基于大數據分析的多媒體信息檢索系統設計

何泰伯

摘 要： 針對傳統的多媒體信息檢索系統存在信息檢索速度緩慢、檢索精度低等問題，提出一種大數據分析的多媒體信息檢索系統的設計。首先從數據源追蹤組件、數據挖掘組件、系統預警組件對檢索系統的硬件部分進行設計；然后分析軟件設計流程圖以及信息檢索的算法，對多媒體信息檢索系統的軟件部分進行設計；最后以教學多媒體信息為依據進行實驗。實驗結果證明，所設計的多媒體信息檢索系統檢索速度快、精度高，為教育機構提供了一個完美的平臺，日后將會成為各個學校一個重要的組成部分。

關鍵詞： 大數據； 多媒體； 教學； 數據挖掘； 信息檢索； 系統設計

中圖分類號： TN02?34； G40?057 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）03?0111?04

Abstract： The traditional multimedia information retrieval system has the problems of slow information retrieval speed and low retrieval accuracy. Therefore， a design of multimedia information retrieval system based on large data analysis is presented. The hardware components of the retrieval system were designed in the aspects of data source tracking component， data mining component and system warning component. The software design flowchart and information retrieval algorithm are analyzed to design the software of the multimedia information retrieval system. The teaching multimedia information is taken as the basis for experiment. The experimental results show that the multimedia information retrieval system has fast retrieval speed and high precision， provides a perfect platform for educational institutions， and should become an important component for each school.

Keywords： big data； multimedia； teaching； data mining； information retrieval； system design

0 引 言

隨著教育改革的不斷深入，對高校的實踐教育多媒體信息管理工作的改革和運行模式的分析成為人們關注的熱點課題。教學多媒體信息檢索工作是衡量學校對學生的實踐教學和管理的重要指標，實踐教學管理是通過實踐教學的信息化檢索平臺得以實現[3?4]?；诖髷祿治龅亩嗝襟w信息檢索是一種全新模式，打破了傳統固有的多媒體信息檢索模式，借助多媒體信息強大的覆蓋性能為更多的人提供學習的機會，多媒體教育不僅僅是針對學生，還可以為很多不同身份的人提供接受教育的途徑[5]。多媒體信息檢索系統設計的目的在于：可以反映數據參數的相關系統進行融合，并以簡單明了的形式展現給設計人員；設計人員利用挖掘到的數據對系統的硬件以及軟件進行理論上的分析，并將運行的實時數據與參數變化記錄下來；具有一定的預警功能，如果出現學生學習進度落后的情況，應立刻啟動警告模式[6]。

文獻[7]詳細地分析了國內外多媒體信息檢索方法的標準與原理，介紹了多媒體信息系統設計的主要工具和模型；文獻[8]研究了多媒體信息檢索系統的安全性能，從隨機的模型與評價的技術著手分析多媒體安全的評價指標；文獻[9]提出協同式的病毒入侵對抗理念，為多媒體信息檢索系統設計豎起了一個安全的屏障；文獻[10]專門為檢索系統設計進行了虛擬物理的實驗，得出多媒體信息檢索系統的設計具有不可估量的前景的結論。

傳統的教學多媒體信息檢索方法的空間限制性很強，無法全面展示大多數學生的學習情況，基于上述觀點，本文提出大數據分析下教學多媒體信息檢索系統的設計。首先對檢索系統的硬件部分從數據源追蹤組件、數據挖掘組件、系統預警組件這3個主要的組件進行設計，并著重分析了數據挖掘算法；然后對檢索系統的軟件部分從軟件的設計流程圖開始分析，并運用數據檢索的算法得到模型函數；最后將傳統的方法與本系統的教育方法進行對比。實驗結果證明，檢索系統的設計對教育的發展具有重要意義。

1 大數據分析的多媒體信息檢索系統硬件設計

傳統的教學多媒體信息檢索方法存在學習行為的繁瑣性與多因素性，其檢索信息的目的性非常模糊，大量的不確定因素導致出現半結構化的問題。從統計學的角度來分析，傳統的教學多媒體信息難以實現檢索模型的建立；從控制學的角度分析，無法精準地跟蹤教學信息。因此，基于大數據分析下的教學多媒體信息檢索系統的硬件設計是非常必要的，在教學過程中，大數據分析的多媒體挖掘的目的就是使學生了解學習行為的特征數據，其系統設計主要從以下幾個硬件組成部分進行分析。

1） 數據源追蹤組件的設計

大數據分析下的教學多媒體信息檢索硬件系統中，數據源追蹤的設計主要是對學生的多媒體學習情況進行跟蹤，及時收集學生的學習行為特征數據，主要設計的部分包括：學生學習的時長、學生學習的人數、與老師實時互動的情況、積極解答老師提出的問題、學習完成的進度、各種考試成績的情況、成績反應出來的知識點等各種多媒體信息的數據源。這些數據源全部來自于多媒體服務器終端中的備忘記錄系統，每隔3 min就會自動保存一次，因此數據源收集的誤差非常小，對數據源追蹤具有良好的效果。endprint

2） 數據挖掘的組件設計

多媒體信息檢索系統的設計核心就是對知識庫的選擇，知識庫是一個具有規則性的集合體，采用基于數據熵的數據挖掘算法能夠挖掘出不同的有效數據。

設為一個多媒體信息的數據系統，，為系數，若：

那么對象相對于的數據挖掘信息為：

式中：為的信息熵；為數據挖掘對象后的信息熵。

隨著數據挖掘的深入，知識庫將不斷添加新的規則來制約系統的智能性?；跀祿氐亩嗝襟w信息挖掘的設計不但可以將方法用知識庫的形式展現出來，還可以解析挖掘出來的數據結果。

3） 系統預警的組件設計

系統預警的設計主要針對學生在課程上學習的進度，通過設計自動推理的指標系統，綜合指標對學員多媒體學習情況進行評價，根據教學系統設定的教學多媒體信息來判斷學生的學習情況。如果在某個時間段學生在組件上學習的進度低于標準值的70%，就會發出警告的信息。

由上述主要的三個組件的設計，可以得出檢索系統的硬件設計，如圖1所示。

由圖1可知，學生通過教育學習知識，多媒體信息檢索系統的備忘錄設計將記錄學生的學習情況，并對數據進行收集，數據經過預處理傳遞給數據追蹤組件，數據組件通過數據挖掘的計算用知識庫的形式展現出來，并解析挖掘后的數據結果，最后將數據傳送到系統的報警裝置，如若學生的學習進度落后，那么就會啟動警告系統，整個檢索的硬件設計就此完成。

2 大數據分析下多媒體信息檢索系統軟件設計

為了實現檢索系統軟件部分的設計，必須遵循3項基本原則：規范制度、數據編號、事實遵循表，4個步驟：每一個學生的學習進度只有進行系統備忘錄后才可以影響系統的檢索；系統備忘錄儲存的是學生學習進度的數據，對數據進行挖掘；挖掘后的數據具有一定的規范性，追溯到數據源，經過分析得出檢索的初始值；最后數值確定進行檢索。

具體的軟件設計流程如圖2所示。

對于軟件設計數據的檢索可以使用圖生成算法。設收集到的數據信息為儲存速度為分別為學生學習進度，由此可得出軟件設計的模型函數為：

模型函數的建立是為了保證數據儲存的順利，其空間大小也要依據模型函數進行設計，其中包含了數據用于現實代理的各種編碼機制。檢索的軟件設計不僅為大數據分析下的多媒體教育建立了監督機制，還確保了學習情況的進度，為系統的設計奠定了堅實的基礎。

3 實驗結果與分析

為了測試本文設計的大數據分析的教學多媒體信息檢索系統的性能，選取某地區學校的多媒體信息為研究對象，在Linux/WindowsCE開發平臺下進行開發，測試BIM數據檢索系統的運行性能，使用hpe1432_createChannelGroup（）函數配置教學多媒體信息檢索系統的模塊列表、通道號等參量，數據口設置為Local Bus，RESAMP_ DATA接口讀取采樣數據的頻率設定為14.8 kHz。根據上述實驗環境和參量設定，進行教學多媒體信息檢索系統的性能測試。

實驗1：采用不同方法測試系統對聚焦于多媒體信息檢索的速度，得到的對比結果如圖3所示。

通過圖3可以明顯地看出，本文設計的大數據分析的教學多媒體信息檢索系統能夠在短時間內進行數據的檢索，傳統的多媒體信息檢索速度比本文設計的要慢一半左右。

實驗2：對多媒體信息檢索的各種行為模塊進行數據檢索，模塊包括：論壇、課程、作業、資源、用戶消息、聊天室。選取一個學期的師生教學視頻情況，從論壇的參與討論、學生作業的完成情況、資源瀏覽次數、師生視頻交流這幾方面開始收集實驗數據。

采取縱交叉的算法：

式中：表示提取的教學多媒體信息數據；表示數據的修正系數；表示數據的方位參數；表示學生成績的差值參數；表示檢索結果的數據；表示檢索數據的理想參數；表示檢索數據的差值；分別表示視頻次數數據的修正、教師授課人數的修正、學生聽課人數的修正。

根據式（5）中的算法對檢索的數據進行收集，進而得到其檢索精度，如圖4所示。

由圖4可見，利用大數據分析的檢索系統方法和傳統方法對教學信息進行檢索，隨著實驗次數的增多，傳統方法的檢測精度在10%～40%之間，雖然浮動不大，但是精度較低。本文提出的檢測方法精度遠遠高于傳統方法，隨著實驗次數的增多，本文檢測精度一直處于較高水平，且穩定性好，上下浮動范圍很小，精度穩定在80%～90%。

從上述實驗的過程可以看出，大數據分析的教學多媒體信息的檢索設計與傳統檢索方法相比，具有一定的有效性。除此之外，采用大數據分析的教學多媒體信息檢索系統，檢索到的多媒體信息數量也較為理想，通過圖5可以更加清晰地了解到本文所設計系統的優點。

由圖5可以看出：利用大數據分析的教學多媒體信息檢索系統，檢索到的多媒體信息數量明顯高于傳統方法檢索的信息數量，可見，本文設計的系統不僅檢索數據速度快、精度高，而且檢索能力很強，充分表明了本文所設計系統性能高，具有很大的應用價值。

通過表1可以看出：傳統方法檢索到的教學教師的人數占總人數的一半，而大數據分析的教學教師占總人數的90%；傳統的教學學生在線人數占總人數的45%，大數據分析下的教學學生占總人數的95%；傳統的教學學生成績合格率為40%，大數據分析的教學學生的成績合格率為80%；在家長的支持率中，大數據分析的系統得到了100%的支持。因此，基于大數據分析的多媒體信息檢索系統更為突出。

4 結 語

網絡的日趨普及為大數據分析教育的發展提供了一定的保障，采用靈活性強、準確率高的智能化教育成為當下最流行的手段。而多媒體信息檢索系統設計的意義就要遵循教育的高信息、高效率、低成本、大規模的4大準則?；诖髷祿治鱿碌慕虒W多媒體信息檢索系統的硬件設計對學生的學習進度信息進行追蹤，運用檢索的軟件設計對教學信息進行分析。隨著系統的進一步完善，教育課程內有必要將老師的授課方式與內容體系進行實時的錄制并儲存，為日后學生的復習提供一條路徑，大數據分析下的教學多媒體信息檢索的設計為我國的教育事業奠定了堅實的基礎。endprint

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