趙 霞 秦洪花 王云飛 初志勇

青島市科學(xué)技術(shù)信息研究所

智能電視人機(jī)交互技術(shù)專利競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析

趙 霞 秦洪花 王云飛 初志勇

青島市科學(xué)技術(shù)信息研究所

基于德溫特專利數(shù)據(jù)，開展了智能電視人機(jī)交互技術(shù)專利分析研究。采用技術(shù)生命周期、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)六要素等分析方法，對(duì)人機(jī)交互技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)家分布、專利權(quán)人、核心專利等進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，智能電視人機(jī)交互技術(shù)處于高速發(fā)展期，面部識(shí)別、姿態(tài)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、智能遙控是主要的人機(jī)交互技術(shù)，美國(guó)、日本企業(yè)占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，韓國(guó)、中國(guó)企業(yè)發(fā)展迅猛，國(guó)外來華專利申請(qǐng)占28%，我國(guó)企業(yè)國(guó)際專利布局較少。

在智能電視各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中，人機(jī)交互技術(shù)是制約電視智能化發(fā)展和普及的重要瓶頸，已成為國(guó)際國(guó)內(nèi)智能電視相關(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)，是智能電視專利布局的重要方向。

人機(jī)交互是指用戶以一定的交互技術(shù)，為完成觀看節(jié)目、使用應(yīng)用等確定任務(wù)，通過電視機(jī)人機(jī)交互界面進(jìn)行的信息交換與操作過程。人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)有面部識(shí)別、姿勢(shì)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、智能遙控等。面部識(shí)別，又稱人臉識(shí)別，是一種生物特征識(shí)別技術(shù)，指利用攝像頭等外部設(shè)備獲取人臉視覺特征信息，進(jìn)行身份鑒別的技術(shù)。姿勢(shì)識(shí)別，是指運(yùn)用數(shù)學(xué)算法來分析外部攝像頭/傳感器捕獲的人體或身體各部位的姿態(tài)或運(yùn)動(dòng)，結(jié)合軟件環(huán)境，判斷操作意圖，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作的技術(shù)。語(yǔ)音識(shí)別，是指讓機(jī)器通過識(shí)別和理解過程把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令的技術(shù)。智能遙控，是指基于運(yùn)動(dòng)感應(yīng)、觸模板和基于便攜終端的智能遙控技術(shù)。本文針對(duì)智能電視人機(jī)交互關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行全球?qū)＠傮w態(tài)勢(shì)分析，包括專利申請(qǐng)趨勢(shì)、技術(shù)生命周期、各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力及專利布局、熱點(diǎn)技術(shù)分布、專利申請(qǐng)人及競(jìng)爭(zhēng)力分布等內(nèi)容，以期對(duì)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行宏觀把握。

數(shù)據(jù)與方法

本文的專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)主要來自湯森路透的Thomson Innovation德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)和國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局中外專利數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)檢索統(tǒng)計(jì)截止日期為2014年4月1日，檢索結(jié)果為全球智能電視人機(jī)交互關(guān)鍵技術(shù)共4340項(xiàng)專利族和2821件中國(guó)專利，利用TDA等專利分析軟件進(jìn)行分析。各技術(shù)分支專利數(shù)量如表1所示。

表1 智能電視技術(shù)分支專利文獻(xiàn)數(shù)量

全球?qū)＠治?/h2>

全球智能電視人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)入高速成長(zhǎng)期

智能電視人機(jī)交互技術(shù)自1970年便有專利產(chǎn)出，在經(jīng)歷了1998年前的技術(shù)孕育期后，全球眾多創(chuàng)新主體積極進(jìn)入人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)明人數(shù)量和專利產(chǎn)出數(shù)量迅速攀升，技術(shù)進(jìn)入高速成長(zhǎng)期。特別是2007年后，發(fā)明人和專利產(chǎn)出數(shù)量雙雙呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)趨勢(shì)，2012年專利申請(qǐng)量達(dá)到高峰。見圖1。

面部識(shí)別、姿態(tài)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、智能遙控是目前主流的人機(jī)交互方式

圖1 智能電視人機(jī)交互技術(shù)生命周期

圖2 人機(jī)交互技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)

圖3 人機(jī)交互各技術(shù)分支專利優(yōu)先權(quán)數(shù)量年度變化趨勢(shì)

圖4 主要國(guó)家技術(shù)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域

使用湯森路透公司的專利分析系統(tǒng)Thomson Innovation，將專利數(shù)據(jù)通過文本聚類，繪制產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)的專利地形圖（圖2）。山峰表示專利技術(shù)的密集區(qū)，山峰顏色越深，專利越密集。圖中顯示，智能電視人機(jī)交互技術(shù)中，人體姿態(tài)檢測(cè)與識(shí)別、語(yǔ)音控制、面部識(shí)別、觸摸遙控、便攜終端遙控、節(jié)目推薦與控制是智能電視專利申請(qǐng)的熱點(diǎn)，進(jìn)一步說明以上技術(shù)是目前智能電視人機(jī)交互領(lǐng)域的主流技術(shù)。

從人機(jī)交互各技術(shù)分支專利優(yōu)先權(quán)數(shù)量年度變化趨勢(shì)（圖3）可看出，語(yǔ)音控制和智能遙控人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展較早，逐漸趨于成熟。面部識(shí)別、姿態(tài)識(shí)別雖然起步晚，但近年來發(fā)展迅猛，成為智能電視人機(jī)交互方式的亮點(diǎn)。

美國(guó)、日本引領(lǐng)全球技術(shù)發(fā)展，中國(guó)、韓國(guó)緊隨其后

圖5 人機(jī)交互技術(shù)各國(guó)優(yōu)先權(quán)專利數(shù)量隨時(shí)間變化趨勢(shì)

圖6 人機(jī)交互技術(shù)主要領(lǐng)先國(guó)家全球?qū)＠季?/p>

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全球人機(jī)交互技術(shù)專利產(chǎn)出國(guó)家有33個(gè)，主要國(guó)家為美國(guó)、日本、中國(guó)、韓國(guó)和德國(guó)，這5個(gè)國(guó)家集中了該領(lǐng)域89%的原創(chuàng)專利申請(qǐng)。美國(guó)、日本是技術(shù)的發(fā)源地，掌握著該領(lǐng)域的核心技術(shù)，專利產(chǎn)出分別占全球?qū)＠?4%、26%，中國(guó)、韓國(guó)的專利產(chǎn)出分別占14%、12%。其中美國(guó)在語(yǔ)音控制、姿態(tài)識(shí)別、面部識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，日本在智能遙控方面領(lǐng)先（見圖4）。

進(jìn)一步，從各國(guó)優(yōu)先權(quán)專利隨時(shí)間的變化（見圖5）分析這些國(guó)家的技術(shù)發(fā)展變化趨勢(shì)，全球智能電視人機(jī)交互技術(shù)專利申請(qǐng)從1990年后開始逐漸增多，美國(guó)和日本一路領(lǐng)先，掌握著該領(lǐng)域的核心技術(shù)，主導(dǎo)著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)和韓國(guó)是技術(shù)的追隨者，自1990年以來緩慢發(fā)展，初期韓國(guó)專利產(chǎn)出數(shù)量高于中國(guó)，但自2009年以來中國(guó)的年均專利產(chǎn)出大幅超越韓國(guó)，2010年以來超越日本，僅次于美國(guó)。

美國(guó)、日本、中國(guó)、韓國(guó)是全球?qū)＠季种饕夹g(shù)目標(biāo)國(guó)

美國(guó)和日本受理并公開的專利數(shù)量分別占全球?qū)＠偭康?7%、18%，中國(guó)和韓國(guó)分別占14%和12%。圖6顯示了主要領(lǐng)先國(guó)家全球?qū)＠季智闆r，各個(gè)國(guó)家在本國(guó)申請(qǐng)專利最多，日本、韓國(guó)、中國(guó)的創(chuàng)新主體都將美國(guó)作為本國(guó)以外最重要的專利申請(qǐng)國(guó)，其次，世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、歐洲專利局是各個(gè)國(guó)家非常重視的專利申請(qǐng)組織。相比而言，美國(guó)、日本、韓國(guó)更重視全球?qū)＠季郑绹?guó)向其他5國(guó)/組織申請(qǐng)專利最多，達(dá)1216件，日本向其他5國(guó)/組織申請(qǐng)675件專利，韓國(guó)為508件，我國(guó)僅有25件。我國(guó)申請(qǐng)國(guó)際專利的比例很低，占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)的能力還有待提高。

微軟、蘋果、索尼、松下、三星、LG公司是國(guó)外主要專利申請(qǐng)人

主要申請(qǐng)人概況

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，智能電視人機(jī)交互領(lǐng)域共有申請(qǐng)人2465個(gè)。排名前10位的依次是微軟、索尼、三星、松下、夏普、LG、東芝、飛利浦、船井電機(jī)、AT&T。日本最多，共5家，美國(guó)和韓國(guó)各占2家，荷蘭有1家，中國(guó)無1家機(jī)構(gòu)上榜。表2顯示了前10名申請(qǐng)人的詳細(xì)情況，從產(chǎn)出量來看，微軟、索尼、三星是專利大戶；從近三年活躍度來看，韓國(guó)三星、LG公司、日本東芝近3年發(fā)展勢(shì)頭位列前3位。微軟、索尼、三星、松下在語(yǔ)音控制領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì)；索尼、三星、松下、夏普在智能遙控領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì)；微軟、索尼、三星是姿態(tài)識(shí)別分支的優(yōu)勢(shì)企業(yè)；面部識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，索尼、三星、東芝更具優(yōu)勢(shì)。

主要申請(qǐng)人綜合競(jìng)爭(zhēng)力排名

從專利數(shù)量、專利涉及技術(shù)分類數(shù)量、專利布局地區(qū)數(shù)量、被引次數(shù)、營(yíng)業(yè)收入、專利侵權(quán)情況等6個(gè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)要素綜合評(píng)估，微軟、索尼、三星、松下、蘋果、飛利浦、東芝、夏普等公司排名靠前，美國(guó)占2家，日本占4家，韓國(guó)占2家。這些公司是國(guó)際上創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)的主體。見圖7。

表2 人機(jī)交互技術(shù)全球主要申請(qǐng)人概況

重要專利主要分布在美國(guó)、日本、韓國(guó)公司

通過使用Proquest Dialog公司的Innography專利分析平臺(tái)，從檢索到的人機(jī)交互領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)中挖掘出關(guān)鍵專利。這些專利主要分布在美國(guó)微軟、谷歌，韓國(guó)三星、日本索尼等公司，主要內(nèi)容涉及網(wǎng)絡(luò)控制電器的方法和系統(tǒng)、人機(jī)交互應(yīng)用方法、智能終端間同步數(shù)據(jù)的方法；語(yǔ)音模型建立方法、使用聲音和手勢(shì)遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)和其他電器的設(shè)備、語(yǔ)音識(shí)別遙控器等語(yǔ)音識(shí)別及控制技術(shù)；便攜終端遙控、姿勢(shì)遙控、觸摸遙控、人臉識(shí)別遙控等技術(shù)。見表3。

中國(guó)專利分析

中國(guó)專利緊隨全球步伐，發(fā)展速度迅猛

1985年以來人機(jī)交互技術(shù)中國(guó)專利緩慢發(fā)展，2000年后平穩(wěn)增長(zhǎng)。2008年起申請(qǐng)數(shù)量及發(fā)明人數(shù)量快速增長(zhǎng)。見圖8。

國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量超7成，主要分布在廣東、北京、上海、江蘇、山東和四川

我國(guó)申請(qǐng)人的申請(qǐng)量占中國(guó)專利總量的72%，從趨勢(shì)上看，近年來國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量增長(zhǎng)幅度大于國(guó)外申請(qǐng)量。主要分布在廣東、北京、上海、江蘇、山東、四川。見圖9。

國(guó)外來華申請(qǐng)占2 8%，以日本、美國(guó)、韓國(guó)實(shí)力

圖7 人機(jī)交互領(lǐng)域主要申請(qǐng)人綜合競(jìng)爭(zhēng)力分布

圖8 中國(guó)專利申請(qǐng)趨勢(shì)

表3 人機(jī)交互技術(shù)重要專利列表

圖9 中國(guó)專利國(guó)家分布以及主要省市分布

圖10 中國(guó)專利國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人排名

強(qiáng)的大企業(yè)為主

國(guó)外廠商重視在我國(guó)的專利布局，申請(qǐng)量占中國(guó)專利的28%，其中日本申請(qǐng)占10%、美國(guó)占7%、韓國(guó)占5%，主要技術(shù)分布在智能遙控、語(yǔ)音控制、姿態(tài)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。日本索尼、韓國(guó)三星占據(jù)中國(guó)專利申請(qǐng)量的前2名，進(jìn)入前10名的還有微軟、飛利浦、LG，松下排名第14。國(guó)外來華申請(qǐng)雖然總量不及三分之一，但大企業(yè)的實(shí)力非常強(qiáng)，需要重點(diǎn)關(guān)注。

我國(guó)TCL、康佳、海信、長(zhǎng)虹、創(chuàng)維、冠捷實(shí)力較強(qiáng)

國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人主要以電視機(jī)廠商為主，具有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)構(gòu)依次為TCL、康佳、海信、長(zhǎng)虹、創(chuàng)維、冠捷、中興、中山大學(xué)、樂視、海爾。其中TCL、康佳、海信、長(zhǎng)虹實(shí)力較強(qiáng)。但總體來說，我國(guó)缺乏能與國(guó)際龍頭企業(yè)抗衡的大企業(yè)。國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人排名見圖10。

小結(jié)

經(jīng)過40余年的發(fā)展，全球智能電視人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)入技術(shù)成長(zhǎng)期，全球?qū)＠暾?qǐng)量持續(xù)快速增長(zhǎng)。我國(guó)雖起步晚，但近幾年發(fā)展趨勢(shì)迅猛。針對(duì)缺乏核心技術(shù)、國(guó)際專利覆蓋率低等問題，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)抓住產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇，加強(qiáng)新產(chǎn)品研發(fā)和核心技術(shù)儲(chǔ)備，密切跟蹤三星、蘋果、Google等企業(yè)的研發(fā)動(dòng)向，重視技術(shù)人才和團(tuán)隊(duì)引進(jìn)，加快國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的專利布局，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

趙霞（1966－）女，本科，研究員，主要從事專利分析、文獻(xiàn)計(jì)量、情報(bào)研究工作；秦洪花（1973－）女，本科，副研究員，主要從事專利分析、文獻(xiàn)計(jì)量、情報(bào)研究工作；王云飛（1980－）女，博士，副研究員，主要從事專利分析、文獻(xiàn)計(jì)量、情報(bào)研究工作；初志勇（1976－）男，本科，高級(jí)工程師，主要從事專利分析、文獻(xiàn)計(jì)量、情報(bào)研究工作。

青島市2013年度專利分析研究專項(xiàng)《智能電視關(guān)鍵技術(shù)專利分析》（2013Z-08）