免耕播種裝備PDM系統(tǒng)影像資源管理研究

劉宏新 周麗麗 張一鳴 趙一健 解勇濤

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150030；2.宿遷學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，宿遷 223800)

0 引言

免耕播種裝備是保護(hù)性耕作的典型機(jī)具類型，可在未經(jīng)翻耕的、秸稈覆蓋和保留根茬的土壤條件下進(jìn)行精量播種作業(yè)，對(duì)改善土壤結(jié)構(gòu)、防止水土流失、減少空氣污染、達(dá)到蓄水保墑具有重大意義。但免耕播種作業(yè)環(huán)境惡劣，秸稈、殘茬和雜草置于地表，土壤硬度大，要求免耕播種裝備具有防堵耐磨、強(qiáng)度高、硬度大等性能，且要滿足不同地區(qū)、不同保護(hù)性耕作制度需求，因此設(shè)計(jì)制約元素多、機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)要求高，導(dǎo)致研發(fā)周期長、成本高、設(shè)計(jì)效率低等問題[1-4]。針對(duì)上述問題，筆者通過創(chuàng)建免耕播種裝備PDM系統(tǒng)管理免耕播種裝備的知識(shí)、模型、數(shù)據(jù)等資源，其管理的產(chǎn)品信息包括產(chǎn)品的項(xiàng)目計(jì)劃、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型、工程圖紙、工藝資料、影像資源等。其中影像資源能脫離文字形式直接記錄各種聲音與圖像，為用戶提供直觀且客觀的影像信息內(nèi)容[5-6]。實(shí)驗(yàn)影像資源中涉及的免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)機(jī)型、作業(yè)土壤狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)天氣、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等需要著重記錄以保證實(shí)驗(yàn)信息的完整性。但其實(shí)驗(yàn)記錄的土壤狀態(tài)、天氣情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等內(nèi)容相似度高，僅通過影像封面圖像和影像的文件名稱難以區(qū)分，在瀏覽和查詢相關(guān)實(shí)驗(yàn)影像資源時(shí)難以同時(shí)獲取其實(shí)驗(yàn)過程的關(guān)鍵信息，需要在免耕播種裝備PDM系統(tǒng)中開發(fā)影像資源管理系統(tǒng)來解決上述問題。

國內(nèi)外針對(duì)影像資源管理的相關(guān)研究主要有：SINGH等[7]通過提取連續(xù)的兩幀并進(jìn)行顏色空間處理達(dá)到快速檢索視頻的目的，為研究影像資源的甄別開拓了思路。AMATO等[8]提取視頻關(guān)鍵幀所有信息的文本編碼作為檢索索引，可實(shí)現(xiàn)靈活查詢，對(duì)影像資源信息的管理具有重要意義。SAOUDI等[9]提出了一種基于視頻查詢的大型多媒體數(shù)據(jù)的CBVR系統(tǒng)，通過提取關(guān)鍵幀實(shí)現(xiàn)視頻的快速瀏覽和高效的視頻索引。QI等[10]通過以人像為中心并結(jié)合跨模態(tài)文本檢索視頻，為研究影像資源管理系統(tǒng)查詢提供了解決方案。ZHANG[11]建立了基于物聯(lián)網(wǎng)的管理影像數(shù)據(jù)的模型系統(tǒng)，提高管理效率并且保證信息的安全。梁建勝等[12]提取視頻關(guān)鍵幀，并針對(duì)視頻關(guān)鍵幀進(jìn)行內(nèi)容的檢索，達(dá)到高效、準(zhǔn)確檢索視頻的目的。丁洛等[13]設(shè)計(jì)了一種基于多語義線索的跨模態(tài)視頻檢索模型，通過數(shù)據(jù)的全局特征、上下文交互特征和局部特征構(gòu)成多模態(tài)數(shù)據(jù)的多語義線索，更好地挖掘數(shù)據(jù)中的語義信息，進(jìn)而提高檢索效果。國內(nèi)外研究人員針對(duì)影像資源的管理多為基于視頻關(guān)鍵幀內(nèi)容的處理，在播放狀態(tài)下通過關(guān)鍵幀的信息來查詢和訪問影像資源。播放影像資源需要耗費(fèi)大量時(shí)間，基于關(guān)鍵幀內(nèi)容檢索只能表示影像資源的片段內(nèi)容，難以表示影像資源的關(guān)鍵信息，缺乏支持影像資源關(guān)鍵信息編輯與查詢的管理平臺(tái)。近年來，本團(tuán)隊(duì)致力于農(nóng)機(jī)裝備的智能化設(shè)計(jì)研究[14-16]，通過創(chuàng)建知識(shí)庫、模型庫分別對(duì)知識(shí)資源、模型資源進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)了基于關(guān)鍵詞的模糊查詢，為影像資源的管理奠定了良好的基礎(chǔ)。

綜上所述，為準(zhǔn)確獲取并有效管理影像資源信息，解決影像資源甄別困難、獲取信息不完整和缺乏管理平臺(tái)的問題，本文通過多元信息標(biāo)識(shí)對(duì)影像資源進(jìn)行研究，同時(shí)聯(lián)合推薦查詢方法與影像編輯功能建立一種影像資源管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體方案

1.1 PDM系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)

免耕播種裝備PDM系統(tǒng)以C/S結(jié)構(gòu)(Client/Server，客戶端/服務(wù)器)為主要體系架構(gòu)，通過客戶端(人機(jī)交互界面)控制服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理。免耕播種裝備PDM系統(tǒng)中包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的多個(gè)設(shè)計(jì)功能模塊，包括知識(shí)管理模塊、模型管理模塊、虛擬現(xiàn)實(shí)與工程分析模塊等，并且各模塊由獨(dú)立且結(jié)構(gòu)完整的子系統(tǒng)組成。根據(jù)免耕播種裝備PDM系統(tǒng)框架下接口需求集成各子系統(tǒng)，共同構(gòu)建使用方便、響應(yīng)便捷、高效統(tǒng)一的PDM交互式數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。其中PDM系統(tǒng)的電子倉庫具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理元數(shù)據(jù)庫的作用。

1.2 電子倉庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

常規(guī)PDM系統(tǒng)的電子倉庫主要存儲(chǔ)產(chǎn)品相關(guān)的物理數(shù)據(jù)和文件的元數(shù)據(jù)等[17-19]。鑒于作者創(chuàng)建的免耕播種裝備PDM系統(tǒng)電子倉庫中包含產(chǎn)品零部件、圖紙、知識(shí)、圖像、影像以及交互程序等各類資源種類繁多，數(shù)量大，獲取、查詢或?yàn)g覽不方便的問題，需要對(duì)電子倉庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

針對(duì)以上問題，創(chuàng)建表征不同免耕播種裝備信息的資源庫，以達(dá)到方便用戶獲取和整理資源信息的目的。首先根據(jù)資源類別設(shè)計(jì)并創(chuàng)建資源庫，即交互程序庫、模型庫、數(shù)據(jù)庫、知識(shí)文件庫、圖像庫和影像庫。然后根據(jù)免耕播種裝備PDM系統(tǒng)開發(fā)的子系統(tǒng)類別創(chuàng)建二級(jí)資源庫。鑒于知識(shí)文件庫中的數(shù)據(jù)區(qū)別于數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲(chǔ)的知識(shí)內(nèi)容，知識(shí)文件庫存儲(chǔ)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)的圖書手冊(cè)。

根據(jù)上述創(chuàng)建方法完成整個(gè)電子倉庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。保證了系統(tǒng)重復(fù)利用資源并方便資源的存儲(chǔ)、開發(fā)、使用與維護(hù)[20]。電子倉庫結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 電子倉庫結(jié)構(gòu)框圖

1.3 影像資源管理系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)分析免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)影像資源管理系統(tǒng)需求，并結(jié)合PDM系統(tǒng)工作流程管理特點(diǎn)，在影像資源管理系統(tǒng)中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接、任務(wù)查看、影像資源瀏覽與查詢和影像資源編輯4個(gè)模塊。影像資源管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫連接、任務(wù)查看兩部分連接PDM系統(tǒng)獲取任務(wù)內(nèi)容；影像資源瀏覽與查詢、影像資源編輯兩模塊針對(duì)系統(tǒng)收到的任務(wù)對(duì)影像資源進(jìn)行管理。系統(tǒng)的功能模塊如圖2所示。

圖2 影像資源管理系統(tǒng)功能模塊

(1)數(shù)據(jù)庫連接模塊：該模塊是保證與PDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接、信息交互的關(guān)鍵。在PDM系統(tǒng)中為達(dá)成資源共享的目的，設(shè)計(jì)本地?cái)?shù)據(jù)庫和映射數(shù)據(jù)庫兩種數(shù)據(jù)連接方式保證用戶訪問數(shù)據(jù)的需求。該模塊為用戶提供不同服務(wù)器的數(shù)據(jù)連接需求，保障系統(tǒng)正常工作。

(2)任務(wù)查看模塊：該模塊主要訪問PDM系統(tǒng)任務(wù)管理的數(shù)據(jù)，作為影像資源管理系統(tǒng)的工作任務(wù)來源，保證各用戶及時(shí)獲取任務(wù)并從事相關(guān)設(shè)計(jì)工作。

(3)影像資源瀏覽與查詢模塊：該模塊以用戶常用查詢習(xí)慣為需求設(shè)計(jì)多種查詢方法，通過人機(jī)交互的方式展現(xiàn)出來。

(4)影像資源編輯模塊：該模塊為實(shí)驗(yàn)影像資源提供添加、修改和刪除功能，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)更新，提高資源利用率。

影像資源管理系統(tǒng)以VS為軟件開發(fā)環(huán)境并結(jié)合VB.NET語言、通過ADO.NET技術(shù)連接SQL Server數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)自動(dòng)化管理和查詢功能。系統(tǒng)需要提前添加播放插件。Visual Basic(VB)內(nèi)提供的Multimedia控件、Animation控件和Media Player控件均支持多媒體的播放。其中，Multimedia控件播放MPEG文件時(shí)速度比實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示快，當(dāng)文件長度縮短到500～600 KB時(shí)，則無法觀看；Animation控件只能播放未經(jīng)壓縮的或者是用行程編碼(RLE)壓縮的AVI動(dòng)畫文件；Media Player控件是VB新增加的多媒體控件，使用簡單而且功能強(qiáng)大、獲取方便(Windows環(huán)境中按“system32 wmp.dll”路徑查找)，能夠顯示或播放多種媒體文件。故在系統(tǒng)中添加Media Player播放控件。

2 影像資源預(yù)處理

2.1 多元信息標(biāo)識(shí)

影像資源直觀表達(dá)事物信息、記錄事物狀態(tài)，為用戶呈現(xiàn)詳細(xì)的動(dòng)態(tài)效果與靜態(tài)畫面，廣泛用于各行各業(yè)記錄重大事件、檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)等，在農(nóng)機(jī)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用也特別廣泛[21-22]。影像資源信息復(fù)雜，在查詢、修改、增加、刪除實(shí)驗(yàn)影像時(shí)，用戶難以通過影像資源封面和文件名稱準(zhǔn)確獲取涵蓋特定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)天氣等信息的影像資源，觀看全部影像資源任務(wù)量大且浪費(fèi)時(shí)間。為系統(tǒng)地研究影像資源信息，根據(jù)免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)過程中影像資源的特征提出多元信息的概念，多元信息是指標(biāo)識(shí)影像資源所有信息的全部關(guān)鍵詞。多元信息對(duì)影像資源進(jìn)行多角度標(biāo)識(shí)，包含完整、準(zhǔn)確的信息內(nèi)容，同時(shí)為資源管理奠定基礎(chǔ)。

影像資源主要記錄了免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)的具體作業(yè)過程，但其作業(yè)方式復(fù)雜、聲音嘈雜，標(biāo)識(shí)影像資源的多元信息需要通過從內(nèi)部視頻特征、音頻特征、影像內(nèi)容3方面進(jìn)行分析提取，以保證每條影像資源基本信息標(biāo)識(shí)完整、信息標(biāo)識(shí)內(nèi)容唯一。

對(duì)比免耕播種與普通播種作業(yè)過程，免耕播種裝備能夠在秸稈覆蓋的地表上進(jìn)行精確播種，并且不同型號(hào)的免耕播種裝備具有破茬清茬、切斷殘茬、粉粹秸稈、移除拋撒秸稈、壓實(shí)秸稈等耕整地功能，配合防堵裝置，為后期播種提供一個(gè)良好的種床環(huán)境。鑒于免耕播種裝備結(jié)構(gòu)與工作特點(diǎn)，將不同秸稈覆蓋率的土壤狀態(tài)和免耕播種裝備的機(jī)具型號(hào)作為多元信息的標(biāo)識(shí)詞組，并結(jié)合影像資源的視頻特征和音頻特征兩個(gè)方向共同總結(jié)出表征免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)影像資源的全部內(nèi)容的多元信息，如圖3中Ⅰ所示。為保證標(biāo)識(shí)的影像資源信息唯一，依次刪除具有隨機(jī)性強(qiáng)、內(nèi)容不固定、干擾性強(qiáng)以及包含重復(fù)性內(nèi)容的無效信息。影像特征最終采用剩余的12個(gè)多元信息標(biāo)識(shí)免耕播種實(shí)驗(yàn)影像資源的全部信息，最終確定標(biāo)識(shí)的多元信息如圖3中Ⅳ所示。影像資源多元信息篩選過程如圖3所示。系統(tǒng)內(nèi)所有影像資源根據(jù)確定的多元信息進(jìn)行逐一標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，對(duì)應(yīng)的影像資源文件存儲(chǔ)在電子倉庫的影像庫中。

圖3 影像資源多元信息篩選流程圖

分析已設(shè)定的影像資源多元信息，其中“文件名稱”是指影像資源文件的具體名稱，因其具有唯一性，可以把“文件名稱”作為瀏覽選擇的關(guān)鍵詞，將另外11個(gè)多元信息作為推薦查詢的多元信息組，并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)權(quán)重。

2.2 信息權(quán)重分析與分配

查詢免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)影像資源過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于用戶輸入字段與數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息不完全匹配而導(dǎo)致查詢結(jié)果不存在的情況。為保證用戶輸入字段與本地?cái)?shù)據(jù)庫信息不匹配時(shí)仍能夠獲取本地?cái)?shù)據(jù)庫內(nèi)相似數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過創(chuàng)建推薦查詢機(jī)制解決上述問題。為使推薦查詢信息標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，對(duì)多元信息進(jìn)行權(quán)重標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)按多元信息權(quán)重進(jìn)行推薦。

標(biāo)識(shí)影像資源的多元信息設(shè)定對(duì)應(yīng)權(quán)重時(shí)，由于自主設(shè)定權(quán)重主觀性較大，通過調(diào)查問卷和專家打分兩種形式獲取權(quán)重。在獲取權(quán)重過程中，通過調(diào)查農(nóng)業(yè)工作人員對(duì)獲取免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)影像時(shí)最期待、最優(yōu)先搜索關(guān)鍵詞順序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到各信息對(duì)應(yīng)權(quán)重相關(guān)餅狀圖如圖4所示。

圖4 問卷調(diào)查結(jié)果

將專家打分和問卷調(diào)查分別賦予0.5的權(quán)重，計(jì)算得出最終權(quán)重

q=q1z1+q2z2

(1)

式中q1——問卷調(diào)查中各項(xiàng)信息占比

q2——專家打分中各項(xiàng)信息占比

z1——專家打分所占權(quán)重

z2——問卷調(diào)查所占權(quán)重

經(jīng)計(jì)算得到最終多元信息及其對(duì)應(yīng)權(quán)重如表1所示。

表1 信息標(biāo)定項(xiàng)目與權(quán)重

3 功能實(shí)現(xiàn)方法與技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)庫連接

數(shù)據(jù)庫連接是系統(tǒng)運(yùn)行、獲取免耕播種裝備PDM系統(tǒng)多元信息的基礎(chǔ)和保障。為滿足用戶需求并簡化操作流程，在影像資源管理系統(tǒng)主界面中提供兩種數(shù)據(jù)庫聯(lián)接方式，主要包括本地?cái)?shù)據(jù)庫連接和映射數(shù)據(jù)庫連接，二者訪問信息內(nèi)容一致且本質(zhì)相同，區(qū)別在于訪問的內(nèi)容是本地?cái)?shù)據(jù)庫還是映射數(shù)據(jù)庫。通過選擇數(shù)據(jù)庫訪問整個(gè)免耕播種裝備PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。其中連接數(shù)據(jù)庫的主要特點(diǎn)為：映射數(shù)據(jù)庫主要應(yīng)用于客戶端，可實(shí)現(xiàn)多人在線協(xié)同訪問，但客戶端、服務(wù)端處于同一局域網(wǎng)；本地?cái)?shù)據(jù)庫應(yīng)用于服務(wù)器，僅限于本地資源的訪問，且響應(yīng)速度不受限。

3.2 任務(wù)查看

作為免耕播種裝備PDM系統(tǒng)流程管理任務(wù)順利完成的關(guān)鍵保證和影像資源管理系統(tǒng)的工作內(nèi)容來源，任務(wù)查看模塊主要接收免耕播種裝備PDM系統(tǒng)管理員發(fā)放的任務(wù)，并將任務(wù)處理所用時(shí)間反饋給PDM系統(tǒng)。根據(jù)獲取的具體任務(wù)內(nèi)容對(duì)影像資源進(jìn)行操作。任務(wù)查看模塊主要應(yīng)用文檔讀取技術(shù)，其主要語法為(TextBox5.Text為任務(wù)展示窗口)：

Dim sw As System.IO.StreamWriter = New System.IO.StreamWriter("E:免耕播種裝備PDM系統(tǒng)電子倉庫數(shù)據(jù)庫計(jì)時(shí)器數(shù)據(jù)文件影像資源.txt", False, System.Text.Encoding.Default)

sw.WriteLine(TextBox5.Text)

sw.Close()

3.3 資源編輯

3.3.1影像資源添加

系統(tǒng)授權(quán)的普通用戶都有添加存儲(chǔ)影像資源的權(quán)限。根據(jù)用戶使用習(xí)慣，優(yōu)化設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，保證一次性操作可同步添加影像資源文件及其標(biāo)識(shí)的多元信息內(nèi)容。若在影像資源及其信息的添加過程中用戶中斷了操作，系統(tǒng)默認(rèn)不增加該影像資源的任何內(nèi)容，通過系統(tǒng)提示用戶需要重新同步上傳，直至系統(tǒng)反饋資源增加成功。

系統(tǒng)添加相關(guān)的影像資源時(shí)，影像資源管理系統(tǒng)自動(dòng)判斷待上傳資源與影像庫中現(xiàn)有影像資源是否相同，以Dir(str1)語法判斷查重。若本地不存在待上傳的影像資源，則用File.Copy(str1, str2)語法將待上傳影像資源直接復(fù)制到影像庫中；若文件存在，系統(tǒng)反饋該文件已存在并要求重新上傳。

3.3.2影像資源修改與刪除

本地電子倉庫影像庫中存儲(chǔ)的影像資源由系統(tǒng)管理員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)直接添加，并且標(biāo)識(shí)影像的多元信息和影像資源文件已經(jīng)通過系統(tǒng)程序連接。但是系統(tǒng)內(nèi)的免耕播種裝備實(shí)驗(yàn)影像資源會(huì)存在信息匹配錯(cuò)誤、不完整，以及影像資源已經(jīng)完全損壞不能使用等問題，需要系統(tǒng)提供刪除或修改功能。系統(tǒng)普通用戶在修改或刪除影像資源時(shí)需要獲取系統(tǒng)管理員權(quán)限，通過輸入管理員密碼進(jìn)行處理。以保證影像資源文件和標(biāo)識(shí)的多元信息的唯一對(duì)應(yīng)，從而提高系統(tǒng)安全性。

影像資源管理系統(tǒng)修改或刪除影像資源的具體內(nèi)容來源于免耕播種裝備PDM系統(tǒng)發(fā)放的任務(wù)。影像資源管理系統(tǒng)同步更新影像庫和數(shù)據(jù)庫多元信息資源。為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新，在VS中添加Module(模塊)創(chuàng)建刪除子程序Delete()。當(dāng)系統(tǒng)刪除影像資源標(biāo)識(shí)的多元信息時(shí)，直接調(diào)用刪除子程序Delete()。在VS模塊中添加的刪除子程序具體語法為(OriginalFilePathInfo1為影像資源的存儲(chǔ)路徑)：

SubDelete()

My.Computer.FileSystem.DeleteFile(OriginalFilePathInfo1)

EndSub

3.4 資源瀏覽

影像資源的瀏覽模塊支持瀏覽本地影像庫中影像資源，系統(tǒng)提供影像播放、暫停、停止和快進(jìn)的功能，并且可以查看到每一條影像資源對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)信息。影像資源管理系統(tǒng)播放的的主要實(shí)現(xiàn)語法為：AxWindowsMediaPlayer1.Ctlcontrols.play()；暫停的主要實(shí)現(xiàn)語法為：AxWindowsMediaPlayer1.Ctlcontrols.pause()；停止的主要實(shí)現(xiàn)語法為：AxWindowsMediaPlayer1.Ctlcontrols.stop()；快進(jìn)的主要語法為：AxWindowsMediaPlayer1.Ctlcontrols.currentPosition()=HScrollBar1.Value。

3.5 資源查詢

3.5.1瀏覽選擇

瀏覽選擇指通過字段匹配多元信息獲得唯一的查詢結(jié)果。為提高查詢效率，采用影像資源多元信息標(biāo)識(shí)的“文件名稱”作為查詢索引。由于每一條影像資源對(duì)應(yīng)的文件名稱是唯一存在，安全性高，不存在誤報(bào)、重復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)，并且“文件名稱”不屬于推薦查詢的標(biāo)識(shí)多元信息組，不會(huì)與推薦查詢發(fā)生沖突。系統(tǒng)每增加一條新的影像資源，系統(tǒng)獲取該影像資源“文件名稱”的字段自動(dòng)添加到瀏覽選擇列表中，保證了影像資源信息的同步性。影像資源的文件名稱同步到瀏覽選擇列表中動(dòng)態(tài)更新的語法為(TextBox14.Text為影像資源的文件名稱)：

Form4.ComboBox1.Items.Add(TextBox14.Text)

3.5.2推薦查詢

推薦查詢是基于用戶輸入字段與數(shù)據(jù)庫內(nèi)容不完全匹配而進(jìn)行相關(guān)推薦的查詢方法。旨在為用戶提供智能化推薦。推薦查詢是由基礎(chǔ)查詢語句、推薦查詢語句、推薦查詢數(shù)據(jù)表構(gòu)成。系統(tǒng)通過基礎(chǔ)查詢語句未獲取數(shù)據(jù)時(shí)響應(yīng)推薦查詢機(jī)制，通過匹配推薦查詢數(shù)據(jù)表，將推薦的數(shù)據(jù)記錄推送給用戶，完成推薦查詢過程。推薦查詢作為一種創(chuàng)新查詢方法，在實(shí)現(xiàn)過程中首先要?jiǎng)?chuàng)建與設(shè)定多元信息相關(guān)的推薦查詢語句和對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表。

(1)基礎(chǔ)查詢語句

基礎(chǔ)查詢語句是用戶實(shí)現(xiàn)查詢的基本語句，是推薦查詢的一部分。選擇字段的查詢方式為瀏覽選擇，輸入字段的查詢方式為模糊查詢。當(dāng)用戶按指定多元信息輸入字段進(jìn)行查詢時(shí)，常規(guī)查詢方法是將SQL語句與IF嵌套語句結(jié)合，若滿足所有查詢的情況，需要撰寫11！條IF嵌套語句，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行速率[23]。為保證隨機(jī)輸入后系統(tǒng)響應(yīng)能夠查詢到相關(guān)數(shù)據(jù)并保證響應(yīng)速率不變，在系統(tǒng)中應(yīng)用Inputstr[]函數(shù)和Keywordstr[]函數(shù)共同組成系統(tǒng)基礎(chǔ)查詢語句。組成SQL查詢語句對(duì)應(yīng)語法為：

Sqlstr = sqlstr & "and" & Keywordstr(i)& like "%" & Inputstr(i)& "%"

(2)推薦查詢語句

推薦查詢語句是通過基礎(chǔ)語句查詢未獲得數(shù)據(jù)而進(jìn)行推薦其他數(shù)據(jù)表的語句，是推薦查詢的核心。推薦推薦語句分為兩種，一種是輸入單一字段對(duì)應(yīng)的查詢子語句，另一種是輸入多個(gè)字段對(duì)應(yīng)的查詢交互語句。查詢子語句是輸入單一字段而進(jìn)行推薦查詢匹配單一推薦查詢數(shù)據(jù)表而輸出數(shù)據(jù)記錄的語句。查詢交互語句是輸入多個(gè)字段而進(jìn)行按多元信息權(quán)重依次推薦查詢匹配推薦查詢數(shù)據(jù)表而執(zhí)行各查詢子語句的語句。推薦查詢響應(yīng)的邏輯框圖如圖5所示。

圖5 推薦查詢響應(yīng)的邏輯框圖

(3)推薦查詢數(shù)據(jù)表構(gòu)建

推薦查詢數(shù)據(jù)表是根據(jù)設(shè)定權(quán)重的多元信息分別創(chuàng)建的數(shù)據(jù)表，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)推薦的重要依據(jù)。作為推薦查詢的中間數(shù)據(jù)，需要提前依次設(shè)計(jì)多元信息對(duì)應(yīng)的推薦查詢數(shù)據(jù)表。

以“實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)”為例，構(gòu)建黑龍江省農(nóng)業(yè)種植地區(qū)匯總表。以“積溫”為劃分條件，將已劃分好的黑龍江省6個(gè)積溫帶分別根據(jù)緯度高低自東向西依次排序，部分結(jié)果如表2所示。

表2 基于緯度排列的黑龍江省積溫帶

依次創(chuàng)建其他多元信息對(duì)應(yīng)的推薦查詢數(shù)據(jù)表，并設(shè)定參考推薦范圍。鑒于管理對(duì)象為免耕播種裝備影像資源，將“實(shí)驗(yàn)機(jī)型”以免耕播種機(jī)型號(hào)進(jìn)行分類，“土壤狀態(tài)”以免耕播種秸稈覆蓋率為劃分條件，“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容”以免耕播種裝備的播種性能為劃分條件，其中“實(shí)驗(yàn)人員”、“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”和“實(shí)驗(yàn)結(jié)論”在免耕播種實(shí)驗(yàn)完成后得出，內(nèi)容包含范圍大、信息含量多，由用戶輸入信息無法設(shè)定參考推薦范圍。多元信息對(duì)應(yīng)推薦查詢數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)范圍見表3。

表3 推薦查詢數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)范圍

推薦查詢數(shù)據(jù)表和查詢子語句一一對(duì)應(yīng)，推薦查詢時(shí)系統(tǒng)每調(diào)用一個(gè)查詢子語句，則會(huì)根據(jù)多元信息權(quán)重依次對(duì)應(yīng)調(diào)用數(shù)據(jù)推薦表，調(diào)用數(shù)據(jù)推薦表的邏輯關(guān)系如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)推薦表調(diào)用邏輯框圖

相對(duì)于瀏覽選擇，系統(tǒng)的推薦查詢?yōu)橛脩籼峁┤嫦到y(tǒng)的多元信息，擴(kuò)大了查詢結(jié)果的范圍，能更有效接近用戶的實(shí)際需求。

為實(shí)現(xiàn)推薦查詢，系統(tǒng)將各查詢子語句、查詢交互語句與規(guī)定范圍的推薦查詢數(shù)據(jù)表、本地資源數(shù)據(jù)表匹配、交互過程以子程序的形式封裝在VS的Module中，如圖7所示，結(jié)合基礎(chǔ)查詢語句根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)情況依次調(diào)用Module中子程序，完成推薦查詢。

圖7 多元信息推薦查詢子程序封裝

影像資源管理系統(tǒng)響應(yīng)推薦查詢時(shí)，根據(jù)用戶輸入單個(gè)或者多個(gè)字段，系統(tǒng)執(zhí)行查詢子語句或者查詢交互語句調(diào)用匹配對(duì)應(yīng)的推薦查詢數(shù)據(jù)表，然后將對(duì)應(yīng)的推薦查詢數(shù)據(jù)表與現(xiàn)有影像資源數(shù)據(jù)表匹配，最后將兩表相同數(shù)據(jù)信息按標(biāo)識(shí)的多元信息權(quán)重為用戶依次推送數(shù)據(jù)記錄。其中兩個(gè)數(shù)據(jù)表匹配候選的主要語法為(A、B代表兩個(gè)匹配表)：

Dim sql As String = "Select * From A Where A.1 =(Select B.1 From[B]Where B.1= A.1)Or A.1=(Select B.2 From[B]Where B.2=A.1)

若用戶輸入字段內(nèi)容均無對(duì)應(yīng)推薦數(shù)據(jù)表，系統(tǒng)提示增加新的查詢字段；否則按輸入字段對(duì)應(yīng)多元信息權(quán)重進(jìn)行推薦。

推薦查詢包括單一文本框查詢和多個(gè)文本框查詢。為了貼近用戶習(xí)慣方便用戶查找需要的影像資源，單一文本框查詢支持用戶在同一文本框下輸入多個(gè)關(guān)鍵詞字段，字段間用分號(hào)間隔；多個(gè)文本框查詢?yōu)橛脩籼峁┒鄠€(gè)文本框，支持隨機(jī)任意輸入查詢。在進(jìn)行單一文本框內(nèi)輸入多個(gè)字段后，勾選對(duì)應(yīng)字段的所屬多元信息，系統(tǒng)自動(dòng)分割字段和分號(hào)，然后針對(duì)分割好的字段進(jìn)行推薦查詢。

4 系統(tǒng)測試

4.1 系統(tǒng)登錄

影像資源管理系統(tǒng)是免耕播種裝備PDM系統(tǒng)的一部分，可以通過免耕播種裝備PDM系統(tǒng)入口進(jìn)入，其中圖8a為從PDM系統(tǒng)進(jìn)入影像資源管理系統(tǒng)的界面。進(jìn)入系統(tǒng)后，連接數(shù)據(jù)庫后查看任務(wù)，此時(shí)影像資源管理系統(tǒng)初始頁面如圖8b所示，單獨(dú)啟動(dòng)影像資源管理系統(tǒng)界面如圖8b所示。

圖8 登錄界面

4.2 影像資源編輯

從影像資源管理進(jìn)入后對(duì)影像資源進(jìn)行編輯管理。在影像添加頁面中依次上傳實(shí)驗(yàn)圖像和實(shí)驗(yàn)影像資源并填充影像資源的多元信息，其添加成功界面如圖9所示。

圖9 添加界面

在信息瀏覽中選擇待修改信息，在對(duì)應(yīng)文本框中修改即可，修改成功界面如圖10所示。

圖10 修改界面

在信息瀏覽中選擇待刪除影像資源，根據(jù)系統(tǒng)提示確定刪除即可，刪除后界面如圖11所示。

圖11 刪除界面

4.3 影像資源瀏覽

在影像資源查詢頁面可以查看影像庫中所有影像和信息，點(diǎn)擊播放按鈕可對(duì)影像資源進(jìn)行觀看，如圖12所示。

圖12 影像播放

4.4 影像資源查詢

用戶在影像資源查詢頁面中可以選擇下拉菜單中任意一個(gè)詞條，系統(tǒng)自動(dòng)匹配數(shù)據(jù)庫，瀏覽選擇到該詞條對(duì)應(yīng)的影像資源全部信息，查詢結(jié)果見圖13。

圖13 瀏覽選擇結(jié)果

在單一文本框查詢輸入兩個(gè)多元信息：“學(xué)生”和“訥河”并勾選對(duì)應(yīng)多元信息所屬種類“人員”和“地點(diǎn)”，每個(gè)字段以分號(hào)隔開，經(jīng)系統(tǒng)推薦后得到最終數(shù)據(jù)如圖14所示。

圖14 同一文本框查詢結(jié)果

通過在不同文本框中手動(dòng)輸入多元信息“2015年”、“2BFG-22”、“.MP4”進(jìn)行查詢。經(jīng)系統(tǒng)推薦得到最終數(shù)據(jù)如圖15所示。

圖15 多輸入查詢結(jié)果

通過以上操作流程，測試完成了從PDM系統(tǒng)中獲取任務(wù)內(nèi)容，以及對(duì)標(biāo)識(shí)多元信息的影像資源進(jìn)行添加、修改、刪除、瀏覽選擇和推薦查詢，實(shí)現(xiàn)了對(duì)影像資源的有效管理。

5 結(jié)論

(1)電子倉庫的結(jié)構(gòu)按資源種類分別設(shè)計(jì)，使資源管理有序系統(tǒng)化，提高了系統(tǒng)資源獲取效率和調(diào)用的準(zhǔn)確性，并為系統(tǒng)資源獲取、查詢提供了清晰路徑。

(2)實(shí)驗(yàn)機(jī)型、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)等多達(dá)12個(gè)多元信息能夠完整、準(zhǔn)確且唯一描述影像資源的內(nèi)容信息。將標(biāo)識(shí)的影像資源多元信息進(jìn)行權(quán)重分配，作為推薦查詢的數(shù)據(jù)依據(jù)，規(guī)范了數(shù)據(jù)推薦的過程。

(3)多元信息加權(quán)推薦查詢方法解決了查詢數(shù)據(jù)空缺的問題。系統(tǒng)通過匹配推薦查詢數(shù)據(jù)表和影像資源數(shù)據(jù)表，將匹配結(jié)果經(jīng)多元信息加權(quán)推薦處理后推送給用戶，實(shí)現(xiàn)智能推薦查詢。