과학 기술이 발전하면서 뉴미디어(New Media)가 등장한다. 기존의 미디어와 새로운 기술로 융합(Convergence)되는 과정을 통해서 뉴미디어가 태어나는 현상이 최근에는 더욱 활발해지고 있다. 현재 뉴미디어에서 주목받고 있는 분야가 증강현실(AR : Augmented Reality)분야이다. 기존의 현실에 정보를 가상적으로 합성하여 보여주는 증강현실 분야는 교육 분야와 융합될 수 있으면 대단한 효과를 낼 수 있는 대표적인 분야라고 알려져 있다. 기존의 현실과 똑같이 보이고 느껴지는 가상현실을 세계와의 ...
과학 기술이 발전하면서 뉴미디어(New Media)가 등장한다. 기존의 미디어와 새로운 기술로 융합(Convergence)되는 과정을 통해서 뉴미디어가 태어나는 현상이 최근에는 더욱 활발해지고 있다. 현재 뉴미디어에서 주목받고 있는 분야가 증강현실(AR : Augmented Reality)분야이다. 기존의 현실에 정보를 가상적으로 합성하여 보여주는 증강현실 분야는 교육 분야와 융합될 수 있으면 대단한 효과를 낼 수 있는 대표적인 분야라고 알려져 있다. 기존의 현실과 똑같이 보이고 느껴지는 가상현실을 세계와의 인터페이스를 통하여 필요한 정보를 보여줄 수 있다면, 보다 직관적이고 강력한 실감형 상호작용을 사용자에게 경험하게 할 수 있을 것이다. 증강현실의 경우 잠재적 시장을 형성하고 있지만, 문제는 콘텐츠가 불충분하다는 것이다. 증강현실은 스마트폰(Smart Phone)의 보급으로 관련 애플리케이션을 다운받아 GPS를 통한 위치기반서비스(LBS)를 이용하여 특정지점의 관련정보를 보여주는 기술이 대부분이다. 또한 웹 카메라를 사용해 AR마커(Marker)를 인식시킨 후 모니터를 통해 증강현실을 구현하는 것이 대부분이다. 이와 같은 콘텐츠 이용의 문제점들을 해결하기 위하여 다른 분야와의 융합을 통한 콘텐츠를 설계한다면, 다양성의 확보 및 방향성의 제시, 나아가 콘텐츠의 확장과 뉴미디어로써의 발전을 도모할 수 있을 것이다. 본 논문은 증강현실의 특성과 제약점을 조사하고, 콘텐츠 활용사례의 분석을 토대로 하여 각 이용분야·매체와 증강현실과의 상관관계를 검토한 후, 전문분야 종사자 집단을 통하여 도출된 활용 방안을 제시하고, 궁극적으로 융합형 교육 콘텐츠를 제작하는 시스템을 제안하는데 연구의 목적이 있다. 본 논문의 구성은 1장에서 연구의 목적 및 중요성, 연구방법과 내용에 대해 서술하고 선행연구들을 살펴보았다. 제2장에서 제시한 이론적 배경에서는 증강현실의 개념과 기본 원리, 구현기술의 종류와 전망에 대해 정리하였고, 이 연구의 특징인 사용자의 감각이나 사고에 끼치는 특성들과 한계점들 그리고 기술적 제약들을 기존의 연구들을 통해 살펴보았다. 제3장에서는 다양한 미디어에서 콘텐츠로써 활용되고 있는 증강현실의 기존 사례들을, 분석을 통하여 현재 실현되고 있는 증강현실의 융합기술과 인간과의 인터페이스 가능성에 대해 논의하였다. 제4장에서는 증강현실을 융합한 콘텐츠 설계를 위한 선행 작업으로 분야 및 매체에 대한 기대정도를 검증하고, 해당 분야 및 매체의 특성과 제약을 도출하여 향후 융합형 콘텐츠 분야로써 교육분야의 가능성과 이를 위한 기대매체를 확인하였다. 제5장에서는 교육분야의 융합형 증강현실 콘텐츠 분야의 설계와 제작을 위하여 현재 통용되고 있는 마커 방식의 문제점을 해결한 비마커 방식으로 정합문제를 해결하는 키포인트 추출 및 매칭 알고리즘을 제안하였다. 그리고 제안된 알고리즘을 활용하여 비마커형 융합형 교육 콘텐츠를 제작하기 위한 최적화된 제작 엔진으로 IMHEM 엔진을 개발하였고, 이를 적용하여 제작한 증강현실 기술을 활용한 융합형 교육 콘텐츠의 제작 적용사례를 제시하였다. 그리고 제6장에서는 증강현실 기술과 융합한 교육 콘텐츠를 활용한 수업을 실제 교실현장에 실행하여 효과를 직접 검증하고자 하였다. 현재 표준이 되고 있는 교과서 중심 수업과 비교하여 비마커형 증강현실 기반 융합형 교육 콘텐츠를 활용한 중학교 수학 수업에 대한 학습효과를 분석하였다. 제7장에서는 본 연구의 결과를 요약하였고, 증강현실 기술의 발전을 위한 향후 연구 과제를 제시하였다. 이 연구를 통하여 콘텐츠 부족현상을 개선하기 위해 교육과 증강현실 분야가 융합된 콘텐츠의 가능성을 확인하였고, 증강현실을 활용한 비마커형 융합형 교육 콘텐츠 설계 및 제작시스템인 IMHEM 엔진으로 기존 분야 매체들의 콘텐츠 확장과 강렬한 현실감의 인터페이스와 직관적인 상호작용을 가진 융합형 교육 콘텐츠를 설계하고 제작할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 교육 분야에 대한 융합형 콘텐츠 설계 및 제작 방안의 제시는 기존의 콘텐츠 개발자들에게 새로운 지침이 될 것이다.
과학 기술이 발전하면서 뉴미디어(New Media)가 등장한다. 기존의 미디어와 새로운 기술로 융합(Convergence)되는 과정을 통해서 뉴미디어가 태어나는 현상이 최근에는 더욱 활발해지고 있다. 현재 뉴미디어에서 주목받고 있는 분야가 증강현실(AR : Augmented Reality)분야이다. 기존의 현실에 정보를 가상적으로 합성하여 보여주는 증강현실 분야는 교육 분야와 융합될 수 있으면 대단한 효과를 낼 수 있는 대표적인 분야라고 알려져 있다. 기존의 현실과 똑같이 보이고 느껴지는 가상현실을 세계와의 인터페이스를 통하여 필요한 정보를 보여줄 수 있다면, 보다 직관적이고 강력한 실감형 상호작용을 사용자에게 경험하게 할 수 있을 것이다. 증강현실의 경우 잠재적 시장을 형성하고 있지만, 문제는 콘텐츠가 불충분하다는 것이다. 증강현실은 스마트폰(Smart Phone)의 보급으로 관련 애플리케이션을 다운받아 GPS를 통한 위치기반서비스(LBS)를 이용하여 특정지점의 관련정보를 보여주는 기술이 대부분이다. 또한 웹 카메라를 사용해 AR 마커(Marker)를 인식시킨 후 모니터를 통해 증강현실을 구현하는 것이 대부분이다. 이와 같은 콘텐츠 이용의 문제점들을 해결하기 위하여 다른 분야와의 융합을 통한 콘텐츠를 설계한다면, 다양성의 확보 및 방향성의 제시, 나아가 콘텐츠의 확장과 뉴미디어로써의 발전을 도모할 수 있을 것이다. 본 논문은 증강현실의 특성과 제약점을 조사하고, 콘텐츠 활용사례의 분석을 토대로 하여 각 이용분야·매체와 증강현실과의 상관관계를 검토한 후, 전문분야 종사자 집단을 통하여 도출된 활용 방안을 제시하고, 궁극적으로 융합형 교육 콘텐츠를 제작하는 시스템을 제안하는데 연구의 목적이 있다. 본 논문의 구성은 1장에서 연구의 목적 및 중요성, 연구방법과 내용에 대해 서술하고 선행연구들을 살펴보았다. 제2장에서 제시한 이론적 배경에서는 증강현실의 개념과 기본 원리, 구현기술의 종류와 전망에 대해 정리하였고, 이 연구의 특징인 사용자의 감각이나 사고에 끼치는 특성들과 한계점들 그리고 기술적 제약들을 기존의 연구들을 통해 살펴보았다. 제3장에서는 다양한 미디어에서 콘텐츠로써 활용되고 있는 증강현실의 기존 사례들을, 분석을 통하여 현재 실현되고 있는 증강현실의 융합기술과 인간과의 인터페이스 가능성에 대해 논의하였다. 제4장에서는 증강현실을 융합한 콘텐츠 설계를 위한 선행 작업으로 분야 및 매체에 대한 기대정도를 검증하고, 해당 분야 및 매체의 특성과 제약을 도출하여 향후 융합형 콘텐츠 분야로써 교육분야의 가능성과 이를 위한 기대매체를 확인하였다. 제5장에서는 교육분야의 융합형 증강현실 콘텐츠 분야의 설계와 제작을 위하여 현재 통용되고 있는 마커 방식의 문제점을 해결한 비마커 방식으로 정합문제를 해결하는 키포인트 추출 및 매칭 알고리즘을 제안하였다. 그리고 제안된 알고리즘을 활용하여 비마커형 융합형 교육 콘텐츠를 제작하기 위한 최적화된 제작 엔진으로 IMHEM 엔진을 개발하였고, 이를 적용하여 제작한 증강현실 기술을 활용한 융합형 교육 콘텐츠의 제작 적용사례를 제시하였다. 그리고 제6장에서는 증강현실 기술과 융합한 교육 콘텐츠를 활용한 수업을 실제 교실현장에 실행하여 효과를 직접 검증하고자 하였다. 현재 표준이 되고 있는 교과서 중심 수업과 비교하여 비마커형 증강현실 기반 융합형 교육 콘텐츠를 활용한 중학교 수학 수업에 대한 학습효과를 분석하였다. 제7장에서는 본 연구의 결과를 요약하였고, 증강현실 기술의 발전을 위한 향후 연구 과제를 제시하였다. 이 연구를 통하여 콘텐츠 부족현상을 개선하기 위해 교육과 증강현실 분야가 융합된 콘텐츠의 가능성을 확인하였고, 증강현실을 활용한 비마커형 융합형 교육 콘텐츠 설계 및 제작시스템인 IMHEM 엔진으로 기존 분야 매체들의 콘텐츠 확장과 강렬한 현실감의 인터페이스와 직관적인 상호작용을 가진 융합형 교육 콘텐츠를 설계하고 제작할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 교육 분야에 대한 융합형 콘텐츠 설계 및 제작 방안의 제시는 기존의 콘텐츠 개발자들에게 새로운 지침이 될 것이다.
New Media appears as the advancement of scientific technology. Currently trends that the New Media create through the process of convergence of existing media and new technology become more active. Now great attention is taken towards the field of AR (Augmented Reality). We have known that AR which ...
New Media appears as the advancement of scientific technology. Currently trends that the New Media create through the process of convergence of existing media and new technology become more active. Now great attention is taken towards the field of AR (Augmented Reality). We have known that AR which virtually composes and displays information with existing real world, is one of the promising fields that makes a tremendous effect if the technology is converged with educational field. More intuitive and realistic interaction can be strongly experienced by users if the required information is displayed by interfacing with VR(Virtual Reality). That enables users to look and feel just like in real world. For AR, its potential powers in the market places are known well recognized, but the lack of contents is that problem. Due to widely use of smart phone, most applications are to download relevant applications and display the referred information of a given place by using LBS(Location based service) via GPS. Another main stream is to use web camera to recognize AR Marker and implement AR through the monitor. In this way, in order to resolve the lack of contents, the convergence with other fields can be a solution in design so that diversity of contents can be secured, and furthermore, the expansion of contents and the advance of New Media can be promoted. The purpose of this paper is to survey the features and constraints of AR. It is reviewed the correlation between AR and each media, that utilize AR based on the analysis of use cases of the contents. Then it aims to suggest a solution that is derived from experts groups and finally to suggest the system that can produce the convergent educational contents. The 1st chapter of this paper has described the objectives and importance of this study and also checked out the preceding studies. The 2nd chapter has described theoretical backgrounds which includes the concept and basic principle of AR, and its kinds and prospects, and investigates the features, uppermost limits, and technical constraints of AR, which are the major interests of this study, that may effect on users' sense and thinking from previous studies. Based on analysis of existing cases of AR which is utilized as contents on various media, the 3rd chapter has discussed about converging technology of AR that is currently realized and possibility of interface with human being. The 4th chapter has verified degree of expectation on relevant fields and media as the prerequisite activity for converged content design with AR. Then this chapter has derived the features and constraints of each field and media and verified the possibility in education field for the future converged contents and expected media. The 5th chapter has proposed the key point extraction and matching algorithm that may solve correspondence problems with Markerless method. It solves the problems with Marker method and is widely used at present for designing and authoring contents of convergent AR in educational field. Using the proposed algorithm above, IMHEM (IMage Hot-spot Extraction & Matching) engine was developed as the optimized engine for designing and producing Markerless type of the convergent educational contents, and finally, it has illustrated cases and examples of application and authoring the convergent educational contents using AR. The 6th chapter has implemented the convergent educational contents using AR into real class to verify its effect. Furthermore it has analyzed the effectiveness of the classes between using Markerless type of the convergent educational contents and the text-based contents, that is the standards of the current middle school class in Korea. The 7th chapter has been summarized the results of this research and is proposed for the future research tasks for the resolving the limitations of the AR. Therefore, this research has confirmed the possibility of convergent contents with education and AR field in order to improve the insufficient contents and verified that contents of existing media can be extended with IMHEM engines, the authoring and producing engine for the Markerless convergent educational contents using AR and furthermore the convergent educational contents can be designed and produced by interfacing with strong sense of reality and intuitive interaction. Finally, it is expected that the above suggestions of designing and producing the convergent educational contents would be a guideline to the existing contents developers.
New Media appears as the advancement of scientific technology. Currently trends that the New Media create through the process of convergence of existing media and new technology become more active. Now great attention is taken towards the field of AR (Augmented Reality). We have known that AR which virtually composes and displays information with existing real world, is one of the promising fields that makes a tremendous effect if the technology is converged with educational field. More intuitive and realistic interaction can be strongly experienced by users if the required information is displayed by interfacing with VR(Virtual Reality). That enables users to look and feel just like in real world. For AR, its potential powers in the market places are known well recognized, but the lack of contents is that problem. Due to widely use of smart phone, most applications are to download relevant applications and display the referred information of a given place by using LBS(Location based service) via GPS. Another main stream is to use web camera to recognize AR Marker and implement AR through the monitor. In this way, in order to resolve the lack of contents, the convergence with other fields can be a solution in design so that diversity of contents can be secured, and furthermore, the expansion of contents and the advance of New Media can be promoted. The purpose of this paper is to survey the features and constraints of AR. It is reviewed the correlation between AR and each media, that utilize AR based on the analysis of use cases of the contents. Then it aims to suggest a solution that is derived from experts groups and finally to suggest the system that can produce the convergent educational contents. The 1st chapter of this paper has described the objectives and importance of this study and also checked out the preceding studies. The 2nd chapter has described theoretical backgrounds which includes the concept and basic principle of AR, and its kinds and prospects, and investigates the features, uppermost limits, and technical constraints of AR, which are the major interests of this study, that may effect on users' sense and thinking from previous studies. Based on analysis of existing cases of AR which is utilized as contents on various media, the 3rd chapter has discussed about converging technology of AR that is currently realized and possibility of interface with human being. The 4th chapter has verified degree of expectation on relevant fields and media as the prerequisite activity for converged content design with AR. Then this chapter has derived the features and constraints of each field and media and verified the possibility in education field for the future converged contents and expected media. The 5th chapter has proposed the key point extraction and matching algorithm that may solve correspondence problems with Markerless method. It solves the problems with Marker method and is widely used at present for designing and authoring contents of convergent AR in educational field. Using the proposed algorithm above, IMHEM (IMage Hot-spot Extraction & Matching) engine was developed as the optimized engine for designing and producing Markerless type of the convergent educational contents, and finally, it has illustrated cases and examples of application and authoring the convergent educational contents using AR. The 6th chapter has implemented the convergent educational contents using AR into real class to verify its effect. Furthermore it has analyzed the effectiveness of the classes between using Markerless type of the convergent educational contents and the text-based contents, that is the standards of the current middle school class in Korea. The 7th chapter has been summarized the results of this research and is proposed for the future research tasks for the resolving the limitations of the AR. Therefore, this research has confirmed the possibility of convergent contents with education and AR field in order to improve the insufficient contents and verified that contents of existing media can be extended with IMHEM engines, the authoring and producing engine for the Markerless convergent educational contents using AR and furthermore the convergent educational contents can be designed and produced by interfacing with strong sense of reality and intuitive interaction. Finally, it is expected that the above suggestions of designing and producing the convergent educational contents would be a guideline to the existing contents developers.
주제어
#증강현실(Augmented Reality), 인터페이스(Interface), 융합 (Convergence), 융합형 교육 콘텐츠(Convergent Educational Contents), 이미지 인식 및 매칭 알고리즘(Image Recognition and Matching Algorithm), IMHEM (IMage Hot-spot Extraction & Matching) 엔진
학위논문 정보
저자
정효남
학위수여기관
상명대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
컴퓨터·정보·통신공학과
발행연도
2013
총페이지
196 p.
키워드
증강현실(Augmented Reality), 인터페이스(Interface), 융합 (Convergence), 융합형 교육 콘텐츠(Convergent Educational Contents), 이미지 인식 및 매칭 알고리즘(Image Recognition and Matching Algorithm), IMHEM (IMage Hot-spot Extraction & Matching) 엔진
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