KR20160138681A - 투명 디스플레이를 이용한 상호작용 기반의 원격 화상 통신 및 강의 시스템 - Google Patents

투명 디스플레이를 이용한 상호작용 기반의 원격 화상 통신 및 강의 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 디스플레이를 이용한 상호작용 기반의 원격 화상 통신 및 강의 시스템에 관한 것으로, 원격 화상 통신 장치는, 영상을 표시할 수 있으며 광투과성을 가짐으로써 전면에 위치한 전면 사용자가 영상과 후면에 위치한 객체를 동시에 관찰할 수 있는 투명 디스플레이, 투명 디스플레이의 후면에 위치한 후면 사용자의 움직임을 감지하는 후면 카메라 및 후면 카메라를 제어하여 후면 사용자의 움직임 영상을 원격지에 위치한 원격 사용자에게 실시간으로 전송하고 원격 사용자로부터 수신된 응답에 기초한 피드백 영상을 생성하여 투명 디스플레이에 제공하는 처리부를 포함한다.

Description

투명 디스플레이를 이용한 상호작용 기반의 원격 화상 통신 및 강의 시스템{The system for remote video communication and lecture based on interaction using transparent display}
본 발명은 화상 통신에 기반하여 원격지에 위치한 사용자 간의 회의 또는 강의를 구현하는 기술에 관한 것으로, 특히 투명 디스플레이를 이용한 상호작용 기반의 원격 화상 통신 및 강의 시스템에 관한 것이다.
정보기술산업이 발전하고, 교육 인프라가 향상되면서 컴퓨터와 통신기술을 이용한 다양한 통신 방법, 회의 방법 및 교육 방법이 개발되어 왔다. 종래의 전화망을 이용한 대자간의 통신 방법이나 회의 방법이 제시되었고, 이러한 기술은 화상 통신과 결합하여 보급되기 시작하였다. 또한, 온라인 교육에 있어서는 멀티미디어 컨텐츠를 활용한 교육 방식이나 학습용 단말기들을 활용한 교육 프로그램이 개발되어 사용되고 있다.
이러한 기존의 원격 강의 및 회의 시스템은 보통 영상, 그 중에서도 특히 참여자의 얼굴 영상의 획득을 기반으로 하며, 이렇게 획득된 영상은 상대방의 디스플레이 수단을 통해 강의 내용과 함께 간단히 표시되는 정도에 불과하였다. 영상 회의의 경우는 마우스 및 키보드를 입력 수단으로 하여 상호 작용할 수 있으나, 그 범위가 제한적이다. 온라인 강의의 경우에는 실질적인 상호작용이 거의 발생하지 않으며 단지 일방향의 동영상만을 방송하게 된다. 또한 원격지에 위치한 다수의 사람들이 참여할 경우 참여자 수가 많아질수록 영상만을 공유될 뿐이며, 청중의 현재 상황을 파악할 수 없다는 약점을 갖는다.
이하에서 제시되는 선행기술문헌들은 간단한 상호작용이 가능한 온라인 강의 시스템 구조를 제안하고 있으나, 이러한 온라인 강의 시스템이 비록 원격지에 위치한 참여자에게 학습의 기회를 제공한다는 장점에도 불구하고 여전히 많은 한계와 문제점을 안고 있음을 보여준다.
한국공개특허 10-2013-0139449, 이투스교육 주식회사, 2013.12.23 공개 한국공개특허 10-2010-0060289, 주식회사 클래스온, 2010.06.07 공개
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 원격 화상 통신 방법 또는 강의 방법이 얼굴 영상 중심의 화상 정보를 교환하거나 키보드를 통해 입력된 텍스트 기반의 간단한 질의 응답이 가능하다는 정도에 머물러 있음에 주목하여, 다수의 참여자들이 실질적인 상호작용에 제약이 있는 문제를 해결하고, 단지 디스플레이 화면 상에 표시되는 영상만으로는 실연이나 실습이 필요한 회의 내지 강의에서 이러한 수요자의 요구를 충족시키지 못하는 한계를 극복하고자 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 화상 통신 장치는, 영상을 표시할 수 있으며 광투과성을 가짐으로써 전면에 위치한 전면 사용자가 상기 영상과 후면에 위치한 객체를 동시에 관찰할 수 있는 투명 디스플레이; 상기 투명 디스플레이의 후면에 위치한 후면 사용자의 움직임을 감지하는 후면 카메라; 및 상기 후면 카메라를 제어하여 상기 후면 사용자의 움직임 영상을 원격지에 위치한 원격 사용자에게 실시간으로 전송하고, 상기 원격 사용자로부터 수신된 응답에 기초한 피드백 영상을 생성하여 상기 투명 디스플레이에 제공하는 처리부;를 포함하되, 상기 피드백 영상은 상기 처리부로부터 수신된 상기 후면 사용자의 움직임 영상을 시각적으로 인지한 상기 원격 사용자의 응답이다.
일 실시예에 따른 원격 화상 통신 장치에서, 상기 처리부는, 상기 후면 사용자의 움직임에 대한 보충 의견을 나타내는 피드백 영상을 생성하고, 상기 투명 디스플레이 상의 소정 영역에 표시함으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 전면 사용자로 하여금 상기 투명 디스플레이에 투과된 후면 객체에 대응하여 오버랩(overlap)된 피드백 영상을 함께 인식할 수 있도록 유도할 수 있다.
일 실시예에 따른 원격 화상 통신 장치에서, 상기 처리부는, 상기 후면 카메라를 통해 상기 후면 사용자의 움직임을 지속적으로 트래킹(tracking)함으로써, 상기 후면 사용자의 움직임에 대응하여 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 상기 피드백 영상의 위치를 적응적으로 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 원격 화상 통신 장치에서, 상기 투명 디스플레이는, 전면과 후면의 양방향에서 동시에 관찰 가능하며, 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 피드백 영상을 시각적으로 인지한 상기 후면 사용자로 하여금 상기 피드백 영상에 기초하여 자신의 움직임을 교정하도록 유도할 수 있다.
일 실시예에 따른 원격 화상 통신 장치에서, 상기 투명 디스플레이는, 서로 반대 방향에 위치한 객체를 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 광투과성 스크린; 및 제어 신호에 따라 영상을 생성하여 상기 광투과성 스크린의 양방향으로 영상을 표시하는 적어도 하나의 레이어(layer)로 형성된 영상 생성부;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 영상 생성부는, 영상을 생성하는 2개의 레이어가 서로 반대 방향으로 증착되며, 상기 레이어에는 제 1 영상 신호 및 제 1 영상을 좌우 반전시킨 제 2 영상 신호가 각각 인가됨으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면 및 후면에 위치한 사용자들로 하여금 동일한 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 원격 화상 통신 장치에서, 상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 적어도 한 명 이상의 전면 사용자의 움직임을 감지하는 전면 카메라;를 더 포함하며, 상기 처리부는, 상기 전면 카메라를 통해 감지된 전면 사용자의 영상을 상기 원격 사용자에게 실시간으로 전송할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 강의 시스템은, 강의 콘텐츠를 포함하는 영상을 표시할 수 있으며 광투과성을 가짐으로써 전면에 위치한 학생이 상기 영상과 후면에 위치한 객체를 동시에 관찰할 수 있는 투명 디스플레이; 상기 투명 디스플레이의 후면에 위치한 실습 학생의 움직임을 감지하는 후면 카메라; 및 상기 후면 카메라를 제어하여 상기 실습 학생의 움직임 영상을 원격지에 위치한 강사에게 실시간으로 전송하고, 상기 강사로부터 수신된 응답에 기초한 피드백 영상을 생성하여 상기 투명 디스플레이에 제공하는 처리부;를 포함하되, 상기 피드백 영상은 상기 처리부로부터 수신된 상기 실습 학생의 움직임 영상을 시각적으로 인지한 상기 강사의 응답이다.
다른 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서, 상기 처리부는, 상기 실습 학생의 움직임에 대한 보충 의견을 나타내는 피드백 영상을 생성하고, 상기 투명 디스플레이 상의 소정 영역에 표시함으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 학생으로 하여금 상기 투명 디스플레이에 투과된 후면 객체에 대응하여 오버랩(overlap)된 강사의 피드백 영상을 함께 인식할 수 있도록 유도할 수 있다.
다른 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서, 상기 처리부는, 상기 후면 카메라를 통해 상기 실습 학생의 움직임을 지속적으로 트래킹(tracking)함으로써, 상기 실습 학생의 움직임에 대응하여 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 강의 콘텐츠 또는 강사의 피드백 영상의 위치를 적응적으로 조절할 수 있다.
다른 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서, 상기 투명 디스플레이는, 전면과 후면의 양방향에서 동시에 관찰 가능하며, 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 강사의 피드백 영상을 시각적으로 인지한 상기 실습 학생으로 하여금 상기 피드백 영상에 기초하여 자신의 실습 움직임을 교정하도록 유도할 수 있다.
다른 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서, 상기 투명 디스플레이는, 서로 반대 방향에 위치한 객체를 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 광투과성 스크린; 및 제어 신호에 따라 영상을 생성하여 상기 광투과성 스크린의 양방향으로 영상을 표시하는 적어도 하나의 레이어(layer)로 형성된 영상 생성부;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 영상 생성부는, 영상을 생성하는 2개의 레이어가 서로 반대 방향으로 증착되며, 상기 레이어에는 제 1 영상 신호 및 제 1 영상을 좌우 반전시킨 제 2 영상 신호가 각각 인가됨으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면 및 후면에 위치한 학생 및 실습 학생으로 하여금 동일한 영상을 제공할 수 있다.
다른 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서, 상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 적어도 한 명 이상의 학생의 움직임을 감지하는 전면 카메라;를 더 포함하며, 상기 처리부는, 상기 전면 카메라를 통해 획득된 학생들 각각의 영상에 기초하여 집중력 저하 상태를 검사하고, 집중력이 저하되었음을 나타내는 패턴이 발견된 경우 학생들에게 경고 메시지를 제공할 수 있다. 또한, 상기 처리부는, 획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 상기 투명 디스플레이의 정면을 향하는 경우 해당 학생의 상태를 '집중'으로 판단하고, 획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 바닥을 향하는 경우 해당 학생의 상태를 '메모'로 판단하며, 획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 임계 지속 시간 이상으로 정면 또는 바닥 이외의 방향을 향하고 있는 경우 해당 학생의 상태를 '산만'으로 판단할 수 있다. 나아가, 상기 경고 메시지는, 상기 투명 디스플레이 상에 표시된 영상과 상호작용하는 경고 영상 또는 상기 투명 디스플레이를 투과하여 관찰되는 실습 학생과 상호작용하는 경고 영상을 표시함으로써 상기 전면의 학생들의 주의를 환기시킬 수 있다.
다른 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서, 상기 처리부는, 상기 전면 카메라를 통해 인식된 학생들 중에서 집중력 저하 상태가 발견된 학생의 비율을 산출하여 상기 강사에게 제공함으로써, 상기 강사로 하여금 상기 강의 콘텐츠, 상기 피드백 영상 또는 상기 경고 메시지를 조정하도록 유도할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 투명 디스플레이를 활용하여 실제의 실습 장면과 화면 상의 영상을 접목하여 참여들에게 제공하거나 소개함으로써, 현장에 위치한 참여자들에게는 보다 생생한 회의 내지 강의 내용을 전달하는 것이 가능하고, 원격지에 위치한 참여자에게는 보다 적극적인 상호작용을 유도하거나 실시간으로 참여자들의 집중 상태를 파악함으로써 회의 내지 강의의 효과를 증진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 원격 화상 통신 또는 강의 시스템이 구현되는 환경을 투명 디스플레이를 중심으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 디스플레이를 이용한 상호작용 기반의 원격 화상 통신 또는 강의 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 강의 시스템을 통해 실습 학생이 요리 실습을 수행하는 경우를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 원격 강의 시스템을 통해 요리 실습을 지도하는 강사의 수행 동작을 예시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 투명 디스플레이의 구조를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서 움직임 트래킹을 통해 투명 디스플레이 상에 표시되는 영상을 제어하는 방법을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서 학생들의 집중을 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 도면을 참조하여 상기된 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 명칭 및 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 원격 화상 통신 또는 강의 시스템이 구현되는 환경을 투명 디스플레이를 중심으로 도시한 도면으로서, 본 발명의 모든 실시예들은 스크린 상에 영상을 표시할 수 있으며 광투과성을 가진 투명 스크린을 구비하여 스크린 너머에 위치한 객체들을 시각적으로 확인할 수 있는 성질을 갖는 투명 디스플레이(10)를 채택하고 있다.
도 1을 참조하면, 투명 디스플레이(10) 상에 콘텐츠 영상(회의 또는 강의 내용에서 사용되는 그래프 등이 될 수 있다.)이 표시되고, 투명 디스플레이(10)의 전면에는 적어도 한 명 이상의 전면 사용자 내지 학생(20)이 위치하며, 투명 디스플레이(10)의 후면에도 역시 후면 사용자 내지 실습 학생(30)이 위치한다. 이 경우, 전면 사용자 내지 학생(20)과 후면 사용자 내지 실습 학생(30)은 광투과성을 갖는 투명 디스플레이(10)를 통해 스크린 너머의 상대방을 볼 수 있다.
한편, 도 1에는 투명 디스플레이(10)를 중심으로 한 회의 또는 강의 장소에서 이격되어 위치하는 원격 사용자 내지 강사(40)가 존재한다. 여기서, 원격이란 투명 디스플레이(10)를 통해 마주하는 참여자가 아니라는 의미이며, 반드시 물리적으로 멀리 떨어진 위치에 원격 사용자 내지 강사(40)가 위치해야만 한다는 의미는 아니다. 이러한 원격 사용자 내지 강사(40)는 네트워크 통신을 통해 자신의 단말 장치 등을 통해 투명 디스플레이(10)에 접속, 제어하게 된다. 그러면, 원격 사용자 내지 강사(40)는 다양한 인터페이스 내지 입력 수단을 통해 회의 또는 강의 도중에 필요한 영상을 생성하여 투명 디스플레이(10) 상에 표시할 수 있다.
이제, 이러한 하드웨어 구조를 토대로 본 발명의 구체적인 실시예들을 소개하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 디스플레이를 이용한 상호작용 기반의 원격 화상 통신 또는 강의 시스템을 도시한 블록도로서, 앞서 도 1을 통해 설명한 하드웨어 구성과 참여자들이 동일하게 나타난다.
투명 디스플레이(10)는, 영상(회의 또는 강의 콘텐츠를 포함할 수 있다.)을 표시할 수 있으며 광투과성을 가짐으로써 전면에 위치한 전면 사용자(20)가 상기 영상과 후면에 위치한 객체(후면 사용자를 포함한 다양한 객체를 의미한다.)를 동시에 관찰할 수 있는 수단이다. 이러한 투명 디스플레이(10)를 중심으로, 전면으로는 전면 사용자 내지 학생(20)이 위치하고, 후면으로는 후면 사용자 내지 실습 학생(30)이 위치한다. 물론 이와 떨어진 위치에 원격 사용자 내지 강사(40)도 위치한다.
이들 참여자는 각각 전면 카메라(61), 후면 카메라(62) 또는 원격 카메라(63)를 이용하여 스스로의 모습과 움직임 영상을 획득하여 공유할 수 있다. 이때, 구현의 필요에 따라 각각의 카메라들(61, 62, 63)은 일부 생략이 가능할 것이나, 본 발명의 본질상 후면 사용자 내지 실습 학생(30)의 움직임 영상을 획득하기 위해 사용되는 후면 카메라(62)는 필수적으로 채택되는 것이 바람직하다. 또한, 이들 카메라(61, 62, 63)는 단순히 화소 정보만을 획득하는 카메라가 아니라 키넥트(Kinect)와 같은 3차원 센서 내지 깊이 영상 획득 수단을 채택함으로써, 참여자들로부터 좀 더 다양한 입력(예를 들어, 제스처 인식이나 참여자의 집중 상태 인식 등이 될 수 있다.)과 상호작용을 가능하게 한다.
처리부(50)는, 투명 디스플레이(10)와 카메라(61, 62)를 제어하여 상호작용을 유도하는 구성으로서, 특히 상기 후면 카메라(62)를 제어하여 상기 후면 사용자 내지 실습 학생(30)의 움직임 영상을 원격지에 위치한 원격 사용자 내지 강사(40)에게 실시간으로 전송하고, 상기 원격 사용자 내지 강사(40)로부터 수신된 응답에 기초한 피드백 영상을 생성하여 상기 투명 디스플레이에 제공한다. 이때, 상기 피드백 영상은 상기 처리부(50)로부터 수신된 상기 후면 사용자 내지 실습 학생(30)의 움직임 영상을 시각적으로 인지한 상기 원격 사용자 내지 강사(40)의 응답을 의미한다.
또한, 상기 원격 화상 통신 또는 강의 시스템이 투명 디스플레이(10)의 전면에 위치한 적어도 한 명 이상의 전면 사용자 내지 학생(20)의 움직임을 감지하는 전면 카메라(61)를 포함될 경우, 상기 처리부(50)는, 상기 전면 카메라(61)를 통해 감지된 전면 사용자 내지 학생(20)의 영상을 상기 원격 사용자 내지 강사(40)에게 실시간으로 전송함으로써, 참여자들의 청취 태도 내지 반응을 피드백 받을 수 있다. 즉, 원격 사용자 내지 강사(40)는 참여자들과 직접 화상 통신에 기반한 질의 응답이 가능하며, 전면 카메라(61)의 제스처 인식을 통해 회의 또는 강의 내용에 대한 상호작용이 가능하다.
한편, 원격 사용자 내지 강사(40)는 원격 처리기(70)를 통해 네트워크를 경유하여 원격 화상 통신 또는 강의 시스템에 접속 가능하며, 원격 카메라(63)를 통해 자신의 영상을 참여자들에게 제공, 공유할 수 있다. 이러한 원격 처리기(70) 및 원격 카메라(63)의 구성 및 구현 방법은 본 발명의 본질을 흐리게 할 우려가 있는바, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다. 간단한 예로서, 원격 사용자 내지 강사(40)는 키넥트가 연결된 노트 PC를 통해 원격 화상 통신 또는 강의 시스템에 접속할 수 있을 것이다. 이와 더불어 회의 또는 강의 활용될 수 있는 콘텐츠를 저장하는 콘텐츠 데이터베이스(75)가 별도로 구비될 수 있음은 당연하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 강의 시스템을 통해 실습 학생이 요리 실습을 수행하는 경우를 예시한 도면이다.
본 실시예에서 원격 강의 시스템의 처리부는, 상기 후면 사용자(실습 학생)의 움직임에 대한 보충 의견을 나타내는 피드백 영상을 생성하여, 투명 디스플레이 상의 특정 영역에 표시할 수 있다. 도 3을 참조하면, 실습 학생이 투명 디스플레이를 중심으로 나머지 학생들의 맞은 편에 위치한 실습대 근처에서 요리 실습을 수행하고 있다. 이때, 강의 내용이 투명 디스플레이 상에 표시될 수 있으며, 이렇게 표시된 영상은 양방향 광투과성을 갖는 투명 디스플레이의 성질에 따라 실습 학생 및 나머지 학생 모두가 볼 수 있다.
이러한 투명 디스플레이는, 전면과 후면의 양방향에서 동시에 관찰 가능하며, 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 피드백 영상을 시각적으로 인지한 상기 후면 사용자(실습 학생)로 하여금 상기 피드백 영상에 기초하여 자신의 움직임을 교정하도록 유도하게 된다.
또한, 투명 디스플레이의 전면에 위치한 전면 사용자들(나머지 학생들)은 상기 투명 디스플레이에 투과된 후면 객체(실습 학생, 실습 도구 및 재료들이 될 수 있다.)에 대응하여 오버랩(overlap)된 피드백 영상을 함께 인식할 수 있다. 실습 학생의 동작에 관한 영상은 실시간으로 강사에게 전달되게 되는데, 강사는 제스처로 실시간으로 실습하는 학생의 동작 부분을 확대하여 잘못한 동작에 대해 표시할 수 있다. 실습 학생은 강사의 피드백 영상을 확인하면서 자신이 잘못한 동작을 실시간으로 교정할 수 있다. 즉, 투명 디스플레이의 전면에 위치한 학생들은 실습 학생이 요리하는 장면과 투명 디스플레이 상에 표시된 강의 내용, 강사의 피드백 영상을 모두 동시에 볼 수 있게 됨으로써 향상된 체험 효과와 학습 효과가 얻을 수 있다. 이러한 구성과 특징에 기반하여, 실연이나 실습이 요구되는 회의, 강의 내지 실기 시험 등에서 활용하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 원격 강의 시스템을 통해 요리 실습을 지도하는 강사의 수행 동작을 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 강사는 디스플레이 수단을 통해 참여자들(실습 학생 및 이를 관찰하는 나머지 학생들)의 영상을 시각적으로 확인할 수 있으며, 키넥트를 활용한 원격 카메라를 이용하여 강의를 진행하거나, 보충 의견을 전달할 수 있다. 특히 제시된 구성을 활용할 경우, 실습 학생이 수행하고 있는 실습에서 잘못된 부분을 실시간으로 지적하면서 강사 스스로가 시연을 보일 수 있으며, 이러한 피드백 영상을 원격 카메라로 획득하여 다시 학생들에게 전달하는 것이 가능하다. 이때, 전달된 피드백 영상은 원격 강의 시스템의 강의실에 마련된 투명 디스플레이 상에 표시됨으로써, 학생들의 이해를 증진시킬 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 투명 디스플레이의 구조를 예시한 도면으로서, 기본적으로 투명 디스플레이는, 디스플레이 장치의 서로 반대 방향에 위치한 객체(사람 또는 사물)를 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 광투과성 스크린(11)과 처리부(50)로부터 인가된 제어 신호에 따라 영상을 생성하여 상기 광투과성 스크린의 양방향으로 영상을 표시하는 영상 생성부(12, 13, 14)를 포함한다. 도 5a 및 도 5b를 통해 예시된 투명 디스플레이의 구조는 단지 기능적인 측면에서 구성 요소를 도시하였을 뿐이며, 각각의 구성의 결합 순서, 배치 및 이격 거리 등은 본 발명의 실시예들이 구현되는 환경 및 조건에 따라 다양하게 구성될 수 있을 것이다.
광투과성 스크린(11)은 액정 디스플레이 장치의 광투과성 필름층과 같은 역할을 하며, 디스플레이 화면을 형성, 지지한다. 영상 생성부(12, 13, 14)는 실질적으로 영상을 생성하는 구성으로서, 적어도 하나의 레이어(layer)로 형성될 수 있다. 이하에서는 두 가지 구현예를 제시하였으며, 순차적으로 그 구성을 설명하도록 한다.
첫째, 도 5a를 참조하면, 하나의 레이어로 구성된 영상 생성부(12)를 중심으로 양면으로 광투과성 스크린(11)이 증착되어 있음을 볼 수 있으나, 양면이 아닌 단면으로 스크린을 구성하고 다른 면으로는 영상 생성부(12)를 보호할 수 있는 보호 필름 등으로 마감하는 것도 가능할 것이다.
그러나, 구현 상의 물리적인 제약으로 인해 광투과성 스크린(11)은 한 쪽 면이 영상이 다른 쪽 면의 영상에 비해 상대적으로 더 어둡게 표시될 수도 있음이 지적되었다. 따라서, 다음 두 번째 구현예를 통해 이러한 문제를 해결할 수 있음을 보인다.
둘째, 도 5b를 참조하면, 두 개의 레이어로 구성된 영상 생성부(13, 14)를 중심으로 양면으로 광투과성 스크린(11)이 증착되어 있음을 볼 수 있으나, 양면이 아닌 단면으로 스크린을 구성하고 다른 면으로는 영상 생성부(13 또는 14)를 보호할 수 있는 보호 필름 등으로 마감하는 것도 가능할 것이다.
여기서, 영상 생성부(13, 14)는, 영상 표시에 관하여 방향성을 갖는 2개의 레이어가 서로 반대 방향으로 증착되며, 상기 레이어에는 제 1 영상 신호 및 제 1 영상을 좌우 반전시킨(미러 효과를 의미한다.) 제 2 영상 신호가 각각 인가되는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 통해, 투명 디스플레이의 전면 및 후면에 위치한 사용자들로 하여금 동일한 품질의 영상을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서 움직임 트래킹을 통해 투명 디스플레이 상에 표시되는 영상을 제어하는 방법을 예시한 도면이다.
본 실시예의 원격 강의 시스템에서는 후면 카메라를 통해 후면 사용자(실습 학생)의 움직임을 지속적으로 트래킹(tracking)함으로써, 상기 후면 사용자의 움직임에 대응하여 투명 디스플레이 상에 표시되는 피드백 영상의 위치를 적응적으로 조절할 수 있다.
만약 후면 사용자(실습 학생)이 좌우로 움직임과 상관없이 투명 디스플레이(10) 상에 표시된 강의 영상(15)의 위치가 고정되어 있다면, 후면 사용자(실습 학생)의 움직임과 강의 내용이 겹쳐보일 우려가 존재한다. 이러한 불편을 해소하기 위한 도 6의 실시예를 참조하면, 투명 디스플레이 너머의 전면 사용자(학생)들의 관찰이 용이하도록 돕기 위해, 후면 사용자(실습 학생)의 움직임을 키넥트와 같은 후면 카메라(62)를 활용하여 지속적으로 트래킹하고, 감지된 움직임에 대응하여 투명 디스플레이(10) 상에 표시된 강의 영상(15)의 위치를 변경함으로써 보다 원활한 강의 환경을 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 강의 시스템에서 학생들의 집중을 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 원격지에 위치한 강사가 강의 청취자들의 모습을 실질적으로 관찰하기 어려운 환경하에서 일방적인 주입식 강의가 제공되는 문제점을 해결하기 위해 제시되었다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 원격 강의 시스템은, 투명 디스플레이의 전면에 위치한 적어도 한 명 이상의 학생의 움직임을 감지하는 전면 카메라를 더 포함함으로써, 상기 전면 카메라를 통해 획득된 학생들 각각의 영상에 기초하여 집중력 저하 상태를 검사하고, 집중력이 저하되었음을 나타내는 패턴이 발견된 경우 학생들에게 경고 메시지를 제공할 수 있다.
이러한 경고 메시지는, 투명 디스플레이 상에 표시된 영상과 상호작용하는 경고 영상 또는 상기 투명 디스플레이를 투과하여 관찰되는 실습 학생과 상호작용하는 경고 영상을 표시함으로써 상기 전면의 학생들의 주의를 환기시킬 수 있다. 도 7을 참조하면, 투명 디스플레이 상에 재미있는 효과가 가미된 영상(17)을 표시하여 학생들의 주목을 유도하고 있는 장면을 확인할 수 있다. 이와 더불어, 상기 경고 영상은, 투명 디스플레이 상에 표시된 강사의 영상 또는 투명 디스플레이 너머의 실습 학생의 위치를 인식하여 이들과 상호작용하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 가상의 캐릭터가 등장해 강사 내지 강이 내용에 장난을 치는 모습을 영상으로 표시하는 것이 가능하다.
일반적으로 강의를 수강하는 학생의 유형은, 강의를 집중하여 강의 내용을 보면서 듣는 모습, 강의 내용에 관심이 없으며 다른 방향을 보고 있는 모습, 및 강의 내용을 메모하려고 노트를 보면서 메모를 쓰고 있는 모습의 3가지 유형으로 분류할 수 있으며, 이러한 유형은 사람의 머리 방향에 따라 판단할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 원격 강의 시스템의 처리부는, 획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 상기 투명 디스플레이의 정면을 향하는 경우 해당 학생의 상태를 '집중'으로 판단하고, 획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 바닥을 향하는 경우 해당 학생의 상태를 필기 중임을 나타내는 '메모'로 판단하며, 획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 임계 지속 시간 이상으로 정면 또는 바닥 이외의 방향을 향하고 있는 경우 해당 학생의 상태를 '산만'으로 판단할 수 있다.
이러한 얼굴 영역의 방향과 지속 시간은 키넥트와 같은 3차원 센서 내지 깊이 영상 카메라 등을 활용할 경우, 보다 용이하게 획득하는 것이 가능하다. 키넥트는 다수의 사용자들 각각을 개별적으로 인식하여 그 움직임을 동시에 처리하는 것이 가능하므로 참여 학생의 수를 고려하여 적절한 개수의 센서를 구비하는 것이 바람직하다.
나아가, 원격 강의 시스템의 처리부는, 상기 전면 카메라를 통해 인식된 학생들 중에서 집중력 저하 상태가 발견된 학생의 비율을 산출하여 상기 강사에게 제공함으로써, 상기 강사로 하여금 상기 강의 콘텐츠, 상기 피드백 영상 또는 상기 경고 메시지를 조정하도록 유도할 수도 있다. 예를 들어, '메모' 상태가 2분 이상 지속되면 자동으로 집중하지 않는 '산만' 상태로 판단할 수 있다. '메모' 상태와 '집중' 상태가 번갈아가면서 나타나면 '집중' 상태로 인식할 수 있으며, 머리의 움직임이 변화하는 상태가 2분 이상 지속될 경우에는 집중하지 않는 '산만' 상태로 판단할 수 있다. 다만, 학생이 질문하는 시간에는 모든 학생의 집중도 판단을 잠시 중지하거나, 강사의 강의 자료에 따라서 '메모' 상태를 판단하기 위한 지속 시간을 별도로 정의할 수도 있을 것이다. 이러한 판단 기준을 활용하여 강의 시작 시점으로부터 학생들의 집중 상태에 대한 통계를 생성하고, 강의 종료시 평균 집중도 지수를 산출하여 강의 평가에 반영할 수 있다.
상기된 본 발명의 실시예들은, 투명 디스플레이를 활용하여 마치 증강현실과 같이 실제의 실습 장면과 화면 상의 강의 내용을 접목하여 학생들에게 제공하거나 회의 중에 소개하는 것이 가능함으로써, 현장에 위치한 참여자들(실습 학생 및 나머지 관찰 학생 등)에게는 보다 생생한 강의 내용을 전달하는 것이 가능하고, 원격지에 위치한 참여자 내지 강사에게는 보다 적극적인 상호작용을 유도하거나, 실시간으로 참여자들의 집중 상태를 파악함으로써 회의 내지 강의의 효과를 증진시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 제시된 하드웨어를 제어하기 위해 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 투명 디스플레이
20: 전면 사용자, 학생
30: 후면 사용자, 실습 학생
40: 원격 사용자, 강사
50: 처리부
61: 전면 카메라 62: 후면 카메라
63: 원격 카메라
70: 원격 처리기 75 : 콘텐츠 DB
11: 광투과성 스크린
12, 13, 14: 영상 생성부
15: 콘텐츠 영상
17: 경고 영상

Claims (17)

  1. 영상을 표시할 수 있으며 광투과성을 가짐으로써 전면에 위치한 전면 사용자가 상기 영상과 후면에 위치한 객체를 동시에 관찰할 수 있는 투명 디스플레이;
    상기 투명 디스플레이의 후면에 위치한 후면 사용자의 움직임을 감지하는 후면 카메라; 및
    상기 후면 카메라를 제어하여 상기 후면 사용자의 움직임 영상을 원격지에 위치한 원격 사용자에게 실시간으로 전송하고, 상기 원격 사용자로부터 수신된 응답에 기초한 피드백 영상을 생성하여 상기 투명 디스플레이에 제공하는 처리부;를 포함하되,
    상기 피드백 영상은 상기 처리부로부터 수신된 상기 후면 사용자의 움직임 영상을 시각적으로 인지한 상기 원격 사용자의 응답인 것을 특징으로 하는 원격 화상 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 후면 사용자의 움직임에 대한 보충 의견을 나타내는 피드백 영상을 생성하고, 상기 투명 디스플레이 상의 소정 영역에 표시함으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 전면 사용자로 하여금 상기 투명 디스플레이에 투과된 후면 객체에 대응하여 오버랩(overlap)된 피드백 영상을 함께 인식할 수 있도록 유도하는 것을 특징으로 하는 원격 화상 통신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 후면 카메라를 통해 상기 후면 사용자의 움직임을 지속적으로 트래킹(tracking)함으로써, 상기 후면 사용자의 움직임에 대응하여 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 상기 피드백 영상의 위치를 적응적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 원격 화상 통신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이는,
    전면과 후면의 양방향에서 동시에 관찰 가능하며,
    상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 피드백 영상을 시각적으로 인지한 상기 후면 사용자로 하여금 상기 피드백 영상에 기초하여 자신의 움직임을 교정하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 원격 화상 통신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이는,
    서로 반대 방향에 위치한 객체를 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 광투과성 스크린; 및
    제어 신호에 따라 영상을 생성하여 상기 광투과성 스크린의 양방향으로 영상을 표시하는 적어도 하나의 레이어(layer)로 형성된 영상 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 화상 통신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 영상 생성부는,
    영상을 생성하는 2개의 레이어가 서로 반대 방향으로 증착되며,
    상기 레이어에는 제 1 영상 신호 및 제 1 영상을 좌우 반전시킨 제 2 영상 신호가 각각 인가됨으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면 및 후면에 위치한 사용자들로 하여금 동일한 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 화상 통신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 적어도 한 명 이상의 전면 사용자의 움직임을 감지하는 전면 카메라;를 더 포함하며,
    상기 처리부는,
    상기 전면 카메라를 통해 감지된 전면 사용자의 영상을 상기 원격 사용자에게 실시간으로 전송하는 것을 특징으로 하는 원격 화상 통신 장치.
  8. 강의 콘텐츠를 포함하는 영상을 표시할 수 있으며 광투과성을 가짐으로써 전면에 위치한 학생이 상기 영상과 후면에 위치한 객체를 동시에 관찰할 수 있는 투명 디스플레이;
    상기 투명 디스플레이의 후면에 위치한 실습 학생의 움직임을 감지하는 후면 카메라; 및
    상기 후면 카메라를 제어하여 상기 실습 학생의 움직임 영상을 원격지에 위치한 강사에게 실시간으로 전송하고, 상기 강사로부터 수신된 응답에 기초한 피드백 영상을 생성하여 상기 투명 디스플레이에 제공하는 처리부;를 포함하되,
    상기 피드백 영상은 상기 처리부로부터 수신된 상기 실습 학생의 움직임 영상을 시각적으로 인지한 상기 강사의 응답인 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 실습 학생의 움직임에 대한 보충 의견을 나타내는 피드백 영상을 생성하고, 상기 투명 디스플레이 상의 소정 영역에 표시함으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 학생으로 하여금 상기 투명 디스플레이에 투과된 후면 객체에 대응하여 오버랩(overlap)된 강사의 피드백 영상을 함께 인식할 수 있도록 유도하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 후면 카메라를 통해 상기 실습 학생의 움직임을 지속적으로 트래킹(tracking)함으로써, 상기 실습 학생의 움직임에 대응하여 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 강의 콘텐츠 또는 강사의 피드백 영상의 위치를 적응적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이는,
    전면과 후면의 양방향에서 동시에 관찰 가능하며,
    상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 강사의 피드백 영상을 시각적으로 인지한 상기 실습 학생으로 하여금 상기 피드백 영상에 기초하여 자신의 실습 움직임을 교정하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이는,
    서로 반대 방향에 위치한 객체를 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 광투과성 스크린; 및
    제어 신호에 따라 영상을 생성하여 상기 광투과성 스크린의 양방향으로 영상을 표시하는 적어도 하나의 레이어(layer)로 형성된 영상 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 생성부는,
    영상을 생성하는 2개의 레이어가 서로 반대 방향으로 증착되며,
    상기 레이어에는 제 1 영상 신호 및 제 1 영상을 좌우 반전시킨 제 2 영상 신호가 각각 인가됨으로써, 상기 투명 디스플레이의 전면 및 후면에 위치한 학생 및 실습 학생으로 하여금 동일한 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이의 전면에 위치한 적어도 한 명 이상의 학생의 움직임을 감지하는 전면 카메라;를 더 포함하며,
    상기 처리부는,
    상기 전면 카메라를 통해 획득된 학생들 각각의 영상에 기초하여 집중력 저하 상태를 검사하고, 집중력이 저하되었음을 나타내는 패턴이 발견된 경우 학생들에게 경고 메시지를 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 상기 투명 디스플레이의 정면을 향하는 경우 해당 학생의 상태를 '집중'으로 판단하고,
    획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 바닥을 향하는 경우 해당 학생의 상태를 '메모'로 판단하며,
    획득된 학생들의 영상으로부터 추출된 얼굴 영역이 임계 지속 시간 이상으로 정면 또는 바닥 이외의 방향을 향하고 있는 경우 해당 학생의 상태를 '산만'으로 판단하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 경고 메시지는,
    상기 투명 디스플레이 상에 표시된 영상과 상호작용하는 경고 영상 또는 상기 투명 디스플레이를 투과하여 관찰되는 실습 학생과 상호작용하는 경고 영상을 표시함으로써 상기 전면의 학생들의 주의를 환기시키는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 전면 카메라를 통해 인식된 학생들 중에서 집중력 저하 상태가 발견된 학생의 비율을 산출하여 상기 강사에게 제공함으로써, 상기 강사로 하여금 상기 강의 콘텐츠, 상기 피드백 영상 또는 상기 경고 메시지를 조정하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 원격 강의 시스템.
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