论文部分内容阅读
摘 要：视频监控追踪是通过摄像机对一定观测区域进行监控，当发现可以目标出现时，对目标进行跟踪监控与记录。该监控设备首先要有对观察区域进行图像采集的成像设备，比如可见光摄像机等图像采集装置；其次要有对图像采集装置跟踪目标进行移动的控制装置。视频监控主要的工作过程为：从图像采集装置中发现可以目标，当目标在移动时，对图像采集装置进行移动控制，使得图像采集装置能够跟随目标的移动进行移动，以对目标进行跟踪观察监控。
本文主要针对视频监控追踪摄像机技术中的镜头调节部分的相关专利申请为研究对象，对其全球专利申请进行了统计和分析，包括申请量趋势、国别分布、申请人分布、专利技术分支、重要申请人主要技术分布、技术应用分布，并根据技术功效矩阵对专利技术发展路线进行了梳理，筛选得到重要专利，形成具有监控功能的摄像机追踪镜头领域的技术发展脉络。
通过上述分析研究，总结了具有监控功能的摄像机追踪镜头领域专利技术的分布与技术演进路线，以期对具有监控功能的摄像机追踪镜头领域的专利审查提供参考。
关键词：追踪；监控；专利；调节；发展趋势
伴随着经济的高速增长和科学技术的飞速发展，安全防护问题特别是对银行、金融、机场、地铁、水利、航运、消防等重要、敏感领域的安全防护已经成为不容忽视的问题。为此，日趋成熟和完善的监控追踪技术已经在这些领域得到应用，并且逐渐成为安全防范最重要的手段
具有监控功能的摄像机追踪镜头技术专利申请开始于1985年，20世纪80年代到20世纪末，该技术处于萌芽阶段，发展相对缓慢。从2000年起，专利申请开始逐渐增加，尤其到了2005年以后，發展迅速，年申请量都达到了20件以上，在2011年年达到高峰，年申请量为72件。
20世纪末，随着科技与经济的不断发展，在人们的日常生活、国防、交通等方面对于安全防范的要求越来越高，1985年佳能就具有追踪功能的摄像装置进行了专利申请。此后的15年内佳能、松下、尼康、奥林巴斯等企业，在关于追踪摄像头的移动量计算和图像采集装置的移动控制两方面分别进行了一定量的专利申请。在该阶段，移动量的计算分为两方面的内容，首先是摄像机在拍摄过程中由于移动而造成的摄像装置移动量的计算，另一方面是被摄体移动时的移动量获取。对于摄像装置的移动量获取主要有两种途径，一种是根据不同时刻采集到的图像中特征像素的变化来进行计算，另一种是根据角速度传感器之间对摄像装置的移动量进行测量。而对于摄像装置的移动控制主要是通过万向节结构或者是马达直接驱动的方式进行的。
到了2000年，由佳能提出了利用霍尔效应原理进行相机镜头的追踪，与此同时，佳能在移动量的计算方面提出了新的计算方法。大大提高了相机镜头的移动精度。促进了具有监控功能的摄像机追踪镜头的发展。
具有监控功能的摄像机追踪镜头的专利申请主要集中在日本、中国、美国、韩国和欧洲等国家，其中日本拥有的专利申请数量最多，达到全球总量的40.94%，随后是中国，其专利申请为总量的24.94%，美国的申请量为总量的23.30%，韩国申请量为全球总量的4.24%，欧洲国家的申请量占全球申请总量的2.12%。
申请量最大的国家日本从1985年开始至今为持续增长状态。尤其在2011和2012年这两年达到了发展的巅峰时期，这2年申请总量达到39件之多。中国在具有监控功能的摄像机追踪镜头方面发展起步较晚，从2002年才开始有专利申请，之后一直高速增长，在2011到2014四年期里申请总量达到64项之多。美国在1991到1993年有关于具有监控功能的摄像机追踪镜头方面的专利申请，但是申请量不多，总共为3件，从2001年之后，其申请量逐步持续增多，2010-2012年申请量均在20件以上。韩国在2004-2006年有3件专利申请，2010-2013年申请量有所增加，此4年共申请11件专利。欧洲的申请同样地主要集中在2000-2013年，13年申请总量为15件。
通过上述分析可知，在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域，日本技术起步较早，且发展稳定持续，从2008年进入发展高峰期。中国起步较晚，但在2006年进入持续快速发展阶段。紧随其后的是美国，在2008年之后也进入快速持续发展阶段。
日本在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域中，对技术做出贡献的主要为佳能、松下、尼康、富士胶片、索尼和奥林巴斯几个主要的相机制造公司。而中国在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域中，对技术做出贡献的主要为中科院物理研究所、长春航天航空大学等高校，而在这方面有专利申请的公司为西安毅达信息系统公司和华晶科技、上海成业科技等公司。可见在中国，将有监控功能的摄像机追踪镜头的技术真正地运用于实践生成当中还有一定的发展空间。
佳能在1985-2000年，共有15件专利申请，之后在2001-2006年共有2件专利申请，2007-2014年共有23件专利申请。可见，佳能在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域的申请量持续发展的状态。松下在1989和1993年共有4件专利申请，之后在20世纪都没有专利申请。2000年后专利申请不断增加，尤其在2008年以后，申请总量达到11件。微软公司的专利申请主要集中在2009-2012年，其总量为17件。其主要的专利核心主要集中在对被摄体或者镜头的移动量计算方面。尼康在1985年到2000年之间共有3件专利申请，同样在2000年以后专利申请不断增加，在2006年之后共有10件申请。富士胶片和索尼在1985-2000年之间同样也有少量的专利申请，但是其主要的申请同样集中在2007年以后，其申请量都为8件。申请总量位于全球第7的中国科学院上海技术物理研究所的专利申请开始于2007年，共有13件，其中仅在2011年1年的专利申请量为7件，2012年为4年。可见中国科学院上海技术物理研究所近几年在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域具有较好的发展。
在具有监控功能的摄像机追踪镜头发展中期，即2004年之前，提出了一种通过在镜头前面增加光学棱镜，通过控制光学棱镜的角度变化，来控制入射到透镜中光轴的方向，进而实现镜头对被摄体移动进行计算与追踪。在具有监控功能的摄像机追踪镜头发展后期，即2004年之后，对于被摄体的追踪主要是通过对获取的图像进行分割，目标提取，移动量计算，移动跟踪这样的思路进行的。例如申请号为JP2009129089的申请，其主要通过摄像部拍摄被摄体并输出影像信号；旋转台使上述摄影部向平移方向及倾斜方向旋转；动作/脸部检测部根据上述摄像部输出的影像信号，检测上述被摄体的动作或脸部；倾斜控制指示生成部，对应上述动作/脸部检测部的检测结果，生成倾斜控制指示，提供给上述旋转台，使上述摄像部向倾斜方向旋转，使得动作/脸部在视场的中心区域。
随着具有监控功能的摄像机追踪镜头技术的不断发展，以佳能、松下为首的申请人发明了根据不同时刻获取的图像像素中目标点的移动量来计算镜头的移动量。如申请号为JP13313393的专利申请，其获取镜头抖动量的方法主要是对不同的t1和t2时刻获取的图像像素中的特定像素进行移动量的计算，根据该移动量反演出镜头的移动量。
利用电磁技术对镜头进行移动控制，是镜头移动控制的一次技术革新，电磁技术的引入大大提高了镜头移动控制的灵敏度，极大程度地提高了图像采集的清晰度。
结语
具有监控功能的摄像机追踪镜头技术已经发展了30年时间之久，且在近几年随着科技与经济的发展以及人们对安防需求的增大，该技术发展迅速，是一个较为热门的技术。我国虽然在该领域的申请量也较多，但是主要集中在高校和科研单位，公司和企业在这方面的研究较为少见。因此将科研院校的研究成果推广到企业的生产实践当中是较为重要的。同时在生产实践中也能对科研成果进行一定的验证与改进，进而进一步促进我国在具有监控功能的摄像追踪镜头领域的发展。
作者简介
双建丽（1986-），女，汉，苏州人，硕士研究生，国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心。
（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心）
本文主要针对视频监控追踪摄像机技术中的镜头调节部分的相关专利申请为研究对象，对其全球专利申请进行了统计和分析，包括申请量趋势、国别分布、申请人分布、专利技术分支、重要申请人主要技术分布、技术应用分布，并根据技术功效矩阵对专利技术发展路线进行了梳理，筛选得到重要专利，形成具有监控功能的摄像机追踪镜头领域的技术发展脉络。
通过上述分析研究，总结了具有监控功能的摄像机追踪镜头领域专利技术的分布与技术演进路线，以期对具有监控功能的摄像机追踪镜头领域的专利审查提供参考。
关键词：追踪；监控；专利；调节；发展趋势
伴随着经济的高速增长和科学技术的飞速发展，安全防护问题特别是对银行、金融、机场、地铁、水利、航运、消防等重要、敏感领域的安全防护已经成为不容忽视的问题。为此，日趋成熟和完善的监控追踪技术已经在这些领域得到应用，并且逐渐成为安全防范最重要的手段
具有监控功能的摄像机追踪镜头技术专利申请开始于1985年，20世纪80年代到20世纪末，该技术处于萌芽阶段，发展相对缓慢。从2000年起，专利申请开始逐渐增加，尤其到了2005年以后，發展迅速，年申请量都达到了20件以上，在2011年年达到高峰，年申请量为72件。
20世纪末，随着科技与经济的不断发展，在人们的日常生活、国防、交通等方面对于安全防范的要求越来越高，1985年佳能就具有追踪功能的摄像装置进行了专利申请。此后的15年内佳能、松下、尼康、奥林巴斯等企业，在关于追踪摄像头的移动量计算和图像采集装置的移动控制两方面分别进行了一定量的专利申请。在该阶段，移动量的计算分为两方面的内容，首先是摄像机在拍摄过程中由于移动而造成的摄像装置移动量的计算，另一方面是被摄体移动时的移动量获取。对于摄像装置的移动量获取主要有两种途径，一种是根据不同时刻采集到的图像中特征像素的变化来进行计算，另一种是根据角速度传感器之间对摄像装置的移动量进行测量。而对于摄像装置的移动控制主要是通过万向节结构或者是马达直接驱动的方式进行的。
到了2000年，由佳能提出了利用霍尔效应原理进行相机镜头的追踪，与此同时，佳能在移动量的计算方面提出了新的计算方法。大大提高了相机镜头的移动精度。促进了具有监控功能的摄像机追踪镜头的发展。
具有监控功能的摄像机追踪镜头的专利申请主要集中在日本、中国、美国、韩国和欧洲等国家，其中日本拥有的专利申请数量最多，达到全球总量的40.94%，随后是中国，其专利申请为总量的24.94%，美国的申请量为总量的23.30%，韩国申请量为全球总量的4.24%，欧洲国家的申请量占全球申请总量的2.12%。
申请量最大的国家日本从1985年开始至今为持续增长状态。尤其在2011和2012年这两年达到了发展的巅峰时期，这2年申请总量达到39件之多。中国在具有监控功能的摄像机追踪镜头方面发展起步较晚，从2002年才开始有专利申请，之后一直高速增长，在2011到2014四年期里申请总量达到64项之多。美国在1991到1993年有关于具有监控功能的摄像机追踪镜头方面的专利申请，但是申请量不多，总共为3件，从2001年之后，其申请量逐步持续增多，2010-2012年申请量均在20件以上。韩国在2004-2006年有3件专利申请，2010-2013年申请量有所增加，此4年共申请11件专利。欧洲的申请同样地主要集中在2000-2013年，13年申请总量为15件。
通过上述分析可知，在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域，日本技术起步较早，且发展稳定持续，从2008年进入发展高峰期。中国起步较晚，但在2006年进入持续快速发展阶段。紧随其后的是美国，在2008年之后也进入快速持续发展阶段。
日本在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域中，对技术做出贡献的主要为佳能、松下、尼康、富士胶片、索尼和奥林巴斯几个主要的相机制造公司。而中国在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域中，对技术做出贡献的主要为中科院物理研究所、长春航天航空大学等高校，而在这方面有专利申请的公司为西安毅达信息系统公司和华晶科技、上海成业科技等公司。可见在中国，将有监控功能的摄像机追踪镜头的技术真正地运用于实践生成当中还有一定的发展空间。
佳能在1985-2000年，共有15件专利申请，之后在2001-2006年共有2件专利申请，2007-2014年共有23件专利申请。可见，佳能在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域的申请量持续发展的状态。松下在1989和1993年共有4件专利申请，之后在20世纪都没有专利申请。2000年后专利申请不断增加，尤其在2008年以后，申请总量达到11件。微软公司的专利申请主要集中在2009-2012年，其总量为17件。其主要的专利核心主要集中在对被摄体或者镜头的移动量计算方面。尼康在1985年到2000年之间共有3件专利申请，同样在2000年以后专利申请不断增加，在2006年之后共有10件申请。富士胶片和索尼在1985-2000年之间同样也有少量的专利申请，但是其主要的申请同样集中在2007年以后，其申请量都为8件。申请总量位于全球第7的中国科学院上海技术物理研究所的专利申请开始于2007年，共有13件，其中仅在2011年1年的专利申请量为7件，2012年为4年。可见中国科学院上海技术物理研究所近几年在具有监控功能的摄像机追踪镜头领域具有较好的发展。
在具有监控功能的摄像机追踪镜头发展中期，即2004年之前，提出了一种通过在镜头前面增加光学棱镜，通过控制光学棱镜的角度变化，来控制入射到透镜中光轴的方向，进而实现镜头对被摄体移动进行计算与追踪。在具有监控功能的摄像机追踪镜头发展后期，即2004年之后，对于被摄体的追踪主要是通过对获取的图像进行分割，目标提取，移动量计算，移动跟踪这样的思路进行的。例如申请号为JP2009129089的申请，其主要通过摄像部拍摄被摄体并输出影像信号；旋转台使上述摄影部向平移方向及倾斜方向旋转；动作/脸部检测部根据上述摄像部输出的影像信号，检测上述被摄体的动作或脸部；倾斜控制指示生成部，对应上述动作/脸部检测部的检测结果，生成倾斜控制指示，提供给上述旋转台，使上述摄像部向倾斜方向旋转，使得动作/脸部在视场的中心区域。
随着具有监控功能的摄像机追踪镜头技术的不断发展，以佳能、松下为首的申请人发明了根据不同时刻获取的图像像素中目标点的移动量来计算镜头的移动量。如申请号为JP13313393的专利申请，其获取镜头抖动量的方法主要是对不同的t1和t2时刻获取的图像像素中的特定像素进行移动量的计算，根据该移动量反演出镜头的移动量。
利用电磁技术对镜头进行移动控制，是镜头移动控制的一次技术革新，电磁技术的引入大大提高了镜头移动控制的灵敏度，极大程度地提高了图像采集的清晰度。
结语
具有监控功能的摄像机追踪镜头技术已经发展了30年时间之久，且在近几年随着科技与经济的发展以及人们对安防需求的增大，该技术发展迅速，是一个较为热门的技术。我国虽然在该领域的申请量也较多，但是主要集中在高校和科研单位，公司和企业在这方面的研究较为少见。因此将科研院校的研究成果推广到企业的生产实践当中是较为重要的。同时在生产实践中也能对科研成果进行一定的验证与改进，进而进一步促进我国在具有监控功能的摄像追踪镜头领域的发展。
作者简介
双建丽（1986-），女，汉，苏州人，硕士研究生，国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心。
（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心）