数码摄像专利技术研究

魏衍亮

国家知识产权局

 

【摘要】“全民摄像”产生的数据流远远超过传统娱乐、媒体产业产生的数据流。控制前一数据流的专利会威胁那些适用后一数据流的标准、技术、产品，使之最终退出市场。我国该领域80%以上的发明专利申请来自国外企业，尤其日本企业公开的发明专利占大多数。本土企业公开的相关发明专利申请不到10%。凭借雄厚的专利实力，日本企业主导的标准、技术、产品可望长期占领我国数码摄像软硬件市场，并能深刻影响其他下游标准、技术、产品的发展前途。

   

    一、数码技术助推“全民摄像时代”

    近几年，全球数码摄像机行业保持了每年一倍以上的增长速度。我国的市场增长更快。2005年，我国企业普遍启动了数码摄像机普及化工程。经过两年多的市场辅导，高清磁带DV、DVD数码摄像机、闪存摄像机，尤其大容量、廉价硬盘摄像机开始快速普及。此前，基于电脑的数码摄像装置先行一步，早已有数千万只的出货量。因此，在目前热销的硬盘摄像机上市之前，我国数码摄像早已经风靡大江南北。受以下两大因素影响，我国将逐步进入“全民摄像时代”。

    首先，廉价数码摄像机将成为普通家庭标配的电子产品。目前，家居生活所需的摄像设备已经具备全民普及的价格和技术条件。国内产品方面，一些大容量硬盘摄像机、摄像手机的价格已经跌破2000人民币。进口高端产品方面，一些优秀产品已经跌到5000人民币。例如，某款进口硬盘摄像机有30G硬盘，可连续摄录、存储约21小时视频，光学变焦可达12倍，数字变焦可达800倍。它外置2.7英寸液晶屏，内置HDD智能硬盘保护系统，使用3G传感器震动保护和视频缓存技术，能保护摄像机硬盘和硬盘内的数据。它还具备“一键刻录DVD”功能，可快速实施数据备份或DVD光盘刻录。它的软件操作系统还具有“序列索引”、“日期搜索”功能，使所有视频或者静止影像都能清晰显示，轻松选择，自由回放，随意剪辑、修改、复制、传播，用户还可通过日期找到相应拍摄时间场景的视频画面。该款数码摄像机的售价已经跌到5000人民币，使高端数码摄像机也加入了市场普及运动。

    从长远看，基于无线宽带通信的家庭远程视频看护也会得到普及。从国外专利文献看，这种看护分家庭成员远程看护和第三人代理的远程看护，其中，单个家庭可能使用多个数码摄像头、服务器、存储器、看护终端。这类应用也将推动数码摄像机成为普通家庭标配的电子产品。

    其次，随着数码摄像技术的推广，各行业将大规模采购、安装、使用相关设备。例如，数码摄像产品的价格已经跌到基层金融机构预期的心理底线，我国数以万计的县、乡金融网点将从2007年开始启动庞大的数码摄像监控建设工程。随着设备价格的大大降低，以及布网、安装、操作技术的高度便捷化，我国数以千万计的工厂、仓库、电梯、居民楼、办公楼、路口、街道、广场、体育馆、商场、学校等也将启动数码摄像监控的普及化工程。例如，一些社区已经完成电梯、楼层、公共活动中心、出入口、路口和沿路的数码摄像头布网，并能开展实时报警、自动备份、自由检索服务，其采购、使用价格极为低廉，应用效果很好。

    除了视频监控，一些用于医疗、教学、司法取证、3G通讯、视频会议、可视电话、点对点IP通信的数码摄像设备也将迅速普及。总体上看，除了家用市场，数码摄像技术还会在人类生产、生活的其他方面得到普及。从目前的趋势看，到2010年，我国数码摄像软硬件市场和信息服务市场将产生上千亿元的产值，我国也将逐步进入“全民摄像时代”。从国外专利和商业布局的态势看，在“全民摄像时代”，技术、商业领域会出现如下两个趋势：

    （一）数码摄像软硬件产品正成为缔造大量事实工业标准的急先锋

    摄像是信息采集、处理过程的第一个步骤。这个步骤产生的多媒体信息是后面的存储、播放、通讯、处理、网络等设备所操作的对象和内容。因此，后面各个步骤使用的设备、软件、技术都要与第一个步骤兼容。在第一个步骤上控制全球工业标准的技术、产品体系会影响后面大量工业标准、专利、产品的布局。

    正是看到这个趋势，索尼、佳能、夏普、JVC等公司在2003年9月30日联合推出了HDV技术标准联盟，确立了高清数码摄像机的发展方向。联盟成员不但就HDV申请了注册商标，还开展了大规模的产品布局、专利布局。例如，索尼公司就HDV文字申请了商标，在2004年推出了HDV HDR-FX1E摄像机，2005年推出了HDV HDR-HC1E摄像机，2006年推出了HDV HDR-HC3E摄像机，加速了HDV技术标准的推广。它还就HDV技术注册了大量专利。

    在下游标准方面，索尼、松下公司已经联手发布了应用于摄像机的高清晰DVD新标准AVCHD。它采用国际主流的MPEG4 AVC/H.264压缩系统将视频文件存储到8厘米蓝光DVD光盘，存储速度高达18M/S，存储容量较大，适合高清视频数据的存储与读取。总之，目前热销的数码摄像软硬件产品正成为缔造大量事实工业标准的急先锋。嵌入这些产品的专利会成为扫除行业标准、技术、产品障碍的有力武器。

    （二）数码摄像产品与服务将缔造IT领域新的支柱产业

    数码摄像产品蕴藏着巨大的市场机会。目前，我国在这个领域已经取得巨大成就。国内设备和外围硬件销售已经达到近两百亿元的规模，未来几年可望超过一千亿元。此外，我国生产的数码摄像机约40%供出口，已销往全球六十多个国家。我国某些产品已经控制全球市场。例如，我国生产的红外夜视一体化摄像机已经占领全球约50%的市场份额。在相关信息服务市场，我国已经出现一些数码联网打印、刻录服务机构，还出现了一些视频监控、安保服务机构。我国基于互联网的视频通信技术已经相当普及，使用点对点视频通讯服务的用户数以千万计。随着3G技术、移动宽带技术的推广，我国多媒体通讯将更加发达，除了无线多媒体通讯服务，我国还会有一大批基于数码摄像的信息服务产业会应运而生，逐步缔造更大的市场空间。总之，在不久的将来，数码摄像产品与服务将成为我国IT领域一个新的支柱产业。

    二、数码摄像技术的专利布局问题

    在数码摄像领域，国外，尤其日本企业部署的专利最多，而且国外企业就重要工业标准的基础专利部署工作已经基本就位。我国没有本土企业参与国际产业、技术联盟的建设工作，更没有参与主流工业标准的研发工作，本土企业在国际主流标准、技术的发展方向上基本没有话语权。实际上，我国大部分数码摄像软硬件供应商基本没有部署任何发明专利，缺乏升级到行业高端的技术实力。从公开的专利文献看，我国企业也没有出现积极开展相关专利挖掘、部署的态势。从技术领域看，各国企业在我国公开的发明专利文献主要分布在如下领域：

    第一，CMOS技术。例如，200510022974.0号文献涉及一种实现了图像同时性的CMOS固体摄像器件及其制造方法。该器件包括：光信号存储区，它设置在半导体衬底中；信号检测区，它设置在上述半导体衬底中，与上述光信号存储区隔离；晶体管，它将上述光信号存储区和上述信号检测区电连接；布线，它与上述信号检测区连接；以及遮光膜，它与上述信号检测区靠近设置，覆盖该信号检测区。200510024212.4号文献涉及一种光电二极管及其制备方法，以及它在CMOS摄像传感器中的应用。该光电二极管包括硅衬底、硅锗吸收层、单晶硅层、掺杂硅层、氧化硅层。它能应用于[Page]CMOS摄像传感器，提高后者对光的敏感度和响应速度，同时抑制串扰的产生，提高了信噪比。

    第二，曝光技术。例如，200480018333.1号文献涉及一种数字成像中调整曝光的方法和系统，以及对应的装置。该方法会结合成像调整摄像装置的一个或多个曝光参数。该方法首先分析由原始图像帧形成的柱状图，从柱状图指定一个或多个特殊值，并且将这些值与为它们设定的目标级进行比较；如果特殊值与目标级不同，则调整曝光参数以实现目标级。200610082147.5号文献涉及一种摄像头的自动曝光,自动增益控制和自动白平衡方法和装置。它利用采集来的数字图像信号调节摄像头成像质量，使之获得与环境相适应的良好图像。它将图像划分为多个区域，统计每个区域的红，绿，蓝和亮度信号，利用所得信息同时调节所成图像色彩的明暗度和色彩平衡度，获得理想效果的图像。

    第三，聚焦技术。例如，98107054.X号文献涉及一种自动聚焦摄像机。97114787.6号文献涉及一种视频变焦距方法和采用该方法的摄像机。03136023.8号文献涉及一种自动焦点调节装置，包括以下部件：受光部件，它把被拍摄物摄像为数字图像；光学部件，它用于把来自被拍摄物的光引导到上述受光部件；分像棱镜，它可以在上述光学部件的光路中的该受光部件的受光面前面的位置与该光学部件的光路外的位置之间移动；控制部件，它检测基于通过该分像棱镜的光线的视频信号的偏移量，并根据该偏移量，进行上述光学部件的焦点调节。

    第四，控制技术。例如，200510082167.8号文献涉及一种数字摄像机的遥控装置。200410049724.1号文献涉及一种摄像机拍摄方位数字声控定向方法，包括以下步骤：(1)建立终端方位映射表；(2)各终端上的声音采集设备采集声音数据，并转换为数字信号，经IP网络传送到控制主机；(3)控制主机对语音数字信号实时检测，并对各终端送来的语音数据进行分析，获得各终端上语音音量值；(4)将各终端的语音音量进行比较，获得当前发言终端；(5)判断当前发言者是否已经处在摄像机拍摄范围之中，如果在摄像机拍摄范围之中，则回到步骤(3)，否则，到步骤(6)；(6)以当前终端参数调整摄像机拍摄方位，并回到步骤(3)。

    此外，200510092606.3号文献涉及一种图像摄取设备及其控制方法。在拍摄期间，设备能通过图像处理确定被摄对象的状态和按照确定结果执行重新拍摄或给出提示重新拍摄的警告，从而方便用户拍摄到最佳图像。200410053170.2号文献涉及一种个人视频录像机系统及摄像节目编辑方法。200510006466.3号文献涉及一种摄像装置、摄像装置的控制方法和摄像装置的控制程序。

    第五，摄像系统。例如，200480012691.1号文献涉及一种摄像系统，包括摄像装置，以及与该摄像装置进行通信的通信终端。通信终端包括摄像限制信号产生单元。摄像装置包括摄像限制信号接收单元、摄像限制单元。前者能够控制后者的摄像工作状态。01130713.7号文献涉及一种分布式数字视频系统和视频处理方法及数字视频控制器。01124129.2号文献涉及一种影音式网络摄像系统。它能利用数字录像机将声音、影像储存或利用网络浏览器将声音影像同步、实时播放。200410004775.2号文献涉及一种嵌入了网络集线器的网络摄像机系统。03158510.8号文献涉及一种摄像装置芯片组及图像拾取系统。其中，DSP芯片中包含的时序产生电路和数字信号处理电路由CMOS晶体管构成；摄像芯片中包含的多个单位像素和水平扫描电路及垂直扫描电路由同一导电型的晶体管构成。

    第六，摄像方法。例如，200410008793.8号文献涉及一种用于数字摄像装置的色偏自动校正方法。200410071424.3号文献涉及一种自动设定分辨率的摄影设备及其方法。200410047796.2号文献涉及一种用于自动设定压缩格式的摄影设备及其方法。200610089608.1号文献涉及一种数字摄像装置的图像相框处理方法及其系统。200580003128.2号文献涉及一种用于拍摄设备的控制方法、控制设备和控制程序。200410085284.5号文献涉及一种固体摄像元件的驱动方法。01119826.5号文献涉及一种在摄像系统中映射查表的装置及方法。01141530.4号文献涉及一种摄像设备中的高速校准方法与系统。00124611.9号文献涉及一种数字影像摄像装置中影像定位的方法。00108222.1号文献涉及一种帧转换器和转换方法以及数字摄像机与监视系统。

    第七，摄像装置。例如，03105441.2号文献涉及一种具有图像记录模式切换功能的摄像机。94106945.1号文献涉及一种数字式摄像机。94104323.1号文献涉及一种数字视频摄像装置。03158758.5号文献涉及一种成像设备、记录、再现设备。其中，图像实时显示在寻像器上。在寻像器模式下，CCD接口把图像生成单元提供的图像数据水平分量稀化为三分之一，还实现伽马校正等，将图像数据传送到摄像机。摄像机对图像数据进行数据变换和解像度变换，最后把数据发送到寻像器。

    第八，色彩控制技术。例如，97109719.4号文献涉及一种数字摄像机的彩色滤波装置及其实施方法。该装置包括一个亮度处理器、彩色信号处理器、控制单元、用于存贮彩色数据的彩色存贮器。其中，彩色存贮器由控制单元控制，当控制单元切断彩色处理器的输出时，提供一个由用户选定的彩色数据，从而完成彩色滤波，并将选定的彩色数据与亮度数据相组合。

    第九，图像处理技术。例如，200410102850.9号文献涉及一种实现动态图像特效处理的电脑摄像头及方法。200510137442.1号文献涉及一种可实现图像显示格式转换的数字摄像装置及方法。200410053044.7号文献涉及一种基于图像信息处理技术的压力测量与分析装置。03125551.5号文献涉及一种图像处理设备，图像处理方法，记录介质及程序。200410059749.X号文献涉及一种图像信号处理装置。99816096.2号文献涉及一种使用编程的并行计算机实现图像处理功能和控制的技术。03818617.9号文献涉及一种摄像系统及图像处理程序。其中，摄像系统在动态情况下取得对噪声产生影响的信号电平，以及拍摄时的CCD温度、曝光时间、增益等的要素，通过噪声推测部，如以像素单位来推测CCD上的噪声电平，通过降噪部来抑制影像信号中该噪声电平以下的信号成分，并根据光学黑区域的信号的方差和温度的相关关系，在噪声推测部内推测CCD的温度，还以噪声推测部计算信号电平并把其作为局部区域的平均值。

    第十，数据存储、处理技术。例如，99108506.X号文献涉及一种存储不间断数字视频流的方法和装置。02123321.7号文献涉及一种用于在数字摄像机和主机间传送数据的方法和系统。02144215.0号文献涉及一种记录装置及其控制方法和记录媒体。

    第一，全景显示技术。例如，200480018781.1号文献涉及一种提供矩形格式的实时全景视频图像的方法：提供全景环状透镜系统来捕获360°可视环状图像；将该360°可视环状图像聚焦在摄像机像平面上；将上述输出的数据信号发送到个人计算机；使用该个人计算机将环状图像展开为至少30fps速率的，实质上无失真的矩形图像；在可视显示器上呈现该矩形图像。

    第十二，监控方法。例如，200510088799.5号文献涉及一种利用无线终端对家庭环境进行监控的系统及实现方法。00100425.5号文献涉及一种码头、船舱数字视频实时监控系统及方法。02115324.8号文献涉及一种多媒体智能监控方法和系统。02800433.7号文献涉及一种在视频监视系统中输出视频图像的方法。01803285.0号文献涉及一种跟踪一幅数字图象中的一个感兴趣的目标的方法和装置。[Page]200410073060.2号文献涉及一种被动摄像及传送方法，还涉及CMOS影像传感器和CCD构成的摄像装置，以及摄像手机。摄像装置通过一接收单元接收一命令信息，当命令信息被一处理单元确认为正确时，处理单元使摄像装置进入摄像状态，摄取视场内的成像信息，并将成像信息发送到显示装置。

    第十三，监控装置。例如，00127443.0号文献涉及一种家庭远程医疗监护和咨询智能系统。200410053048.5号文献涉及一种具有交通监控专用功能的智能摄像机及其智能摄像方法。02136064.2号文献涉及一种压缩显示单元与手提记录单元有线或无线相连的数字摄像机。该摄像机包括：摄像处理压缩显示单元、手提式的记录重放单元、将上述摄像处理压缩显示单元和上述记录重放单元有线或无线连接的双向传输单元。02800960.6号文献涉及一种基于个人计算机的带有多个USB摄像机的数字录像机系统，该系统可处理多台串联的位于距该系统长达50米远的USB摄像机发送的多信道数字图像数据。

    第十四，视频遥感绘图技术。例如，200510003365.0号文献涉及一种地理数据收集装置，包含测定对象物的测定点的数字图像的摄像部；GPS装置；检出拍摄方向的方位传感器；显示拍摄图像的显示部；接收用以校正上述GPS装置的测定结果的校正信息的接收部；以及基于校正信息校正该测定结果求出校正位置数据，并将该摄像部取得的图像与校正位置数据关联后存储到存储部的控制运算部。

    第十五，显微摄像技术。例如，99109743.2号文献涉及一种用于显微镜的采用数字摄像机的图象处理系统。该系统包括：机架，数字摄像机安放在其上；固定装置，用于将所述机架连接到显微镜的连接器上；设置在固定装置中的放大透镜，用于放大由显微镜管中的物镜放大的图象；设置在固定装置中的球差校正透镜，用于校正由包含在数字摄像机中的透镜引起的球差；和设置在固定装置中的色差校正透镜，用于校正色差。

    第十六，手机摄像技术。例如，200410024001.6号文献涉及一种手机摄像中图像数据和声音数据同步播放的方法。200380109538.6号文献涉及一种配备有摄像机的移动终端。99801217.3号文献涉及一种可以实施多媒体视频通信的个人数码摄像终端，尤其手机。03154093.7号文献涉及一种用于控制移动通信终端中的数字摄像机摄像的装置和方法。选择摄像功能时，该终端把校验摄像状态通知功能单元。如果摄像状态通知功能单元没有处于正常状态，则不执行摄像。如果摄像状态通知功能单元处于正常状态，则执行预置的摄像状态通知功能，同时进行摄像。当通过使用移动终端的数字摄像机进行摄像时，可以通过扬声器输出语音信息或声音，或通过发光二极管输出某些发光的图形，来指示有关摄像的状态。

    总之，“全民摄像”产生的数据流远远超过传统娱乐、媒体产业产生的数据流。控制前一数据流的专利会威胁那些适用后一数据流的标准、技术、产品，使之最终退出市场。我国该领域80%以上的发明专利申请来自国外企业，尤其日本企业公开的发明专利占大多数。本土企业公开的相关发明专利申请不到10%。凭借雄厚的专利实力，日本企业主导的标准、技术、产品可望长期占领我国数码摄像软硬件市场，并能深刻影响其他下游标准、技术、产品的发展前途。