头戴现实增强设备的专利发展分析

吴昊+易铭

摘 要：近年来头戴现实增强（Augmented Reality AR）设备兴起，在人机交互领域引领新的体验风潮。头戴AR设备带给用户强烈的真实感和临场感，具有广泛的应用场景[1]。本文介绍头戴AR设备的专利申请情况，以专利数据库SIPOABS、CNABS的检索结果为样本，总结和分析国内外专利申请趋势、申请人分布、具体申请方向和应用领域。

关键词：头戴式 现实增强 交互 深度 AR

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0155-02

頭戴AR设备是将真实环境图像，以及与该图像相关的虚拟图像混合起来输出到显示设备，以提供丰富的视觉体验。其基本工作方式分为光学透视类和视频透视类设备[1]。光学透射类的工作过程将生成的虚拟图像，输出到例如眼镜镜片这样的光学透视器件上，以增强现实图像；视频透视类的工作过程是先通过摄像头采集外部现实图像，然后将采集到的图像与生成虚拟进行混合，再输出到显示器上[2]。

1 国内外专利申请状况分析

如图1所示，自2008年起其相关专利的申请量就开始逐步增加，到2014年达到峰值的80件，在地区分布上如图2所示，美国作为技术研究和产业化的先驱和推动者，其申请量占比39%，位全球第一，中国作为最重要的市场，申请量占比28%，为全球第二，日本作为消费电子强国，其申请量占比18%，位于第三位，其次包括韩国和欧洲申请。在重要申请人方面，微软具有30件相关专利申请，其主要围绕其产品Hololens做产业专利布局、高通12件申请主要围绕算法和处理器，其他申请人还包括索尼、谷歌、爱普生、联想，三星等主要消费电子设计和制造商。

在申请方向与申请量方面，与显示成像相关的申请占比最多，包括镜片、摄像头、光学光路硬件等；其次，是与整体结构、系统控制方法相关申请，包括头戴AR设备的机械结构，系统级的工作步骤和方法；再次，是将AR设备应用到具体领域方面的专利申请，这类专利申请的特点是对应用场景的描述较多，这意味着更接近市场；同时，交互技术也是申请的重点，其中无设备交互技术是申请的重点和技术发展方向，主要包括手势识别，以及眼球视线跟踪，当然作为补充，交互设备的申请也占有一定地位。

需要说明的是，在头戴AR设备结合到具体应用领域方面，在车辆驾驶方面的占比较大，包括：本田的通过互联网数据和AR头盔，获得路况信息，实现道路领航；此外，AR设备通过识别物体并生成相关虚拟图像的技术，在机械、教学、医药等领域均有应用：例如通过AR眼镜显示当前物体的相关信息或内部结构，例如设备或建筑内部结构、文物注释、分子式等；或在此基础上提供行为指导例如维修和手术导航等。

2 结语

面向市场的头戴AR设备的研究起步较晚，虽具备一定的成熟度，但因此对于国内申请人来说，想绕开国外的专利壁垒，开辟新途径并不是不可能。具体方向上，可在例如控制精度和应用领域方向拓展；此外除了在硬件技术上与国外公司进行比拼，足够的数据支持及系统构建，也是该设备发展的一个方向，AR技术离不开互联网和对大数据的支持，从这个角度出发，通过广大的用户资源，与国外厂商进行博弈，是我国企业可以选择的。

参考文献

[1] 周忠，周颐.虚拟现实增强技术综述[J].中国科学，2015，45（2）：157-180.

[2] 陈晓燕.面对增强显示应用的头戴式显示器[J].电子科技大学，2014.endprint