紅外人體檢測技術(shù)專利分析

摘? 要：對紅外人體檢測技術(shù)的原理、發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并且以CNABS中公開的專利文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，在CNABS中利用檢索式“人s紅外s（檢測or感應(yīng)or識別）”對2001年—2020年公開的涉及紅外人體檢測技術(shù)的專利進(jìn)行了檢索，利用incoPat專利分析軟件對檢索結(jié)果進(jìn)行了篩選，獲得與紅外人體檢測技術(shù)密切相關(guān)的專利數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)，對專利申請量的發(fā)展趨勢、申請人的分布概況以及所涉及到的主要技術(shù)分支進(jìn)行了介紹，并結(jié)合技術(shù)發(fā)展的客觀規(guī)律進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：紅外人體檢測;專利;申請量;申請人;技術(shù)分支

Abstract：The principle and development status of infrared human detection technology are introduced in detail，and based on the patent literature published in CNABS，the retrieval type “human s infrared s （detection or induction or recognition）” is used in CNABS searches for patents related to infrared human detection technology published from 2001 to 2020，and uses the incoPat patent analysis software to screen the search results to obtain patent data closely related to infrared human detection technology. Based on this，The development trend of the number of patent applications，the distribution of applicants and the main technical branches involved are introduced，and the analysis is combined with the objective laws of technological development.

Keywords：infrared human detection;patents;application volume;applicants;technical branches

0? 引? 言

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，簡稱IOT）連接的是世間萬物，通過先進(jìn)的識別、傳感技術(shù)，把所有物體的狀況轉(zhuǎn)化為各種參數(shù)，再通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息共享，形成一個(gè)關(guān)聯(lián)萬物的網(wǎng)絡(luò)。物與人之間的交互關(guān)聯(lián)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要分支。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，紅外傳感器在人體檢測方面的應(yīng)用得到了廣泛的開發(fā)。

常用的紅外探測器有主動式紅外探測器、被動式紅外探測器。主動式紅外探測器的工作原理是紅外射線被探測器的發(fā)射端發(fā)出并被接收端接收，當(dāng)有物體經(jīng)過發(fā)射端與接收端之間時(shí)，紅外信號被阻斷，接收端無法接收到紅外射線，產(chǎn)生報(bào)警信號[1]。該種探測技術(shù)不能對入侵對象進(jìn)行區(qū)分，尤其是無法區(qū)分人體和非人體。

被動式紅外探測器一般由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、處理電路組成。其中熱釋電紅外傳感器檢測的原理是：在溫度發(fā)生變化時(shí)，晶體內(nèi)部自發(fā)極化強(qiáng)度發(fā)生改變，在晶體表面產(chǎn)生電荷集聚。被動式紅外探測器包括兩個(gè)反向串聯(lián)的熱釋電元件，環(huán)境背景紅外輻射對兩個(gè)熱釋電元件具有相同的作用，由于晶體元件產(chǎn)生的電荷將相互抵消，消除了環(huán)境因素干擾。熱釋電紅外檢測只有在紅外輻射強(qiáng)度變化時(shí)，才有信號輸出;如果紅外輻射穩(wěn)定不變，檢測器輸出信號將為零。因此，必須對紅外輻射進(jìn)行調(diào)制，使其產(chǎn)生輻射變化，常用的調(diào)制器件為菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡由多層、不同焦距的透鏡組成，各透鏡的法線匯聚于熱釋電元件中心，以形成等間距視場分布。當(dāng)人體進(jìn)入任何一個(gè)視場時(shí)，熱釋電元件接收的熱能發(fā)生變化，原有熱平衡被打破，產(chǎn)生電信號輸出[2]。通過對被動式紅外探測器輸出信號的頻率、圖像信息等進(jìn)行處理，可以準(zhǔn)確地識別出人體熱源，因此，基于被動式紅外探測器的人體檢測技術(shù)在安防、智能家居等領(lǐng)域被廣泛采用。

近年來，我國紅外人體檢測技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，專利申請量大幅提高，對這些專利數(shù)據(jù)的分析，可以揭示我國紅外人體檢測技術(shù)目前的專利現(xiàn)狀和預(yù)示未來的發(fā)展趨勢，為相關(guān)企業(yè)和個(gè)人的技術(shù)研發(fā)和專利申請?zhí)峁﹨⒖肌?/p>

1? 紅外人體探測專利技術(shù)分析

作者就職于國家知識產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作廣東中心，長期從事光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)明專利實(shí)質(zhì)審查工作，尤其是紅外檢測技術(shù)領(lǐng)域。下面在中國專利文摘（CNABS）數(shù)據(jù)庫中對2001年—2020年期間涉及紅外人體檢測技術(shù)的專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過在數(shù)據(jù)庫中檢索“人s紅外s（檢測or感應(yīng)or識別）”獲取分析樣本，并利用incoPat專利分析軟件對分析樣本進(jìn)行篩選后，對專利申請量的發(fā)展趨勢、申請人的分布概況以及所涉及到的主要技術(shù)分支進(jìn)行分析。

2001年—2020年間CNABS數(shù)據(jù)庫中公開的涉及紅外人體檢測技術(shù)的專利申請量發(fā)展趨勢如圖1所示，從圖中可知，涉及紅外人體檢測的專利申請量整體呈逐年上升趨勢。其中，2006年—2017年是該技術(shù)的飛速發(fā)展期，專利申請量增長迅猛。主要原因是：這些年來物聯(lián)網(wǎng)作為新一代技術(shù)發(fā)展方向，吸引了眾多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域大力投入，直接促進(jìn)了智能家居、人工智能、安防等技術(shù)的飛速發(fā)展;同時(shí)，國家深入實(shí)施知識產(chǎn)權(quán)強(qiáng)國戰(zhàn)略，頒布了眾多激勵政策，并逐步加大了對知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度，直接提高了社會公眾的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識，刺激了社會各界的專利申請積極性。自2017年后申請量逐年下跌，一方面原因是，紅外人體檢測技術(shù)自身技術(shù)門檻不高，專利申請所涉及的技術(shù)分支主要側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用而非紅外檢測技術(shù)本身，在相關(guān)應(yīng)用技術(shù)專利申請經(jīng)過飛速發(fā)展期之后趨于飽和;另一方面在于，社會各界對于專利申請質(zhì)量的要求越來越高，從重視量的階段進(jìn)入重視質(zhì)的階段。

圖2示出了該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的重點(diǎn)申請人分布，從圖中可以看出該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的重點(diǎn)申請人集中度非常低，專利持有非常分散，這與紅外人體檢測技術(shù)領(lǐng)域的專利申請偏重應(yīng)用有關(guān)。例如國家電網(wǎng)公司、國網(wǎng)河北省電力公司所申請的專利主要涉及紅外人體檢測技術(shù)在變電站以及高壓傳輸線路上的應(yīng)用，用于避免人員觸電，提高生產(chǎn)安全性;另外，長虹電器、巨揚(yáng)電器、格力電器等公司所申請的專利集中于家電領(lǐng)域，如空調(diào)、冰箱、空氣凈化器、電視、照明等，主要用于智能家居自動檢測人體以智能控制和調(diào)節(jié)家用電器。

圖3為利用incoPat專利分析軟件對檢索結(jié)果進(jìn)行分析，智能提取的技術(shù)領(lǐng)域分支，中間圓環(huán)代表該技術(shù)領(lǐng)域的粗略分支，外環(huán)是對各粗略技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步細(xì)分，各區(qū)域的大小代表該技術(shù)分支下申請量的占比。從圖中可以看出紅外人體感應(yīng)技術(shù)的主要涉及領(lǐng)域包括：（1）人體紅外感應(yīng)系統(tǒng)，主要涉及新的紅外傳感器結(jié)構(gòu)、人體紅外信號處理方法等，主要目的是提高人體檢測的準(zhǔn)確性、靈敏性;（2）智能家居，如空調(diào)、智能垃圾桶、紅外人體感應(yīng)開關(guān)、感應(yīng)發(fā)光、飲水機(jī)、自動沖水、自動廣告等，主要用于根據(jù)人體進(jìn)入或離開來智能開啟或關(guān)閉家用電器;（3）安防系統(tǒng)，如報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等，主要用于防盜、防竊，以及避免或提醒人員進(jìn)入危險(xiǎn)場所。

從圖4中可以看出，紅外人體檢測技術(shù)專利主要集中的分類領(lǐng)域?yàn)椋海?）“G08B信號裝置或呼叫裝置、指令發(fā)信裝置、報(bào)警裝置”“G05B一般的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于這種系統(tǒng)或單元的監(jiān)視或測試裝置”，涉及內(nèi)容主要為安防報(bào)警器;（2）“F21V照明裝置或其系統(tǒng)的功能特征或零部件”“F21S非便攜式照明裝置或其系統(tǒng)”“F21Y涉及到光源的構(gòu)成，與F21L、F21S和F21V相結(jié)合的引得分類表”，涉及內(nèi)容主要為根據(jù)人員進(jìn)入或離開控制照明裝置開關(guān)、明暗、色溫、顏色等參量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、氛圍照明等智能控制;（3）“H04N圖像通信，如電視”“G06K數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)表示”“G09F顯示、廣告、標(biāo)記”，涉及內(nèi)容主要為智能控制電視、多媒體設(shè)備的開關(guān)、明暗、色彩、播放模式、角度等，以提高用戶的觀影體驗(yàn);（4）“G07C時(shí)間登記器或出勤登記器、登記或指示機(jī)器的運(yùn)行”，涉及內(nèi)容主要為門禁系統(tǒng)、計(jì)數(shù)系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)等，用于提高門閘的智能性，以及用于公共場合，如公園、商場、景點(diǎn)、展廳、道路交通等的人數(shù)統(tǒng)計(jì)、人流控制等;（5）“F24F空氣調(diào)節(jié)、空氣增濕、通風(fēng)、空氣流作為屏蔽的應(yīng)用”，涉及內(nèi)容主要為依據(jù)人員自身狀態(tài)進(jìn)行空調(diào)、空氣凈化器、通風(fēng)換氣裝置、加濕器等的智能開關(guān)、風(fēng)向風(fēng)力調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)等。

圖5示出了各分類領(lǐng)域下專利申請量的發(fā)展趨勢，圖中氣泡的大小表示申請量的多少。從圖中可以看出，各技術(shù)分支下專利申請量的發(fā)展趨勢整體相似，前面提到2006年—2017年是飛速發(fā)展期，2017年各分支下申請量均達(dá)到峰值，2017年后申請量逐年下跌，與該技術(shù)領(lǐng)域整體的申請量發(fā)展趨勢也相符。

2? 結(jié)? 論

綜上所述，近年來我國在紅外人體檢測技術(shù)上取得了較大的發(fā)展，本文對紅外人體感應(yīng)技術(shù)的原理進(jìn)行了介紹，對涉及紅外人體檢測技術(shù)的專利進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，對專利申請的趨勢、申請人的分布、涉及的技術(shù)分支等進(jìn)行了深入的分析，對我國企業(yè)進(jìn)行紅外人體檢測技術(shù)的研發(fā)和專利申請工作具有重要的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李峻薇，占志彪.一種主動紅外探測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].安防科技，2008（4）：30-32.

[2] 李博雅，李方敏，劉新華，等.基于PIR Sensor的單目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，27（9）：1214-1220.

作者簡介：武曉衛(wèi)（1986—），男，漢族，河南洛陽人，助理研究員，工程碩士，畢業(yè)于華南師范大學(xué)信息光電子科技學(xué)院，主要研究方向：光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)明專利實(shí)質(zhì)審查。