KR20190143742A - 학습 집중도 향상 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 학습 집중도를 향상시키기 위한 학습 집중도 향상 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 사용자의 학습 방해를 최소화하면서 일반적인 학습자의 얼굴 표정 또는 자세를 바탕으로 학습 집중도를 검출함과 함께, 각 사용자별 학습 자세 습관 및 얼굴 표정 습관을 학습 집중도 산출에 반영하고, 사용자별 고유한 습관을 반영하여 보다 정확한 학습 집중도를 산출해 낼 수 있도록 하며, 사용자별 학습 집중도를 바탕으로 사용자의 학습 집중도를 향상 시킬 수 있도록 집중도 향상 컨텐츠를 제공하는 학습 집중도 향상 장치에 관한 것으로,
본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치는, 사용자 영상을 촬영하고, 촬영된 사용자 영상 중 사용자의 얼굴 영상을 취득하는 사용자 영상 취득부; 상기 사용자 영상 취득부로부터 사용자의 얼굴 영상을 입력받아 사용자의 동공 위치 및 시선 방향을 검출하고, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 검출하는 사용자 영상 정보 검출부; 사전에 검출 수집된 다수 사용자의 동공 위치, 시선방향, 눈, 코 및 입의 형상에 따른 제1 학습 집중도값 결정 데이터가 저장되는 학습 집중도 데이터 저장부; 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출하는 사용자 학습 집중도 산출부; 상기 사용자 학습 집중도 산출부에서 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받고, 입력받은 상기 사용자의 학습 집중도값에 따라 소정 영상 또는 소리를 외부로 출력하는 집중도 알림부; 및, 상기 사용자 영상 정보 검출부에서 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및, 입의 형상을 검출하는데 이용된 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 저장하고, 외부로 출력하는 사용자 커스텀 영상 전송부를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

학습 집중도 향상 장치{The Device for improving the study concentration}
본 발명은 사용자의 학습 집중도를 향상시키기 위한 학습 집중도 향상 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 사용자의 학습 방해를 최소화하면서 일반적인 학습자의 얼굴 표정 또는 자세를 바탕으로 학습 집중도를 검출함과 함께, 각 사용자별 학습 자세 습관 및 얼굴 표정 습관을 학습 집중도 산출에 반영하고, 사용자별 고유한 습관을 반영하여 보다 정확한 학습 집중도를 산출해 낼 수 있도록 하며, 사용자별 학습 집중도를 바탕으로 사용자의 학습 집중도를 향상 시킬 수 있도록 집중도 향상 컨텐츠를 제공하는 학습 집중도 향상 장치에 관한 것이다.
최근에 자녀의 교육에 대해 부모의 관심이 매우 높아지면서 국내 사회의 사교육 시장은 날로 성장하고 있으며, 그 열기가 과열되어 심각한 사회문제로 대두되고 있는 실정이다. 지속적인 사교육 시장의 성장을 억제하기 위해 사교육을 대체할 새로운 학습 도구가 개발되고 있으며, 그 일례로 학습자의 학습 집중도를 향상시키기 위한 기억력 증진용 약품 및 음식물, 빛과 소리의 동조화 현상을 이용한 전자파를 방출해 뇌 활성화를 도모하는 장치 등이 개발 활용되고 있다.
최근에는 컴퓨터 기반의 다양한 학습 도구가 개발 되고 있으며, 특히, 학업 집중력 향상이나 학습시간 측정에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 등록특허 제10-1693716호(발명의 명칭: '뇌파를 이용한 졸음정도 및 집중정도의 판단방법 및 이를 이용한 집중력저감 알림 시스템')에서는 뇌파를 측정하여 졸음정도 및 집중정도를 판단하는 방법으로 4채널 뇌파분석기를 이용하는 것으로, 머리에 뇌파 측정을 위한 전극 부착이 필수적이므로 학습자가 사용하는 것은 불편하여 오히려 집중력이 저하되거나 심리적인 반감을 초래할 수 있는 문제점이 있으며, 등록실용신안 제20-0438323호(고안의 명칭:'학습시간 확인기능을 갖춘 시계장치')에서는 학습 목표 시간을 설정하고, 학습 시작 및 종료 등을 설정하는 버튼 조작을 통하여 학습시간을 측정할 수 있게 구성된 것으로, 학습자의 학습태도와 무관하게 학습 목표시간 달성이 가능하므로 학습에 집중한 실질적 학습시간이 측정되지 못하는 문제점이 있다.
이에, 공개특허 제10-2015-0021274호(발명의 명칭: '인공지능을 활용한 학습시간 평가 시스템 및 그 방법')에서는 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 기기를 이용해 학습 상황의 영상, 녹음 및, 소음 등의 자료를 수집하고, 학습 상황 여부를 판단할 수 있는 자료를 사전에 등록하여 상기 영상, 녹음, 소음 등의 수집된 자료와 비교함으로써, 학습 여부를 판단하며, 학습 여부 판단에 따른 학습 시간을 점수화하여 평가할 수 있도록 구성된 것으로, 단순히 학습 여부만을 판단한 후, 절대적 학습 시간을 평가함으로써, 평가된 학습 시간 중 학습자의 학습 집중도 및 학습 효율은 여전히 판단할 수 없는 문제점이 있으며, 각 학습자 개인별 고유한 학습 습관이나 버릇 등이 반영된 정확한 학습 평가를 하기 어렵거나 오랜시간이 소요되는 문제점이 있다.
등록실용신안 제20-0438323호(고안의 명칭:'학습시간 확인기능을 갖춘 시계장치') 등록특허 제10-1693716호(발명의 명칭: '뇌파를 이용한 졸음정도 및 집중정도의 판단방법 및 이를 이용한 집중력저감 알림 시스템') 공개특허 제10-2015-0021274호(발명의 명칭: '인공지능을 활용한 학습시간 평가 시스템 및 그 방법')
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 사용자 신체에 측정 장치를 부착할 필요가 없도록 하여 사용자의 학습 방해를 최소화하면서 학습 집중도를 파악할 수 있도록 하고, 학습 시간뿐만아니라, 학습 시간 중 사용자의 학습 집중도도 평가할 수 있도록 하여 사용자의 학습 효율을 향상시킬 수 있도록 하며,
또한, 각 학습자 개인별 고유한 학습 자세 습관이나 버릇 등을 학습 집중도 분석에 반영하여 학습자 개인별 학습 집중도를 신속하고 정확하게 산출 평가해 낼 수 있도록 한다.
상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 사용자 영상을 촬영하고, 촬영된 사용자 영상 중 사용자의 얼굴 영상을 취득하는 사용자 영상 취득부; 상기 사용자 영상 취득부로부터 사용자의 얼굴 영상을 입력받아 사용자의 동공 위치 및 시선 방향을 검출하고, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 검출하는 사용자 영상 정보 검출부; 사전에 검출 수집된 다수 사용자의 동공 위치, 시선방향, 눈, 코 및 입의 형상에 따른 제1 학습 집중도값 결정 데이터가 저장되는 학습 집중도 데이터 저장부; 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출하는 사용자 학습 집중도 산출부; 상기 사용자 학습 집중도 산출부에서 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받고, 입력받은 상기 사용자의 학습 집중도값에 따라 소정 영상 또는 소리를 외부로 출력하는 집중도 알림부; 및, 상기 사용자 영상 정보 검출부에서 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및, 입의 형상을 검출하는데 이용된 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 저장하고, 외부로 출력하는 사용자 커스텀 영상 전송부를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 학습 집중도 향상 장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 학습 집중도 향상 장치에 있어서, 상기 사용자 커스텀 영상 전송부로부터 상기 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받아 장치 관리자 디스플레이부로 출력하고, 장치 관리자로부터 상기 사용자의 학습 집중도값이 수정된 제2 학습 집중도값 결정 데이터를 입력받아 상기 사용자 영상 및 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터를 저장함과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하는 장치 관리자 시스템을; 더 포함하여 구성되며, 상기 사용자 학습 집중도 산출부는, 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터 및 상기 장치 관리자 시스템으로부터 입력받은 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출할 수 있고,
바람직하게는,상기 사용자 커스텀 영상 전송부로부터 상기 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받아 사용자 디스플레이부로 출력하고, 상기 사용자로부터 상기 사용자의 학습 집중도값이 수정된 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 입력받아 상기 사용자 영상 및 상기 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 저장함과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하는 학습 집중도 본인 커스텀부를; 더 포함하여 구성되며, 상기 사용자 학습 집중도 산출부는, 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터, 상기 장치 관리자 시스템으로부터 입력받은 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터 및, 상기 학습 집중도 본인 커스텀부로부터 입력받은 상기 제3 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치는, 사용자 신체에 측정 장치를 부착할 필요가 없도록 하여 사용자의 학습 방해를 최소화하면서 학습 집중도를 파악할 수 있도록 하고, 학습 시간뿐만아니라, 학습 시간 중 사용자의 학습 집중도도 평가할 수 있도록 하여 사용자의 학습 효율을 향상시킬 수 있도록 하며,
또한, 각 학습자 개인별 고유한 학습 자세 습관이나 버릇 등을 학습 집중도 분석에 반영하여 학습자 개인별 학습 집중도를 신속하고 정확하게 산출 평가해 낼 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치를 나타내는 시스템 구성도; 및,
도 2는 본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치의 실행과정을 나타내는 흐름도;이다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치를 나타내는 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치의 실행과정을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 크게, 사용자 영상을 취득하는 사용자 영상 취득부와, 취득된 사용자 영상에서 집중도 분석 영상 데이터를 검출해내는 사용자 영상 정보 검출부와, 다수 사용자들을 대상으로 사전에 수집된 제1 학습 집중도값 결정 데이터가 저장되는 학습 집중도 데이터 저장부와, 집중도 분석 영상 데이터와 제1 학습 집중도값 결정 데이터를 비교하여 학습 집중도값을 산출하는 사용자 학습 집중도 산출부와, 산출된 학습 집중도값에 따라 학습 집중도를 올리기 위한 명상음악 등의 다양한 시청각 자료를 출력하는 집중도 알림부 및, 각 사용자별 학습 자세 습관 및 표정 습관을 외부 관리자가 별도 판단하여 다음 집중도값 산출에 활용할 수 있도록 하기 위해, 당해 학습 집중도값의 산출에 사용된 사용자 영상 및 학습 집중도값을 외부로 출력하는 사용자 커스텀 영상 전송부를 포함하여 구성된다.
상기 사용자 영상 취득부는, 카메라 등과 같은 촬영 장치를 통해 학습자의 영상을 촬용하고, 촬영된 영상 중 특정 부위 즉, 얼굴 영상을 인식해 취득한다. 상기 촬영장치로는 통상 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 기기에 내장되는 내장형 카메라를 활용할 수 있으며, 촬영된 이미지상에서 사용자의 얼굴을 검출해 낸다. 바람직하게는, 촬영된 이미지상에서 사용자의 얼굴뿐만 아니라, 키넥트(Kinect) 장비를 추가하여 사용자의 스켈레톤 즉, 각 관절의 좌표를 검출하고, 스켈레톤 정보 검출 동작을 연속적으로 수행하여 각 관절의 움직임 경로 및 각 관절의 움직임 속도를 검출할 수 있으며, 이를 통해 사용자의 학습 자세 등을 산출해 상기 사용자의 얼굴 영상과 함께 사용자의 학습 집중도 분석에 활용하도록 한다.
상기 사용자 영상 정보 검출부는, 상기 사용자 영상 취득부로부터 사용자의 얼굴 영상을 입력받아 사용자의 동공 위치 및 시선 방향을 검출하고, 사용자의 얼굴 영상으로부터 눈, 코 및 입을 인식하여 각각의 상대적 위치에 따른 표정을 검출하고, 표정에 따른 심리적 상태도 추측해 낼 수 있다. 즉, 입력받은 사용자의 얼굴 이미지상에서 사용자의 동공을 검출하고, 검출된 사용자의 동공 위치에 기초하여 사용자의 시선을 검출하며, 상기 시선 검출 작동을 연속적으로 수행하여 사용자의 시선이동, 안구운동, 시선경로, 동공변화, 눈 깜박임 및, 시선 응시점을 검출해 낼 수 있다.
시선 검출 작동을 연속적으로 수행하여 검출해 낸 상기 정보들을 이용해 사용자의 시선이 고정될 때까지의 시간, 사용자의 시선이 머무는 시간, 사용자의 시선이 머무는 횟수, 특정영역에서 사용자의 시선이 머무는 총 시간 및, 단위 시간당 측정된 동공의 크기 등을 검출해 낼 수 있으며, 또한, 사용자의 얼굴 이미지상에서 눈, 코 및 입의 각 위치를 검출해 내고, 이들의 상대적 위치를 파악하여 일반적인 얼굴 형상에서 눈, 코 및 입의 상대적 위치에 따른 표정 및 그에 따른 심리상태를 추측해 낼 수 있다. 이러한 사용자의 얼굴 영상에서 각각의 정보를 추출하는 방법은 통상 널리 알려져 있는 바, 구체적인 방법에 대한 설명은 생략한다.
상기 학습 집중도 데이터 저장부는, 상기 전술한 방법으로 사전에 검출 수집된 다수 사용자의 동공 위치, 시선방향, 눈, 코 및, 입의 형상에 따른 제1 학습 집중도값 결정 데이터가 저장된다. 즉, 상기 학습 집중도 데이터 저장부에는 다수 사용자 각각의 동공위치, 시선방향, 눈, 코 및 입의 형상, 상대적 위치에 대응하여 산출된 학습 집중도값이 사전에 수집되어 저장되며, 다수 사용자의 영상 정보는 일반적인 학습 자세 및 표정 성향의 사용자들을 대상으로 사전에 통계 수집된 것으로, 각각의 영상 정보에 대해, 영상 및 심리 분석 전문가들의 심층 분석을 통해 산출한 학습 집중도값이 대응되어 제1 학습 집중도값 결정 데이터들이 형성되고, 상기 형성된 제1 학습 집중도값 결정 데이터들이 상기 학습 집중도 데이터 저장부에 저장된다.
상기 사용자 학습 집중도 산출부는, 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공위치, 시선방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상의 영상 정보를 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 현재 사용자의 학습 집중값을 산출하게 된다. 즉, 상기 사용자 학습 집중도 산출부는, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 사전에 통계 수집된 각각의 영상 정보들 중, 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 입력받은 영상 정보와 가장 유사한 영상 정보를 비교 검색하고, 상기 비교 검색된 가장 유사한 영상 정보에 대응되는 제1 학습 집중도값을 사용자의 학습 집중도값으로 산출하게 된다.
상기 집중도 알림부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 학습 집중도 산출부에서 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받고, 입력받은 상기 사용자의 학습 집중도값에 따라 소정 영상 및 소리를 디스플레이부 및 스피커부를 통해 외부로 출력하게 된다.
바람직하게는, 소정 시간동안의 산출된 상기 사용자의 학습 집중도값의 평균값이 소정값 미만일 경우에는 사용자의 집중도 및 학습 효율이 저하된 것으로 보고, 상기 디스플레이부 및 스피커부를 통해 이를 사용자에게 알려 좀 더 집중하도록 독려하는 내용의 문자나 알림소리를 출력하며, 상기 문자나 알림소리를 출력한 이후로도 지속적으로 학습 집중도값이 소정값 이상으로 올라가지 않는 경우에는, 다시 사용자에게 이를 알리고, 학습을 멈추고 소정 시간동안 휴식을 취할 것을 알리며, 휴식시간 동안에는 명상 영상 및 음악 등을 상기 상기 디스플레이부 및 스피커부를 통해 출력하여 사용자의 휴식을 도울 수 있도록 한다.
상기 사용자 커스텀 영상 전송부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 영상 정보 검출부에서 사용자의 동공위치, 시선방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 검출하는데 이용된 해당 사용자 영상을 저장하고, 상기 저장된 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 외부로 출력한다.
종래 학습 판단 장치들은, 통계 수집된 일반화된 영상 자료 및 학습 판단 자료들을 기준으로, 실시간 검출된 사용자의 영상과 단순 비교하여 사용자의 학습 여부를 판단함으로써, 사용자의 고유한 학습 습관이나 버릇이 반영되지 않아 사용자 개인별 정확한 학습 여부를 판별하지 못하는 문제점이 있었으나,
본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치에서는, 사용자 개인별 영상 정보를 취득하지 못한 초기 사용시에는 사전에 통계 수집 된 일반화된 영상 정보 및 학습 집중도값이 저장된 상기 학습 집중도 데이터 저장부의 제1 학습 집중도값 결정 데이터를 이용하여 사용자 학습 집중도값을 산출하고, 이후에는 사용자 개인별 고유한 학습 습관이나 버릇 등을 반영하여 보다 정확한 사용자 학습 집중도값을 산출할 수 있도록, 실시간 취득된 사용자 영상 정보 및 해당 학습 집중도값을 상기 사용자 커스텀 영상 전송부를 통해 외부관리자 시스템으로 출력하고, 이를 전송받은 외부 장치 관리자 시스템에서는, 장치 관리자 디스플레이부에 출력되는 해당 사용자 영상 정보 및 해당 학습 집중도값에 대해 영상 및 심리 분석 전문가들이 심층 분석하며, 이를 통해 각 사용자 개인별 고유한 학습 습관이나 버릇 등을 반영하여 다시 해당 사용자 영상 정보에 대한 학습 집중도값을 수정 저장하고, 상기 수정 저장된 사용자 영상 정보 및 학습 집중도값을 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하여 다음 사용자 학습 집중도값 산출시에 이용할 수 있도록 한다.
바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 커스텀 영상 전송부로부터 상기 사용자 영상 정보 및 상기 사용자 영상 정보를 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받아 장치 관리자 디스플레이부로 출력하고, 상기 장치 관리자 디스플레이부에서 출력되는 사용자 영상 정보 및 해당 사용자 영상 정보를 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 영상 및 심리 분석 전문가들이 심층 분석하며, 이를 통해 각 사용자 개인별 고유한 학습 습관이나 버릇 등을 반영한 보다 정확하게 수정된 제2 학습 집중도값 결정 데이터를 장치 관리자로부터 입력받고, 입력받은 상기 수정된 제2 학습 집중도값 결정 데이터 및 해당 사용자 영상 정보를 저장함과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하는 장치 관리자 시스템을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 사용자 학습 집중도 산출부는, 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자 영상 정보를 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터 및 상기 장치 관리사 시스템으로부터 입력받은 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 사용자 커스텀 영상 전송부로부터 상기 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받아 사용자 디스플레이부로 출력하고, 상기 사용자 디스플레이부로 출력되는 본인 영상 및 그에 대응되는 학습 집중도값을 보고서 사용자 본인 스스로가 정확한 학습 집중도값을 수정 산출할 수 있도록 상기 사용자로부터 상기 사용자의 학습 집중도값이 수정된 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 입력받으며, 입력받은 상기 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 저장함과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하는 학습 집중도 본인 커스텀부가 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 사용자 학습 집중도 산출부는, 상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공위치, 시선방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터, 상기 장치 관리자 시스템으로부터 입력받은 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터 및, 상기 학습 집중도 본인 커스텀부로부터 입력받은 상기 제3 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출할 수도 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치의 작동을, 도 2를 통해 간략히 설명하면, 스마트폰이나 태블릿 PC 등에 앱 형태로 본 학습 집중도 향상 장치를 구성 설치할 수 있으며, 스마트폰에 앱 형태로 설치된 경우, 사용자는 사용자의 영상을 촬용하기 용이한 곳에 상기 스마트폰을 위치시키고, 상기 학습 집중도 향상 장치를 작동시킨 후, 학습을 시작하면 상기 사용자 영상 취득부는 상기 스마트폰의 내장 카메라를 이용해 사용자 영상을 촬용하고, 촬영된 사용자 영상 중 사용자의 얼굴 영상을 취득하게 된다. 상기 사용자 영상 취득부로부터 사용자 얼굴 영상을 입력받은 상기 사용자 영상 정보 검출부는 사용자 얼굴 영상 이미지로부터 사용자의 동공위치, 시선방향, 눈 및 코의 형상 및 상대적 위치를 검출하여 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하게 된다.
상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 사용자 영상 정보를 입력받은 상기 사용자 학습 집중도 산출부는, 사전에 검출 수집된 다수 일반 사용자의 영상 정보 및 그에 해당하는 학습 집중도값을 포함하는 제1 학습 집중도값 결정 데이터가 저장된 학습 집중도 데이터 저장부로부터 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터를 입력받아 상기 사용자 영상 정보와 유사한 영상 정보를 비교 분석하여 선택하고, 선택된 영상 정보에 대응하는 학습 집중도값을 사용자 학습 집중도값으로 산출하게 된다.
산출된 사용자 학습 집중도값을 입력받은 상기 집중도 알람부는 집중도값이 높은 경우에는 사용자의 현재 집중도를 흐트리지 않게 별도의 영상이나 소리를 출력하지 않으며, 소정 집중도값으로 낮은 경우에 한해 "좀 더 집중하세요" 등의 영상 및 경고음 등을 외부로 출력하여 사용자에게 학습에 집중할 것을 독려하게 된다. 또한, 소정 시간 동안 집중도값이 낮은 상태로 유지되는 경우에는, 학습을 멈출 것을 소정 영상 및 소리로 권고하고, 소정 시간 동안 명상 영상 및 음악을 외부로 출력하여 휴식 시간을 취할 수 있도록 한다.
상기 사용자 영상 정보 및 해당 학습 집중도값은 상기 사용자 커스텀 영상 전송부로 전송되어 저장됨과 동시에, 상기 장치 관리자 시스템으로 출력되며, 상기 장치 관리자 시스템의 디스플레이부를 통해 사용자 영상 및 해당 영상에 대한 학습 집중도값을 영상 및 심리 분석 전문가들이 심층 분석하여 각 사용자 개인별 고유한 학습 습관이나 버릇 등을 반영하여 보다 정확하게 학습 집중도값을 다시 수정 산출하며, 수정 산출된 학습 집중도값이 반영된 제2 학습 집중도값 결정 데이터를 저장함과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로출력하여 다음번 사용자 집중도 산출시에 활용할 수 있도록 한다.
또한, 보다 정확한 학습 습관 및 태도는 사용자 본인이 가장 잘 알고 있으므로, 학습 집중도 본인 커스텀부에서는, 사용자의 확인 요청이 있을 경우, 사용자 디스플레이부를 통해 사용자 영상 정보 및 해당 영상 정보에 대응되는 학습 집중도값을 출력하여 사용자 본인이 직접 사용자 영상 정보 및 해당 영상 정보에 대응되는 학습 집중도값을 검증하고, 이를 수정 및 재산출하여 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 생성할 수 있도록 하며, 사용자 본인을 통해 생성된 상기 제3 학습 집중도값 결정 데이터는 저장됨과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하여 다음번 사용자 집중도 산출시에 활용할 수게 한다.
상기 사용자 학습 집중도 산출부에서 상기 제1, 제2 및 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 통해 학습 집중도값을 산출하는 경우, 시간이 경과되어 더 많은 제2 및 제3 학습 집중도값 결정 데이터가 누적되어 저장되어 활용됨으로써, 각 학습자 개인별 고유한 학습 자세 습관이나 버릇 등이 반영된 보다 정확한 학습 집중도값을 산출할 수 있게 된다. 바람직하게는, 상기 각 학습 집중도값 결정 데이터의 산출 가중치를 개별로 사용자가 지정할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 학습 집중도 향상 장치는, 사용자 신체에 측정 장치를 부착할 필요가 없어 사용자의 학습 방해를 최소화하면서 학습 집중도를 파악할 수 있고, 학습 시간뿐만아니라, 학습 시간 중 사용자의 학습 집중도도 평가할 수 있어 사용자의 학습 효율을 향상시킬 수 있으며,
특히, 각 학습자 개인별 고유한 학습 자세 습관이나 버릇 등을 학습 집중도 분석에 반영하여 학습자 개인별 학습 집중도를 신속하고 정확하게 산출 평가해 낼 수 있도록 한다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 여러 다른 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

Claims (3)

  1. 사용자 영상을 촬영하고, 촬영된 사용자 영상 중 사용자의 얼굴 영상을 취득하는 사용자 영상 취득부;
    상기 사용자 영상 취득부로부터 사용자의 얼굴 영상을 입력받아 사용자의 동공 위치 및 시선 방향을 검출하고, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 검출하는 사용자 영상 정보 검출부;
    사전에 검출 수집된 다수 사용자의 동공 위치, 시선방향, 눈, 코 및 입의 형상에 따른 제1 학습 집중도값 결정 데이터가 저장되는 학습 집중도 데이터 저장부;
    상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출하는 사용자 학습 집중도 산출부;
    상기 사용자 학습 집중도 산출부에서 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받고, 입력받은 상기 사용자의 학습 집중도값에 따라 소정 영상 또는 소리를 외부로 출력하는 집중도 알림부; 및,
    상기 사용자 영상 정보 검출부에서 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및, 입의 형상을 검출하는데 이용된 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 저장하고, 외부로 출력하는 사용자 커스텀 영상 전송부를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 학습 집중도 향상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 커스텀 영상 전송부로부터 상기 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받아 장치 관리자 디스플레이부로 출력하고, 장치 관리자로부터 상기 사용자의 학습 집중도값이 수정된 제2 학습 집중도값 결정 데이터를 입력받아 상기 사용자 영상 및 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터를 저장함과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하는 장치 관리자 시스템을; 더 포함하여 구성되며,

    상기 사용자 학습 집중도 산출부는,
    상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터 및 상기 장치 관리자 시스템으로부터 입력받은 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 학습 집중도 향상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사용자 커스텀 영상 전송부로부터 상기 사용자 영상 및 상기 사용자 영상을 통해 산출한 사용자의 학습 집중도값을 입력받아 사용자 디스플레이부로 출력하고, 상기 사용자로부터 상기 사용자의 학습 집중도값이 수정된 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 입력받아 상기 사용자 영상 및 상기 제3 학습 집중도값 결정 데이터를 저장함과 동시에, 상기 사용자 학습 집중도 산출부로 출력하는 학습 집중도 본인 커스텀부를; 더 포함하여 구성되며,

    상기 사용자 학습 집중도 산출부는,
    상기 사용자 영상 정보 검출부로부터 검출된 사용자의 동공 위치, 시선 방향, 사용자의 눈, 코 및 입의 형상을 입력받아, 상기 학습 집중도 데이터 저장부로부터 입력받은 상기 제1 학습 집중도값 결정 데이터, 상기 장치 관리자 시스템으로부터 입력받은 상기 제2 학습 집중도값 결정 데이터 및, 상기 학습 집중도 본인 커스텀부로부터 입력받은 상기 제3 학습 집중도값 결정 데이터와 비교하여 사용자의 학습 집중도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 학습 집중도 향상 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220068282A (ko) * 2020-11-18 2022-05-26 재단법인대구경북과학기술원 얼굴인식과 동작인식을 활용한 지능형 버추얼 피트니스 시스템 및 그 동작 방법
KR20230032665A (ko) * 2021-08-31 2023-03-07 엔에이치엔클라우드 주식회사 온라인 수업 학생 모니터링 방법 및 시스템

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