增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)的專利分析

程靜

摘 要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一個(gè)充滿活力的研究領(lǐng)域，而人機(jī)交互豐富了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，本文對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行專利分析，研究了國內(nèi)外專利申請(qǐng)的布局情況。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；人機(jī)交互；專利申請(qǐng)

1 概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augment reality，簡(jiǎn)稱AR），也被稱之為混合現(xiàn)實(shí)或者擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)，是使用虛擬信息增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)空間的技術(shù)，是識(shí)別真實(shí)世界的情況，并將虛擬信息在真實(shí)世界上疊加顯示的技術(shù)，以增強(qiáng)人對(duì)真實(shí)世界的感知。目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育、尖端武器、虛擬訓(xùn)練、娛樂、藝術(shù)、醫(yī)療、家裝等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用[1]。

人機(jī)交互技術(shù)（Human-Computer Interaction，簡(jiǎn)稱HCI），是指通過計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。隨著人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，已從傳統(tǒng)的鍵盤鼠標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)楦幼匀缓腿诵曰慕换シ绞剑鐒?dòng)作識(shí)別、觸覺交互、語音識(shí)別、眼動(dòng)跟蹤以及基于腦電波的人機(jī)界面技術(shù)等[2]。

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互方式有以下幾種：（1）基于命令式交互，通過獲取人手的空間位置特征信息，觸發(fā)相應(yīng)命令，完成選擇、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等功能；（2）基于雙手交互；（3）基于多通道的交互，通過手勢(shì)、身體姿態(tài)、語音甚至對(duì)眼睛視點(diǎn)捕捉作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的交互方式，還可以將觸覺、嗅覺、聽覺、力反饋等作為輸出，從而實(shí)現(xiàn)多通道的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互與用戶意圖的結(jié)合；（4）基于特殊工具的交互，如可以使用一些便攜的硬件設(shè)備來進(jìn)行交互[3]。

2 專利申請(qǐng)狀況分析

確定了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和人機(jī)交互的準(zhǔn)確關(guān)鍵詞和分類號(hào)，其中人機(jī)交互領(lǐng)域的分類號(hào)主要有G06F3/01—G06F3/0489。通過關(guān)鍵詞和分類號(hào)，在DWPI以及CNABS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，采用各種算符命令確保檢索的全面性及準(zhǔn)確性，對(duì)檢索數(shù)據(jù)進(jìn)采集、清洗后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.1 全球?qū)＠暾?qǐng)狀況分析

2.1.1 全球申請(qǐng)所屬國分布

從專利技術(shù)的申請(qǐng)國（地區(qū)）看，全球共有25個(gè)國家（地區(qū)）在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域有專利申請(qǐng)，共申請(qǐng)專利1218件，圖1顯示了該領(lǐng)域的主要申請(qǐng)人的所屬國家分布，排名前十的其中分別為：美國、日本、中國、國際局、韓國、歐專局、臺(tái)灣地區(qū)、德國、澳大利亞、意大利。其中，美國排名第一，申請(qǐng)專利460件，占總申請(qǐng)量的37.8%，占有很大的優(yōu)勢(shì)地位，其次，日本、中國、國際局、韓國、歐專局，分別占總申請(qǐng)量的14.4%、13.2%、12.5%、8.0%和5.8%。

2.1.2 全球申請(qǐng)歷年申請(qǐng)量

如圖2所示，該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)主要分布在2005～2015年，2015、2016年的申請(qǐng)大部分還未公開，因此，本次分析選取的樣本為申請(qǐng)日自2005年1月1日至2015年12月31日的專利。由圖可知，2005年～2009年，該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量較少，申請(qǐng)量在10-24件之間，增長(zhǎng)緩慢，到2010年，專利申請(qǐng)數(shù)量激增到142件，較2009年增長(zhǎng)了491.6%，由此可以得出，2010年是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)的爆發(fā)年。隨后，2011年申請(qǐng)量為132年，2012年增加到186件，2013年達(dá)到峰值262件，2014年為232件，2015～2016年的大量申請(qǐng)未被公開，預(yù)計(jì)申請(qǐng)量遠(yuǎn)大于本文目前統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。通過對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以獲悉增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)在全球范圍內(nèi)發(fā)展日益進(jìn)步，逐漸成熟，為市場(chǎng)應(yīng)用提供技術(shù)儲(chǔ)備。

2.1.3 全球主要申請(qǐng)人

表1示出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)的全球主要申請(qǐng)人分布情況。從表1可以看出在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域的排名前列的申請(qǐng)人，均是通信行業(yè)的巨頭公司，且主要集中在美國、日本、韓國，其中，美國的微軟公司高居榜首，申請(qǐng)量為103件，索尼公司為65件，另外，其他的大型通信企業(yè)，如：高通、三星、諾基亞、LG、英特爾、富士通等公司也有20～40多件的申請(qǐng)，從表1可知2011年成立的美國的Magic Leap也在積極的在全球進(jìn)行專利布局，其專利申請(qǐng)量為34件。

然而，排名前14的全球申請(qǐng)人中沒有中國的企業(yè)，中國申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的申請(qǐng)數(shù)量基本為個(gè)位數(shù)，如上海大學(xué)、聯(lián)想公司、天津大學(xué)、成都理想境界科技有限公司、北京行云時(shí)空科技有限公司等，說明中國企業(yè)在該領(lǐng)域的起步晚，還處于萌芽階段。

2.2 國內(nèi)專利申請(qǐng)狀況分析

2.2.1 國內(nèi)申請(qǐng)歷年申請(qǐng)量

從圖3可以看出，從2004年開始，雖然該技術(shù)已經(jīng)被提出，但是專利申請(qǐng)數(shù)量還是極少。直到2009年，有關(guān)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)的中國專利申請(qǐng)數(shù)量略微增長(zhǎng)，隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，2010年后，該技術(shù)的中國專利申請(qǐng)數(shù)量迅速增長(zhǎng)，2010年數(shù)量為28件，2011年增長(zhǎng)到65件，2012年為79件，2013年為93件，2014年達(dá)到峰值120件，而由于2015年和2016年的大量專利申請(qǐng)還未被公開，所以能檢索到的數(shù)量不實(shí)際情況少很多，不過可以預(yù)測(cè)到增長(zhǎng)的速度還是相當(dāng)快。從國內(nèi)申請(qǐng)量的總體趨勢(shì)來看，與全球趨勢(shì)相似。

2.2.2 國內(nèi)申請(qǐng)主要申請(qǐng)人

表2示出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)在中國的申請(qǐng)人排名情況，該領(lǐng)域在中國申請(qǐng)的國外申請(qǐng)人占據(jù)的比例較大，例如，索尼公司、高通、微軟、三星分別為51、37、35、16件。在排名前15名中，國內(nèi)的公司（學(xué)校）占了5個(gè)，分別為：廣東歐珀移動(dòng)通信有限公司、華為、上海大學(xué)、聯(lián)想、北京行云時(shí)空科技有限公司，排名分別為第5、11、13、14、15名，排名靠后，而排名前十的申請(qǐng)人中只有廣東歐珀，申請(qǐng)量為16件，進(jìn)一步說明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互技術(shù)的中國市場(chǎng)還是國外企業(yè)占比較大，中國企業(yè)的研發(fā)能力有了一定的發(fā)展，還待進(jìn)一步的提高。

3 總結(jié)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，發(fā)達(dá)國家研究早，特別是中美日韓，技術(shù)發(fā)展已處于領(lǐng)先地位，擁有該領(lǐng)域的核心專利技術(shù)，國內(nèi)的研究起步晚，雖然也取得了較大的發(fā)展，但與發(fā)展國家差距較大，因此在該領(lǐng)域還需要投入更多的關(guān)注，進(jìn)一步創(chuàng)新，以便在該領(lǐng)域占有一席之地。

參考文獻(xiàn)

[1]邵永德.從專利角度解析VR與AR[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（11）：49.

[2]張雪，連立杰，池芳.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)專利態(tài)勢(shì)分析[J].中國發(fā)明與專利，2016，（2）：51-56.

[3]王垚，廖凌慧.基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互專利綜述[J].科技展望，2016，（30）：145.

（作者單位：國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心）