專利名稱：最優(yōu)地選擇部分電視節(jié)目的制作方法
最優(yōu)地選擇部分電視節(jié)目
本發(fā)明涉及一種用于確保在指定時間間隔中使用數(shù)量有限的調(diào)諧器 來對要記錄的部分電視節(jié)目做出最優(yōu)選擇的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。在這里， 部分被定義成是某些或所有電視節(jié)目。
個人錄像機(PVRS )可以用于將電視節(jié)目錄制在硬盤或DVD上。針對 這些PVR的編程通常是使用電子節(jié)目指南(EPG)以及僅僅通過點擊將要 錄制的電視節(jié)目來完成的。此外，能夠預(yù)測觀眾有多喜歡將要播放的電視 節(jié)目的推薦器也是可以使用的。
隨著可借助陸地、衛(wèi)星或電纜連接獲得的電視頻道的不斷增多，觀眾 選擇電視節(jié)目來收看或錄制的任務(wù)也迅速變得過于龐大，以至于無法以手 動方式進行處理。隨著數(shù)字電視的出現(xiàn)，頻道數(shù)量變得更多，由此從中進 行選擇的選項數(shù)量也變得更多。這樣一來，觀眾不再能夠縱覽所有可用節(jié) 目內(nèi)容，并且觀眾遺漏其感興趣的電視節(jié)目的可能性將會更大。
由于每周都可以得到大量電視節(jié)目，因此，印制的電視節(jié)目指南^:4艮 不方便的，作為該問題的解決方案而被開發(fā)的是電子節(jié)目指南(EPG)。 EPG 會在電視屏幕上呈現(xiàn)眾多頻道的可用電視節(jié)目。但是，在電視屏幕上每次 只能顯示數(shù)量有限的電視節(jié)目，換言之，在屏幕上所顯示部分的頻道數(shù)量 以及時間間隔長度是非常有限的。出現(xiàn)這種情況是因為用于呈現(xiàn)這種文本 信息的電視屏幕的分辨率^艮低。此外，即使分辨率足夠高，從大量可用電 視內(nèi)容中進行選擇的任務(wù)也會使一般觀眾感到不知所措。
為了修正觀眾選擇什么電視節(jié)目以及何時收看這些節(jié)目的問題，即開 發(fā)出觀眾專用收視時間表的問題，EPG提供了 一種借助一個或多個關(guān)鍵字 來執(zhí)行搜索(過濾)的選項。這樣一來，EPG把觀眾將要篩選和選擇的電 視節(jié)目數(shù)量減至一個可管理數(shù)量。而另一種可供觀眾剔除其不感興趣的多 個電視節(jié)目的方法則是通過使用基于人工智能(AI)技術(shù)的推薦器系統(tǒng)。 該AI推薦器系統(tǒng)保持了一個用于指示觀眾喜歡和不喜歡的節(jié)目的觀眾偏 好簡檔，并且在觀眾對新提供電視節(jié)目的喜歡程度方面使用該簡檔來對新 提供的每個電視節(jié)目打分。然后，那些得分超出預(yù)先確定的觀眾特有容限 的電視節(jié)目被高亮顯示在EPG中，或者為觀眾提供一個關(guān)于這些電視節(jié)目的列表。但是，此類解決方案存在一個問題，那就是它們并未考慮到這些 電視節(jié)目在時間上是否重疊，由此觀眾仍舊需要對關(guān)于最高分數(shù)的電視節(jié) 目的觀眾專用時間表進行編輯，以便在諸如傍晚之類的時間收看。換句話 說，雖然過濾器和推薦器提出了一個關(guān)于個別電視節(jié)目的列表，但是對于 觀眾的電視節(jié)目收視時間表的創(chuàng)建問題，這種列表并不是一個完整的解決 方案。
在電視節(jié)目錄制方面，相似的問題也是存在的。
由此需要一種用于有效選擇指定時間間隔的電視節(jié)目的解決方案，以
便在觀眾只具有有限數(shù)量M^l的調(diào)諧器來錄制選定的電視節(jié)目的時候?qū)?預(yù)定的觀眾偏好項最大化。
本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法提供了一種確保使用有限數(shù)量的調(diào)諧器來 對部分電視節(jié)目做出最優(yōu)選擇的有效算法，換言之，做出使關(guān)聯(lián)于選定電 視節(jié)目的觀眾偏好值之和最大化的選擇。假設(shè)在使用本發(fā)明做出最優(yōu)選擇 之前，這些偏好例如是推薦器已知的，其中該推薦器提供了對于可用電視 節(jié)目的首次過濾。
如果給出了觀眾希望選擇電視節(jié)目的時間間隔，首先收集落入該間隔 的所有電視節(jié)目，并且獲取所收集的每一個電視節(jié)目的偏好值。其次，每 一個電視節(jié)目的開始和結(jié)束時間點都被確定成定向圖G中的節(jié)點，并且確 定其中開始和結(jié)束時間點中至少有一個落入指定時間間隔以內(nèi)的電視節(jié)
目的集合S。第三，時間源節(jié)點0和時間匯節(jié)點(sink node)oo^L創(chuàng)建，G 的圖形被繪制成從源節(jié)點開始經(jīng)由G中的連續(xù)時間排序節(jié)點到達匯節(jié)點， 換言之，從源節(jié)點開始經(jīng)由G中的每一個連續(xù)時間排序節(jié)點而創(chuàng)建邊的中 心時間鏈，其中每一條邊都具有成本'O'。
接下來為S中的每個電視節(jié)目繪制一種時間鏈，以便區(qū)分邊的中心時 間鏈、對應(yīng)于其開始時間的節(jié)點，以及對應(yīng)于其結(jié)束時間的節(jié)點，并且， 該邊還被賦予與電視節(jié)目負值(negated value)(觀眾偏好值)相等的"成本"。
然后，除了中心時間線中已經(jīng)包含的節(jié)點之外，S中的每一個電視節(jié) 目進一步被劃分成用中心時間線上的開始和結(jié)束節(jié)點對表示的零個或更 多的部分電視節(jié)目，該開始和結(jié)束節(jié)點對之間具有不處于中心時間線上的 邊，由此每一個電視節(jié)目能夠只在其開始時間或者在另 一個電視節(jié)目的結(jié) 束時間開始被接收，并且由此每一個電視節(jié)目能夠在其結(jié)束時間或者在另一個電視節(jié)目開始時間停止接收。由此得到的每一個這種部分電視節(jié)目被
添加到s中，并且具有一個由觀眾專用值函數(shù)確定的相關(guān)觀眾偏好值。如
下文的詳細描述所示，這種限制不會導(dǎo)致?lián)p失最優(yōu)性(參見下文中的定理 1)。
由此，本發(fā)明的關(guān)鍵點是包含了整個和局部電視節(jié)目邊源自和到達的
中心時間鏈的圖形G，其邊代表這些整個電視節(jié)目和局部電視節(jié)目部分的 負偏好值，以及在集合S中包含了哪些完整和局部部分。
如果給出了這個定向圖G，則為其應(yīng)用一種最小成本網(wǎng)絡(luò)算法，該算 法將會確定在指定時間間隔上提供最大觀眾滿意度的部分電視節(jié)目子集 S，，換言之，該子集會將電視節(jié)目集合S的觀眾偏好值總和最大化。該選 定子集將被確保是最優(yōu)的，并且用于選擇該子集的算法將被確保是在多項 式時間運行的。
圖l描述了隨時間t提供的多個電視節(jié)目；
圖2描述了用于

圖1電視節(jié)目的定向圖3描述了包含部分電視節(jié)目的圖1實例的擴展圖4描述了包含部分電視節(jié)目的圖1實例的擴展圖，其中該擴展圖具
有與電視節(jié)目A的相關(guān)邊的成本和懲罰值(penalty)成線性關(guān)系的值函
數(shù)；
圖5描述了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明來最優(yōu)選擇部分電視節(jié)目的方法的 設(shè)備；以及
圖6描述了用于接收、記錄和顯示根據(jù)本發(fā)明選定的部分電視節(jié)目集 合的系統(tǒng)。
本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法提供了 一種用于為觀眾確定在指定時間間 隔中的最優(yōu)電視體驗的方法，其中該體驗包括使用至少一個調(diào)諧器來收看 和錄制部分優(yōu)選電纟見節(jié)目。
本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法提供了一種數(shù)學公式和解決策略，以便獲 取針對觀眾的電視節(jié)目調(diào)度問題的最優(yōu)解決方法，本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和 方法的范圍包括根據(jù)為在指定時段廣播的所有可用電視節(jié)目預(yù)先確定的 觀眾偏好，通過使用指定數(shù)量的可用調(diào)諧器來選擇收看或錄制什么電視節(jié) 目的問題。
在這里首先描述一個簡化的問題設(shè)置，其后則會擴展這個簡化問題設(shè)置，以便包含更多因素，此外還會詳細闡述為這個簡化問題開發(fā)的算法， 從而解決更復(fù)雜的問題設(shè)置。
在本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法的優(yōu)選實施例中，首先給出如下若干假
設(shè)
1. 多個候選電視節(jié)目中的每一個都被提供了一個偏好值或分數(shù)，指 示觀眾有多偏愛該候選電視節(jié)目；
2. 每一個偏好分數(shù)都是由觀眾或推薦器工具顯式給出的；
3. 所選擇的多個電視節(jié)目的總偏好分數(shù)是由提供的各個電視節(jié)目的 偏好分數(shù)的線性總和給出；
4. 假設(shè)選擇收看的電視節(jié)目是在廣播該電視節(jié)目的時刻收看的；如 果在以后收看該電視節(jié)目，則僅僅假設(shè)該電視節(jié)目是在廣播時錄制的。
對于簡化問題設(shè)置和問題設(shè)置擴展，其中每一個問題都被建模成一個 定向圖，以便將該問題轉(zhuǎn)換成最小成本網(wǎng)絡(luò)流問題。由于最小成本網(wǎng)絡(luò)流 問題可以在多項式時間解決，因此可以有效解決相應(yīng)的電視節(jié)目選擇問 題。
第一個模型使用一個調(diào)諧器來選擇全部電視節(jié)目。而選擇全部電視節(jié) 目的問題則是如下定義的。
定義1(節(jié)目選擇問題(PSP))。在這里將會給出電視節(jié)目s的集合S， 并且還為每一個電視節(jié)目s規(guī)定開始時間bs和結(jié)束時間es。此外，每一 個電視節(jié)目都被給出了一個值v,O，該值反映的是在(完整)收看該電視 節(jié)目的情況下的總值。這里的問題是確定一個子集S七S，以使S，中的電
視節(jié)目不在時間上沖突，也就;l說
<formula>formula see original document page 10</formula>
對所有VeS'， 由此使得如下給出的子集的總值最大化
電視節(jié)目值vs既可以由觀眾顯式給出，也可以使用一個推薦器估計。 考慮將電視節(jié)目s的推薦器分數(shù)Ps作為偏好密度，那么總值是由 vs=ps (es-bs)給出的。如果將一定時間間隔上的多個電視節(jié)目總值最大化， 那么這相當于最大化平均偏好密度。
電視節(jié)目選擇問題可以公式化成如下的最小成本流問題。網(wǎng)絡(luò)G的節(jié) 點集合V是由源節(jié)點、匯節(jié)點以及每一個電視節(jié)目的開始或結(jié)束時間的節(jié) 點給出的。因此，<formula>formula see original document page 11</formula>
其中節(jié)點0表示源，OO表示匯。用t"...... ，L表示V中的節(jié)點(也
就是時間)，那么可以升序排列這n個不同時間。在這里，假設(shè)所有時間 全都大于源時間t產(chǎn)O并且小于匯時間tn=oo。
邊的集合E包括兩個部分。首先，在從源到匯的時間線上存在一個邊， 按照定義，該邊包含對于所有的i-l， ......， n-l具有零成本的節(jié)點邊(ti，
ti+1)。其次，對每一個電視節(jié)目^S都添加了一個邊(bs， es),其成本是 -vs。假設(shè)所有邊都具有容量l。
對于圖形構(gòu)造實例，考慮如圖l所示的電視節(jié)目集合，其中該集合覆
蓋了從18:00到22: 00時間間隔內(nèi)的電視節(jié)目A、 B........ J。相應(yīng)的時
間點集合V是如下給出的
F= {0, 18:00,19:00,19:30， 20:00, 20:30,21:00, 22:00， 00}
并且邊的集合是在圖2中給出的。
現(xiàn)在，確定具有最大值的非重疊子集S，相當于在G中找出從源到匯具 有最小成本的為1的流。如果在這個最小成本流中，與電視節(jié)目相對應(yīng)的 邊攜帶了為l的流，那么可以將這個電視節(jié)目包含在S，中；否則將不包含 這個電視節(jié)目。由此，該問題可以通過最小成本流算法來解決。換句話說， PSP可以得到有效解決。
與上述公式中一樣，所有容量全都是l，而最小成本流問題縮減成最 短路徑問題(從源到匯)，其中(負)成本被用作邊長度。
最小成本流問題給定一個定向圖G=(V，E)。假設(shè)存在一個與E中每 個邊i j相關(guān)聯(lián)的成本Cij和容量Uij=l,以及與V中的每個節(jié)點v相關(guān)聯(lián) 的需求(供應(yīng))bv。這里的問題是發(fā)現(xiàn)滿足每一個節(jié)點的供應(yīng)/需求約束 條件的最小成本的流，<formula>formula see original document page 11</formula> 并且邊約束條件，
流成本被定義為
在本發(fā)明中，每個邊的容量被定義為1。此外，b產(chǎn)-1， bn=l并且b嚴O， 其中i=2, ......, n-l。只要有一個調(diào)諧器可用，則可以并行接收多個電視節(jié)目，此外還會記 錄附加選擇的電視節(jié)目。該問題也是與在分兩個階段的電視節(jié)目安排方法 相關(guān)的，其中首先確定接收什么電視節(jié)目，然后則將這些節(jié)目保存在永久 性存儲器中，隨后則從永久性存儲器記錄的所有內(nèi)容中確定電視時間表。
定義2 (多調(diào)諧器節(jié)目選擇問題(MPSP )).在這里給出了電視節(jié)目集 合S，并且為每一個電視節(jié)目s給出了開始時間bs，結(jié)束時間es以及值 vs。此外，在這里還給出了預(yù)定數(shù)量M的調(diào)諧器。問題是確定一個子集 StS，使得在所有時間選擇至多M個電視節(jié)目，換言之，對于所有時間x，
使得由2>.s給出的這個子集的總值最大化。
MPSP是使用如上給出的等價網(wǎng)絡(luò)流變換并且以與PSP相似的方式解 決的。這其中的唯一差別在于對于MPSP，邊(ti， ti+1)的容量都變成M， 以便反映M個調(diào)諧器的可用性；電視節(jié)目邊容量則保持l，因為不希望多 次接收一個節(jié)目。
接下來將會確定從源到匯的M的最小成本流，同樣，在求出的這個最 小成本流解中，其在圖中的相應(yīng)邊傳送(為1的)流的每一個電視節(jié)目都 被包含在S'中。
在第一實施例中，本發(fā)明擴展了如上所述用于全部電視節(jié)目的單調(diào)諧 器解決方案，以便包含僅僅部分收看某些電視節(jié)目。為此目的，為每一個 電視節(jié)目s引入一個值函數(shù)Vs(l，r)，它指示的是在半開區(qū)間[l，r)期間觀 看節(jié)目的值，其中b^l^^es，對于這個值函數(shù)，假設(shè)
Vs (bs, es) = vs, Vs(l', n) > vs(l2, r2) if [11, n) 〕 [12 ，r2), and vs(x, x)^0
定義3 (部分節(jié)目選擇問題(PPSP))。給出一個電視節(jié)目集合S，并 且為每一個電視節(jié)目s給出開始時間bs和結(jié)束時間es。此外，每一個電
視節(jié)目都被給出了一個值函數(shù)Vs。這里的問題是為每一個電視節(jié)目KS確
定 一 個在其間觀看該電視節(jié)目的間隔的(可能為空的)集合
Is—[l,，n),…，[/、，、)})，其中
b^l,〈r〈l2〈r2〈…〈4化，s,使得電視節(jié)目的選定間隔在時間上不會 沖突。這意味著對所有S,if ￡ ，此外，對于所有[/，r)e/J/'，。e/,，我 們有/Wv/'^，換言之，要么S的任何間隔晚于t的任何間隔，要么相反。 應(yīng)該注意的是，由于我們使用了半開區(qū)間，因此允許一個間隔正好在另一個間隔結(jié)束的同一時刻開始。這里的目標是將如下給出的選定間隔的總值
最大化
雖然值函數(shù)幾乎可以采用任何形式，但是在一個優(yōu)選實施例，這個值 函數(shù)被限制成是凸值函數(shù)，這一點將會在接下來的部分中進行論述。此外， 可以更有效處理的更嚴格形式是具有懲罰值的線性值函數(shù)，并且在下文中 同樣會對其進行論述。
凸值函數(shù)
凸值函數(shù)是滿足這樣條件的值函數(shù)V，即，對于所有as[O,l]，下式是
成立的
<formula>formula see original document page 13</formula>
實用性更高的值函數(shù)將會滿足這個條件。并且作為實例的凸值函數(shù)是 線性函數(shù)，例如
e, -^ 或二次函數(shù)，例如
b-M
如接下來的定理所述，凸值函數(shù)的一個特性在于其允許減少從一個電 視節(jié)目切換到另一個節(jié)目所在的可能點的數(shù)量。
定理i.若對于所有電視節(jié)目"s, wi力是凸起的，那么在不損失
最優(yōu)性的情況下，ppsp可以局限于這樣的解，即，對于所有的^s以及
<formula>formula see original document page 13</formula>(1)
(2)
換言之， 一個電視節(jié)目只有在其開始時間或是另一個電視節(jié)目的結(jié)束 時間才會開始被接收，并且只有在其結(jié)束時間或是在另一個電視節(jié)目的開 始時間才會停止被接收，
證明考慮不滿足(1)的電視節(jié)目^S的一個間隔[/力e/,。就在時間l之前必然已經(jīng)使用了最大數(shù)量的調(diào)諧器，因為否則的話有可能會降低 l并且改善所述解。由于電視節(jié)目S的接收是從時間l開始進行的，因此 必然存在一個在時間1停止被接收的電視節(jié)目^S,也就是說，對于時間
1， It包含一個間隔[/V'),其中r'=l。由于l不滿足(l)，因此r，〈et?，F(xiàn) 在考慮兩個替換解，其中一個使用了 l產(chǎn)l-e來替換1，并且使用了 Y二,—e^,來替換r，，而另一個解則使用了 l產(chǎn)l+e來替換l，并且使用了 ,2'=,化=/2來替換1:，。與原始解相比，第一個解的成本與原始解的值相差 如下數(shù)量
并且第二個解的成本與初始解相差如下數(shù)量
<formula>formula see original document page 14</formula>
由此可以得到
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中后一個不等式是以Vs和Vt的凸性為基礎(chǔ)的。因此，在差值A(chǔ)!和
A2中至少有一個是非負的，也就是說，這兩個替換解中的至少一個至少與 初始解一樣好。由此，在不損失最優(yōu)性的情況下，我們可以增大l和r，， 直至其變成et或r(在后一種情況下，間隔[l.r]可以從Is中移除)，或者 我們也可以遞減l和r，，直至其變成bs或1，(在后一種情況下，[l，，r，) 可以從It中移除)。
同樣，我們還可以證明，在不失最優(yōu)性的情況下，(2)也是可以采用的。
作為定理l的結(jié)果，如果值函數(shù)是凸狀的，那么只需要部分地考慮開 始和停止收看電視節(jié)目的有限數(shù)量的時間點。根據(jù)這一點，圖2的最小成 本網(wǎng)絡(luò)可以如圖3所示進行擴展。電視節(jié)目邊的成本是由電視節(jié)目的相應(yīng) 部分的值確定的?，F(xiàn)在，擴展圖中的最優(yōu)流與PPSP的最優(yōu)解相對應(yīng)。在 這個流中可以使用每個節(jié)目的多個邊，這與在多個間隔期間接收電視節(jié)目 的處理是對應(yīng)的。例如，最優(yōu)流可以經(jīng)過擴展圖中的邊I!和17,這意味著電視節(jié)目I是從19: 00-19: 30以及20: 00-21: 00中選出的.由于只有一 個為1的流，因此同一時間間隔永遠不會覆蓋兩次。此外，選擇兩個連續(xù) 部分至多與選擇組合部分一樣好(例如，選擇15至多與選擇1和12—樣 好)，因此，相鄰間隔可以合并(如果嚴格來i兌更好，那么可以自動合并)。 雖然擴展圖中邊的數(shù)量遠遠大于初始圖中的邊數(shù)量，但它仍舊是多項 式有界的。更確切地說，每個電視節(jié)目的邊數(shù)量與不同時間點的數(shù)量成二 次關(guān)系。此外，由于只有一個調(diào)諧器，因此，每一對時間點之間的邊數(shù)量 可以限制成最佳的一個，由此將邊的總數(shù)限制成0(n2)。
具有懲罰值的線性值函數(shù)
在這個替換實施例中，值函數(shù)的形式被進一步限制成是具有懲罰值的 線性函數(shù)，以便用于早一些結(jié)束電視節(jié)目或者晚一些開始電視節(jié)目。更正 式的說，考慮如下形式的值函數(shù)
分別是在電視節(jié)目s早一些完成或晚一些開始的情況下提供懲罰值的函 數(shù)。應(yīng)該注意的是，這個值函數(shù)服從上述假設(shè)并且是凸狀的，這是因為(3) 右側(cè)的所有三個項全都是凸狀的(也就是說，該懲罰值函數(shù)是凹狀的)。 在給出了 (3)中的值函數(shù)的情況下，如圖4所示，我們可以定義另一個 擴展的最小成本網(wǎng)絡(luò)。更正式的說，該圖形是如下構(gòu)造的。
首先，節(jié)點集合V包含了每一個時間點t"……，tn的節(jié)點。接下來， 對于每一個具有時間點bs-ti以及e尸tj并且j-i>l的電視節(jié)目，可以為每 一個中間時間點、也就是每一個k-i+l，…j-l構(gòu)造一個附加節(jié)點《。在圖 4中，標記為"19:00A，，的節(jié)點是這種用于中間時間點的節(jié)點的一個實例。
全部都具有容量1的邊的集合是如下定義的。首先，與先前一樣，對 于所有i^，…，n-l存在一個成本為零的邊(ti， ti+1)。其次，考慮每一個 時間點bs=ti以及es=tj的電視節(jié)目5eS，我們再次如下區(qū)分兩種情況。
、(W = V——
其中200680041843.X
說明書第10/12頁
"如果j-i-l，則添加一個成本為-Vs的邊(bs， es) .如果j-i〉1，則添加多個邊
(i) 成本為-、fiiiZ^的邊K。
<formula>formula see original document page 16</formula>
(ii) 對于每一個k-i+l，…，j-2，成本為—h^i^L的邊(《，d)，
(iii) 成本為—、f^的邊(^,,)
一 &
(iv) 對于每一個k-i+l，…，j-l,成本為c，的邊(","
(v) 對于每一個k-i+l，…，j-l，成本為《'的邊d《)。
現(xiàn)在，使用了帶有懲罰值的線性值函數(shù)的PPSP相當于在該圖中找出 從源到匯的為1的最小成本流。同樣，每一個電視節(jié)目的多個部分可被選 擇，這與圖3的圖是一樣的。
對于圖中的流與部分電視節(jié)目選擇之間的對應(yīng)性，再次考慮圖4中的 實例。如果邊(18:00， 19:00A)和邊(19:00A， 19: 30 )兩者都傳送為1 的流l,則完全選擇電視節(jié)目A。在這種情況下，邊(19:00， 19:00A)和 邊(19:00A, 19:00)將不會傳送流。這前兩個邊上的流的成本合計恰好 達-VA，這與選擇電視節(jié)目A的值L是對應(yīng)的。只選擇A的第一部分，這 對應(yīng)于經(jīng)過邊(18:00， 19:00A)以及(19: OOA， 19:00)的為1的流，由 此產(chǎn)生成本-2va/3+《，也就是用于這個第一部分的值2vA/3以及用于早 一些結(jié)束A的懲罰值c，。僅僅選擇A的第二部分，這對應(yīng)于通過邊(19: 00， 19: 00A)以及(19:00A， 19:30)的為1的流，由此產(chǎn)生成本-vA/3+《， 也就是用于這個第二部分的值vA/3以及用于晚一些開始A的懲罰值《。
在擴展圖中，節(jié)點和邊的數(shù)量仍舊在實例大小方面是多項式有界的， 其中節(jié)點總數(shù)是O(lSln)，并且邊的數(shù)量是 O(n + |S| + |S|n) = 0(|S|n)
第二實施例使用了多個調(diào)諧器來選擇部分電視節(jié)目PSP的后續(xù)擴展 旨在允許接下來的定義中給出的多個調(diào)諧器以及部分電視節(jié)目。
定義4 (多調(diào)諧器部分節(jié)目選擇問題(MPPSP))。給出了一個電視節(jié) 目集合S,并且為每一個節(jié)目s給出了開始時間bs和結(jié)束時間es。此外， 在這里還為每個節(jié)目s給出了一個值函數(shù)Vs，并且給出了數(shù)量為m的調(diào)諧 器。這里的問題是為每一個電視節(jié)目"S確定一個在其間觀看或錄制此節(jié) 目的間隔的(有可能為空的)集合"叫"i'W，…'[".，0",其中，b^l!〈r,l2〈r2〈…〈4 <、^es,由此可以使用m個調(diào)諧器在選定間隔中接收 電視節(jié)目，換言之，對于所有時間x,我們有
使得如下給出的選定間隔的總值最大化
不幸的是，對于具有適配容量的凸值函數(shù)，直接應(yīng)用如上所述的擴展 圖并不好使。其原因在于在該擴展圖中，我們可以選擇要并行接收的同一 電視節(jié)目的幾個部分。例如，對于圖3的實例，如果具有三個調(diào)諧器，那 么最終解有可能是接收電視節(jié)目I和部分電視節(jié)目L和15，這意味著電 視節(jié)目I中從19: 00-19: 30的部分將被接收三次'
然而，對于具有懲罰值的線性值函數(shù)，圖4所示的圖是適用的。唯一 修改是我們必須將邊(ti， ti+1)的容量從1提升到m，并且必須找出從源 到匯的為m的最小成本流?？梢栽偈褂眠@個圖的原因在于對于每一個電 視節(jié)目以及每一個時間間隔，至多有一個邊將其覆蓋，由此不會有哪個部 分被接收一次以上、
現(xiàn)在參考圖5，該圖顯示的是用于從存儲器模塊(501)中選擇集合 S (501. 1)的設(shè)備(500 ),其中該存儲器模塊存儲了 N^L個電視節(jié)目s的給 定集合，并且每一個電視節(jié)目s都具有開始時間bs，結(jié)束時間es以及觀 眾偏好函數(shù)v"后者是由觀眾或推薦器提供的。對于一個調(diào)諧器，該值函 數(shù)是從包含凸函數(shù)和具有懲罰值的線性函數(shù)的組中選出的。對于一個以上 的調(diào)諧器，值函數(shù)是具有懲罰值的線性函數(shù)。該設(shè)備還包括處理器模塊 (502 )，該處理器模塊執(zhí)行或自身進一步包括最小成本網(wǎng)絡(luò)算法模塊 (503 )，用于選擇包含將要由M^l個調(diào)諧器接收并可能被錄制的部分電視 節(jié)目的最優(yōu)集合S七S。
現(xiàn)在參考圖6,系統(tǒng)(400 )包括用于選擇電視節(jié)目的最優(yōu)集合的圖5 的設(shè)備，其中該集合包括關(guān)于指定時間間隔和指定觀眾偏好的部分電視節(jié) 目，此外，該系統(tǒng)還包括電視機，其中輸入的廣播信號(304 )被掃描， 以便尋找圖5設(shè)備(300 )選擇的電視節(jié)目，并且選定的部分電視節(jié)目由 調(diào)諧器(303 )錄制并顯示在電視(401)上，所有這些處理都是由處理器 (302 )控制/執(zhí)行的。
雖然在這里例證并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)該理解，這里描述的以表述為觀眾偏好函數(shù)的觀眾滿意度的最大化為基礎(chǔ)來選擇部分電視節(jié)目的最佳集合的系統(tǒng)、設(shè)備和方法是說明性的，在不 脫離本發(fā)明的真實范圍的情況下，各種變更和修改都是可行的，并且是可 以使用等價物來替換其中的部件的。此外，在不脫離本發(fā)明的中心范圍的 情況下可以進行眾多修改，以使本發(fā)明的教導(dǎo)適應(yīng)于特定情況，例如各種 不同的優(yōu)化算法。因此，本發(fā)明并不局限于那些作為執(zhí)行本發(fā)明的預(yù)期最 佳模式而被公開的特定實施例，相反，本發(fā)明包含了所有那些落入附加權(quán) 利要求范圍的實施例。
權(quán)利要求
1. 一種用于選擇觀眾偏好的部分電視節(jié)目的集合，以便在始于時間b并且結(jié)束于時間e的指定時段[b，e]中接收的方法，包括以下步驟規(guī)定集合S，其中該集合包含數(shù)量為N≥1的偏好電視節(jié)目，并且每一個電視節(jié)目都具有值函數(shù)vs，開始時間bs和結(jié)束時間es；提供M≥1個調(diào)諧器(503)，以便接收和記錄S的部分電視節(jié)目s；構(gòu)造一個定向圖G＝(V，E)，該圖包括具有相關(guān)聯(lián)的成本和容量的節(jié)點集合V以及邊集合E，所述節(jié)點和邊從處于時間0的開始節(jié)點到處于時間∞的匯節(jié)點按照時間遞增的順序排列，并且對于每一個s∈S，包括用于s的至少一個子部分的一個節(jié)點對和在每個包括的節(jié)點對之間的邊，其中對于至少一個節(jié)目s，s的所述至少一個子部分不是s；將最小成本網(wǎng)絡(luò)流算法(502.1)應(yīng)用于定向圖G，以便確定最優(yōu)子集<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msup> <mi>S</mi> <mo>&prime;</mo></msup><mo>&SubsetEqual;</mo><mi>S</mi> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S200680041843XC00011.gif" wi="11" he="4" top= "122" left = "30" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/-->，使得子集S’上的值函數(shù)vs(l，r)最大化，并且在所述時段[b，e]期間，S’中的部分電視節(jié)目在沒有沖突的情況下由M≥1個調(diào)諧器接收。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中所述應(yīng)用步驟還包括由預(yù)定函數(shù)計算值 函數(shù)Vs在子集S，上的線性總和的步驟。
3. 權(quán)利要求l的方法，其中所述規(guī)定步驟還包括由觀眾或推薦器規(guī) 定集合S的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述構(gòu)造步驟還包括以下步驟 通過在其上放置用于s的一部分的節(jié)點對來創(chuàng)建從開始節(jié)點到匯節(jié)點的零成本邊的時間線，其中每一個邊都具有容量M;在^^S的每個部分的每個節(jié)點對之間創(chuàng)建一個邊，該邊具有通過值 函數(shù)Vs確定的相關(guān)成本以及容量1。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中所述應(yīng)用步驟還包括計算值函數(shù)Vs在子 集S，上的的線性總和的步驟。
6. 權(quán)利要求5的步驟，其中所述規(guī)定步驟還包括由觀眾或推薦器來 規(guī)定集合S的步驟。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中 M-l;值函數(shù)另_從包含如下各項的組中選出的i. 凸函數(shù)；以及ii. 預(yù)定線性值函數(shù)，其中該函數(shù)具有用于早一些結(jié)束電視節(jié)目以及2晚一些開始電視節(jié)目的懲罰值；以及 其中構(gòu)造步驟還包括以下步驟a. 對于s的每個部分，在零成本邊的時間線中構(gòu)造附加節(jié)點和容量 為1的附加零成本邊，以及b. 為s的每一個部分添加至少一個附加邊，其中每一個附加邊都具 有依照值函數(shù)分配的成本。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中當值函數(shù)是線性時，該添加步驟還包括 以下步驟對于具有時間點b,ti以及e^tj的電視節(jié)目^S，b.l如果j-則添加成本為-Vs的邊(bs， es)。 b. 2如果j-i〉1，則添加多個邊b. 2.1成本為—、fiiLZl的邊",d)， _ As.b.2.2對于每一個k-i+l，…，j-2，成本為—、>1^的邊(,;，"+1)，. _\b.2. 3成本為—、fi^的邊(d,",b. 2. 4對于每一個k-i+l，…，j-l，成本為《的邊("A),以及 b. 2. 5對于每一個k-i+l，…，j-l，成本為cf的邊(,^:)， 其中fe='早一些結(jié)束，，并且sl- '晚一些開始，。
9. 權(quán)利要求6的方法，其中 M>1;以及值函數(shù)是具有用于早一些結(jié)束電視節(jié)目以及晚一些開始電視節(jié)目的 懲罰值的線性值函數(shù)。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中所述構(gòu)造步驟還包括以下步驟對于s的每個部分，在零成本邊的時間線中包含附加節(jié)點和具有容量 1的附加零成本邊，以及為具有依照值函數(shù)的預(yù)定懲罰值函數(shù)分配的成本的s的每一個部分 添加至少一個附加邊。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中所述添加步驟還包括以下步驟對于 具有時間點b尸ti以及e尸tj的電視節(jié)目wS，如果j-i-l,則添加成本為一Vs的邊(bs, es); 如果j-i>l，則添加多個邊(i) 成本為<formula>formula see original document page 4</formula>(ii) 對于每一個k-i+l，…，j-2，成本為<formula>formula see original document page 4</formula>(iii) 成本為<formula>formula see original document page 4</formula>的邊<formula>formula see original document page 4</formula>(iv) 對于每一個k-i+l，…，j-l，成本為c，的邊("，"，以及(v) 對于每一個k-i+l，…，j-l，成本為c;'的邊d")， 其中fe='早一些結(jié)束，，并且sl- '晚一些開始，。
12. —種用于在指定時段[b， e]期間接收和遞送觀眾偏好電視節(jié)目 (504 )的設(shè)備(500),其中該指定時間段始于時間b并且結(jié)束于時間e，該設(shè)備包括存儲器模塊(501 )，包含具有數(shù)量為&1的觀眾偏好的電視節(jié)目的集 合S,其中這些電視節(jié)目編號為s=l，…，n，每一個電視節(jié)目都具有開始時 間bs，結(jié)束時間es以及值函數(shù)Vs;數(shù)量為m^L的調(diào)諧器(503 ),用于接收(和記錄)S中的電視節(jié)目s;處理器模塊(502 )，它被配置成執(zhí)行部分節(jié)目模型公式化模塊，以便 公式化以及在存儲器(501)中存儲集合S的部分節(jié)目模型，并且從中產(chǎn) 生部分電視節(jié)目的定向圖G，以及被配置成執(zhí)行最小成本網(wǎng)絡(luò)算法模塊， 該模塊對存儲器進行存取，以便選擇所產(chǎn)生部分電視節(jié)目定向圖G的子集 進行接收和記錄，使得可以通過多個調(diào)諧器在沒有沖突的情況下在該時間 間隔[b， e]內(nèi)接收部分電視節(jié)目的選定子集，并且使該子集上值函數(shù)的總 和最大化。
13. —種用于調(diào)度觀眾偏好的部分電視節(jié)目的電視觀看會話的系統(tǒng) (600)，包括電視機(601)，用于觀看電視節(jié)目；根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備(500 )，用于選擇和接收觀眾偏好的電視節(jié) 目，并且在預(yù)定時間區(qū)間[b， e]中在電視(400 )上顯示至少一部分接收到 的電視節(jié)目，其中該時間區(qū)間具有開始時間b和結(jié)束時間e。
14. 一種用于在始于時間b并且結(jié)束于時間e的指定時段[b，e]期間 接收和遞送觀眾偏好的電視節(jié)目(504 )的設(shè)備(500 )，包括存儲器模塊(501),包含用于描述具有數(shù)量為n21的觀眾偏好電視節(jié) 目s的集合S的數(shù)據(jù)，其中每一個電視節(jié)目都具有開始時間bs,結(jié)束時間es以及值函數(shù)vs;M^l個調(diào)諧器的集合(503 )，用于接收(和記錄)S的部分電視節(jié)目處理器模塊(502 )，該模塊被配置成使用包含在存儲器模塊(301) 中的描述集合S的數(shù)據(jù)以及調(diào)諧器集合來執(zhí)行權(quán)利要求8的方法。
15. —種用于在始于時間b并且結(jié)束于時間e的指定時段[b，e]期間 接收和遞送觀眾偏好的部分電視節(jié)目(504 )的設(shè)備(500 ),包括存儲器模塊(501 )，包含用于描述具有數(shù)量為n2l的觀眾偏好電視節(jié) 目s的集合S的數(shù)據(jù)，其中每一個電視節(jié)目都具有開始時間bs，結(jié)束時間 es以及值函數(shù)vs;個調(diào)諧器的集合(503 ),用于接收(和記錄)S的部分電視節(jié)目處理器模塊(502 )，該模塊被配置成使用包含在存儲器模塊(501) 中的描述集合S的數(shù)據(jù)以及調(diào)諧器集合來執(zhí)行權(quán)利要求11的方法。
16. —種用于調(diào)度觀眾偏好的部分電視節(jié)目的電視觀看會話的系統(tǒng) (600 )，包括:電視機(601)，用于觀看電視節(jié)目；根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備(500)，用于選擇和接收觀眾偏好的部分電 視節(jié)目，并且在預(yù)定時間區(qū)間[b，e]中在電視(400)上顯示至少一部分接 收到的電視節(jié)目，其中該時間區(qū)間具有開始時間b和結(jié)束時間e。
17. —種用于調(diào)度觀眾偏好的部分電視節(jié)目的電視觀看會話的系統(tǒng) (600)，包括電視機(601)，用于觀看電視節(jié)目；根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備(500)，用于選擇和接收觀眾偏好的部分電 視節(jié)目，并且在預(yù)定時間區(qū)間[b， e]中在電視(400)上顯示至少一部分接 收到的電視節(jié)目，其中該時間區(qū)間具有開始時間b和結(jié)束時間e。
18. —種保存在存儲器(501)中的計算機程序，包括用于執(zhí)行權(quán)利 要求8的方法(502. 1-3 )的可執(zhí)行模塊，以及包含作為權(quán)利要求8的方 法的輸入的集合S的數(shù)據(jù)模塊(501.1)，其中該集合S包含數(shù)量為n^l 的偏好部分電視節(jié)目，這些電視節(jié)目用s編號，并且每一個電視節(jié)目都具 有開始時間bs，結(jié)束時間es以及值函數(shù)vs。
19. 一種保存在存儲器(501)中的計算機程序，包括用于執(zhí)行權(quán)利 要求11的方法(502. 1-3 )的可執(zhí)行模塊，以及包含作為權(quán)利要求11的方法的輸入的集合S的數(shù)據(jù)模塊(501.1)，其中該集合包含數(shù)量為n2l 的偏好部分電視節(jié)目，這些電視節(jié)目用s編號，并且每一個電視節(jié)目都具 有開始時間bs，結(jié)束時間es以及值函數(shù)Vs.
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于選擇最佳電視節(jié)目集合，以便進行由至少一個調(diào)諧器接收和錄制的系統(tǒng)(600)、設(shè)備(500)和方法，所述電視節(jié)目是在具有開始時間b和結(jié)束時間e的指定時段[b，e]期間廣播的。部分和整個電視節(jié)目被考慮，并且在這里將會為每一個部分或整個電視節(jié)目提供用戶偏好值，以便實施其接收和錄制。此外，在這里使用了一個用于解決選擇和收視問題，以便達到最優(yōu)(保證)的最小成本網(wǎng)絡(luò)算法。
文檔編號H04N5/782GK101305605SQ200680041843
公開日2008年11月12日 申請日期2006年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者J·H·M·科斯特, W·弗海格 申請人:佩斯微技術(shù)有限公司