数字博物馆技术(数据库)

时间：2022-11-23 10:30:02 | 来源：信息时代

时间：2022-11-23 10:30:02 来源：信息时代

    数字博物馆技术 : 数字博物馆是超大规模的、可跨库检索的、分布式的数字化信息资源库。它的建设涉及多种技术,如多感应交互式虚拟现实技术、智能化动态建模预测技术、信息共享技术、海量存储技术、无损电子标识技术等。它是计算机科学、管理学、传播学以及文物博物馆学等学科相结合的信息服务系统。
数字博物馆在其技术分析中借鉴了“数字化图书馆”,同为面向公众的公益性信息传播单位,图书馆与博物馆有着许多内容上和形式上的雷同。它们都要及时响应公众的多点访问要求,因此,充分借鉴数字化图书馆的概念、技术和做法十分必要。但是,图书馆的信息对象以文献的记载内容为主体,着眼于文档和部分二维图像,博物馆的信息对象是以文物物理实体为主体,更看重文物的三维立体信息。图书的体积尺寸比较接近,而文物的实际体积则有着巨大的差异。因此,博物馆需要更加全面、复杂的数字化工具。
数字博物馆文物信息的多媒体采集,关键在于如何在确保文物安全的前提下尽可能地提高数字化精度。同时,还必须考虑全馆规模的藏品数据完成采集登录所需要投入的工作量和工作周期,使数据建设节奏与整个信息系统的生存周期相协调。三维数字化技术是当前信息技术的前沿和热点。从技术本质讨论,三维数字化技术基本分成为二大类。一类是三维虚拟显示技术,它是利用投影几何的原理,由少量的二维图片构造三维形象。二维图像可以是视频; 可以是静态照片,然后通过投影学的三角函数计算构造出三维形象,但是,这种三维虚拟显示技术是由有限的二维数据推算出物体的三维虚构形象,精确度极其有限。另一类是三维真实采集技术,它是先建立实物的三维数学模型,然后,按照观察的视角计算出对应的图像。
虚拟现实技术的不断成熟和发展,使得对博物馆的环境及藏品进行全方位立体感的展示成为可能。另一方面,计算机网络技术的普及也使得藏品的数字信息更易于传播和交流。将虚拟现实技术应用到网络数字化博物馆的建设。提供了解决目前构建网上虚拟博物馆存在的系统设计与实现中面临的困难的方法。
数字博物馆是一个典型的基于Web的分布式系统。基于Web的分布式系统常采用Web services技术。Web services是用标准的、规范的XML描述的一些操作接口。描述包括了与服务交互的全部细节,如消息格式、传输协议和位置等。Web services技术隐藏了服务功能的实现细节,与实现服务的硬件、软件和编程语言无关,支持分布式应用程序的松散耦合,面向组件和跨技术平台。
利用XML技术架设数字博物馆系统可以实现数字博物馆系统内容的高度结构化,使系统的管理更加方便; 并可促进博物馆之间数据的交流; 提高博物馆系统的内容检索的精确性。同时,采用了XML技术后也不会失去原有的丰富多彩的表现形式。不同的博物馆系统之间以XML文档为中间件,在此之上利用简单对象访问协议(simple object access protocol,SOAP)、Web分布式数据交换(Web distributed data exchange,WDDX)、XML-RPC等技术进行通信并交换数据,从而实现资源共享。
在技术发展理念上,大致可以划分为四个阶段:展现,即数字化保存和在线展示藏品; 重构,即再现已经消失或已演变的文物; 替代,即数字化还原历史面貌: 再藏,即通过网络整合馆际收藏。
实现数字博物馆涉及下述技术内容:
(1)信息资源规划:科学制定文物信息的标准和规范,它将涉及实体博物馆的藏品和与藏品管理的相关内容。
(2)数据库设计:科学的设计方法,有利于文物资源信息的组织和保存。
(3)网络建设:充分和有效的利用网络资源,提供信息资源的传输手段。
(4)虚拟展示环境:充分利用多媒体和虚拟现实技术为数字博物馆提供充分的表现手段。
(5)数字水印技术:是数字媒体版权保护和内容完整性验证的有效手段。
制定文物信息标准和规范的意义与作用是:
(1)规范文物信息的描述方式,便于文物信息的表示和检索,交流和移植,有利于高质量文物资源的重用,实现与平台无关,保护文物资料数字化的投资。当前国际上可参考的标准有: ①“面向对象的概念参考模型”,是由国际博物馆协会档案委员会开发的一个面向博物馆档案的概念参考模型,完善后将成为ISO标准。②“国际博物馆协会标准手册”,包括自然科学最小数据表和人文科学最小数据表,其中包括: 对象描述、对象管理、对象历史、对象档案等。
(2)实现文物本体信息的采集是实现文物数字化的基本要求。它通过利用数字采集技术和设备,结合智能分析系统建立对文物本体信息的多媒体、多层面信息的采集系统来实现。保证从文物本体中获取文物的真实描述信息,并避免人的主观意识或技术缺陷可能产生的信息失真,从而反映文物的客观本质。信息采集的本质要求是在不影响文物安全的前提下,将蕴涵在文物实体中的时代信息、类型信息逐层分离并转化为计算机理解的形式化信息,从而构建起一种由文物实体引导的知识分析方法。在实现的过程中会充分利用现有的影像采集设备,图形、图像处理系统以及虚拟现实技术实现文物和文物场景的信息融合。
(3)在网络日益普及的形势下,数字博物馆在其中扮演着越来越重要的角色,建成基于网络的数字化博物馆系统,使其具有更多的服务功能,这样就可以使人们不受时间、地点的限制,充分利用网络对信息传播带来的优势,更深入地了解国内外众多博物馆的藏品和其他各种资料信息,并通过网络得到反馈信息;另外,博物馆之间也可以通过网络进一步开展各种信息交流活动。数字博物馆的建设对于实现资源共享,保护珍贵的博物馆资源具有极其重要的意义。
数字博物馆的网络系统连接所有的博物馆设备,包括录入数据的多媒体中心,存储数据的数据库中心,通过网络的虚拟展示和展览厅。多媒体中心可以抓取多种数据,例如,图像、视频、3D数据等。这些数据发送到存储大量多媒体数据的数据中心。这些被存储的数据被用来创建在万维网上的虚拟展示。通过数字博物馆网络可以提供现实博物馆展览中信息展示所需的数据。
博物馆内部的网络通过与多种局部网络的互联建立起来的。其中,骨干网采用高速网络,速度由百兆到1Gbps,例如,ATM或者gigabit ethernet。在终端,采用中速网络,速度大约为100Mbps,例如,使用FastEthernet。而且,在展厅,为各种移动计算机和设备建立了无线通信网。
(4)Internet技术的发展,特别是www技术的成功应用,使信息检索由原来的集中式网络处理进入到分布式网格处理。文物图像信息是文物信息资源的重要组成部分,也是不同层次用户最易直观接受的检索方式,因此,基于内容的检索技术将是数字博物馆的关键信息检索技术。
(5)加强信息服务的手段研究。信息服务是指服务者以独特的策略和内容帮助用户解决问题的社会行为。实体博物馆本身就能够对不同的用户提供不同的信息服务。数字博物馆的信息服务不仅要求服务者按照实体博物馆的方式提供陈列展览或研究素材,更应以服务对象(用户)为中心,帮助用户提高文物价值认知的水平和运用文物信息解决问题的能力。要同时发挥服务者和服务对象的积极性,发挥便于服务对象的职能化信息技术的应用。其基本原则是: 服务者与服务对象相结合,以服务对象为重;信息与服务相结合,以服务为重; 技术与人格相结合,以人格为重;过程与结果相结合,以结果为重。
在博物馆界首次提供综合图像内容和属性的多途径网络化文博信息检索功能。用户通过标准浏览器以样本图像和属性值为线索,获得满足属性值约束并以图像视觉相似度排名的检索结果。系统同时也支持单独以图像的视觉特征或以数据库属性为线索的图文信息查询。
(1)基于颜色特征的检索:颜色特征是图像最直观而明显的特征,一般采用直方图来描述。颜色直方图是表示图像中颜色分布的一种方法,它的横轴表示颜色等级,纵轴表示在某一个颜色等级上具有该颜色的像素在整幅图像中所占的比例,直方图颜色空间中的每一个刻度表示了颜色空间中的一种颜色。采用直方图计算图像间的相似性比较简单,但它不能反映图像中对象的空间特征。
(2)基于纹理特征的检索:图像可以看成是不同纹理区域的组合,纹理通常定义为图像的某种局部性质,或是对局部区域中像素之间关系的一种度量。纹理特征可用来对图像中的空间信息进行一定程度的定量描述。根据纹理特征进行检索主要考虑粗糙性、方向性和对比性三种特征。
由于纹理描述比较困难,一般对纹理的检索都采用示例查询(query by example)方式。用户给出示例的全部或部分区域特征,从而找到类似图像。
(3)基于形状特征的检索:采用该特征进行检索时,用户通过勾勒图像的形状或轮廓,从图像库中检索出形状类似的图像。基于此特征的检索方法有两种: ①分割图像经过边缘提取后,得到目标图像的轮廓线,针对这种轮廓线进行的形状特征检索。②直接针对图形寻找适当的矢量特征用于检索算法。但处理这种结构化检索更为复杂,需做更多的预处理。