论文部分内容阅读
[摘 要]本文主要介绍了智能电视人机交互的发展状况，基于对相关专利申请的分析对智能电视人机交互中手势识别遥控进行了梳理，以产业和科研的关注点结合国际专利分类体系，确定了主要的研究方向和研究对象的分类号分布范围。首先，研究方向确定为智能电视人机交互技术领域中的手势识别、以及实现手势遥控技术，确定的分类号范围包括所有涉及手势识别控制的分类号，针对上述分类号，结合前面提到的三个主要技术方向的关键词表达，确定本课题研究的范围。
[关键词]智能电视，手势，识别，跟踪，体感遥控，静态，动态；专利申请
中图分类号：TP391.41；TN949.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0169-01
1 智能电视人机交互技术概述
1.1 智能电视人机交互技术简介
电视诞生于20世纪30年代，当时电视的主要操作方式是对电视上的机械旋钮进行手动调节，以更改电路中的滤波装置，从而达到切换频道的目的。1950年，有线遥控器的诞生拉开了电视遥控技术的帷幕。到了20世纪90年代末，红外线遥控器的诞生为遥控技术奠定了重要的地位，即使是现在，很多家庭仍然使用这种以红外线作为调节方式的红外线遥控器。但随着智能电视的出现，仅拥有基本遥控调节功能的红外线遥控器已渐渐难以与界而元素、相关功能及丰富的智能电视相匹配，因此，对传统的红外线遥控器进行改良成为智能电视发展的重要内容。
从2006年开始，每年智能电视领域的专利申请全球有约1200项左右，从前10名主要申请人来看，有6家是日本的企业，也就是说日本企业在智能电视领域拥有着集团优势；而从申请地来看，最主要的市场是在美国。智能电视技术可以分解为芯片、操作系统、人机交互以及应用与服务四大领域，在这4个领域当中，目前大家比较关注的技术是人机交互。
智能电视在传统电视的基础上新增了很多功能，而传统遥控器输入效率很低，已经不能满足智能电视的使用要求。针对智能电视的使用环境，业界目前提出的人机交互方式主要包括多功能遥控器、多屏交互技术、智能语音技术和体感遥控技术。
1.2 智能电视的交互方式及特点
智能电视的交互方式包括基于按键遥控器的操作、多屏互动的操作、语音控制、动作识别，交互方式的选择决定用户在操作过程中的用户体验。
（1）基于按键遥控器的操作
对于用户来说，按键遥控器尽管按键繁多，功能复杂，但是操作简单使用方便，符合传统的使用习惯。这种基础的控制方式包括开关机、音量调节、换台键等功能按键的使用，己经深入人心，因此用户对按键遥控器的依赖性非常大。按键遥控器的设计是根据用户的需求和使用方式决定的，随着功能的增减不断的进行升级设计。经过精简，现代遥控器设计操作是比较简单直观的。
为解决操作的复杂性导致用户体验差的问题，现有智能电视配备的智能体感遥控器，既兼容前者对基本节目的操作，又控制智能应用功能。保留传统遥控方式，从造型和改变按键的排布方式，进行了人性化的改进设计。
（2）多屏互动的交互方式
多屏互动这种交互方式，是将电视、电脑、手机以及PC等不同的移动终端通过建立热点相互连接，相互兼容不同的操作系统，进行同步显示的一种交互方式，可将手机或PC作为遥控器、鼠标、键盘，不仅控制电视节目的观看，还可以获得手机中的应用，分享照片与视频。传统按键遥控器面对智能电视的复杂功能，己经很难满足操控要求，多屏互动操控方式在不增加硬件的前提下，既经济又实用。
（3）语音控制
语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。语音识别技术主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。
（4）动作手势识别
动作手势识别技术是由手型、身体动作辅以表情姿势为符号构成的动作识别的一种技术，是人机交互模式识别领域的项重要研究内容。动作手势识别系统可以消除健全个人与聋哑人之间交流的障碍，作为人体语言理解的一部分，动作手势识别还可以更高效的实现人机交互。
2 智能电视中手势识别技术专利概况
2.1 全球专利状况
截至2015年3月底，在DWPI数据库中检索到智能电视中手势识别技术的专利申请达到589项。
2.2 技术趋势分析
经检索得到全球范围内智能电视中手势识别技术的专利申请589项。
数据显示，2008年之前，智能电视中手势识别技术专利申请并不是很多。2008-2013年六年期间申请量数量成稳定增长的趋势，2013年为221项申请，达到峰值。到2014年，申请量有所回落，为90项。这说明到2013年以后，整个智能电视智能遥控市场已相对较为成熟，大部分厂商已慢慢确定技术发展方向。
2.3 区域布局分析
可以看到，在智能电视的手势识别技术领域，全球的专利申请主要集中在美国、日本、通过PCT申请、中国以及韩国，其中在美国进行的专利申请有408项，数量上排名第一，在通过PCT申请进行的专利申请有181项，数量上排名第二，而日本、在中国、韩国的专利申请量分别为176项、163项、120项。这反映出美国、日本、韩国及中国是当今相关产品的重要市场。
2.4 原创区域分析
从结果显示出该领域全球专利申请的原创区域分布情况。从图3可以看出，该领域原创申请的申请量排名在前的国家/地区依次为美国、日本、韩国、中国，其中在美国的原创申请268项，日本为128项。而韩国、中国和台湾的原创申请分别为81项、46项和24项。这一方面显示出美国在专利保护方面的优势，能够吸引技术朝着专利化的方向发展，另外一方面也显示出美国在该领域的强势地位。同时，日本与韩国在该领域的地位也不容小觑，这与其国家电子产品技术领先、销售市场成熟有着密切联系。
2.5 全球主要申请人分析
从结果显示出智能电视中手势识别技术专利申请的重点申请人及其在该领域的专利申请量。该领域的重点申请人包括三星、微软、索尼、LG、谷歌、Intel、松下、苹果等。其中三星、索尼、LG、松下均为代表日韩先进技术水平的电视生产厂商，而微软的相关申请主要集中在Kinect相关产业中，谷歌则是在电视领域相关的广告技术上进行专利布局，苹果公司自己的原创技术并不很多，但其在技术发展中通过公司并购得到最新技术是其一贯风格。
2.6 国内专利状况
截至2015年3月底，在CNABS数据库中检索到涉及有关的智能电视中手势识别技术的专利申请达到216件。
可看到智能电视中手势识别相关技术的国内专利申请的申请量总体量较低，呈现出阶段性，从2007-2008年有小幅上涨，之后处于一个申请量平稳期，至2010年开始出现了大幅度稳定增长，到2013年达到峰值73件。与前述全球历年专利申请量趋势相比，每一个阶段的增长均略滞后于全球历年专利申请。可见，国内企业在该领域技术发展相对滞后于全球技术的发展，但同时也紧跟全球先进技术水平的发展。
3 小结
通过对智能电视人机交互中手势识别遥控相关技术发展状况的梳理，对该领域相关专利申请的分析及重点专利申请人的分析，加深了对现有技术的了解，也掌握了该领域技术发展趋势，而且获得了相关专利申请的检索启示，有助于提高检索效率，对审查效率的提高也有所帮助。
[关键词]智能电视，手势，识别，跟踪，体感遥控，静态，动态；专利申请
中图分类号：TP391.41；TN949.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0169-01
1 智能电视人机交互技术概述
1.1 智能电视人机交互技术简介
电视诞生于20世纪30年代，当时电视的主要操作方式是对电视上的机械旋钮进行手动调节，以更改电路中的滤波装置，从而达到切换频道的目的。1950年，有线遥控器的诞生拉开了电视遥控技术的帷幕。到了20世纪90年代末，红外线遥控器的诞生为遥控技术奠定了重要的地位，即使是现在，很多家庭仍然使用这种以红外线作为调节方式的红外线遥控器。但随着智能电视的出现，仅拥有基本遥控调节功能的红外线遥控器已渐渐难以与界而元素、相关功能及丰富的智能电视相匹配，因此，对传统的红外线遥控器进行改良成为智能电视发展的重要内容。
从2006年开始，每年智能电视领域的专利申请全球有约1200项左右，从前10名主要申请人来看，有6家是日本的企业，也就是说日本企业在智能电视领域拥有着集团优势；而从申请地来看，最主要的市场是在美国。智能电视技术可以分解为芯片、操作系统、人机交互以及应用与服务四大领域，在这4个领域当中，目前大家比较关注的技术是人机交互。
智能电视在传统电视的基础上新增了很多功能，而传统遥控器输入效率很低，已经不能满足智能电视的使用要求。针对智能电视的使用环境，业界目前提出的人机交互方式主要包括多功能遥控器、多屏交互技术、智能语音技术和体感遥控技术。
1.2 智能电视的交互方式及特点
智能电视的交互方式包括基于按键遥控器的操作、多屏互动的操作、语音控制、动作识别，交互方式的选择决定用户在操作过程中的用户体验。
（1）基于按键遥控器的操作
对于用户来说，按键遥控器尽管按键繁多，功能复杂，但是操作简单使用方便，符合传统的使用习惯。这种基础的控制方式包括开关机、音量调节、换台键等功能按键的使用，己经深入人心，因此用户对按键遥控器的依赖性非常大。按键遥控器的设计是根据用户的需求和使用方式决定的，随着功能的增减不断的进行升级设计。经过精简，现代遥控器设计操作是比较简单直观的。
为解决操作的复杂性导致用户体验差的问题，现有智能电视配备的智能体感遥控器，既兼容前者对基本节目的操作，又控制智能应用功能。保留传统遥控方式，从造型和改变按键的排布方式，进行了人性化的改进设计。
（2）多屏互动的交互方式
多屏互动这种交互方式，是将电视、电脑、手机以及PC等不同的移动终端通过建立热点相互连接，相互兼容不同的操作系统，进行同步显示的一种交互方式，可将手机或PC作为遥控器、鼠标、键盘，不仅控制电视节目的观看，还可以获得手机中的应用，分享照片与视频。传统按键遥控器面对智能电视的复杂功能，己经很难满足操控要求，多屏互动操控方式在不增加硬件的前提下，既经济又实用。
（3）语音控制
语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。语音识别技术主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。
（4）动作手势识别
动作手势识别技术是由手型、身体动作辅以表情姿势为符号构成的动作识别的一种技术，是人机交互模式识别领域的项重要研究内容。动作手势识别系统可以消除健全个人与聋哑人之间交流的障碍，作为人体语言理解的一部分，动作手势识别还可以更高效的实现人机交互。
2 智能电视中手势识别技术专利概况
2.1 全球专利状况
截至2015年3月底，在DWPI数据库中检索到智能电视中手势识别技术的专利申请达到589项。
2.2 技术趋势分析
经检索得到全球范围内智能电视中手势识别技术的专利申请589项。
数据显示，2008年之前，智能电视中手势识别技术专利申请并不是很多。2008-2013年六年期间申请量数量成稳定增长的趋势，2013年为221项申请，达到峰值。到2014年，申请量有所回落，为90项。这说明到2013年以后，整个智能电视智能遥控市场已相对较为成熟，大部分厂商已慢慢确定技术发展方向。
2.3 区域布局分析
可以看到，在智能电视的手势识别技术领域，全球的专利申请主要集中在美国、日本、通过PCT申请、中国以及韩国，其中在美国进行的专利申请有408项，数量上排名第一，在通过PCT申请进行的专利申请有181项，数量上排名第二，而日本、在中国、韩国的专利申请量分别为176项、163项、120项。这反映出美国、日本、韩国及中国是当今相关产品的重要市场。
2.4 原创区域分析
从结果显示出该领域全球专利申请的原创区域分布情况。从图3可以看出，该领域原创申请的申请量排名在前的国家/地区依次为美国、日本、韩国、中国，其中在美国的原创申请268项，日本为128项。而韩国、中国和台湾的原创申请分别为81项、46项和24项。这一方面显示出美国在专利保护方面的优势，能够吸引技术朝着专利化的方向发展，另外一方面也显示出美国在该领域的强势地位。同时，日本与韩国在该领域的地位也不容小觑，这与其国家电子产品技术领先、销售市场成熟有着密切联系。
2.5 全球主要申请人分析
从结果显示出智能电视中手势识别技术专利申请的重点申请人及其在该领域的专利申请量。该领域的重点申请人包括三星、微软、索尼、LG、谷歌、Intel、松下、苹果等。其中三星、索尼、LG、松下均为代表日韩先进技术水平的电视生产厂商，而微软的相关申请主要集中在Kinect相关产业中，谷歌则是在电视领域相关的广告技术上进行专利布局，苹果公司自己的原创技术并不很多，但其在技术发展中通过公司并购得到最新技术是其一贯风格。
2.6 国内专利状况
截至2015年3月底，在CNABS数据库中检索到涉及有关的智能电视中手势识别技术的专利申请达到216件。
可看到智能电视中手势识别相关技术的国内专利申请的申请量总体量较低，呈现出阶段性，从2007-2008年有小幅上涨，之后处于一个申请量平稳期，至2010年开始出现了大幅度稳定增长，到2013年达到峰值73件。与前述全球历年专利申请量趋势相比，每一个阶段的增长均略滞后于全球历年专利申请。可见，国内企业在该领域技术发展相对滞后于全球技术的发展，但同时也紧跟全球先进技术水平的发展。
3 小结
通过对智能电视人机交互中手势识别遥控相关技术发展状况的梳理，对该领域相关专利申请的分析及重点专利申请人的分析，加深了对现有技术的了解，也掌握了该领域技术发展趋势，而且获得了相关专利申请的检索启示，有助于提高检索效率，对审查效率的提高也有所帮助。