數(shù)字博物館技術(shù)(數(shù)據(jù)庫(kù))

時(shí)間：2022-11-23 10:30:02 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-23 10:30:02 來源：信息時(shí)代

    數(shù)字博物館技術(shù) : 數(shù)字博物館是超大規(guī)模的、可跨庫(kù)檢索的、分布式的數(shù)字化信息資源庫(kù)。它的建設(shè)涉及多種技術(shù),如多感應(yīng)交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能化動(dòng)態(tài)建模預(yù)測(cè)技術(shù)、信息共享技術(shù)、海量存儲(chǔ)技術(shù)、無損電子標(biāo)識(shí)技術(shù)等。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理學(xué)、傳播學(xué)以及文物博物館學(xué)等學(xué)科相結(jié)合的信息服務(wù)系統(tǒng)。
數(shù)字博物館在其技術(shù)分析中借鑒了“數(shù)字化圖書館”,同為面向公眾的公益性信息傳播單位,圖書館與博物館有著許多內(nèi)容上和形式上的雷同。它們都要及時(shí)響應(yīng)公眾的多點(diǎn)訪問要求,因此,充分借鑒數(shù)字化圖書館的概念、技術(shù)和做法十分必要。但是,圖書館的信息對(duì)象以文獻(xiàn)的記載內(nèi)容為主體,著眼于文檔和部分二維圖像,博物館的信息對(duì)象是以文物物理實(shí)體為主體,更看重文物的三維立體信息。圖書的體積尺寸比較接近,而文物的實(shí)際體積則有著巨大的差異。因此,博物館需要更加全面、復(fù)雜的數(shù)字化工具。
數(shù)字博物館文物信息的多媒體采集,關(guān)鍵在于如何在確保文物安全的前提下盡可能地提高數(shù)字化精度。同時(shí),還必須考慮全館規(guī)模的藏品數(shù)據(jù)完成采集登錄所需要投入的工作量和工作周期,使數(shù)據(jù)建設(shè)節(jié)奏與整個(gè)信息系統(tǒng)的生存周期相協(xié)調(diào)。三維數(shù)字化技術(shù)是當(dāng)前信息技術(shù)的前沿和熱點(diǎn)。從技術(shù)本質(zhì)討論,三維數(shù)字化技術(shù)基本分成為二大類。一類是三維虛擬顯示技術(shù),它是利用投影幾何的原理,由少量的二維圖片構(gòu)造三維形象。二維圖像可以是視頻; 可以是靜態(tài)照片,然后通過投影學(xué)的三角函數(shù)計(jì)算構(gòu)造出三維形象,但是,這種三維虛擬顯示技術(shù)是由有限的二維數(shù)據(jù)推算出物體的三維虛構(gòu)形象,精確度極其有限。另一類是三維真實(shí)采集技術(shù),它是先建立實(shí)物的三維數(shù)學(xué)模型,然后,按照觀察的視角計(jì)算出對(duì)應(yīng)的圖像。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展,使得對(duì)博物館的環(huán)境及藏品進(jìn)行全方位立體感的展示成為可能。另一方面,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及也使得藏品的數(shù)字信息更易于傳播和交流。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化博物館的建設(shè)。提供了解決目前構(gòu)建網(wǎng)上虛擬博物館存在的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中面臨的困難的方法。
數(shù)字博物館是一個(gè)典型的基于Web的分布式系統(tǒng)?；赪eb的分布式系統(tǒng)常采用Web services技術(shù)。Web services是用標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)范的XML描述的一些操作接口。描述包括了與服務(wù)交互的全部細(xì)節(jié),如消息格式、傳輸協(xié)議和位置等。Web services技術(shù)隱藏了服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),與實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件、軟件和編程語言無關(guān),支持分布式應(yīng)用程序的松散耦合,面向組件和跨技術(shù)平臺(tái)。
利用XML技術(shù)架設(shè)數(shù)字博物館系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字博物館系統(tǒng)內(nèi)容的高度結(jié)構(gòu)化,使系統(tǒng)的管理更加方便; 并可促進(jìn)博物館之間數(shù)據(jù)的交流; 提高博物館系統(tǒng)的內(nèi)容檢索的精確性。同時(shí),采用了XML技術(shù)后也不會(huì)失去原有的豐富多彩的表現(xiàn)形式。不同的博物館系統(tǒng)之間以XML文檔為中間件,在此之上利用簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議(simple object access protocol,SOAP)、Web分布式數(shù)據(jù)交換(Web distributed data exchange,WDDX)、XML-RPC等技術(shù)進(jìn)行通信并交換數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)資源共享。
在技術(shù)發(fā)展理念上,大致可以劃分為四個(gè)階段:展現(xiàn),即數(shù)字化保存和在線展示藏品; 重構(gòu),即再現(xiàn)已經(jīng)消失或已演變的文物; 替代,即數(shù)字化還原歷史面貌: 再藏,即通過網(wǎng)絡(luò)整合館際收藏。
實(shí)現(xiàn)數(shù)字博物館涉及下述技術(shù)內(nèi)容:
(1)信息資源規(guī)劃:科學(xué)制定文物信息的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,它將涉及實(shí)體博物館的藏品和與藏品管理的相關(guān)內(nèi)容。
(2)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì):科學(xué)的設(shè)計(jì)方法,有利于文物資源信息的組織和保存。
(3)網(wǎng)絡(luò)建設(shè):充分和有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源,提供信息資源的傳輸手段。
(4)虛擬展示環(huán)境:充分利用多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為數(shù)字博物館提供充分的表現(xiàn)手段。
(5)數(shù)字水印技術(shù):是數(shù)字媒體版權(quán)保護(hù)和內(nèi)容完整性驗(yàn)證的有效手段。
制定文物信息標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的意義與作用是:
(1)規(guī)范文物信息的描述方式,便于文物信息的表示和檢索,交流和移植,有利于高質(zhì)量文物資源的重用,實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)無關(guān),保護(hù)文物資料數(shù)字化的投資。當(dāng)前國(guó)際上可參考的標(biāo)準(zhǔn)有: ①“面向?qū)ο蟮母拍顓⒖寄Ｐ汀?是由國(guó)際博物館協(xié)會(huì)檔案委員會(huì)開發(fā)的一個(gè)面向博物館檔案的概念參考模型,完善后將成為ISO標(biāo)準(zhǔn)。②“國(guó)際博物館協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)”,包括自然科學(xué)最小數(shù)據(jù)表和人文科學(xué)最小數(shù)據(jù)表,其中包括: 對(duì)象描述、對(duì)象管理、對(duì)象歷史、對(duì)象檔案等。
(2)實(shí)現(xiàn)文物本體信息的采集是實(shí)現(xiàn)文物數(shù)字化的基本要求。它通過利用數(shù)字采集技術(shù)和設(shè)備,結(jié)合智能分析系統(tǒng)建立對(duì)文物本體信息的多媒體、多層面信息的采集系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。保證從文物本體中獲取文物的真實(shí)描述信息,并避免人的主觀意識(shí)或技術(shù)缺陷可能產(chǎn)生的信息失真,從而反映文物的客觀本質(zhì)。信息采集的本質(zhì)要求是在不影響文物安全的前提下,將蘊(yùn)涵在文物實(shí)體中的時(shí)代信息、類型信息逐層分離并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)理解的形式化信息,從而構(gòu)建起一種由文物實(shí)體引導(dǎo)的知識(shí)分析方法。在實(shí)現(xiàn)的過程中會(huì)充分利用現(xiàn)有的影像采集設(shè)備,圖形、圖像處理系統(tǒng)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)文物和文物場(chǎng)景的信息融合。
(3)在網(wǎng)絡(luò)日益普及的形勢(shì)下,數(shù)字博物館在其中扮演著越來越重要的角色,建成基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化博物館系統(tǒng),使其具有更多的服務(wù)功能,這樣就可以使人們不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制,充分利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息傳播帶來的優(yōu)勢(shì),更深入地了解國(guó)內(nèi)外眾多博物館的藏品和其他各種資料信息,并通過網(wǎng)絡(luò)得到反饋信息;另外,博物館之間也可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步開展各種信息交流活動(dòng)。數(shù)字博物館的建設(shè)對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源共享,保護(hù)珍貴的博物館資源具有極其重要的意義。
數(shù)字博物館的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接所有的博物館設(shè)備,包括錄入數(shù)據(jù)的多媒體中心,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)中心,通過網(wǎng)絡(luò)的虛擬展示和展覽廳。多媒體中心可以抓取多種數(shù)據(jù),例如,圖像、視頻、3D數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲(chǔ)大量多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心。這些被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被用來創(chuàng)建在萬維網(wǎng)上的虛擬展示。通過數(shù)字博物館網(wǎng)絡(luò)可以提供現(xiàn)實(shí)博物館展覽中信息展示所需的數(shù)據(jù)。
博物館內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通過與多種局部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)建立起來的。其中,骨干網(wǎng)采用高速網(wǎng)絡(luò),速度由百兆到1Gbps,例如,ATM或者gigabit ethernet。在終端,采用中速網(wǎng)絡(luò),速度大約為100Mbps,例如,使用FastEthernet。而且,在展廳,為各種移動(dòng)計(jì)算機(jī)和設(shè)備建立了無線通信網(wǎng)。
(4)Internet技術(shù)的發(fā)展,特別是www技術(shù)的成功應(yīng)用,使信息檢索由原來的集中式網(wǎng)絡(luò)處理進(jìn)入到分布式網(wǎng)格處理。文物圖像信息是文物信息資源的重要組成部分,也是不同層次用戶最易直觀接受的檢索方式,因此,基于內(nèi)容的檢索技術(shù)將是數(shù)字博物館的關(guān)鍵信息檢索技術(shù)。
(5)加強(qiáng)信息服務(wù)的手段研究。信息服務(wù)是指服務(wù)者以獨(dú)特的策略和內(nèi)容幫助用戶解決問題的社會(huì)行為。實(shí)體博物館本身就能夠?qū)Σ煌挠脩籼峁┎煌男畔⒎?wù)。數(shù)字博物館的信息服務(wù)不僅要求服務(wù)者按照實(shí)體博物館的方式提供陳列展覽或研究素材,更應(yīng)以服務(wù)對(duì)象(用戶)為中心,幫助用戶提高文物價(jià)值認(rèn)知的水平和運(yùn)用文物信息解決問題的能力。要同時(shí)發(fā)揮服務(wù)者和服務(wù)對(duì)象的積極性,發(fā)揮便于服務(wù)對(duì)象的職能化信息技術(shù)的應(yīng)用。其基本原則是: 服務(wù)者與服務(wù)對(duì)象相結(jié)合,以服務(wù)對(duì)象為重;信息與服務(wù)相結(jié)合,以服務(wù)為重; 技術(shù)與人格相結(jié)合,以人格為重;過程與結(jié)果相結(jié)合,以結(jié)果為重。
在博物館界首次提供綜合圖像內(nèi)容和屬性的多途徑網(wǎng)絡(luò)化文博信息檢索功能。用戶通過標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器以樣本圖像和屬性值為線索,獲得滿足屬性值約束并以圖像視覺相似度排名的檢索結(jié)果。系統(tǒng)同時(shí)也支持單獨(dú)以圖像的視覺特征或以數(shù)據(jù)庫(kù)屬性為線索的圖文信息查詢。
(1)基于顏色特征的檢索:顏色特征是圖像最直觀而明顯的特征,一般采用直方圖來描述。顏色直方圖是表示圖像中顏色分布的一種方法,它的橫軸表示顏色等級(jí),縱軸表示在某一個(gè)顏色等級(jí)上具有該顏色的像素在整幅圖像中所占的比例,直方圖顏色空間中的每一個(gè)刻度表示了顏色空間中的一種顏色。采用直方圖計(jì)算圖像間的相似性比較簡(jiǎn)單,但它不能反映圖像中對(duì)象的空間特征。
(2)基于紋理特征的檢索:圖像可以看成是不同紋理區(qū)域的組合,紋理通常定義為圖像的某種局部性質(zhì),或是對(duì)局部區(qū)域中像素之間關(guān)系的一種度量。紋理特征可用來對(duì)圖像中的空間信息進(jìn)行一定程度的定量描述。根據(jù)紋理特征進(jìn)行檢索主要考慮粗糙性、方向性和對(duì)比性三種特征。
由于紋理描述比較困難,一般對(duì)紋理的檢索都采用示例查詢(query by example)方式。用戶給出示例的全部或部分區(qū)域特征,從而找到類似圖像。
(3)基于形狀特征的檢索:采用該特征進(jìn)行檢索時(shí),用戶通過勾勒?qǐng)D像的形狀或輪廓,從圖像庫(kù)中檢索出形狀類似的圖像。基于此特征的檢索方法有兩種: ①分割圖像經(jīng)過邊緣提取后,得到目標(biāo)圖像的輪廓線,針對(duì)這種輪廓線進(jìn)行的形狀特征檢索。②直接針對(duì)圖形尋找適當(dāng)?shù)氖噶刻卣饔糜跈z索算法。但處理這種結(jié)構(gòu)化檢索更為復(fù)雜,需做更多的預(yù)處理。