KR20170062794A - 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법 및 그 제공장치 - Google Patents

증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법 및 그 제공장치 Download PDF

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Abstract

증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법은, 각각의 학습문제에 따라 서로 다른 식별마커가 그려져 있는 학습지로부터 어느 하나의 식별마커를 영상인식하는 식별마커 인식단계와, 상기 식별마커 인식단계에서 인식된 상기 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 휴대용 단말기에 3차원 영상으로 표시하고, 사용자의 터치동작에 의해 상기 3차원 영상을 조작할 수 있는 영상 제공단계;를 포함한다.

Description

증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법 및 그 제공장치{Method AND Apparatus providing study contents using augmented reality}
본 발명은 학습장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법 및 그 제공장치에 관한 것이다.
증강현실(Augmented Reality, AR)은 가상현실(Virtual Reality)의 한 분야로 실제 환경에 가상 사물이나 정보를 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다.
증강현실은 현실 세계의 기반위에 가상의 사물을 합성하여 현실 세계만으로는 얻기 어려운 부가적인 정보들을 보강해 제공할 수 있다.
증강현실은 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술이다. 현실세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(Mixed Reality, MR)이라고도 한다.
종래의 학습장치는 학습지에 표시된 복수의 학습문제에 대한 전체 문제풀이 영상을 순차적으로 재생하므로, 원하는 각 문제풀이 영상을 수동으로 조작하여 재생해야 하는 불편함이 존재한다.
또한, 종래의 학습장치는 단순히 광학 문자 판독을 통해 문제풀이 영상을 제공하므로 보안성 측면에서 취약하여 인증받지 않은 사용자가 무제한적으로 문제풀이 영상에 접근할 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 컨텐츠 보안성이 강화되어 있으며, 각 학습문제에 해당하는 식별마커를 인식하여 개별 문제풀이 영상을 제공할 수 있는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법 및 그 제공장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 학습문제에 따라 서로 다른 식별마커가 그려져 있는 학습지로부터 어느 하나의 식별마커를 영상인식하는 식별마커 인식단계; 및 상기 식별마커 인식단계에서 인식된 상기 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 휴대용 단말기에 3차원 영상으로 표시하고, 사용자의 터치동작에 의해 상기 3차원 영상을 조작할 수 있는 영상 제공단계;를 포함하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법이 제공된다.
또한, 상기 영상 제공단계에서 상기 휴대용 단말기는 학습문제 및 상기 3차원 영상을 동시에 중첩해서 표시하되, 상기 3차원 영상은 상기 학습문제 상에 표시되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식별마커는, 가시광선 영역의 파장을 반사하는 제1 식별마커 영역; 제1 적외선 파장을 반사하는 제2 식별마커 영역; 및 상기 제1 적외선 파장 보다 긴 파장의 제2 적외선 파장을 반사하는 제3 식별마커 영역;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각의 학습문제에 따라 서로 다른 식별마커가 그려져 있는 학습지; 및 상기 학습지에 그려진 어느 하나의 식별마커를 영상 인식한 후, 인식된 상기 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 디스플레이부에 3차원 영상으로 표시하고, 상기 디스플레이부의 터치동작을 통해 상기 3차원 영상을 조작할 수 있도록 구성되는 휴대용 단말기;를 포함하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치를 제공한다.
또한, 상기 휴대용 단말기는 학습문제 및 상기 3차원 영상을 동시에 중첩해서 표시하되, 상기 3차원 영상은 상기 학습문제 상에 표시되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식별마커는, 가시광선 영역의 파장을 반사하는 제1 식별마커 영역; 제1 적외선 파장을 반사하는 제2 식별마커 영역; 및 상기 제1 적외선 파장 보다 긴 파장의 제2 적외선 파장을 반사하는 제3 식별마커 영역;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법 및 그 제공장치에 따르면, 식별마커 인식방식에 있어서 컨텐츠 보안성이 강화되어 있으며, 각 학습문제에 해당하는 식별마커를 인식하여 개별 문제풀이 영상을 3차원적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법의 구성도.
도 3은 도 1의 식별마커의 실시예에 따른 구성도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치(1)의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법의 구성도이다.
본 실시예에 따른 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치(1)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 1 및 도 2를 동시에 참조하면, 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치(1)는 학습지(100)와, 휴대용 단말기(200)와, 클라우드 서버(300)를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치(1)의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
학습지(100)는 복수의 학습문제가 인쇄되어 있으며, 각각의 학습문제에 따라 서로 다른 식별마커가 그려져 있다. 즉, 1번 내지 10번의 학습문제가 있을 경우, 각 학습문제 번호 옆에 식별마커가 인쇄된다.
휴대용 단말기(200)는 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이 사용자가 휴대하면서 사용할 수 있는 기기를 총칭하는 것이며, 본 실시예에서는 스마트폰으로 구성된 휴대용 단말기로 가정하고 설명하기로 한다.
휴대용 단말기(200)는 학습지(100)에 그려진 어느 하나의 식별마커를 영상 인식한 후, 인식된 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 디스플레이부에 3차원 영상으로 표시한다. 이때, 사용자는 디스플레이부의 터치동작을 통해 3차원 영상을 조작할 수 있도록 구성된다.
즉, 휴대용 단말기(200)는 학습문제 및 3차원 영상을 동시에 중첩해서 표시하는데, 3차원 영상은 학습문제 위에 증강현실 형태로 표시되어 사용자가 터치동작을 통해 3차원 영상을 조작할 수 있도록 구성된다.
학습문제가 예체능 실습에 관련된 경우, 사람이 특정 움직임을 하는 영상이 3차원 영상으로 증강현실화 되어 학습문제 상에 표시되며, 사용자의 터치동작에 의해 3차원 영상의 움직임 및 시선의 방향이 조절될 수 있다.
또한, 학습문제가 수학문제일 경우, 풀이수식이 3차원 영상으로 증강현실화 되어 학습문제 상에 표시되며, 사용자의 터치동작에 의해 수식의 기호, 위치 등이 변경될 수 있다. 이때, 수식, 숫자, 기호 등이 변경될 경우, 그 변경된 수식에 의한 결과값이 자동 산출된다.
또한, 학습문제가 언어(국어, 외국어) 문제일 경우, 글자가 3차원 영상으로 증강현실화 되어 표시되는 동시에 음성이 출력되며, 사용자의 터치동작에 의해 문자의 배치가 변경될 경우, 변경된 문자배열에 따라 음성이 변경되어 출력된다. 이때, 문자배열이 문법 및 맞춤법에 어긋나는 경우 음성은 출력되지 않고, 복수의 추천 단어 및 문자배열이 표시되어 사용자가 선택할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 휴대용 단말기(200)에 학습문제에 대한 문제풀이 영상이 모두 저장되어 있을 경우, 휴대용 단말기(200)는 식별마커를 인식한 후, 그 식별마커에 대응되는 문제풀이 영상을 3차원 영상으로 표시하는데,
휴대용 단말기(200)의 저장용량 문제 및 문제풀이 영상의 업데이트 효율성을 해결하기 위해, 클라우드 서버(300)가 추가로 구비될 수 있다.
클라우드 서버(300)가 추가로 구비될 경우, 휴대용 단말기(200)는 식별마커를 인식한 후, 그 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 클라우드 서버(300)로 부터 실시간으로 제공받아서 디스프레이부에 표시한다.
이때, 휴대용 단말기(200)와 클라우드 서버(300)는 식별마커 인식과는 별개로, 주기적으로 데이터 교환을 하면서 일정량의 문제풀이 영상을 휴대용 단말기(200)로 전송할 수 있으며, 휴대용 단말기(200)는 전송된 문제풀이 영상을 일부 저장할 수 있다. 또한, 클라우드 서버(300)에 문제풀이 영상이 업데이트 되었을 경우, 업데이트된 문제풀이 영상이 자동으로 휴대용 단말기(200)로 전송될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법은, 각각의 학습문제에 따라 서로 다른 식별마커가 그려져 있는 학습지(100)로부터 어느 하나의 식별마커를 영상인식하는 식별마커 인식단계(S10)와, 식별마커 인식단계에서 인식된 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 휴대용 단말기(200)에 3차원 영상으로 표시하고, 사용자의 터치동작에 의해 3차원 영상을 조작할 수 있는 영상 제공단계(S30)를 통해 구현된다.
이때, 휴대용 단말기(200)가 클라우드 서버(300)로부터 문제풀이 영상을 제공받는 형태로 구성될 경우, 휴대용 단말기(200)의 요청에 의해 클라우드 서버(300)의 문제풀이 영상이 휴대용 단말기(200)로 전송되는 단계(S20)가 더 포함되어야 한다.
도 3은 도 1의 식별마커의 실시예에 따른 구성도이다.
도 3을 참조하면, 식별마커는 제1 식별마커 영역(11)과, 제2 식별마커 영역(12)과, 제3 식별마커 영역(13)과, 제4 식별마커 영역(14)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 식별마커는 제1 식별마커 영역(11), 제2 식별마커 영역(12), 제3 식별마커 영역(13) 및 제4 식별마커 영역(14)을 하나의 식별자로써 인식한다. 즉, 휴대용 단말기(200)는 기본적으로 제1 내지 제4 식별마커를 모두 인식하고, 인식된 식별마커를 하나의 식별자로써 인식한 후 인식된 식별자에 대응하는 문제풀이 영상을 표시한다.
이때, 제1 식별마커 영역(11)은 가시광선 영역의 파장을 반사하도록 구성된다. 즉, 제1 식별마커 영역(11)은 일반적인 도료로 인쇄되며 사람이 시각적으로 구분할 수 있도록 인쇄된다.
또한, 제2 식별마커 영역(12)은 제1 적외선 파장을 반사하는데, 제1 적외선 파장을 반사하는 도료로 인쇄되며 사람이 시각적으로 구분할 수 없다.
또한, 제3 식별마커 영역(13)은 제1 적외선 파장 보다 긴 파장의 제2 적외선 파장을 반사하는데, 제2 적외선 파장을 반사하는 도료로 인쇄되며 사람이 시각적으로 구분할 수 없다.
또한, 제4 식별마커 영역(14)은 제1 적외선 파장 및 제2 적외선 파장을 동시에 반사하는데, 제1 및 제2 적외선 파장을 반사하는 도료로 인쇄되며 사람이 시각적으로 구분할 수 없다.
이때, 식별마커를 영상 인식하는 휴대용 단말기(200)의 카메라는 적외선 투과파장을 조절하는 분광필터가 장착되어 적외선 파장 영역을 촬영하여 인식할 수 있도록 구성된다.
따라서 학습지(100)에 표시된 식별마커 중 제1 식별마커 영역(11) 만이 사람이 시각적으로 확인할 수 있으며, 제2 식별마커 영역(12), 제3 식별마커 영역(13) 및 제4 식별마커 영역(14)은 사람이 시각적으로 확인할 수 없고 휴대용 단말기(200)의 카메라를 통해 인식될 수 있다. 휴대용 단말기(200)는 식별마커를 영상인식 한 후, 그 식별마커에 대응되는 문제풀이 영상을 표시할 수 있다.
학습지(100)에 인쇄된 제2 식별마커 영역(12), 제3 식별마커 영역(13) 및 제4 식별마커 영역(14)은 복사기에 의해 복사되지 않으므로, 복사된 사본 학습지를 이용해서는 문제풀이 영상을 재생할 수 없다.
참고적으로, 휴대용 단말기(200)가 식별마커를 인식하는 방법은 다양하게 구성될 수 있는데, 기본적으로 제1 식별마커 영역(11), 제2 식별마커 영역(12), 제3 식별마커 영역(13) 및 제4 식별마커 영역(14)을 동시에 순차적으로 촬영하면서 인식하도록 구성될 수 있다.
이때, 제1 식별마커 영역(11), 제2 식별마커 영역(12), 제3 식별마커 영역(13) 및 제4 식별마커 영역(14)의 상대적인 인쇄위치(좌우상하)도 하나의 구분자로써 이용될 수 있으며, 그 상대적인 위치는 각 학습문제에 따라 다르게 설정되는 것이 바람직하다.
예를 들면 1번 학습문제의 경우 도 3에 도시된 바와 같은 순서로 인쇄되고, 2번 학습문제의 경우 제1 식별마커 영역(11) 및 제4 식별마커 영역(14)의 위치가 서로 교환되어 인쇄될 수 있을 것이다. 이때, 휴대용 단말기(200)에는 각 학습문제의 번호에 따른 식별마커 영역의 위치가 미리 저장되어 있으므로, 해당 정보를 추가적으로 이용하여 식별마커를 인식한다.
또한, 휴대용 단말기(200)는 제4 식별마커 영역(14)을 우선적으로 인식한 후, 위조여부를 확인하고 제2 식별마커 영역(12) 및 제3 식별마커 영역(13)만을 식별자로써 이용하도록 구성될 수 있다. 이때, 제1 식별마커 영역(11)은 더미 식별마커로써 단순히 식별마커의 위치를 판별하기 위한 요소로 작용할 수 있다.
또한, 식별마커에서 제4 식별마커 영역(14)은 인쇄되지 않고, 제1 식별마커 영역(11), 제2 식별마커 영역(12) 및 제3 식별마커 영역(13)만이 인쇄되고, 휴대용 단말기(200)가 제1 식별마커 영역(11), 제2 식별마커 영역(12) 및 제3 식별마커 영역(13)을 순차적으로 인식하도록 구성될 수도 있다
본 실시예에서 제1 식별마커 영역(11), 제2 식별마커 영역(12), 제3 식별마커 영역(13) 및 제4 식별마커 영역(14)에는 각각 알파벳이 인쇄되어 있으나, 식별마커 영역에는 숫자, 기호, 부호 등과 같이 다양한 문자들이 인쇄될 수도 있다. 또한, 식별마커는 QR 코드, 바코드 형태로 인쇄될 수도 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법 및 그 제공장치에 따르면, 식별마커 인식방식에 있어서 컨텐츠 보안성이 강화되어 있으며, 각 학습문제에 해당하는 식별마커를 인식하여 개별 문제풀이 영상을 3차원적으로 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 학습지
200 : 휴대용 단말기
300 : 클라우드 서버
11 : 제1 식별마커 영역
12 : 제2 식별마커 영역
13 : 제3 식별마커 영역
14 : 제4 식별마커 영역

Claims (6)

  1. 각각의 학습문제에 따라 서로 다른 식별마커가 그려져 있는 학습지로부터 어느 하나의 식별마커를 영상인식하는 식별마커 인식단계; 및
    상기 식별마커 인식단계에서 인식된 상기 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 휴대용 단말기에 3차원 영상으로 표시하고, 사용자의 터치동작에 의해 상기 3차원 영상을 조작할 수 있는 영상 제공단계;
    를 포함하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 제공단계에서
    상기 휴대용 단말기는 학습문제 및 상기 3차원 영상을 동시에 중첩해서 표시하되, 상기 3차원 영상은 상기 학습문제 상에 표시되는 것을 특징으로 하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 식별마커는,
    가시광선 영역의 파장을 반사하는 제1 식별마커 영역;
    제1 적외선 파장을 반사하는 제2 식별마커 영역; 및
    상기 제1 적외선 파장 보다 긴 파장의 제2 적외선 파장을 반사하는 제3 식별마커 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공방법.
  4. 각각의 학습문제에 따라 서로 다른 식별마커가 그려져 있는 학습지; 및
    상기 학습지에 그려진 어느 하나의 식별마커를 영상 인식한 후, 인식된 상기 식별마커에 해당하는 문제풀이 영상을 디스플레이부에 3차원 영상으로 표시하고, 상기 디스플레이부의 터치동작을 통해 상기 3차원 영상을 조작할 수 있도록 구성되는 휴대용 단말기;
    를 포함하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 휴대용 단말기는 학습문제 및 상기 3차원 영상을 동시에 중첩해서 표시하되, 상기 3차원 영상은 상기 학습문제 상에 표시되는 것을 특징으로 하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 식별마커는,
    가시광선 영역의 파장을 반사하는 제1 식별마커 영역;
    제1 적외선 파장을 반사하는 제2 식별마커 영역; 및
    상기 제1 적외선 파장 보다 긴 파장의 제2 적외선 파장을 반사하는 제3 식별마커 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실을 이용한 학습 컨텐츠 제공장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210001412A (ko) * 2019-06-28 2021-01-06 한양대학교 에리카산학협력단 학습 서비스 시스템 및 방법

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