KR102292775B1 - 학습 서비스 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 학습 서비스 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 단말장치는, 통신망을 통해 학습 서비스 서버와 통신하는 통신부, 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시된 문제집을 촬영하여, 문제집 페이지 이미지를 획득하는 촬영부, 출력부, 상기 촬영부를 통해 획득된 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 상기 통신부를 통해 상기 학습 서비스 서버로 전송하고, 상기 학습 서비스 서버로부터 수신된 문제풀이정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 제어부를 포함하되, 상기 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠일 수 있다.

Description

학습 서비스 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING LEARNING SERVICE}
본 발명은 학습 서비스 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 문제집 페이지 이미지를 분석하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하고, 추출된 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 증강현실 영상으로 출력할 수 있는 학습 서비스 시스템 및 방법에 관한 것이다.
학생 또는 수험생들이 공부를 할 때에는, 공부해야 하는 내용을 읽어서 이해하거나 암기하고, 그 내용에 해당하는 문제집을 풀어서 공부한 내용을 확인한 후, 틀린 내용을 오답 노트 등으로 정리하여 다음에 공부할 때 참고하는 방식이 일반적으로 많이 이용된다.
각각의 공부방식이 장단점이 있겠지만, 위와 같은 방식의 단점은 모든 문제에 대한 해설을 눈으로 읽는 방식으로만 수행이 되어야 하므로, 시청각을 모두 이용하는 방식에 비해 사용자의 기억에 오래 남기는 기능이 떨어지고, 오답 노트 등을 작성하기 위하여 많은 시간과 노력이 들어간다는 점이다.
한편, 시청각을 모두 이용한 학습을 하기 위해서는 학교나 학원 등을 통하여 강의를 듣는 방식이 가장 좋지만, 이러한 방식은 사용자가 원하는 시간에 수강할 수가 없고, 학교나 학원의 시간표에 사용자가 맞춰야 하며, 또한 직접 학교나 학원에 방문을 하여야 한다는 점에서 불편하다는 단점이 있다.
최근에는 인터넷을 통한 강의가 많이 활성화되어 있지만, 이러한 방식은 사용자가 문제를 풀면서 강의를 듣기를 원하는 부분만 들을 수 있는 것이 아니라 사용자가 원하는 부분과 상관없이 전체를 다 들어야 하고, 사용자가 원하는 부분을 보기 위해서는 동영상을 재생시킨 후 재생 바 등을 이동시켜가며 원하는 부분을 찾아야 하는 불편함이 있었다.
이에, 학습자가 문제집을 풀 때, 문제풀이정보가 필요한 문제의 답안과 해설 데이터를 쉽게 제공할 수 있는 학습 서비스에 대한 기술개발이 요구되고 있다.
본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허 제2010-0014019호가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 학습자의 단말장치로 촬영된 문제집 페이지 이미지를 분석하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하고, 추출된 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 증강현실 영상으로 출력할 수 있는 학습 서비스 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 단말장치는, 통신망을 통해 학습 서비스 서버와 통신하는 통신부, 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시된 문제집을 촬영하여, 문제집 페이지 이미지를 획득하는 촬영부, 출력부, 상기 촬영부를 통해 획득된 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 상기 통신부를 통해 상기 학습 서비스 서버로 전송하고, 상기 학습 서비스 서버로부터 수신된 문제풀이정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 제어부를 포함하되, 상기 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠일 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 제어부는, 상기 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 실행하여, 상기 획득된 문제집 페이지 이미지와 함께 상기 답안과 해설 데이터를 전달하는 증강현실 영상을 상기 출력부를 통해 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 학습 서비스 서버는, 통신망을 통해 단말장치와 통신하는 통신부, 각 페이지별로 단원 및 문제 번호에 대한 답안과 해설 데이터가 저장된 문제풀이DB, 상기 통신부를 통해 단말장치로부터 문제풀이정보 요청 신호가 수신되면, 상기 문제풀이DB로부터 해당 답안과 해설 데이터를 추출하여 상기 통신부를 통해 상기 단말장치에 제공하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 있어, 상기 제어부는, 상기 추출된 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 생성하여 상기 단말장치에 제공할 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 제어부는, 상기 단말장치로부터 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 수신한 경우, 상기 문제풀이DB로부터 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설 데이터를 추출하여 상기 단말장치에 제공할 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 제어부는, 상기 단말장치로부터 문제집 페이지 이미지를 포함하는 문제풀이 요청 신호를 수신한 경우, 상기 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 상기 문제풀이DB로부터 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설 데이터를 추출하여 상기 단말장치에 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 학습 서비스 방법은, 단말장치가, 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시된 문제집을 촬영하여 문제집 페이지 이미지를 획득하는 단계, 상기 단말장치가, 상기 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하는 단계, 상기 단말장치가, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하는 단계, 상기 단말장치가, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 학습 서비스 서버로 전송하는 단계, 상기 학습 서비스 서버가, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 획득하여 상기 단말장치에 제공하는 단계, 및 상기 단말장치가 상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계에서, 상기 단말장치는 상기 답안과 해설 데이터를 증강현실 영상으로 출력할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 학습 서비스 방법은, 단말장치가, 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시된 문제집을 촬영하여 문제집 페이지 이미지를 획득하고, 상기 획득된 문제집 페이지 이미지를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 학습 서비스 서버로 전송하는 단계, 상기 학습 서비스 서버가, 상기 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하는 단계, 상기 학습 서비스 서버가, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하는 단계, 상기 학습 서비스 서버가, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 획득하여 상기 단말장치에 제공하는 단계 및 상기 단말장치가 상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계에서, 상기 단말장치는 상기 답안과 해설 데이터를 증강현실 영상으로 출력할 수 있다.
본 발명에 따르면, 학습자의 단말장치로 촬영된 문제집 페이지 이미지를 분석하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하고, 추출된 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 출력함으로써, 개인별 맞춤 학습을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 문제집에 있는 문제에 대한 문제풀이정보를 증강현실 영상으로 제공하므로, 인쇄물을 통한 오프라인 학습과 온라인 학습을 연계하여 진행할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어부의 기능을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 문제집 페이지 이미지를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 시스템 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 시스템은 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 인쇄된 문제집(10)을 촬영하는 단말장치(100) 및 학습 서비스 서버(200)를 포함한다. 이때, 단말장치(100)와 학습 서비스 서버(200)는 통신망을 통해 상호 간에 통신을 수행할 수 있다.
문제집(10)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 인쇄된 문서일 수 있다.
학습자는 문제집(10)의 문제들에 대한 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이정보를 제공받기 위해 단말장치(100)의 촬영부(130)를 이용하여 각 페이지를 촬영할 수 있다. 이때, 촬영된 이미지를 문제집 페이지 이미지라고 칭할 수 있고, 문제집 페이지 이미지에는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 페이지 번호 및 단원명이 표시된 페이지 단원 정보 영역(410)과 문제 정보 영역(420)을 포함할 수 있다. 문제 정보 영역(420)은 적어도 하나 이상의 문제 영역(430)을 포함하고, 각 문제 영역(430)에는 문제 번호가 표시된 문제 번호 영역(432)과 문제가 표시된 문제 표시 영역(434)이 포함될 수 있다.
단말장치(100)는 촬영부(130)를 통해 획득된 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 학습 서비스 서버(200)로 전송한다.
단말장치(100)는 학습 서비스 서버(200)로부터 수신된 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이정보를 출력한다. 이때, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠일 수 있고, 단말장치(100)는 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 실행할 수 있다. 단말장치(100)는 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 실행하여 촬영부(130)로 촬영되는 문제집 페이지 이미지의 영상에 가상객체, 예컨대, 3D 그래픽 모델을 증강하여 출력함으로써 문제집(10)을 촬영한 영상을 기반으로 증강현실 서비스를 제공할 수 있다.
이러한 단말장치(100)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하기로 한다.
학습 서비스 서버(200)는 단말장치(100)로부터 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호가 수신되면, 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 해당하는 답안과 해설데이터를 획득하여 단말장치(100)에 제공한다. 이때, 학습 서비스 서버(200)는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 생성하여 단말장치(100)에 제공할 수 있다.
이러한 학습 서비스 서버(200)에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말장치의 구성을 나타낸 블록도, 도 3은 도 2에 도시된 제어부의 기능을 설명하기 위한 기능 블록도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 문제집 페이지 이미지를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말장치(100)는 통신부(110), 저장부(120), 촬영부(130), 출력부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
통신부(110)는 통신망을 통해 학습 서비스 서버(200)와 통신을 위한 구성으로, 촬영부(130)를 통해 획득된 문제집 페이지 이미지 등 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 이때, 통신부(110)는 근거리 통신모듈, 무선 통신모듈, 이동통신 모듈, 유선 통신모듈 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
저장부(120)는 단말장치(100)의 동작과 관련된 데이터들을 저장하는 구성이다. 여기서 저장부(120)는 공지된 저장매체를 이용할 수 있으며, 예를 들어, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM 등과 같이 공지된 저장매체 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다. 특히, 저장부(120)에는 촬영부(130)를 구동시켜 문제집 페이지 이미지를 획득하고, 그 문제집 페이지 이미지를 분석하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 추출된 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 해당하는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이정보를 출력할 수 있는 문제풀이 애플리케이션이 저장될 수 있다.
촬영부(130)는 문제집을 촬영하여 문제집 페이지 이미지를 획득하고, 획득된 문제집 페이지 이미지를 제어부(150)로 전송한다. 이러한 촬영부(130)는 예컨대, 카메라일 수 있다. 촬영부(21)는 문제풀이 어플리케이션의 인식프로그램에 의한 자동 촬영 명령을 수행할 수 있다.
출력부(140)는 단말장치(100)의 동작과 관련된 다양한 정보를 표시하는 구성이다. 특히, 출력부(140)는 문제풀이 애플리케이션 실행 시, 촬영부를 통해 획득된 문제집 페이지 이미지를 디스플레이할 수 있고, 통신부를 통해 수신된 문제풀이정보를 디스플레이할 수 있다. 이러한 출력부(140)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 입력부로도 동작할 수 있다.
제어부(150)는 촬영부(130)를 통해 획득된 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 통신부(110)를 통해 학습 서비스 서버(200)로 전송하고, 학습 서비스 서버(200)로부터 수신된 문제풀이정보를 출력부(130)를 통해 출력한다. 이때, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠일 수 있고, 이 경우 제어부(150)는 문제풀이정보를 전달하는 가상객체, 예컨대, 3D 그래픽 모델을 렌더링하여 출력부(140)에 출력할 수 있다.
한편, 문제집(10)이 오프라인 상의 서적인 경우, 문제집(10)을 펼쳐서 촬영을 하게 되면, 기울어짐, 찌그러짐 등이 있는 이미지를 획득할 수 있다. 이에, 제어부(150)는 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하기 전에, 노이즈 제거 등의 전처리를 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(150)는 블러링과 에지검출. 이진화 및 모폴로지 연산 등의 전처리를 수행하여 문제집 페이지 이미지의 노이즈를 제거할 수 있다.
이러한 제어부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 페이지 및 단원 인식부(152), 문제번호 인식부(154) 및 문제풀이정보 요청 처리부(156)를 포함한다.
페이지 및 단원 인식부(152)는 문제집 페이지 이미지를 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역을 추출하고, 그 페이지 및 단원 정보 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호 및 단원명을 추출한다.
구체적으로, 페이지 및 단원 인식부(152)는 전체 문제집 페이지 이미지에서 이미지 분할(Image Segmentation) 기술을 적용하여, 페이지 번호와 단원명에 대한 정보가 있는 페이지 및 단원 정보 영역을 추출한다. 여기서, 이미지 분할은 한 장의 이미지를 관심 대상 별로 분리해 내는 기술로, 페이지 및 단원 인식부(152)는 기계학습 알고리즘의 신경망 모델을 통해 미리 학습된 정보를 기초로, 문제집 페이지 이미지로부터 페이지 번호 및 단원명이 표시된 페이지 및 단원 정보 영역을 추출할 수 있다. 이때, 신경망 모델은 예컨대 Mobile Net, Shuffle Net 등 다양한 신경망 모델을 포함할 수 있다.
페이지 및 단원정보 영역이 추출되면, 페이지 및 단원 인식부(152)는 페이지 및 단원 정보 영역에 대한 OCR 처리를 통해 페이지 및 단원 정보 영역에 포함된 텍스트를 추출하고, 추출된 텍스트를 구성하는 문자 및 숫자 등을 식별하여, 페이지 번호 및 단원명을 추출할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (a)와 같은 문제집 페이지 이미지에서 페이지 번호 및 단원명을 추출한 경우에 대해 설명하기로 한다. 페이지 및 단원 인식부(152)는 신경망 모델을 이용하여 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 페이지 및 단원 정보 영역(410)을 추출할 수 있다. 페이지 및 단원 정보 영역(410)에 대한 OCR 처리를 수행하면, "1.경우의 수"의 단원명과 "007"의 페이지 번호가 추출될 수 있다.
문제 번호 인식부(154)는 문제집 페이지 이미지를 분할하여, 적어도 하나 이상의 문제 영역을 추출하고, 객체 탐지(Multiple Object Detection)를 이용하여 각 문제 영역에서 문제 번호가 표시된 문제 번호 영역을 추출하며, 각 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 문제 번호를 추출한다.
구체적으로, 문제 번호 인식부(154)는 전체 문제집 페이지 이미지에서 이미지 분할(Image Segmentation) 기술을 적용하여, 문제 번호와 문제 내용에 대한 정보가 있는 적어도 하나 이상의 문제 영역을 추출한다. 이때, 문제 번호 인식부(154)는 기계학습 알고리즘의 신경망 모델을 통해 미리 학습된 정보를 기초로, 문제집 페이지 이미지로부터 적어도 하나 이상의 문제 영역을 추출할 수 있다. 이때, 신경망 모델은 예컨대 Mobile Net, Shuffle Net 등 다양한 신경망 모델을 포함할 수 있다.
적어도 하나 이상의 문제 영역이 추출되면, 문제 번호 인식부(154)는 문제 영역에 객체 탐지(Multile Object Detection) 기술을 적용하여, 문제 번호가 표시된 문제 번호 영역을 추출한다. 여기서, 객체 탐지(object Detection)는 이미지 내 관심 객체의 존재 여부와 위치를 탐지하는 기술로, 문제 번호 인식부(154)는 기계학습 알고리즘의 신경망 모델을 통해 미리 학습된 정보를 기초로, 문제 영역으로부터 문제 번호가 표시된 문제 번호 영역을 추출할 수 있다. 이때, 신경망 모델은 예컨대 Mobile Net, Shuffle Net 등 다양한 신경망 모델을 포함할 수 있다.
문제 번호 영역이 추출되면, 문제 번호 인식부(154)는 문제 번호 영역 대한 OCR 처리를 통해 문제 번호 영역에 포함된 텍스트를 추출하고, 추출된 텍스트를 구성하는 문자 및 숫자 등을 식별하여, 문제 번호를 추출할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (a)와 같은 문제집 페이지 이미지를 이용하여 문제 번호를 추출하는 경우에 대해 설명하기로 한다. 문제 번호 인식부(154)는 신경망 모델을 이용하여 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 복수의 문제 번호 영역(432)을 추출할 수 있다. 문제 번호 영역(410)에 대한 OCR 처리를 수행하면, "0045"의 문제 번호를 추출할 수 있다.
문제풀이정보 요청 처리부(156)는 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 통신부(110)를 통해 학습 서비스 서버(200)로 전송한다. 이때, 문제풀이정보 요청 처리부(156)는 하나의 페이지에서 복수개의 문제 번호가 추출된 경우, 복수개의 문제번호를 문제풀이정보 요청 신호에 포함시키거나, 문제번호가 낮은 순에서 높은 순으로 하나씩 문제풀이정보 요청 신호에 포함시켜 전송할 수 있다. 또한, 하나의 페이지에서 복수개의 문제번호가 추출된 경우, 문제풀이정보 요청 처리부(156)는 추출된 문제번호들을 출력부(140)에 출력하고, 학습자가 선택한 문제번호를 문제풀이정보 요청 신호에 포함시켜 전송할 수도 있다.
문제풀이정보 요청 처리부(156)는 문제풀이정보 요청에 대한 응답으로 학습 서비스 서버(200)로부터 수신된 문제풀이정보를 출력부(140)를 통해 출력한다. 이때, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠일 수 있다.
문제풀이정보가 증강현실 컨텐츠인 경우, 문제풀이정보 요청 처리부(156)는 학습 서비스 서버(200)로부터 수신된 증강현실 컨텐츠를 실행하여 촬영부(130)를 통해 획득되는 이미지에 문제풀이정보를 전달하는 가상 객체, 예컨대, 3D 그래픽 모델을 증강하여 출력부(130)에 출력할 수 있다.
이러한 제어부(150)는 적어도 하나의 연산 장치를 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 장치는 범용적인 중앙연산장치(CPU), 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 단말장치(100)는 촬영부(130) 및 출력부(140)를 포함하고, 어플리케이션이 설치되어 실행되는 단말기로서, 시험지 이미지 촬영이 가능하고, 다양한 유무선 환경에 적용될 수 있는 전자 기기일 수 있다. 예컨대, 단말장치(100)는 PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰, MBS(Mobile Broadband System)폰 등을 포함한다. 여기서 단말장치(100)는 휴대용 소형기기를 나타낼 수 있지만, 캠코더 또는 랩탑 컴퓨터 등을 포함하는 경우에는 이동통신단말기로 지칭될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 이에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 서버(200)는 통신부(210), 문제풀이DB(220) 및 제어부(230)를 포함한다.
통신부(210)는 단말장치(100)로부터 문제풀이정보 요청 신호를 수신하고, 문제풀이정보를 단말장치(100)에 제공한다.
문제풀이DB(220)에는 각 페이지별로 단원 및 문제 번호에 대한 답안과 해설 데이터가 저장된다. 이때, 문제풀이DB(200)는 페이지 번호, 단원 및 문제번호에 대응하는 답안과 해설 데이터에 대한 매칭 관계를 저장할 수 있다. 이를 위해, 문제풀이DB(220)는 관계형 데이터베이스(Relational Database)일 수 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않을 수 있다.
또한, 문제풀이DB(220)에 저장되는 문제풀이정보는 증강현실 컨텐츠 내 렌더링되어 문제풀이정보를 오디오 혹은 텍스트 형식으로 전달하는 가상객체의 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 문제풀이 방법을 강의하는 3D 캐릭터의 정보를 포함할 수 있다.
제어부(230)는 통신부(210)를 통해 단말장치(100)로부터 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호가 수신되면, 문제풀이DB(220)로부터 해당 답안과 해설데이터를 추출하여 통신부(210)를 통해 단말장치(100)에 제공한다. 이때, 제어부(230)는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 생성하여 단말장치(100)에 제공할 수 있다.
또한, 문제풀이정보 요청 신호에 복수개의 문제번호가 포함된 경우, 제어부(230)는 낮은 순에서 높은 순으로 해당 답안과 해설 데이터를 추출하여 순차적으로 단말장치(100)에 제공할 수 있다.
이러한 제어부(230)는 학습 서비스 서버(200)의 다양한 구성부들의 동작을 제어하는 구성으로, 적어도 하나의 연산 장치를 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 장치는 범용적인 중앙연산장치(CPU), 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 단말장치(100)는 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시된 문제집을 촬영하여 문제집 페이지 이미지를 획득한다(S610).
단계 S610이 수행되면, 단말장치(100)는 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역을 추출하고(S620), 페이지 및 단원 정보 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호 및 단원을 추출한다(S630). 이때, 단말장치(100)는 이미지 분할 기술을 이용하여 페이지 및 단원정보영역을 추출할 수 있다.
단계 S640이 수행되면, 단말장치(100)는 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 문제 번호 영역을 추출하고(S640), 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 문제 번호를 추출한다(S650). 이때, 단말장치(100)는 이미지 분할 기술과 개체 탐지 기술을 이용하여 문제 번호 영역을 추출할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 페이지 번호 및 단원을 추출한 후, 문제 번호를 추출하는 것으로 설명하였으나, 문제번호를 추출한 후 페이지 번호 및 단원을 추출할 수도 있다.
단계 S650이 수행되면, 단말장치(100)는 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 학습 서비스 서버(200)로 전송한다(S660).
그러면, 학습 서비스 서버(200)는 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 문제풀이정보를 획득하여(S670), 단말장치(100)로 전송한다(S680). 여기서, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함할 수 있다.
단계 S680이 수행되면, 단말장치(100)는 문제풀이정보를 증강현실 영상으로 출력한다(S690). 즉, 문제풀이정보가 증강현실 컨텐츠인 경우, 단말장치(100)는 학습 서비스 서버(200)로부터 수신된 증강현실 컨텐츠를 실행하여 촬영부를 통해 획득되는 이미지에 문제풀이정보를 전달하는 가상 객체, 예컨대, 3D 그래픽 모델을 증강하여 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 단말장치(100)가 문제집 페이지 이미지에서 페이지 번호, 단원 및 문제번호를 추출하여 학습 서비스 서버(200)에 문제풀이정보를 요청하고, 학습 서비스 서버(200)가 문제풀이정보를 단말장치(100)에 제공하는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로 단말장치(100)가 문제집 페이지 이미지를 학습 서비스 서버(200)로 전송하고, 학습 서비스 서버(200)가 문제집 페이지 이미지에서 페이지 번호, 단원 및 문제번호를 추출하고, 문제풀이정보를 단말장치(100)에 제공할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예의 경우, 단말장치(100)는 촬영부(130)를 통해 문제집 페이지 이미지를 획득하고, 획득된 문제집 페이지 이미지를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 통신부(110)를 통해 학습 서비스 서버(200)로 전송한다.
학습 서비스 서버(200)는 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 문제풀이 DB로부터 해당 답안과 해설데이터를 추출하여 통신부(210)를 통해 단말장치(100)에 제공한다. 이때, 학습 서비스 서버(200)는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 생성하여 단말장치(100)에 제공할 수 있다.
단말장치(100)는 학습 서비스 서버(200)로부터 수신된 문제풀이정보를 출력부(140)를 통해 출력한다. 이때, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 문제풀이정보는 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠일 수 있고, 이 경우 단말장치(100)는 문제풀이정보를 전달하는 가상객체, 예컨대, 3D 그래픽 모델을 렌더링하여 출력할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 시스템 및 방법은, 학습자의 단말장치로 촬영된 문제집 페이지 이미지를 분석하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하고, 추출된 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 출력함으로써, 개인별 맞춤 학습을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 서비스 시스템 및 방법에 따르면, 문제집에 있는 문제에 대한 문제풀이정보를 증강현실 영상으로 제공하므로 인쇄물을 통한 오프라인 학습과 온라인 학습을 연계하여 진행할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 단말장치
110, 210 : 통신부
120 : 저장부
130 : 촬영부
140 : 출력부
150, 230 : 제어부
152 : 페이지 및 단원 인식부
154 : 문제번호 인식부
156 : 문제풀이정보 요청 처리부
200 : 서비스 서버
220 : 문제풀이DB

Claims (10)

  1. 통신망을 통해 학습 서비스 서버와 통신하는 통신부;
    각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시되고 식별표시가 없는 문제집을 촬영하여, 문제집 페이지 이미지를 획득하는 촬영부;
    출력부; 및
    상기 촬영부를 통해 획득된 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 상기 통신부를 통해 상기 학습 서비스 서버로 전송하고, 상기 학습 서비스 서버로부터 수신된 문제풀이정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 제어부를포함하되,
    상기 문제풀이정보는, 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠인 것을 특징으로 하되,
    상기 제어부는, 상기 문제집 페이지 이미지의 우측 하단에 인접한 영역을 상기 페이지 및 단원 정보 영역으로 추출하고,
    상기 제어부가 상기 문제 번호 영역을 추출하는 것은,
    상기 제어부가 상기 문제집 페이지 이미지에서 상기 페이지 및 단원 정보 영역을 제외한 영역을, 복수의 문제 영역을 갖는 문제 정보 영역으로 설정하는 단계; 및
    상기 제어부가 각각의 복수의 상기 문제 영역 내에서 좌측 상단에 인접한 영역을 상기 문제 번호 영역으로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제어부는, 기계학습 알고리즘의 신경망 모델을 통해 미리 학습된 정보를 기초로 상기 문제 영역 및 상기 문제 번호 영역을 추출하는 단말장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 실행하여, 상기 획득된 문제집 페이지 이미지와 함께 상기 답안과 해설 데이터를 전달하는 증강현실 영상을 상기 출력부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
  3. 통신망을 통해 단말장치와 통신하는 통신부;
    각 페이지별로 단원 및 문제 번호에 대한 답안과 해설 데이터가 저장된 문제풀이DB; 및
    상기 통신부를 통해 단말장치로부터 문제풀이정보 요청 신호가 수신되면, 상기 문제풀이DB로부터 해당 답안과 해설 데이터를 추출하여 상기 통신부를 통해 상기 단말장치에 제공하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 단말장치로부터 식별표시가 없는 문제집 페이지 이미지를 포함하는 문제풀이 요청 신호를 수신한 경우, 상기 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하고, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하며, 상기 문제풀이DB로부터 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설 데이터를 추출하여 상기 단말장치에 제공하고,
    상기 제어부는, 상기 문제집 페이지 이미지의 우측 하단에 인접한 영역을 상기 페이지 및 단원 정보 영역으로 추출하고,
    상기 제어부가 상기 문제 번호 영역을 추출하는 것은,
    상기 제어부가 상기 문제집 페이지 이미지에서 상기 페이지 및 단원 정보 영역을 제외한 영역을, 복수의 문제 영역을 갖는 문제 정보 영역으로 설정하는 단계; 및
    상기 제어부가 각각의 복수의 상기 문제 영역 내에서 좌측 상단에 인접한 영역을 상기 문제 번호 영역으로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제어부는, 기계학습 알고리즘의 신경망 모델을 통해 미리 학습된 정보를 기초로 상기 문제 영역 및 상기 문제 번호 영역을 추출하는 학습 서비스 서버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추출된 답안과 해설 데이터를 포함하는 문제풀이 증강현실 컨텐츠를 생성하여 상기 단말장치에 제공하는 것을 특징으로 하는 학습 서비스 서버.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 단말장치로부터 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 수신한 경우, 상기 문제풀이DB로부터 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설 데이터를 추출하여 상기 단말장치에 제공하는 것을 특징으로 하는 학습 서비스 서버.
  6. 삭제
  7. 단말장치가, 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시되고 식별 표시가 없는 문제집을 촬영하여 문제집 페이지 이미지를 획득하는 단계;
    상기 단말장치가, 상기 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하는 단계;
    상기 단말장치가, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하는 단계;
    상기 단말장치가, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 학습 서비스 서버로 전송하는 단계;
    상기 학습 서비스 서버가, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 획득하여 상기 단말장치에 제공하는 단계; 및
    상기 단말장치가 상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 단말장치는, 상기 문제집 페이지 이미지의 우측 하단에 인접한 영역을 상기 페이지 및 단원 정보 영역으로 추출하고,
    상기 단말 장치가 상기 문제 번호 영역을 추출하는 것은,
    상기 단말 장치가 상기 문제집 페이지 이미지에서 상기 페이지 및 단원 정보 영역을 제외한 영역을, 복수의 문제 영역을 갖는 문제 정보 영역으로 설정하는 단계; 및
    상기 단말 장치가 각각의 복수의 상기 문제 영역 내에서 좌측 상단에 인접한 영역을 상기 문제 번호 영역으로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 단말 장치는, 기계학습 알고리즘의 신경망 모델을 통해 미리 학습된 정보를 기초로 상기 문제 영역 및 상기 문제 번호 영역을 추출하는 학습 서비스 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계에서,
    상기 단말장치는 상기 답안과 해설 데이터를 증강현실 영상으로 출력하는 것을 특징으로 하는 학습 서비스 방법.
  9. 단말장치가, 각 페이지별로 단원 및 적어도 하나 이상의 문제가 표시되고 식별 표시가 없는 문제집을 촬영하여 문제집 페이지 이미지를 획득하고, 상기 획득된 문제집 페이지 이미지를 포함하는 문제풀이정보 요청 신호를 학습 서비스 서버로 전송하는 단계;
    상기 학습 서비스 서버가, 상기 문제집 페이지 이미지를 복수의 영역으로 분할하여, 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역을 추출하는 단계;
    상기 학습 서비스 서버가, 상기 페이지 및 단원 정보 영역과 문제 번호 영역에 대한 OCR 처리를 수행하여 페이지 번호, 단원 및 문제 번호를 추출하는 단계;
    상기 학습 서비스 서버가, 상기 페이지 번호, 단원 및 문제 번호에 대응하는 답안과 해설데이터를 획득하여 상기 단말장치에 제공하는 단계; 및
    상기 단말장치가 상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 학습 서비스 서버는, 상기 문제집 페이지 이미지의 우측 하단에 인접한 영역을 상기 페이지 및 단원 정보 영역으로 추출하고,
    상기 학습 서비스 서버가 상기 문제 번호 영역을 추출하는 것은,
    상기 학습 서비스 서버가 상기 문제집 페이지 이미지에서 상기 페이지 및 단원 정보 영역을 제외한 영역을, 복수의 문제 영역을 갖는 문제 정보 영역으로 설정하는 단계; 및
    상기 학습 서비스 서버가 각각의 복수의 상기 문제 영역 내에서 좌측 상단에 인접한 영역을 상기 문제 번호 영역으로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 학습 서비스 서버는, 기계학습 알고리즘의 신경망 모델을 통해 미리 학습된 정보를 기초로 상기 문제 영역 및 상기 문제 번호 영역을 추출하는 학습 서비스 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 답안과 해설 데이터를 출력하는 단계에서,
    상기 단말장치는 상기 답안과 해설 데이터를 증강현실 영상으로 출력하는 것을 특징으로 하는 학습 서비스 방법.



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