面向教學(xué)的多媒體文件識(shí)別系統(tǒng)研究與應(yīng)用

中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院　宋燕燕　周曉梅　周　靈

面向教學(xué)的多媒體文件識(shí)別系統(tǒng)研究與應(yīng)用

中國傳媒大學(xué)南廣學(xué)院宋燕燕周曉梅周靈

計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，促使當(dāng)今社會(huì)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，各個(gè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)和信息急劇增多。在分析云存儲(chǔ)等關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)面向教學(xué)的多媒體文件識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)例研究。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)能滿足校多用戶需求，實(shí)現(xiàn)多媒體文件上傳、下載、識(shí)別、詞頻統(tǒng)計(jì)等各個(gè)功能。

云存儲(chǔ)；文件識(shí)別；詞頻統(tǒng)計(jì)

1　引言

隨著MOOC（大規(guī)模開放網(wǎng)絡(luò)課程）熱潮的逐漸興起，各大高校、中小學(xué)在不久的將來勢(shì)必面臨著海量多媒體資源高效存儲(chǔ)和分析的問題，教學(xué)課件、學(xué)生作品、教學(xué)視頻等各種資源的數(shù)量快速發(fā)展，云存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用為解決資源存儲(chǔ)提供了可能，與傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式相比，避免了存儲(chǔ)平臺(tái)的重復(fù)建設(shè)，如何更有效的對(duì)海量多媒體資源進(jìn)行識(shí)別檢索成為一個(gè)新的課題。［1］

本文是在我們前期搭建的公有云存儲(chǔ)為核心架構(gòu)的新型校園云媒體資產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)上，基于云存儲(chǔ)研究各類多媒體文件的內(nèi)容識(shí)別技術(shù)，探索如何在各類多媒體資源快速膨脹的趨勢(shì)下，較快較準(zhǔn)確地定位搜索需要的素材，構(gòu)建一個(gè)面向教學(xué)的多媒體文件識(shí)別系統(tǒng)。解決校園網(wǎng)面臨的資源共享、系統(tǒng)優(yōu)化、安全管理等問題，為進(jìn)一步構(gòu)建智慧校園奠定基礎(chǔ)。

2　相關(guān)平臺(tái)及技術(shù)介紹

本系統(tǒng)主要涉及到的技術(shù)如下。

2.1云存儲(chǔ)技術(shù)

云存儲(chǔ)是云計(jì)算的存儲(chǔ)部分，即虛擬化的、易于擴(kuò)展的存儲(chǔ)資源池。存儲(chǔ)在云端的數(shù)據(jù)可以隨時(shí)隨地訪問讀取，節(jié)省本地存儲(chǔ)的硬件成本。云存儲(chǔ)不僅提供了文件訪問接口，還支持?jǐn)?shù)據(jù)管理，提供公共服務(wù)支撐功能。云存儲(chǔ)已經(jīng)成為存儲(chǔ)發(fā)展的一種趨勢(shì)。［2-3］

2.2Spring MVC

MVC作為WEB項(xiàng)目開發(fā)的核心環(huán)節(jié)，正如三個(gè)單詞的分解那樣，C（控制器）將V（視圖、用戶客戶端）與M（模塊，業(yè)務(wù)）分開構(gòu)成了MVC 。Spring MVC屬于SpringFrameWork的后續(xù)產(chǎn)品，已經(jīng)融合在Spring Web Flow里面。Spring 框架提供了構(gòu)建Web 應(yīng)用程序的全功能MVC 模塊。使用Spring 可插入的MVC架構(gòu)，從而在使用Spring進(jìn)行WEB開發(fā)時(shí)，可以選擇使用Spring的SpringMVC框架或集成其他MVC開發(fā)框架，如Struts1，Struts2等。［4］

2.3I/O流技術(shù)

在 I/O 流里，輸入輸出分為 4 步：格式化/解析，緩沖，編碼轉(zhuǎn)換和傳遞。 格式化/解析是指在內(nèi)部數(shù)據(jù)表示（以字節(jié)為單位）與外部數(shù)據(jù)表示（以字符為單位）之間進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換。緩沖是指用于在格式/解析與傳遞只加緩存字符序列。對(duì)于輸出較短的字符序列格式化之后并不馬上輸出，而是保存在緩沖區(qū)里，待累積到一定規(guī)模之后再傳遞到外部設(shè)備。編碼轉(zhuǎn)換是將一種字符表達(dá)式轉(zhuǎn)換成另一種字符表達(dá)式。多數(shù)情況下并不需要進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換。傳遞主要是與外部設(shè)備進(jìn)行通信。

3　系統(tǒng)功能需求和設(shè)計(jì)

多媒體文件識(shí)別系統(tǒng)的功能需求有以下幾個(gè)方面：

（1）該系統(tǒng)要可以對(duì)文件進(jìn)行上傳、下載、識(shí)別、詞頻查找等具體操作，以滿足教師、學(xué)生等多用戶的需求。

（2）該系統(tǒng)要給用戶提供可視化的操作界面，要有整框架展示功能，以便用戶快速的找到上傳和下載相關(guān)文檔并提取其內(nèi)容。

（3）該系統(tǒng)要盡可能多的以直觀的方式來展示文件系統(tǒng)的識(shí)別、上傳下載、詞頻的查找等。

（4）系統(tǒng)要顯示出上傳文件的名稱、上傳人、上傳時(shí)間和上傳路徑等信息。

（5）該系統(tǒng)要提供文件識(shí)別的查詢功能，并支持模糊查詢。輸入某個(gè)文件名稱，或者文件標(biāo)簽，點(diǎn)擊查詢結(jié)果，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行模糊查詢，將目標(biāo)文件或目標(biāo)文件標(biāo)簽在系統(tǒng)中展示出來。

根據(jù)功能需求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括了文件上傳、下載、查詢、內(nèi)容提取、內(nèi)容轉(zhuǎn)換、詞頻統(tǒng)計(jì)等模塊。

圖1　系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖

4　系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

多媒體識(shí)別系統(tǒng)采用SQL Server 、Spring MVC、I/O流技術(shù)以及Commons File Upload 等相關(guān)開發(fā)技術(shù)，在Eclipse 里采用Spring MVC框架來實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能。

4.1文件上傳與下載

在Web應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中，文件上傳和下載功能是非常常用的功能。瀏覽器在上傳的過程中是將文件以流的形式提交到服務(wù)器端的。系統(tǒng)采用Commons File Upload開源工具實(shí)現(xiàn)文件上傳功能。

FileUpload組件將頁面提交的所有元素（普通form表單域，如text和文件域file）都看作一樣的FileItem，這樣上傳頁面提交的request請(qǐng)求也就是一個(gè)FileItem的有序組合，F(xiàn)ileUpload組件可以解析該request，并返回一個(gè)一個(gè)的FileItem。而對(duì)每一個(gè)FileItem，F(xiàn)ileUpload組件可以判斷出它是普通form表單域還是文件file域，從而根據(jù)不同的類型，采取不同的操作--如果是表單域，就讀出其值，如果是文件域，就保存文件到服務(wù)器硬盤上或內(nèi)存中。部分代碼如下：

Public class UploadHandleServlet extendsHttpServlet ｛

Public void doGet（HttpServletRequest request，HttpServletResponse response）

Throws ServletException， IOException ｛

//得到上傳文件的保存目錄，將上傳的文件存放于WEB-INF目錄下，不允許外界直接訪問，保證上傳文件的安全

String savePath = this.getServletContext（）.getRealPath（"/WEBINF/upload"）；

File file = newFile（savePath）；

//判斷上傳文件的保存目錄是否存在if（！file.exists（） && ！file.isDirectory（）） ｛

System.out.println（savePath+"目錄不存在，需要?jiǎng)?chuàng)建"）；//創(chuàng)建目錄file.mkdir（）；｝

//消息提示

String message = ""；

圖2　識(shí)別提取圖

圖3　詞頻統(tǒng)計(jì)效果

4.2文件內(nèi)容識(shí)別提取

文件內(nèi)容識(shí)別提取主要包含了幾個(gè)步驟：讀取指定文本文件對(duì)象；利用過濾器可以把所需信息讀取出來；把讀出來的信息輸出。部分代碼如下：

public static void getList（File dir， ArrayList＜File＞ list） ｛

list.add（dir）；

File［］ files = dir.listFiles（）；

for（File file ： files）｛

if（file.isDirectory（））｛getList（file， list）；｝

elselist.add（file）；｝｝

private static void writer2destFile（File destFile， ArrayList＜File＞list）throws IOException ｛

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter（new FileWriter（destFile））；

for（File file ： list）｛

bufw.write（file.getAbsolutePath（））；

bufw.newLine（）；

bufw.flush（）；｝

bufw.close（）；｝

對(duì)文件內(nèi)容進(jìn)行識(shí)別提取后就要將其展現(xiàn)出來，在展現(xiàn)過程中需要用到I/O流，用Java 中的I/O流寫入文件可以避免覆蓋原來的內(nèi)容，用這個(gè)方法 public FileOutputStream（String name，boolean append）throws FileNotFoundException， 將邏輯值 append 設(shè)為 false 時(shí)，寫入的字節(jié)數(shù)據(jù)覆蓋文本原來的內(nèi)容，為true時(shí)即追加到原來文本的末尾。如圖2所示。

4.3詞頻統(tǒng)計(jì)

在一份給定的文件里，詞頻通常指的是某個(gè)特定詞語在該文件中出現(xiàn)的次數(shù)。根據(jù)文章生成單詞樹，使用深度優(yōu)先搜索遍歷單詞樹并將對(duì)應(yīng)單詞放入結(jié)果集中，得到詞頻表的主算法，供外部調(diào)用。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的詞頻統(tǒng)計(jì)效果如圖3所示。

5　結(jié)束語

本文通過分析相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)面向教學(xué)的多媒體文件識(shí)別系統(tǒng)，解決了如何從不斷產(chǎn)生的海量教學(xué)文件中識(shí)別和提取內(nèi)容，進(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)，方便多用戶對(duì)各類文件添加標(biāo)簽和關(guān)鍵詞，具有一定的技術(shù)前景和應(yīng)用價(jià)值。

［1］張莉.垂直搜索引擎中分詞和排序技術(shù)的研究與應(yīng)用［D］.西南交通大學(xué).2014.

［2］周曉梅，宋燕燕.基于云存儲(chǔ)的校園文件管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用［J］.電子世界，2016（1）：37-41.

［3］趙鐵柱，袁華強(qiáng).高性能的云存儲(chǔ)安全網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2014，31（11）：135-138.

［4］ 舒禮蓮.基于Spring MVC的Web應(yīng)用開發(fā)［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013（11）：167-168.

宋燕燕（1978-），女，浙江上虞人，碩士，講師，主要研究方向：多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)。

周曉梅（1980-），女，碩士，講師，主要研究方向：云存儲(chǔ)、信息管理。

周靈（1984-），女，在讀博士，講師，主要研究方向：教育技術(shù)。

江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目（15KJD520007）；江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目（14KJD520011）；江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（2015SJD324）。