2016年3D手势识别技术专利报告 酷炫背后的秘密
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  随着触摸屏技术的不断推广,用户已经适应并逐渐熟悉了与机器的互动。而3D手势识别技术的崛起,仿佛给人机交互插上了翅膀。不妨假想一下,有人坐在沙发上,只需一挥手就能操控灯光和电视,或者汽车自动检测附近是否有行人。这么酷炫的技术背后,有怎样的奥秘?

  报告核心要点:

  全球来看,从2011年开始,3D手势识别技术专利申请迈入了快速发展阶段;

  排名靠前的专利申请人为APPLE,MICROSOFT,三星,索尼,Nokia等科技巨头;

  我国该项技术专利申请人大多集中东部地区,北京是最主要的申请城市。

  一、技术与行业背景

  1.3D手势识别是人机交互的一种形式

  人机交互Human-Computer Interaction(简写HCI),是指人与计算机之间使用某种对话语言,以一定的交互方式,为完成确定任务的人与计算机之间的信息交换过程。

  人机交互的发展历史,是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。概括地讲,人机交互的发展经历了几个阶段:

  早期的手工作业阶段 作业控制语言及交互命令语言阶段 图形用户界面(GUI)阶段 网络用户界面的出现 多通道、多媒体的智能人机交互阶段 虚拟交互界面

  2.手势识别技术备受关注

  手势识别技术是当今人机交互领域的一项关键技术,这项技术涉及领域广泛,如模式识别、智能分析、3D图像处理、计算机视觉等领域。

  手势以其直观、自然和易于学习的人机交互的优势和不需要专门的硬件配合的情况下实现智能化的信息交换和处理,受到越来越多学者的青睐和学术界的关注。

  手势识别最为人熟知的是Leap Motion和Kinect: Leap Motion实际上是一个指向上方的传感器,用户通过在其上创建的虚拟空间中移动手部来控制程序和进行游戏;Kinect则可以称得上引领了人机交互的新潮流。整合了具有革命性的技术3D图片识别与视频捕捉,它是一种3D体感摄影机,同时它导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。

  3.从2D到3D手势识别的演进

  从2D到3D的变化就在于可以通过深度图像识别出手所在的位置,也就是说在一些简单动作,还可以通过手势来控制计算机播放、暂停等简单功能。

  4.3D手势识别的广泛应用

  游戏人工智能(智能穿戴设备)虚拟现实游戏

  培训教育

  仿真技术

  医疗手术

  手机PC,音响等电子设备

  汽车

  其他领域

  二、全球3D手势识别技术专利概况

  1.全球专利申请趋势

  3D手势识别技术专利的申请趋势经历了一个飞跃的过程:

  初期发展阶段:从1997年到2010年,专利申请量发展缓慢,这一阶段产品研发还处于研究初期;

  蓬勃发展阶段:2011年至今,全球3D手势识别技术取得了显著的进步,2014年专利申请量达到巅峰,产品技术已经迈入了蓬勃发展期。

  2.全球主要申请人

  从图表中可以看出,3D手势识别技术在1997年已开始有发展,大部分申请该技术的公司为国际大公司,并且专利申请量在逐年递增,在2015年最多,由于2016年还没有结束,按照趋势来看很可能会继续增长。且Apple,微软,三星电子的技术增加比其他公司明显,可见他们在此领域已进行比较大的技术研发投入,未来市场前景理想。

  该项技术排名靠前的公司为APPLE,MICROSOFT,三星,索尼,Nokia,intel,三菱电子这些科技大公司。说明这些公司已经意识到手势识别技术的发展前景并开始进行各方面的研发。在其中中国,美国,日本与欧洲的公司占比较多。美国与中国是申请该项技术最多的公司。

  3.全球主要技术分布

  从聚类分析的图表中可以看出,主要的相关技术涉及,图像捕捉,信息数据,图像信息,3D模型,手势捕捉,电子设备,用户界面,深度图像,输入设备,光源,人体运动等。苹果的主要布局在输入设备的信息处理上,但是在图像捕捉和3D建模领域涉及较少。索尼和IBM和微软的专利分布比较均衡。

  三、国内3D手势识别技术专利的发展

  1.利好的政治环境和技术背景

  政治环境

  2015年十二届全国人大三次会议上,李克强总理在政府工作报告中首次提出互联网+行动计划,推动万众创新、大众创业,科技创新引用更加广泛多元,为技术发展提供良好环境。产学研各环节转化更加顺畅,科研人员来源更加广泛多元,创业的积极性被充分激发。

  人机交互技术已成为当今重大科学技术之一。 在国家973计划和中长期科技发展纲要中均支持和谐人机交互理论和智能信息处理基础研究,重点和优先发展虚拟现实技术和智能感知技术。

  技术环境

  随着芯片技术的不断进步,GPU+CPU组合开始出现,显示屏降低延迟技术的不断提高,以及视觉、声觉和触觉的快速反馈技术在不断出现并在不同的领域中得到应用。使得现在的手势识别技术已经基本使用普通大众,并能够为其去的较好全方位交互体验。进入普通消费者的含有手势识别技术产品的技术基础已经搭建完毕。

  2.国内专利申请人分布

  申请人大多集中在我国的东部,北京是最主要的申请该技术相关专利的城市,这和当地政府在大力推动创新科技发展有直接的关系,加上人才相对集中,所以北京在该领域在国内占领先地位。

  申请专利较多的区域还有江苏、浙江、上海与广东等地。一方面是由于该技术与互联网有直接联系,这几个省份都是最近几年互联网发展较好的城市,另一方面,广东省是国内硬件的主要集中地,有着相对良好的先天条件。江浙地带人才相对集中,也是申请专利最多的一个原因。

  技术的研发不仅需要经济支持,同时也需要是科技方面的辅助。从地图上可以看出,实际上我国较大发达的省都有相关专利申请。

  3.国内专利申请人类型

  从国内发明人所属机构属性分布图可以看出,新技术、新产品分布较均衡,企业与院校比例相差不是特别大,但是企业较多,能看出企业很重视该项技术的自主研发,有较大的市场盈利空间。

  4.专利技术矩阵分析

  从图表可以看出APPLE主要着眼于是数据处理方式的技术,Boeing与Harman BeckerAutomotive sys更注重图像追踪捕捉领域的技术,而手势识别与3D图像识别技术最多的是院校。可以看出数据处理方式与图像追踪技术发展的较成熟开始具有商业价值,图像追踪与手术识别技术还处于技术发展的早期。

  四、 结论与建议

  1. 结论

  以追踪捕捉和处理3D图像数据技术为核心,对企业来说是主要研发方向;

  手势和3D识别系统是未来发展的趋势;

  国际各大科技公司都在对该项技术进行布局,可推断其未来具有良好的商业价值;

  手势识别技术目前大多使用与VR,AR游戏中,较少使用与其他领域。

  2.建议

  在手势识别与3D图像识别的技术领域可以与东华大学/中科院进行技术合作,将已有的技术转换为具有商业价值的产品;

  可以在技术与经济环境较好的区域,如北京,江浙与广东省等,进行技术研发和合作;

  目前该技术大多使用在游戏领域,随着技术日趋成熟,可针对手势识别的特性,将该项技术拓展到其他行业。

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