P2P网络中基于内容的音乐信息检索

论文摘要

目前P2P文件共享系统已得到了广泛应用。在覆盖层网络中,进行交换的数据绝大部分是音乐文件。如何对这些音乐数据进行快速、有效地检索,是目前P2P文件共享系统所面临的一个挑战性的问题。本文深入研究了P2P环境下基于内容的音乐信息检索,发现已有的研究中仍有很多问题需要解决：(1)目前这些研究都是把网络中的节点看作是独立的个体,而没有考虑节点之间的互动性及亲密关系,如友谊、信任和群体意识等社会关系；(2)在音乐特征提取过程中,只提取音乐的某个属性的平均值作为整体特征或将其主旋律作为唯一特征,这种方法可以简化建索引的过程,但却忽略了每个不同片段各自的特征,使得检索精度很低；(3)大部分音乐文件有很多重复的部分,其旋律特征是有规律的。将其内容特征提取出来后,用来存储音乐索引所占用的空间会非常大,而在关于此领域的大多数文章中却很少提到这个问题。针对以上问题,本文分别在混合式P2P网络与全分布式非结构化P2P网络两种不同的网络结构下,实现了P2P环境下基于内容的音乐信息检索：在混合式P2P网络结构中,为了有效地定位到相关用户,本文引入了“音乐社会群体”和“朋友节点”的概念。根据提取的音乐特征将节点进行分组,形成音乐社区,使具有某种相似特征的节点构成一个社会群体,并通过节点间的互动交流形成朋友关系。信息的查找首先在朋友节点中进行,其次在群体中。实验表明,这种机制可以有效地降低P2P网络流量,并能快速地定位到目标节点,具有很高的检索性能。在非结构化P2P网络中,本文实现了对MIDI音乐文件的检索。首先消除原始音乐数据的冗余片段,提取关键数据以减少原始数据的信息量,大大减小了存储索引所占用的空间；提出了一种P2P环境下基于嵌套稀疏矩阵的音乐检索模型,采用有序的十字链表结构对基于内容的音乐特征索引信息进行存储,作为节点的局部索引；并根据用户的历史查询信息提出相关搜索表,存储在各节点上,作为全局索引,使得节点在转发消息时不再盲目地选择,从而提高了检索的性能。实验结果表明,本文提出的基于嵌套稀疏矩阵的音乐信息检索不但能减少通信开销、缩短平均响应时间,而且具有很高的检索精度,具有很高的检索效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 主要研究内容
• 1.3 论文组织结构
• 2 相关背景知识介绍
• 2.1 P2P网络概述
• 2.1.1 P2P网络的定义
• 2.1.2 P2P网络的特点
• 2.1.3 P2P网络的分类
• 2.1.4 P2P网络的应用
• 2.2 基于内容的音乐信息检索
• 2.2.1 研究的意义与现状
• 2.2.2 基于内容的音乐检索流程
• 2.2.3 基于内容的音乐检索算法
• 2.3 CBP2PMIR相关研究
• 2.4 PeerSim平台
• 2.5 本章小结
• 3 基于社会群体的P2P音乐信息检索
• 3.1 音乐特征预处理
• 3.2 社会网络的构建
• 3.3 朋友关系的建立
• 3.4 社会网络的维护
• 3.5 查询机制
• 3.6 本章小结
• 4 基于嵌套稀疏矩阵的P2P音乐检索模型
• 4.1 索引的创建与维护
• 4.1.1 冗余片段消除
• 4.1.2 局部索引OOLMIS的建立
• 4.1.3 全局索引RST的建立
• 4.1.4 索引维护
• 4.2 查询机制
• 4.2.1 查询过程
• 4.2.2 改进的查询机制
• 4.2.3 节点加入与退出处理
• 4.3 本章小结
• 5 模拟实验和性能分析
• 5.1 实验建立
• 5.2 基于社会群体的P2P音乐检索结果分析
• 5.3 基于嵌套稀疏矩阵的P2P音乐检索结果分析
• 5.3.1 不同特征提取方式下检索性能的比较
• 5.3.2 对建立OOLMIS后检索性能的评估
• 5.3.3 对采用RST情况下检索性能的评估
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢