摘 要

设计了一个复眼采集数据库系统，目的是为了使多台复眼相机采集到的大规模数据可以快速有序地存放在PC端的数据库中，确保能够携带子眼采集的照片数据的采集时间、相机姿态、子眼方位、子眼参数等结构数据，实现了复眼相机连续拍摄下的一一对应。

基于TCP网络通信的相关理论，采用了在java运行环境中访问操作数据库的方法，编写发送数据的客户端、接收数据的服务端以及显示传输数据的图形化界面的相关程序，并利用SQL Server2012作为后台数据库，实现了从复眼相机硬件端传输复眼信息、子眼信息、运行状态和采集数据等信息到数据库中。

实验表明，系统传输速度大约为每分钟9万个字节，每分钟可以处理4000条完整的命令行，基本实现了大规模数据的快速传输，保证了复眼相机硬件端中相机位置、相机姿态、角度范围等信息能实时更新数据库，保证数据的一致性。

关键词：复眼相机；数据库；数据实时传输；java；系统设计

Abstract

Designed a compound eye collection database system, the purpose is to make more than one compound eye camera collected mass data can be quickly and orderly in the PC database, make sure you are able to carry the child eye pictures of data acquisition time, gestures, eye location, eye camera parameters such as data structure, realizes the continuous compound eye cameras under one to one correspondence.

Based on the TCP network communication related theory, adopted the method of database access operations in the Java runtime environment, to send data to write client, server receives data, and display of the processes associated with a graphical interface to transfer data, and use the SQL Server2012 as background database, realized from the compound eye camera hardware transmit information compound eye, eye, running state and gathering data and other information in the database.

Experiments show that the system transmission speed is about 90000 bytes per minute, every minute can handle 4000 complete the command line, basically achieved the rapid transmission of big data, ensure the compound eye camera hardware side of the camera position, camera, Angle range, such as information can be real-time update database, ensure the consistency of the data.

Key Words：compound eye camera；database；Data transmission on time ；java；system design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题的目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 数据库的分类 2

1.2.2 数据库的设计规则 2

1.2.3 数据库在国内的发展 2

1.3 复眼数据库系统的可行性分析 3

1.4 系统运行环境 3

第2章 数据库系统开发相关技术介绍 4

2.1 java介绍 4

2.1.1 java的优势 4

2.1.2 jdbc数据库连接 4

2.2 SQL Server介绍 4

第3章 系统总体设计分析 5

3.1 系统需求分许 5

3.2 系统实现目标 5

3.3 系统总体结构设计 5

第4章 数据库设计 6

4.1 数据库概念结构设计 6

4.2 数据库逻辑结构设计 7

4.3 数据表设计 9

4.3.1 复眼信息表 10

4.3.2 复眼子眼信息表 10

4.3.3 复眼运行信息表 10

4.3.4 采集数据信息表 11

第5章 复眼数据库系统详细设计 11

5.1 系统流程分析 11

5.2 传输数据结构标准 11

5.3 公共库设计 14

5.4 服务端设计 16

5.5 客户端设计 16

5.6 图形化界面设计 20

5.6.1 父界面设计 20

5.6.3 子界面设计 22

5.6.3 JTable显示程序设计 23

5.7 计算运行时间 24

第6章 数据库系统通信实例 25

6.1 模拟通信实例 25

6.2 结果分析 26

第7章 总结 27

7.1 主要研究成果 27

7.2 今后进一步研究方向 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

随着计算机技术的发展，以及网络应用在全球范围内的遍及，当前社会已经飞速向信息化社会发展，信息系统或者说大数据在当今社会中占领着越来越重要的地位。在数据库技术还没有得到应用的上世纪中叶，人们管理批量的数据往往需要人工地对数据进行分类操作，这样做不仅结果的准确度无法得到保证，而且要消费大量的人力物力。所以，依靠先进的数据库技术，为大规模数据建立一套有效的信息管理系统，可以有效降低工作量与工作难度，并且可以将数据的分类操作规范化，这是十分有必要的。

1.1 选题的目的与意义

日本大阪大学的研究者曾开发出一种可以通过分析画面的三维信息来辨识物体的超薄照相机，它具有9个子眼，可以测量画面中两个物体之间的距离，还可以检测出物体的颜色和结构距离。据开发人员Tanida介绍，这种被称为TOMBO的技术，实际上是以生物学成像系统中的昆虫复眼为设计蓝图的，因此这种照相机也被称为复眼相机^[1]。

本次课题中研究的复眼相机相比9个子眼的TOMBO而言，它足足多了25个子眼，也就是有34个子眼，具体机械结构如图1.1所示。

图1.1 复眼相机机械结构图

而每一只子眼在1秒内拍摄30张相片，即1秒30帧，每张照片大小在1M左右，并且为了满足大范围场景拍摄的需要，复眼相机的个数应在30个以上。因此，根据计算公式1.2：

(1.2)

可以计算出1分钟需要处理的照片信息在5.4万条左右。那么，这个数据量是十分庞大的，并且不易于直接人工管理。随着第三次科技革命的到来，不断推陈出新的信息技术深刻改变了人们的思维方式，其中数字化管理因为其独特的优势开始被人们所注意到。针对如此庞大的数据量不宜与直接管理的情况，可以设计实现一个复眼采集数据信息管理系统，通过与计算机的结合使用对各种采集信息进行管理。如此的数字化管理具备检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长等人力管理所不能的优点，可以给管理员和用户带来很大的方便^[2]。与此同时这些优点也能够极大地提高工作效率，而且计算机管理的成本是很低的，这样人工管理最大的人工成本过高的缺点就被克服了。因此，为了实现研究服务于实践的原则，开发一套这样的信息管理软件是很有必要的。

本次课题的主要任务就是为这样一种复眼相机设计一个能够携带子眼采集的照片数据的采集时间、相机姿态、子眼方位、子眼参数等结构数据的数据库，设计合理的数据库结构以确保在运行数据库时可以批量地将数据传输到数据库中，实现参数的自动标签，并且实时地依靠采集信息对数据库中的数据进行更新操作。

1.2 国内外研究现状

数据库技术并不是很新的技术，从全世界的角度来看，从上世纪60年代末开始，数据库技术已经发展了30余年，但数据库技术每一年都在推陈出新。在这30多年来，人们对数据库技术的理论分析与研究发展都有了很大的进步，现在已经开始对新一代的以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统作深入研究^[2]。数据库技术是现代信息技术和计算机技术的基石。

1.2.1 数据库的分类

从数据库30年来的发展历程来看，现在所有的数据库都可以划分成三大类，这三大类也代表数据库的三个发展阶段：第一代是以记录类型为节点的网状数据库和紧随网状数据库出现的按层次组织的层次型数据库；第二代是建立在关系模型上的关系数据库，这也是目前最为广泛使用的数据库；第三代是以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统。现代网络计算机技术是多门技术的融合，数据库技术、网络通信技术、面向对象程序设计技术、人工智能技术等技术相互渗透、有机结合，构成了现代网络计算机技术，这是今世数据库技术发展的重要特征^[3]。本次课题中应用到的数据库是第二代关系型数据库。

1.2.2 数据库的设计规则

数据库在国外30余年的发展历程中，为了建立冗余较小、结构合理的关系型数据库数据库，设计数据库时必须遵循一定的规则，这种规则被称为范式。范式是一个数据库术语，指符合某一种设计要求的总结。一个结构合理的数据库一定是符合范式的规定的。最为常见的设计范式有三个：第一范式是最基本的范式。第一范式要求数据库表中所有字段值即属性名都是不可再被分解的，类似于物理学中的原子^[4]；第二范式创建在第一范式的基础上。即在满足第一范式的同时，第二范式需要确保数据库表中的每一列(属性)都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关。这在数据库表的主键是多列组成的复合主键时尤为重要。因为这就保证了在一个数据库表中，只会保存一种数据，而不会有多种数据的存在，类似于编程语言中的枚举类型；第三范式需要确保数据表中的每一列(属性)都和主键直接相关，不能间接相关，间接相关的数据可以利用外键约束保存在另一张表中。总结一下，就是：第一要确保每列保持不可分割性；第二要确保表中的每列属性都和主键相关；第三时确保每列属性都和主键直接相关。

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