涉及计算机图形的发明专利保护客体的研究

穆 滢，戴 雷，李婉怡，马丽莉，罗 坤，张琳琳，裴素英

（国家知识产权局专利局 专利审查协作北京中心，北京 100190）

1 涉及计算机图形技术的专利申请概况

计算机图形学狭义上是一种研究基于物理定律、经验方法以及认知原理，使用各种数学算法处理二维或三维图形数据，生成可视数据表现的科学。由于其具有可视性，因此与电视、图像等技术领域密切相关，电视节目中大量使用的虚拟图文技术，例如3D台标、3D节目logo、晚会片头特效、新闻节目片头特效、体育比赛慢动作回放过渡特效、虚拟天气预报、立体图形效果广告等，都是基于计算机图形技术实现的。但图形和图像概念之间是有区别的，图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩等非几何属性组成。即图形既含有非几何属性，也含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示。而图像通常由摄像机等设备进行采集，具备灰度或色度等非几何属性，一般不具有几何属性。

计算机图形学发展的一个主要目的就是利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照效果。其主要应用领域包括计算机辅助设计与加工（如产品制造、建筑设计、服装设计等领域的模型设计与显示、性能分析及计算等），数据可视化（如医学图像处理，气象、地质、财经和电磁等的计算机可视化），计算机动画、广告及娱乐（如虚拟图文节目制作、过程控制、电子游戏等），虚拟现实系统（如虚拟演播室、虚拟医疗、虚拟作战训练等）。由于计算机图形学在这些领域的成功运用，带来了可观的经济效益，因此越来越多的发明专利申请涉及与计算机图形学相关的技术。

本文为了获知涉及计算机图形技术的专利申请概况，对涉及该技术的中国专利申请进行了初步统计分析，获得如图1所示的2003～2011年涉及计算机图形的中国专利申请数量趋势图，统计数据所使用的数据库为S系统的CNABS数据库和CPRSABS数据库，其中涉及向中国国家知识产权局直接提交以及通过PCT专利合作条约进入中国国家阶段的专利申请。

由图1可知，在2003—2009年期间，申请数量呈现逐年递增趋势，且国内申请人的数量大幅度增长。图中显示2010年和2011年相关专利申请的数量比前一年度有一定减少，这是由于2010—2011年间大部分专利申请还没有被公开，目前还不能从专利数据库中获得全部申请数据所致。可以看出随着计算机图形技术在国内的广泛应用，相关的国内申请也呈逐年递增的趋势。

值得关注的是，在这些与计算机图形有关的发明专利申请中，涉及专利权保护客体问题的案件占39.3%；在已经结案的案件中，涉及使用专利权保护客体法条进行评述的案件占23.3%；由于审查过程中使用涉及专利权保护客体法条进行评述而导致视撤或驳回的案件占8.67%。可见在此类申请中，涉及专利权保护客体问题的案件占有相当的比例。

由于计算机图形自身具有区别于图像的几何属性的特点，因此申请人撰写这些权利要求时往往仅涉及对构成图形的点、线、面、体等几何元素的算法，没有和具体技术领域相结合。单纯的涉及几何元素的算法的方案所解决的问题、采用的手段以及获得的效果都是非技术性的，属于一种单纯的数学运算方法。而单纯的数学运算方法是《专利审查指南2010》（以下简称《指南》）中明确排除的可授权客体。因此，对涉及客体问题的计算机图形相关的典型案件进行深入的分析和讨论是必要的。

2 对相关法律法规的理解

针对计算机图形相关专利申请的客体审查，适用率最高的法条集中在专利法第二十五条第一款第（二）项的智力活动的规则和方法的认定以及专利法第二条第二款的发明的定义上。

专利法为专利权人提供的权利是禁止未经专利权人许可而进行对其专利产品的制造、使用、销售、进口之类的生产经营活动，而不是用来禁锢人的思想或者思维活动。智力活动的规则和方法是指导人们进行思维、表述、判断和记忆的规则和方法。由于其没有采用技术手段或者利用自然规律，也未解决技术问题和产生技术效果，因而不构成技术方案[1]，本质上属于人的思维活动，因此不能被授予专利权。

《指南》第二部分第一章第4.2节规定，在判断涉及智力活动的规则和方法的专利申请要求保护的主题是否属于可授予专利权的客体时，如果一项权利要求在对其进行限定的全部内容中既包含智力活动的规则和方法的内容，又包含技术特征，则该权利要求整体而言并不是一种智力活动的规则和方法，不应当依据专利法第二十五条排除其获得专利权的可能性[1]。对于这类申请还需判断其是否符合专利法第二条第二款所规定的发明定义。

专利法第二条第二款对发明专利给出了明确的定义，即发明是对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案，《指南》对技术方案也给出了明确的定义：技术方案是对要解决的技术问题所采取的利用了自然规律的技术手段的集合[1]。在判断方案是否属于技术方案时，除了判断方案中是否包含技术特征外，还需要进一步判断这些技术特征对于所要解决的问题和效果能否起作用，以及进一步判断所要解决的问题和效果是否是技术问题和技术效果。对于涉及算法的发明，还应从权利要求出发，判断其是否应用到了某一技术领域，并形成了在该技术领域内基于该算法的解决方案，以及基于该算法的解决方案是否采用了技术手段，解决了该技术领域的技术问题，获得了相应的技术效果。

以下针对实际审查中的计算机图形相关的典型案例，对涉及客体问题的认定、法条的运用进行了分析，并对权利要求的撰写和修改给出了一定的建议。

3 案例分析

【案例1】（涉及专利法第二十五条第一款第（二）项）：

相关权利要求如下：一种用以提高图形系统中直线生成效率的基于附属平行六面体空间的面心立方网格直线生成方法，该方法包括，以菱形十二面体为体素的面心立方网格三维空间中，在三维方形网格的Bresenham方法的基础上，利用附属平行六面体空间的平行六面体与面心立方网格空间的体素之间的一一对应关系生成面心立方网格直线，其步骤为：1）建立离散面心立方网格空间的附属平行六面体空间；2）分析面心立方网格空间体素及其对应的附属平行六面体之间的邻接关系；3）选取与平行六面体起点（x1，y1，z1）对应的菱形十二面体为当前体素；4）采用三维方形网格直线生成Bresenham方法，在平行六面体空间决定下一步所选取的平行六面体；5）根据当前平行六面体和选取的下一个平行六面体的相邻关系、当前体素和下一个体素的相邻关系，决定是否需要增加体素并选取合适的体素；6）若还没到达终点（x2，y2，z2），则返回4），否则方法结束。

分析案例1的权利要求可知，该权利要求除主题名称以外，对其起限定作用的全部内容均是利用纯数学算法计算起始点到终止点之间的各直线上的体素坐标，获得的效果仅仅在于由三维空间中的一系列点构成的直线坐标，解决的问题是如何生成三维空间中的三维直线，其所解决的问题、采用的手段以及获得的效果都是非技术性的，属于一种单纯的数学运算方法，其算法过程中也未包括符合自然规律的技术手段，因此属于一种智力活动的规则与方法，属于专利法第二十五条第一款第（二）项规定的不授予专利权的客体。

本案启示：申请人在撰写与图形学相关的专利申请的权利要求时，要避免将其撰写为单纯的图形学的运算方法，不仅要在主题名称中体现出其具体的技术领域（如图形渲染、印刷、显示等），还应将其中的运算对象与实际的技术领域中的物理量（如反射率、光照、颜色等）相关联。需要强调的是，申请人在撰写申请文件时就应注意避免出现客体缺陷，至少应在说明书中详细描述相关技术内容，从而为权利要求的进一步修改提供依据。

【案例2】（涉及专利法第二条第二款）：

相关权利要求如下：一种在三角网格曲面上检测脐点的方法，其特征在于，步骤包括：步骤1：输入具有对象形状数据信息，并对具有对象形状数据信息的三角网格曲面进行预处理，创建三角网格的翼边数据结构，按照三角网格的拓扑邻接关系组织成数据存储结构；步骤2：根据三角网格每个顶点的相邻点、相邻边和相邻面信息，求出每个顶点对应的法向，主方向与主曲率；步骤3：对三角网格的每个三角形选择一个原点，将所在三角形平面作为xy面，建立三角形局部直角坐标系；步骤4：对三角形每个顶点，以对应两个主方向及法向建立局部直角坐标系，所述局部直角坐标系是蒙日（Monge）坐标系……步骤9：利用解坐标线性插值三角形的三个顶点，插值点即为三角网格曲面上的脐点，输出并存储脐点坐标，显示脐点。

该权利要求中给出了特征“……输入具有对象形状数据信息……”、“……输出并存储脐点坐标，显示脐点”，其中前者是为后续算法提供数据源，后者是将算法结果输出并显示，而数据的输入、输出、显示为本领域在处理数据前后应采用的公知步骤，它们未对解决的问题和实现的效果起作用。除此以外，创建三角网格的翼边数据结构、计算各个顶点的法向、主方向与主曲率、对三角形的每个顶点建立蒙日坐标系、将每个顶点在其蒙日坐标系下的形状算子在三角形局部坐标系下局部参数化等步骤，实质上是采用了一系列的数学手段，所解决的问题本质上是一个数学优化问题，不是技术问题，采用的手段是优化过程中的数学手段，也不是技术手段，其所要实现的效果也不是技术效果。因而该权利要求不符合专利法第二条第二款的规定。

本案启示：权利要求在对其进行限定的全部内容中既包含智力活动的规则和方法的内容，又包含技术特征的，则该权利要求就整体而言并不是一种智力活动的规则和方法，但不属于智力活动的规则和方法并不意味着其一定满足专利保护客体的要求。并非权利要求中的任何技术特征均能构成解决技术问题并取得相应技术效果的技术手段，还需要进一步判断这些技术特征对于所要解决的问题和效果能否起作用，以及进一步判断所要解决的问题和效果是否是技术问题和技术效果，即判断是否符合发明的定义。只有采用的技术手段解决了发明所要解决的技术问题并产生相应技术效果才构成技术方案，才属于专利法保护的客体。

【案例3】（涉及专利法第二十五条第一款第（二）项，修改后授权）：

相关权利要求如下：一种利用开放曲线和临近的闭合曲线构建新的闭合曲线的方法，包括以下步骤：1）定位开放曲线的首段和末段三次贝塞尔曲线；2）定位开放曲线与临近的闭合曲线首末交点并修改开放曲线：基于开放曲线的首段和末段三次贝塞尔曲线的控制点定位与闭合曲线的首末交点，并通过修改首段和末段三次贝塞尔曲线以实现整个开放曲线的修改；3）构建两条新的闭合曲线：利用开放曲线的首段和末段三次贝塞尔曲线与闭合曲线的首末交点构成两条新的闭合曲线。

一通时的审查结论：权利要求请求保护一种利用开放曲线和临近的闭合曲线构建新的闭合曲线的方法，其内容仅仅涉及单纯的数学算法，利用曲线之间的交点构成新的闭合曲线，属于专利法第二十五条第一款第（二）项所述的智力活动的规则和方法的范围，因此不能被授予专利权。

一通答复修改后的权利要求：一种包装陷印中利用开放曲线和临近的闭合曲线构建新的闭合曲线的方法，所述的闭合曲线所围成的区域为包装陷印区域，所述的开放曲线为用户在包装陷印区域周围所画的一条与闭合曲线相交或不相交的非闭合曲线，该方法包括以下步骤：1）定位开放曲线的首段和末段三次贝塞尔曲线……3）构建两条新的闭合曲线：利用开放曲线的首段和末段三次贝塞尔曲线与闭合曲线的首末交点构成两条新的闭合曲线。

后续审查：审查员接受了申请人的针对客体问题的修改，最终本申请被授权。

本案启示：如果权利要求单纯涉及计算机图形的建模、绘图、曲面分割、曲线线段的计算等方法，没有涉及具体的技术领域，那么其属于一种单纯的数学计算方法，仅仅涉及智力活动的规则和方法，不属于专利权保护客体。但是如果该申请的说明书中记载有该方法应用的具体技术领域，且计算方法的过程中的各计算对象，输入输出变量，数据，信息等具有的明确的物理含义，则可以依据说明书的记载，通过修改权利要求来克服客体问题，进而达到授予专利权的目的。例如在本案中，修改后的权利要求加入具体的技术领域“包装陷印”，将计算过程中的“闭合曲线所围成的区域”赋予“包装陷印区域”的技术属性，将“开放曲线”赋予“用户在包装陷印区域周围所画的一条与闭合曲线相交或不相交的非闭合曲线”的技术属性，那么该权利要求就属于能够授予专利权的客体了。也就是说对于涉及计算机图形的申请需要在权利要求中明确其所应用的具体技术领域，体现出采用所述方案解决了该技术领域中的技术问题并获得了技术效果[2-3]。

4 总结

计算机图形学具有该学科自身的特点，由此产生了与计算机图形学有关的发明专利申请中涉及专利法保护客体的问题。本文通过对涉及不同专利法保护客体法条的典型案例的对比分析，提出了此类专利申请的权利要求撰写时应符合的专利法的相关规定，以及为了获得稳定且适当的专利权，对此类专利申请的权利要求修改方式的建议，供需要撰写和修改该类专利申请的申请人进行参考，也可为涉及电视、图形图像等相关技术领域专利申请文件的撰写和修改提供借鉴。

[1]中华人民共和国国家知识产权局.专利审查指南（2010）[EB/OL].[2012-08-02].http://219.239.26.3/download/9684714/36892187/3/pdf/20/202/1293923383572_714/sczn2010.pdf.

[2]中华人民共和国国家知识产权局.审查操作规程（2011）[EB/OL].[2012-08-02].http://www.sipo.gov.cn/mtjj/2011/201104/t20110413_597578.html.

[3]尹新天.中国专利法详解[M].北京：知识产权出版社，2011.