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第四章 多媒体信息存储与检索 本章目录 第一节 引言 随着信息时代的到来，信息多元化程度加深，人们不再满足于单一的文本交流。多媒体技术的出现，使得信息的表达方式更生动、更容易被人们所理解，因此迅速成为信息存在的主要方式。 第一节 引言 传统的信息检索系统只处理文本和非结构化的数据，信息是以离散的形式 (如字符、数字等) 存储在关系数据库中，并以结构化查询语言(SQL) 或超链接来进行查询检索；而多媒体数据则是连续的、形式多样的、海量的信息，并且多媒体数据 (如图像、视频) 在不同的人眼中可能有不同的理解，要把所有不同的解释都用关键字(文本或数字) 来表示显然是不可能的。另外，关键字不能有效地表示视频数据的时序特征，也不支持语义关系，因此需要开发出一种新的检索技术来检索多媒体数据。为了适应这一需求, 人们提出了基于内容的多媒体信息检索思想。 第二节 多媒体技术概述 4.2.1 多媒体的概念 （一）媒体的含义 “媒体”一词的含义很多，但在计算机领域中主要有两层含义：一是指信息的物理载体，如磁盘、磁带、光盘等；另一是指信息的表现或传播形式，如声音、文字、图像、动画等。根据国际电信联盟（ITU：International Telecommunication Union）电信标准部推出的ITU-TI.374建议的定义，可以将媒体划分为如下五类： （1）感觉媒体（2）表示媒体（3）表现媒体 （4）存储媒体（5）传输媒体 4.2.1 多媒体的概念 （二）多媒体的含义 在人们的日常谈论中，多媒体的“媒体”常常泛指“感觉媒体”，但多媒体技术所处理的“媒体”主要是指“表示媒体”，而“多”则表示信息表示媒体的多样化。 现在的多媒体技术往往与计算机联系在一起，是指利用计算机技术把各种信息媒体综合一体化，使它们建立起逻辑联系，并进行加工处理的技术。所谓加工处理主要是指对这些媒体的录入、对信息进行压缩和解压缩、存储、显示、传输等。因此，多媒体不是“混媒体”。尽管包含的媒体元素很多，但并非机械地将他们拼凑在一起。 4.2.2 多媒体技术的关键特征 多媒体技术主要体现出综合处理多种媒体信息的特点，包括信息载体的： （1）多样性 （2）集成性 （3）交互性 （4）实时性 （5）互补性 这5个特性缺一不可。其中，多样性、实时性和互补性是基础，集成性是手段、方式或形式，交互性是核心或灵魂。 4.2.3 多媒体技术的主要研究内容 多媒体技术的研究内容包括：多媒体数据处理技术，如多媒体数据模型、多媒体数据压缩、多媒体数据存储与检索技术等；多媒体数据传输技术，如多媒体网络技术、多媒体视频点播技术等；多媒体专用设备技术，如多媒体专用芯片技术、多媒体专用输入/输出技术等。本章内容将只对多媒体数据处理技术作出阐述。 第三节 多媒体数据模型 4.3.1 多媒体数据模型概述 （一）多媒体数据模型的概念 数据模型是数据库系统中的术语,用来表示实体以及实体间的联系。数据库的数据模型由三部分组成：数据库的数据结构、数据库操作集合和完整性规则集合。其中，最重要的部分是反映能够数据库逻辑结构的数据结构，因为数据模型的作用就是能清晰地表示数据库的逻辑结构，以便使用户更有效地存取数据。最著名的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。 4.3.1 多媒体数据模型概述 （二）多媒体数据模型的体系结构 一个完整的多媒体数据模型应该是对多媒体信息系统的信息和数据的内容、不同媒体对象或由它们合成的复合对象的表现、内容与表现之间的映射/对应关系进行组织结构上的抽象概括和规范描述的一个整体。 4.3.1 多媒体数据模型概述 （三）多媒体数据模型的种类 多媒体数据模型的分类没有定则。基于不同结构不同层次，可以将其分为超媒体模型、时基媒体模型、基于媒体内容模型、文献模型和信息元模型等。基于模型的性质，又可以将其分为表现模型和同步模型。基于不同的建模方法，则可将其分为NF2数据模型、面向对象数据模型和对象-关系模型等。 4.3.2 图像的数据模型 4.3.3 音频的数据模型 音频信息也可以采用文本处理的方法，选择主题词、关键词对音频内容加以人工标引，揭示音频的主题内容及特征，例如对于一首歌曲，歌词就是它的内容描述。但这些仍属于传统文本处理的范畴，它与基于音频内容的特征处理完全不同。所谓基于音频内容的特征处理方法，就是针对音频信息的物理样本、基本属性等进行分析处理，通过数学与统计学方法来获得音频信息物理、听觉、语义等不同层次（或级别）上的特征，并揭示特征之间的相互关系。 下面就介绍几个通过短时处理技术得到的比较常用而且重要的特征:（一）音调（二）响度（三）过零率（四）亮度（五）带宽 4.3.4 视频的数据模型 视频就是一组连续的静态图像按照时间的顺序连续更换形成的