发明创造名称：一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达
外观设计名称：
决定号：180553
决定日：2019-05-30
委内编号：1F259661
优先权日：
申请（专利）号：201510962609.1
申请日：2015-12-18
复审请求人：哈尔滨工业大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘杰
合议组组长：钱凌影
参审员：徐翠平
国际分类号：G01S17/89；G01J1/42
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，然而该区别技术特征属于本领域的公知常识，那么本领域技术人员在上述对比文件以及本领域公知常识结合的基础上得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510962609.1，名称为“一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为哈尔滨工业大学。本申请的申请日为2015年12月18日，公开日为2016年05月25日。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门于2018年05月25日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：“A real-time noise filtering strategy for photon counting 3D imaging lidar”，Zijing Zhang 等，《OPTICS EXPRESS》，第21卷第8期，第9247-9254页，公开日为2013年04月22日。
驳回决定所依据的文本为：申请日2015年12月18日提交的权利要求第1-5项、说明书第1-5页、说明书附图第1-4页、说明书摘要以及摘要附图。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，它包括激光器(1)、分束器(2)、发射光学系统(3)、PIN探测器(4)、接收光学系统(5)、Gm-APD单光子探测器阵列(6)和相邻像元阈值处理模块(7)；
激光器(1)用于产生脉冲激光信号，该脉冲激光信号入射至分束器(2)，经分束器(2)形成两路脉冲激光信号，一路为经过分束器(2)反射的反射脉冲激光信号，另一路为经过分束器(2)透射的透射脉冲激光信号；
反射脉冲激光信号入射至PIN探测器(4)，经PIN探测器(4)处理后输出起始信号，该起始信号输出至相邻像元阈值处理模块(7)；
透射脉冲激光信号入射至发射光学系统(3)，经发射光学系统(3)准直后照射到目标；
目标对经发射光学系统(3)准直后的透射脉冲激光信号进行反射和往返传播后，目标输出回波信号至接收光学系统(5)，经接收光学系统(5)收集后入射至Gm-APD单光子探测器阵列(6)，经Gm-APD单光子探测器阵列(6)聚焦处理后，通过相邻像元阈值处理模块(7)记录具有时间相关性的回波信号，滤除随机分布不具备时间相关性的噪声信号；
相邻像元阈值处理模块(7)将具有时间相关性的回波信号与起始信号做比较，得到Gm-APD单光子探测器阵列(6)对应像素的往返时间差，通过该往返时间差经过计算得到该对应像素目标的距离值，最终获得目标三维距离像。
2. 根据权利要求1所述的一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，它还包括图像显示及存储模块(8)，图像显示及存储模块(8)用于显示及存储相邻像元阈值处理模块(7)处理后输出的目标三维距离像。
3. 根据权利要求1所述的一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，激光器(1)为窄脉冲激光器。
4. 根据权利要求1所述的一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，Gm-APD单光子探测器阵列(6)具有m×n个Gm-APD单光子探测器，每个Gm-APD单光子探测器为一个像元；m和n均为正整数。
5. 根据权利要求1所述的一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，经Gm-APD单光子探测器阵列(6)聚焦处理后，通过相邻像元阈值处理模块(7)记录具有时间相关性的回波信号，滤除随机分布不具备时间相关性的噪声信号，其过程如下：
将Gm-APD单光子探测器阵列(6)中的m×n个Gm-APD单光子探测器划分为c个基本单元，每个基本单元包括a×b个像元；a，b，c均为正整数；
每个基本单元内的a×b个像元的逻辑电平实时相加，当相加后的总和大于相邻像元阈值 处理模块(7)内的设定阈值时，判断回波信号为具有时间相关性的回波信号，当相加后的总和小于相邻像元阈值处理模块(7)的设定阈值时，判断回波信号为随机分布不具备时间相关性的噪声信号。”
驳回决定的具体理由是：1、权利要求1要求保护一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，对比文件1公开了一种实时滤噪的光子计数成像激光雷达；权利要求1与对比文件1的区别在于：相邻像元阈值处理模块(7)获得时间差是直接将具有相关性的回波信号与起始信号作比较，并通过往返时间差计算得到对应像素目标的距离值。然而上述区别属于本领域公知常识。因此，权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2、从属权利要求2-5的附加技术特征被对比文件1公开了。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年08月30日向国家知识产权局提出复审请求，并提交了权利要求书的全文修改替换页，修改涉及：将从属权利要求4-5的附加技术特征添加到权利要求1中，并根据说明书内容在权利要求1中增加了如下技术特征：“将Gm-APD单光子探测器分成若干个基本单元，通过一个恰当的阈值判断是否存在回波信号，它能实时的有效的减小噪声产生的虚警，伴随着无需信号后处理直接获取清晰的目标3D距离像”；删除从属权利要求4-5。复审请求人在复审请求书中陈述了修改后权利要求具备创造性的理由：虽然对比文件1公开了采用Gm-APD单光子探测器阵列来判断回波信号是否具有时间相关性，但是并未公开最终如何获得目标三维距离像，也并未说明阈值的不同对于获得的目标三维距离像有什么不同。而本申请公开了选取恰当阈值对于目标3D距离像的影响：通过恰当的阈值判断是否存在回波信号，它能实时的有效的减小噪声产生的虚警，无需信号后处理，直接获取清晰的目标3D距离像。对此，本申请说明书第[0042]-[0044]段以及图5-9给出了试验数据；而对比文件1中并未对此说明。因此，本申请相对于对比文件1具有突出的实质性特点和显著的进步。
复审请求时提交的权利要求书如下：
“1. 一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，它包括激光器(1)、分束器(2)、发射光学系统(3)、PIN探测器(4)、接收光学系统(5)、Gm-APD单光子探测器阵列(6)和相邻像元阈值处理模块(7)；
激光器(1)用于产生脉冲激光信号，该脉冲激光信号入射至分束器(2)，经分束器(2)形成两路脉冲激光信号，一路为经过分束器(2)反射的反射脉冲激光信号，另一路为经过分束器(2)透射的透射脉冲激光信号；
反射脉冲激光信号入射至PIN探测器(4)，经PIN探测器(4)处理后输出起始信号，该起始信号输出至相邻像元阈值处理模块(7)；
透射脉冲激光信号入射至发射光学系统(3)，经发射光学系统(3)准直后照射到目标；
目标对经发射光学系统(3)准直后的透射脉冲激光信号进行反射和往返传播后，目标输出回波信号至接收光学系统(5)，经接收光学系统(5)收集后入射至Gm-APD单光子探测器阵列(6)，经Gm-APD单光子探测器阵列(6)聚焦处理后，通过相邻像元阈值处理模块(7)记录具有时间相关性的回波信号，滤除随机分布不具备时间相关性的噪声信号；
相邻像元阈值处理模块(7)将具有时间相关性的回波信号与起始信号做比较，得到Gm-APD单光子探测器阵列(6)对应像素的往返时间差，通过该往返时间差经过计算得到该对应像素目标的距离值，最终获得目标三维距离像；
Gm-APD单光子探测器阵列(6)具有m×n个Gm-APD单光子探测器，每个Gm-APD单光子探测器为一个像元；m和n均为正整数；
经Gm-APD单光子探测器阵列(6)聚焦处理后，通过相邻像元阈值处理模块(7)记录具有时间相关性的回波信号，滤除随机分布不具备时间相关性的噪声信号，其过程如下：
将Gm-APD单光子探测器阵列(6)中的m×n个Gm-APD单光子探测器划分为c个基本单元，每个基本单元包括a×b个像元；a，b，c均为正整数；
每个基本单元内的a×b个像元的逻辑电平实时相加，当相加后的总和大于相邻像元阈值处理模块(7)内的设定阈值时，判断回波信号为具有时间相关性的回波信号，当相加后的总和小于相邻像元阈值处理模块(7)的设定阈值时，判断回波信号为随机分布不具备时间相关性的噪声信号；
将Gm-APD单光子探测器分成若干个基本单元，通过一个恰当的阈值判断是否存在回波信号，它能实时的有效的减小噪声产生的虚警，伴随着无需信号后处理直接获取清晰的目标3D距离像。
2. 根据权利要求1所述的一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，它还包括图像显示及存储模块(8)，图像显示及存储模块(8)用于显示及存储相邻像元阈值处理模块(7)处理后输出的目标三维距离像。
3. 根据权利要求1所述的一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，其特征在于，激光器(1)为窄脉冲激光器。”
经形式审查合格，国家知识产权局受理了该复审请求，于2018年09月05日向复审请求人发出复审请求受理通知书，并向专利实质审查部门发出前置审查通知书。
专利实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
针对上述复审请求，国家知识产权局依法成立合议组对本案进行审查。
本案合议组于2019年03月29日发出复审通知书，指出：1、权利要求1要求保护一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，对比文件1公开了一种实时滤噪的光子计数成像激光雷达；权利要求1与对比文件1的区别在于：通过往返时间差经过计算得到对应像素目标的距离值，最终获得目标三维距离像。然而上述区别属于本领域公知常识。因此，权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2、从属权利要求2-3的附加技术特征被对比文件1公开了。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3、合议组针对复审请求人的意见陈述进行了评述。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年04月28日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人在意见陈述书中陈述了本申请权利要求具备创造性的理由：虽然对比文件1公开了采用Gm-APD单光子探测器阵列来判断回波信号是否具有时间相关性，但是并未公开最终如何获得目标三维距离像，也并未说明阈值的不同对于获得的目标三维距离像有什么不同。而本申请公开了选取恰当阈值对于目标3D距离像的影响：通过恰当的阈值判断是否存在回波信号，它能实时的有效的减小噪声产生的虚警，无需信号后处理，直接获取清晰的目标3D距离像。对此，本申请说明书第[0042]-[0044]段以及图5-9给出了试验数据；而对比文件1中并未对此说明。并且，本申请的技术方案具有优异的技术效果。因此，本申请相对于对比文件1具有突出的实质性特点和显著的进步。
在上述程序的基础上，本案合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本
复审请求人在提出复审请求时提交了权利要求书的全文修改替换页，经查，其修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定针对的文本为：申请日2015年12月18日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1-4页、说明书摘要以及摘要附图；2018年08月30日提交的权利要求第1-3项。
（二）关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，然而该区别技术特征属于本领域的公知常识，那么本领域技术人员在上述对比文件以及本领域公知常识结合的基础上得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
1、权利要求1要求保护一种采用相邻像元阈值法实时滤噪的光子计数成像激光雷达，对比文件1公开了一种实时滤噪的光子计数成像激光雷达，采用相邻像元阈值法，具体公开了以下技术特征（参见正文第1节倒数第1段、第2节、第4节第1段、第5节第1段，图1-2、5-7）：图6所示的光子计数成像激光雷达包括laser（相当于激光器）、BS（相当于分束器）、Lens（相当于发射光学系统）、Fliter和Fiber Array构成的接收光路（相当于接收光学系统）、多个GM-APD构成的阵列（相当于GM-APD探测器阵列）和Timing module（相当于相邻像元阈值处理模块），laser发送532nm的激光脉冲，该激光脉冲入射至BS，经BS形成两路脉冲激光信号，一路为经过分束器BS反射的反射脉冲激光信号，另一路为经过BS透射的透射脉冲激光信号（参见正文第4节第1段），反射脉冲激光信号入射至PIN，经PIN探测器处理后输出起始信号，该起始信号输出至Timing module，透射脉冲激光信号入射至Lens，经发射Lens准直后照射到目标，目标对经Lens准直后的透射脉冲激光信号进行反射和往返传播后，目标输出回波至Fliter和Fiber Array，收集后入射至Gm-APD单光子探测器阵列，经Gm-APD探测器处理后，通过Timing module记录具有时间相关性的回波信号，滤除随机分布不具备时间相关性的噪声信号，Timing module将回波信号的雪崩脉冲时间记录下来，得到Gm-APD单光子探测器阵列每个像素的往返时间差（参见正文第2节第2段，图2）（相当于公开了采用相邻阈值处理模块将具有时间相关性的回波信号与起始信号作比较，得到Gm-APD单光子探测阵列对应的像素的往返时间差），最终获得目标三维距离像；其中，Gm-APD单光子探测器阵列具有m×n个Gm-APD单光子探测器，每个Gm-APD单光子探测器为一个像元；m和n均为正整数；将m×n Gm-APD划分位多个基本单元c，每个基本单元含有N个相邻像元，本文取N＝9，以3×3列为例；每个基本单元内的N个像元的逻辑电平实时相加，当相加后的总和大于module内的设定阈值时，判断回波信号为具有时间相关性的回波信号，当相加后的总和小于module的设定阈值时，判断回波信号为随机分布不具备时间相关性的噪声信号；将Gm-APD单光子探测器分成若干个基本单元，通过恰当的阈值判断是否存在回波信号，它能实时的有效的减小噪声产生的虚警，无需信号后处理，直接获取清晰的目标3D距离像（参见正文第2节第1-3段、第4节第1段、第5节第1段，图1-2、7）。
权利要求1与对比文件1的区别在于：通过往返时间差经过计算得到对应像素目标的距离值，最终获得目标三维距离像。基于上述区别技术特征可以确定，本申请实际要解决的技术问题是：如何求得距离值以最终获得目标三维距离像。
对于该区别技术特征，在激光雷达成像领域，为了获取光的飞行时间，通过比较回波信号与起始信号得到时间差，并根据时间差乘以光速，计算得到对应像素目标的距离值，并最终获得目标三维距离像，是本领域的公知常识。
因此，权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2-3是权利要求1的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见图1、7）：经Timing module处理后的信号发送至计算机（相当于它还包括图像显示及存储模块），由于计算机含有显示器、硬盘模块，实现处理后信号的显示和存储，最终在显示器上得到如图7的目标三维距离像；激光器发出的是532nm的激光脉冲，其是一种窄脉冲激光器（参见正文第4节第1段）。可见，权利要求2-3的附加技术特征已被对比文件1公开了。
因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（三）关于复审请求人的意见陈述
针对复审请求人在答复复审通知书时的意见陈述，合议组经查认为：
对比文件1是本申请部分发明人在先发表的论文，比较内容可以看到，其与本申请的内容非常接近，其中，本申请的附图2-9与对比文件1的图1、2、5、7及其相关说明实质上是相同的，本申请的附图1是对比文件1的图6所对应的模块化框图的绘制形式，并且二者在试验数据、阈值选择方面也是一致的，包括复审请求人所强调的本申请说明书第[0042]-[0044]以及相关附图显示的试验数据也在对比文件1正文第4节第1段、第5节第1段、图7及其说明文字中公开了。由此可见，对比文件1公开了本申请权利要求请求保护的技术方案的大部分技术特征，并且，对比文件1在第1节最后一段、图7及其说明文字、第5节也记载了与本申请类似的技术效果。对比文件1未明确公开的仅在于：通过往返时间差经过计算得到对应像素目标的距离值。然而，通过往返时间差计算得到距离值，这属于本领域的公知常识。
因此，合议组对请求人的上述意见陈述不予支持。
决定
维持国家知识产权局于2018年05月25日针对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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