智能电视人机交互技术专利竞争态势分析

赵 霞 秦洪花 王云飞 初志勇

青岛市科学技术信息研究所

智能电视人机交互技术专利竞争态势分析

赵 霞 秦洪花 王云飞 初志勇

青岛市科学技术信息研究所

基于德温特专利数据，开展了智能电视人机交互技术专利分析研究。采用技术生命周期、企业竞争六要素等分析方法，对人机交互技术的总体发展趋势、国家分布、专利权人、核心专利等进行分析。结果显示，智能电视人机交互技术处于高速发展期，面部识别、姿态识别、语音识别、智能遥控是主要的人机交互技术，美国、日本企业占据技术优势，韩国、中国企业发展迅猛，国外来华专利申请占28%，我国企业国际专利布局较少。

在智能电视各项关键技术中，人机交互技术是制约电视智能化发展和普及的重要瓶颈，已成为国际国内智能电视相关企业、机构创新竞争的重点，是智能电视专利布局的重要方向。

人机交互是指用户以一定的交互技术，为完成观看节目、使用应用等确定任务，通过电视机人机交互界面进行的信息交换与操作过程。人机交互的关键技术有面部识别、姿势识别、语音识别、智能遥控等。面部识别，又称人脸识别，是一种生物特征识别技术，指利用摄像头等外部设备获取人脸视觉特征信息，进行身份鉴别的技术。姿势识别，是指运用数学算法来分析外部摄像头/传感器捕获的人体或身体各部位的姿态或运动，结合软件环境，判断操作意图，并执行对应操作的技术。语音识别，是指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技术。智能遥控，是指基于运动感应、触模板和基于便携终端的智能遥控技术。本文针对智能电视人机交互关键技术进行全球专利总体态势分析，包括专利申请趋势、技术生命周期、各国竞争实力及专利布局、热点技术分布、专利申请人及竞争力分布等内容，以期对行业的发展进行宏观把握。

数据与方法

本文的专利文献数据主要来自汤森路透的Thomson Innovation德温特专利数据库和国家知识产权局中外专利数据库，数据检索统计截止日期为2014年4月1日，检索结果为全球智能电视人机交互关键技术共4340项专利族和2821件中国专利，利用TDA等专利分析软件进行分析。各技术分支专利数量如表1所示。

表1 智能电视技术分支专利文献数量

全球专利分析

全球智能电视人机交互技术进入高速成长期

智能电视人机交互技术自1970年便有专利产出，在经历了1998年前的技术孕育期后，全球众多创新主体积极进入人机交互技术领域，发明人数量和专利产出数量迅速攀升，技术进入高速成长期。特别是2007年后，发明人和专利产出数量双双呈现迅猛增长趋势，2012年专利申请量达到高峰。见图1。

面部识别、姿态识别、语音识别、智能遥控是目前主流的人机交互方式

图1 智能电视人机交互技术生命周期

图2 人机交互技术研发热点

图3 人机交互各技术分支专利优先权数量年度变化趋势

图4 主要国家技术优势领域

使用汤森路透公司的专利分析系统Thomson Innovation，将专利数据通过文本聚类，绘制产业技术研发热点的专利地形图（图2）。山峰表示专利技术的密集区，山峰颜色越深，专利越密集。图中显示，智能电视人机交互技术中，人体姿态检测与识别、语音控制、面部识别、触摸遥控、便携终端遥控、节目推荐与控制是智能电视专利申请的热点，进一步说明以上技术是目前智能电视人机交互领域的主流技术。

从人机交互各技术分支专利优先权数量年度变化趋势（图3）可看出，语音控制和智能遥控人机交互技术发展较早，逐渐趋于成熟。面部识别、姿态识别虽然起步晚，但近年来发展迅猛，成为智能电视人机交互方式的亮点。

美国、日本引领全球技术发展，中国、韩国紧随其后

图5 人机交互技术各国优先权专利数量随时间变化趋势

图6 人机交互技术主要领先国家全球专利布局

经统计，全球人机交互技术专利产出国家有33个，主要国家为美国、日本、中国、韩国和德国，这5个国家集中了该领域89%的原创专利申请。美国、日本是技术的发源地，掌握着该领域的核心技术，专利产出分别占全球专利的34%、26%，中国、韩国的专利产出分别占14%、12%。其中美国在语音控制、姿态识别、面部识别技术领域占有绝对优势，日本在智能遥控方面领先（见图4）。

进一步，从各国优先权专利随时间的变化（见图5）分析这些国家的技术发展变化趋势，全球智能电视人机交互技术专利申请从1990年后开始逐渐增多，美国和日本一路领先，掌握着该领域的核心技术，主导着产业的发展。中国和韩国是技术的追随者，自1990年以来缓慢发展，初期韩国专利产出数量高于中国，但自2009年以来中国的年均专利产出大幅超越韩国，2010年以来超越日本，仅次于美国。

美国、日本、中国、韩国是全球专利布局主要技术目标国

美国和日本受理并公开的专利数量分别占全球专利总量的27%、18%，中国和韩国分别占14%和12%。图6显示了主要领先国家全球专利布局情况，各个国家在本国申请专利最多，日本、韩国、中国的创新主体都将美国作为本国以外最重要的专利申请国，其次，世界知识产权组织、欧洲专利局是各个国家非常重视的专利申请组织。相比而言，美国、日本、韩国更重视全球专利布局，美国向其他5国/组织申请专利最多，达1216件，日本向其他5国/组织申请675件专利，韩国为508件，我国仅有25件。我国申请国际专利的比例很低，占领国际市场的能力还有待提高。

微软、苹果、索尼、松下、三星、LG公司是国外主要专利申请人

主要申请人概况

经统计，智能电视人机交互领域共有申请人2465个。排名前10位的依次是微软、索尼、三星、松下、夏普、LG、东芝、飞利浦、船井电机、AT&T。日本最多，共5家，美国和韩国各占2家，荷兰有1家，中国无1家机构上榜。表2显示了前10名申请人的详细情况，从产出量来看，微软、索尼、三星是专利大户；从近三年活跃度来看，韩国三星、LG公司、日本东芝近3年发展势头位列前3位。微软、索尼、三星、松下在语音控制领域有优势；索尼、三星、松下、夏普在智能遥控领域有优势；微软、索尼、三星是姿态识别分支的优势企业；面部识别技术领域，索尼、三星、东芝更具优势。

主要申请人综合竞争力排名

从专利数量、专利涉及技术分类数量、专利布局地区数量、被引次数、营业收入、专利侵权情况等6个企业竞争要素综合评估，微软、索尼、三星、松下、苹果、飞利浦、东芝、夏普等公司排名靠前，美国占2家，日本占4家，韩国占2家。这些公司是国际上创新和竞争的主体。见图7。

表2 人机交互技术全球主要申请人概况

重要专利主要分布在美国、日本、韩国公司

通过使用Proquest Dialog公司的Innography专利分析平台，从检索到的人机交互领域专利数据中挖掘出关键专利。这些专利主要分布在美国微软、谷歌，韩国三星、日本索尼等公司，主要内容涉及网络控制电器的方法和系统、人机交互应用方法、智能终端间同步数据的方法；语音模型建立方法、使用声音和手势远程控制计算机和其他电器的设备、语音识别遥控器等语音识别及控制技术；便携终端遥控、姿势遥控、触摸遥控、人脸识别遥控等技术。见表3。

中国专利分析

中国专利紧随全球步伐，发展速度迅猛

1985年以来人机交互技术中国专利缓慢发展，2000年后平稳增长。2008年起申请数量及发明人数量快速增长。见图8。

国内申请量超7成，主要分布在广东、北京、上海、江苏、山东和四川

我国申请人的申请量占中国专利总量的72%，从趋势上看，近年来国内申请量增长幅度大于国外申请量。主要分布在广东、北京、上海、江苏、山东、四川。见图9。

国外来华申请占2 8%，以日本、美国、韩国实力

图7 人机交互领域主要申请人综合竞争力分布

图8 中国专利申请趋势

表3 人机交互技术重要专利列表

图9 中国专利国家分布以及主要省市分布

图10 中国专利国内主要申请人排名

强的大企业为主

国外厂商重视在我国的专利布局，申请量占中国专利的28%，其中日本申请占10%、美国占7%、韩国占5%，主要技术分布在智能遥控、语音控制、姿态识别技术领域。日本索尼、韩国三星占据中国专利申请量的前2名，进入前10名的还有微软、飞利浦、LG，松下排名第14。国外来华申请虽然总量不及三分之一，但大企业的实力非常强，需要重点关注。

我国TCL、康佳、海信、长虹、创维、冠捷实力较强

国内申请人主要以电视机厂商为主，具有竞争力的机构依次为TCL、康佳、海信、长虹、创维、冠捷、中兴、中山大学、乐视、海尔。其中TCL、康佳、海信、长虹实力较强。但总体来说，我国缺乏能与国际龙头企业抗衡的大企业。国内主要申请人排名见图10。

小结

经过40余年的发展，全球智能电视人机交互技术进入技术成长期，全球专利申请量持续快速增长。我国虽起步晚，但近几年发展趋势迅猛。针对缺乏核心技术、国际专利覆盖率低等问题，国内企业应抓住产业发展机遇，加强新产品研发和核心技术储备，密切跟踪三星、苹果、Google等企业的研发动向，重视技术人才和团队引进，加快国内外市场的专利布局，提高市场竞争力。

赵霞（1966－）女，本科，研究员，主要从事专利分析、文献计量、情报研究工作；秦洪花（1973－）女，本科，副研究员，主要从事专利分析、文献计量、情报研究工作；王云飞（1980－）女，博士，副研究员，主要从事专利分析、文献计量、情报研究工作；初志勇（1976－）男，本科，高级工程师，主要从事专利分析、文献计量、情报研究工作。

青岛市2013年度专利分析研究专项《智能电视关键技术专利分析》（2013Z-08）