Learning spatial augmented reality (LSAR) system with context awareness for early children education
저자
발행사항
[Seoul] : Graduate School, Yonsei University, 2020
학위논문사항
학위논문(박사) -- Graduate School, Yonsei University Department of Computer Science 2020.8
발행연도
2020
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
어린 아이들의 교육을 위한 맥락인지 기반의 학습 프로젝션 공간 증강현실 시스템
형태사항
xi, 140 p. : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: Tack-Don Han
UCI식별코드
I804:11046-000000525437
소장기관
In our society of the 4th Industrial Revolution era, the technological scope and the range of applied industries of computer science are expanding with unlimited potential, and remarkable technological developments are under way.
In particular, Generation Alpha, digital natives, is the first generation born in the 21st century and their lives have been closely linked with smart spaces, devices, and applications since their birth in the digital environment and they are accustomed to gaining knowledge through smart devices in their daily living. With the technology development and changing trend of the generation, new educational approaches and smart educational environments are needed to keep pace with these generational changes. In the age of intelligent computing, augmented reality (AR) technology for realistic media delivery can closely link real-world and virtual information. Therefore, AR technology enables learning through a variety of digital educational information, and enhances the context for learning because the real environment and digital learning elements can be integrated.
In this regard, this study presents the development of a Learning projected Spatial AR (LSAR) system for education fitting for the age of intelligence computing by applying the latest IT technology and provides a participatory realistic AR environment that can promote children's multifaceted sensory development and educational learning.
First, in this paper, system design and construction for realistic AR environment for children's education and learning were conducted. First, a projection camera unit with a 360 degree controllable pan-tilt motor was built to provide an realistic AR environment. Pan-tilt motors can be used to dynamically build the user's surroundings into an realistic AR environment rather than providing a fixed AR environment with limitation. The projection camera unit mounted on the pan-tilt motor can receive real-world information that changes in real time, and the projection display can provide an realistic and immersive AR system.
Second, the proposed system does not limit the interactive tools for education for children's multisensory development, and we design and build a vision-based contextual awareness system to provide the timely educational information needed. Humans can immediately recognize changes in real-world information and take appropriate actions. However, for a computing system to be aware of the changing information in the real-world and run operations appropriate for the user and environment, it needs to convert the real-world information into digital information and build a prediction system.
In addition, AR technology provides a user with virtual information and content, so the user can receive digital information in an immersive and convenient manner.
We acquire contextual information available in the real-world to build context-aware technology that is aware of the current state and environment. This provides timely virtual information for the user and induces the user's next activity. At this time, the information about the objects and users in the real-world is not limited, so if you use vision-based deep learning technology that can perform unsupervised learning, the system can continue learning to be aware of the real-world without any prior environment and user information. We focused on contextual acquisition and reasoning models for contextual awareness to provide an educational system for children.
Finally, we design and build a multi-modal natural user interface (NUI) for children to intuitively and naturally carry out two-way interaction with participatory realistic SAR systems.
Since most of the AR content is centered on the user input, it can lead to an unnatural experience when interacting with a real system. Therefore, it is necessary to provide various multi-modal NUIs for intuitive and natural interaction.
By applying participatory realistic application and context-aware technology for children's multisensory development.
We design a scenario for children and conduct research on usability evaluation in terms of human-computer interaction to verify the effectiveness of the proposed research.
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