CN101305605A - 最优地选择部分电视节目 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于选择最佳电视节目集合，以便进行由至少一个调谐器接收和录制的系统(600)、设备(500)和方法，所述电视节目是在具有开始时间b和结束时间e的指定时段[b，e]期间广播的。部分和整个电视节目被考虑，并且在这里将会为每一个部分或整个电视节目提供用户偏好值，以便实施其接收和录制。此外，在这里使用了一个用于解决选择和收视问题，以便达到最优(保证)的最小成本网络算法。

Description

最优地选择部分电视节目

本发明涉及一种用于确保在指定时间间隔中使用数量有限的调谐器来对要记录的部分电视节目做出最优选择的系统、设备和方法。在这里，部分被定义成是某些或所有电视节目。

个人录像机(PVRS)可以用于将电视节目录制在硬盘或DVD上。针对这些PVR的编程通常是使用电子节目指南(EPG)以及仅仅通过点击将要录制的电视节目来完成的。此外，能够预测观众有多喜欢将要播放的电视节目的推荐器也是可以使用的。

随着可借助陆地、卫星或电缆连接获得的电视频道的不断增多，观众选择电视节目来收看或录制的任务也迅速变得过于庞大，以至于无法以手动方式进行处理。随着数字电视的出现，频道数量变得更多，由此从中进行选择的选项数量也变得更多。这样一来，观众不再能够纵览所有可用节目内容，并且观众遗漏其感兴趣的电视节目的可能性将会更大。

由于每周都可以得到大量电视节目，因此，印制的电视节目指南是很不方便的，作为该问题的解决方案而被开发的是电子节目指南(EPG)。EPG会在电视屏幕上呈现众多频道的可用电视节目。但是，在电视屏幕上每次只能显示数量有限的电视节目，换言之，在屏幕上所显示部分的频道数量以及时间间隔长度是非常有限的。出现这种情况是因为用于呈现这种文本信息的电视屏幕的分辨率很低。此外，即使分辨率足够高，从大量可用电视内容中进行选择的任务也会使一般观众感到不知所措。

为了修正观众选择什么电视节目以及何时收看这些节目的问题，即开发出观众专用收视时间表的问题，EPG提供了一种借助一个或多个关键字来执行搜索(过滤)的选项。这样一来，EPG把观众将要筛选和选择的电视节目数量减至一个可管理数量。而另一种可供观众剔除其不感兴趣的多个电视节目的方法则是通过使用基于人工智能(AI)技术的推荐器系统。该AI推荐器系统保持了一个用于指示观众喜欢和不喜欢的节目的观众偏好简档，并且在观众对新提供电视节目的喜欢程度方面使用该简档来对新提供的每个电视节目打分。然后，那些得分超出预先确定的观众特有容限的电视节目被高亮显示在EPG中，或者为观众提供一个关于这些电视节目的列表。但是，此类解决方案存在一个问题，那就是它们并未考虑到这些电视节目在时间上是否重叠，由此观众仍旧需要对关于最高分数的电视节目的观众专用时间表进行编辑，以便在诸如傍晚之类的时间收看。换句话说，虽然过滤器和推荐器提出了一个关于个别电视节目的列表，但是对于观众的电视节目收视时间表的创建问题，这种列表并不是一个完整的解决方案。

在电视节目录制方面，相似的问题也是存在的。

由此需要一种用于有效选择指定时间间隔的电视节目的解决方案，以便在观众只具有有限数量M≥1的调谐器来录制选定的电视节目的时候将预定的观众偏好项最大化。

本发明的系统、设备和方法提供了一种确保使用有限数量的调谐器来对部分电视节目做出最优选择的有效算法，换言之，做出使关联于选定电视节目的观众偏好值之和最大化的选择。假设在使用本发明做出最优选择之前，这些偏好例如是推荐器已知的，其中该推荐器提供了对于可用电视节目的首次过滤。

如果给出了观众希望选择电视节目的时间间隔，首先收集落入该间隔的所有电视节目，并且获取所收集的每一个电视节目的偏好值。其次，每一个电视节目的开始和结束时间点都被确定成定向图G中的节点，并且确定其中开始和结束时间点中至少有一个落入指定时间间隔以内的电视节目的集合S。第三，时间源节点0和时间汇节点(sink node)∞被创建，G的图形被绘制成从源节点开始经由G中的连续时间排序节点到达汇节点，换言之，从源节点开始经由G中的每一个连续时间排序节点而创建边的中心时间链，其中每一条边都具有成本‘0’。

接下来为S中的每个电视节目绘制一种时间链，以便区分边的中心时间链、对应于其开始时间的节点，以及对应于其结束时间的节点，并且，该边还被赋予与电视节目负值(negated value)(观众偏好值)相等的“成本”。

然后，除了中心时间线中已经包含的节点之外，S中的每一个电视节目进一步被划分成用中心时间线上的开始和结束节点对表示的零个或更多的部分电视节目，该开始和结束节点对之间具有不处于中心时间线上的边，由此每一个电视节目能够只在其开始时间或者在另一个电视节目的结束时间开始被接收，并且由此每一个电视节目能够在其结束时间或者在另一个电视节目开始时间停止接收。由此得到的每一个这种部分电视节目被添加到S中，并且具有一个由观众专用值函数确定的相关观众偏好值。如下文的详细描述所示，这种限制不会导致损失最优性(参见下文中的定理1)。

由此，本发明的关键点是包含了整个和局部电视节目边源自和到达的中心时间链的图形G，其边代表这些整个电视节目和局部电视节目部分的负偏好值，以及在集合S中包含了哪些完整和局部部分。

如果给出了这个定向图G，则为其应用一种最小成本网络算法，该算法将会确定在指定时间间隔上提供最大观众满意度的部分电视节目子集S’，换言之，该子集会将电视节目集合S的观众偏好值总和最大化。该选定子集将被确保是最优的，并且用于选择该子集的算法将被确保是在多项式时间运行的。

图1描述了随时间t提供的多个电视节目；

图2描述了用于图1电视节目的定向图；

图3描述了包含部分电视节目的图1实例的扩展图；

图4描述了包含部分电视节目的图1实例的扩展图，其中该扩展图具有与电视节目A的相关边的成本和惩罚值(penalty)成线性关系的值函数；

图5描述了用于执行根据本发明来最优选择部分电视节目的方法的设备；以及

图6描述了用于接收、记录和显示根据本发明选定的部分电视节目集合的系统。

本发明的系统、设备和方法提供了一种用于为观众确定在指定时间间隔中的最优电视体验的方法，其中该体验包括使用至少一个调谐器来收看和录制部分优选电视节目。

本发明的系统、设备和方法提供了一种数学公式和解决策略，以便获取针对观众的电视节目调度问题的最优解决方法，本发明的系统、设备和方法的范围包括根据为在指定时段广播的所有可用电视节目预先确定的观众偏好，通过使用指定数量的可用调谐器来选择收看或录制什么电视节目的问题。

在这里首先描述一个简化的问题设置，其后则会扩展这个简化问题设置，以便包含更多因素，此外还会详细阐述为这个简化问题开发的算法，从而解决更复杂的问题设置。

在本发明的系统、设备和方法的优选实施例中，首先给出如下若干假设：

1.多个候选电视节目中的每一个都被提供了一个偏好值或分数，指示观众有多偏爱该候选电视节目；

2.每一个偏好分数都是由观众或推荐器工具显式给出的；

3.所选择的多个电视节目的总偏好分数是由提供的各个电视节目的偏好分数的线性总和给出；

4.假设选择收看的电视节目是在广播该电视节目的时刻收看的；如果在以后收看该电视节目，则仅仅假设该电视节目是在广播时录制的。

对于简化问题设置和问题设置扩展，其中每一个问题都被建模成一个定向图，以便将该问题转换成最小成本网络流问题。由于最小成本网络流问题可以在多项式时间解决，因此可以有效解决相应的电视节目选择问题。

第一个模型使用一个调谐器来选择全部电视节目。而选择全部电视节目的问题则是如下定义的。

定义1(节目选择问题(PSP))。在这里将会给出电视节目s的集合S，并且还为每一个电视节目s规定开始时间b_s和结束时间e_s。此外，每一个电视节目都被给出了一个值v_s＞0，该值反映的是在(完整)收看该电视节目的情况下的总值。这里的问题是确定一个子集 $S^{\′}\⊆S,$ 以使S’中的电视节目不在时间上冲突，也就是说

b_s＞e_t V b_t＞e_s

对所有s，t∈S′，s≠t，由此使得如下给出的子集的总值最大化：

$\underset{s\∈S^{\′}}{\mathrm{\Σ}}{v}_s$

电视节目值v_s既可以由观众显式给出，也可以使用一个推荐器估计。考虑将电视节目s的推荐器分数p_s作为偏好密度，那么总值是由v_s＝p_s(e_s-b_s)给出的。如果将一定时间间隔上的多个电视节目总值最大化，那么这相当于最大化平均偏好密度。

电视节目选择问题可以公式化成如下的最小成本流问题。网络G的节点集合V是由源节点、汇节点以及每一个电视节目的开始或结束时间的节点给出的。因此，

$V=\{0,\∞\}\∪\underset{s\∈S}{\∪}\{b_s,e_s\}$

其中节点0表示源，∞表示汇。用t₁，......，t_n表示V中的节点(也就是时间)，那么可以升序排列这n个不同时间。在这里，假设所有时间全都大于源时间t₁＝0并且小于汇时间t_n＝∞。

边的集合E包括两个部分。首先，在从源到汇的时间线上存在一个边，按照定义，该边包含对于所有的i＝1，......，n-1具有零成本的节点边(t_i，t_i+1)。其次，对每一个电视节目s∈S都添加了一个边(b_s，e_s)，其成本是-v_s。假设所有边都具有容量1。

对于图形构造实例，考虑如图1所示的电视节目集合，其中该集合覆盖了从18:00到22:00时间间隔内的电视节目A、B、......、J。相应的时间点集合V是如下给出的：

F＝{0，18:00，19:00，19:30，20:00，20:30，21:00，22:00，∞}

并且边的集合是在图2中给出的。

现在，确定具有最大值的非重叠子集S’相当于在G中找出从源到汇具有最小成本的为1的流。如果在这个最小成本流中，与电视节目相对应的边携带了为1的流，那么可以将这个电视节目包含在S’中；否则将不包含这个电视节目。由此，该问题可以通过最小成本流算法来解决。换句话说，PSP可以得到有效解决。

与上述公式中一样，所有容量全都是1，而最小成本流问题缩减成最短路径问题(从源到汇)，其中(负)成本被用作边长度。

最小成本流问题：给定一个定向图G＝(V，E)。假设存在一个与E中每个边ij相关联的成本c_ij和容量u_ij＝1，以及与V中的每个节点v相关联的需求(供应)b_v。这里的问题是发现满足每一个节点的供应/需求约束条件的最小成本的流，

b_v＝∑_jf_vj-∑_jf_jv

并且边约束条件，

0≤f_ij≤ u_ij

流成本被定义为

∑_ij∈EC_ijf_ij

在本发明中，每个边的容量被定义为1。此外，b₁＝-1，b_n＝1并且b_i＝0，其中i＝2，......，n-1。

只要有一个调谐器可用，则可以并行接收多个电视节目，此外还会记录附加选择的电视节目。该问题也是与在分两个阶段的电视节目安排方法相关的，其中首先确定接收什么电视节目，然后则将这些节目保存在永久性存储器中，随后则从永久性存储器记录的所有内容中确定电视时间表。

定义2(多调谐器节目选择问题(MPSP))。在这里给出了电视节目集合S，并且为每一个电视节目s给出了开始时间b_s，结束时间e_s以及值v_s。此外，在这里还给出了预定数量M的调谐器。问题是确定一个子集 $S^{\′}\⊆S,$ 使得在所有时间选择至多M个电视节目，换言之，对于所有时间x，

|{s∈S′|b_s≤x＜e_s}|≤M

使得由

给出的这个子集的总值最大化。

MPSP是使用如上给出的等价网络流变换并且以与PSP相似的方式解决的。这其中的唯一差别在于：对于MPSP，边(t_i，t_i+1)的容量都变成M，以便反映M个调谐器的可用性；电视节目边容量则保持1，因为不希望多次接收一个节目。

接下来将会确定从源到汇的M的最小成本流，同样，在求出的这个最小成本流解中，其在图中的相应边传送(为1的)流的每一个电视节目都被包含在S’中。

在第一实施例中，本发明扩展了如上所述用于全部电视节目的单调谐器解决方案，以便包含仅仅部分收看某些电视节目。为此目的，为每一个电视节目s引入一个值函数v_s(l，r)，它指示的是在半开区间[l，r)期间观看节目的值，其中b_s≤l≤r≤e_s，对于这个值函数，假设

$v_s(b_s,e_s)=v_s,v_s(l_1,r_1)>v_s(l_2,r_2)\mathrm{if}[l_1,r_1)\⊃[l_2,r_2),\mathrm{and}{v}_s(x,x)\≤0$

定义3(部分节目选择问题(PPSP))。给出一个电视节目集合S，并且为每一个电视节目s给出开始时间b_s和结束时间e_s。此外，每一个电视节目都被给出了一个值函数v_s。这里的问题是为每一个电视节目s∈S确定一个在其间观看该电视节目的间隔的(可能为空的)集合 $I_s=\left\{\right[l_1,r_1),...,[l_{k_s},r_{k_s}\left)\right\})$ ，其中

$b_s\&le;l_1<r_1<l_2<r_2<...<l_{k_s}<r_{k_s}\&le;e_s,$ 使得电视节目的选定间隔在时间上不会冲突。这意味着对所有s，t∈S′，s≠t，此外，对于所有[l，r)∈I_s，[l′，r′)∈I_t，我们有l≥r′∨l′r，换言之，要么s的任何间隔晚于t的任何间隔，要么相反。应该注意的是，由于我们使用了半开区间，因此允许一个间隔正好在另一n间隔结束的同一时刻开始。这里的目标是将如下给出的选定间隔的总值最大化：

$\underset{s\&Element;S}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{[l,r)\&Element;l_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{v}_s(l,r)$

虽然值函数几乎可以采用任何形式，但是在一个优选实施例，这个值函数被限制成是凸值函数，这一点将会在接下来的部分中进行论述。此外，可以更有效处理的更严格形式是具有惩罚值的线性值函数，并且在下文中同样会对其进行论述。

凸值函数

凸值函数是满足这样条件的值函数v，即，对于所有α∈[0，1]，下式是成立的：

v(αl₁+(1-α)l₂，αr₁+(1-α)r₂)≤αv(l₁，r₁)+(1-α)v(l₂，r₂)

实用性更高的值函数将会满足这个条件。并且作为实例的凸值函数是线性函数，例如：

$v_s(l,r)=v_s\frac{r-l}{e_s-b_s}$

或二次函数，例如

$v_s(l,r)=v_s{\left(\frac{r-l}{e_s-b_s}\right)}^2$

如接下来的定理所述，凸值函数的一个特性在于其允许减少从一个电视节目切换到另一个节目所在的可能点的数量。

定理1.若对于所有电视节目s∈S，v_s(l，r)是凸起的，那么在不损失最优性的情况下，PPSP可以局限于这样的解，即，对于所有的s∈S以及[l，r)∈I_s，

l∈{b_s}∪{e_t|t∈S}                        (1)

r∈{e_s}∪{b_t|t∈S}                        (2)

换言之，一个电视节目只有在其开始时间或是另一个电视节目的结束时间才会开始被接收，并且只有在其结束时间或是在另一个电视节目的开始时间才会停止被接收。

证明：考虑不满足(1)的电视节目s∈S的一个间隔[l，r)∈I_s。就在时间l之前必然已经使用了最大数量的调谐器，因为否则的话有可能会降低l并且改善所述解。由于电视节目s的接收是从时间l开始进行的，因此必然存在一个在时间l停止被接收的电视节目t∈S，也就是说，对于时间l，I_t包含一个间隔[l′，r′)，其中r’＝l。由于l不满足(1)，因此r’＜e_t。现在考虑两个替换解，其中一个使用了l₁＝1-ε来替换l，并且使用了r₁′＝r′-ε＝l₁来替换r’，而另一个解则使用了l₂＝1+ε来替换l，并且使用了r₂′＝r′+ε＝l₂来替换r’。与原始解相比，第一个解的成本与原始解的值相差如下数量

Δ₁＝v_s(l-ε，r)-v_s(l，r)+v_t(l′，r′-ε)-v_t(l′，r′)

并且第二个解的成本与初始解相差如下数量：

Δ₂＝v_s(l+ε，r)-v_s(l，r)+v_t(l′，r′+ε)-v_t(l′，r′)

由此可以得到：

$\frac{{\mathrm{\&Delta;}}_1+{\mathrm{\&Delta;}}_2}{2}=\frac{v_s(l-\mathrm{\&epsiv;},r)+v_s(l+\mathrm{\&epsiv;},r)}{2}-v_s(l,r)$

$+\frac{v_t(l^{\&prime;},r^{\&prime;}-\mathrm{\&epsiv;})+v_t(l^{\&prime;},r^{\&prime;}+\mathrm{\&epsiv;})}{2}-v_t(l^{\&prime;},r^{\&prime;})$

≥0+0＝0

其中后一个不等式是以v_s和v_t的凸性为基础的。因此，在差值Δ₁和Δ₂中至少有一个是非负的，也就是说，这两个替换解中的至少一个至少与初始解一样好。由此，在不损失最优性的情况下，我们可以增大l和r’，直至其变成e_t或r(在后一种情况下，间隔[l.r]可以从I_s中移除)，或者我们也可以递减l和r’，直至其变成b_s或l’(在后一种情况下，[l’，r’)可以从I_t中移除)。

同样，我们还可以证明，在不失最优性的情况下，(2)也是可以采用的。

作为定理1的结果，如果值函数是凸状的，那么只需要部分地考虑开始和停止收看电视节目的有限数量的时间点。根据这一点，图2的最小成本网络可以如图3所示进行扩展。电视节目边的成本是由电视节目的相应部分的值确定的。现在，扩展图中的最优流与PPSP的最优解相对应。在这个流中可以使用每个节目的多个边，这与在多个间隔期间接收电视节目的处理是对应的。例如，最优流可以经过扩展图中的边I₁和I₇，这意味着电视节目I是从19:00-19:30以及20:00-21:00中选出的。由于只有一个为1的流，因此同一时间间隔永远不会覆盖两次。此外，选择两个连续部分至多与选择组合部分一样好(例如，选择I₅至多与选择I₁和I₂一样好)，因此，相邻间隔可以合并(如果严格来说更好，那么可以自动合并)。

虽然扩展图中边的数量远远大于初始图中的边数量，但它仍旧是多项式有界的。更确切地说，每个电视节目的边数量与不同时间点的数量成二次关系。此外，由于只有一个调谐器，因此，每一对时间点之间的边数量可以限制成最佳的一个，由此将边的总数限制成O(n²)。

具有惩罚值的线性值函数

在这个替换实施例中，值函数的形式被进一步限制成是具有惩罚值的线性函数，以便用于早一些结束电视节目或者晚一些开始电视节目。更正式的说，考虑如下形式的值函数

$v_s(l,r)=v_s\&CenterDot;\frac{r-l}{e_s-b_s}-p_s^{\mathrm{fe}}\left(r\right)-p_s^{\mathrm{sl}}\left(l\right),---\left(3\right)$

其中

$p_s^{\mathrm{fe}}\left(r\right)=\left\{\begin{array}{ccc}0& \mathrm{if}& r=e_s\\ c_s^{\mathrm{fe}}& \mathrm{if}& r<e_s\end{array}\right.$

$p_s^{\mathrm{sl}}\left(l\right)=\left\{\begin{array}{ccc}0& \mathrm{if}& l=b_s\\ c_s^{\mathrm{sl}}& \mathrm{if}& l>b_s\end{array}\right.$

分别是在电视节目s早一些完成或晚一些开始的情况下提供惩罚值的函数。应该注意的是，这个值函数服从上述假设并且是凸状的，这是因为(3)右侧的所有三个项全都是凸状的(也就是说，该惩罚值函数是凹状的)。在给出了(3)中的值函数的情况下，如图4所示，我们可以定义另一个扩展的最小成本网络。更正式的说，该图形是如下构造的。

首先，节点集合V包含了每一个时间点t₁，......，t_n的节点。接下来，对于每一个具有时间点b_s＝t_i以及e_s＝t_j并且j-i＞1的电视节目，可以为每一个中间时间点、也就是每一个k＝i+1，...j-1构造一个附加节点t_k ^s。在图4中，标记为“19:00A”的节点是这种用于中间时间点的节点的一个实例。

全部都具有容量1的边的集合是如下定义的。首先，与先前一样，对于所有i＝1，...，n-1存在一个成本为零的边(t_i，t_i+1)。其次，考虑每一个时间点b_s＝t_i以及e_s＝t_j的电视节目s∈S，我们再次如下区分两种情况。

·如果j-i＝1，则添加一个成本为-v_s的边(b_s，e_s)

·如果j-i＞1，则添加多个边：

(i)成本为

的边(t_i，t_i+1 ^s)

(ii)对于每一个k＝i+1，...，j-2，成本为

的边(t_k ^s，t_k+1 ^s)，

(iii)成本为的边(t_j-1 ^s，t_j)

(iv)对于每一个k＝i+1，...，j-1，成本为c_s ^fe的边(t_k ^s，t_k)

(v)对于每一个k＝i+1，...，j-1，成本为c_s ^sl的边(t_k，t_k ^s)。

现在，使用了带有惩罚值的线性值函数的PPSP相当于在该图中找出从源到汇的为1的最小成本流。同样，每一个电视节目的多个部分可被选择，这与图3的图是一样的。

对于图中的流与部分电视节目选择之间的对应性，再次考虑图4中的实例。如果边(18:00，19:00A)和边(19:00A，19:30)两者都传送为1的流1，则完全选择电视节目A。在这种情况下，边(19:00，19:00A)和边(19:00A，19:00)将不会传送流。这前两个边上的流的成本合计恰好达-v_A，这与选择电视节目A的值v_A是对应的。只选择A的第一部分，这对应于经过边(18:00，19:00A)以及(19:00A，19:00)的为1的流，由此产生成本-2v_A/3+c_A ^fe，也就是用于这个第一部分的值2v_A/3以及用于早一些结束A的惩罚值c_A ^fe。仅仅选择A的第二部分，这对应于通过边(19:00，19:00A)以及(19:00A，19:30)的为1的流，由此产生成本-v_A/3+c_A ^sl，也就是用于这个第二部分的值v_A/3以及用于晚一些开始A的惩罚值c_A ^sl。

在扩展图中，节点和边的数量仍旧在实例大小方面是多项式有界的，其中节点总数是O(|S|n)，并且边的数量是

O(n+|S|+|S|n)＝O(|S|n)

第二实施例使用了多个调谐器来选择部分电视节目：PSP的后续扩展旨在允许接下来的定义中给出的多个调谐器以及部分电视节目。

定义4(多调谐器部分节目选择问题(MPPSP))。给出了一个电视节目集合S，并且为每一个节目s给出了开始时间b_s和结束时间e_s。此外，在这里还为每个节目s给出了一个值函数v_s，并且给出了数量为m的调谐器。这里的问题是为每一个电视节目s∈S确定一个在其间观看或录制此节目的间隔的(有可能为空的)集合 $I_s=\left\{\right[l_1,r_1),...,[l_{k_s},r_{k_s}\left)\right\}),$ 其中， $b_s\&le;l_1<r_1<l_2<r_2<...<l_{k_s}<r_{k_s}\&le;e_s,$ 由此可以使用m个调谐器在选定间隔中接收电视节目，换言之，对于所有时间x，我们有

|{[l，r)∈I_s|s∈S∧l≤x＜r}|≤m

使得如下给出的选定间隔的总值最大化：

$\underset{s\&Element;S}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{[l,r)\&Element;l_s}{\mathrm{\&Sigma;}}{v}_s(l,r)$

不幸的是，对于具有适配容量的凸值函数，直接应用如上所述的扩展图并不好使。其原因在于在该扩展图中，我们可以选择要并行接收的同一电视节目的几个部分。例如，对于图3的实例，如果具有三个调谐器，那么最终解有可能是接收电视节目I和部分电视节目I₁和I₅，这意味着电视节目I中从19:00-19:30的部分将被接收三次。

然而，对于具有惩罚值的线性值函数，图4所示的图是适用的。唯一修改是我们必须将边(t_i，t_i+1)的容量从1提升到m，并且必须找出从源到汇的为m的最小成本流。可以再使用这个图的原因在于：对于每一个电视节目以及每一个时间间隔，至多有一个边将其覆盖，由此不会有哪个部分被接收一次以上、

现在参考图5，该图显示的是用于从存储器模块(501)中选择集合S(501.1)的设备(500)，其中该存储器模块存储了N≥1个电视节目s的给定集合，并且每一个电视节目s都具有开始时间b_s，结束时间e_s以及观众偏好函数v_s，后者是由观众或推荐器提供的。对于一个调谐器，该值函数是从包含凸函数和具有惩罚值的线性函数的组中选出的。对于一个以上的调谐器，值函数是具有惩罚值的线性函数。该设备还包括处理器模块(502)，该处理器模块执行或自身进一步包括最小成本网络算法模块(503)，用于选择包含将要由M≥1个调谐器接收并可能被录制的部分电视节目的最优集合 $S^{\&prime;}\&SubsetEqual;S.$

现在参考图6，系统(400)包括用于选择电视节目的最优集合的图5的设备，其中该集合包括关于指定时间间隔和指定观众偏好的部分电视节目，此外，该系统还包括电视机，其中输入的广播信号(304)被扫描，以便寻找图5设备(300)选择的电视节目，并且选定的部分电视节目由调谐器(303)录制并显示在电视(401)上，所有这些处理都是由处理器(302)控制/执行的。

虽然在这里例证并描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应该理解，这里描述的以表述为观众偏好函数的观众满意度的最大化为基础来选择部分电视节目的最佳集合的系统、设备和方法是说明性的，在不脱离本发明的真实范围的情况下，各种变更和修改都是可行的，并且是可以使用等价物来替换其中的部件的。此外，在不脱离本发明的中心范围的情况下可以进行众多修改，以使本发明的教导适应于特定情况，例如各种不同的优化算法。因此，本发明并不局限于那些作为执行本发明的预期最佳模式而被公开的特定实施例，相反，本发明包含了所有那些落入附加权利要求范围的实施例。

Claims (19)

1.一种用于选择观众偏好的部分电视节目的集合，以便在始于时间b并且结束于时间e的指定时段[b，e]中接收的方法，包括以下步骤：

规定集合S，其中该集合包含数量为N≥1的偏好电视节目，并且每一个电视节目都具有值函数v_s，开始时间b_s和结束时间e_s；

提供M≥1个调谐器(503)，以便接收和记录S的部分电视节目s；

构造一个定向图G＝(V，E)，该图包括具有相关联的成本和容量的节点集合V以及边集合E，所述节点和边从处于时间0的开始节点到处于时间∞的汇节点按照时间递增的顺序排列，并且对于每一个s∈S，包括用于s的至少一个子部分的一个节点对和在每个包括的节点对之间的边，其中对于至少一个节目s，s的所述至少一个子部分不是s；

将最小成本网络流算法(502.1)应用于定向图G，以便确定最优子集 $S^{\&prime;}\&SubsetEqual;S,$ 使得子集S’上的值函数v_s(l，r)最大化，并且在所述时段[b，e]期间，S’中的部分电视节目在没有冲突的情况下由M≥1个调谐器接收。

2.权利要求1的方法，其中所述应用步骤还包括由预定函数计算值函数v_s在子集S’上的线性总和的步骤。

3.权利要求1的方法，其中所述规定步骤还包括由观众或推荐器规定集合S的步骤。

4.根据权利要求1的方法，其中所述构造步骤还包括以下步骤：

通过在其上放置用于s的一部分的节点对来创建从开始节点到汇节点的零成本边的时间线，其中每一个边都具有容量M；

在 $s\&SubsetEqual;S$ 的每个部分的每个节点对之间创建一个边，该边具有通过值函数v_s确定的相关成本以及容量1。

5.权利要求4的方法，其中所述应用步骤还包括计算值函数v_s在子集S’上的的线性总和的步骤。

6.权利要求5的步骤，其中所述规定步骤还包括由观众或推荐器来规定集合S的步骤。

7.权利要求6的方法，其中：

M＝1；

值函数是从包含如下各项的组中选出的：

i.凸函数；以及

ii.预定线性值函数，其中该函数具有用于早一些结束电视节目以及晚一些开始电视节目的惩罚值；以及

其中构造步骤还包括以下步骤：

a.对于s的每个部分，在零成本边的时间线中构造附加节点和容量为1的附加零成本边，以及

b.为s的每一个部分添加至少一个附加边，其中每一个附加边都具有依照值函数分配的成本。

8.权利要求7的方法，其中当值函数是线性时，该添加步骤还包括以下步骤：对于具有时间点b_s＝t_i以及e_s＝t_j的电视节目s∈S，

b.1如果j-i＝1，则添加成本为-v_s的边(b_s，e_s)。

b.2如果j-i＞1，则添加多个边：

b.2.1成本为

的边(t_i，t_i+1 ^s)，

b.2.2对于每一个k＝i+1，...，j-2，成本为

的边(t_k ^s，t_k+1 ^s)，

b.2.3成本为

的边(t_j-1 ^s，t_j)，

b.2.4对于每一个k＝i+1，...，j-1，成本为c_s ^fe的边(t_k ^s，t_k)，以及

b.2.5对于每一个k＝i+1，...，j-1，成本为c_s ^sl的边(t_k，t_k ^s)，

其中fe＝‘早一些结束’，并且sl＝‘晚一些开始’。

9.权利要求6的方法，其中：

M＞1；以及

值函数是具有用于早一些结束电视节目以及晚一些开始电视节目的惩罚值的线性值函数。

10.权利要求9的方法，其中所述构造步骤还包括以下步骤：

对于s的每个部分，在零成本边的时间线中包含附加节点和具有容量1的附加零成本边，以及

为具有依照值函数的预定惩罚值函数分配的成本的s的每一个部分添加至少一个附加边。

11.权利要求10的方法，其中所述添加步骤还包括以下步骤：对于具有时间点b_s＝t_i以及e_s＝t_j的电视节目s∈S，

如果j-i＝1，则添加成本为-v_s的边(b_s，e_s)；

如果j-i＞1，则添加多个边：

(i)成本为

的边(t_i，t_i+1 ^s)，

(ii)对于每一个k＝i+1，...，j-2，成本为

的边(t_k ^s，t_k+1 ^s)，

(iii)成本为

的边(t_j-1 ^s，t_j)，

(iv)对于每一个k＝i+1，...，j-1，成本为c_s ^fe的边(t_k ^s，t_k)，以及

(v)对于每一个k＝i+1，...，j-1，成本为c_s ^s1的边(t_k，t_k ^s)，

其中fe＝‘早一些结束’，并且s1＝‘晚一些开始’。

12.一种用于在指定时段[b，e]期间接收和递送观众偏好电视节目(504)的设备(500)，其中该指定时间段始于时间b并且结束于时间e，该设备包括：

存储器模块(501)，包含具有数量为n≥1的观众偏好的电视节目的集合S，其中这些电视节目编号为s＝1，...，n，每一个电视节目都具有开始时间b_s，结束时间e_s以及值函数v_s；

数量为m≥1的调谐器(503)，用于接收(和记录)S中的电视节目s；

处理器模块(502)，它被配置成执行部分节目模型公式化模块，以便公式化以及在存储器(501)中存储集合S的部分节目模型，并且从中产生部分电视节目的定向图G，以及被配置成执行最小成本网络算法模块，该模块对存储器进行存取，以便选择所产生部分电视节目定向图G的子集进行接收和记录，使得可以通过多个调谐器在没有冲突的情况下在该时间间隔[b，e]内接收部分电视节目的选定子集，并且使该子集上值函数的总和最大化。

13.一种用于调度观众偏好的部分电视节目的电视观看会话的系统(600)，包括：

电视机(601)，用于观看电视节目；

根据权利要求12的设备(500)，用于选择和接收观众偏好的电视节目，并且在预定时间区间[b，e]中在电视(400)上显示至少一部分接收到的电视节目，其中该时间区间具有开始时间b和结束时间e。

14.一种用于在始于时间b并且结束于时间e的指定时段[b，e]期间接收和递送观众偏好的电视节目(504)的设备(500)，包括：

存储器模块(501)，包含用于描述具有数量为n≥1的观众偏好电视节目s的集合S的数据，其中每一个电视节目都具有开始时间b_s，结束时间e_s以及值函数v_s；

M≥1个调谐器的集合(503)，用于接收(和记录)S的部分电视节目s；

处理器模块(502)，该模块被配置成使用包含在存储器模块(301)中的描述集合S的数据以及调谐器集合来执行权利要求8的方法。

15.一种用于在始于时间b并且结束于时间e的指定时段[b，e]期间接收和递送观众偏好的部分电视节目(504)的设备(500)，包括：

存储器模块(501)，包含用于描述具有数量为n≥1的观众偏好电视节目s的集合S的数据，其中每一个电视节目都具有开始时间b_s，结束时间e_s以及值函数v_s；

M≥1个调谐器的集合(503)，用于接收(和记录)S的部分电视节目s；

处理器模块(502)，该模块被配置成使用包含在存储器模块(501)中的描述集合S的数据以及调谐器集合来执行权利要求11的方法。

16.一种用于调度观众偏好的部分电视节目的电视观看会话的系统(600)，包括：

电视机(601)，用于观看电视节目；

根据权利要求14的设备(500)，用于选择和接收观众偏好的部分电视节目，并且在预定时间区间[b，e]中在电视(400)上显示至少一部分接收到的电视节目，其中该时间区间具有开始时间b和结束时间e。

17.一种用于调度观众偏好的部分电视节目的电视观看会话的系统(600)，包括：

电视机(601)，用于观看电视节目；

根据权利要求15的设备(500)，用于选择和接收观众偏好的部分电视节目，并且在预定时间区间[b，e]中在电视(400)上显示至少一部分接收到的电视节目，其中该时间区间具有开始时间b和结束时间e。

18.一种保存在存储器(501)中的计算机程序，包括用于执行权利要求8的方法(502.1-3)的可执行模块，以及包含作为权利要求8的方法的输入的集合S的数据模块(501.1)，其中该集合S包含数量为n≥1的偏好部分电视节目，这些电视节目用s编号，并且每一个电视节目都具有开始时间b_s，结束时间e_s以及值函数v_s。

19.一种保存在存储器(501)中的计算机程序，包括用于执行权利要求11的方法(502.1-3)的可执行模块，以及包含作为权利要求11的方法的输入的集合S的数据模块(501.1)，其中该集合包含数量为n≥1的偏好部分电视节目，这些电视节目用s编号，并且每一个电视节目都具有开始时间b_s，结束时间e_s以及值函数v_s。

Images