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虚拟现实与增强现实专利技术分析报告 [复制链接]

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发表于 2016-11-17 16:45:18 |显示全部楼层
  1 引言

  虚拟现实技术(virtual reality,VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。增强现实技术(Augmented Reality,简称 AR),在台湾地区也被称为也被称为扩增现实,是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。AR技术不仅应用于与VR技术类似的领域,例如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等,而且由于AR具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性,其在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域的应用上更具优势。

  目前为止,无论是虚拟现实(VR)应用还是增强现实(AR)应用,图像本身的路径基本上都经历这样的过程:光-镜头-传感器-数字化CV算法-LCD/LED显示器,最终我们看到的AR/VR内容都是通过LCD/LED显示器传入人眼。

  本报告通过ORBIT Intelligence系统收集VR和AR领域的专利数据,对这些专利技术进行多指标的深入分析,然后筛选了46个Orbit IP导航指标对行业领先企业的专利组合进行了专利质量对比评估,从而揭示了该技术领域中一些非常有价值的专利及市场情报信息,为国内企业的经营发展、战略制定,也为科研立项、课题选择、产品攻关、建立知识产权预警制度提供参考。

  2 专利检索策略

  检索范围以ORBIT专利数据库收录的101个国家及组织的专利数据为数据源,检索截止2016年9月6日的数据。检索策略是使用虚拟现实、灵境技术、虚拟实境、扩增实境、增强现实、扩增现实等关键词,并参考国际专利分类(IPC)号,在ORBIT专利数据库中共检出该行业专利族*11425个。

  *引入了FAMPAT专利族的概念,这种检索及分析方法能在最大程度上避免等同专利及专利文件由于处在不同阶段形成不同的专利号造成的噪音数据问题,提高了分析的准确性。

  3 虚拟现实技术专利分析

  3.1 申请趋势

  专利申请优先权项中的申请日是最早申请专利时间,对优先权申请日进行排序,以统计年度专利申请量,并得到VR和AR领域的年申请数量分布图。由于专利从申请到公开一般需要持续一段时间,甚至可能长达18个月,如果申请人通过PCT程序提出国际申请,则进入国家阶段的周期还可延长到30个月。因此,2014年及以后的专利申请有部分还没有被公开。

图1:VR和AR专利申请的总体趋势分析图


  图1是VR和AR技术专利申请的总体趋势分析图,从中可以看出,VR和AR技术专利数量在过去20年里实现了巨大的增长,有三个不同的时期体现了专利权利人在这个技术中投资趋势的变化。

  产业萌发期,从1995年到1999,市场萌芽阶段,全球范围内的专利申请数量不是很多。产业成长期,2000年开始专利申请数量出现了稳定的增长,一直持续到2009年。自2000年,VR技术整合了XML、JAVA等先进技术,借助强大的3D计算能力和交互式技术,提高了渲染质量和传输速度,进入了崭新的发展时代。产业爆发期,自2010年以来,专利申请的节奏显著加速,申请量每年翻番。

  3.2全球技术分布

图2:优先权专利申请的国家分布


  图2为优先权专利申请的国家分布,从中可见,美国的颜色最深,在数量上美国占据第一位。美国是VR技术的起源国,有着众多的科技公司纷纷投资于该领域。我们将在下文对其中代表性企业的专利质量做进一步研究。其次是中国。然后依次是韩国、日本、德国、台湾、英国、法国、俄罗斯等国家。

  3.3 IP投资领先企业

  使用ORBIT数据库,通过对VR和AR专利进行分类排序,考察该领域专利申请量最多的企业,从中可知行业中知识产权投资领先的企业。

图3:前50位专利权人构成分析图


  图3是VR和AR技术专利前50位专利权人构成分析图,从图中可以看出,拥有VR和AR技术专利数量最多的专利权人,以美国公司居多。如微软、高通、英特尔、谷歌、亚马逊、Immersion、Oculus、惠普、MagicLeap。中国企业有乐视、京东方、国家电网、成都理想境界等,科研院校有北京航空航天大学、北京工业大学、浙江大学等。北京航空航天大学也是国内最早研究VR技术的科研机构,建立了国家重点实验室,创新实力国内领先。浙江大学则偏重于几何、图形、视觉计算理论与算法、可视分析等方面的研究。另外,像日本索尼、佳能、松下等,韩国的三星电子、LG电子、大宇电子、泛泰(Pantech)等,也拥有较多的专利数量,排进了前50名。

  3.4  技术领域分布

图4:VR和AR专利技术概念分布


  VR和AR主要技术领域分布在虚拟现实图像(Virtual Reality Image)、虚拟场景(Virtual Scene)、头戴式显示装置(Head Mounted Display Device)和增强现实功能(AugmentedReality Feature)。

  3.5 行业领先企业专利法律状态分析

图5:前30位申请人法律状态分析


  大宇电子的专利全部被放弃,撤销或过期,其首次申请年位于1995-1998年之间,恰逢1997年韩国遭遇金融危机,大宇集团破产之际。

  3.6 专利权人引证关系分析

图6:主要引用关系分析图


  分析参与者间的相互引用,可以看出微软得到了最多其他参与者的引用,说明其专利技术重要性非常高。从专利引证关系来看,微软是该领域的创新王者,三星、索尼仅次于微软。

  3.7 主要企业专利申请热力图

图7:主要企业专利申请热力图


  自2002年,微软不断提高专利申请量,投资热度显著升温。索尼和三星则保持了稳定的专利申请,专利总量和增速都比较稳定。

  3.8 主要企业技术定位

图8:主要企业技术定位


  虚拟对象相关技术是众多企业争相布局的主要技术,其次是场景、处理器等技术。微软在各个细分技术领域内都有专利布局,此外索尼和三星也有较多的技术布局。

  3.9 专利聚类分析

图9:微软、索尼和三星的专利聚类图


  微软、索尼和三星的专利聚类图显示了在VR和AR技术领域,微软、索尼和三星的全部专利族的技术总体分布,每个技术领域以Orbit技术概念进行区分,图中的每一个点代表一个专利族,分类成簇,表现出专利和技术的关联分布。

  如图9所示,微软在头戴式显示器(head mounted display)、计算机可读存储处理器(computer readable storage processor)等细分技术领域专利族数量占优。索尼在空间信息处理(information processing space)、视频图像娱乐(vedioimage entertainment)、非瞬时计算机程序(non - transient computerprogram)专利族数量占优。三星在电子移动终端(electronic mobile terminal)、电子设备控制(electronic apparatus control)专利族数量占优。

  4 领先企业专利组合的质量评估

  接下来,我们将利用ORBIT系统的IP导航模块,选取行业内专利数量排名靠前企业,微软和三星作为分析对象,以评估其专利组合的价值。

  任何专利战略的基础都在于该企业或机构拥有的专利组合(专利包),成功的知识产权战略应基于充分了解和评价自身专利组合,最大化自己专利组合的价值,达成技术,专利和产品市场的统一。为了获得科学的评价结果,Orbit IP导航模块通过在相应的知识产权环境中比较定位的方式来评估专利的法律,技术和市场价值。

  下面利用ORBIT系统的IP导航模块,按照46个分析指标来对比评估微软的专利组合(237个有效专利族)和三星专利组合(209个有效专利族)。

  4.1 有效性和所有权

  第一组度量指标包括11个指标,这些指标与被分析的专利组合的有效性和所有权有关,红线表示了微软的专利组合,蓝线表示了三星的专利组合。如果这条红线或蓝线恰好是在浅橙色区域内,这表明专利技术高于平均水平;处于深橙色区域表示低于平均水平,处于白色区域表示非常杰出。

图10:微软VS三星专利有效性和所有权度量雷达图


  微软和三星的专利在无效诉讼中存活的比例都非常高,专利总体质量都比较高①。三星专利的共同发明人更少,且每个专利族的尺寸更小;微软专利的共同专利权人更少②。微软专利剩余的专利年限更长,可对外授权的时间更长;三星专利更年轻③。

  4.2 技术和使用

图11:微软VS三星专利技术和使用度量雷达图


  第二组指标针对的是专利自身的结构。计算权力要求的长度、前向引证和后向引证以及类别,从而可以表明专利组合的绩效与可比专利组合绩效的差异。该雷达图显示微软和三星的专利组合与世界范围内的业界平均水平相比,选定的专利组合表现出一些优势和劣势。

  微软专利的引用指标非常优秀,无论是前向引证的他引还是自引,微软的专利质量非常高,是这个领域的创新领导者①。微软的专利相对于三星,应用到了更多的技术领域,具有更多的对外授权机会②。微软专利更偏向技术突破,三星专利更多属于增量改进③。微软专利的转让频率高于平均值,其专利商业价值更高④。

  4.3 地理度量指标

图12:微软VS三星专利地理度量雷达图


  微软和三星的技术都得益于各个主要市场上广泛的保护范围(参见图12)。比较而言,微软专利的大部分地理指标优于三星,除了在韩国、印度、法国和德国的专利布局弱于三星。

  4.4 微软的高价值专利

  进一步,通过计算专利家族大小、前向引证、捕食者(Predator,选定的技术被另外实体/专利权人引用的次数超过总引用次数的15%)、通用性、原创性和有效性,我们评估了微软专利组合中237个专利族,按照分值高低排列了这些高价值专利族(见图13)。

图13:微软专利组合单个专利族价值排名表


  4.5 潜在竞争对手/合作伙伴

  我们也通过分析引证关系,列出了对微软专利组合感兴趣的实体/专利权利人,见图14。其中,对微软专利组合最感兴趣的企业依次是谷歌、索尼、三星、亚马逊、Immersion和高通公司,它们是微软潜在的竞争对手和/或合作伙伴。

图14:对微软专利组合感兴趣的实体/专利权利人排名表


  5 总结与建议

  1. 微软、索尼、三星、谷歌、松下、Oculus VR、Magic leap等科技公司都在研发VR技术,由开发者、设计师等组成的生态系统也正在形成(HTC在该领域的专利数量不多)。

  2. 研究的主要领域在虚拟现实图像、虚拟场景、头戴式显示装置和增强现实功能。

  3. 参与该技术的企业,除了不断在用户体验上进行改进创新,也需要着眼市场,加强研发投入,减少与行业巨头的差距。

  4. 获得高价值专利,除了自身的研发创新也可在全球范围内寻求收并购或开展相关技术合作。 



       来源:QUESTEL




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