CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Banco de Dados BD Multimídia Valéria Cesário Times 1/54.

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1 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Banco de Dados BD Multimídia Valéria Cesário Times vct@cin.ufpe.br 1/54

2 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Tópicos BD Multimídia  Definição  Aplicações  Aspectos importantes Tipos de dados multimídia Consultas de conteúdo  Oracle InterMedia Uma aplicação multimídia Bibliografia 2/54

3 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times BD Multimídia São bancos de dados que possuem  diferentes tipos de dados  diferentes meios (mídias) de armazenamento e edição Exemplos de mensagens multimídia  um livro ilustrado (texto, imagens)  filmes (vídeo, som)  cartões postais (imagem, texto) 3/54

4 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Os tipos principais de consultas são aquelas que envolvem a localização de informações multimídia que contêm certos objetos/atividades de interesse As consultas feitas ao BD multimídia são baseadas no conteúdo. Existem duas abordagens principais:  ANÁLISE AUTOMÁTICA: determina certas características matemáticas do conteúdo dos dados multimídia  ANÁLISE MANUAL: Uso de esquemas de classificação pré-determinados e de informações descritivas digitadas manualmente. BD Multimídia 4/54

5 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Comparação entre as abordagens:  ANÁLISE AUTOMÁTICA: Processo (semi) automatizado Redução do tempo e do trabalho Baixa precisão  ANÁLISE MANUAL: Pode ser aplicada a qualquer tipo de dados multimídia Requer uma fase de preprocessamento manual, na qual cada dado é pesquisado para identificar os objetos/atividades que ele contém.  Atualizações pode implicar em reprocessamento BD Multimídia 5/54

6 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Aplicações Multimídia  Projetos de engenharia e arquitetura  Registros médicos e aplicações em telemedicina  Educação e treinamento  Publicidade e turismo  Trabalho Cooperativo  Processamento de imagens de satélite  Trademarks, copyrights e logos  Galerias de artes e museus  Franquias  Moda e indústria de tecidos  Decoração e projeto de interiores ....... BD Multimídia 6/54

7 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Bancos de Dados Multimídia Aspectos importantes  Modelagem: novos tipos de dados e objetos complexos  Armazenamento: dispositivos específicos de armazenamento e técnicas de compressão  Acesso: diferenciado de chaves ou índices  Performance: otimização de consultas e processamento paralelo  Interface: manipulação adequada para diferentes tipos de dados Realização de consultas com base no conteúdo Considerar os diversos tipos de dados Permitir consultas cooperativas Ser independente dos outros níveis do sistema 7/54

8 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Bancos de Dados Multimídia Características essenciais de um SGBD Multimídia  Extensibilidade: inclusão de novos tipos de dados e novos dispositivos de armazenamento e edição  Flexibilidade: no armazenamento, transferência e edição das informações multimídia  Eficiência: no armazenamento e transferência de dados multimídia Tipos de dispositivos de armazenamento  Magnéticos  Óticos 8/54

9 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times BD Multimídia Sistemas comerciais  Não existem SGBD Projetados unicamente para o manuseio de dados multimídia Com funcionalidades para prover o suporte a todas as aplicações de gerenciamento da informação multimídia  Existem vários SGBD que manipulam tipos de dados multimídia Informix Dynamic Server DB2 – IBM Oracle 8i / 9i CA – Jasmine Sybase ODB II CACHÉ 9/54

10 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Tipos de Dados Multimídia Imagem  Requer tratamento especial para armazenamento, transmissão e consulta  São armazenadas como um conjunto de valores de pixels / células ou em uma forma comprimida  Uma consulta típica de um BD de imagens: Encontre imagens que são similares a uma dada imagem  Para identificar os objetos de interesse, uma imagem é tipicamente dividida em segmentos homogêneos, usando um predicado de homogeneidade  Existem duas técnicas para este tipo de pesquisa: Função de Distância Função de Transformação 10/54

11 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Imagem (Cont.)  FUNÇÃO DE DISTÂNCIA: Compara a imagem dada com as imagens armazenadas no BD e seus segmentos. Se o valor da distância retornado é pequeno, a probabilidade de casamento de padrões é elevada  FUNÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO: Mede o número de transformações necessárias para transformar uma imagem em outra. Tipos de Dados Multimídia 11/54

12 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Som  Necessita interface de áudio e dispositivo com alta capacidade de armazenamento  Consiste de mensagens registradas, tais como: discursos aulas músicas quebras de sigilo de conversas telefônicas, feitas por autoridades  Características da voz, tais como: volume, timbre e clareza, são usadas na indexação dessas informações multimídia Tipos de Dados Multimídia 12/54

13 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Tipos de Dados Multimídia Animações  Seqüências temporais de dados gráficos ou imagens 13/54

14 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Se pego no que estou pensando!? Sou dono do Mundo! 14/54

15 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Tipos de Dados Multimídia Vídeo  Conjunto de dados fotográficos seqüenciados para apresentação em velocidades específicas  BD é dividido em segmentos de vídeo  Cada segmento é formado por uma seqüência de molduras que inclui os mesmos objetos/atividades  Cada segmento é identificado pela sua moldura inicial e final  Os objetos e/ou atividades encontrados em cada segmento podem ser usados para indexá-los 15/54

16 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Tipos de Dados Multimídia Composto ou Misto  Combinação de tipos de dados multimídia, tais como som e vídeo. 16/54

17 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Tipos de Dados Multimídia Composto ou Misto  Combinação de tipos de dados multimídia, tais como som e vídeo. 17/54

18 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Documentos  Conjunto de informações que apresentam uma estrutura  Composto de informações de naturezas diversas  As palavras chaves que aparecem no texto e suas freqüências são usadas para indexar documentos Ao Vencedor..... Tipos de Dados Multimídia 18/54

19 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Hipertextos  Documentos estruturados através de uma rede semântica  Documentos são associados via links Hipermídia  Hipertexto com dados multimídia Entrada Tipos de Dados Multimídia 19/54

20 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Consultas de Conteúdo Redução de custos de armazenamento e captura de imagens tem permitido a criação de volumosas bases de imagens digitais  Contudo, com o aumento da base de dados, aumenta a dificuldade em recuperar imagens relevantes Processamento de imagens no Oracle interMedia pode se basear:  Análise Manual  Análise Automática 20/54

21 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Ambas abordagens podem ser adotadas no Oracle interMedia:  Atributos convencionais ( tipo texto, numérico ou data) podem ser usados para descrever o significado semântico da imagem Foto de um automóvel: recebimento de uma premiação ou características do motor  Uso do tipo ORDImageSignature para permitir consultas de conteúdo baseadas nos atributos específicos da imagem Cor, formato e textura da imagem Consultas de Conteúdo 21/54

22 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Principais benefícios de consultas de conteúdo:  Redução de tempo e trabalho para obter dados de imagem  Com a inclusão e atualização de imagens, é impossível requerer a entrada manual de atributos necessários às consultas  Aumento de praticidade e flexibilidade, mesmo que com a baixa precisão.  Permite a realização de consultas sobre atributos difíceis de serem representados textualmente Permite a realização de consultas do tipo Encontre objetos semelhantes a este aqui! Consultas de Conteúdo 22/54

23 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Funcionamento de um sistema de consultas baseadas no conteúdo:  Imagem é processada e uma abstração de seu conteúdo baseada em atributos visuais é criada  Qualquer consulta subseqüente é resolvida com base nesta abstração  Cada imagem inserida no BD é analisada e uma representação compacta de seu conteúdo é armazenada em um vetor – assinatura  A imagem é segmentada em regiões para extração de sua assinatura Consultas de Conteúdo 23/54

24 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Assinatura contém informações sobre os seguintes atributos visuais:  Cor: Representa a distribuição de cores da imagem inteira  Textura: Representa os padrões de textura da imagem (aparência lisa ou granulada)  Formato: Representa as geometrias que aparecem na imagem definidas por técnicas de segmentação  Localização: Representa as posições dos componentes anteriores. Consultas de Conteúdo 24/54

25 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Processo de comparação de imagens  Imagens são recuperadas do BD com base em comparações com uma dada imagem  Tal imagem: Pode ser externa ou mantida no BD Pode ser gerada automaticamente Deve ter uma assinatura  Processo de comparação baseia-se em uma função de medida de similaridade No Oracle interMedia esta medida de similaridade se baseia no conceito de distância Consultas de Conteúdo 25/54

26 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Função de medida de similaridade:  Baseia-se na distância entre os valores dos atributos visuais  Faz uso de um conjunto de pesos associados aos atributos visuais Pontuação  Distância relativa entre duas imagens sendo comparadas  Reflete o grau de similaridade entre duas imagens sendo comparadas para cada atributo visual Consultas de Conteúdo 26/54

27 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Exemplo de comparações de cores Imagem 1Imagem 2 Cor apenas: completa semelhança (0) porque cada cor ocupa o mesmo percentual do total Cor e Localização: nenhuma semelhança (100) porque não há sobreposições entre as cores Consultas de Conteúdo 27/54

28 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Imagens semelhantes quanto às cores Consultas de Conteúdo Imagens semelhantes para cor e localização 28/54

29 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Imagens de tecidos semelhantes quanto a textura Consultas de Conteúdo Imagens semelhantes quanto ao formato 29/54

30 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Preparação de Imagens p/ Consultas de Conteúdo  Objetos de interesse na imagem devem ocupar todo o espaço ou pelo menos, ser do mesmo tamanho e ocupar as mesmas posições  Eliminar elementos extras  Na geração de assinaturas, imagens são temporariamente escaladas para um tamanho padrão  Quando se tem vários objetos na imagem, melhores resultados são obtidos se: Existem poucos e simples formatos As cores de objetos adjacentes formam contrastes Cores da imagem são totalmente distintas  Verde e Vermelho ao invés de Verde claro e Verde escuro Consultas de Conteúdo 30/54

31 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Áudio, Imagem, Vídeo e Documento Gerencia imagens, áudios e vídeos de forma integrada com outros dados por meio de tipos de objetos Estende confiabilidade, disponibilidade e gerenciamento de dados do Oracle para conteúdos multimídia Consiste de tipos de objetos com métodos para gerenciar e processar dados multimídia  ORDAudio, ORDVideo, ORDImage, ORDDoc  Armazenam informações da origem dos dados em um tipo objeto-relacional conhecido como ORDSource Oracle InterMedia 31/54

32 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Tipo ORDSource  Provê o acesso a uma variedade de fontes de dados multímidia  Todos os tipos do Oracle Intermedia possuem um atributo deste tipo  Principais atributos: localDatasrcName srcType srcLocation updateTime local Oracle InterMedia 32/54

33 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Como Oracle interMedia verifica a similaridade?  Dados os pesos para cada atributo visual, o sistema calcula uma medida de similaridade, chamada de pontuação ou distância  Pesos informados correspondem a valores entre [ 0 ; 1 ] e pelo menos um deles, deve ser maior que zero  Pontuação calculada pode variar de 0.0 (nenhuma diferença) até 100.0 (máxima diferença possível)  Grau de similaridade consiste na soma dos produtos entre a distância de cada atributo visual e seu respectivo peso Oracle InterMedia 33/54

34 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Pontuação de três imagens para dois atributos visuais: cor e formato Imagem 1 Imagem 2 Imagem 3 Cor Formato Imagem 1: dado de referência (consulta) Imagens 2 e 3: mantidas no BD Oracle InterMedia 34/54

35 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Como interMedia verifica a similaridade ? (Cont.)  Exemplo: Atributo VisualDistânciaPeso Cor 150.7 Textura 50.2 Formato 500.1 Grau = 0.7 * 15 + 0.2 * 5 + 0.1 * 50 = 16.5 Os pesos e o limite são dependentes da aplicação e determinados por meio de tentativas e testes. Oracle InterMedia 35/54

36 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Como interMedia verifica a similaridade? (Cont.)  Exemplo: Recupere todas as imagens semelhantes a uma dada imagem CURSOR obtenhafotos IS SELECT produto_id, produto_foto FROM tabela WHERE ORDSYS.IMGSimilar ( foto_ass, comp_ass, ´color = “0.4”, texture = “0.10”, shape = “0.3”, location = “0.2” ´, 20 ) = 1 ; Oracle InterMedia 36/54

37 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Métodos do Tipo ORDImageSignature  Construtor: init() Inicializa instâncias deste tipo BEGIN INSERT INTO tabela (produto_id, produto_foto, foto_ass) VALUES (1910, ORDSYS.ORDImage.init('FILE','FILE_DIR‘,'speaker.jpg'), ORDSYS.ORDImageSignature.init()) ; COMMIT; END; / Oracle InterMedia 37/54

38 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Métodos do Tipo ORDImageSignature (cont.)  generateSignature() Gera uma assinatura para uma dada imagem DECLARE t_image ORDSYS.ORDImage ; image_sig ORDSYS.ORDImageSignature ; BEGIN SELECT p.produto_foto, p.foto_ass INTO t_image, image_sig FROM tabela p WHERE p.produto_id = 2402 FOR UPDATE; -- Gera a assinatura image_sig.generateSignature (t_image) ; UPDATE tabela p SET p.foto_ass = image_sig WHERE p.produto_id = 2402; END; / Oracle InterMedia 38/54

39 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Métodos do Tipo ORDImageSignature (cont.)  isSimilar() Verifica se duas assinaturas são similares DECLARE image_sig1 ORDSYS.ORDImageSignature; image_sig2 ORDSYS.ORDImageSignature; valor INTEGER; BEGIN SELECT foto_ass INTO image_sig1 FROM tabela WHERE produto_id = 1910; SELECT foto_ass INTO image_sig2 FROM tabela WHERE produto_id = 1940; Oracle InterMedia 39/54

40 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times  isSimilar() -- Compara as imagens valor := ORDSYS.ORDImageSignature.isSimilar(image_sig1, image_sig2,'color="1.0",texture=0,shape=0,location=0',10); IF valor = 1 THEN DBMS_OUTPUT.PUT_LINE(‘As imagens são similares'); ELSIF valor = 0 THEN DBMS_OUTPUT.PUT_LINE(‘As imagens não são similares'); END IF; Existem os operadores: IMGSimilar() e IMGScore() Oracle InterMedia 40/54

41 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Métodos do Tipo ORDImageSignature (cont.)  evaluateScore() Computa a distância entre duas assinaturas com base na influência dos pesos passados como parâmetros Retorna um valor entre 0.0 (imagens idênticas) e 100.0 (imagens diferentes) Oracle InterMedia 41/54

42 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times DECLARE t_image ORDSYS.ORDImage; c_image ORDSYS.ORDImage; image_sig ORDSYS.ORDImageSignature; compare_sig ORDSYS.ORDImageSignature; pont FLOAT; BEGIN SELECT p.produto_foto, p.foto_ass INTO t_image, image_sig FROM tabela p WHERE p.produto_id = 1910 FOR UPDATE; -- Gera a assinatura image_sig.generateSignature(t_image); UPDATE tabela p SET p.foto_ass = image_sig WHERE p.produto_id =1910; Oracle InterMedia 42/54

43 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times SELECT p.produto_foto, p.foto_ass INTO c_image, compare_sig FROM tabela p WHERE p.produto_id = 1940 FOR UPDATE; -- Gera a assinatura compare_sig.generateSignature(c_image); UPDATE tabela p SET p. foto_ass = compare_sig WHERE produto_id = 1940; Oracle InterMedia 43/54

44 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times -- Comparação entre duas imagens baseada na cor SELECT p.produto_foto, p.foto_ass INTO t_image, image_sig FROM tabela p WHERE p.produto_id = 1910; SELECT p.produto_foto, p.foto_ass INTO c_image, compare_sig FROM tabela p WHERE p.produto_id = 1940; score:=ORDSYS.ORDImageSignature.evaluateScore (image_sig,compare_sig,'color="1.0",texture=0,shape=0, location=0'); DBMS_OUTPUT.PUT_LINE(‘Distancia = ' || score) ; END ; / Oracle InterMedia 44/54

45 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times id_midialocadoduracaoprecocapanome_ capa Type t_midia titulodiretorgenerotrailernome_ trailer sinopsenome_ sinops Type t_dvd under t_midia Exemplo albumartistaestilofaixanome_ faixa letranome_ letra Type t_cd under t_midia Oracle InterMedia 45/54

46 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Criação dos Tipos CREATE OR REPLACE TYPE t_midia AS OBJECT ( id_midia integer, locado varchar2 (5 ), duracao integer, preco number (10, 2 ), nome_capa varchar2 (100 ), capa ORDSYS.ORDImage, capa_sig ORDSYS.ORDImageSignature ) not final ; Oracle InterMedia 46/54

47 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Criação dos Tipos (Cont.) CREATE OR REPLACE TYPE t_dvd UNDER t_midia ( titulo varchar2 ( 255 ), diretor varchar2 ( 255 ), genero varchar2 ( 255 ), nome_trailer varchar2 (100 ), trailer ORDSYS.ORDVideo, nome_sinopse varchar2 (100 ), sinopse ORDSYS.ORDDoc ) ; Oracle InterMedia 47/54

48 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Criação dos Tipos (Cont.) CREATE OR REPLACE TYPE t_cd UNDER t_midia ( album varchar2 ( 255 ), artista varchar2 ( 255 ), estilo varchar2 ( 255 ), nome_faixa varchar2 (100 ), faixa ORDSYS.ORDAudio, nome_letra varchar2 (100 ), letra ORDSYS.ORDDoc ) ; Oracle InterMedia 48/54

49 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Criação de Tabelas CREATE TABLE dvd OF t_dvd ( id_midia primary key ) ; CREATE TABLE cd OF t_cd ( id_midia primary key ) ; Oracle InterMedia 49/54

50 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times Inserção de um CD no BD CREATE OR REPLACE PROCEDURE insereCD ( duracao integer, preco number, nome_capa varchar2, album varchar2, artista varchar2, estilo varchar2, nome_faixa varchar2, nome_letra varchar2 ) IS id_cd INT ; CapaObj ORDSYS.ORDImage ; CapaObj_sig ORDSYS.ORDImageSignature ; ctx_capa RAW (4000) : = NULL ; Oracle InterMedia 50/54

51 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times FaixaObj ORDSYS.ORDAudio ; ctx_faixa RAW (4000) : = NULL ; LetraObj ORDSYS.ORDDoc ; ctx_letra RAW (4000) : = NULL ; BEGIN -- insere a tupla INSERT INTO cd VALUES (t_cd (seq_id_midia.nextVal, ´false´, duracao, preco, nome_capa, ORDSYS.ORDImage.init (´FILE ´, `IMAGENS´, nome_capa), ORDSYS.ORDImageSignature.init(), album, artista, estilo, nome_faixa, ORDSYS.ORDAudio.init(), nome_letra, ORDSYS.ORDDoc.init() ) ) ; Oracle InterMedia 51/54

52 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times -- pega o identificador da tupla inserida SELECT max (id_midia) INTO id_cd from cd ; -- seleciona a tupla inserida SELECT c.capa, c.capa_sig INTO CapaObj, CapaObj_sig FROM cd c WHERE c.id_midia = id_cd FOR UPDATE ; -- seta as propriedades da imagem inserida CapaObj.setProperties ; CapaObj.import ( ctx_capa ) ; CapaObj_sig.generateSignature (CapaObj) ; UPDATE cd SET capa = CapaObj, capa_sig = CapaObj_sig WHERE id_midia = id_cd ; COMMIT ; Oracle InterMedia 52/54

53 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times -- pega o som inserido para colocar seu conteudo SELECT c.faixa INTO FaixaObj FROM cd c WHERE c.id_midia = id_cd FOR UPDATE ; -- seta as propriedades do objeto do tipo audio FaixaObj.setSource (´FILE ´, `AUDIOS´, nome_faixa) ; FaixaObj.import ( ctx_faixa ) ; FaixaObj_setProperties (ctx_faixa) ; -- atualiza a tupla UPDATE cd c SET c.faixa = FaixaObj WHERE c.id_midia = id_cd ; COMMIT ; Oracle InterMedia 53/54

54 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times -- coloca o documento na tupla SELECT c. letra INTO LetraObj FROM cd c WHERE c.id_midia = id_cd FOR UPDATE ; LetraObj.setSource ( ´FILE ´, `DOCUMENTOS´, nome_letra) ; LetraObj.setMimeType ( ´application / pdf´) ; LetraObj.import ( ctx_letra, FALSE ) ; UPDATE cd c SET c. letra = LetraObj WHERE c.id_midia = id_cd ; COMMIT ; END ; Oracle InterMedia 54/54

55 CIn/UFPE - BD Multimídia  Valéria Times 55/7855/54