KR102571677B1 - 온라인 강의를 위한 ai 스튜디오 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온라인 강의를 진행하는 촬영대상자를 촬영한 영상을 처리장치부에서 촬영대상자와 배경을 분리하여 가상의 스튜디오를 제공하며, 가상의 스튜디오에 출력하는 출력물의 크기 및 위치를 제어단말부를 통하여 조절 가능한 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오에 관한 것이다.

Description

온라인 강의를 위한 AI 스튜디오 {AI Studio for Online Lectures}
본 발명은 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온라인 강의를 진행하는 촬영대상자를 촬영한 영상을 처리장치부에서 촬영대상자와 배경을 분리하여 가상의 스튜디오를 제공하며, 가상 스튜디오에 출력하는 출력물의 크기 및 위치를 제어단말부를 통하여 조절 가능한 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오에 관한 것이다.
2020년도의 학교 교육 현장은 코로나 바이러스 감염증의 대유행이라는 위중한 상황을 겪으면서, 초유의 온라인 개학이라는 도전적인 현실과 마주하게 되었다.
이러한 상황에서 학교 뿐 아니라 각종 학회, 회의, 미팅 등을 위해서는 온라인을 이용한 원격강의 및 원격회의를 진행할 수밖에 없다.
이와 같은 급작스러운 환경의 변화는 기존에 오프라인으로 대면하여 진행되었던 많은 부분들이 온라인을 이용한 비대면화 방향으로 전환하게 하는 기폭제가 되었다.
기존의 온라인 강의는 프레젠테이션을 이용하는 방식들로서 단순히 발표화면을 있는 그대로 촬영하여 중계하며, 발표자와 발표자료를 서로 다른 화면에 배치하여 발표를 듣는 사람이 발표자와 발표자료를 번갈아 봐야 하는 불편함이 있으며, 한 화면에 발표자료만 보이고 발표자의 모습 없이 발표자의 목소리만 들리게 되는 등 발표를 듣는 사람이 시청하기에 번거로움이 있었다.
따라서 발표를 듣는 사람들의 집중도가 떨어져 수업 또는 행사의 흥미를 떨어뜨려 결국은 수업 또는 행사의 효과를 반감시키는 문제점을 가지고 있었다.
더불어, 발표를 듣는 사람들과 발표자가 서로 토론 또는 질의응답을 수행할 때에 한쪽의 화면만이 표시되어 발표를 듣는 사람도 발표자도 서로가 집중도가 떨어져 제대로 된 토론 또는 질의응답이 진행되기 어려웠다.
한국공개특허공보 제10-2016-0126731호(2016.11.02.)
이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 본 발명은 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온라인 강의를 진행하는 촬영대상자를 촬영한 영상을 처리장치부에서 촬영대상자와 배경을 분리하여 가상의 스튜디오를 제공하며, 가상 스튜디오에 출력하는 출력물의 크기를 제어단말부를 통하여 조절 가능한 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오에 관한 것이다.
또한 본 발명은 발표자, 발표자료 및 시청자를 하나의 가상화면에 보이게 하고, 발표자, 발표자료 또는 시청자의 크기, 위치 및 움직임을 조절할 수 있으며, 화면을 역동적으로 구성함으로써 시청자의 집중력을 높일 수 있는, 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오는,
촬영대상자를 촬영하는 촬영장치부(110),
상기 촬영장치부(110)에서 촬영된 영상을 전달받아 처리하는 처리장치부(120),
상기 처리장치부(120)를 제어하기 위한 단말로 구성되는 제어단말부(130),
촬영대상자가 확인 가능하도록 적어도 하나 이상의 시청자의 화상을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 표시하는 제1모니터부(140) 및
현재 출력중인 화면을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 촬영대상자가 확인할 수 있도록 표시하는 제2모니터부(150)로 구성될 수 있다.
또한 상기 처리장치부(120)는 상기 촬영장치부(110)를 통하여 촬영된 영상에서 촬영대상자와 배경을 구분하여 인식할 수 있다.
이때, 상기 촬영장치부(110)는 음파 및 광선을 통하여 촬영대상자와 배경의 거리를 각각 확인할 수 있는 거리측정수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.
더불어, 상기 처리장치부(120)는 출력영상에 적어도 하나 이상의 새로운 레이어를 입힐 수 있다.
이때, 사용자는 상기 제어단말부(130)를 통하여 상기 처리장치부(120)의 출력영상에 입혀지는 레이어의 크기, 위치 및 움직임을 조절할 수 있다.
더불어, 본 발명의 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오는 촬영대상자 뒤에 배경으로 구성되는 크로마키 스크린(200) 및 촬영대상자를 비추기 위한 적어도 하나 이상의 조명(300)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 처리장치부(120)는 외부중계수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오는,
발표자인 촬영대상과 배경화면을 각각 인식하여 배경부분에 발표자료 및/또는 발표를 듣는 시청자의 화면을 출력하여 발표자, 발표 자료 및 시청자를 함께 볼 수 있어 발표, 강의 또는 회의의 몰입을 극대화 시킬 수 있다.
더불어, 발표자, 발표자료 및 시청자의 화상은 촬영대상자의 조작을 통해 크기, 위치 및 움직임을 조절하여 출력할 수 있다. 이를 통하여 촬영대상자가 필요에 따라 선택하여 발표자, 발표자료 및 발표를 듣는 사람의 화상을 확대 또는 축소하거나 위치를 변화시키거나 움직임을 주어 출력할 수 있으므로, 발표자인 촬영대상자의 의도가 반영된 화면을 만들어 낼 수 있다. 이를 통하여 발표 또는 강의를 진행하는 촬영대상자의 의도가 반영된 영상을 만들 수 있어 보다 효과적인 발표 또는 강의를 진행할 수 있다.
또한, 크로마키 스크린 및 촬영대상자를 비추기 위한 적어도 하나 이상 조명을 통하여 촬영대상자가 있는 실제 환경이 아니라 촬영대상자가 지정한 영상을 배경으로 사용할 수 있어, 제한적인 환경에서 촬영을 진행해야 하는 촬영대상자에게도 보다 집중할 수 있는 환경을 제공함으로써, 보다 나은 영상을 촬영할 수 있어, 영상 발표 또는 강의를 촬영함에 있어 양질의 결과물을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오 실시예
도 2는 본 발명의 처리장치부의 촬영대상자 및 배경 인식 실시예
도 3은 본 발명의 출력화면 조절 실시예
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오 실시예이고, 도 2는 본 발명의 처리장치부의 촬영대상자 및 배경 인식 실시예이며, 도 3은 본 발명의 출력화면 조절 실시예이다.
본 발명의 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오는, 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이,
촬영대상자를 촬영하는 촬영장치부(110)와, 상기 촬영장치부(110)에서 촬영된 영상을 전달받아 처리하는 처리장치부(120)와, 상기 처리장치부(120)를 제어하기 위한 단말로 구성되는 제어단말부(130)와, 촬영대상자가 확인 가능하도록 적어도 하나 이상의 시청자의 화상을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 표시하는 제1모니터부(140)와, 현재 출력중인 화면을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 촬영대상자가 확인할 수 있도록 표시하는 제2모니터부(150)로 구성될 수 있다.
즉, 촬영대상자를 상기 촬영장치부(110)의 촬영장치가 촬영하여 해당 영상을 상기 처리장치부(120)로 전송하게 된다.
이때 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 처리장치부(120)는 상기 촬영장치부(110)를 통하여 촬영된 영상에서 촬영대상자와 배경을 구분하여 인식할 수 있다. 이를 통하여 상기 처리장치부(120)는 촬영대상자와 배경을 각각 처리할 수 있다.
보다 쉽게 설명하여, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 촬영장치부(110)를 통해 촬영된 영상은 상기 처리장치부(120)로 전달되며, 상기 처리장치부(120)는 영상을 인식하여 영상 내의 객체와 배경 2가지로 구분하게 된다. 이러한 인식을 통하여 촬영대상자와 배경을 각각 독립적으로 인지하여 분할하게 된다.
이때 분할을 위한 영상처리 방법은 아래와 같은 방법을 사용할 수 있다.
먼저, 색상의 정보를 이용한 분할 방법이다.
색상 정보를 이용하는 분할 방법은 각각의 픽셀값을 계산하여 처리하며, 객체의 픽셀들은 서로 유사한 색상 값을 갖는다는 특성에 근거하여 객체를 효율적으로 추출해 낼 수 있다. 이러한 색상의 정보를 이용한 분할 방법 중 대표적인 방법으로는 색상 값을 갖는 픽셀 데이터 들을 군집화 하는 방법인 Mean Shift 알고리즘이 있다. Mean Shift 알고리즘은 영상 내의 유사한 색상을 갖는 픽셀들을 하나로 묶어 영역 별로 그룹화 하는 알고리즘이다. 하지만 색상 정보를 이용하는 경우에는 객체와 배경 영역의 색상이 유사할 때 객체와 배경의 일부가 통합된 영역으로 처리되는 등 불완전한 추출 결과를 보인다는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 색상 정보와 영상의 깊이 정보를 이용하는 방법을 이용할 수 있다. 영상의 색상 정보와 3D 입체 변환에서 사용되는 깊이 지도를 이용하여 객체와 배경 영역이 유사한 색상일지라도 깊이의 정도에 따라 세밀하게 분할할 수 있도록 할 수 있다.
더불어, 배경에 그림자와 밝기의 변화가 나타나는 동영상을 HSV 색 공간으로 변환한 뒤 밝기의 변화에 영향을 받지 않고 주요 객체를 추출하는 방법으로 분할할 수 있다.
또한, 객체의 경계를 이용한 분할 방법을 사용할 수 있다.
영상 분할에서 객체 또는 영역의 경계선은 분할 작업에 있어서 주요한 단서가 된다. 영상의 경계선은 객체 또는 영역의 형상대로 추출이 가능하기 때문에 형태학적인 분할이 가능하다. 영상에서 경계를 추출하는 작업은 컬러 영상을 그레이스케일로 변환한 뒤 2차 미분 함수를 이용하여 영상에서 밝기 값이 급격하게 변하는 곳을 검출하는 것이다.
기존의 경계를 검출하기 위한 방법은 여러 가지가 있으며 라플라시안 필터, 소벨 마스크, 캐니 엣지 검출기 등이 있다. 그레이 스케일 영상에서는 픽셀 당 밝기 값 하나로 처리하기 때문에 경계의 특징을 구분하여 처리하여야 한다. 이때, 영역 확장 방법을 이용하여 영상을 과분할한 뒤 경계의 굵기, 연속성, 곧음의 정보 등을 판별하여 영상에서 중요한 영역을 분할할 수 있다.
상기 촬영장치부(110)는 음파 및 광선을 통하여 촬영대상자와 배경의 거리를 각각 확인할 수 있는 거리측정수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, TOF 센서와 같이 거리를 측정하는 별도의 수단이 상기 촬영장치부(110)에 더 포함되고, 이와 같은 상기 거리측정수단을 통해 획득한 인식 대상 물체의 거리 정보 이미지 및 카메라로 촬영한 영상 이미지에서 추출된 에지(Edge) 이미지를 연산하여 실효성 있는 특징점(Constrained Feature)들로 이루어진 3차원 점군 데이터(3D Point Cloud)를 획득하고, 이를 인식 대상 물체 전체의 3차원 점군 데이터와 정합을 통해 촬영대상자와 배경을 분할하여 인식할 수 있다.
또한, 상기 처리장치부(120)는 출력영상에 적어도 하나 이상의 새로운 레이어를 입힐 수 있다. 즉, 상기 처리장치부(120)는 발표자인 촬영대상과 배경화면을 각각 인식하여 배경부분에 발표자료 및/또는 발표를 듣는 시청자의 화면을 출력하여 발표자, 발표 자료 및 시청자를 함께 볼 수 있어 발표, 회의 또는 강의의 몰입을 극대화 시킬 수 있다.
이때, 사용자는 상기 제어단말부(130)를 통하여 상기 처리장치부(120)의 출력영상에 입혀지는 레이어의 크기, 위치 및 움직임을 조절할 수 있다.
즉, 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 시청자가 발표자료에 집중하도록 하기 위해, 촬영대상자는 발표자료의 출력되는 크기 및 위치를 조절하거나, 또는 발표자료의 동적인 움직임을 생성할 수 있다. 또한 발표자 및 발표를 듣는 시청자의 화상은 촬영대상자의 조작을 통해 위치, 크기 및 움직임이 조절되어 출력될 수 있다. 이를 통하여 촬영대상자가 필요에 따라 선택하여 발표자, 발표자료 또는 발표를 듣는 사람의 화상을 확대 또는 축소하거나 위치를 조절하거나 또는 움직임을 부여하여 출력할 수 있어 발표자인 촬영대상자의 의도가 반영된 화면을 만들어 낼 수 있다.
보다 쉽게 예를 들어 설명하자면, 도 3의 (A)에서 도시하고 있는 바와 같이, 촬영대상자가 발표자료를 보여주며 발표를 진행할 때에는 촬영대상자 외에 발표자료의 크기가 크게 출력되며 위치 또한 중앙 부분으로 조절될 수 있으며, 도 3의 (B)에서 도시하고 있는 바와 같이, 발표를 듣는 사람과의 토론 또는 질의를 진행할 때에는 발표를 듣는 사람의 화상을 확대하고 발표자료의 출력 크기를 줄여서 진행할 수 있다.
이를 통하여 발표 또는 강의를 진행하는 촬영대상자의 의도가 반영된 영상을 만들어 내 보다 효과적인 발표 또는 강의를 만들 수 있다.
또한, 본 발명은 촬영대상자가 확인 가능하도록 적어도 하나 이상의 시청자의 화상을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 표시하는 상기 제1모니터부(140)와, 현재 출력중인 화면을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 촬영대상자가 확인할 수 있도록 표시하는 제2모니터부(150)를 포함할 수 있다.
즉, 촬영대상자가, 상기 제1모니터부(140)와 상기 제2모니터부(150)를 통하여 실시간으로 현재 촬영상태를 확인할 수 있어, 촬영대상자가 이를 실시간으로 참고하여 강의, 회의, 발표와 같은 행사를 보다 효율적으로 진행할 수 있다. 이때, 상기 제1모니터부(140) 및 상기 제2모니터부(150)는 가상의 모니터로 구성될 수 있다.
더불어, 본 발명의 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오는 촬영대상자 뒤에 배경으로 구성되는 크로마키 스크린(200) 및 촬영대상자를 비추기 위한 적어도 하나 이상의 조명(300)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 크로마키 스크린 및 촬영대상자를 비추기 위한 적어도 하나 이상의 조명을 통하여 촬영대상자가 있는 실제 환경이 아니라 촬영대상자가 지정한 영상을 배경으로 사용할 수 있어, 제한적인 환경에서 촬영을 진행해야 하는 촬영대상자에게 보다 집중할 수 있는 환경을 제공함으로써, 보다 나은 영상을 촬영할 수 있어, 영상 발표 또는 강의를 촬영함에 있어 양질의 결과물을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 상기 처리장치부(120)는 외부중계수단을 더 포함하여 구성될 수 있다. 촬영대상자는 상기 외부중계수단을 통하여 기존의 영상 플랫폼을 이용한 시간 송출에 대응하여 실시간으로 영상을 송출할 수 있으며, 해당 영상들은 영상 플렛폼이나 다양한 디바이스를 지원하는 만큼 다양한 디바이스를 통해 영상을 시청할 수 있다.
본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 촬영장치부
120: 처리장치부
130: 제어단말부
140: 제1모니터부
150: 제2모니터부
200: 크로마키 스크린
300: 조명

Claims (6)

  1. 촬영대상자를 촬영하는 촬영장치부(110);
    상기 촬영장치부(110)에서 촬영된 영상을 전달받아 처리하는 처리장치부(120);
    상기 처리장치부(120)를 제어하기 위한 단말로 구성되는 제어단말부(130);
    촬영대상자가 확인 가능하도록 적어도 하나 이상의 온라인 시청자의 화상을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 표시하는 제1모니터부(140); 및
    현재 출력중인 화면을 상기 처리장치부(120)에서 전달받아 촬영대상자가 확인할 수 있도록 표시하는 제2모니터부(150);를 포함하는 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오에 있어서,
    상기 현재 출력중인 화면은 발표자, 발표자료 및 온라인 시청자를 함께 표시하고,
    상기 촬영장치부(110)는
    음파 및 광선을 통하여 촬영대상자 및 배경의 거리를 확인하는 거리측정수단을 포함하고,
    상기 처리장치부(120)는
    상기 촬영장치부(110)를 통하여 촬영된 영상에서 촬영대상자 및 배경을 구분하여 인식하며,
    상기 거리측정수단을 통해 획득한 인식 대상 물체의 거리 정보 이미지 및 상기 촬영장치부(110)로 촬영한 영상 이미지에서 추출된 에지(Edge) 이미지를 연산하여 실효성 있는 특징점(Constrained Feature)들로 이루어진 3차원 점군 데이터(3D Point Cloud)를 획득하고, 이를 인식 대상 물체 전체의 3차원 점군 데이터와 정합을 통해 촬영대상자와 배경을 분할하여 인식하고,
    상기 촬영된 영상에 적어도 하나 이상의 새로운 레이어를 입히고,
    상기 제어단말부(130)는 상기 처리장치부(120)의 출력영상에 입혀지는 레이어의 크기, 위치 및 움직임을 조절하며,
    상기 배경 부분에 발표자료 및 온라인 시청자의 화면을 출력하여 발표자, 발표자료 및 온라인 시청자를 하나의 가상화면에 함께 표시하고,
    상기 제어단말부(130)는 발표자, 발표자료 및 온라인 시청자의 크기, 위치 및 움직임을 조절하며,
    촬영대상자는 상기 제1모니터부(140) 및 제2모니터부(150)를 통하여 실시간으로 현재 촬영상태를 확인할 수 있어, 이를 참고하여 발표, 강의 또는 회의를 진행하고,
    촬영대상 및 배경을 각각 인식하고 배경 부분에 발표자료 및 온라인 시청자의 화면을 출력하여 발표자, 발표자료 및 온라인 시청자를 함께 볼 수 있어 발표, 강의 또는 회의의 몰입을 극대화시키며,
    상기 제어단말부(130)는 발표자, 발표자료 및 온라인 시청자의 화면을 확대 또는 축소하거나 위치를 변화시키거나 움직임을 주어 출력하므로, 온라인 시청자의 집중력을 높이는 것을 특징으로 하는 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    촬영대상자 뒤에 배경으로 구성되는 크로마키 스크린(200); 및
    촬영대상자를 비추기 위한 적어도 하나 이상의 조명(300)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 강의를 위한 AI 스튜디오.
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