手勢識別技術綜述

劉艷 陳志剛

摘 要：手勢作為一種和諧的交互方式被各大電視機廠家應用于智能電視的交互中。體感遙控手勢識別技術在智能電視上的應用使人們擺脫傳統遙控器的束縛，更好靈活地操控電視。本文對手勢識別采用的技術做了簡介，并介紹了其發展歷程，統計了本領域國內外相關專利的申請趨勢，并對該領域相關申請人的專利申請做了分析。

1 前言

體感技術最先得到大眾關注的是在家用游戲機上的應用。通過在游戲手柄中加入陀螺儀和加速度傳感器，識別人體的動作。隨著智能化的發展，體感遙控也逐漸應用于電視和機頂盒、手機和平板電腦、智能家居、商場智能購物車等諸多熱門環境，涉及領域很廣，就有良好的發展前景。與表情、姿態等其他視覺交互方式相比，手勢交互的優勢體現在手勢對表情、姿態等基于視覺的交互方式有更強的表達能力，有著更好的普適性和舒適性。

2 體感遙控技術發展歷程

受限于計算機的處理能力和硬件的局限，早期的手勢識別方案多采用數據手套的方法。雖然數據手套的方法具有快速準確等優點，但該方法要求使用者穿戴復雜的數據手套和位置跟蹤器，不是符合自然人機交互的要求。

之后，人們又致力于標記手勢的研究，即通過在手上作標記，例如在手腕或手指出貼上或畫上特殊顏色的圈點，用來識別手勢。這雖然給識別帶來了方便，但是也給實驗者帶來了麻煩。

最后，人們終于把注意力集中到自然手上，通過專用加速硬件和脫機訓練，一些研究者成功地研究了手勢系統。隨后，陸續出現一些手勢識別技術，但是由于手勢識別的精度不高和可靠性不理想，手勢識別技術在智能電視上并未得到推廣，手勢識別技術一直處于緩慢發展階段。近年來，隨著智能化的發展，人們的需求逐漸提高，智能電視的手勢遙控技術也進入快速發展時期。

3 體感遙控手勢識別技術專利概況

3.1 全球申請量趨勢分析

為了獲得與手勢識別技術相關的專利技術的全球申請情況，在本文中主要是在S系統中的DWPI數據庫中通過關鍵詞和分類號這兩種方式檢索手勢識別技術的相關專利申請，對專利數據進行分析統計。

從上圖中可以看出，90年代初始手勢識別技術的萌芽時期，一直到2005年，手勢識別技術發展速度非常慢，幾乎是停滯不前。然而，從2006年開始，專利申請量明顯增加，而且一直處于上升趨勢，到2013年達到頂峰，年申請量高達198件，2014年和2015年的申請量雖然有所下降，但也保持較高的數目，2016年由于專利公開的不完整導致統計數目不全面。可見，近年來，隨著人們生活水平的提高，對智能化的需求逐漸增大，電視上手勢識別技術出現新的商機，強烈地推動了手勢識別技術的發展。

3.2 全球區域分布分析

下圖涉及體感遙控手勢識別術的全球專利申請在全球主要國家及地區的區域布局情況。

由上圖可見，美國在手勢識別技術領域獨占鰲頭，專利申請量達到全球專利申請總量的31%。雖然日本在手勢識別技術領域起步較早，但是專利申請量卻落后于美國，屈居第二，專利申請量為全球專利申請總量的22%。中國在手勢識別領域起步較晚，但是由于近年來中國綜合國力的不斷提升，國家加大對知識產權的保護力度，中國也奮起直追，專利申請量達到全球專利申請總量的12%。國際申請在該領域的專利申請量大體上與中國持平，也達到全球專利申請總量的11%?？傮w來看，專利申請主要集中在美、日、中、歐、韓等國，這種分布反映上述國家和地區是專利申請的主要目標國和地區，同時也反映不同的國家在手勢識別領域技術發展程度。

3.3 全球主要申請人分析

從上圖可以看出，技術識別領域專利申請量排名前六的公司中，日本的公司有4個，分別為三星、索尼、夏普、東芝，韓國公司LG排名第4，美國公司微軟排名第5，中國并沒有位于其中。這個圖表進一步體現了日本在手勢識別領域技術的領先。同時，也說明中國在手勢識別技術這一領域在全球的申請量雖然靠前，但并未出現一個在全球有核心競爭力的企業。這也同樣說明中國在這一領域還有很大的進步空間，不僅要提高專利的申請量，更要提高創新能力和核心競爭力。

4 小結

本文圍繞體感遙控手勢識別這一技術主題，對全球相關的專利申請進行了分析。從總體的申請量趨勢來看，手勢識別仍是當前的一大熱點，呈現出上升趨勢。通過對這些數據的分析，對體感遙控手勢識別一技術有了宏觀上的把握，也更加清楚這一技術的發展動態。

作者簡介：

劉艷 1991.8，漢族，湖北隨州，女，碩士研究生，視頻圖像處理。

陳志剛 1989.12，漢族，安徽宿州，男，碩士研究生，視頻圖像處理（等同第一作者）。