摘要：文章首先對高動態范圍成像(HDR)技術進行了介紹，然后通過對HDR成像技術進行相關的檢索和分析，從全球和國內申請量趨勢、全球和國內申請人、全球申請目標國以及典型專利等方面，橫向和縱向比較了國內外的發展趨勢以及差距。最后對HDR成像技術的未來發展做了小結和展望。
關鍵詞：HDR;專利分析;專利布局
1概述
高動態范圍(HighDynamicRange，HDR)成像是指捕捉、存儲、傳輸和顯示真實世界光亮廣泛范圍并進行精確表示。HDR圖像的主要特點是高對比度、高位深度，層次豐富，畫面真實感強，可更真實地還原出逼近真實場景的光影效果。與著重進一步提高清晰度的UHDTV(Ul-traHighDefinitionTV)等技術相比，HDR技術不但能夠在戶外、影院等大空間應用領域，更能在室內、家庭等小空間應用中提供更具臨場感、更好視覺體驗的觀影效果。
因此，HDR技術必將在數字視頻領域得到廣泛應用，而HDR視頻傳輸、廣播、顯示系統將是未來消費電子領域發展的必然趨勢。HDR成像的研究起步于上世紀90年代，發展至今，HDR成像在計算機視覺、衛星遙感、醫療影像、虛擬現實、國防軍事等領域取得了廣泛應用，并且成為學術界和各大廠商的研究熱點。本文通過HDR成像技術的專利發展狀況來分析HDR技術的目前發展狀況。
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2國內外專利申請概況
針對HDR成像技術，分別在中文文摘數據庫(CN-ABS)和德文特世界專利索引數據庫(DWPI)中進行了檢索，在全球和中國國內范圍內從申請量、申請人以及目標國角度進行了專利現狀和發展趨勢的分析。
2.1申請趨勢分析
HDR成像的研究起步于上世紀90年代，出了HDR成像技術公開日截止到2019年12月31日全球和國內專利申請量情況。早在1995年就開始有涉及HDR成像的專利申請，不過早期申請一般僅僅涉及高動態范圍這一概念。之后相關專利的不管是全球專利申請量還是國內專利申請量整體上都一直處于增長趨勢。對于全球專利申請量，僅在2002年和2007年有些許回落，之后一直快速穩步增長，其中2013-2016年申請量增幅尤其明顯，并在2016年達到最大年申請量565件，之后申請量開始下降，尤其是2019年的申請量一下子下降到2008年左右的水平，可見，該領域技術已經日益成熟，各科技公司的研發重點開始向其他方面轉移。而對于國內專利申請量，其發展趨勢與全球專利申請量發展趨勢基本相同，同樣也是2013-2016年是快速穩步增長時期，并在2016年達到年最大申請量356件，之后申請量開始回落。可見，對于HDR成像技術的研究，國內公司一直緊跟著全球科技公司的步伐。
2.2專利申請人分析
國內專利申請人分布情況，為了便于分析，僅僅展示了申請量排名前二十的申請人。對于全球專利申請人，由表1可以看出，日本在HDR成像技術的研究方面處于領先地位，申請量排名前兩位的申請人均是來自日本的公司，分別為佳能株式會社和索尼公司，除此之外，其他我們熟知的例如松下、夏普等日本公司的申請量也在前二十的排名中占據一席之地。實際上，這與我們在日常生活中關于相機類電子產品的多數廠商是日本公司的直觀感受是一致的。來自美國公司的申請量緊跟其后，杜比實驗室特許公司、高通股份有限公司和湯姆遜股份有限公司的申請量分別位于申請量前五位的后三位。
同時，還可以看出，上榜的美國公司是最多的，可見，美國公司對于HDR成像技術的研究也處于領先的地位。值得一提的是，國內的兩個申請人——廣東歐珀移動通信有限公司和華為技術有限公司也榜上有名，尤其是廣東歐珀移動通信有限公司的申請量排名第七，廣東歐珀移動通信有限公司在國內的申請量排名第一，可見，廣東歐珀移動通信有限公司是國內關于HDR成像技術研究方面的佼佼者，創新能力可見一斑，同時也說明該公司具有知識產權保護和專利布局意識。不過略有遺憾的是，在HDR成像技術方面，跟廣東歐珀移動通信有限公司同樣具有創新能力和專利布局意識的國內公司并不多，在國內申請人中，大部分申請人與全球專利申請人基本是一致的，真正的國內公司或高校實際上只有七家，占比一半不到，這說明在創新能力和專利布局意識方面，我國企業和高校要想趕上發達國 家的企業和高校的水平，還有很長的一段路要走。
2.3全球專利目標國分析
為了便于分析，僅提取了申請量排名前十位的國家或地區進行分析，分別是美國、中國、日本、歐盟、韓國、中國臺灣、印度、澳大利亞、德國和加拿大。通過全球專利申請目標國或地區分布，我們可以一窺就HDR成像技術而言各科技公司更希望自己的專利在哪些國家或地區得到保護，換言之，他們更希望在哪些國家或地區的市場推出他們與受保護專利相關的產品。從圖中容易看出，目標國為美國的申請量占申請總量的29%，目標國是中國的申請量緊跟其后，占申請總量的25%。可見，目標國為美國和中國的申請量的總量之和超過申請總量的一半以上，可謂是該領域的半壁江山都被美國市場和中國市場瓜分。當然，這也是側面反映了全球第一大經濟體和第二大經濟體的強大的市場吸引力。目標國或地區為日本、歐盟和韓國的申請量分別為14%、12%和7%，分別排在第三名、第四名和第五名，剩下的12%的份額則由剩下的五個國家或地區分享。
2.4典型專利
HDR成像技術中一個很重要的研究方向是如何獲得HDR圖像。通過對目前公開的全球專利申請進行分析梳理，為了獲得HDR圖像，可以粗略地劃分為三種方法：第一種是通過使用圖像信號處理的算法來增強從圖像傳感器輸出的圖像數據的動態范圍和質量;第二種是通過獲得具有不同曝光量的兩個或多個圖像并合成這些圖像來提高動態范圍;第三種是通過在圖像傳感器的單個像素中配置具有不同敏感度的多個像素來獲得兩個圖像數據，在相同的曝光時間中從具有不同的敏感度的多個像素產生的像素數據顯示出與通過不同的曝光量產生的圖像數據具有相同的效果，通過兩個像素產生的圖像數據被合成和修正，從而獲得高動態范圍圖像。申請人為廣東歐珀移動通信有限公司、公開號為CN106454149B的專利中，公開了一種獲得HDR圖像的方法：依據預設的策略，控制輔圖像傳感器中，與同一濾光單元對應的n個相鄰的像素點分別處于不同的曝光量下。
分別通過主圖像傳感器和輔圖像傳感器獲取被拍攝物的第一圖像和第二圖像;將第二圖像進行拆分處理，得到與第一圖像中包括的像素數量相同的第三圖像;將第三圖像和所述第一圖像進行合成處理，得到所述被拍攝物的高動態圖像。申請人為佳能株式會社、公開號為JP5767485B2的專利中公開了一種獲得HDR圖像的方法：獲得使用第一曝光拍攝的第一圖像和使用高于所述第一曝光的第二曝光拍攝的第二圖像，根據所述第一圖像創建作為合成處理的基準使用的第三圖像，通過使用預先與所述第三圖像的像素值相關聯的加法系數對所述第一圖像和所述第二圖像進行加權合成來創建HDR圖像。
申請人為杜比實驗室特許公司、公開號為US8135230B2的專利中公開了一種提高圖像數據的動態范圍的方法，其發明點在于將亮度提高函數應用于低動態范圍圖像數據以生成高動態范圍圖像數據。申請人為三星電子株式會社、公開號為US8547451B2的專利中，公開了一種獲得HDR圖像的方法，其發明點在于通過基于應用不同的曝光時間獲得的圖像，來獲得HDR圖像。
3結束語
本文對HDR成像技術的全球專利申請和國內專利申請進行了研究分析，全球專利申請量和國內專利申請量都在2016年達到峰值，之后穩步發展。日本在HDR成像技術的研究方面處于領先地位，申請量排名前兩位的申請人均是來自日本的公司。國內企業的創新能力和專利保護意識相比國外公司依然有一定的差距。值得慶幸的是，以廣東歐珀移動通信有限公司為代表的國內公司正在努力迎頭趕上，期待在不遠的未來能看到更多中國公司的身影。
參考文獻：
[1]孫婧，徐巖，段綠茵，等.高動態范圍(HDR)技術綜述[J].信息技術，2016(5)：41-45.
[2]劉穎，王鳳偉，劉衛華，等.基于亮度分區模糊融合的高動態范圍成像算法[J].計算機應用，2019(9)：1-9.
[3]惠慧，朱林林，何大治.HDR技術及標準發展情況[J].電視技術，2016(3)：76-78.
作者：楊哲
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