基於分布式架構的數字博物館信息點播系統及其實現方法
2023-12-01 08:53:51
專利名稱：基於分布式架構的數字博物館信息點播系統及其實現方法
技術領域：
本發明涉及一種在分布式架構網絡環境下數字博物館信息點播的系統及其實現方法，特別是一種基於分布式架構的數字博物館採用個人數字助理(Personal Digital Assistant，以下簡稱PDA)進行信息點播的系統及其實現方法。
背景技術：
網絡數字博物館環境在國外已經興起，中國也在建設之中。如國內最大的虛擬博物館群——中國科普博覽是一個綜合性的以宣傳科學知識，提高全民科學文化素質為目的大型科普網站。中國科普博覽網站於1999年10月25日開通。5年來，網站以中國科技網為平臺，緊密依託科學院的資源優勢，累計建成陶瓷博物館、載人航天館、民族博物館、大熊貓博物館等60個中文虛擬博物館和10個英文虛擬博物館，數據量達300GB，成為國內最大的虛擬博物館群。中國科普博覽的平均日訪問人數也從開通時的800人增長到今年的5萬人。又如3D虛擬博物館——多模式中華文物3D立體展示公共信息系統，是結合公共信息站(Kiosk)與數字典藏技術，以交互式的3D呈現，來虛擬展示3D歷史文物的博物館導覽系統。還有故宮博物院在線網站——是故宮博物院的數位化成果，提供了大量的故宮博物院的館藏信息及數位化了的圖片、圖像信息，提供了信息查詢、全文檢索等數字信息檢索模式與平臺等。數字博物館較傳統的實體博物館有著開放性，實時性，便利性等諸多優點，但其目前瀏覽及查找僅限於在PC機上進行，使用者必須找到一臺連接在網絡上的計算機才能瀏覽，這種狀況給使用者帶來一定程度的不便。另外目前信息系統的檢索功能都是基於關鍵字的，只能通過關鍵字進行查詢。如果我們看到某個實物或圖像，想了解其情況但又難以確定其關鍵字的時候，關鍵字檢索就束手無策。再有僅在PC機等小屏幕上顯示檢索信息有時不易看清圖細節，同時也不便於教學等多人瀏覽的場合。
發明內容
為解決目前已有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種可以隨身攜帶、可以通過實物、圖像或關鍵字進行檢索並且對檢索到的信息可用於指定終端設備播放的分布式架構數字博物館信息點播系統。
本發明的另一目的是提供一種基於分布式架構數字博物館的PDA點播實現方法。
為實現上述目的，本發明的一種基於分布式架構的數字博物館信息點播系統，包括終端設備、分布式架構的網絡服務集成中心及數字博物館等，其中還包括安裝有界面控制模塊的PDA、安裝在網絡服務集成中心內的PDA監聽模塊以及PDA點播模塊。
上述的界面控制模塊包括請求信息數據封裝模塊、請求信息數據裝載模塊、界面生成器和反饋信息數據裝載模塊。
上述的PDA點播模塊包括信息數據流控制器、查詢服務的網絡業務(以下稱Web Services)客戶端、點播服務與點播控制器客戶端。
上述的信息數據流控制器包括網絡服務類別識別模塊、網絡服務請求信息封裝模塊、反饋信息數據解析和封裝模塊；上述的查詢服務的Web Services客戶端包括待匹配圖像管理模塊、Web Services調用模塊以及PDA圖像匹配客戶端。
上述的點播服務與點播控制器客戶端包括點播服務客戶端和點播服務控制器。
上述的待匹配圖像管理模塊包括圖像預處理模塊、圖像特徵提取模塊、圖像檢索模塊和圖像組織模塊。
本發明一種基於分布式架構的數字博物館信息點播方法，包括以下步驟步驟1、PDA將請求信息數據封裝後通過請求信息數據裝載器向網絡服務集成中心發送請求信息，網絡服務集成中心接受並響應請求，對請求信息進行網絡服務類別識別，並對網絡服務類別識別後的信息進行WebServices封裝，生成待匹配請求信息數據流；然後，步驟2、對上述待匹配請求信息數據流進行編碼，並對應待匹配請求信息進行對應網絡服務處理；步驟3、通過Web Services調用向數字博物館提交處理後的待匹配請求信息數據流，數字博物館端Web Services調用與之相匹配的反饋信息數據、對反饋信息數據流解碼並格式化，然後順序通過Web Services調用、信息數據流控制器的反饋信息數據解析和封裝反饋到PDA用戶界面上。
步驟4、根據上述反饋到PDA用戶界面上的反饋信息，PDA用戶可進一步向網絡服務集成中心發送點播服務請求，請求顯示反饋信息數據，並通過點播控制器在指定終端設備上顯示該反饋信息。
上述對應待匹配請求信息進行相應網絡服務處理步驟包括圖像預處理、圖像特徵提取、圖像檢索和圖像組織。
上述請求信息包括輸入攝像請求點播信息和輸入關鍵字請求點播信息。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下面結合附圖對本發明的最佳實施例作詳細說明如下。
圖1為本發明系統網絡連接示意圖；圖2為本發明系統組成模塊及連接關係示意圖；圖3為信息數據流控制器組成及連接關係示意圖；圖4為本發明方法流程圖；圖5為本發明對應待匹配請求信息進行相應網絡服務處理時圖像預處理及圖像特徵提取流程示意圖；圖6為本發明對應待匹配請求信息進行相應網絡服務處理時圖像管理和圖像組織流程圖；圖7為本發明網絡服務類別識別與數字博物館服務項目更新同步實現流程圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，為本發明系統包括終端設備1、安裝有界面控制模塊41的PDA4、分布式架構的網絡服務集成中心2及數字博物館3，其中網絡服務集成中心內安裝有PDA監聽模塊21以及PDA點播模塊22。上述的終端設備可以是PC機，也可以是指定的大屏幕投影儀等，上述的PDA也可以是手機等行動裝置。
本發明是基於分布式架構的Web Services平臺設計的。Web service平臺需要一套協議來實現分布式應用程式的創建。任何平臺都有它的數據表示方法和類型系統。要實現互操作性，Web service平臺必須提供一套標準的類型系統，用於溝通不同平臺、程式語言和組件模型中的不同類型系統。在傳統的分布式系統中，基於界面(interface)的平臺提供了一些方法來描述界面、方法和參數(譯註如COM和COBAR中的IDL語言)。同樣的，Web service平臺也必須提供一種標準來描述Web service，讓客戶可以得到足夠的信息來調用這個Web service。最後，還必須有一種方法來對這個Web service進行遠程調用。這種方法實際是一種遠程過程調用協議(Remote Procedure Call，簡稱RPC)。為了達到互操作性，這種RPC協議還必須與平臺和程式語言無關。
本發明的PDA移動開發平臺採用.Net Compact Framework技術。NET Compact Framework是.NET Framework的一個子集。它的主要目標針對於資源有限設備而設計，提供對託管代碼(Managed Code)以及XMLWeb Services的支持。.NET Compact Framework大大的介紹了開發者在開發運行在類似Pocket PC這樣的設備的程序的代碼量。因為.NET CompactFramework是.NET Framework的一個子集，因此如果開發者有開發桌面或伺服器應用程式的經驗，他們同樣也可以應用相應的技巧來為Pocket PC以及Smartphone 2003相關設備開發程序。為不同設備開發程序最大的障礙在於，大多數設備都需要開發者學習比開發桌面程序更多的API以及編程工具。因為.NET CF採用與.NET Framework同樣的編程模型以及採用與開發桌面程序或伺服器程序相同的開發工具，因此，它大大的提高的開發者的生產力。反過來，同樣為會促進公司使用智能設備開闢新的途徑提高業務量。同樣，.NET CF也是唯一的為本地代碼提供XML Web Services支持的移動開發平臺。
本發明的PDA移動開發平臺還可採用J2ME技術。J2ME建立在作業系統之上，應用開發無須考慮太多特殊的硬體配置類型或作業系統。因而在開發面向內存有限的移動終端(例如尋呼機、行動電話)的應用時，顯得尤其實用。J2ME令使用JAVA編寫的程序可以「任何時間，任何地方，運行在任何的終端上」，這就無須再花費更多的時間去重新熟悉新的程式語言。
圖2所示為本發明系統組成模塊及其連接關係。如圖2，PDA用戶通過鍵盤發送請求信息到PDA界面控制模塊，上述請求信息包括圖像，例如拍攝照片圖像，請求點播信息和輸入關鍵字請求點播信息；上述的PDA界面控制模塊包括請求信息數據封裝模塊411、請求信息數據裝載模塊412、界面生成器413和反饋信息數據裝載模塊414，上述請求信息經請求信息數據封裝模塊封裝後通過請求信息數據裝載模塊向網絡服務集成中心發送，例如通過TCP傳輸協議發送。網絡服務集成中心包括PDA監聽模塊和PDA點播模塊，其中PDA點播模塊包括信息數據流控制器221、查詢服務的WebServices客戶端223和點播服務與點播控制器客戶端222。上述經PDA界面控制模塊發送過來的請求信息由PDA監聽模塊接收後傳送到信息數據流控制器。
如圖3所示，信息數據流控制器包括網絡服務類別識別模塊2211、網絡服務請求信息數據封裝模塊2212、反饋信息數據解析和封裝模塊2213，上述的請求信息，經網絡服務類別識別模塊分類後，例如分成查詢服務請求信息和點播服務請求信息，如為查詢服務請求信息，則經過網絡服務類別識別後的網絡服務請求信息再通過網絡服務請求信息數據封裝模塊封裝後傳送到查詢服務的Web Services客戶端生成遠程網絡服務調用數據流，並向數字博物館端Web Services監聽器發送，例如可以通過簡單對象訪問協議(Simple Object Protocol，簡稱SOAP)向數字博物館端Web Services監聽端發送。上述查詢服務的Web Services客戶端包括待匹配圖像管理模塊、Web Services調用模塊以及PDA圖像匹配客戶端，其中待匹配圖像管理模塊用於處理待匹配信息圖像類請求信息。上述待匹配信息經查詢服務的Web Services客戶端調用數字博物館提供的關鍵字檢索服務或圖像匹配服務後生成一組匹配的反饋信息，例如1～100個。匹配的反饋信息經信息數據流控制器中的反饋信息數據解析和封裝後，返回到上述PDA界面控制模塊的反饋信息裝載器414中，經界面生成器413後將反饋信息顯示在PDA用戶界面上。當用戶點播PDA用戶界面上的反饋信息時，通過鍵盤選中該反饋信息，並順序經過PDA界面控制模塊的請求信息數據封裝模塊、請求信息數據裝載模塊、PDA監聽模塊及PDA點播模塊中的信息數據流控制器，經網絡服務類別識別模塊選中點播服務，繼而通過點播服務與點播控制器客戶端連接到終端設備上，例如指定的大屏幕投影儀上進行播放。
如圖4所示，本發明方法包括以下步驟步驟1、PDA將請求信息數據封裝後通過請求信息數據裝載器向網絡服務集成中心發送請求信息，網絡服務集成中心中的PDA監聽接受並響應請求，對請求信息進行網絡服務類別識別，例如分為查詢服務類和點播服務類，對網絡服務類別識別後的信息進行Web Services封裝，生成待匹配請求信息數據流。然後，步驟2、對上述待匹配請求信息數據流進行編碼，例如進行Base64的編碼。對編碼後的信息流，對應其相應的網絡服務類別發出調用處理請求，例如圖像匹配服務的調用處理請求。
步驟3、通過Web Services調用向數字博物館提交處理後的待匹配請求信息數據流，數字博物館端Web Services調用與之相匹配的反饋信息數據、對反饋信息數據流解碼並格式化，例如進行基於Web頁面的格式化輸出，然後順序通過Web Services調用、信息數據流控制器的反饋信息數據解析和封裝反饋到PDA用戶界面上。如果PDA的作業系統採用Windows Mobile 2003系統，可根據其兼容性採用C#平臺，即採用.NetCompact Framework技術進行Web Services的客戶端開發。
步驟4、根據上述反饋到PDA用戶界面上的反饋信息，PDA用戶可進一步向網絡服務集成中心發送點播服務請求，請求顯示的反饋信息數據，並通過點播控制器在指定終端設備上顯示該反饋信息，例如，利用基本的HTTP1.1的Get與Post方法進行請求信息的點播。
如圖5所示，上述步驟2中的對應其相應的網絡服務類別發出調用請求，例如圖像匹配服務的調用請求可進一步包括圖像預處理、圖像特徵提取、圖像檢索和圖像組織。其中圖像預處理用於對用戶輸入的圖像進行預處理，包括圖像圖片數位化、幾何變換、圖像圖片增強、圖像圖片復原、圖像圖片平滑、圖像圖片分割等處理；圖像特徵提取用於對入庫和待檢索的圖像圖片自動提取顏色、紋理、形狀、空間分布及綜合特徵。
如圖6所示，完成上述圖像預處理、圖像特徵提取步驟後，進行圖像檢索和圖像組織步驟。即通過Web Services調用數字博物館端圖像匹配服務，數字博物館內與待匹配信息特徵相符的信息被調用，被調用的反饋信息通過PDA點播模塊反饋到用戶界面上。上述圖像檢索用於根據資料庫中圖像的顏色、紋理、形狀和空間特徵，計算出與待匹配圖像的相似度，根據相似度進行排序，返回最相似的一組圖像並顯示在瀏覽器中；在顯示圖像時，通過瀏覽頁面調用寫好的檢索算法類，每一個算法就是一個類，根據類的相應方法得到返回結果，最後把這些圖像顯示出來；圖像組織是將所有的入庫圖像圖片，根據自身視覺信息自動或半自動存到圖像圖片文件系統中，同時建立視覺特徵索引，存放到圖像圖片索引庫中。該步驟主要包括圖像圖片插入、圖像圖片修改、圖像圖片刪除與索引庫的建立與更新、簡單的日誌管理及權限管理等。
如圖7所示，當數字博物館提供的信息服務項目更新時，例如增加聲音匹配服務，可以由PDA點播模塊查詢服務的Web Services客戶端通過數字博物館端Web Services監聽端獲得。
本發明可以在行動裝置上瀏覽數字博物館，可進行分類瀏覽，獲取相關信息及時、準確，且信息資源豐富。本發明除具備能通過關鍵字進行查詢外，還具有根據實物進行檢索的功能，用戶可以將自己拍照的照片，查詢到的圖像等通過本發明系統發送數字博物館，即可得到相匹配的反饋信息，大大地方便了用戶，特別是對於歷史文物等難以確定關鍵字的物品、圖像的檢索更是如此。本發明可以對反饋信息再進行瀏覽和點播等相關操作，通過行動裝置輕鬆的將信息點播到指定的大屏幕設備上，並可以進行聲音的點播，聽取詳盡的解說等，實現了立體式的交互操作。
雖然，本領域的技術人員可以對本發明系統及方法進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種基於分布式架構的數字博物館信息點播系統，包括終端設備、分布式架構的網絡服務集成中心及數字博物館，其特徵是還包括安裝有界面控制模塊的個人數字助理、安裝在網絡服務集成中心內的個人數字助理監聽模塊以及個人數字助理點播模塊。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵是上述的界面控制模塊包括請求信息數據封裝模塊、請求信息數據裝載模塊、界面生成器和反饋信息數據裝載模塊；上述的個人數字助理點播模塊包括信息數據流控制器、查詢服務的網絡業務客戶端、點播服務與點播控制器客戶端。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵是上述的信息數據流控制器包括網絡服務類別識別模塊、網絡服務請求信息數據封裝模塊、反饋信息數據解析和封裝模塊；上述的查詢服務與網絡業務客戶端包括待匹配圖像管理模塊、網絡業務調用模塊以及個人數字助理圖像匹配客戶端。上述的點播服務與點播控制器客戶端包括點播服務客戶端和點播服務控制器。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵是上述的待匹配圖像管理模塊包括圖像預處理模塊、圖像特徵提取模塊、圖像檢索模塊和圖像組織模塊。
5.一種基於分布式架構的數字博物館信息點播方法，其特徵是包括以下步驟步驟1、個人數字助理將請求信息數據封裝後通過請求信息數據裝載器向網絡服務集成中心發送請求信息，網絡服務集成中心中接受並響應請求，對請求信息進行網絡服務類別識別，並對網絡服務類別識別後的信息進行網絡業務封裝，生成待匹配請求信息數據流；然後，步驟2、對上述待匹配請求信息數據流進行編碼，並對應待匹配請求信息進行對應網絡服務處理。步驟3、通過網絡業務調用向數字博物館提交處理後的待匹配請求信息數據流，數字博物館端網絡業務調用與之相匹配的反饋信息數據、對反饋信息數據流解碼並格式化，然後順序通過網絡業務調用、信息數據流控制器的反饋信息數據解析和封裝反饋到個人數字助理用戶界面上。步驟4、根據上述反饋到個人數字助理用戶界面上的反饋信息，個人數字助理用戶可進一步向網絡服務集成中心發送點播服務請求，請求顯示反饋信息數據，並通過點播控制器在指定終端設備上顯示該反饋信息。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵是上述對應待匹配請求信息進行相應網絡服務處理包括圖像預處理、圖像特徵提取、圖像檢索和圖像組織。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵是上述請求信息包括輸入攝像請求點播信息和輸入關鍵字請求點播信息。
全文摘要
本發明涉及一種基於分布式架構的數字博物館信息點播系統，包括終端設備、分布式架構的網絡服務集成中心及數字博物館等，其中還包括安裝有界面控制模塊的PDA、安裝在網絡服務集成中心內的PDA監聽模塊以及PDA點播模塊。本發明可應用在行動裝置上瀏覽數字博物館，根據實物進行檢索的功能，並可以通過行動裝置將信息點播到指定的大屏幕設備上，實現了立體式的交互操作。
文檔編號H04L12/16GK1770692SQ20051011773
公開日2006年5月10日 申請日期2005年11月9日 優先權日2005年11月9日
發明者鮑泓, 劉宏哲, 楊佔坡 申請人:北京聯合大學信息技術研究所