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모바일 환경 유아교육용 3D 어류백과 시스템의 구현 및 흥미도 분석
Implementation and Analysis of 3D Fish Encyclopedia for Children Education in Mobile Environment 원문보기 논문타임라인

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.8 no.2, 2013년, pp.355 - 361  

오연재 (순천대학교 컴퓨터과학과) ,  김응곤 (순천대학교 컴퓨터과학과)

초록
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최근 증강현실 기술이 나날이 발전하면서 모바일을 이용한 증강현실 기술은 이동성과 대중성의 장점으로 다양한 연구가 진행되고 있다. 모바일 증강현실은 모바일을 활용하여 현실세계에 가상의 정보를 접목시키는 기술로써 유아 교육 활용시에 높은 관심과 흥미도로 인하여 새로운 학습경험을 유발할 수 있다. 본 논문은 그림을 3D 어류 모델로 디스플레이 하도록 구현한 유아용 어류백과 사전이다. 3D 어류 모델은 사용자의 요구에 의하여 6축 방향의 회전이 가능하며 축소 및 확대도 가능하다. 또한 어린이의 흥미도를 증가시키기 위하여 다양한 효과의 음향도 삽입하여 유아들이 책에 대한 흥미도를 이끌도록 구현하였다. 어린이들을 대상으로 본 시스템을 사용한 결과 어류백과를 학습할 경우 기존의 책보다 4배 이상 관심과 흥미도가 높았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Various study for technology of agmented reality by using mobile has been progressed in aspect of advantages for mobility and popularity, recently as technology of agmented reality is developing day by day. Mobile agmented reality is technology imaginary informations are grafted into reality by usin...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 랜더링 되어진 이미지는 자이로 센서의 기울기 값에 의하여 상하좌우로 회전이 가능하며, 깊이 값에 의하여 축소 확대도 가능하다. 또한 사용자의 편의를 위하여 축소 확대 회전 버튼을 추가하여 사용자의 편의를 돕고자 하였다. 사용자는 책의 이미지를 트래킹 하고 있는 동안은 3D 어류를 사용자 인터페이스로 하여 자유롭게 변경이 가능하다.
  • 본 시스템은 자이로센서를 활용하여 확대, 축소, 회전이 가능하며, 버튼을 사용한 인터페이스도 추가 설정 하였다. 또한 유아들의 흥미도를 위하여 음향효과를 추가하여 아이들의 호기심을 자극하도록 하였다. 실행 모바일 폰은 실행화면은 유아들이 가지고 있는 폰에 프로그램을 설정하여 활용하도록 하였다.
  • 본 논문에서는 모바일 증강현실 3D 모델 어류백과사전을 구현하였다. 3D 모델을 최적의 데이터로 처리를 한 후 증강시키는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
증강현실이란? 최근 스마트폰의 보급이 높아지면서 증강현실(Augmented Reality)에 대한 관심이 급부상하고 있다. 증강현실은 가상의 한 분야로 실세계의 물리적 공간에 가상의 객체나 정보를 합성하여 실세계환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 융합 콘텐츠 기술이다. Ronald Asuma는 증강현실 시스템의 세가지 특징을 가지고 있다고 정의했다.
모바일 증강현실 기술이란 어떤 기술인가? 특히 인쇄매체보다는 멀티미디어에[4] 더 익숙해 있고 적극적인 이용을 하게 됨으로 유아용 교육 도구도 다양하게 발전하게 되었다. 그 중 최근에 가장 이슈가 되는 것은 모바일 증강현실 기술로써 모바일 폰을 이용하여 언제 어디서나 사용자가 모바일 폰으로 비추는 실세계 환경에 가상의 물체를 자연스럽게 겹쳐서 보여주는 기술이다. 즉 모바일 폰의 내장 카메라를 이용하여 사람이나 건물, 그림, 책 등을 비추면 이와 관련된 이미지나 정보를 3D 가상현실로 실영상위에 겹쳐 보여 주는 것이다[5-8].
Ronald Asuma가 정의한 증강현실 시스템의 세가지 특징은? Ronald Asuma는 증강현실 시스템의 세가지 특징을 가지고 있다고 정의했다. 첫번째로 실세계와 가상환경이 결합되어 표현된다. 두번째로 실세계와 가상의 환경이 실시간으로 상호작용이 가능하다. 세 번째는 3차원 공간에 구축된 것이다[10].
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참고문헌 (22)

  1. 이혜미, 류남훈, 김응곤, "상호작용 확장을 위한 상황적 UX 기반의 스마트 증강현실 시스템 설계 및 구현", 한국전자통신학회 논문지, 7권, 2호, pp. 439-446, 2012. 

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    최근에 컴퓨팅 기술과 과학의 발달로 정보이용 형태가 다양하게 발전하고 있다[1-3].

  2. 이혜미, 류남훈, 김응곤, "증강현실에서 OOK 기법을 이용한 다수의 IR LED 마커 표현 기술", 한국전자통신학회 논문지, 7권, 2호, pp. 433-438, 2012. 

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    최근에 컴퓨팅 기술과 과학의 발달로 정보이용 형태가 다양하게 발전하고 있다[1-3].

  3. 이혜미, 류남훈, 김응곤, "다수 마커의 제작을 위한 증강현실 기반의 IR LED 마커 검출 기법", 한국전자통신학회 논문지, 6권, 3호, pp. 457-461, 2012. 

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    최근에 컴퓨팅 기술과 과학의 발달로 정보이용 형태가 다양하게 발전하고 있다[1-3].

  4. 김기봉, 양황규, "피지컬 컴퓨팅을 이용한 교육용 인터렉티브 지구본 시스템에 관한 연구", 한국전자통신학회, 6권, 4호, pp. 511-516, 2011. 

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    특히 인쇄매체보다는 멀티미디어에[4] 더 익숙해 있고 적극적인 이용을 하게 됨으로 유아용 교육 도구도 다양하게 발전하게 되었다.

  5. 전종훈, 이승윤, "모바일 증강현실 기술 표준화 동향", 전자통신동향분석, 6권, 2호, pp. 23-30, 2011. 

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    즉 모바일 폰의 내장 카메라를 이용하여 사람이나 건물, 그림, 책 등을 비추면 이와 관련된 이미지나 정보를 3D 가상현실로 실영상위에 겹쳐 보여 주는 것이다[5-8].

  6. G.D. Michelis, M. Loregian, P. Martini, "Directional Interaction with Large Displays Using Mobile Phones", 4th Annual IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops, 2006. 

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    즉 모바일 폰의 내장 카메라를 이용하여 사람이나 건물, 그림, 책 등을 비추면 이와 관련된 이미지나 정보를 3D 가상현실로 실영상위에 겹쳐 보여 주는 것이다[5-8].

  7. J.A. Fails, A. Druin, M.L. Guha, "Mobile Collaboration: Collaboratively Reading and Creating Children's Stories on Mobile Devices", Proceedings of the 9th International Conference on Interaction Design and Children, 2010. 

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    즉 모바일 폰의 내장 카메라를 이용하여 사람이나 건물, 그림, 책 등을 비추면 이와 관련된 이미지나 정보를 3D 가상현실로 실영상위에 겹쳐 보여 주는 것이다[5-8].

  8. Paucher, R. and Turk, M., "Location-Based Augmented Reality on Mobile Phones," IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops (CVPRW), pp. 9-16, 2010. 

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    즉 모바일 폰의 내장 카메라를 이용하여 사람이나 건물, 그림, 책 등을 비추면 이와 관련된 이미지나 정보를 3D 가상현실로 실영상위에 겹쳐 보여 주는 것이다[5-8].

  9. 김태은, 김병철, "증강현실 기반의 멀티미디어 전시에 관한 연구", 한국전자통신학회, 7권, 3호, pp. 521-527, 2012. 

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    그러나 이런 어플들은 GPS와 지자기 센서로 구현하는 위치기반 증강현실[9]로 영상인식 기반의 증현실을 구현하는 데는 많은 어려움이 따른다.

  10. Azuma, R. T, "A Survey of Augmented Reality," Teleoperators and Virtual Environment, Vol. 6, No. 4, pp. 355-385, 1997. 

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    세 번째는 3차원 공간에 구축된 것이다[10].

  11. D. G. Lowe, "Distinctive image features from scale-invariant keypoints," International Journal of Computer Vision, Vol. 60, No. 2, pp. 91-110, 2004. 

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    2차원 특징점 기반 방법에는 대표적으로 SIFT (ScaleInvariant FeatureTransform)[11]가 있다.

  12. T. Drummond and R. Cipolla, "Real-time visual tracking of complex structures," IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 24, Issue : 7, pp. 932-946, 2002. 

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    3차원 모델기반은 특징점을 이용한 객체추적 방법으로 3차원 모델기반 객체 추적을 위해서는 초기외부 파라미터가 정해지거나 추적되어야 할 범위가 한정되어 있어야 정확한 추적이 가능하다[12][13].

  13. L. Vacchetti, V.Lepetit. and P.Fua, "Stable real-time 3D tracking using Online and offline information," IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 26, No. 10, pp. 1391-1391, 2004. 

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    3차원 모델기반은 특징점을 이용한 객체추적 방법으로 3차원 모델기반 객체 추적을 위해서는 초기외부 파라미터가 정해지거나 추적되어야 할 범위가 한정되어 있어야 정확한 추적이 가능하다[12][13].

  14. http://juniperresearch.com 

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    또한 특허출원이 증가한는 등 다양한 기대심리가 작용하고 있다[14].

  15. 키위플, http://www.ovjet.com 

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    모바일 폰의 GPS 센서를 이용하여 사용자의 현재 위치와 모바일 카메라로 보여지는 실세계의 사물의 위치를 파악한 후 그에 따른 부가정보를 제공한다[15].

  16. Wikitude, http://www.wikitude.com 

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    Wikitude API는 개발에 필요한 API를 제공한다[16].

  17. Junaio, http://ww.wJunaio.com 

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    그리고 비마커 방식은 물론 마커 기반 증강현실 기능도 제공할 수 있다[17].

  18. Layar, Http://www.layar.com 

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    Layar는 비마커 방식 증강혀실 플랫폼으로써 GPS와 나침반 기능을 사용하여 사용자 위치와 시야계산과 태그 정보를 표시한다[18].

  19. E. Brett and Shelton, "How Augmented Reality Helps Students Learn Dynamic Spatial Relationships," Unpublished doctorial dissertation, University of Washington, 2003. 

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    Shelton은 이러한 증강현실의 기술적 장점을 바탕으로 증강현실의 교육적 활용이, 능동적 학습(Active learning), 구성주의적 학습, 의도적 학습(Intentional learning), 실제적 학습(authentic learning) 및 협동학습 (cooperative learning)을 촉진할 수 있음을 주장하기도 하였다[19].

  20. 고범석, 류지헌, 조일현, 허희옥, 김정현, 계보경, "증강현실 기반 차세대 체험형 학습모형 연구", 한국교육학술정보원 연구보고, pp. 10-15, 2006. 

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    증강현실은 실질적인 조작으로 인하여 학습자의 몰입을 유발할 수 있으며, 학습자의 경험중심 학습, 맥락인식에 의한 학습 현존감 발생, 협력학습 환경의 강화를 학습촉진 요인으로 제안하였다 [20].

  21. 오연재, 김응곤, "모바일 증강현실 기반의 3D 어류백과 시스템", 한국전자통신학회, 7권, 5호, pp. 1005-1010, 2012. 

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    모바일을 활용한 유아용 어류백과 사전[21]을 구현하기 위하여 OpenCV, 퀠컴 Vuforia SDK, Unity3D, C#, JAVE 스크립트를 사용한다.

  22. https://developer.vuforia.com/ 

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