视频
4.6.1数字视频表示
4.6.2视频压缩
4.7向量图形和动画
4.8复合多媒体文档的标准·
4.9MIRS的设计
4.10习题
第5章多媒体系统的数据模型
5.1数据模型和数据模式
5.1.1数据
5.1.2数据模型
5.1.3数据模式
5.2多媒体系统数据模型
5.2.1多媒体系统对数据模型的要求
5.2.2一个通用的多媒体数据模型
5.3数据模型实例
5.3.1VIMS＼rS数据模型
5.3.2一个通用的视频模型
5.3.3ViraSe图像模式结构
5.3.4n扎42多媒体数据模型
5.4习题
第6章多媒体数据库管理系统
6.1引言
6.2MM旧.BMS的体系结构
6.3MM旧BMS的功能
6.3.1数据表示
6.3.2数据操作
6.3.3事务处理
6.3.4元数据管理
6.3.5数据发布
6.3.6存储管理
6.3.7服务质量
6.3.8保持数据完整性和安全性
6.3.9用户接口
6.3.10异构性
6.3.11实时处理
6.4习题
第7章多媒体数据库的设计问题
7.1引言
7.2MMDBMS体系结构
7.3界面设计
7.3.1数据库组
7.3.2查询
7.3.3结果显示
7.4特征抽取、索引和相似性度量
7.4.1特征抽取
7.4.2索弓I结构
7.4.3相似.陛度量
7.5客户机、服务器和通信系统中的QoS保障
7.6其他问题
7.6.1多媒体数据压缩
7.6.2数据表示标准化
7.6.3查询处理和检索
7.6.4共享环境的实现
7.6.5并发控制策略
7.6.6完整性维护
7.7习题
第8章文本文档的索引和检索
8.1引言
8.21R系统和DBMS之间的区别
8.3自动文本文档索引和布尔检索模型
8.3.1基本的布尔检索模型
8.3.2文件结构
8.3.3条目操作和自动索引
8.3.4自动文档索引小结
8.4矢量空间检索模型
8.4.1基本的矢量空间检索模型
8.4.2相关反馈技术
8.5概率检索模型
8.6基于集群的检索模型
8.6.1集群的产生
8.6.2基于集群的检索
8.7非传统的IP方法
8.8性能度量
8.9不同的IR技术之间的性能比较
8.10WWW搜索引擎
8.10.1www简介
8.10.2资源发现
8.10.31R系统和WWW搜索引擎的主要区别
8.10.4WWW搜索引擎的一般结构
8.10.5搜索弓I擎Google
8.11习题
第9章音频的索引和检索
9.1引言
9.2主要音频性能和特征
9.2.1音频时域特征的提取
9.2.2音频频域特征的提取
9.2.3频谱图
9.2.4主观特征
9.3音频分类
9.3.1不同类型声音的主要特征
9.3.2音频分类方法
9.4语音识别和检索
9.4.1语音识别
9.4.2发音者识别
9.5音乐的索引和检索
9.5.1结构化音乐和声音效果的索引和检索
9.5.2基于样本的音乐的索引和检索
9.6利用音频和其他媒体之间的关系进行索引和检索
9.7小结
9.8习题
第10章图像索引和检索
10.1引言
10.2图像索引和检索的主要方法
10.3基于文本的图像检索技术
10.4基于内容的图像索引和检索技术(CBIR)
10.4.1基于内容的图像索引和检索技术简介
10.4.2基于内容的图像检索系统体系机构
10.5基于颜色的图像索引和检索技术
10.5.1基于颜色的图像检索技术
10.5.2基本技术的改进
10.6基于形状的图像检索
10.6.1常用术语和一些简单的形状度量方法
10.6.2不变矩
10.6.3傅立叶形状描述符
10.6.4重要边界的直方图
10.6.5感兴趣点的排序列表
10.6.6弹性模板匹配
10.6.7基于区域的形状表示和相似性度量
10.7基于纹理的图像检索
10.8基于压缩图像数据的图像索引和检索
10.8.1基于DCT系数的图像索引和检索
10.8.2基于小波系数的图像索引和检索
10.8.3基于VQ压缩数据的图像索引和检索
10.9其他图像索引和检索技术
10.9.1以基于模型的压缩为基础的图像检索
1.0.9.2基于空间关系的图像检索
10.10综合图像索引和检索技术
10.10.1QBIC
10.10.2V1rage图像搜索引擎
10.10.3webSEEK
10.10.41mageRoverWWW搜索引擎.
10.11小结
10.12习题
第11章视频索引和检索
11.1引言
11.2视频特征分析
11.2.1视频基本知识
11.2.2视频特征
11.3基于镜头的视频索引和检索综述
11.4视频镜头检测或分割
11.4.1基本的视频分割技术
11.4.2用渐进变化检测镜头边界
11.4.3防止虚假的镜头检测
11.4.4其他镜头检测技术
11.4.5压缩视频的分割
11.5视频索引和检索
11.5.1基于r视频镜头帧的索引和检索
11.5.2基于动态信息的索引和检索
11.5.3基于对象的索引和检索
11.5.4基于注释的索引和检索
11.5.5视频索引和检索的综合方法
11.6有效的视频表示和抽象
11.6.1题目或主题分类
11.6.2动态图标或视频图标
11.6.3视频横幅
11.6.4剪辑图
11.6.5分级视频浏览器
11.6.6故事板
11.6.7马赛克
11.6.8情景转换图
11.6.9视频剪辑
11.7视频检索技术的现状和未来
11.7.1现有视频检索系统
11.7.2视频检索发展趋势
11.8小结
11.9习题
第12章综合的多媒体索引和检索
12.1引言
12.2综合的索引和检索技术
12.2.1综合的音频索引和检索
12.2.2综合的图像索引和检索
12.2.3综合视频索引和检索
12.2.4基于单个特征所获得的结果的合并
]2.2.5媒体变换.
12.3多媒体信息管理的一般体系结构
12.4用户界面
12.4.1多媒体创作和注释
12.4.2搜索和浏览
12.4.3结果显示和相关反馈
12.5系统实例介绍
12.5.1QBIC
12.5.2Monash大学开发的综合的WWW图像搜索引擎
12.5.3MetaSearch引擎
12.6习题
第13章分布式多媒体数据库的系统支持
13.1引言
13.2QoS管理
13.2.1定义
13.2.2通用的QoS框架结构
13.2.3QoS规定
13.2.4许可控制和QoS协商
13.2.5保障的不同级别
13.2.6提供QoS保障
13.2.7QoS处理的一个例子
13.3多媒体系统的设计目标
13.4多媒体数据存储设备和管理
13.4.1多媒体存储服务器要求
13.4.2存储设备
13.4.3磁盘中的数据位置
13.4.4磁盘调度及许可控制
13.4.5提供用户交互功能
13.4.6服务器配置和网络连接
13.4.7多媒体数据的存储和管理
13.5多媒体计算机体系结构
13.5.1多媒体处理器体系结构
13.5.2多媒体计算机体系结构
13.6多媒体操作系统
13.6.1多媒体操作系统要求
13.6.2多媒体操作系统的设计问题
13.6.3常规的分时操作系统和实时特征的结合
13.6.4数据复制问题解决方案
13.6.5降低上下文和域交换开销的解决方案
13.6.6QoS支持
13.7多媒体网络
13.7.1适合于多媒体通信的网络特征
13.7.2异步传输模式(ATM)
13.7.3网络性能保障
13.8多媒体传输协议
13.8.1多媒体传输协议的要求
13.8.2传统的传输协议
13.8.3资源保留协议
13.8.4实时传输协议(RTP)
13.8.5其他的多媒体传输协议：HeiTP和Telnet
13.9整体同步表现效果
13.9.1同步规范
13.9.2多媒体失步的原因分析
13.9.3取得多媒体同步的机制
13.9.4基于QoS框架结构的最终解决方案
13.10习题
第14章多媒体信息检索的有效性度量
14.1引言
14.2人工判断数据的收集.
14.2.1收集相关数据的三种常用的方法.
14.2.2数据收集方法的选择.
14.2.3标准测试数据库的必要性.
14.3查全率和精确度对(RPP)
14.4加权命中的百分比(PWH)
14.5相似度排序的百分比(PSR)
14.6常用效能度量方法的适用性
14.6.1一个数值例子
14.6.2PSR、PWH和RPP的优点与缺点
14.7修改的RPP
14.8影响检索效能的因素
14.9习题
第15章产品、应用和发展
15.1多媒体信息索引和检索领域的一些主要产品·.
15.1.11BM的DB2通用数据库及Virage产品
15.1.2国防科技大学研制的多媒体数据库系统
15.1.3达梦(DM)数据库
15.1.4CNKI知识网络服务平台KNS3.0
15.2个性化服务(hdividualService)
15.2.1信息过滤系统(1F)与信息查询系统(1R)
15.2.2Metadata的个性化服务系统
15.3多媒体索引和检索的应用
15.3.1WWW多媒体搜索引擎
15.3.2数字图书馆
15.3.3视频点播(VOD)系统
15.3.4近期研究的音频检索问题
15.4多媒体安全
15.4.1提供隐私性和秘密性
15.4.2身份认证
15.4.3版权保护
15.5MPEG—7
15.6习题
附录
附录A支持流媒体传输的网络协议
附录B彩色表示
附录C缩写词表
参考文献