[科普中国]-图文数据库

简介

图文数据库是伴随多媒体技术而产生的新型数据库形式，它的主要特点是在数据库系统中能够同时管理文字和图像信息。与传统的数据库一样，图文数据库能够利用数据库信息产生的像直方图、圆饼图一类的图形。但图文数据库对图像信息管理是指对图片或图像文件的管理。这是它对传统数据库管理系统的功能的扩充。图文数据库特别适合用作人事档案管理、罪犯管理、车辆管理、文物资料管理等需要对图片进行管理的系统。图文数据库在对图像实施管理的关键是把记录中的图像文件显示在计算机的屏幕上。1

引言管理信息系统(MIS>是计算机发展的一个重要应用方向。数据库技术是信息系统的核心，随着计算机技术突飞猛进的发展，数据库应用已从传统的事务处理扩展到现代的事务处理、caD等多种新的应用领域及管理内容上这些领域和内容要求处理的数据不仅包括整型、实型、字符串、布尔量等常规信息，也包含声音、图形、图像等多媒体信息传统的DBM S中的数据模型在处理常规的数据模型中是十分有效而科学的，为管理信息系统的发展起到了决定性的作用。然而，传统的数据模型在处理复杂对象时显得极不适应，甚至无能为力。传统的DBM S都只提供了一个可以存储变长字符串的特性，多媒体信息只能通过变长字符串来存储，而其处理则由用户自己编制应用程序来解冼

VDDBMS(Vehicles and Drivers DataBase Manage即s tem)是为公安系统研制开发的大型图文管理信息系统它不但要处理常规的文本信息，如驾驶员、机动车辆档案文字内容业务信息等，还要存储和处理图像信息，如驾驶员照片、机动车辆照片等为此，我们对现有的关系数据库功能进行了扩充，实现了复杂对象信息与常规信息的逻辑级紧密祸合，能一体化描述、存储、检索和编辑各种信息本文主要介绍建立一个含有庞大图像数据的实际系统中必须解决的三个关键问题:图像文件组织和管理问题;图像信息与文本信息的有机连接问题和数据库设计问题。

图像文件的组织和管理在一般的图文数据库系统中，一幅图像数据往往被处理成单个某种格式(如TIF,PCX等)的图像文件这样对一个存在成千上万幅图像数据的系统来说，仅仅管理如此庞大数据的文件名所需的系统开销就已经使系统无法真正运行了。解决这个问题的一般方法就是要建立一个图像库系统，象文本数据库系统管理文本信息那样管理图像信息每幅图像都被当做图像库中的一个记录，可以被增加、删除、修改查询、显示和打印等。

在设计的图文数据库系统中，首先应考虑的问题是图像文件的组织把一幅幅图像组织存储在一个文件中，建立的图像库结构图如图1。

图像库依赖于数据库的产生而产主对图像库可以实现图像的增加、删除、修改、查询和显示。

在图像库中，文件头信息包括文件的类型标识、该文件中所含图像数量、每个图像的大小、起始地址以及索引信息等文件后面存放的就是一幅幅图像数据。

考虑到扫描的图像数据都要占用较大的存储空间(一幅一寸的照片大小的图像经过扫描、编辑得到一个Pcx格式的图像数据，一般都是40kB左右，经过压缩为10kB左右飞如果把一万个图像数据存放在一个库中，一方面库的容量太大(约100多兆)，这样大的库文件不论是管理还是索引都是费时的，还可能造成系统对文件的破坏为此，适当减少图像库的容量，增加库文件的个数对系统的应用起到了很好的作用。图像库多级管理如图2。

图中图像分级库中包含图像的分类信息操作时，先在图像分级库根据所给的分类属性找到对应的分类图像库，然后进行图像数据的操怅

图像数据与文本数据的逻辑连接VDDBMS是图文信息的管理系统，图像库必须与文本数据库建立起有机联系，才会充分发挥它的作用。

在图像库中，一幅图像数据已不再是独立的一个文件了，而是图像库中的一个“记录”图像库与文本数据库的连接，就变成两个不同类型的库记录之间的连接，它们之间的连接依靠定义相同的“关键字”。从逻辑上讲，在记录一级依靠关键字对图像记录和文本数据记录进行同步的操怅图像记录与文本数据记录之间的联系如图3在库一级的图像与文本数据的逻辑将在下面谈到。

数据库设计数据库设计是管理信息系统开发中的重点在过去的设计中，人们往往注重管理和处理方法，特别是用户以用户的观点所考虑的问题这样做的结果是数据库服从算法，处理功能需要什么库文件，就设置一个相应的文件这样做对编程起到了方便作用，但给系统也埋下了隐患。存在数据输入十分杂乱，不能保持唯一来源，数据库无一致性可言，操作维护极不方便，数据的共享困难等缺点。2

我们在设计VDDBMS系统过程中，用以数据为中心的开发方法，对过去的人工系系统库的结构中心，把图像数据和文本数据有机地联系在一起通过关键字指针的移动，带动文本信息和图像信息的移魂文本数据库和图像数据之间的联系是双向的，即可以通过文本数据寻找对应的图像，也可以从图像查找对应的文件数据，保证了两类数据的统一操怅

现状VDDBMS已正式投入使用，完成了三万多驾驶员的文本档案和图像数据的录入，两万多机动车辆的各项数据的录入整个系统统做了充分的分析，抽象出各种实体，联系。经过规范化要求，设计了系统的数据库在根据用户要求所做的各项改动中，数据结构始终是稳定的。2

在数据库总体构思上，图文共管是系统设计的关键如何把文本数据库和图像数据库有机联系到一起，除了要有很好的操作界面，还要有合理的内部机制，总体设计如图4所示。

在逻辑结构上设计了关键字库，它成为建立在网络环境基础上系统不论是操作界面，还是查询速度等方面都满足了用户要求这关键是图文数据库设计中解决了以上几个问题文中所讨论的问题对今后设计管理信息系统很有借鉴意义。

在FoxPro中实现图像显示的原理和方法实现图文数据库管理的关键是把数据库的记录中所指的图像显示在计算机的屏幕上。这里将分别介绍在FoxPro 2.5 for MS-DOS和FoxPro 2.5 for Windows两个系统显示图像文件的方法。

FoxPro 2.5 for MS-DOS系统众所周知，FoxPro 2.5 for MS-DOS中并无直接显示图像的功能。为实现图像的显示，就必须在FoxPro2.5For MS-DOS中运行其他软件或命令来完成这一功能。

例如，使用Blackhask Data Corp的数据图形工具箱Database Graph Toolkit(DGT)来显示图像文件。不过，根据笔者程序设计的经验，直接使用UCDOS所提供的特殊显示功能是更为简单实用的方法。因此，对于前者只作简单说明，后者给予重点介绍。

(1)使用工具箱DGT和EXHIBIT函数实现图像显示。其原理是把DGT用作API库，安装时给出命令:

SET LIBRARY TO DGT然后调用DGT的EXHIBIT函数显示图像，例如:

=EXHIBIT("/t:3 "+photo. giP')

这个例子是使用DGT的EXHIBIT函数将图像photo.gif显示3秒钟时间。

DGT提供了其他的选项来控制图像的尺寸、色彩、扫调特征及其它特性，此处不进一步说明。

**(2)使用汉字系统UCDOS 3.1的特殊显示功能实现图像显示。**UCDOS 3.1特殊显示功能是其主要特色之一。只要运行在UCDOS 3.1下，就可在FoxPro 2.5 forMS-DOS中方便地实现对该功能的调用。这样就很容易地在数据库系统中实现显示各种不同大小的矢量汉字、显示图像等众多的功能。

在实际应用中注意，使用特殊显示功能前必须运行UCDOS 3.1的打印字库读取程序(RDSL.COM)和特殊显示模块(TX.COM),

调用特殊显示功能的原理是，调用显示中断((INT10H)，当中断((INT lOH)显示一特殊的命令字符串时，被显示的字符串不会直接在屏幕上显示出来，而被作为命令产生了其他一些现象，如显示了一个特大的汉字、在屏幕上画了一个圆等，这样便实现了特殊显示功能。由于FoxProFox 2.5 for MS-DOS的显示命令可实现调用INT lOH，所以实现特殊显示的工作便是将要使用的功能翻译为字符串.然后两头加上引导字符即可。

UCDOS 3.1提供的特殊显示控制命令的格式如下:

十+1

这里由两个字符组成，它们是CHR(14)和“["，是“]"。 CHR(14)是ASCII码为14的字符。

通过打印方式使用特殊显示功能的命令格式也完全相同，只是必须注意控制序列应送往3号打印口打印，也即DOS定义的设备文件ipt3o

下面是在FoxPro 2.5 for MS-DOS中调用UCDOS3.1特殊显示功能的语句表现形式:

①以缺省方式调用UCDOS3.1特殊显示功能:

(@ 0,0 SAY chr(14)+'[命令串及参数]‘

②通过打印口3调用UCDOS3.1特殊显示功能的方法:

SET PRINT TO LPT3

SET DEVI TO PRINT

@ 0.0 SAY chr(14)+'[命令串及参数]’

SET DEV1 TO SORE

SET PRINT TO PRN

在UCDOS 3.1特殊显示实现显示PCX图像的命令及参数如下:

REx,y,f

这里，lx,y)=左上角坐标，f=文件名(以$结尾)

在UCDOS 3.1特殊显示实现显示部件PCX图像的命令及参数如下:

RPx,y,w,h,f

其中、w=宽度，h二高度，其余参数同上。

在实际使用时，还常常会用到一个与显示图像有关的"16种基本颜色保护“特显命令:

PPn

在该命令中.n=1表示保护16种基本颜色的调用板,n=0表示不作保护。

有关使用汉字系统UCDOS 3.1的特殊显示功能实现图像显示.我们将在程序示例中通过实例得以体会。

FoxPro 2.5 for WindowsFoxPro 2.5 for Windows，作为“客户“程序，支持Microsoft Windows的目标连接及嵌人(OLE)功能。这就是说，可以在FoxPro ?.5 for Windows应用程序中嵌人或连接由其他Windows程序所产生的目标，这些目标自然包括由W indoors下的图像处理软件(如Aldus PhotoStyler)所生成的BMP图像文件。这就是在FoxPro 2.5forWindows系统中显示图像的原理。为实现OLE功能,FoxPro 2.5 for Windows为存储其它Windows所产生的目标提供了一类新域类型General，并提供了几个新的命令选项来操作它们。不过在本文中，我们只介绍对OLE目标和Windows位映象BMP图像文件的显示操作，来说明如何实现图文数据库。

在对OLE目标作显示之前，首先应将它们插人数据库的General域中。