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        聲紋識別專利技術分析

        2020-06-05 16:43  未知    閱讀:
        摘要
        聲紋識別(Voiceprint Recognition,VPR),就是把未知說話人的語音數據與已知的說話人的語音數據(樣本)進行匹配,通過一定的方法得到匹配的結果,以判定“兩個人”實際上是否為同一個人。本文利用專利文獻庫,統計和分析國內外有關聲紋識別技術的專利申請,梳理了聲紋識別的發展脈絡,對主要技術分支的申請量進行統計,同時對聲紋識別技術的核心專利和重要申請人進行分析。
        專利申請量年度分布
        本文通過對檢索所獲得該領域的專利申請進行統計和分析研究,最終確定的涉及聲紋識別的全球專利申請共 1080 件,總體發展趨勢呈現增長狀態。
        聲紋識別專利申請量逐步增長
        從全球申請整體趨勢來看,該技術的專利申請量基本上是不斷增長的,具體來看,在 2005 年之前有了初步的發展,這算是聲紋識別技術發展的第一發展階段,這一階段專利申請的增長趨勢較為緩慢,所申請的專利主要是一些基礎性專利。
         
        聲紋識別技術歷年發展趨勢
        聲紋識別技術發展趨勢
        2006 年至2009 年是技術發展的平穩期,不管是申請量還是增長率較之前都沒有亮點,這主要是因為全球經濟的發展狀況和互聯網的發展并沒有進入活躍期,聲紋識別技術并沒有找到廣泛應用的場景;而從 2010 年開始,隨著全球經濟的復蘇,以及移動通信技術、物聯網領域的發展,聲紋識別技術找到了更多更適合的應用場景,因此,這一階段的專利申請量逐年遞增。
        聲紋技術專利申請國分布情況
        該領域的申請主要分布于中國、日本、美國、韓國以及歐洲專利局,其中來自中國的專利申請占到 66%, 可見在該領域中雖然中國技術發展較晚,但是后期申請量不同小覷。
        聲紋識別領域全球專利申請的國家及地區分布圖
        聲紋識別領域全球專利申請的國家及地區分布圖
        而美國和日本兩個國家在該領域發展最早,前期儲備了一些突破性的技術專利,率先將聲紋識別技術應用于移動支付和聲紋鎖控中,可見,雖然其他國家在申請量上低于我國,但是在專利含金量上是領先中國的。
        聲紋識別應用場景分析
        從目前市面上的聲紋識別應用場景來看,聲紋鎖控、金融交易以及網絡支付等重要應用場景的申請量占到了一半以上,在近 5 年的申請量是顯著遞增的,這主要是由于物聯網技術以及人工智能領域的快速發展, 從而創造了一些適于聲紋識別技術大范圍應用的特定場景。舉例來說,2000 年的申請 US09624300 中公開了使用聲紋識別技術驗證車主的身份,以控制“解鎖并打開車門”。
        聲紋識別應用占比
        聲紋識別應用占比
        2007 年的申請 CN200710177819.5 中公開了使用此技術控制終端(臺式計算機、筆記本電腦、移動電話)的開機, 而在近幾年,聲紋鎖控除了應用在汽車、移動終端中,也應用于智能家居設備、可穿戴設備、手機應用的喚醒、重要文件的加密等場景。
        聲紋識別的專利申請趨勢
        聲紋識別的專利申請趨勢
        金融交易場景中的聲紋識別應用
        在金融交易和網絡支付中,2002 年的申請 US10213486 公開了一種基于對話的聲紋安全商務交易系統,具體為用戶通過電話辦理業務時,通過提取電話交談中的聲紋信息進行比對,判斷是否是用戶本人,然后確定是否提供相應業務,CN200710041252.9 公開了一種基于聲紋認證的網絡支付方法,具體為用戶通過網絡進行支付操作時,提示用戶輸入一段語音,然后確定身份是否合法。
        聲紋識別專利重要申請人分布情況
        通過對申請人申請量進行分析,得到全球在聲紋識別領域前 10 位申請人的申請量排名。從中看以看出,前十位均被中國、日本、美國企業占領,其中我國占據多數,這主要是近年來中國在互聯網、物聯網等方面的快速發展催生出一批互聯網巨頭,如 BAT,華為等。
        聲紋技術研究企業的優勢
        這些企業有著后發先至的優勢,借助中國廣闊的市場迅速成長,這些企業的研發投入占比也較高,在智能家居、人工智能等方面的研發獨占鰲頭,使得人們在多領域多方面對信息安全的要求越來越高,因此,這些企業的專利申請量在近幾年迅速積累,具體涉及到算法及產品應用,但是從目前來看,這些企業的大部分專利先進性一般,并沒有真的實現核心專利自主擁有,主要的突破來自應用場景的多元;雖然日本和美國企業在申請總量上排名并不靠前,但是在該領域專利布局較早,先進性較好,比如美國申請US20030037004A1 早在 2002 年就申請了在移動支付中使用聲紋識別技術,而中國的部分企業在近幾年還在申請類似的專利,由此可見,中國企業想要在該領域有所作為,不應止步于數量上的進步,還應加大原創性專利的開發和布局,提高專利質量。
        聲紋專利申請量排名分布
        聲紋專利申請量排名分布
        重點專利分析
        接下來通過選取聲紋識別領域的代表性專利來梳理該領域的發展路線,其中 2010 年之前可以作為聲紋識別技術發展的第一階段,2010 年至今作為聲紋識別技術發展的第二階段。
        在第一階段中出現了一些突破性的專利:
        1、生物特征驗證移動終端
        2001 年的申請 US20010017584A1 公開了一種能夠通過生物特征信息進行驗證的移動終端,其中提及先將用戶進行金融交易的密碼與用戶的身份信息關聯存儲于移動終端,然后用戶可以輸入聲紋信息,在移動終端認證成功后,將用戶的相關密碼顯示出來,以方便用戶使用該密碼進行金融支付。
        2、商務交易聲紋安全系統
        2002 年的申請 US20030037004A1 公開了一種針對商務交易,基于對話框的聲紋安全系統,用戶通過客戶端進行交易操作,在完成付費之前向客戶端發送一串隨機字符, 用戶讀取相關字符,然后通過語音識別軟件和聲紋識別軟件對語音信息進行判斷,如果兩個置信度都在閾值以上,那么用戶身份通過,可以進行付費操作。
        3、汽車聲紋解鎖方案
        同年的美國申請US20030122652A1 公開了一種語音控制汽車解鎖和開門的方法。這兩種應用場景發展至今已成為聲紋確認領域重要的一環:網絡支付與聲紋鎖控。同樣的情況也出現在聲紋辨認領域中,美國申請 US20080091425A1 在 2008 年就將該技術用于防恐。
        聲紋識別的發展方向
        1、人工智能領域
        在 2010 年至今,聲紋識別技術憑借其固有的優勢得到越來越多企業的重視,其發展主要在兩個方面,一是將已有的技術鋪展在各種應用場景中,這類專利的申請量較大,如智能家居設備和人工智能領域,但是申請突破性并不大,技術原創度不高
        2、基礎算法專利方向
        另一類則是在基礎專利上做文章,如百度、騰訊、芋頭科技等公司申請的專利一部分來自于算法研究, 目的是從聲紋識別的準確率、魯棒性等方面提高聲紋識別技術的可靠性。因此,在這一階段可以看出大企業的專利布局開始從量向質的方向轉變,這為聲紋識別技術的可持續健康發展也打下基礎。
        總結:
        基于對專利申請的統計分析,本文對聲紋識別技術的相關專利進行了國內外專利申請趨勢、主要申請人以及技術發展歷程進行分析,梳理了主要技術分支下的專利技術。有助于審查員全面了解聲紋識別技術的發展狀況,對相關領域的審查工作有一定的幫助。
         
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