VAR-Tree--一种新的高维数据索引结构

在多媒体信息检索和数据挖掘等应用领域,实现高维矢量的K近邻搜索是非常具有挑战性的研究课题,为此人们提出了很多种索引结构．然而,现有研究成果表明,随着矢量维数的增加,基于树状索引结构的查询性能急剧下降,例如在R-Tree,X-Tree和SS-Tree中都会出现“维数灾难”．为此,又引入近似压缩的思想,即通过压缩数据来减少查询过程中的磁盘读写代价,例如VA-File等,不过,VA-File没有对近似矢量数据做任何的排序或层次处理．提出了一种新的索引结构VAR-Tree,它将VA-File与R-Tree有机结合起来,用R-Tree管理和组织VA-File中的近似数据,并用已提出的R-Tree类相似查询算法实现基于VAR-Tree的查询．实验结果表明,VAR-Tree较好地提高了检索性能．     

基于CUDA的并行K-近邻连接算法实现

针对大规模空间数据的K-近邻连接查询问题,设计了一种CUDA编程模型下K-近邻连接算法的并行优化方法。将K-近邻连接算法的并行过程分两个阶段:1)对参与查询的数据集P和Q分别建立R-Tree索引;2)基于R-Tree索引进行KNNJ查询。首先根据结点所在位置划分最小外包框,在CUDA下基于递归网格排序算法创建R-Tree索引。然后在CUDA下基于R-Tree索引进行KNNJ查询,其中涉及并行求距离和并行距离排序两个阶段:求距离阶段利用每一个线程计算任意两点之间的距离,点与点之间距离的求取无依赖并行;排序阶段将快速排序基于CUDA以实现并行化。实验结果表明,随着样本量的不断增大,基于R-Tree索引的并行K-近邻连接算法的优势更加明显,具有高效性和可扩展性。     

E3D R-Tree：一种处理移动对象数据库历史查询的索引结构

历史查询是移动对象数据库管理的一个重要方面.为提高历史查询效率,在3D R-Tree基础上实现了优化的索引结构E3D R-Tree.在E3D R-Tree中,结合移动对象数据特征引入空白区域作为新的插入代价参数,同时,在插入算法中利用最小代价优先搜索算法确定全局最优插入路径,并给出算法正确性证明.实验结果表明,E3D R-Tree查询效率高于3D R-Tree.     

The OR-Tree:一种用于空间对象序列查询的动态索引

几乎所有的多维空间索引都没有考虑空间对象之间的顺序关系,只支持单个空间对象的索引和查询,无法直接支持空间对象序列查询.本文在R-Tree的基础上,提出一种可直接用于空间对象序列查询的动态索引--OR-Tree,保存了空间对象序列中对象之间的序关系.时间序列的相似性查询实验表明:与R-Tree相比,基于OR-Tree的方法在磁盘I/O次数和查询结果的候选集大小上显著降低,并且查询序列越长,性能提高就越明显.     

一种基于混合聚类的空间索引算法

R-Tree允许兄弟节点之间的相互重叠,具有多路查找的特点,而Hilbert R-Tree也不能有效降低子空间的相互重叠,直接影响查询效率。提出了一种基于混合聚类的空间索引算法,将K-means和K中心点引入索引结构,改变了经典K-means算法对初始聚类中心的随机选取,减少了叶节点的MBR面积和各个子空间的重叠。通过实验表明,该算法具有更快的响应速度和查询效率。     

一种基于受限网络的移动对象索引结构

为了提高受限网络中移动对象索引效率和满足近邻查询需求,基于FNR-Tree索引结构和Geohash编码算法,提出一种能够满足近邻查询的移动对象索引结构RNR(restricted network R-Tree).通过添加哈希表、链表等辅助索引结构来提升索引结构操作效率,融合Geohash编码和相关算法来使得索引结构能高效满足近邻查询的需求.通过将指定区域按一定规则划分,可使得索引结构具备在不规则范围查询的能力.使用旧金山市地理数据和移动对象数据对索引结构性能进行了测试,结果表明RNR具有较高索引结构操作效率,并且能够高效地提供窗口查询和近邻查询的功能.     

多维空间索引结构SHG-Tree(英文)

R-Tree及其变种的多维索引结构在数据的操作过程中通过对空间的分隔和不断调整将整个空间划分为大小不等的子空间以容纳足够的空间对象,这种方法能有效地实现多维空间对象的索引,但不能避免频繁的节点分裂与重组操作所造成的计算开销,也不能避免对叶子节点中的候选对象进行空间匹配所带来的计算开销。提出了一种能有效解决上述问题的索引结构:SHG-Tree。基于SHG-Tree的索引方法将多维空间划分为不同粒度的格子单元并将这些格子单元通过SHG-Tree按空间包含关系组织为层次树结构,同一层的格子互不相交且空间范围固定。空间对象通过文中提出的线性化方法转换为一系列不同粒度的互不相交的空间格子,进而将对象在其覆盖的格子中注册以实现空间对象至SHG-Tree的映射。查询操作只需将查询条件映射为相应的格子并取出这些格子中的对象作为查询结果。这种索引结构能有效减少节点的分裂和组合带来的计算开销,也解决了传统R-Tree索引中对于叶子节点中的候选对象进行区域匹配的计算开销。基于SHG-Tree的索引结构支持包括相交查询、区域查询、包含查询、top-N查询、k-NN查询等常用的多维查询,实验表明SHG-Tree能在毫秒级实现各种空间查询。     

基于时空同现挖掘技术的FNRB-Tree

FNR-Tree利用2D R-Tree和1D R-Tree的结构,很好地结合了时间和空间的索引.但是随着索引数据量的增多,R-Tree本身的两个问题凸显出来(1)更新效率不高;(2)查询效率不高.本文在考虑了移动对象的时空同现的模式基础上,提出了一种对FNR-Tree优化的索引树FNRB-Tree,对于相同时间具有相同子轨迹的移动对象进行了按照路段的索引合并,从而达到了对FNR-Tree进行批量更新的效果.实验结果表明,FNRB-Tree在大数据量的情况下,(1)更新效率进行了提高;(2)对于邻近查询的响应时间更短.     

R树动态索引在基于内容的图像检索中的应用

数字图像数据量的急剧增张使传统的基于文本的图像检索技术越来越无法适用,本文结合数字图像数据的高维空间属性,探讨了R-Tree动态索引结构在基于内容的图像检索中的应用,并结合R-Tree的搜索算法,综合分析了各种扩展R-Tree结构的优缺点。     

网络受限移动对象过去、现在及将来位置的索引

提出了一种适合于网络受限移动对象数据库的动态轨迹R树索引结构(network-constrained moving objects dynamic trajectory R-Tree,简称NDTR-Tree).NDTR-Tree不仅能够索引移动对象的整个历史轨迹,而且能够动态地索引和维护移动对象的当前及将来位置.为了比较相关索引结构及算法的性能,进行了详细的实验.实验结果表明,与现有的基于道路网络的移动对象索引方法如MON-Tree和FNR-Tree等相比,NDTR-Tree有效地提高了对网络受限移动对象动态全轨迹的查询处理性能.     

空间索引的混合树结构研究

针对大型的空间数据库和多媒体数据库的应用,R-树索引结构是一种有效的高维数据索引结构,但R树也有其缺点,文章提出了一种基于四叉树和R-树的混合树空间索引结构,研究结果表明:在存储开销上,混合树比R-树略高,但插入、删除、特别是查找的性能得到了显著的提高,且索引量越大,混合树的查找性能越明显优于R-树。     

Indexing animated objects using spatiotemporal access methods

We present an approach for indexing animated objects and efficiently answering queries about their position in time and space. In particular, we consider an animated movie as a spatiotemporal evolution. A movie is viewed as an ordered sequence of frames, where each frame is a 2D space occupied by the objects that appear in that frame. The queries of interest are range queries of the form, "find the objects that appear in area S between frames f_i and f_j^" as well as nearest neighbor queries such as, "find the q nearest objects to a given position A between frames f_i and f_j^". The straightforward approach to index such objects considers the frame sequence as another dimension and uses a 3D access method (such as an R-Tree or its variants). This, however, assigns long "lifetime" intervals to objects that appear through many consecutive frames. Long intervals are difficult to cluster efficiently in a 3D index. Instead, we propose to reduce the problem to a partial-persistence problem. Namely, we use a 2D access method that is made partially persistent. We show that this approach leads to faster query performance while still using storage proportional to the total number of changes in the frame evolution, What differentiates this problem from traditional temporal indexing approaches is that objects are allowed to move and/or change their extent continuously between frames. We present novel methods to approximate such object evolutions, We formulate an optimization problem for which we provide an optimal solution for the case where objects move linearly. Finally, we present an extensive experimental study of the proposed methods. While we concentrate on animated movies, our approach is general and can be applied to other spatiotemporal applications as well     

高维数据空间索引方法的研究

讨论了高维数据空间索引的基本结构、建树算法,重点对几种有代表性的索引方法,如R-Tree,X-Tree,M-tree,VP-tree在重叠、插入原则、分裂原则、再插入等方面进行了比较研究。该文中主要介绍了一些索引结构的特点和一些具有代表性的索引结构。     

高维数据空间索引方法的研究

讨论了高维数据空间索引的基本结构、建树算法,重,最对几种有代表性的索引方法,如R—Tree,X-Tree,M—tree,VP-tree在重叠、插入原则、分裂原则、再插入等方面进行了比较研究。该文中主要介绍了一些索引结构的特点和一些具有代表性的索引结构。     

地图服务器体系结构和R-Tree空间索引技术

该文讨论了Web-GIS中地图服务器的体系结构问题,分析了不同体系结构的优劣,给出了在不同网络环境下的优选方案。文章还讨论了地图服务器的核心技术--空间数据搜索问题,将一种新的高效的数据结构和算法R-Tree用于搜索引擎中。     

Indexing range sum queries in spatio-temporal databases

Although spatio-temporal databases have received considerable attention recently, there has been little work on processing range sum queries on the historical records of moving objects despite their importance. Since the direct access to a huge amount of data to answer range sum queries incurs prohibitive computation cost, materialization techniques based on existing index structures are suggested. A simple but effective solution is to apply the materialization technique to the MVR-tree known as the most efficient structure for window queries with spatio-temporal conditions. Aggregate structures based on other index structures such as the HR-tree and the 3DR-tree do not provide satisfactory query performance. In this paper, we propose a new index structure called the Adaptively Partitioned Aggregate R-Tree (APART) and query processing algorithms to efficiently process range sum queries in many situations. Our experimental results show that the performance of the APART is typically 1.3 times better than that of its competitor for a wide range of scenarios.     

一种基于R树的图像检索方法

把图像的七个不变矩组合成一个七维向量,在R-树索引结构的基础上设计和实现了此向量的多维索引结构及相关操作。试验结果显示使用该索引方法大大提高了图像检索的效率。     

基于最小生成树的图数据库索引算法

对复杂数据进行图模式建模近几年越来越流行,因此,在查询执行的优化过程中图索引技术变得至关重要.研究了图模式的索引问题,并且提出了一种近似的索引方法,称为MSTA方法.MSTA方法利用最小生成树结构作为索引特征,依据最小生成树边序列的包含关系和基于最大公共子图的图距离度量,将最小生成树组织到一个称为MST树的索引结构中.MST树索引结构可以高效地支持多种查询,例如子图查询.MSTA方法具备高效的索引性能.在索引大小和索引建立时间方面,传统方法是MSTA方法的数十倍,甚至上百倍.MSTA方法虽然不能返回完整结果,但是可以返回经图距离度量排序最好的部分结果.     

一种新的前缀立方索引机制

前缀立方在浓缩数据立方的基础上利用前缀共享和基本单元组技术有效地缩小了数据立方的尺寸.由于前缀共享产生的分组结构,浓缩数据立方的索引CuboidTree并不适合前缀立方.所以,根据前缀立方包含分组结构的特性,结合BUB-Tree和R-Tree技术对CuboidTree进行改造,最终得到了一种新的索引机制Bound-CuboidTree.实验证明,这种索引机制比已有的前缀立方索引Prefix-CuboidTree更适合前缀立方的结构.     

基于滑动窗口的数据流反向查询方法

提出了一种基于滑动窗口的数据流动态索引方法——DS-索引,采用滑动窗口保存数据流的最新数据,利用AVL树对数据流的变化区间进行索引,有效地解决了数据流的反向查询问题。