[논문]Web 카메라 인식을 통한 유아용 감성 교육 게임 프로그램 개발

박재언; 황민철; 유훈; 김민지; 김민형; 박정림; 박현호; 박혜진

Web 카메라 인식을 통한 유아용 감성 교육 게임 프로그램 개발
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박재언 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부) , 황민철 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부) , 유훈 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부) , 김민지 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부) , 김민형 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부) , 박정림 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부) , 박현호 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부) , 박혜진 (상명대학교 소프트웨어대학 디지털미디어학부)

본 연구는 가상 캐릭터인 3D Pooh 와의 감성 교감이 이루어지는 유아용 감성 교육 게임 개발이 목적이다. Web 카메라를 이용하여 사용자의 위치 정보 및 영역을 검출하고 사용자는 화면에 보이는 가상 공간에 손과 마커를 이용하여 행동을 가하게 된다. 사용자의 행동 입력 방식에 따라 Pooh 의 상태를 나타내는 게이지와 행동의 다양한 변화를 제공하며, 이로써 사용자들이 가상 캐릭터인 3D Pooh 와 인터렉션을 할 수 있도록 제공한다. 기존의 감성 교감 연구 방법 분석 결과 뇌파와 체온 등의 생리신호를 이용한 방법과 사용자의 행동패턴을 분석하는 방법 등이 있으며, 현재는 생리신호를 이용하는 방법이 더 많이 활용되고 있다. 생리신호 측정 시 사용자는 신체에 센서를 착용해야 하므로 착용 부담감과 움직임이 자유롭지 못하다는 단점이 있다. 본 프로그램은 기존 연구의 단점인 센서 착용의 부담감을 줄이고 자유롭고 편리한 인터렉션이 가능하도록 개발하였으며, 직관적인 인터페이스를 기반으로 유아들도 쉽고 편리하게 즐길 수 있도록 구현된 감성 교육 게임이 될 것으로 기대된다. 또한 카메라 이외의 다른 하드웨어 장치 사용을 최소화하여 경제성과 사용 편의성을 동시에 고려한 효율적인 유아용 감성 교육 게임으로 활용될 수 있다.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 유아의 감성지능을 발달시킬 수 있는 감성 교육 게임 프로그램을 개발하고자 한다.

제안 방법

주인공인 Pooh 는 디즈니 애니메이션의 주인공인 Pooh 를 3D MAX 프로그램을 사용하여 제작하였다. 3 차원의 입체감 있는 캐릭터로 제작함으로써 현실감을 높이고 아이들의 흥미를 유발할 수 있도록 친숙하면서 아이들의 눈높이를 고려하여 제작하였다. 또한 배경 음악은 My Friends Tigger & Pooh O.
영상 처리는 원 영상을 Gray Scale로 변환하여 Threshold값을 빛과 히스토그램을 분석하여 가장 적합한 100으로 설정하고 이진화하였다. 그 후 3번의 침식연산을 통해 잡음을 제거하였고 3번의팽창연산을 통해 3번의 침신연산으로 끊어진 부분을 채워 원본의 이진화 영상에서 좀 더 부드럽고 정교한 윤곽의 영상 데이터로 변환하였다[3]. 이진화된 영상을 LabVIEW에서 제공되는 Clamp VI를 사용하여 손 영역과 영역의 좌표를 추출하였다.
또한 배경 음악은 My Friends Tigger & Pooh O.S.T 를 사용하여 즐거움을 더했다.
사용자를 촬영하여 손과 마커에 대한 영상 데이터를 획득할 수 있는 Web 카메라로서 Logitech QuickCam® Communication™ STX를 사용하였으며 입력 받은 영상 데이터를 처리하고 연산하기 위해 SONY VAIO VGN-SR36LN을 사용하였다.
전체 영상 데이터에서 책상 영역인 640(pixel) * 240(pixel) * 32(bit)의 영상 데이터에 대한 영상 처리를 하게 된다. 영상 처리는 원 영상을 Gray Scale로 변환하여 Threshold값을 빛과 히스토그램을 분석하여 가장 적합한 100으로 설정하고 이진화하였다. 그 후 3번의 침식연산을 통해 잡음을 제거하였고 3번의팽창연산을 통해 3번의 침신연산으로 끊어진 부분을 채워 원본의 이진화 영상에서 좀 더 부드럽고 정교한 윤곽의 영상 데이터로 변환하였다[3].
그 후 3번의 침식연산을 통해 잡음을 제거하였고 3번의팽창연산을 통해 3번의 침신연산으로 끊어진 부분을 채워 원본의 이진화 영상에서 좀 더 부드럽고 정교한 윤곽의 영상 데이터로 변환하였다[3]. 이진화된 영상을 LabVIEW에서 제공되는 Clamp VI를 사용하여 손 영역과 영역의 좌표를 추출하였다.
프로그램의 제목은 Play with the Pooh 로 아이들이 가상 캐릭터인 Pooh 의 감성을 이해하고 함께 놀면서 감성 교육을 한다는 의미로 지어졌다. 주인공인 Pooh 는 디즈니 애니메이션의 주인공인 Pooh 를 3D MAX 프로그램을 사용하여 제작하였다. 3 차원의 입체감 있는 캐릭터로 제작함으로써 현실감을 높이고 아이들의 흥미를 유발할 수 있도록 친숙하면서 아이들의 눈높이를 고려하여 제작하였다.

성능/효과

프로그램의 제목은 Play with the Pooh 로 아이들이 가상 캐릭터인 Pooh 의 감성을 이해하고 함께 놀면서 감성 교육을 한다는 의미로 지어졌다. 주인공인 Pooh 는 디즈니 애니메이션의 주인공인 Pooh 를 3D MAX 프로그램을 사용하여 제작하였다.

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