CN101305606A - 最佳地选择电视节目 - Google Patents

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Abstract

提供了一种系统(400)、设备(300)和方法以便选择最佳的电视节目集合，用于由至少一个调谐器进行接收和记录，所述电视节目在给定时间段[b，e]期间播放，所述时间段具有开始时间b和结束时间e。只有完整的电视节目才被考虑，并且对于每个电视节目提供了用户偏好值以便接收和记录。使用了最小成本网络算法，其(保证)最佳地求解所述选择和观看问题。

Description

最佳地选择电视节目
本发明涉及保证在给定时间间隔期间使用有限数量的调谐器对待记录的电视节目做出最佳选择的系统、设备和方法。
个人视频记录器(PVR)可用来在硬盘上或者在DVD上记录电视节目。这些PVR的节目安排通常是使用电子节目指南(EPG)通过简单地点击待记录的节目来实现的。此外，还有推荐器可用，其能够对即将出现的电视节目预测观众将喜欢它的程度。
随着通过地面、卫星或电缆连接的可用电视频道的增多，观众选择要观看和记录的电视节目的任务迅速变得太重而不能进行手工处理。随着数字电视的出现，要从中进行选择的频道数以及选项数甚至变得更大。因此，观众再也不能纵览所有可用的节目安排内容，并且变得更加可能出现的是，观众会错过其感兴趣的电视节目。
由于每周可用电视节目的数量大，因此印刷节目指南并不方便，电子节目指南(EPG)作为这个问题的一种解决方案而被开发出来了。EPG在电视屏幕上呈现数个频道的可用电视节目。然而，在电视屏幕上一次只能显示有限数量的节目，即频道数以及在屏幕上显示的部分的时间间隔的长度都是非常有限的。这源自用于呈现这种文本信息的电视屏幕的低分辨率。而且，即使分辨率足够高，从数量非常大的可用电视内容中进行选择的任务也将压倒普通观众。
为了改善观众选择什么电视节目以及何时观看这些节目的问题，即设计观众特定的观看计划表的问题，EPG提供了按照关键字进行搜索(过滤)的选项。通过这种方式，EPG将待放映并且由观众选择的电视节目的数目减少到可以管理的数量。观众剔除多个观众不感兴趣的电视节目的另一种方式是使用基于人工智能(AI)技术的推荐系统。这些AI推荐系统保持着指示观众的好恶的观众偏好简档，并且利用该简档来就观众喜欢每个新近提供的电视节目的程度对该新近提供的电视节目进行评分。然后，在EPG中突出评分超过预定的观众特定容限的那些节目，或者向观众提供这些节目的清单。但是，这些解决方案的一个问题是，它们没有考虑到节目是否在时间上重叠，因此观众仍然要编辑评分靠前的电视节目的观众特定计划表以便例如在晚上进行观看。换言之，尽管过滤器和推荐器提供了各个节目的清单，但是这样的清单是观众创建待观看节目的计划表的问题的一种不完整解决方案。
对于记录电视节目而言，存在类似的情况。
需要一种解决方案来有效地选择给定时间间隔内的电视节目，该解决方案在观众只有有限数量N≥1的调谐器可用来记录选择的电视节目时最大化预定的观众偏好。
本发明的系统、设备和方法提供了一种有效算法，其保证利用有限数量的调谐器对电视节目做出最佳选择，即最大化选择的电视节目的偏好值之和。假定在使用本发明进行最佳选择之前，这些偏好对于例如提供第一过滤可用电视节目的推荐器是已知的。
给定其中观众想要选择电视节目的时间间隔，首先收集所有落入该间隔内的电视节目，并且获取每个收集的电视节目的偏好值。其次，确定每个电视节目的开始和结束时间点。第三，创建与给定时间间隔的界限以及每个电视节目的开始和结束时间点对对应的源和汇(sink)节点。绘出从源经过相继的开始和结束时间点到达汇的图G，即从源节点经过每个相继的开始和结束时间点的时间线，其中每条边具有成本“0”。此外，对于每个电视节目，在与其开始时间对应的节点以及与其结束时间对应的节点之间绘出一条边，向该边赋予等于该电视节目的取反值(观众偏好值)的“成本”。本发明的关键是包括中心时间线(电视节目边起于该中心时间线并终于该时间线)的图G。
给定这个有向图G，对其施加确定给定时间间隔内的电视节目集合的最小成本网络算法，该最小成本网络算法提供了最大的观众满意度，即最大化了所述电视节目集合的总的观众偏好值。所选择的集合保证是最佳的，并且该算法保证以多项式时间运行。
图1图解说明了时间t上提供的数个电视节目；
图2图解说明了图1的电视节目的图；
图3图解说明了用于执行依照本发明的方法的设备；
图4图解说明了依照本发明用于接收、记录电视节目的显示集合的系统。
本发明的系统、设备和方法提供了确定观众的给定时间间隔内的最佳电视体验的方式，所述体验包括使用多个调谐器观看以及记录偏好的电视节目。
本发明的系统、设备和方法提供了用于获取观众电视节目计划问题的最佳解决方案的数学公式和求解策略。本发明的系统、设备和方法的范围包括利用给定数量的可用调谐器基于给定时间段内播放的所有可用电视节目的预定观众偏好来选择什么电视节目以便进行观看或者记录的问题。
第一个优选的实施例提供了简化的问题设定，第二个优选的实施例将该简化的问题设定扩展成包括更多因素并且详细阐述了为该简化的问题而设计的算法，以便求解更复杂的问题设定。
在本发明的系统、设备和方法的一个优选实施例中，首先做出几点假设：
1.对于多个候选电视节目中的每个提供一个偏好值或分数，其指示观众偏好该候选电视节目的程度；
2.每个偏好分数都是由观众或者推荐器工具明确给出的；
3.所选择的数个电视节目的总的偏好分数由各个电视节目的给定偏好分数的线性和给出；以及
4.所选择进行观看的电视节目被假定为正好在他们被播放时观看；如果晚些时候观看某个电视节目，则简单地假设其在播放期间被记录。
在用公式表示模型时，本发明的系统、设备和方法的一个优选实施例考虑了多个因素，包括只观看和记录完整的电视节目。
将每个模型公式化实施例转化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内求解，因此可以有效地求解相应的电视节目选择问题。
实况观看
在第一个实况观看实施例中，实况地观看而不是延后一段时间(记录下来以便晚些时候观看)观看选择进行观看的电视节目。在这种情况下，没有何时观看所选择的电视节目的附加问题，因为它直接在播放时给出。此外，该第一个实施例仅仅用于使用一个调谐器进行观看的完整电视节目。
第二个实施例作为对所述基本的实况观看实施例的扩展而提供，其使用多个调谐器以便还选择电视节目用于记录。
第一个实施例使用一个调谐器来选择完整的电视节目。选择完整的电视节目的问题定义如下。
定义1(节目选择问题(SSP))。给定电视节目s的集合S，并且对于每个电视节目s还规定开始时间bs和结束时间es。此外，对于每个电视节目给定值vs＞0，如果(完整地)观看该电视节目，则其反映了总的值。问题在于确定子集 S ′ ⊆ S , 使得S’中的电视节目在时间上不发生冲突，即
bs＞et V bt＞es
对于所有s，t∈S’，s≠t，并且使得该子集的总的值最大化，所述总的值由
Σ s ∈ S ′ v s
给出。
节目的值vs可以由观众明确给出，或者可以使用推荐器进行估计。将节目s的推荐器分数ps看作偏好密度，那么总的值由vs＝ps(es-bs)给出。于是，在一定时间间隔内的数个电视节目上最大化该总的值就对应于最大化平均偏好密度。
可以用公式将电视节目选择问题表示成最小成本流问题，如下所述。网络G的节点的集合V由源节点和汇节点以及用于电视节目的每个开始或结束时间的节点给出。因此，
V = { 0 , ∞ } ∪ ∪ s ∈ S { b s , e s } ,
式中节点0代表源，∞代表汇。将V中的节点(即时间)用t1，...，tn表示，那么可以按照升序排列这n个不同的时间。这里，假定所有的时间都大于源时间t1＝0并且小于汇时间tn＝∞。
边的集合E包括两个部分。第一，按照定义，在从源到汇、包括节点边(ti，ti+1)(对于所有i＝1，...，n-1)的时间线上存在具有零成本的边。其次，对于每个电视节目s∈S，添加成本为-vs的边(bs，es)。假定所有的边具有容量1。
对于图构造的一个示例，考虑图1中示出的节目集合，其在从18:00h到22:00h的时间间隔内覆盖节目A，B，...，J。相应的时间点的集合V由下式给出
F＝{0，18:00，19:00，19:30，20:00，20:30，21:00，22:00，∞}边的集合如图2中所给出的。
现在，确定具有最大值的非覆盖子集S’相当于在G中找出从源到汇具有最小成本的1的流。如果在这个最小成本流中对应于电视节目的边携带了1的流，那么可以将这个节目包括在S’中；否则不可以。因此，所述问题可以借助于最小成本流算法来解决。换言之，可以有效地求解SSP。
由于在上面的公式表示中所有的容量都是1，因此最小成本流问题简化为最短路径问题(从源到汇)，其中(负)成本用作边长度。
最小成本流问题：给定有向图G＝(V，E)。假设存在与E中每个边ij相关的成本cij和容量uij＝1，以及与V中每个节点v相关的需求(供应)bv。所述问题就是找出满足每个节点的供应/需求约束
bv＝∑jfvj-∑jfjv
以及边约束
0≤fij≤uij
的最小成本流。所述流的成本定义为
∑ij∈Ecijfij
在本发明中，按照定义每条边的容量是1。而且，b1＝-1，bn＝1并且bi＝0(对于i＝2，...，n-1)。
第二个实施例使用多个调谐器来选择完整的节目。无论何时不止一个调谐器可用时，都并行地接收多个电视节目，并且记录额外选择的电视节目。这个问题也与二阶段电视节目安排方法有关，其中首先确定接收什么样的电视节目(其随后被存储到永久存储器中)，然后根据记录在永久存储器中的所有内容确定电视计划表。
定义2(多调谐器节目选择问题(MSSP))。给定电视节目集合S，对于每个节目s给定开始时间bs、结束时间es以及值vs。此外，还给定预定数量M的调谐器。问题在于确定子集 S ′ ⊆ S , 使得在所有的时间至多选择M个电视节目，即对于所有时间x
|{s∈S′|bs≤x≤es}|≤M
并且使得由
Figure A20068004193800101
给出的该子集的总值最大。
MSSP是使用如上给出的等效网络流变换按照与SSP相似的方式来求解的。唯一的差别在于，对于MSSP而言，边(ti，ti+1)的容量变成M以便反映M个调谐器的可用性；电视节目边的容量保持为1，因为不希望一个节目被多次接收。
接下来，确定从源到汇的M的最小成本流，并且同样在S’中包括了在这个找出的最小成本流解答中、其在图中的对应边携带(1的)流的每个电视节目。
现在参照图3，其示出了用于从存储了给定N≥1个电视节目s的集合的存储器模块(301)中选择集合S(301.1)的设备(300)，给定电视节目s中的每个具有开始时间bs、结束时间es以及观众偏好值vs，后者由观众或者推荐器提供。该设备还包括处理器模块(302)，所述处理器模块(302)执行或者本身还包括最小成本网络算法模块，用于选择待接收的并且可能被M≥1个调谐器(303)记录的最佳集合 S ′ ⊆ S .
现在参照图4，系统(400)包括用于选择给定时间间隔内和给定观众偏好的电视节目的最佳集合的图3的设备以及电视机，其中扫描输入的广播信号(304)以获取由图3的设备(300)选择的电视节目，所选择的电视节目由调谐器(303)记录并且显示在电视(401)上，所有这些都由处理器(302)来控制/执行。
尽管已经图解说明和描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，本文描述的、用于基于最大化表示成观众偏好的函数的观众满意度而选择最佳电视节目集合的系统、设备和方法是起说明作用的，可以做出各种改变和修改并且可以用等效物代替其元件，而不脱离本发明的真实范围。此外，可以进行许多修改以便使得本发明的教导适应于特定的情况(例如各种优化算法)，而不脱离其中心范围。因此，本发明不限于公开为预计用于执行本发明的最佳模式的特定实施例，相反地，本发明包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (12)

1.一种用于选择观众偏好的、将在给定时间段[b，e]内接收的数个电视节目的方法，所述时间段在时间b开始并且在时间e结束，该方法包括步骤：
规定包括个数n≥1的偏好电视节目s的集合S，所述电视节目s编号为1，...，n，每个电视节目具有开始时间bs、结束时间es以及观众偏好值vs(301.1)；
提供M≥1个调谐器(303)以便接收和记录S的电视节目s；
构造包括节点V集合和边E集合、具有相关的成本和容量的有向图G＝(V，E)，所述节点和边从时间0处的开始节点到时间∞处的汇节点按照时间升序排列，并且对于每个s∈S，包括由(bs，es)组成的节点对以及其间至少一条边；以及
将最小成本网络流算法(302.1)施加到有向图上以便确定子集 S ′ ⊆ S , 使得子集S’上观众偏好vs的预定函数最大化并且S’中的电视节目由M≥1个调谐器接收，而在时间段[b，e]期间不发生冲突。
2.权利要求1的方法，其中所述规定步骤进一步包括观众或者推荐器规定该集合S的步骤。
3.依照权利要求1的方法，其中所述构造步骤进一步包括步骤：
通过在其上放置每个s∈S的节点对，创建从开始节点到汇节点的、具有零成本边的时间线，每条边具有容量M；以及
创建与s∈S对应的每个节点对之间的边，所述边具有由观众偏好值vs和容量1决定的相关成本。
4.权利要求3的方法，其中所述施加步骤包括所述预定函数计算子集S’上观众偏好vs的线性和的步骤。
5.权利要求4的方法，其中所述规定步骤进一步包括选择s∈S使得b≤bs＜es≤e的步骤。
6.权利要求5的方法，其中所述规定步骤进一步包括观众或者推荐器规定该集合S的步骤。
7.一种用于在给定时间段[b，e]期间接收和传送观众偏好电视节目(304)的设备(300)，所述时间段在时间b开始并且在时间e结束，该设备包括：
存储器模块(301)，其包含个数n≥1的观众偏好电视节目的集合S，所述电视节目编号为s＝1，...，n，每个电视节目具有开始时间bs、结束时间es以及观众偏好值vs；
个数M≥1的调谐器(303)，用于接收(和记录)S的节目s；以及
处理器模块(302)，其被配置成执行最小成本网络算法模块，所述最小成本网络算法模块访问存储器以便选择所述规定的节目集合S的子集 S ′ ⊆ S 以进行接收和记录，使得S’中的节目可以由所述多个调谐器接收，而不会在时间间隔[b，e]内发生冲突，并且最大化子集S’的观众偏好值的总和。
8.一种用于安排观众偏好节目的电视观看会话的系统(400)，包括：
用于观看节目的电视机(401)；以及
依照权利要求7的设备(300)，用于在预定时间段[b，e]期间选择和接收观众偏好电视节目以及在电视(400)上显示所接收节目的至少一部分，所述时间段具有开始时间b和结束时间e。
9.一种用于在给定时间段[b，e]期间接收和传送观众偏好电视节目(304)的设备(300)，所述时间段在时间b开始并且在时间e结束，该设备包括：
存储器模块(301)，其包含描述个数n≥1的观众偏好电视节目的集合S的数据，所述电视节目编号为s＝1，...，n，每个电视节目具有开始时间bs、结束时间es以及观众偏好值vs；
一组M≥1个调谐器(303)，用于接收(和记录)S的节目s；以及
处理器模块(302)，其被配置成使用描述包含在存储器模块(301)中的集合S的数据以及该组调谐器来执行权利要求6的方法。
10.一种用于安排观众偏好节目的电视观看会话的系统(400)，包括：
用于观看节目的电视机(401)；以及
依照权利要求9的设备(300)，用于在预定时间段[b，e]期间选择和接收观众偏好电视节目以及在电视(400)上显示所接收节目的至少一部分，所述时间段具有开始时间b和结束时间e。
11.一种存储在存储器(301)中的计算机程序，包括可执行模块(200)以及数据模块(301.1)，所述可执行模块用来执行权利要求1的方法(302.1)，所述数据模块包含一个集合S作为权利要求6的方法的输入，所述集合S包括个数n≥1的偏好电视节目，所述电视节目编号为s＝1，...，n，每个电视节目具有开始时间bs、结束时间es、观众偏好值vs。
12.一种存储在存储器(301)中的计算机程序，包括可执行模块(200)以及数据模块(301.1)，所述可执行模块用来执行权利要求6的方法(302.1)，所述数据模块包含作为权利要求1的方法的输入的集合S，所述集合S包括个数n≥1的偏好电视节目，所述电视节目编号为s＝1，...，n，每个电视节目具有开始时间bs、结束时间es、观众偏好值vs。
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