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摘 要：增强现实是一个充满活力的研究领域，而人机交互丰富了增强现实技术的应用，本文对增强现实技术中的人机交互技术进行专利分析，研究了国内外专利申请的布局情况。
关键词：增强现实；人机交互；专利申请
1 概述
增强现实（Augment reality，简称AR），也被称之为混合现实或者扩增现实，是使用虚拟信息增强现实空间的技术，是识别真实世界的情况，并将虚拟信息在真实世界上叠加显示的技术，以增强人对真实世界的感知。目前，增强现实技术在教育、尖端武器、虚拟训练、娱乐、艺术、医疗、家装等领域都具有广泛的应用[1]。
人机交互技术（Human-Computer Interaction，简称HCI），是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。随着人机交互技术的发展，已从传统的键盘鼠标转变为更加自然和人性化的交互方式，如动作识别、触觉交互、语音识别、眼动跟踪以及基于脑电波的人机界面技术等[2]。
在增强现实系统中的人机交互方式有以下几种：（1）基于命令式交互，通过获取人手的空间位置特征信息，触发相应命令，完成选择、移动、旋转等功能；（2）基于双手交互；（3）基于多通道的交互，通过手势、身体姿态、语音甚至对眼睛视点捕捉作为增强现实系统中的交互方式，还可以将触觉、嗅觉、听觉、力反馈等作为输出，从而实现多通道的增强现实交互与用户意图的结合；（4）基于特殊工具的交互，如可以使用一些便携的硬件设备来进行交互[3]。
2 专利申请状况分析
确定了增强现实和人机交互的准确关键词和分类号，其中人机交互领域的分类号主要有G06F3/01—G06F3/0489。通过关键词和分类号，在DWPI以及CNABS数据库进行检索，采用各种算符命令确保检索的全面性及准确性，对检索数据进采集、清洗后进行统计分析。
2.1 全球专利申请状况分析
2.1.1 全球申请所属国分布
从专利技术的申请国（地区）看，全球共有25个国家（地区）在增强现实中人机交互技术领域有专利申请，共申请专利1218件，图1显示了该领域的主要申请人的所属国家分布，排名前十的其中分别为：美国、日本、中国、国际局、韩国、欧专局、台湾地区、德国、澳大利亚、意大利。其中，美国排名第一，申请专利460件，占总申请量的37.8%，占有很大的优势地位，其次，日本、中国、国际局、韩国、欧专局，分别占总申请量的14.4%、13.2%、12.5%、8.0%和5.8%。
2.1.2 全球申請历年申请量
如图2所示，该领域的专利申请主要分布在2005～2015年，2015、2016年的申请大部分还未公开，因此，本次分析选取的样本为申请日自2005年1月1日至2015年12月31日的专利。由图可知，2005年～2009年，该领域的专利申请量较少，申请量在10-24件之间，增长缓慢，到2010年，专利申请数量激增到142件，较2009年增长了491.6%，由此可以得出，2010年是增强现实中人机交互技术的爆发年。随后，2011年申请量为132年，2012年增加到186件，2013年达到峰值262件，2014年为232件，2015～2016年的大量申请未被公开，预计申请量远大于本文目前统计的数据。通过对增强现实中人机交互技术进行统计分析，可以获悉增强现实中人机交互技术在全球范围内发展日益进步，逐渐成熟，为市场应用提供技术储备。
2.1.3 全球主要申请人
表1示出了增强现实中人机交互技术的全球主要申请人分布情况。从表1可以看出在增强现实中人机交互技术领域的排名前列的申请人，均是通信行业的巨头公司，且主要集中在美国、日本、韩国，其中，美国的微软公司高居榜首，申请量为103件，索尼公司为65件，另外，其他的大型通信企业，如：高通、三星、诺基亚、LG、英特尔、富士通等公司也有20～40多件的申请，从表1可知2011年成立的美国的Magic Leap也在积极的在全球进行专利布局，其专利申请量为34件。
然而，排名前14的全球申请人中没有中国的企业，中国申请人在该领域的申请数量基本为个位数，如上海大学、联想公司、天津大学、成都理想境界科技有限公司、北京行云时空科技有限公司等，说明中国企业在该领域的起步晚，还处于萌芽阶段。
2.2 国内专利申请状况分析
2.2.1 国内申请历年申请量
从图3可以看出，从2004年开始，虽然该技术已经被提出，但是专利申请数量还是极少。直到2009年，有关增强现实中人机交互技术的中国专利申请数量略微增长，随着增强现实技术的进一步发展，2010年后，该技术的中国专利申请数量迅速增长，2010年数量为28件，2011年增长到65件，2012年为79件，2013年为93件，2014年达到峰值120件，而由于2015年和2016年的大量专利申请还未被公开，所以能检索到的数量不实际情况少很多，不过可以预测到增长的速度还是相当快。从国内申请量的总体趋势来看，与全球趋势相似。
2.2.2 国内申请主要申请人
表2示出了增强现实中人机交互技术在中国的申请人排名情况，该领域在中国申请的国外申请人占据的比例较大，例如，索尼公司、高通、微软、三星分别为51、37、35、16件。在排名前15名中，国内的公司（学校）占了5个，分别为：广东欧珀移动通信有限公司、华为、上海大学、联想、北京行云时空科技有限公司，排名分别为第5、11、13、14、15名，排名靠后，而排名前十的申请人中只有广东欧珀，申请量为16件，进一步说明增强现实中人机交互技术的中国市场还是国外企业占比较大，中国企业的研发能力有了一定的发展，还待进一步的提高。
3 总结
增强现实的人机交互技术是一门综合性技术，发达国家研究早，特别是中美日韩，技术发展已处于领先地位，拥有该领域的核心专利技术，国内的研究起步晚，虽然也取得了较大的发展，但与发展国家差距较大，因此在该领域还需要投入更多的关注，进一步创新，以便在该领域占有一席之地。
参考文献
[1]邵永德.从专利角度解析VR与AR[J].科技创新与应用，2016，（11）：49.
[2]张雪，连立杰，池芳.增强现实技术专利态势分析[J].中国发明与专利，2016，（2）：51-56.
[3]王垚，廖凌慧.基于增强现实技术的人机交互专利综述[J].科技展望，2016，（30）：145.
（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心）
关键词：增强现实；人机交互；专利申请
1 概述
增强现实（Augment reality，简称AR），也被称之为混合现实或者扩增现实，是使用虚拟信息增强现实空间的技术，是识别真实世界的情况，并将虚拟信息在真实世界上叠加显示的技术，以增强人对真实世界的感知。目前，增强现实技术在教育、尖端武器、虚拟训练、娱乐、艺术、医疗、家装等领域都具有广泛的应用[1]。
人机交互技术（Human-Computer Interaction，简称HCI），是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。随着人机交互技术的发展，已从传统的键盘鼠标转变为更加自然和人性化的交互方式，如动作识别、触觉交互、语音识别、眼动跟踪以及基于脑电波的人机界面技术等[2]。
在增强现实系统中的人机交互方式有以下几种：（1）基于命令式交互，通过获取人手的空间位置特征信息，触发相应命令，完成选择、移动、旋转等功能；（2）基于双手交互；（3）基于多通道的交互，通过手势、身体姿态、语音甚至对眼睛视点捕捉作为增强现实系统中的交互方式，还可以将触觉、嗅觉、听觉、力反馈等作为输出，从而实现多通道的增强现实交互与用户意图的结合；（4）基于特殊工具的交互，如可以使用一些便携的硬件设备来进行交互[3]。
2 专利申请状况分析
确定了增强现实和人机交互的准确关键词和分类号，其中人机交互领域的分类号主要有G06F3/01—G06F3/0489。通过关键词和分类号，在DWPI以及CNABS数据库进行检索，采用各种算符命令确保检索的全面性及准确性，对检索数据进采集、清洗后进行统计分析。
2.1 全球专利申请状况分析
2.1.1 全球申请所属国分布
从专利技术的申请国（地区）看，全球共有25个国家（地区）在增强现实中人机交互技术领域有专利申请，共申请专利1218件，图1显示了该领域的主要申请人的所属国家分布，排名前十的其中分别为：美国、日本、中国、国际局、韩国、欧专局、台湾地区、德国、澳大利亚、意大利。其中，美国排名第一，申请专利460件，占总申请量的37.8%，占有很大的优势地位，其次，日本、中国、国际局、韩国、欧专局，分别占总申请量的14.4%、13.2%、12.5%、8.0%和5.8%。
2.1.2 全球申請历年申请量
如图2所示，该领域的专利申请主要分布在2005～2015年，2015、2016年的申请大部分还未公开，因此，本次分析选取的样本为申请日自2005年1月1日至2015年12月31日的专利。由图可知，2005年～2009年，该领域的专利申请量较少，申请量在10-24件之间，增长缓慢，到2010年，专利申请数量激增到142件，较2009年增长了491.6%，由此可以得出，2010年是增强现实中人机交互技术的爆发年。随后，2011年申请量为132年，2012年增加到186件，2013年达到峰值262件，2014年为232件，2015～2016年的大量申请未被公开，预计申请量远大于本文目前统计的数据。通过对增强现实中人机交互技术进行统计分析，可以获悉增强现实中人机交互技术在全球范围内发展日益进步，逐渐成熟，为市场应用提供技术储备。
2.1.3 全球主要申请人
表1示出了增强现实中人机交互技术的全球主要申请人分布情况。从表1可以看出在增强现实中人机交互技术领域的排名前列的申请人，均是通信行业的巨头公司，且主要集中在美国、日本、韩国，其中，美国的微软公司高居榜首，申请量为103件，索尼公司为65件，另外，其他的大型通信企业，如：高通、三星、诺基亚、LG、英特尔、富士通等公司也有20～40多件的申请，从表1可知2011年成立的美国的Magic Leap也在积极的在全球进行专利布局，其专利申请量为34件。
然而，排名前14的全球申请人中没有中国的企业，中国申请人在该领域的申请数量基本为个位数，如上海大学、联想公司、天津大学、成都理想境界科技有限公司、北京行云时空科技有限公司等，说明中国企业在该领域的起步晚，还处于萌芽阶段。
2.2 国内专利申请状况分析
2.2.1 国内申请历年申请量
从图3可以看出，从2004年开始，虽然该技术已经被提出，但是专利申请数量还是极少。直到2009年，有关增强现实中人机交互技术的中国专利申请数量略微增长，随着增强现实技术的进一步发展，2010年后，该技术的中国专利申请数量迅速增长，2010年数量为28件，2011年增长到65件，2012年为79件，2013年为93件，2014年达到峰值120件，而由于2015年和2016年的大量专利申请还未被公开，所以能检索到的数量不实际情况少很多，不过可以预测到增长的速度还是相当快。从国内申请量的总体趋势来看，与全球趋势相似。
2.2.2 国内申请主要申请人
表2示出了增强现实中人机交互技术在中国的申请人排名情况，该领域在中国申请的国外申请人占据的比例较大，例如，索尼公司、高通、微软、三星分别为51、37、35、16件。在排名前15名中，国内的公司（学校）占了5个，分别为：广东欧珀移动通信有限公司、华为、上海大学、联想、北京行云时空科技有限公司，排名分别为第5、11、13、14、15名，排名靠后，而排名前十的申请人中只有广东欧珀，申请量为16件，进一步说明增强现实中人机交互技术的中国市场还是国外企业占比较大，中国企业的研发能力有了一定的发展，还待进一步的提高。
3 总结
增强现实的人机交互技术是一门综合性技术，发达国家研究早，特别是中美日韩，技术发展已处于领先地位，拥有该领域的核心专利技术，国内的研究起步晚，虽然也取得了较大的发展，但与发展国家差距较大，因此在该领域还需要投入更多的关注，进一步创新，以便在该领域占有一席之地。
参考文献
[1]邵永德.从专利角度解析VR与AR[J].科技创新与应用，2016，（11）：49.
[2]张雪，连立杰，池芳.增强现实技术专利态势分析[J].中国发明与专利，2016，（2）：51-56.
[3]王垚，廖凌慧.基于增强现实技术的人机交互专利综述[J].科技展望，2016，（30）：145.
（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心）