數據庫存取圖片的優化算法

張祖蓮 ，李景林 ，王命全 ，李少雪 ，任宏宇

(1.新疆氣象局 新疆興農網信息中心，新疆 烏魯木齊 830002；2.新疆維吾爾自治區人大常委會辦公廳，新疆 烏魯木齊 830002；3.河南省許昌市94537部隊司令部，河南 許昌 461101)

互聯網上幾乎所有網頁都由圖片和文字組成，許多大型網站都涉及圖片管理功能的實現。在網絡環境中，由于圖片文件相對較小，因此比音頻和視頻文件更加便于傳輸。在很多應用領域中出現了對專用的網絡環境下圖片數據庫的需求，即利用數據庫平臺實現圖片大量的集中存儲，同時以網絡為連接，通過基于HTTP協議的網絡瀏覽器實現對數據庫(包括圖片數據)的遠程訪問[1]。

網頁中圖片的加載速度直接影響該網頁打開速度。訪問者認為，打開速度較快的網站質量更高、更可信、也更有趣；網頁打開速度越慢，訪問者的心理挫折感就越強，就會對網站的可信性和質量產生懷疑。

基于以上情況，如何有效提高網站頁面打開速度，是每個網站管理者和開發人員非常關注和必須解決的問題。本文通過對數據庫如何存取圖片的研究，提出了一種優化算法。

1 圖片存取的方法分析

目前網頁上的圖片存儲一般有兩種方法：

(1)將圖片以獨立文件的形式存放至服務器中，同時在數據庫對應表中的文本類型字段中存放該圖片的文件路徑[2]。這種方法具有縮小數據表，提高數據庫相關操作速度且容易編程實現的優點，但是卻造成了圖片及其描述信息的分離，如果數據過期或不用而刪掉，對應圖片沒有刪掉，仍占著服務器空間[1]。

(2)將圖片直接放入數據庫對應表的image數據類型字段中，使得圖片和數據描述成為一個整體[3]。這種方法存放的圖片格式很靈活，管理很方便，而且安全性也很好，最重要的是，如果過期或不用的數據刪掉，對應的所有圖片及相關信息也都刪掉，不再占用服務空間。但是如果圖片越大，占用數據庫存儲空間也越大，網頁打開加載圖片也就越慢[1]。

在目前的研究中，采用第二種方法存取圖片時，基于移動設置優化PNG圖片，在PNG圖片的數據結構中，部分數據塊是可選的，剔除可選數據段，對PNG進行適當的處理，可以有效減少占用空間，優化移動設備上的圖片應用。圖片處理前后的大小相差很多，結果很不穩定[4]。

本文采用第二種存取圖片的方法，針對圖片占用數據庫存儲空間過大、網頁加載圖片過慢的問題，提出了優化圖片算法。

2 建數據庫建表

本實驗采用轉換為二進制的方式將圖片文件的全部數據存儲到image[5-6]字段中，使用時再通過特定的過程將二進制信息轉換成原來格式的文件內容，從而真正地實現數據的整體存儲，避免了平臺更換和數據移植時可能帶來的記錄失效問題。

(1)在數據庫SQL 2005中建立testimgbig和testimgsmall兩個數據庫；

(2)在兩個數據庫中分別建表 imgbig和 imgsmall，如表1和表2所示；

表1 imgbig表

表2 imgsmall表

(3)分別在兩個數據庫中建立Addimgbig和 Addimgsmall兩個存儲過程。

3 實驗過程

本實驗采用C#編程語言，Visual Studio 2005開發工具，Microsoft SQL Server 2005數據庫以及 IIS5.0，在服務器的網站根目錄下建立“tmpimages”及兩個子文件夾“img1”和“img2”。

3.1 數據庫存取圖片流程

(1)未優化圖片存入數據庫流程。將本地圖片上傳到服務器“tmpimages/img1”文件夾下，在服務器端將上傳的圖片轉化為字符流存入數據庫；

(2)優化圖片存入數據庫流程。本地圖片上傳到服務器“tmpimages/img1”文件夾下，在服務器端將上傳的圖片進行優化處理，然后將圖片存到服務器“tmpimages/img2”文件夾下，同時將“img2”中剛優化的圖片轉化為字符流存入數據庫；

(3)讀取圖片流程。連接圖片所在數據庫，找到此圖片表名及字段，然后將對應圖片ID號的字符流轉化為可視圖片。

3.2 相關核心代碼

(1)將圖片存入數據庫的相關核心代碼

(2)優化圖片的相關核心代碼

4 實驗數據

頁面加載時間測試方法：用秒表在本地機上測試。測試未優化和優化后各20次，去掉差距較大的4個，然后取平均數。

圖片選用使用數碼相機拍攝的未處理的圖片 (主要是為了更容易測試算法有效性)，上傳的所有圖片都是同一張圖片，以便于比較。

進行數據庫備份。當備份到 1、10、20張圖片時，分別備份一次。

實驗結果如表3所示，部分數據如圖1～圖4所示，測試頁面如圖5所示。

表3 實驗數據

圖1 未優化圖片

圖2 優化后圖片

圖3 未優化1張圖片數據庫備份

圖4 優化后1張數據庫備份

圖5 測試頁面

在測試頁面中，未優化圖片和優化圖片的顯示從視覺上效果一樣，并沒有出現因為壓縮而丟失像素模糊現象。

由以上數據可以看出，本文提出的存取圖片優化算法是一種有效的圖片壓縮、優化方法，同時能節省數據庫容量，明顯提高了網頁加載圖片速度。在服務器的“img1”和“img2”文件夾中的圖片可以定期刪除掉，不占用服務器空間。

本文測試是在本機上進行的，用了同一張原圖片測試，明顯看出頁面加載時間的差距和數據庫的容量。大型網站有更多圖片，如果采用優化算法，將大大減少頁面加載時間和數據庫容量，同時不占用服務器空間，有效提高網頁打開速度。

本算法在基于Web網站開發中對圖片處理?具有很高的實用價值，用C#、Java語言開發網站都可以借鑒此算法。本文只是在本機上用該算法對少量圖片進行測試，當有大數據量時，該算法效果將更加明顯。雖然圖片的像素降低從視覺效果上差別不大，但如果對圖像精確度要求特別高還有待考慮，該算法還有待不斷改進和優化。

[1]李偉民，何偉，李平.基于 Web的 SQLServer數據庫存取圖片的 Delphi實現 [J].計算機工程與設計，2007，28(12)：2943-2945.

[2]戰仁軍，張明書.圖像文件在數據庫中的存取[J].西安工程科技學院學報，2003，17(4)：369-372.

[3]張永仁，黃科軍，李德孝.基于數據庫的文件管理[J].計算機工程與設計，2006，27(11)：2044-2045.

[4]徐逸卿，劉林.基于移動設備的PNG圖片優化實現[J].多媒體技術及應用，2008，3(9)：2070-2075.

[5]郭東青，李佳，劉彬彬.數據庫創建、數據倉庫與優化[M].北京：清華大學出版社，2001.

[6]古凌風.用ADO技術實現數據庫圖像字段的存取[J].計算機工程與設計，2004，25(8)：1388-1392.