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)專利競爭態(tài)勢分析

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)競爭六要素等分析方法，對人機(jī)交互技術(shù)的總體發(fā)展趨勢、國家分布、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、語音識(shí)別、智能遙控是主要的人機(jī)交互技術(shù)，美國、日本企業(yè)占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢，韓國、中國企業(yè)發(fā)展迅猛，國外來華專利申請占28%，我國企業(yè)國際專利布局較少。

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，已成為國際國內(nèi)智能電視相關(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新競爭的重點(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、姿勢識(shí)別、語音識(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)行對應(yīng)操作的技術(shù)。語音識(shí)別，是指讓機(jī)器通過識(shí)別和理解過程把語音信號(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)勢分析，包括專利申請趨勢、技術(shù)生命周期、各國競爭實(shí)力及專利布局、熱點(diǎn)技術(shù)分布、專利申請人及競爭力分布等內(nèi)容，以期對行業(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)庫和國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局中外專利數(shù)據(jù)庫，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)迅猛增長趨勢，2012年專利申請量達(dá)到高峰。見圖1。

面部識(shí)別、姿態(tài)識(shí)別、語音識(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

圖4 主要國家技術(shù)優(yōu)勢領(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)檢測與識(shí)別、語音控制、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（圖3）可看出，語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、日本引領(lǐng)全球技術(shù)發(fā)展，中國、韓國緊隨其后

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

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

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全球人機(jī)交互技術(shù)專利產(chǎn)出國家有33個(gè)，主要國家為美國、日本、中國、韓國和德國，這5個(gè)國家集中了該領(lǐng)域89%的原創(chuàng)專利申請。美國、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、韓國的專利產(chǎn)出分別占14%、12%。其中美國在語音控制、姿態(tài)識(shí)別、面部識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本在智能遙控方面領(lǐng)先（見圖4）。

進(jìn)一步，從各國優(yōu)先權(quán)專利隨時(shí)間的變化（見圖5）分析這些國家的技術(shù)發(fā)展變化趨勢，全球智能電視人機(jī)交互技術(shù)專利申請從1990年后開始逐漸增多，美國和日本一路領(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。中國和韓國是技術(shù)的追隨者，自1990年以來緩慢發(fā)展，初期韓國專利產(chǎn)出數(shù)量高于中國，但自2009年以來中國的年均專利產(chǎn)出大幅超越韓國，2010年以來超越日本，僅次于美國。

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

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

微軟、蘋果、索尼、松下、三星、LG公司是國外主要專利申請人

主要申請人概況

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，美國和韓國各占2家，荷蘭有1家，中國無1家機(jī)構(gòu)上榜。表2顯示了前10名申請人的詳細(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，韓國三星、LG公司、日本東芝近3年發(fā)展勢頭位列前3位。微軟、索尼、三星、松下在語音控制領(lǐng)域有優(yōu)勢；索尼、三星、松下、夏普在智能遙控領(lǐng)域有優(yōu)勢；微軟、索尼、三星是姿態(tài)識(shí)別分支的優(yōu)勢企業(yè)；面部識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，索尼、三星、東芝更具優(yōu)勢。

主要申請人綜合競爭力排名

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)、營業(yè)收入、專利侵權(quán)情況等6個(gè)企業(yè)競爭要素綜合評估，微軟、索尼、三星、松下、蘋果、飛利浦、東芝、夏普等公司排名靠前，美國占2家，日本占4家，韓國占2家。這些公司是國際上創(chuàng)新和競爭的主體。見圖7。

表2 人機(jī)交互技術(shù)全球主要申請人概況

重要專利主要分布在美國、日本、韓國公司

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微軟、谷歌，韓國三星、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；語音模型建立方法、使用聲音和手勢遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)和其他電器的設(shè)備、語音識(shí)別遙控器等語音識(shí)別及控制技術(shù)；便攜終端遙控、姿勢遙控、觸摸遙控、人臉識(shí)別遙控等技術(shù)。見表3。

中國專利分析

中國專利緊隨全球步伐，發(fā)展速度迅猛

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

國內(nèi)申請量超7成，主要分布在廣東、北京、上海、江蘇、山東和四川

我國申請人的申請量占中國專利總量的72%，從趨勢上看，近年來國內(nèi)申請量增長幅度大于國外申請量。主要分布在廣東、北京、上海、江蘇、山東、四川。見圖9。

國外來華申請占2 8%，以日本、美國、韓國實(shí)力

圖7 人機(jī)交互領(lǐng)域主要申請人綜合競爭力分布

圖8 中國專利申請趨勢

表3 人機(jī)交互技術(shù)重要專利列表

圖9 中國專利國家分布以及主要省市分布

圖10 中國專利國內(nèi)主要申請人排名

強(qiáng)的大企業(yè)為主

國外廠商重視在我國的專利布局，申請量占中國專利的28%，其中日本申請占10%、美國占7%、韓國占5%，主要技術(shù)分布在智能遙控、語音控制、姿態(tài)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。日本索尼、韓國三星占據(jù)中國專利申請量的前2名，進(jìn)入前10名的還有微軟、飛利浦、LG，松下排名第14。國外來華申請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TCL、康佳、海信、長虹、創(chuàng)維、冠捷實(shí)力較強(qiáng)

國內(nèi)申請人主要以電視機(jī)廠商為主，具有競爭力的機(jī)構(gòu)依次為TCL、康佳、海信、長虹、創(chuàng)維、冠捷、中興、中山大學(xué)、樂視、海爾。其中TCL、康佳、海信、長虹實(shí)力較強(qiáng)。但總體來說，我國缺乏能與國際龍頭企業(yè)抗衡的大企業(yè)。國內(nèi)主要申請人排名見圖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)成長期，全球?qū)＠暾埩砍掷m(xù)快速增長。我國雖起步晚，但近幾年發(fā)展趨勢迅猛。針對缺乏核心技術(shù)、國際專利覆蓋率低等問題，國內(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)，加快國內(nèi)外市場的專利布局，提高市場競爭力。

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）