便攜式終端觸控手勢交互技術專利分析

李錦川

(國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心,河南 鄭州 450000)

便攜式終端觸控手勢交互技術專利分析

李錦川

(國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心,河南 鄭州 450000)

本文首先介紹了觸控手勢交互技術的基本概念;然后通過對檢索的專利申請進行分析,將終端觸控技術分為三個發展階段,列舉了每個階段有代表性的專利申請,并對比了不同階段相關專利申請的年申請量;最后分析了各個公司在終端觸控技術上的專利申請量,并通過對三星公司的終端觸控操作申請專利分析,確定其技術發展路線。

終端;觸控;專利;技術路線

1 便攜式終端觸控手勢交互技術的基本概念

隨著觸摸屏在手機、平板電腦等便攜式終端上的廣泛應用,通過用戶輸入觸控手勢指令與終端進行信息交互的終端觸控技術發展迅速。

觸控技術是用戶在終端的觸摸屏或觸摸面板上,通過輸入相關的觸摸手勢,對終端進行控制操作,進行人機交互的技術。常用的用戶輸入手勢包括點擊、按壓、觸碰、滑動、拖動、拖拽以及手寫等方式。本文對便攜式終端觸控手勢交互技術的專利進行了檢索與分析。

2 便攜式終端觸控手勢交互技術發展路線

觸摸屏上的觸控技術發展可以分為3個階段。

2.1 第一發展階段。該階段申請時間主要分布于2007年之前,以在觸摸屏上進行單點觸摸輸入,模擬傳統的按鍵式終端操作,并通過設計相關算法提高觸摸精度的控制為主。1996年2月5日摩托羅拉公司申請了一種具有可移動殼體部件控制的無線電通信設備,其中顯示屏為觸摸式熒光顯示屏,可以接受用戶的按壓激活相應的功能；1999年10月20日三星電子株式會社申請了用于識別通過觸摸屏輸入的字符的裝置及其方法,可以在終端觸摸屏上進行字符的輸入；2002年10月16日蘋果電腦公司申請了一種用戶與計算設備的圖形用戶界面交互的改進方法,可以使用加速的滾動條,使用戶查看冗長的數據內容；2004年6月23日諾基亞公司申請了用于移動終端的多功能用戶界面輸入設備,在終端背面設置觸摸板,可以由背面的觸摸板向終端輸入內容；2006年11月30日蘋果公司申請了一種具有觸敏顯示器的設備,所述設備可以通過在觸敏顯示器上執行的手勢而被鎖定。

以上選取了2007年以前,由相關企業申請的與終端觸控手勢相關的有代表性的專利申請,可以看出,其中大部分專利都是基于終端上,通過點擊、拖拽、按壓等手段進行終端的觸控操作,或者使用相關的算法,糾正終端觸控手勢的識別,還有將傳統的鍵盤在觸控屏上實現通過點擊選取其中相關的數據,可以看出這個階段用戶的終端操作較為單一,主要集中在模擬傳統的按鍵手機,提高觸摸屏的觸控識別性能等方面［1］。

2.2 第二發展階段。隨著蘋果公司在2007年推出的蘋果手機第一代,以及提出了多點觸控技術等一系列的關于觸控技術的新技術,將觸控手勢技術推向了一個快速發展時期,出現了大量關于觸控技術的專利申請。

2006年12月29日蘋果公司申請了一種具有多重觸摸輸入的便攜式通信設備,可以根據用戶的多點觸摸進行終端相關觸摸對象的操作。2009年4月15日蘋果公司,利用多點感測設備進行的手勢操作,公開了一種涉及利用多點感測設備進行手勢操作的方法和系統,使用多點觸摸,確定了多種終端操作模式；2008年1月22日蘋果公司申請了一種利用多點感測設備作姿態,該專利較為全面地講述了多點觸摸的實現方式；2007年9月6日蘋果公司申請了一種通過應用啟發法來確定命令的觸摸屏設備、方法和圖形用戶界面,可以檢測與觸摸屏顯示器的一個或多個手指接觸,將一個或多個啟發法應用于所述一個或多個手指接觸以確定用于該設備的命令,以及處理該命令；2009年9月14日三星電子株式會社申請了一種根據多觸摸信號來管理具有觸摸屏的便攜式終端中的內容列表的列表管理方法和設備,根據用書輸入的多觸摸信號,改變列表的結構［2］。

以上列出了對于該階段觸控手勢技術引用量較大的若干專利申請,其中,蘋果公司的專利占了很大的比例,其余的公司,比如微軟公司、谷歌公司、三星、LG等也有一些相關的專利申請出現。在該階段,基于手機的觸控手勢技術得到快速發展,在終端解鎖、圖標列表的操作、文檔的排列、文字選擇等多個方面,專利申請量大幅增加如表1所示。

表1

2.3 第三個階段。隨著新技術的發展,出現了新的觸控技術發展方向。

2.3.1 柔性屏上的觸控手勢交互技術。2010年7月7日羅爾·弗特加爾等人申請了一種柔性顯示器的交互技術,用于取得自計算機系統輸入的交互技術,其基于檢測柔性顯示器表面的形狀、位置及方位的性質的方法及設備,這些形狀、位置及方位的性質通過用戶與這些顯示器表面的手動或手勢交互而定；2013年4月8日三星電子株式會社申請了一種柔性顯示設備和用于提供其UI的方法,接收顯示的UI上的輸入,使控制信號被發送到受控設備,其中,所述控制信號指示受控設備執行與所述輸入相應的受控設備的功能；2013年12月20日三星電子株式會社申請了一種用于與柔性裝置交互的方法及其用戶終端,檢測柔性裝置的物理變形；執行對應于物理變形與柔性裝置相關聯的交互。

2.3.2 懸浮觸控技術。2007年6月27日諾基亞公司申請了一種基于免接觸的手勢輸入,在設備的附近通過用戶操作的物理對象執行手勢,所述數據用于描述在執行所述手勢時用戶操作對象的呈現；以及將所述數據解釋為與至少一個對象相關；2012年11月19日北京三星通信技術研究有限公司申請了一種觸控操作的處理方法及設備,終端設備檢測操作物在屏幕外懸浮感應區域的懸浮位置,將懸浮位置映射到所述屏幕的對應位置；所述終端設備根據所述對應位置所在的區域類型,采用與所述區域類型對應的方式檢測所述操作物的懸浮觸控操作,并對所述懸浮觸控操作做出相應的響應；2013年3月7日東莞宇龍通信科技有限公司申請了一種終端和終端操控方法,在屏幕上懸浮一個標識,用戶可以通過對該標識的操作控制終端。

2.3.3 3D觸控交互技術。2008年10月10日微軟公司申請了一種使用音頻、視覺和觸覺反饋的三維對象模擬方法,通過其中利用音頻、視覺和觸覺反饋來創建用戶正與物理地形形象化的、三維(“3一D”)對象交互的感覺向具有觸摸屏設備的用戶提供多傳感體驗；2011年12月12日緯創資通股份有限公司申請了一種手勢輸入的方法及系統,通過使用成像裝置,探測用戶的手勢,并生成相關的手勢命令；2012年1月16日聯想(北京)有限公司申請了一種便攜式設備及其顯示處理方法,所述終端檢測用戶在終端邊緣的操作,生成調節命令,調節相應畫面的顯示效果。

2.3.4 基于指紋識別的觸控技術。2012年9月29日廣東歐珀移動通信有限公司申請了一種觸摸屏終端的解鎖方法,在用戶進行手勢觸摸解鎖時候,不斷檢測用戶的指紋,以進一步加強解鎖的保密性；2012年4月2日鴻富錦精密工業(深圳)有限公司申請了一種用于電子裝置中的操控方法及系統,用于用戶使用觸控手勢在觸摸屏上進行操作時,同時進行用戶指紋的檢測,增強了終端裝置的保密性。

3 便攜式終端觸控手勢交互技術重要申請專利的技術路線

基于以上檢索結果,對于終端觸控手勢的研究,主要分布于各個終端廠商中間,根據檢索結果,粗略地計算出各個廠商的申請量,如表2。

表2

以下以三星公司為例,分析其發展路線。2001年6月24日三星電子株式會社申請了一種用于控制數字移動站的短消息服務的裝置及其方法,其公開了使用觸摸屏供用戶輸入字符選項等；2004年11月30日三星電子株式會社申請了一種用于具有觸摸屏終端的指示設備和使用該設備的方法,其中具體說明了當用戶選擇指示器激活模式時,能通過在屏幕上顯示的指示器,精確指向預期項,以及根據所選擇的項,執行操作,容易選擇在觸摸屏上顯示的預期項；2007年2月25日三星電子株式會社申請了一種用于便攜式設備的基于觸摸板的輸入系統和方法,具有顯示器和觸摸板的便攜式設備的基于觸摸板的輸入方法確定是否通過所述觸摸板輸入了滾動信號,當輸入了滾動信號時基于所述滾動信號來以一方向跨過所述顯示器滾動當前顯示,以及顯示另一個顯示項目以作為滾動的結果；2007年6月27日三星電子株式會社申請一種基于手勢的用戶界面方法和設備,并具體公開檢測輸入位置,確定在檢測的位置可能輸入至少一個手勢,以及在屏幕上顯示與確定的至少一個手勢對應的至少一個向導；2009年9月24日三星電子株式會社申請了一種使用多觸摸來管理列表的方法和設備,檢測觸摸屏上輸入至列表的多觸摸信號,基于是否在等于或大于激活時間段的時間段上輸入所述多觸摸信號,利用選擇區來指定整個列表,以用于改變列表的結構,識別所述多觸摸信號所產生的手勢,根據所述手勢來擴展或收縮整個列表的結構,并在觸摸屏上顯示改變后的整個列表的結構。2010年5月26日三星電子株式會社,申請了一種對便攜式終端的鎖定模式進行解鎖的設備和方法,響應于用戶的手勢輸入,鎖定模式被解鎖,并且當對鎖定模式解鎖時可執行映射到提前定義的用戶手勢的功能；2012年8月16日三星電子株式會社申請了一種使用觸摸屏執行應用程序的終端和方法,顯示與應用程序對應的圖標,在顯示圖標的至少兩個獨立的位置檢測到多點觸摸事件或縮放手勢事件時,用于控制顯示面板顯示與圖標對應的應用程序的執行屏幕；2012年8月17日北京三星通信技術研究有限公司申請了一種電子裝置以及在電子裝置中控制虛擬場景中對象的方法,基于用戶對虛擬場景對象的操作,確定用戶輸入的交互指令。

表3

三星公司的終端觸控手勢交互式方面的專利申請,在內容方面與該方面的總體發展趨勢相似,在2007年之前,只是基于單點觸摸等方面有一些相關專利的申請,申請量不大,分布也不是很集中,有些觸摸屏交互技術只是在其他相關申請書的說明書中簡要做出說明；隨著觸控技術的發展,三星公司在觸控技術方面發展開始提速,其專門針對觸摸屏解鎖、工具欄滑動、圖標顯示等方面都進行多件專利申請,現在開始向新的觸控技術,諸如浮動觸控、三維技術、柔性屏交互技術發展；從專利申請量上看,在2007年開始,其相關方面專利申請量開始增長,在經過兩年的穩定期后,從2010年開始,該公司的相關申請量開始有了顯著的增長,此時在市場上憑借Galaxy系列觸屏手機慢慢開始占有最大的市場份額相吻合,此后連續幾年其在終端手勢互動方面研發投入加大,年專利申請量不斷增加；從另一方面也可以看出,不斷改進終端用戶交互技術,提高用戶體驗,是智能終端快速發展的重要保證。

4 結論

隨著觸摸屏技術的不斷發展,在終端上使用觸摸屏進行終端功能控制的終端觸控技術發展越來越快,并不斷開拓新的發展方向；消費者對終端的使用已經從之前的注重質量,到了現在越來越注重終端操作的便捷性與簡單化以及功能的全面性,對于廠商來說,是否能夠提供更好的觸控操作已經是決定廠商能否在市場上占據一席之地的重要保障。

［1］楊鐵軍.產業專利分析報告［R］.北京:知識產權出版社,2013.

［2］楊鐵軍.專利分析實務手冊［M］.北京:知識產權出版社,2012.

Patent Analysis of Portable Terminal Touch Gesture Interaction Technology

Li Jinchuan
(Patent Examination Cooperation Center of The Patent Office,SIPO,Henan,Zhengzhou Henan 450000)

This paper firstly introduces the basic concept of touch gesture interaction technology,and through the analysis of the retrieving patent application,the terminal touch technology is divided into three development stages, and the representative patent applications of each stage are listed,and the application of different stages of relative patent applications is compared,and finally each companyˊs patent application in terminal touch technology is analyzed,and through the analysis on Samsung Corpˊs terminal touch operation patent application,its technical development routeis determined.

terminal;touch;patent;technical route

TP391

A

1003一5168(2015)07一0007一3

2015一6一28

李錦川(1984一),男,碩士研究生,研究實習員,研究方向:觸摸屏交互技術、虛擬現實技術、圖像處理技術等。