【正文】 基于內(nèi)容的查詢時(shí)，無(wú)法像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索那樣采用關(guān)鍵 字確切查詢一個(gè)特定記錄，常常只能用相似性進(jìn)行查詢 。 建立數(shù)據(jù)模型是設(shè)計(jì)基于內(nèi)容檢索的視頻數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)和核心 .由于視頻數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)涉及的理論和技術(shù)眾多，目前還沒(méi)有表示視頻數(shù)據(jù)模型的經(jīng)典完善的理論及技術(shù)，在這一方面國(guó)內(nèi)研究成果甚微，國(guó)外已有不少研究成果，已提出了基于視頻分割的數(shù)據(jù)模型、基于層次標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型等幾種 。 第二章 視頻數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型 基于內(nèi)容檢索對(duì)視頻數(shù)據(jù) 模型的要求 由于視頻具有時(shí)空兩維特性和復(fù)雜的邏輯結(jié)構(gòu)，因此，基于內(nèi)容檢索對(duì)視頻數(shù)據(jù)模型有以下基本要求 : 1)支持多層視頻結(jié)構(gòu)抽象 :把整個(gè)視頻在不同的層次上分段，不同的層次從不同的角度反映了視頻所包含的信息，這樣就形成了視頻流的多層抽象 .在每一層，允許加人附加信息，使得更容易理解所涉及到的視頻信息內(nèi)容，更好地支持視頻瀏覽，簡(jiǎn)化視頻索引和存儲(chǔ)組織 。 3)支持?jǐn)?shù)據(jù)獨(dú)立性 :數(shù)據(jù)獨(dú)立性是一個(gè) DBMS 應(yīng)該提供的基本的透明性 .其優(yōu)點(diǎn)之一是共享和重用視頻數(shù)據(jù) .由于視頻數(shù)據(jù)量非常大，這一點(diǎn)在視頻數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題 。 5)支持共享和重用 :當(dāng)視頻流分為多級(jí)結(jié)構(gòu)單元 (如鏡頭、場(chǎng)景 )后，用戶可能需要以這些基本單元為基礎(chǔ)，通過(guò)區(qū)間投影、合并及重疊等操作運(yùn)算，形成新的視頻流 。 擴(kuò)充關(guān)系數(shù)據(jù)模型沒(méi)有捕捉數(shù)據(jù)實(shí)體之間語(yǔ)義關(guān)系、時(shí)態(tài)關(guān)系和空間關(guān)系，基于該數(shù)據(jù)模型的視頻數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的存取 。 視頻數(shù)據(jù)模型 基于視頻分割的數(shù)據(jù)模型 這種數(shù)據(jù)模型由 Hampapur 博士提出，此模型通過(guò)研究不同視頻數(shù)據(jù)的應(yīng)用及生成來(lái)作為視頻數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的依據(jù) .該數(shù)據(jù)模型主要使用兩種分段標(biāo)準(zhǔn)分割視頻數(shù)據(jù) :語(yǔ)法分段準(zhǔn)則和語(yǔ)義分段準(zhǔn)則 .視頻段由起始幀 tb和結(jié)束幀 te定義，并具有 n 種不同的特征 (F1F2,...， Fn)，每個(gè)特征 對(duì)應(yīng)一種特征類型，分別為(W1 ,W2 ,... ， Wn).特征的分類依據(jù)是內(nèi)容依賴性、時(shí)間延展性和是否需要標(biāo)記等原則 。 基于層次標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)模型 由于基于視頻分割的數(shù)據(jù)模型缺乏靈活性， Swanberg 等人提出了基于層次的模型 .模型的最底層是鏡頭 (shot)，基于內(nèi)容的鏡頭描述采用從鏡頭本身提取的視頻特征 (如圖像、聲音等 )作為鏡頭的屬性一旦確定了合適的算法，這種描述可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，而且由于特征取自視頻本身，因此具有較完整的代表性 .根據(jù)不同鏡頭的時(shí)空相關(guān)性，可以從語(yǔ)義上構(gòu)成場(chǎng)景 (scene)，多個(gè)具有內(nèi)在聯(lián)系的場(chǎng)景組成序列 (sequence)，相關(guān)聯(lián)的序列又組成復(fù)合單元 。 時(shí)間描述類模型 視頻數(shù)據(jù)的重要特征是具有時(shí)間和空間兩維結(jié)構(gòu)，將時(shí)間維引入模型 .Breiteneder 在文 [2]中提出一種以時(shí)間線為基礎(chǔ)的模型，此模型中有四類實(shí)體 :影片 (movie)實(shí)體表達(dá)由多個(gè)信道 (tracks)組成的視頻信息結(jié)構(gòu) ?？捎靡曨l代數(shù)把視頻的復(fù)雜的嵌套邏輯關(guān)系模型化 。支持基于視頻內(nèi) 容、邏輯結(jié)構(gòu)及空間組成的存取 。在模型的結(jié)點(diǎn)上承載了視頻的合成描述、表現(xiàn)、查詢及瀏覽信息，在模型的層次結(jié)構(gòu)上表達(dá)了視頻的層次、嵌套結(jié)構(gòu) . 由上述特點(diǎn)可看出，代數(shù)視頻數(shù)據(jù)模型既包含了視頻數(shù)據(jù)的分段及時(shí)間關(guān)系，又為視頻段提供了描述其內(nèi)容的特征信息，支持基于內(nèi)容的檢索，還定義了視頻表現(xiàn)特征，因此是一個(gè)較為完善的模型 . 模型的提出者已依照此模型建立了一個(gè)原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以從視頻數(shù)據(jù)中抽取視頻屬性信息并支持基于內(nèi)容存取和視頻播放，此系統(tǒng)已用電視廣 播新聞、商業(yè)及電影等視頻素材進(jìn)行了試驗(yàn) . 這一模型主要考慮的是視頻的編輯和生成，在視頻內(nèi)容索引和查詢效率上存在不足，該模型還需進(jìn)一步改進(jìn)或補(bǔ)充，如引人超媒體鏈，以便使用戶可鏈接存在于不同視頻集合中的視頻結(jié)點(diǎn) . 通用的視頻數(shù)據(jù)框架模型 Hjelsvold 提出了一種通用的視頻數(shù)據(jù)框架 模型，此模型借助實(shí)體 — 聯(lián)系圖建立了一個(gè)較清晰的概念模型，提供了核心的概念及模塊 。模型建立中使用了面向?qū)ο?技術(shù)，每個(gè)視頻對(duì)象都有唯一的對(duì)象標(biāo)識(shí)符 。模型中定義了視頻查詢代數(shù)，可對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行方便的操作 . 通用的視頻數(shù)據(jù)框架模型的出發(fā)點(diǎn)是企圖建立一種通用的視頻數(shù)據(jù)模型，Video STAR 是依據(jù)該模型建立起來(lái)的一個(gè)視頻存儲(chǔ)及檢索實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) . 該模型的一個(gè)缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用中會(huì)受到一定的限制，而且該模型只提出一種框架，在視頻對(duì)象的封裝、繼承、共享、索引生成等方面沒(méi)有進(jìn)行深人探討 . 擴(kuò)充的面向?qū)ο蟮?視頻數(shù)據(jù)模型 胡宏斌在其博士論文中提出了一種擴(kuò)充的面向?qū)ο蟮囊曨l數(shù)據(jù)模型，該模型中一個(gè)視頻對(duì)象可以是任何一段視頻序列，包括視頻文檔、劇情、場(chǎng)景或鏡頭，視頻對(duì)象定義為 : O= (OID, I, FOID, COID, V)，其中 1) OID 是對(duì)象標(biāo)識(shí)符，它由中間件 — 對(duì)象標(biāo)識(shí)符代理 (Video Object Surrogate)來(lái)統(tǒng)一管理 。 3) FOID 是直接父對(duì)象標(biāo)識(shí)符 。 5) V 是一 n 元對(duì)， [a1。...an,vn]，其中 ai≤ i≤ n 是屬性名， vi是屬性值，屬性值可遞歸地定義為一對(duì)象 . 該模型的運(yùn)算體系分為兩類，一類是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)算體系，另一類是視頻數(shù)據(jù)模型所特有的視頻合成運(yùn)算體系 .視頻合成運(yùn)算有區(qū)間投影運(yùn)算、視頻對(duì)象合并運(yùn)算和視頻對(duì)象重疊運(yùn)算 . 該模型及支持對(duì)視頻的多級(jí)結(jié)構(gòu)抽象，又能夠反映其復(fù)雜的時(shí)空關(guān)系，視頻對(duì)象標(biāo)識(shí)符代理機(jī)制可以解決分布式環(huán)境下視頻對(duì)象標(biāo)識(shí)符的分配問(wèn)題，其分段規(guī)則還可以表現(xiàn)視 頻的多級(jí)結(jié)構(gòu)，圖結(jié)構(gòu)的類層次可以表現(xiàn)各種類型視頻的豐富特征和內(nèi)容，通過(guò)完善的運(yùn)算體系，這一模型還支持視頻對(duì)象的共享和重用 .該模型在傳統(tǒng)的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，可以滿足基于內(nèi)容視頻檢索的基本要求 。其發(fā)展已 經(jīng)歷了網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ?，而進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)將是多媒體數(shù)據(jù)模型。通常視頻數(shù)據(jù)可以用幀、鏡頭和場(chǎng)景來(lái)描述。鏡頭是由連續(xù)記錄的一個(gè)或一系列幀組成，它是視頻數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)單元，鏡頭常 用于表示時(shí)問(wèn)和空間 續(xù)的一個(gè)動(dòng)作。 為了視頻檢索的需要，可將視頻數(shù)據(jù)分割成一個(gè)個(gè)鏡頭。每個(gè)鏡頭都有唯一的標(biāo)識(shí)符，每一區(qū)問(wèn)可以由起始幀和結(jié)束幀來(lái)表示，它代表一個(gè)連續(xù)的視頻幀序列。因此鏡頭可定義為 :(標(biāo)識(shí)符，區(qū)問(wèn)，屬性 /值或特征值集合 )。通?；趦?nèi)容檢索的視頻數(shù)據(jù)庫(kù) 由兩個(gè)子系統(tǒng)組成，即數(shù)據(jù)庫(kù)生成子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)查詢子系統(tǒng)。 圖 1 視頻數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)生成子系統(tǒng)包括原始視頻流、視頻分割、代表幀和特征提取等模塊。數(shù)據(jù)庫(kù)查詢子系統(tǒng)包括查詢語(yǔ)言或示例、提取特征、計(jì)算相似度等模塊。 目前視頻數(shù)據(jù)模型建立中存在的問(wèn)題 1)視頻數(shù)據(jù)中各對(duì)象之間的空間關(guān)系是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，如對(duì)象的識(shí)別、跟蹤都是目前正在研究的問(wèn)題 . 2)由于目前還不具有全自動(dòng)圖像和語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，數(shù)字視頻還不能很容易地進(jìn)行特征內(nèi)容的抽取 . 3)目前關(guān)于視頻數(shù)據(jù)獨(dú)立性的問(wèn)題、視頻數(shù)據(jù)共享和重用問(wèn)題還沒(méi)有得到完全解決 . 4)表示視 頻數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一理論及方法還沒(méi)有形成，目前研究者各自從不同的方向?qū)σ曨l數(shù)據(jù)模型進(jìn)行討論，所建立的視頻數(shù)據(jù)模型一般也只反映或視頻數(shù)據(jù)的某一類特征，其應(yīng)用也側(cè)重于某一領(lǐng)域 . 5)受目前圖像理解、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人工智能等學(xué)科發(fā)展水平的限制，視頻數(shù)據(jù)自動(dòng)地分段及抽取視頻的高級(jí)語(yǔ)義特征還存在不少困難，因此目前不應(yīng)對(duì)視頻數(shù)據(jù)模型提出過(guò)高的不切實(shí)際的要求，而應(yīng)以建立有限自動(dòng)化且應(yīng)用于某些特定領(lǐng)域的模型為目標(biāo) 。 第三章 工具介紹 Delphi 簡(jiǎn)介 Delphi 的出現(xiàn)打破 了 V 承可視化編程領(lǐng)域一統(tǒng)天下的局面。它還是真正的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言。許多人當(dāng)時(shí)都認(rèn)為Pascal 是最有前途的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，并預(yù)測(cè) Delphi 將會(huì)成為可視化編程的主流環(huán)境。它的數(shù)據(jù)庫(kù)功能也挺強(qiáng)的，是開(kāi)發(fā)中型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 理想的編程工具。而且它擁有和 VB 差不多一樣的功能，而且一樣能應(yīng)用 API 函數(shù)，這在控制 Windows 很有用。它使用了 Microsoft Windows 圖形用戶界面的許多先進(jìn)特性和設(shè)計(jì)思想，采用了彈性可重復(fù)利用的完整的面向?qū)ο蟪绦蛘Z(yǔ)言 (ObjectOriented Language)、當(dāng)今世界上最快的編輯器、最為領(lǐng)先的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。 Delphi 的基本形式 Delphi 實(shí)際上是 Pascal 語(yǔ)言的一種版本，但它與傳統(tǒng)的 Pascal 語(yǔ)言有天壤之別。在骨架上即使沒(méi)有附著任何東西，仍可以嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)運(yùn)行。缺省的應(yīng)用程序是一個(gè)空白的窗體 (Form)，您可以運(yùn)行它，結(jié)果得到一個(gè)空白的窗口。因此，可以說(shuō)應(yīng)用程序框架通過(guò)提供所有應(yīng)用程序共有的東西，為用戶應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。您所需要做的，只是在程序中加入完成您所需功能的代碼而已。由于您并未告訴它接收到用戶輸入后作何反應(yīng)，窗口除了 響應(yīng) Windows 的基本操作 (移動(dòng)、縮放等 )外，它只是接受用戶的輸入，然后再忽略。 面向?qū)ο缶幊痰母拍? 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) (ObjectOriented Programming，簡(jiǎn)記為 OOP)是 Delphi誕生的基礎(chǔ)。它通過(guò)給程序中加 入擴(kuò)展語(yǔ)句，把函數(shù) “封裝 ”進(jìn) Windows 編程所必需的 “對(duì)象 ”中。 說(shuō)它是一場(chǎng)革命，不是對(duì)對(duì)象本身而言，而是對(duì)它們處理工作的能力而言。除非整個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境都是面向?qū)ο蟮模駝t對(duì)象產(chǎn)生的好處還沒(méi)有帶來(lái)的麻煩多。 一些早期的具有 OOP 性能的程序語(yǔ)言如 C++,Pascal,Smalltalk 等，雖然具有面向?qū)ο蟮奶卣?，但不能輕松地畫(huà)出可視化對(duì)象，與用戶交互能力較差，程序員仍然要編寫(xiě)大量的代碼。您不必自己建立對(duì)象，只要在提供的程序框架中加入完成功能的代碼，其余的都交給 Delphi 去做。它允許在一個(gè)具有真正 OOP 擴(kuò)展的可視化編程環(huán)境中，使用它的 Object Pascal 語(yǔ)言。 數(shù)據(jù)庫(kù) 技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念 管理信息系統(tǒng)的最綜實(shí)現(xiàn)還需要數(shù)據(jù)庫(kù)的支持。當(dāng)人們面對(duì)一大堆信號(hào)和數(shù)據(jù)記錄時(shí)，如“產(chǎn)品”信息包括上千種產(chǎn)品的名稱、供應(yīng)商、類別、單價(jià)、數(shù)量、庫(kù)存量等。這時(shí)人們首先想到的是利用數(shù)據(jù)庫(kù)將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)?？梢哉f(shuō)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)有機(jī)的整體，這便于用戶進(jìn)行統(tǒng)一管理，方便進(jìn)行查 找、檢索、統(tǒng)計(jì)等操作。 數(shù)據(jù)庫(kù)的性質(zhì)是由其中的數(shù)據(jù)模型決定的。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)，都是依照關(guān)系模型進(jìn)行存儲(chǔ)的，因此其數(shù)據(jù)庫(kù)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是為使用數(shù)據(jù)庫(kù)而設(shè)置的軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的核心和管理對(duì)象。 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的目標(biāo)是建立一個(gè)滿足用戶長(zhǎng)期需求的產(chǎn)品。把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且這些數(shù)據(jù)庫(kù)帶有功能完備、高效能的應(yīng)用。并且，近年來(lái)，隨著 World Wide Web(WWW)的猛增及 Inter技術(shù)的迅速發(fā)展，使得數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)之時(shí)成為最熱門(mén)技術(shù)之一。它主要包括四個(gè)要素：用戶數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、索引和應(yīng)用元數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是由若干張完成關(guān)系模型設(shè)計(jì)的二維表組成的。一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由若干個(gè)數(shù)據(jù)表組成，數(shù)據(jù)表又由若干個(gè)記錄組成，而每一個(gè)記錄是由若干個(gè)以字段屬性加以分類的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的。也就是說(shuō)，每一個(gè)數(shù)據(jù)表是靠自身的文件名與其他文件保持獨(dú)立，一個(gè)文件名代表一個(gè)獨(dú)立的表文件。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中各個(gè)數(shù)據(jù)表的獨(dú)立性，使用戶在使用數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)時(shí)，可以簡(jiǎn)捷、方便地存取和傳輸。數(shù)據(jù)表之間的這種相關(guān)性是依靠每一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)表內(nèi)部具有相同屬性的字段建立的。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由于以具有與數(shù)學(xué)方法相一致的關(guān)系模型設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)表為基本文件，不但每個(gè)數(shù)據(jù)表之間具有獨(dú)立性，而且若干個(gè)數(shù)據(jù)表間又具有相關(guān)性，這一特點(diǎn)使其具有極大的 優(yōu)越性，并能得以迅速普及。以面向系統(tǒng)的觀點(diǎn)組織數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)具有最小的冗余度，支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 由于數(shù)據(jù)具有共享性，使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)能為多個(gè)用戶服務(wù)； 安全性控制可防止未經(jīng)允許的用戶存取數(shù)據(jù)； 完整性控制可保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性；并發(fā)性控制可防止多用戶并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)由于相互干擾而產(chǎn) 生的數(shù)據(jù)不一致。 DBMS是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心組成部分。 DBMS 總是基于某種數(shù)據(jù)模型，可以把 DBMS 看成是某種數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的具體實(shí)現(xiàn)。 MS SQL Server2021 就是一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。關(guān)系模型主要是用二維表格結(jié) 構(gòu)表達(dá)實(shí)體集，用外鍵表示實(shí)體間聯(lián)系。關(guān)系模式相當(dāng)于前面提到的記錄類型，它的實(shí)例稱為關(guān)系，每個(gè)關(guān)系實(shí)際上是一張二維表格。關(guān)系模型是數(shù)學(xué)化模型。 DBMS 的特點(diǎn)和功能可以分為三個(gè)子系統(tǒng)：設(shè)計(jì)工具子系統(tǒng)、運(yùn)行子系統(tǒng)和DBMS 引擎。它典型地包含產(chǎn)生表 、窗體、查詢和報(bào)表的工具。 運(yùn)行子系統(tǒng)處理用