涉及計算機圖形的發明專利保護客體的研究

穆 瀅，戴 雷，李婉怡，馬麗莉，羅 坤，張琳琳，裴素英

（國家知識產權局專利局 專利審查協作北京中心，北京 100190）

1 涉及計算機圖形技術的專利申請概況

計算機圖形學狹義上是一種研究基于物理定律、經驗方法以及認知原理，使用各種數學算法處理二維或三維圖形數據，生成可視數據表現的科學。由于其具有可視性，因此與電視、圖像等技術領域密切相關，電視節目中大量使用的虛擬圖文技術，例如3D臺標、3D節目logo、晚會片頭特效、新聞節目片頭特效、體育比賽慢動作回放過渡特效、虛擬天氣預報、立體圖形效果廣告等，都是基于計算機圖形技術實現的。但圖形和圖像概念之間是有區別的，圖形通常由點、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩等非幾何屬性組成。即圖形既含有非幾何屬性，也含有幾何屬性，或者說更強調場景的幾何表示。而圖像通常由攝像機等設備進行采集，具備灰度或色度等非幾何屬性，一般不具有幾何屬性。

計算機圖形學發展的一個主要目的就是利用計算機產生令人賞心悅目的真實感圖形。為此，必須建立圖形所描述的場景的幾何表示，再用某種光照模型，計算在假想的光源、紋理、材質屬性下的光照效果。其主要應用領域包括計算機輔助設計與加工（如產品制造、建筑設計、服裝設計等領域的模型設計與顯示、性能分析及計算等），數據可視化（如醫學圖像處理，氣象、地質、財經和電磁等的計算機可視化），計算機動畫、廣告及娛樂（如虛擬圖文節目制作、過程控制、電子游戲等），虛擬現實系統（如虛擬演播室、虛擬醫療、虛擬作戰訓練等）。由于計算機圖形學在這些領域的成功運用，帶來了可觀的經濟效益，因此越來越多的發明專利申請涉及與計算機圖形學相關的技術。

本文為了獲知涉及計算機圖形技術的專利申請概況，對涉及該技術的中國專利申請進行了初步統計分析，獲得如圖1所示的2003～2011年涉及計算機圖形的中國專利申請數量趨勢圖，統計數據所使用的數據庫為S系統的CNABS數據庫和CPRSABS數據庫，其中涉及向中國國家知識產權局直接提交以及通過PCT專利合作條約進入中國國家階段的專利申請。

由圖1可知，在2003—2009年期間，申請數量呈現逐年遞增趨勢，且國內申請人的數量大幅度增長。圖中顯示2010年和2011年相關專利申請的數量比前一年度有一定減少，這是由于2010—2011年間大部分專利申請還沒有被公開，目前還不能從專利數據庫中獲得全部申請數據所致。可以看出隨著計算機圖形技術在國內的廣泛應用，相關的國內申請也呈逐年遞增的趨勢。

值得關注的是，在這些與計算機圖形有關的發明專利申請中，涉及專利權保護客體問題的案件占39.3%；在已經結案的案件中，涉及使用專利權保護客體法條進行評述的案件占23.3%；由于審查過程中使用涉及專利權保護客體法條進行評述而導致視撤或駁回的案件占8.67%。可見在此類申請中，涉及專利權保護客體問題的案件占有相當的比例。

由于計算機圖形自身具有區別于圖像的幾何屬性的特點，因此申請人撰寫這些權利要求時往往僅涉及對構成圖形的點、線、面、體等幾何元素的算法，沒有和具體技術領域相結合。單純的涉及幾何元素的算法的方案所解決的問題、采用的手段以及獲得的效果都是非技術性的，屬于一種單純的數學運算方法。而單純的數學運算方法是《專利審查指南2010》（以下簡稱《指南》）中明確排除的可授權客體。因此，對涉及客體問題的計算機圖形相關的典型案件進行深入的分析和討論是必要的。

2 對相關法律法規的理解

針對計算機圖形相關專利申請的客體審查，適用率最高的法條集中在專利法第二十五條第一款第（二）項的智力活動的規則和方法的認定以及專利法第二條第二款的發明的定義上。

專利法為專利權人提供的權利是禁止未經專利權人許可而進行對其專利產品的制造、使用、銷售、進口之類的生產經營活動，而不是用來禁錮人的思想或者思維活動。智力活動的規則和方法是指導人們進行思維、表述、判斷和記憶的規則和方法。由于其沒有采用技術手段或者利用自然規律，也未解決技術問題和產生技術效果，因而不構成技術方案[1]，本質上屬于人的思維活動，因此不能被授予專利權。

《指南》第二部分第一章第4.2節規定，在判斷涉及智力活動的規則和方法的專利申請要求保護的主題是否屬于可授予專利權的客體時，如果一項權利要求在對其進行限定的全部內容中既包含智力活動的規則和方法的內容，又包含技術特征，則該權利要求整體而言并不是一種智力活動的規則和方法，不應當依據專利法第二十五條排除其獲得專利權的可能性[1]。對于這類申請還需判斷其是否符合專利法第二條第二款所規定的發明定義。

專利法第二條第二款對發明專利給出了明確的定義，即發明是對產品、方法或者其改進所提出的新的技術方案，《指南》對技術方案也給出了明確的定義：技術方案是對要解決的技術問題所采取的利用了自然規律的技術手段的集合[1]。在判斷方案是否屬于技術方案時，除了判斷方案中是否包含技術特征外，還需要進一步判斷這些技術特征對于所要解決的問題和效果能否起作用，以及進一步判斷所要解決的問題和效果是否是技術問題和技術效果。對于涉及算法的發明，還應從權利要求出發，判斷其是否應用到了某一技術領域，并形成了在該技術領域內基于該算法的解決方案，以及基于該算法的解決方案是否采用了技術手段，解決了該技術領域的技術問題，獲得了相應的技術效果。

以下針對實際審查中的計算機圖形相關的典型案例，對涉及客體問題的認定、法條的運用進行了分析，并對權利要求的撰寫和修改給出了一定的建議。

3 案例分析

【案例1】（涉及專利法第二十五條第一款第（二）項）：

相關權利要求如下：一種用以提高圖形系統中直線生成效率的基于附屬平行六面體空間的面心立方網格直線生成方法，該方法包括，以菱形十二面體為體素的面心立方網格三維空間中，在三維方形網格的Bresenham方法的基礎上，利用附屬平行六面體空間的平行六面體與面心立方網格空間的體素之間的一一對應關系生成面心立方網格直線，其步驟為：1）建立離散面心立方網格空間的附屬平行六面體空間；2）分析面心立方網格空間體素及其對應的附屬平行六面體之間的鄰接關系；3）選取與平行六面體起點（x1，y1，z1）對應的菱形十二面體為當前體素；4）采用三維方形網格直線生成Bresenham方法，在平行六面體空間決定下一步所選取的平行六面體；5）根據當前平行六面體和選取的下一個平行六面體的相鄰關系、當前體素和下一個體素的相鄰關系，決定是否需要增加體素并選取合適的體素；6）若還沒到達終點（x2，y2，z2），則返回4），否則方法結束。

分析案例1的權利要求可知，該權利要求除主題名稱以外，對其起限定作用的全部內容均是利用純數學算法計算起始點到終止點之間的各直線上的體素坐標，獲得的效果僅僅在于由三維空間中的一系列點構成的直線坐標，解決的問題是如何生成三維空間中的三維直線，其所解決的問題、采用的手段以及獲得的效果都是非技術性的，屬于一種單純的數學運算方法，其算法過程中也未包括符合自然規律的技術手段，因此屬于一種智力活動的規則與方法，屬于專利法第二十五條第一款第（二）項規定的不授予專利權的客體。

本案啟示：申請人在撰寫與圖形學相關的專利申請的權利要求時，要避免將其撰寫為單純的圖形學的運算方法，不僅要在主題名稱中體現出其具體的技術領域（如圖形渲染、印刷、顯示等），還應將其中的運算對象與實際的技術領域中的物理量（如反射率、光照、顏色等）相關聯。需要強調的是，申請人在撰寫申請文件時就應注意避免出現客體缺陷，至少應在說明書中詳細描述相關技術內容，從而為權利要求的進一步修改提供依據。

【案例2】（涉及專利法第二條第二款）：

相關權利要求如下：一種在三角網格曲面上檢測臍點的方法，其特征在于，步驟包括：步驟1：輸入具有對象形狀數據信息，并對具有對象形狀數據信息的三角網格曲面進行預處理，創建三角網格的翼邊數據結構，按照三角網格的拓撲鄰接關系組織成數據存儲結構；步驟2：根據三角網格每個頂點的相鄰點、相鄰邊和相鄰面信息，求出每個頂點對應的法向，主方向與主曲率；步驟3：對三角網格的每個三角形選擇一個原點，將所在三角形平面作為xy面，建立三角形局部直角坐標系；步驟4：對三角形每個頂點，以對應兩個主方向及法向建立局部直角坐標系，所述局部直角坐標系是蒙日（Monge）坐標系……步驟9：利用解坐標線性插值三角形的三個頂點，插值點即為三角網格曲面上的臍點，輸出并存儲臍點坐標，顯示臍點。

該權利要求中給出了特征“……輸入具有對象形狀數據信息……”、“……輸出并存儲臍點坐標，顯示臍點”，其中前者是為后續算法提供數據源，后者是將算法結果輸出并顯示，而數據的輸入、輸出、顯示為本領域在處理數據前后應采用的公知步驟，它們未對解決的問題和實現的效果起作用。除此以外，創建三角網格的翼邊數據結構、計算各個頂點的法向、主方向與主曲率、對三角形的每個頂點建立蒙日坐標系、將每個頂點在其蒙日坐標系下的形狀算子在三角形局部坐標系下局部參數化等步驟，實質上是采用了一系列的數學手段，所解決的問題本質上是一個數學優化問題，不是技術問題，采用的手段是優化過程中的數學手段，也不是技術手段，其所要實現的效果也不是技術效果。因而該權利要求不符合專利法第二條第二款的規定。

本案啟示：權利要求在對其進行限定的全部內容中既包含智力活動的規則和方法的內容，又包含技術特征的，則該權利要求就整體而言并不是一種智力活動的規則和方法，但不屬于智力活動的規則和方法并不意味著其一定滿足專利保護客體的要求。并非權利要求中的任何技術特征均能構成解決技術問題并取得相應技術效果的技術手段，還需要進一步判斷這些技術特征對于所要解決的問題和效果能否起作用，以及進一步判斷所要解決的問題和效果是否是技術問題和技術效果，即判斷是否符合發明的定義。只有采用的技術手段解決了發明所要解決的技術問題并產生相應技術效果才構成技術方案，才屬于專利法保護的客體。

【案例3】（涉及專利法第二十五條第一款第（二）項，修改后授權）：

相關權利要求如下：一種利用開放曲線和臨近的閉合曲線構建新的閉合曲線的方法，包括以下步驟：1）定位開放曲線的首段和末段三次貝塞爾曲線；2）定位開放曲線與臨近的閉合曲線首末交點并修改開放曲線：基于開放曲線的首段和末段三次貝塞爾曲線的控制點定位與閉合曲線的首末交點，并通過修改首段和末段三次貝塞爾曲線以實現整個開放曲線的修改；3）構建兩條新的閉合曲線：利用開放曲線的首段和末段三次貝塞爾曲線與閉合曲線的首末交點構成兩條新的閉合曲線。

一通時的審查結論：權利要求請求保護一種利用開放曲線和臨近的閉合曲線構建新的閉合曲線的方法，其內容僅僅涉及單純的數學算法，利用曲線之間的交點構成新的閉合曲線，屬于專利法第二十五條第一款第（二）項所述的智力活動的規則和方法的范圍，因此不能被授予專利權。

一通答復修改后的權利要求：一種包裝陷印中利用開放曲線和臨近的閉合曲線構建新的閉合曲線的方法，所述的閉合曲線所圍成的區域為包裝陷印區域，所述的開放曲線為用戶在包裝陷印區域周圍所畫的一條與閉合曲線相交或不相交的非閉合曲線，該方法包括以下步驟：1）定位開放曲線的首段和末段三次貝塞爾曲線……3）構建兩條新的閉合曲線：利用開放曲線的首段和末段三次貝塞爾曲線與閉合曲線的首末交點構成兩條新的閉合曲線。

后續審查：審查員接受了申請人的針對客體問題的修改，最終本申請被授權。

本案啟示：如果權利要求單純涉及計算機圖形的建模、繪圖、曲面分割、曲線線段的計算等方法，沒有涉及具體的技術領域，那么其屬于一種單純的數學計算方法，僅僅涉及智力活動的規則和方法，不屬于專利權保護客體。但是如果該申請的說明書中記載有該方法應用的具體技術領域，且計算方法的過程中的各計算對象，輸入輸出變量，數據，信息等具有的明確的物理含義，則可以依據說明書的記載，通過修改權利要求來克服客體問題，進而達到授予專利權的目的。例如在本案中，修改后的權利要求加入具體的技術領域“包裝陷印”，將計算過程中的“閉合曲線所圍成的區域”賦予“包裝陷印區域”的技術屬性，將“開放曲線”賦予“用戶在包裝陷印區域周圍所畫的一條與閉合曲線相交或不相交的非閉合曲線”的技術屬性，那么該權利要求就屬于能夠授予專利權的客體了。也就是說對于涉及計算機圖形的申請需要在權利要求中明確其所應用的具體技術領域，體現出采用所述方案解決了該技術領域中的技術問題并獲得了技術效果[2-3]。

4 總結

計算機圖形學具有該學科自身的特點，由此產生了與計算機圖形學有關的發明專利申請中涉及專利法保護客體的問題。本文通過對涉及不同專利法保護客體法條的典型案例的對比分析，提出了此類專利申請的權利要求撰寫時應符合的專利法的相關規定，以及為了獲得穩定且適當的專利權，對此類專利申請的權利要求修改方式的建議，供需要撰寫和修改該類專利申請的申請人進行參考，也可為涉及電視、圖形圖像等相關技術領域專利申請文件的撰寫和修改提供借鑒。

[1]中華人民共和國國家知識產權局.專利審查指南（2010）[EB/OL].[2012-08-02].http://219.239.26.3/download/9684714/36892187/3/pdf/20/202/1293923383572_714/sczn2010.pdf.

[2]中華人民共和國國家知識產權局.審查操作規程（2011）[EB/OL].[2012-08-02].http://www.sipo.gov.cn/mtjj/2011/201104/t20110413_597578.html.

[3]尹新天.中國專利法詳解[M].北京：知識產權出版社，2011.