KR102629544B1

KR102629544B1 - 인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템

Info

Publication number: KR102629544B1
Application number: KR1020230069801A
Authority: KR
Inventors: 서월심
Original assignee: 주식회사 해밀엔지니어링종합건설
Priority date: 2023-05-31
Filing date: 2023-05-31
Publication date: 2024-01-29

Abstract

본 발명은 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내를 밝히는 실내 조명등과 책상에 설치되어 학습대상에 빛을 조사하는 책상 조명등의 밝기를 사용자의 상태에 따라 적절하게 조절하여 눈의 피로도와 집중도를 최적의 상태로 유지할 수 있는 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실내에 설치되는 실내 조명등과, 실내에 구비되는 책상에 설치되는 책상 조명등과, 상기 책상에 설치되어 사용자의 얼굴을 촬영하는 제1카메라와, 상기 책상의 일측에 구비되어 상기 실내 조명등과 책상 조명등의 밝기를 조절하는 제어장치를 포함하여 이루어지고, 상기 제어장치는 상기 제1카메라를 통하여 수신된 정보를 통하여 눈의 피로도 및 집중도를 판단하고, 그에 따라 상기 실내 조명등 및 책상 조명등의 밝기를 각각 조절하는 것을 특징으로 한다.

Description

인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템{Integrated electric lighting system using AI(artificial intelligence)}

본 발명은 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내를 밝히는 실내 조명등과 책상에 설치되어 학습대상에 빛을 조사하는 책상 조명등의 밝기를 사용자의 상태에 따라 적절하게 조절하여 눈의 피로도와 집중도를 최적의 상태로 유지할 수 있는 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 각 가정이나 독서실 등에는 집중력을 높여 학습의 효과를 높이도록 독립된 공간을 제공하는 책상이 구비된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 야간 시에 상기 책상의 범위내에서 조명을 밝혀주어 타인에게 취침 등에 방해를 입히지 않도록 하는 스탠드(10)가 제공되어 있다.

따라서, 사용자가 야간 시에 책상에 앉아 공부를 비롯한 각종 학습을 할 경우에는, 상기 스탠드를 온(ON) 시켜 책상주위의 일정범위만을 밝힌 후, 학습을 하게 됨으로써, 타인들에게 방해를 입히지 않으면서 독립적으로 학습을 실행하게 된다.

이렇게 학습 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 학습 공간에서의 조명은 그 중요도가 점차 높아지고 있으며, 이를 최적으로 유지하는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.

또한, LED 조명 기술이 발달하면서, R(Red), G(Green), B(Blue) 광을 조합하여 여러 가지 색상의 광을 조사할 수 있는 다색 LED 조명 장치가 개발되었으며, 이에 사용자는 다색 LED 조명 장치를 직접 조작하여 자신이 원하는 조명환경을 설정할 수 있게 되었다.

그러나, 종래기술에 따른 다색 LED 조명 장치, 예컨대 학습용 다색 LED 스탠드는 사용자가 선택할 수 있는 색상이 몇 가지로 정해져 있기 때문에 개인별 취향을 충분히 만족시킬 수 없는 문제점이 있었다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 한국등록실용신안 제20-0493471호에 기재된 기술이 제안되었는데, 그 기술적 특징은 적어도 하나의 광원(Light Source)을 포함하는 광원부(100, Light Source Part)를 포함하는 조명부(10A, Lighting Part); 및 상기 조명부(10A)를 구동시키는 구동부(미도시, Driving Part);를 포함하고, 상기 구동부는 과목(Subject)에 대한 선택 명령에 대응하여 상기 광원부(100)의 턴-온(Turn-On) 패턴을 다르게 하고, 상기 조명부(10A)는 받침부(30, Bottom Part); 상기 받침부(30)에 연결되는 기둥부(20, Pillar Part); 및 상기 기둥부(20)에 연결되는 머리부(10, Head Part);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록실용신안 제20-0493471호에 기재된 기술은 단순히 사용자의 취향에 따라 조명등을 조절하는 기능만 있을 뿐, 사용자의 집중력을 향상시키는데 큰 도움이 되지 않는 문제점이 있다.

한국등록실용신안 제20-0493471호(2021.03.31.등록)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자가 학습하는 실내에는 천장에 설치되어 실내 전체의 밝히기 위한 실내 조명등과 책상에 설치되어 학습대상에 빛을 조사하는 책상 조명등이 구비되는데, 사용자의 상태에 따라 실내 조명등과 책상 조명등의 밝기를 조절하여 집중도 및 피로도를 최적으로 유지할 수 있어 학습 능률을 높일 수 있는 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 한 실내 공간에 여러명의 사용자가 위치할 경우, 실내 조명등의 밝기는 표준으로 설정하고 각 사용자에 맞도록 책상 조명등의 밝기를 조절하여 다수의 사람이라도 눈의 피로도와 집중도를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 하는 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

실내에 설치되는 실내 조명등과, 실내에 구비되는 책상에 설치되는 책상 조명등과, 상기 책상에 설치되어 사용자의 얼굴을 촬영하는 제1카메라와, 상기 책상의 일측에 구비되어 상기 실내 조명등과 책상 조명등의 밝기를 조절하는 제어장치를 포함하여 이루어지고, 상기 제어장치는 상기 제1카메라를 통하여 수신된 정보를 통하여 눈의 피로도 및 집중도를 판단하고, 그에 따라 상기 실내 조명등 및 책상 조명등의 밝기를 각각 조절하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어장치는 상기 제1카메라를 통하여 수신한 영상 정보가 저장되는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 영상 정보를 분석하여 눈의 움직임을 판단하는 위치 판단 모듈과, 상기 위치 판단 모듈을 통하여 도출된 눈의 움직임을 통하여 집중도 및 피로도를 판단하는 집중도 판단 모듈과, 상기 실내 조명등 및 책상 조명등을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 집중도 판단 모듈은 눈이 깜박이는 주기를 설정된 상기 저장부에 저장된 주기 테이블과 비교하여 눈의 피로도를 판단하고, 눈동자가 흔들리는 빈도를 상기 저장부에 저장된 빈도 테이블과 비교하여 집중도를 판단하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부는 상기 집중도 판단 모듈을 통하여 도출된 피로도가 높을 수록 상기 책상 조명등의 밝기를 약하게 조절하고 상기 실내 조명등의 밝기는 상기 책상 조명등의 밝기에 가깝도록 조절하며, 상기 집중도 판단 모듈을 통하여 도출된 집중도가 저하될수록 상기 책상 조명등의 밝기를 강하게 조절하고 상기 실내 조명등은 상기 책상 조명등의 밝기와 차이나도록 약하게 조절하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제어장치에는 각 사용자의 정보가 저장되는 사용자 DB가 더 구비되고, 실내에 다수의 사용자가 있을 경우, 상기 제어부는 상기 실내 조명등의 밝기는 설정된 표준 밝기로 설정하고, 각 사용자에 대응되는 상기 책상 조명등의 밝기는 상기 사용자 DB에 설정된 밝기로 조절하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 책상에는 조도센서가 더 구비되고, 상기 제어부는 상기 조도센서에서 감지한 조도에 따라 상기 책상 조명등의 밝기를 설정된 밝기에서 시작하여 설정된 시간동안 설정된 밝기로 강하게 조절하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부는 상기 제1카메라로 촬영한 사용자의 안면 이미지와 상기 사용자 DB의 사용자 안면 이미지를 비교하여 사용자를 특정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 책상에는 상부에 놓여지는 학습대상을 촬영하는 제2카메라와 상기 제2카메라를 통하여 촬영한 학습대상의 문자를 인식하는 문자 인식 모듈이 더 구비되고, 상기 제어부에는 인공지능이 적용되어 상기 제2카메라를 통하여 촬영한 영상에서 문자가 아닌 부분의 면적과 상기 문자 인식 모듈을 통하여 분석한 문자의 내용을 통하여 학습대상이 전문서적, 학습지, 그림책, 독서용 책 중 어느 하나인지를 판단하고 그에 대응되는 모드로 변환하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 사용자가 학습하는 실내에는 천장에 설치되어 실내 전체를 밝히기 위한 실내 조명등과 책상에 설치되어 학습대상에 빛을 조사하는 책상 조명등이 구비되는데, 사용자의 상태에 따라 실내 조명등과 책상 조명등의 밝기를 조절하여 집중도 및 피로도를 최적으로 유지할 수 있어 학습 능률을 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 한 실내 공간에 여러명의 사용자가 위치할 경우, 실내 조명등의 밝기는 표준으로 설정하고 각 사용자에 맞도록 책상 조명등의 밝기를 조절하여 다수의 사람이라도 눈의 피로도와 집중도를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 스탠드의 사시도이다.
도 2는 종래의 개선된 스마트 조명장치의 사시도이다.
도 3은 종래의 개선된 스마트 조명장치의 요부 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 블럭도이다.
도 7은 도 6에 도시된 실시 예에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템에 사용되는 학습대상의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 블럭도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 블럭도이고, 도 7은 도 6에 도시된 실시 예에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템에 사용되는 학습대상의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인공지능을 적용한 통합형 조명 시스템의 블럭도이다.

본 발명은 인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템에 관한 것으로 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 그 구성은 실내에 설치되는 실내 조명등(190)과 실내에 구비되는 책상(100)에 설치되는 책상 조명등(110)과 상기 책상(100)에 설치되어 사용자의 얼굴을 촬영하며 복수의 단위 카메라들로 구성되는 제1카메라(120)와 상기 책상(100)의 일측에 구비되어 상기 실내 조명등(190)과 책상 조명등(110)의 밝기를 조절하는 제어장치(200)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 책상(100)의 전면부에는 상기 책상 조명등(110)과 상기 제1카메라(120)가 설치된다.

이때, 상기 제어장치(200)는 상기 제1카메라(110)를 통하여 수신된 정보를 통하여 눈의 피로도 및 집중도를 판단하고, 그에 따라 상기 실내 조명등(190) 및 책상 조명등(110)의 밝기를 각각 조절할 수 있다.

그래서, 사용자가 학습시에 집중력을 높여줄 수 있을 뿐만 아니라 눈의 피로도가 높아지게 되면 밝기를 조절하여 눈의 피로를 낮춰줄 수 있어 학습능률을 높이면서도 눈의 건강을 확보할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 제어장치(200)는 상기 제1카메라(110)를 통하여 수신한 영상 정보가 저장되는 저장부(290)와 상기 저장부(290)에 저장된 영상 정보를 분석하여 눈의 움직임을 판단하는 위치 판단 모듈(220)과 상기 위치 판단 모듈(220)을 통하여 도출된 눈의 움직임을 통하여 사용자의 집중도 및 피로도를 판단하는 집중도 판단 모듈(230)과 상기 실내 조명등(190) 및 책상 조명등(110)을 제어하는 제어부(210)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 저장부(290)에는 눈이 깜박이는 주기와 피로도의 상관관계를 표시하는 주기 테이블과 눈동자가 흔들리는 빈도와 집중도의 상관관계를 표시하는 빈도 테이블이 저장되는데, 상기 집중도 판단 모듈(230)은 상기 제1카메라(110)를 통하여 수신한 영상을 통하여 사용자의 눈이 깜박이는 주기와 눈동자가 흔들리는 빈도를 확인할 수 있어 상기 주기 테이블과 빈도 테이블을 통하여 사용자의 집중도 및 눈의 피로도를 판단할 수 있다.

이때, 상기 제어부(210)는 상기 집중도 판단 모듈(230)을 통하여 도출된 피로도가 높을수록 상기 책상 조명등(110)의 밝기를 약하게 조절하고 상기 실내 조명등(190)의 밝기는 상기 책상 조명등(110)의 밝기에 가깝도록 조절하여 눈에 가해지는 부하를 줄여주어 피로도를 줄일 수 있게 한다.

또한, 상기 제어부(210)는 상기 집중도 판단 모듈(230)을 통하여 도출된 집중도가 저하될수록 상기 책상 조명등(110)의 밝기를 강하게 조절하고 상기 실내 조명등(190)은 상기 책상 조명등(110)의 밝기와 차이나도록 약하게 조절하게 된다.

즉, 학습시의 집중도와 눈에 가해지는 피로도에 따라 상기 책상 조명등(110)과 실내 조명등(190)의 밝기 차이를 조절한다

따라서, 본 발명에서는 눈의 피로도와 집중도를 판단하여 눈이 피로하지 않은 상태에서 최대의 집중도를 유지할 수 있도록 도와주어 학습 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 눈의 건강까지 확보할 수 있게 된다.

이때, 상기 저장부(290)에는 상기 집중도 판단 모듈(230)을 통하여 도출된 집중도와 피로도에 따라 최적의 밝기에 대한 정보가 기재된 룩업테이블이 더 구비될 수 있는데, 상기 룩업테이블을 통하여 도출되는 집중도 및 피로도에 따른 상기 책상 조명등(110)과 실내 조명등(190) 밝기가 서로 상충되어 절충된 범위를 도출할 수 없을 경우에는 사용자의 상태가 학습에 적절하지 않은 상태로 판단하게 된다.

그래서, 상기 책상(100)에 별도로 구비되는 스피커(140)를 통하여 사용자의 피로가 과도하여 학습을 이어가기가 어려운 상태임을 음성 정보로 안내하도록 하여 휴식을 취하도록 할 수 있다.

한편, 상기 제어장치(200)에는 각 사용자의 정보가 저장되는 사용자 DB(202)가 더 구비되는데, 상기 사용자 DB(202)에는 사용자의 기본적인 인적사항 등의 정보와 사용자의 얼굴, 선호하는 밝기의 정도, 집중력이 높아지는 밝기의 정도에 대한 내용이 저장될 수 있다.

여기서, 실내에는 한명의 사용자만이 공부를 할 수도 있고, 다수의 사람이 공부를 할 수도 있는데, 다수의 사용자가 하나의 실내에 있을 경우, 상기 제어부(210)는 상기 실내 조명등(190)의 밝기는 설정된 표준 밝기로 설정하고, 각 사용자에 대응되는 상기 책상 조명등(110)의 밝기는 상기 사용자 DB(202)에 설정된 밝기로 조절하게 된다.

이때, 상기 제어부(210)는 전술한 바와 같이 상기 제1카메라(120)에서 촬영한 각 사용자의 영상을 통하여 분석한 집중도 및 피로도를 고려하여 각 사용자에 대응되는 상기 책상 조명등(110)의 밝기를 조절할 수 있는데, 상기 실내 조명등(190)은 최대한 조절하지 않도록 하여 개별 사용자의 환경이 자신의 상태에 맞지 않게 변하는 것을 방지할 수 있다.

물론, 다수의 사용자의 눈이 모두 설정치보다 높은 피로도일 경우에는 상기 실내 조명등(190)의 밝기를 강하게 조절하여 책상 조명등(110)과의 밝기 차이를 최소화하여 눈의 피로도를 경감시키도록 한다.

그리고, 상기 제어부(210)는 상기 제1카메라(120)로 촬영한 사용자의 안면 이미지와 상기 사용자 DB(202)의 사용자 안면 이미지를 비교하여 사용자를 특정할 수 있으며, 이렇게 특정된 사용자의 정보에 따라 전술한 바와 같이 상기 실내 조명등(190) 및 책상 조명등(110)의 밝기를 조절하게 된다.

여기서, 상기 책상(100)에는 조도센서(150)가 더 구비되는데, 상기 제어부(210)는 상기 조도센서(150)에서 감지한 조도에 따라 상기 책상 조명등(110)의 밝기를 설정된 밝기에서 시작하여 설정된 시간동안 목표하는 밝기로 강하게 조절할 수 있다.

즉, 실내의 밝기가 어두운 상태일 경우, 갑자기 밝은 빛이 조사되면 시력저하 등과 같이 눈이 상할 수 있기 때문에 처음에는 밝기를 약하게 하다가 점진적으로 강하게 하여 눈이 적응할 수 있도록 함으로써, 눈의 피로를 경감시킬 수 있다.

또한, 상기 책상(200)에는 상부에 놓여지는 학습대상(400)을 촬영하는 제2카메라(130)가 구비되고, 상기 제어장치(200)에는 상기 제2카메라(130)를 통하여 촬영한 학습대상(400)의 문자를 인식하는 문자 인식 모듈(260)이 더 구비된다.

여기서, 상기 제어부(210)에는 인공지능이 적용되어 상기 제2카메라(130)를 통하여 촬영한 영상에서 문자가 아닌 부분의 면적과 상기 문자 인식 모듈(260)을 통하여 분석한 문자의 내용을 통하여 학습대상(400)이 전문서적, 학습지, 그림책, 독서용 책 중 어느 하나인지를 판단하고 그에 대응되는 모드로 변환한다.

그래서, 사용자가 별도로 조명모드를 전환하지 않더라도 상기 제어부(210)가 상기 학습대상(400)을 분석하여 적절한 모드로 변환함으로써, 보다 쾌적한 상태에서 독서를 하거나 학습을 할 수 있게 된다.

그리고, 사용자의 집중도는 전술한 바와 같이 판단할 수도 있지만 다른 방식으로 판단할 수도 있는데, 본 발명의 다른 실시 예로 도 6 내지 7에 도시된 바와 같이, 여기서, 상기 집중도 판단 모듈(230)은 사용자가 학습을 시작한 시간을 기준으로 설정된 기간 동안, 눈동자가 움직이는 평균 속도를 도출하여 집중 상태의 판단 기준 속도로 설정하게 되는데, 상기 집중도 판단 모듈(230)은 설정된 기간 동안의 눈동자의 움직이는 평균 속도가 상기 판단 기준 속도를 기준으로 설정된 범위 이내일 경우에는 집중도가 유지되는 것으로 판단하고, 상기 판단 기준 속도를 기준으로 설정된 범위보다 저하될 경우 집중력이 저하된 것으로 판단하게 된다.

이때, 상기 제어부(210)는 상기 집중도 판단 모듈(230)을 통하여 사용자의 상태가 집중 상태로 판단될 경우에는 상기 책상 조명등(110)의 색온도를 6500K이상으로 설정하고, 집중력이 저하된 상태로 판단되면 상기 조명등의 색온도를 3000K ~ 4000K로 설정하게 된다.

그래서, 전술한 바와 같이 책상 조명등(110)의 색온도를 사용자의 집중 상태에 따라 적절하게 조절함으로써, 학습시뿐만 아니라 휴식시에도 능률을 높일 수 있다.

한편, 상기 책상(100)에는 상부에 놓여진 학습대상(400)을 촬영하는 제2카메라(130)가 구비는데, 상기 제2카메라(130)는 상기 학습대상(400) 전체를 촬영하게 된다.

여기서, 상기 제어장치(200)에는 문자 인식 모듈(260)이 구비되는데, 상기 문자 인식 모듈(260)은 상기 제2카메라(130)에서 촬영한 학습대상(200)의 문자를 인식할 수 있다.

이때, 상기 위치 판단 모듈(220)은 사용자의 눈동자의 움직임을 확인함으로써, 상기 문자 인식 모듈(260)을 통하여 인식한 문자 중에서 사용자가 바라보는 부분을 특정할 수 있다.

그리고, 상기 집중도 판단 모듈(230)은 눈동자의 움직임이 설정된 시간 이내의 범위에서 판단 기준 속도보다 설정된 범위보다 낮은 속도로 저하될 경우, 상기 위치 판단 모듈(220)에서 감지한 학습대상에서 사용자가 바라보는 현재 부분이 포함된 문장에 어려운 단어가 있는 것으로 판단할 수 있다.

여기서, 상기 집중도 판단 모듈(230)이 사용자가 현재 읽고 있는 문장 또는 단어의 어려움을 판단하기 위한 시간은 집중도를 판단하기 위한 시간보다 짧은 시간으로 설정되어 짧은 시간 동안 설정된 범위보다 낮은 속도로 눈동자의 움직임이 저하될 경우, 해당 문장이 어렵거나 어려운 단어가 포함되어 있다고 판단한다.

또한, 상기 제어부(210)는 상기 집중도 판단 모듈(230)에서 어려운 단어가 있다고 판단한 문장을 구성하는 단어 중에서 상기 제어장치(200)에 구비되는 사전(240)에 포함된 단어 중, 단어의 난이도가 설정된 난이도보다 높은 난이도를 가지는 단어를 상기 제어장치(200)에 구비되는 개별 단어장(250)에 저장하게 된다.

이때, 상기 사전(240)에 포함된 단어는 난이도별로 필수 1000단어, 필수 5000단어, 필수 10000 단어와 같이 구분하여 난이도를 설정하게 되며, 사용자가 설장한 난이도보다 높은 난이도의 단어가 포함되어 있을 경우, 해당 단어를 상기 개별 단어장(250)에 저장하게 된다.

물론, 해당 단어의 의미와 활용법과 같이 사전(240)에 저장된 내용 모두가 상기 개별 단어장(250)에 저장되는 것은 당연하다.

추가로 상기 제어부(210)는 현재 어려운 단어가 포함된 것으로 판단된 문장에서 이전에는 어려움없이 지나간 것으로 판단된 단어가 포함될 경우, 해당 단어는 개별 단어장에 포함시키지 않도록 한다.

즉, 상기 문자 인식 모듈(260)을 통하여 상기 학습대상(400)에 기재된 문자를 모두 인식하고, 상기 위치 판단 모듈(220)을 통하여 사용자가 읽고 지나간 단어 역시 모두 확인할 수 있는데, 상기 제어부(210)에서는 사용자가 어려움 없이 지나간 문장에 포함된 단어 중에서 사용자가 설정한 난이도보다 높은 난이도의 단어가 있을 경우 이를 마킹하도록 한다.

이후에 상기 집중도 판단 모듈(230)을 통하여 어려운 단어가 포함된 문장으로 판단된 문장에서 설정된 난이도보다 높은 난이도의 단어가 포합되어 있으면 개별 단어장(250)에 저장하게 되는데, 전술한 바와 같이 이전에 어려움 없이 지나간 단어로 마킹된 경우에는 개발 단어장(250)에 저장하지 않도록 한다.

그리고, 상기 위치 판단 모듈(220)에서 사용자의 눈동자와 학습대상(400)에서의 위치를 매칭시키기 위해서는 사용자의 눈동자에 대하여 초기 설정을 수행하게 된다.

여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 학습대상(400)의 표면에는 가장자리에 각각 기준마크(410)가 표시되며, 학습을 시작할 때, 초기 설정을 위하여 상기 제어부(210)는 책상(100)에 별도로 구비되는 스피커(140)를 통하여 "우측 상부의 기준마크(410)를 바라봐 주세요"와 같은 안내 음성을 출력하여, 순차적으로 모든 기준마크(410)를 사용자가 바라보도록 한다.

이때, 상기 위치 판단 모듈(220)은 상기 제1카메라(120)를 통하여 촬영한 눈동자의 방향과 상기 제2카메라(130)를 통하여 촬영한 기준마크(410)의 위치를 매칭시킬 수 있고, 그에 따라 눈동자의 움직임의 변위를 계산하여 사용자가 바라보는 위치를 정확하게 계산할 수 있다.

한편, 상기 제어부(210)는 상기 집중도 판단 모듈(230)에서 사용자의 집중도가 저하된 것으로 판단된 상태이고, 상기 위치 판단 모듈(220)을 통하여 감지한 사용자의 눈동자가 설정된 시간동안 감겨진 상태로 판단될 경우에는 상기 개별 단어장(250)에 저장된 단어를 순차적으로 음성 출력한다.

여기서, 상기 제어장치(200)에는 문자를 음성으로 변환하는 음성 변한 모듈(270)이 구비되어 상기 개별 단어장(250)에 저장된 단어에 대한 내용을 음성으로 변환하여 상기 스피커(140)를 통하여 출력하도록 함으로써, 사용자가 휴식을 취하는 과정에서 어렵다고 판단되는 단어를 들을 수 있게 하여 학습능률을 높이도록 한다.

물론, 상기 위치 판단 모듈(220)에서 눈을 뜨고 있는 시간이 설정된 시간 이상이 될 경우, 사용자가 휴식을 끝낸 것으로 판단하여 다시 학습을 위한 모드로 전환되도록 한다.

그리고, 상기 제어장치(200)에는 통신모듈(205)이 더 구비되어 전자펜(310)과 같은 외부장치와 통신으로 연결되는데, 사용자는 학습하는 과정에서 자발적으로 학습대상(400)의 문장 또는 단어를 선택하여 개별 단어장(250)에 저장하도록 할 수 있다.

여기서, 상기 제어부(210)는 상기 전자펜(310)에 의해 상기 학습대상(400)의 선택된 구간의 문장 또는 단어를 개별 단어장(250)에 저장하도록 하거나, 상기 전자펜(310)에 의해 한 점이 선택된 경우, 선택된 부분의 좌측에 위치하는 단어를 상기 개별 단어장(250)에 저장하도록 한다.

이때, 상기 전자펜(310)의 단부에는 빛을 조사하는 LED(미도시)가 설치되고, 측부에는 상기 LED의 작동을 제어하는 버튼(미도시)이 구비되는데, 사용자는 상기 버튼을 제어하녀 상기 LED가 작동된 상태로 상기 학습대상에서 구간을 설정하거나, 사용자는 상기 LED가 짧은 시간 작동되도록 하여 한 점을 설정하도록 한다.

그래서, 전술한 바와 같이 상기 학습대상(400)에 기재된 문장 또는 단어를 선택하여 개별 단어장(250)에 저장하도록 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제어장치(200)에 구비되는 통신모듈(205)은 테블릿(320)이나 스마트폰(330) 등과도 통신으로 연결될 수 있어 각 기능들을 상기 테블릿(320)이나 스마트폰(330)으로 제어할 수도 있다.

여기서, 상기 스피커(140)에는 마이크(미도시)가 더 구비될 수 있는데, 상기 제어장치(200)의 내부에는 음성 인식 모듈(280)이 더 구비되어 상기 마이크를 통하여 감지한 사용자가 음성으로 지시하는 명령을 인식하여 수행할 수도 있다.

이때, 사용자가 청각장애인인 경우에는 상기 테블릿(320) 또는 스마트폰(330)을 통하여 음성출력 대신에 문자로 출력하도록 할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내를 밝히는 실내 조명등과 책상에 설치되어 학습대상에 빛을 조사하는 책상 조명등의 밝기를 사용자의 상태에 따라 적절하게 조절하여 눈의 피로도와 집중도를 최적의 상태로 유지할 수 있는 인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템에 관한 것이다.

100 : 책상 110 : 책상 조명등
120 : 제1카메라 130 : 제2카메라
140 : 스피커 150 : 조도센서
190 : 실내 조명등 200 : 제어장치
210 : 제어부 220 : 위치 판단 모듈
230 : 집중도 판단 모듈 240 : 사전
250 : 개별 단어장 260 : 문자 인식 모듈
270 : 음성 변환 모듈 280 : 음성 인식 모듈
290 : 저장부 310 : 전자펜
320 : 테블릿 330 : 스마트폰
400 : 학습대상 410 : 기준마크

Claims

실내에 설치되는 실내 조명등과,
실내에 구비되는 책상에 설치되는 책상 조명등과,
상기 책상에 설치되어 사용자의 얼굴을 촬영하는 제1카메라와,
상기 제1카메라를 통하여 수신한 영상 정보가 저장되는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 영상 정보를 분석하여 눈의 움직임을 판단하는 위치 판단 모듈과, 상기 위치 판단 모듈을 통하여 도출된 눈의 움직임을 통하여 집중도 및 피로도를 판단하는 집중도 판단 모듈과, 상기 실내 조명등 및 책상 조명등을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지되, 상기 책상의 일측에 구비되어 상기 실내 조명등과 책상 조명등의 밝기를 조절하는 제어장치를 포함하여 이루어지고,
상기 제어장치는 상기 제1카메라를 통하여 수신된 정보를 통하여 눈의 피로도 및 집중도를 판단하고, 그에 따라 상기 실내 조명등 및 책상 조명등의 밝기를 각각 조절하고,
상기 집중도 판단 모듈은 눈이 깜박이는 주기를 설정된 상기 저장부에 저장된 주기 테이블과 비교하여 눈의 피로도를 판단하고, 눈동자가 흔들리는 빈도를 상기 저장부에 저장된 빈도 테이블과 비교하여 집중도를 판단하며,
상기 제어부는 상기 집중도 판단 모듈을 통하여 도출된 피로도가 높을수록 상기 책상 조명등의 밝기를 약하게 조절하고 상기 실내 조명등의 밝기는 상기 책상 조명등의 밝기에 가깝도록 조절하며,
상기 집중도 판단 모듈을 통하여 도출된 집중도가 저하될수록 상기 책상 조명등의 밝기를 강하게 조절하고 상기 실내 조명등은 상기 책상 조명등의 밝기와 차이나도록 약하게 조절하고,
상기 집중도 판단 모듈을 통하여 도출된 집중도와 피로도에 따라 최적의 밝기에 대한 정보가 기재된 룩업테이블이 구비되어 상기 룩업테이블을 통하여 도출되는 집중도 및 피로도에 따른 상기 책상 조명등과 실내 조명등 밝기가 서로 상충되어 절충된 범위를 도출할 수 없을 경우에는 사용자의 상태가 학습에 적절하지 않은 상태로 판단하고,
상기 책상에는 상부에 놓여지는 학습대상을 촬영하는 제2카메라와 상기 제2카메라를 통하여 촬영한 학습대상의 문자를 인식하는 문자 인식 모듈이 구비되고,
상기 제어부에는 인공지능이 적용되어 상기 제2카메라를 통하여 촬영한 영상에서 문자가 아닌 부분의 면적과 상기 문자 인식 모듈을 통하여 분석한 문자의 내용을 통하여 학습대상이 전문서적, 학습지, 그림책, 독서용 책 중 어느 하나인지를 판단하고 그에 대응되는 모드로 변환하며,
상기 제어장치에는 각 사용자의 정보가 저장되는 사용자 DB가 구비되고,
실내에 다수의 사용자가 있을 경우,
상기 제어부는 상기 실내 조명등의 밝기는 설정된 표준 밝기로 설정하고, 각 사용자에 대응되는 상기 책상 조명등의 밝기는 상기 사용자 DB에 설정된 밝기로 조절하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 책상에는 조도센서가 더 구비되고,
상기 제어부는 상기 조도센서에서 감지한 조도에 따라 상기 책상 조명등의 밝기를 설정된 밝기에서 시작하여 설정된 시간동안 설정된 밝기로 강하게 조절하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1카메라로 촬영한 사용자의 안면 이미지와 상기 사용자 DB의 사용자 안면 이미지를 비교하여 사용자를 특정하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 적용한 통합형 전기 조명 시스템.
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