佘俊伟，郭 韵
（1.广西民族大学相思湖学院，广西 南宁 530008；2.上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620）
0 引 言
随着我国信息技术不断发展，多媒体技术已广泛应用于人类生活、工作中，多媒体技术具有多种信息类型，如何高效利用多媒体技术中的信息资源，令多媒体技术发挥其优势极为重要。我国已步入信息化社会，海量信息传输对网络信息处理技术要求越来越高，但网络中存在的大量异构信息，令信息资源无法发挥作用[1]。所以信息共享是目前信息处理技术的重要目标，重组信息令信息实现资源共享已成为目前信息处理领域亟需解决的问题。
虚拟数据库是目前存储以及处理网络中海量数据的重要方式，虚拟数据库内存在大量结构以及语义具有冲突的异构信息资源，需要通过有效的重组技术实现异构信息统一化，令大量异构信息发挥作用[2]。
目前的虚拟数据库重组系统缺少可扩展性以及实用性，部分虚拟数据库重组系统仅可重组文本等类型的信息，对于视频、图像等多媒体信息无法实现重组[3]。设计基于多媒体技术的虚拟数据库资源重组系统，利用多媒体技术建立虚拟数据库，并将高效的数据库资源重组技术应用于虚拟数据库中，可令不同类型的数据源实现参数统一化，通过统一数据接口即可实现信息数据共享[4]，有效解决不同类型数据源的异构性，实现虚拟数据库内数据源的可扩展性。
1 虚拟数据库资源重组系统
1.1 系统总体结构
所设计基于多媒体技术的虚拟数据库资源重组系统选取关系数据库数据集以及数据服务数据集作为数据源以及扩展数据源，通过建立多媒体技术的虚拟数据库作为异构数据源局部模式的统一定义，异构数据源的元数据通过局部模式用作虚拟数据库的数据字典，通过相同全局模式的元数据定义实现不同模式间的相互映射[5]，有效解除虚拟数据库内异构数据源数据结构的异构性质。将差异属性的数据源特性有效包装，通过数据的参数化提升数据源的可扩展性，令虚拟数据库内数据源实现“即插即用”。
基于多媒体技术的虚拟数据库资源重组系统总体结构图如图1 所示。
图1 系统总体结构
基于多媒体技术的虚拟数据库资源重组系统主要包括查询解析模块、查询分解模块、查询调度模块、元数据管理模块、数据库访问模块以及异构数据处理模块六部分。通过查询解析模块处理用户所提交查询请求，系统依据用户所提交请求建立查询模式文件的查询请求XML 文档，通过查询解析模块，有效判断用户所提出模式文档的合法性，并判断用户所需查询数据源以及数据为已注册或未注册[6]，查询解析结束后，将解析结果发送至查询分解模块；查询分解模块接受查询解析模块解析后，结果依据不同数据源的查询请求和局部模式，针对不同数据源建立子查询请求，不同数据源用户全部请求信息均包括在子请求数据内；不同数据源工作模块通过查询调度模块协调，资源重组系统为分布式数据源，因此不同模块需要依据数据源信息调度查询全过程，提升资源重组效率[7]；通过元数据管理模块实现数据源相关信息的注册、管理以及组织，元数据管理模块将知识主题作为基础，利用XML Schema 共聚将信息的元数据设置为全局模式，利用映射机制将全局模式的元数据设置为不同数据源的局部模式，通过以上过程可利用原数据信息避免不同数据源结构产生冲突[8]；数据库访问模块需要依据不同数据源局部模式一致，提供至上层数据访问服务，通过数据库访问模块可有效避免异构数据源的数据类型以及本地SQL 语言等资源异构性；利用异构数据处理模块通过虚拟数据库资源重组技术并依据全局模式将用户所访问异质数据建立与SML 形式相同的同质数据[9-10]，实现基于多媒体技术的虚拟数据库资源重组。
1.2 多媒体技术的虚拟数据库
系统所建立多媒体技术的虚拟数据库主要包括多媒体数据库、数据库引擎、用户界面以及三维模型的格式转换模块四部分。
利用多媒体数据库实现三维模型数据的文字、语音、数据结构、视频以及多媒体信息资源，通过多媒体数据库展示资源重组系统的全部数据，并有效提供不同类型多媒体数据的操作接口；数据库引擎中包含众多函数库，通过大量的函数库表达以及绘制多媒体数据虚拟场景，数据库引擎中包含图像、视频、音频、动画模块、文本处理、交互处理模块以及引擎内核；利用用户界面实现多媒体技术的虚拟数据库不同虚拟场景管理以及用户交互[11]；通过三维模型的格式转换模块可将通过建模工具形成的模型设置为系统所定义数据结构。
多媒体技术的虚拟数据库结构图如图2 所示。虚拟数据库内存在众多多媒体信息，其中，包括三维动画、视频资料、语音、图片等众多不同类型的文件，利用二进制方式将多媒体数据处理后发送至数据库资源重组系统内，建立适合多媒体信息存储的不同字段类型，通过该数据库存储多媒体信息流[12]，系统运行时从多媒体技术的虚拟数据库中调取存储的多媒体数据流，经过重组技术处理后展示用户所需的信息数据。
图2 多媒体技术的虚拟数据库结构
1.3 虚拟数据库资源重组技术
多媒体技术的虚拟数据库中包含大量不同类型的多媒体数据，为提升数据库资源重组能力[13]，所需信息数据经过预处理后，将不同类型的信息数据建立子虚拟数据库，选取相关规则挖掘方法获取的规则词设置为扩展信息[14]，设虚拟数据库内数据为X →Y 的蕴含式，且X,Y ⊆I， X ∩Y =∅ ， I = { i1,i2,…,im}与 H ={h1,h2,…,hm}分别表示项集合以及事务的集合。数据库资源重组技术框架如图3 所示。
图3 虚拟数据库资源重组技术结构
设i 为虚拟数据库内的子数据库，利用常微分方程表示子数据库状态模型如下：
获取虚拟数据库内数据的资源重组形式模型如下：
利用关联规则关系图以及资源重组形式模型优化虚拟数据库的资源重组[15]。
多媒体技术的虚拟数据库采用重组关联规则关系表示如下：
式中：V 与Q 分别表示节点集合以及边的集合；f与l分别表示从节点集合至非负实数集合的函数以及节点的度数。获取关联规则的WordNet 图节点兴趣度值如下：
用q=(q1,q2,…,qm)表示原查询数据，关联规则关系的临近词项相关度与索引递进时间为rk时，用s ∈{rk,rk+1}表示虚拟数据库分布式状态耦合控制信号采样时间间隔，可得：
式中：J*表示相关度；x( s;rk+1)表示权值；Li表示增益特征；表示相邻矢量。
式中ρmax表示最大回归矢量。
通过以上公式获取虚拟数据库关联规则关系，并将获取的关联规则关系代入式（2）中，实现虚拟数据库资源重组。
2 实验分析
为检测本文设计基于多媒体技术的虚拟数据库资源重组系统对虚拟数据库资源重组的有效性，选取CPU为英特尔酷睿4 核I3 9100，内存为8 GB，操作系统为Window 10 的计算机，采用Matlab 仿真平台，利用Java语言编译本文系统，建立多媒体技术的虚拟数据库大小为100 GB，其中，包含视频、语音、三维动画等多种格式的多媒体数据。
统计采用本文系统重组虚拟数据库资源不同文件数量时的资源重组结果，并将本文系统与Hadoop系统以及TCP系统进行对比，资源重组实验结果如图4所示。
采用三种系统重组虚拟数据库资源后，数据库内存连接数量变化情况如图5 所示。
综合图4、图5 实验结果，获取不同系统虚拟数据库资源重组成功率对比结果如图6 所示。
图4 不同文件数量资源重组结果
图5 内存连接数量变化
图6 重组成功率对比
由图6 的实验结果可以看出，采用本文系统可有效实现虚拟数据库内多媒体数据的资源重组，采用本文系统重组虚拟数据库资源，资源重组性能明显优于另外两种系统，重组成功率均在99%以上；且重组后资源数量低于另外两种系统，说明本文系统重组后资源数量简洁清晰，可有效针对不同类型多媒体数据实现精准重组。从虚拟数据库中随机选取10 个数据集，统计采用不同系统重组10 个数据集资源的重组精度以及重组时间，统计结果如表1 所示。
由表1 实验结果可以看出，采用本文系统重组的虚拟数据库内的10 个数据集，重组精度均在99%以上，且重组时间明显低于另外两种系统。实验结果有效验证了本文系统的重组性能。
在统计数据量大小存在差异情况下，不同系统重组虚拟数据库资源的重组精度以及重组时间，对比结果如表2 所示。
表1 不同数据集重组结果对比
表2 不同数据量大小的重组结果对比
由表2 实验结果可以看出，采用本文系统重组大小为10～100 GB 的数据量资源，重组精度均在99%以上；重组时间随着数据量大小的增加而增加，但仍明显低于另外两种系统。实验结果再次验证本文系统的重组性能。
由以上实验结果可以看出，采用本文系统不仅可以实现多媒体技术的虚拟数据库资源高效重组，且具有较高的重组速度，重组效率高，虽然这与网络环境具有一定关系，但系统运算性能仍然是决定性因素。实验结果表明，本文系统在相同网络环境下，实用性以及高效性明显优于另外两种系统。
3 结 论
本文设计基于多媒体技术的虚拟数据库资源重组系统可应用于不同领域不同类型虚拟数据库中，该系统具有较高的重组性能，以网络为基础实现信息资源重组，并具有较高的可移植性以及跨平台性能。利用仿真实验有效验证本文系统重组有效性，表明本文系统具有收敛性好、重组执行时间短、重组精度高的优势，重组性能明显优于以往的虚拟数据库重组系统。
注：本文通讯作者为郭韵。
