KR101027054B1

KR101027054B1 - 시선 인식 기능을 구비한 유아용 모빌

Info

Publication number: KR101027054B1
Application number: KR1020100097274A
Authority: KR
Inventors: 이해춘
Original assignee: 주식회사 엠이티엔지니어링
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2011-04-11

Abstract

본 발명의 유아용 모빌은 아기가 누워 있는 곳의 천장에 고정되는 것으로서 아기들이 좋아하는 물체의 형상으로 제작한 모빌본체(1), 상기 모빌본체(1)에 구비되는 것으로서 아기의 눈을 촬영하는 시선인식카메라(2), 상기 모빌본체(1)에 구비되는 것으로서 소리 또는 빛을 발생시키거나 영상을 표시하는 출력장치(3), 그리고 시선인식카메라(2)가 촬영한 아기 눈의 영상으로부터 아기의 시선을 감지하여 상기 출력장치(3)를 구동하는 컨트롤러(4)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 유아용 모빌은 아기가 시선을 맞출 때만 작동을 하고 아기가 자거나 다른 곳에 관심을 보일 동안은 작동을 하지 않으므로, 아기를 산만하게 하지 않고, 또한 빨리 싫증을 내지 않는다.
본 발명의 유아용 모빌은 아기가 시선을 맞출 때만 작동을 하므로, 아기가 흥미를 느껴 모빌을 자주 바라보게 되고, 따라서 아기에게 사물과 시선을 맞추는 훈련을 하여 사물인지 능력이 향상된다. 또한 본 발명의 유아용 모빌은 스피커와 디스플레이 모니터를 구비하여, 다양한 컨텐츠의 소리(음성, 음악 포함)와 영상을 나타낼 수 있으므로, 아기의 성장 단계별로 지적 정서적 발달에 도움을 줄 수 있는 컨텐츠를 제공할 수 있다.

Description

시선 인식 기능을 구비한 유아용 모빌{Mobile for Baby Having Function of Recognizing Eye Direction}

본 발명은 유아용품에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 아기의 시선을 인식하여, 아기가 모빌을 바라볼 경우 특정한 소리와 함께 영상이 표시되도록 하는 모빌에 관한 것이다.

아기는 태어나서 1개월 즈음에는 흑백을 구분하고, 이후에는 단순한 소리컬러에 반응을 하며, 좀더 시간이 지나면 반복적인 소리컬러에 반응하고 점차 복잡한 소리컬러의 변화에 반응을 하게 된다. 상기한 아기의 성장과정에 따라 아기의 단계별 행동양상에 대응하여 집중력을 향상시키고 정서적인 발달에 도움을 줄 수 있는 다양한 유아용품들이 사용되고 있다.

유아용 모빌은 대표적인 유아용품 중 하나인데, 최근에 다양한 유아용 모빌이 개발되고 있다. 이러한 유아용 모빌은 단순히 사람이 흔들거나 바람에 의하여 움직이는 단순한 것뿐만 아니라, 영상과 음악이 나오는 것들도 등장하고 있다. 그리고 좀 더 진보한 형태의 모빌로는 유아의 손목 또는 발목에 센서를 부착하여 아기의 움직임에 따라 작동하는 것, 카메라를 이용하여 유아의 움직임을 감지하여 작동을 하는 것 등 첨단기술이 접목된 유아용 모빌도 개발되어 특허출원되고 있다.

그리고 모빌의 작동도 단순히 움직이기만 하는 것을 넘어서 음성과 음악이 나오는 것, 소형 디스플레이 모니터를 구비하여 영상이 출력되는 것 등이 개발되고 있다.

그러나 상기와 같은 첨단기술이 접목된 모빌이라고 하더라도, 아무 때나 작동을 하면 아기를 산만하게 하고, 아기가 금방 흥미를 잃어 싫증을 낼 수 있다.

상기와 같이 최근에 첨단기술이 접목된 모빌이 개발되고 있으나, 아무 때나 작동을 하면 아기를 산만하게 하고, 아기가 금방 흥미를 잃어버릴 염려가 있다. 그리고 모빌은 단순히 아기를 즐겁게 하는 것을 떠나서 아기의 성장 정도에 따라 적절한 인지기능을 기를 수 있는 기능을 구비할 필요가 있다.

따라서 아기가 모빌을 바라볼 때만 작동을 하여 아기를 안정시키고, 또한 싫증을 빨리 내지 않는 유아용 모빌이 필요하다. 또한 유아용 모빌은 아기의 성장 정도에 따라 다양한 컨텐츠의 음성과 영상이 표시되도록 하여 아기의 지적 그리고 정서적 발달에 도움을 줄 수 있어야 한다.

본 발명의 유아용 모빌은 아기가 누워 있는 곳의 천장에 고정되는 것으로서 아기들이 좋아하는 물체의 형상으로 제작한 모빌본체(1), 상기 모빌본체(1)에 구비되는 것으로서 아기의 눈을 촬영하는 시선인식카메라(2), 상기 모빌본체(1)에 구비되는 것으로서 음악과 사람의 음성을 포함하는 소리를 발생하는 스피커(31), 빛이 발생되는 전구(32), 그리고 특정한 영상이 표시되는 디스플레이 모니터(33) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 출력장치(3), 그리고 시선인식카메라(2)가 촬영한 아기 눈의 영상으로부터 아기의 시선을 감지하여 상기 출력장치(3)를 구동하는 것으로서, 상기 시선인식카메라(2)로 촬영한 영상을 분석하여 아기의 시선을 식별하는 시선인식부(41)와 상기 출력장치(3)로 출력할 영상 또는 음악 컨텐츠를 저장하는 메모리부(42)와 상기 시선인식부(41)에서 식별한 아기의 시선이 모빌본체(1)를 향할 경우 상기 메모리부(42)에 저장된 컨텐츠 중 적절한 것을 선택하는 제어부(43)와 그리고 상기 제어부(43)가 선택한 컨텐츠를 상기 출력장치(3)로 송출하는 출력부(44)로 구성되는 컨트롤러(4)를 포함하여 구성된다.

상기 컨트롤러(4)의 시선인식부(41)는 시선인식카메라(2)가 촬영한 아기 눈의 동공 형상이 설정된 오차범위 내의 진원이면 아기의 시선이 시선인식카메라(2)가 구비된 모빌을 향하는 것으로 판단하고, 아기의 동공이 설정된 오차범위를 벗어난 타원이면 아기의 시선이 다른 곳으로 향하고 있는 것으로 판단하는 동공형상식별기법을 이용하여 유아의 시선을 감지할 수 있다.

본 발명의 유아용 모빌은 아기가 시선을 맞출 때만 작동을 하고, 아기가 자거나 다른 곳에 관심을 보일 동안은 작동을 하지 않으므로, 아기를 산만하게 하지 않고, 아기가 빨리 싫증을 내지 않는다.

본 발명의 유아용 모빌은 아기가 시선을 맞출 때만 작동을 하므로, 아기가 흥미를 느껴 모빌을 자주 바라보게 되고, 따라서 아기에게 사물과 시선을 맞추는 훈련을 하여 사물인지 능력이 향상된다.

본 발명의 유아용 모빌은 스피커와 디스플레이 모니터를 구비하여, 다양한 음성(음악 포함)과 영상을 나타낼 수 있으므로, 아기의 성장 단계별로 적합한 컨텐츠를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명인 유아용 모빌의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명인 유아용 모빌의 주요구성품의 기능 관계도이다.
도 3은 사람의 눈 형상도이다.

본 발명의 유아용 모빌은 도 1에 도시한 바와 같이 모빌본체(1), 모빌본체(1)에 구비되어 아기의 얼굴을 촬영하는 시선인식카메라(2), 음악 또는 음성이 나오거나 영상이 표시되거나 불빛이 나는 출력장치(3), 그리고 시선인식카메라(2)가 촬영한 아기의 눈 모양 영상으로부터 아기의 시선을 감지하여 상기 출력장치(3)를 구동하는 컨트롤러(4)를 포함하여 구성된다.

모빌본체(1)는 천장에 매달 수 있는 끈, 고이 등의 결속장치를 구비하여 유아가 누워 있는 곳의 천장에 고정할 수 있는 것으로서, 유아들이 좋아하는 동물, 꽃, 사람의 얼굴, 자동차 등 각종 물체의 형상으로 제작한다. 하나의 모빌에 모빌본체(1)는 하나일 수도 있고, 각각 다른 형상의 모빌본체(1)가 다수 개 구비될 수도 있다.

시선인식카메라(2)는 상기 모빌본체(1)에서 아기의 얼굴, 특히 아기의 눈을 쵤영할 수 있도록 모빌본체의 아래 면에 구비된다. 이 시선인식카메라(2)는 아기의 시선이 모빌본체(1)로 향하는지 여부, 즉 아기가 모빌을 바라보는지 여부를 판단할 수 있게 한다.

출력장치(3)는 도 2에 도시한 바와 같이, 아기가 모빌을 바라볼 때 음악이나 엄마의 음성 등 소리를 발생하는 스피커(31), 빛이 발생되는 전구(LED램프포함, 32), 그리고 특정한 영상이 표시되는 디스플레이 모니터(33) 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 구성할 수 있다. 이 출력장치(3)중 전구(32)와 디스플레이 모니터(33)은 모빌 본체의 아래 면에 설치하여 아기가 바라볼 수 있게 한다.

컨트롤러(4)는 시선인식카메라(2)로 촬영한 영상을 분석하여 아기의 시선을 인식하고, 아기의 시선이 모빌 본체(1)를 향할 경우, 즉 아기가 모빌을 바라볼 경우 출력장치(3)에 출력신호를 보내는 기능을 한다. 컨트롤러(4)는 도 2에 도시한 바와 같이, 시선인식카메라(2)로 촬영한 영상을 분석하여 아기의 시선을 식별하는 시선인식부(41), 출력부(3)로 출력할 영상 또는 음악 등의 컨텐츠를 저장하는 메모리부(42), 시선인식부(41)에서 식별한 아기의 시선이 모빌을 향할 경우 적절한 컨텐츠를 선택하는 제어부(43), 제어부(43)가 선택한 컨텐츠를 상기 출력장치(3)로 송출하는 출력부(44)로 구성된다.

사람의 눈은 도 3에 도시한 바와 같이, 눈꺼풀, 각막, 홍채, 그리고 수정체 등으로 이루어져 있는데, 사람이 눈을 떴을 때 타원으로 보이는 각막의 중심부에 원형으로 보이는 홍채가 있고, 홍채의 중앙에 형성된 원형의 구멍인 동공으로 수정체가 보인다. 홍채는 주변 빛의 세기에 따라 수축 또는 확장하여 동공이 커지거나 작아진다. 정상적인 사람의 동공은 수축하거나 확장하더라도 항상 원형의 윤곽을 유지한다.

최근에 카메라가 촬영한 영상으로부터 사람의 시선 방향을 인식하는 시선인식기법이 다양하게 개발되어 있는데, 홍채와 동공의 경계를 명확하게 구분할 수 있도록 적외선 카메라를 이용하여 사용자의 시선을 인식하는 홍채윤곽선추적기법(Iris limbus tracking method), 각막과 동공의 관계를 이용하는 각막동공관계기법(Cornea/pupil relationship method), 인공 신경망 이용 기법(Artificial neural network method), 이중 푸르킨에 영상 기반 시선 추적 기법(Dual Purkinje image method) 등을 이용하여 시선을 추적하고 디스플레이상의 좌표를 계산하는 방법들이 있다.

그 중 푸르킨에 영상 기반 시선 추적기법은 적외선 광원이 사용자의 눈으로 입사될 때, 눈의 각막과 수정체 사이에서 몇 차례의 반사를 일으키게 되는데, 반사되는 영상이 반사되는 위치에 따라 1차 영상, 2차 영상, 3차 영상, 4차 영상의 4 가지 영상으로 구분되는 푸르킨에 영상을 이용하는 기법이다. 이와 같은 시선인식기법은 국내공개특허 10-2010-0006652호 "시선 인식을 이용한 풀 브라우징 방법 및 이를 적용한 휴대용 단말기" 등에 상세히 기재되어 있다.

본 발명의 경우에도 시선인식카메라(2)로 촬영한 영상을 상기와 같은 시선인식기법을 구비한 컨트롤러(4)의 시선인식부(41)에서 분석하여 아기의 시선을 추적할 수 있다.

그러나 상기와 같은 시선인식기법은 아주 복잡한 데이터 처리과정을 거쳐야 하므로 더욱 간편한 시선인식기법이 요구된다. 그중의 하나로 시선인식카메라(2)가 촬영한 아기 눈의 동공 영상을 분석하여, 동공의 형상이 원형에 가까우면 아기의 시선이 카메라 쪽으로 향하고 있는 것으로 판단하고, 동공의 형상이 타원이면 아기의 시선이 다른 쪽을 향하고 있는 것으로 판단하는 방법을 적용할 수 있다.(본 명세서에서는 이와 같이 동공의 형상으로 시선을 판단하는 방법을 "동공형상식별기법"이라 칭한다.)

동공형상식별기법은 사람의 각막은 구형에 가깝고, 시선과 같은 방향에서 보면 동공이 원형으로 보이고, 시선과 기울어진 방향에서 보면 동공이 타원으로 보이는 원리를 이용한다. 즉 시선인식카메라(2)가 촬영한 아기의 동공이 설정된 오차범위 내의 진원(眞圓)이면 아기의 시선이 시선인식카메라(2)가 구비된 모빌을 향하는 것으로 판단하고, 아기의 동공이 설정된 오차범위를 벗어난 타원이면 아기의 시선이 다른 곳으로 향하고 있는 것으로 판단한다.

상기 동공형상식별기법 대신 눈의 홍채의 외부 윤곽선을 기준으로 동공형상식별기법과 동일한 기법으로 시선을 식별하는 홍체형상식별기법도 생각할 수 있으나, 사람에 따라 홍채의 외부 윤곽선은 동공 윤곽선에 비하여 선명하지 않은 경우가 많고 홍체의 일부가 눈꺼풀에 가리는 경우가 많아 홍체형상식별기법은 동공형상식별기법에 비하여 정확도가 낮고, 더욱 복잡한 영상처리기법이 소요될 염려가 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 유아용 모빌은 모빌본체(1)를 아기가 누워 있는 곳의 천장에 매달아 사용하는데, 시선인식카메라(2)가 아기의 얼굴 중 눈을 계속 촬영하고, 컨트롤러(4)가 시선인식카메라(2)로 촬영한 아기의 눈의 영상을 분석하여 아기의 시선이 모빌로 향하면 출력장치(3)에서 음악 또는 음성을 들려 주거나 특정한 영상을 모니터에 표시하거나 특정한 패턴으로 전구(LRD램프 포함)를 점등할 수 있다. 그러다가 아기가 눈을 감거나 시선이 다른 곳을 향하게 되면 출력장치의 작동을 멈추게 한다.

본 발명은 상기와 같은 작동으로 아기가 모빌과 눈을 맞출 때마다 소리나 영상 그리고 불빛을 발생시켜 아기의 관심과 흥미를 유발할 수 있는데, 이와 같이 할 경우 아기의 시선 집중 능력이 향상되고, 유아의 두뇌발달에 도움이 되는 적절한 소리와 영상에 관한 컨텐츠를 아기에게 들려주거나 보여줌으로써 아기의 지능을 발달시킬 수 있다.

1 : 모빌본체, 2 : 시선인식카메라, 3 : 출력장치, 4 : 컨트롤러,
31 : 스피커, 32 : 전구, 33 : 디스플레이 모니터,
41 : 시선인식부, 42 : 메모리부, 43 : 제어부, 44 : 출력부.

Claims

아기가 누워 있는 곳의 천장에 고정되는 것으로서, 아기들이 좋아하는 물체의 형상으로 제작한 모빌본체(1);
상기 모빌본체(1)에 구비되는 것으로서, 아기의 눈을 촬영하는 시선인식카메라(2);
상기 모빌본체(1)에 구비되는 것으로서, 음악과 사람의 음성을 포함하는 소리를 발생하는 스피커(31), 빛이 발생되는 전구(32), 그리고 특정한 영상이 표시되는 디스플레이 모니터(33) 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 구성되는 출력장치(3);
그리고 상기 시선인식카메라(2)가 촬영한 아기 눈의 영상으로부터 아기의 시선을 감지하는 것으로서 눈의 동공 형상이 설정된 오차범위 내의 진원이면 시선이 시선인식카메라(2)가 구비된 모빌본체(1)를 향하는 것으로 판단하고 동공 형상이 설정된 오차범위를 벗어난 타원이면 시선이 다른 곳으로 향하고 있는 것으로 판단하여 아기의 시선을 감지하는 시선인식부(41), 상기 출력장치(3)로 출력할 영상 또는 음악 컨텐츠를 저장하는 메모리부(42), 상기 시선인식부(41)에서 식별한 아기의 시선이 모빌본체(1)를 향할 경우 상기 메모리부(42)에 저장된 컨텐츠 중 어느 하나 또는 이상 이상을 선택하는 제어부(43), 그리고 상기 제어부(43)가 선택한 컨텐츠를 상기 출력장치(3)로 송출하는 출력부(44)로 구성되는 컨트롤러(4);
를 포함하여 구성되는, 유아용 모빌.
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