KR20060115700A - 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 플래쉬 형식의 아동용 어학학습 시스템 - Google Patents

등장인물의 얼굴 변경이 용이한 플래쉬 형식의 아동용 어학학습 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아동(兒童)을 대상으로 하는 어학(語學) 학습 시스템에 관한 것으로, 인터넷 웹사이트(Internet Web Site)를 통해 이용 가능한, 음향을 포함한 동적(動的) Image를 제공할 수 있는 Flash 형식의 어학(語學) 학습 강좌의, 교사를 비롯한 학습 강좌 내에서 등장하는 캐릭터의 얼굴을 얼굴인식시스템(FRS : Face Recognition System)을 이용하여 학습 아동(兒童)이 친근감을 가질 수 있는 본인이나, 주변인물의 얼굴로 손쉽고, 편리하게 대체할 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명을 통해 아이들이 흥미를 가질 수 있는 Flash 기반의 기본 캐릭터를 제공한 뒤, 캐릭터의 얼굴 형태를 이용자 입장에서는 간단하고, 편리한 방법으로 학습 아동(兒童) 본인의 얼굴이나, 가족이나 친구들의 얼굴과 닮은 모습으로 수시로 바꿔 줄 수 있어, 반복 학습이 중요한 어학(語學) 교육에 있어 학습 아동(兒童)이 동일한 강좌를 반복 학습함에도 흥미를 잃지않고, 집중력을 높여 학습을 할 수 있는 효과를 얻을 수가 있다.
아동용 어학 학습 교재, 얼굴 인식 시스템(FRS : Face Recognition System), 맞춤 캐릭터, 얼굴 변형

Description

등장인물의 얼굴 변경이 용이한 플래쉬 형식의 아동용 어학 학습 시스템{Child language teaching system of FLASH type to be ease to change face of character}
도 1은 전체적인 시스템 흐름도.
도 2는 본 발명을 이용자가 이용하는 방법을 설명하는 흐름도.
도 3은 본 발명의 맞춤 캐릭터 제작 과정을 설명하는 블럭도.
도 4는 본 발명의 맞춤 캐릭터 적용 과정을 설명하는 블럭도.
도 5a는 본 발명의 맞춤 캐릭터 제작 예를 나타낸 도면.
도 5b는 본 발명의 맞춤 캐릭터 적용 예를 나타낸 도면.
본 발명은 아동(兒童)을 위한 어학(語學) 학습 시스템에 관한 것으로, 학습 아동(兒童)이 친근감을 느낄 수 있는 본인이나, 가족 및 친구의 모습으로 강좌에 등장하는 캐릭터의 얼굴을 간편하게 변경하여 줌으로써, 흥미를 유발시키고 집중력을 향상시켜 학습 효과 및 효율을 높이도록 한다.
종래의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 교재에서는 아이들의 흥미를 유발하 기 위하여 애니메이션 캐릭터 등을 이용하고 있지만, 그 형태가 단순(單純)하고, 획일(劃一)적인 모습인 경우가 많다. 단순(單純)하고, 획일(劃一)적인 캐릭터를 이용하는 방식은 초기에는 학습 아동(兒童)의 흥미 유발이 가능하나, 반복 학습시 흥미의 반감으로 인한 집중력 저하로 학습 효과가 떨어질 수 있다.
이를 보완하기 위하여 다수의 캐릭터를 제공하여, 그 중에서 이용자가 임의대로 선택을 할 수 있도록 하는 방법을 제시할 수 있지만, 다수 캐릭터 제작에 따른 시간 및 비용 문제뿐만 아니라, 이용자의 다양한 취향(趣向)을 충족(充足)시키기에는 한계가 있다.
이를 보완하기 위하여 캐릭터를 이용자가 수동적으로 변경할 수 있도록 하는 방법이 있지만, 이 또한 이용자의 불편을 야기(惹起)하는 문제점이 지적된다.
실사(實寫) Image를 합성(合成)하는 방법은 아이들이 애니메이션 Image 보다 흥미를 갖기 힘들며, 표정변화 등의 동적(動的) Image를 표현하기가 힘들다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서,얼굴인식시스템(FRS : Face Recognition System)을 이용해, 어학(語學) 학습 강좌의 등장 캐릭터 얼굴형태를 학습 아동(兒童)이 친근감을 가질 수 있는 본인의 얼굴 또는 주변 인물과 닮은 유사한 얼굴을 갖춘 맞춤 캐릭터로 변경을 할 수 있는 것과 동시에 이용자가 원하는 얼굴 Image만 입력하면 자동으로 맞춤 캐릭터를 제작 및 변경하여 줌으로써, 캐릭터 변경 작업에 따른 이용자 불편을 줄여, 강좌 재생시 매번 다른 캐릭터를 이용할 수 있게 함으로써, 반복 학습시에도 집중력이 떨어지지 않게 하여 효 과적인 어학(語學) 학습이 이루어지게 한다.
또한 강좌를 음향을 포함한 동적(動的) Image 제공이 가능한 Flash 형식으로 제작함으로써, 맞춤 캐릭터 변경 작업시 캐릭터의 표정변화 등의 동적(動的) Image도 쉽게 적용을 시킬 수가 있다.
상기한 목적을 위해 본 발명은, Internet Web Site에 음향을 포함한 동적(動的) Image를 제공할 수 있는 Flash 형식의 SWF(Flash movie file의 확장자명) 파일로 제작된 어학(語學) 학습 강좌를 개설하고, 학습 아동(兒童)이 기본으로 제공되는 캐릭터에 흥미를 잃거나, 학습 아동(兒童)의 본인 또는 주변 인물의 얼굴과 닮은 캐릭터로 변경을 원해서, 얼굴 Image를 관리 서버(Management Server)로 전송을 하면, Server에 Program된 얼굴인식시스템(FRS)과 얼굴 객체별(얼굴형, 눈썹, 눈, 코, 입술, 헤어) DB(:DataBase)를 이용하여 맞춤 캐릭터를 자동 생성하고, 이용자가 강좌 재생시 생성된 맞춤 캐릭터가 등장을 하게 되는 특징을 가지고 있다. 맞춤 캐릭터 생성과정과 강좌 적용 과정은 도 3과 도 4를 통하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의한 시스템을 직접 이용하게 될 이용자를 위한 설명법을 나타내는 흐름도이다. 이용자가 캐릭터 변경을 원하게 되면, 캐릭터 변경 버튼을 클릭하여, 강좌에 등장하는 전체 캐릭터를 한 화면에 볼 수 있는 Web Page로 이동하게 된다. 그곳에서 변경을 원하는 캐릭터를 지정한 뒤, 바꾸려는 얼굴 Image를 관리 서버(Management Server)로 전송을 해야 하는데, 전송 방법은 이용자 PC에 저 장된 Image를 전송하거나, Web Cam 촬영, Mobile을 이용한 WAP VM 전송 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다.
이용자가 Image 전송을 완료하면 관리 서버(Management Server)를 통해 이용자가 전송한 얼굴 Image와 닮은 최적의 얼굴 모습을 갖춘 맞춤 캐릭터를 생성하여 이용자에게 보여주고, 이용자가 생성되어진 맞춤 캐릭터에 만족감을 가지고, 강좌에 적용하고자 한다는 의사를 표현하면, 맞춤 캐릭터를 강좌에 적용 시키는 일련의 작업을 하게 된다. 만약 이용자로부터 변경된 캐릭터에 대한 추가 작업이 필요하다는 요청이 입력되면, 이용자가 직접 마우스 또는 키보드를 가지고, 얼굴 모형을 변형 시킬 수 있는 수동 변형 모드(Manual Modification Mode)로 이동을 하여, 원하는 캐릭터를 직접 변형하게끔 할 수도 있다.
도 3은 이용자가 캐릭터 변경을 희망하는 얼굴 Image가 관리 서버(Management Server : S10)로 전송되면, Management Server(S10)에서 맞춤 캐릭터를 생성하는 과정을 설명하고 있다. 당 발명에서 사용되는 FRS Program(S20)에서는 얼굴 인식분야에서 통상의 지식으로 활용되는 다양한 얼굴검출알고리즘 중에서 입력된 얼굴 Image를 인식함에 있어 인식에 장애 요인을 고려하여 상황에 맞게 적용시킬 수 있도록 SVM(Support Vector Machine)등의 지식기반방법을 기본으로 적용하고, 경우에 따라서는 템플릿 매칭(Template matching)등의 특징기반방법을 혼합하여 사용한다. 관리 서버(Management Server)로 전송된 얼굴 Image는 FRS Program(S20)에 입력이 되고, 입력된 얼굴 Image는 1차적으로 얼굴 검출 모듈(Face Detection : S21)에서 SVM(Support Vector Machine)을 이용하여 얼굴 후보 영역을 선정하고 기하학적인 방법을 이용하여 눈, 입의 특징을 통해 얼굴의 구성요소를 추출하고, 얼굴 보정(補正) 모듈(Face Correction : S22)에서 검출된 얼굴 영역을 기울어진 영상을 보정(補正)하고, 눈 동자의 정확한 중심을 구하여 얼굴 영역을 일정한 크기로 보정(補正)하고, 눈썹 추출 모듈(Eyebrow Processing : S23)에서 눈동자 중심을 기준으로 눈썹영역을 설정하고 전처리(前處理) 및 헤어 부분을 제거한 후 블럭 이진화 처리를 이용하여 유사눈썹 후보를 생성한다. 그리고 유사눈썹 후보 중에서 두 눈썹의 길이와 두께를 비교하여 최적의 눈썹 모양을 결정한다. 추출된 이진 눈썹 영상에서 눈썹에 대한 특징 데이터(길이, 두께, 곡률, 머리/꼬리 위치관계, 특징좌표 등)를 구하고, 눈 추출 모듈(Eye Processing : S24)에서 눈동자 중심을 기준으로 눈 영역을 설정하고 전처리(前處理) 및 정규화(正規化)를 한 후 블럭 이진화 처리를 이용하여 유사 눈 후보를 생성한다. 그리고 유사 눈 후보 중에서 두 눈의 길이와 두께 및 면적을 비교하여 최적의 눈 모양을 결정한다. 추출된 이진 눈 영상에서 눈에 대한 특징 데이터(길이, 두께, 곡률, 머리/꼬리 위치관계, 머리/꼬리 사이 각, 특징좌표 등)를 구하고, 코 추출 모듈(Nose Processing : S25)에서 DC_Notch_Filter를 이용하여 에지(Edge) 성분을 검출하여 코의 중심 및 라인을 추정하고, 템플릿 매칭을 이용한 방법(Template Matching Approach)으로 코 모양을 추출하고, 입 추출(Mouth Processing : S26)에서 H(hue)성분, YCbCr을 이용한 Mouth-Map, 에지(Edge) 정보를 통하여 입술 정보를 추출하고, 턱선 추출 모듈(Chin Processing : S27)에서 눈 중심간 거리와 눈과 입간 거리 및 턱 끝점을 이용하여 턱의 타원형 턱선 영역을 추출하고, Active Contour Model(ACM:Snakes Algorithm) 을 이용하여 턱선 추출하고, 헤어 추출 모듈(Hair Processing : S28)에서 눈썹의 위치와 영상에서 피부색을 추출하여 이마 영역과 헤어의 모양을 판별하여, 각 얼굴 객체에 대한 특징 Data를 추출한 뒤, 얼굴특징 데이터 패턴화 모듈(Face Feature Processing : S29)에서 DB에 적용하기 위해 각각의 얼굴 객체들의 특징 Data를 얼굴형 코드(face-code), 왼쪽 눈썹모양(leyeb-code) 코드, 오른쪽 눈썹모양 코드(reyeb-code), 왼쪽 눈모양 코드(leye-code), 오른쪽 눈모양 코드(reyeb-code), 코모양 코드(nose-code), 입모양 코드(mouth-code), 헤어 코드(hair-code)로 패턴화하여 얼굴의 각 객체별 코드값을 생성한다(S30). FRS Program을 통하여 산출된 얼굴 객체들의 코드값(S30)은, 캐릭터 생성부(Character Creation System : S40)로 입력이 되고, Character Creation System(S40)에서는 입력된 코드값에 부합되는 얼굴 객체별 DB를 추출한다(S41). 추출된 얼굴 객체별 DB는 객체별 거리비 등을 고려하여 캐릭터 얼굴모형으로 조합(S42)을 하며, 동시에 이미지 자동 결합(結合) Flash 모듈(S60)에서 캐릭터 바디(Body)와 결합(結合)될 부분의 좌표에 위치점을 표시한다.(S42). 얼굴 객체별 DB 조합까지 마치게 되면 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50) 생성이 완료가 되고, 완성된 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)은 강좌 이용자에게 보여진 뒤 강좌에 적용 여부를 묻게 된다. 이용자가 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50) 사용을 수용하게 되면, 도면 4의 Flash 모듈(S40)에서 강좌에 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 적용하는 작업을 수행한다. 만약 이용자가 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 직접 변형하고자 한다면, 수동 변형 모드(Manual Modification Mode : S70)로 이동 후, 얼굴 각 객체별로 특징점을 조절하거나, 다른 DB(Data Base)를 활 용하여 캐릭터 얼굴을 직접 변경할 수 있다.
본 발명에서는 학습 강좌를 웹 기반의 애니메이션 기법 중 하나인 Flash 생성 Library를 기반으로, 제작된 이미지 자동 결합(結合) Flash 모듈을 이용해서 제작함으로써, FRS Program(S20)을 이용해서 생성한 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 자동으로 캐릭터 바디(Body)에 결합(結合)시키는 작업과, 기존 강좌에서 표현하던 SWF Move(이동 효과), SWF Scale(크기변화 효과), SWF Rotation(회전 효과) SWF Warping(입술모양 등의 변화 효과)등의 액션 스크립트를 이용한 동적(動的) 효과를 쉽게 적용할 수 있도록 한다. 도 4에서는 FRS Program(S20)을 이용해서 생성한 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 기존 강좌에 적용시키는 작업을 설명하고 있다. 생성된 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 강좌에 적용하기 위하여, 이미지 자동 결합(結合) Flash 모듈(S60)에 생성된 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 입력하고, 이미지 자동 결합(結合) Flash 모듈(S60)에서는 입력된 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 캐릭터 바디(Body)에 적용시키기 위하여, 생성된 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)에서 미리 지정해 둔 위치점 좌표(S42)를 검출(S61)하고, 검출된 위치점 좌표를 이용하여, 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)을 캐릭터 바디(Body)에 결합(結合) 시키는 작업(S62)이 완료된 정보 파일(SWF 파일을 생성하기 위한 설정 파일)을 만들고, 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)으로 바뀐 캐릭터가 등장하는 새로운 SWF파일에 대해서, 기존 강좌에 적용된 동적(動的) 효과를 동일하게 표현하기 위하여, 기존 강좌에 사용된 액션 스크립트파일의 좌표점의 위치변화에 대한 확인작업을 한 후, 좌표점의 위치가 동일하면 별도의 작업 없이 강좌에 적용된 Mpeg 기반의 디지털 음향을 강좌 시간에 맞 게 합성(合成)을 하여 SWF 파일을 생성하고, 좌표점의 위치에 변화가 있을 경우 좌표점의 위치를 수정하는 작업과 함께, 강좌에 적용된 Mpeg 기반의 디지털 음향을 강좌 시간에 맞게 합성(合成)을 하는 작업(S63)을 거쳐, 맞춤 캐릭터 얼굴 모형(S50)이 결합(結合)된 캐릭터가 등장하는 새로운 SWF 파일을 생성(S64)한다. 본 발명에서 이미지 자동 결합(結合) Flash 모듈을 제작함에 있어, 당 분야에 통상의 지식으로 활용되는 Flash Library 중에서 맞춤 캐릭터 얼굴 모형과 캐릭터 바디를 자동으로 결합(結合) 시키는 작업에 적합한 Ming 0.3.0.의 Library 등의 Flash Library를 기반으로 한다.
상기 서술과 같이 본 발명에 의한 캐릭터 얼굴 변경이 용이한 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템의 효과를 알아보면, 반복 학습이 중요한 어학(語學) 교육에 있어서 학습 아동(兒童)이 반복 학습에 의한 집중력 저하현상이 나타나게 되면, 수시로 강좌에 등장하는 캐릭터의 얼굴을 본인 또는 주변인물과 닮은 얼굴 모습을 갖춘 맞춤 캐릭터로 쉽고, 편리하게 변경하여 줌으로써, 흥미를 잃지 않는 반복 학습이 가능하며, 학습 아동(兒童)이 높은 집중력을 발휘하여 교육을 받을 수 있게 되어, 학습 효과를 증진시키는데 많은 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 인터넷을 통하여 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 강좌를 제공하는 시스템에 있어서,
    학습 아동(兒童)의 흥미와 집중력이 떨어지지 않게 하기 위하여, 강좌에 등장하는 복수의 캐릭터 중에 얼굴모형을 변경하고 싶은 캐릭터를 선택하는 단계와,
    선택된 캐릭터의 얼굴모형 변경을 위하여 원하는 얼굴 Image를 Management Server로 전송하는 단계와,
    Management Server에서 FRS Program을 이용하여 얼굴 영역을 검출하는 단계와,
    검출된 얼굴 영역에서 눈썹, 눈, 코, 입, 얼굴형, 헤어를 추출하는 단계와,
    얼굴 객체별로 추출된 특징 데이터를 코드화하는 단계와,
    코드값을 입력하여 얼굴 객체별 DB에서 해당 객체를 추출하여 맞춤 캐릭터 얼굴 모형을 생성하는 단계와,
    상기 생성된 맞춤 캐릭터 얼굴 모형을 Flash 모듈을 이용하여 캐릭터 바디(Body)와 합성을 하여 해당 강좌에 적용한 뒤, 강좌 재생시 맞춤 얼굴 모형을 갖춘 캐릭터가 등장하는 음향을 포함한 동적(動的) Image를 제공할 수 있는 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 Flash 형식의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이용자 입력 얼굴 Image는 이용자 PC에 저장된 Image를 찾아서 전송하거나, Web Cam 촬영, Mobile을 이용한 WAP VM 전송 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 Flash 형식의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 Image에서 얼굴인식 분야에서 통상의 지식으로 활용되는 SVM(Support Vector Machine), 템플릿 매칭(Template matching)등의 얼굴인식 알고리즘을 다양하게 적용하여 얼굴 영역을 자동으로 검출하는 것을 특징으로 하는 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 Flash 형식의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 Image에서 검출된 얼굴 영역별 특징 데이터를 코드화하는 것을 특징으로 하는 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 Flash 형식의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 Image에서 생성된 얼굴 영역별 코드값을 저장된 DB와 매칭을 시켜서 자동으로 맞춤 캐릭터를 생성하는 것을 특징으로 하는 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 Flash 형식의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 강좌를 제작함에 있어서, FRS Program을 이용하여 제작된 맞춤 캐릭터 얼굴 모형을, 학습 강좌에 적용시키는 과정에서 캐릭터의 얼굴 표정변화와 동작을 기존 캐릭터와 동일하게 적용시키기 위하여, Flash 기반의 SWF 파일로 제작을 하는 것을 특징으로 하는 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 Flash 형식의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템.
  7. 제 1항 및 6항에 있어서,
    닮은 캐릭터 얼굴 모형을 생성할 때 지정한 위치점을 Flash 모듈에서 검출하여 닮은 캐릭터 얼굴모형과 캐릭터 바디(Body)를 결합(結合) 시키는 것을 특징으로 하는 등장인물의 얼굴 변경이 용이한 Flash 형식의 아동용(兒童用) 어학(語學) 학습 시스템.
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