1.계획서

                      종합설계 프로젝트 계획서 요약

팀명

Chief

제출일

2012 3 8

프로젝트 제목

Planetarium

팀원

성명

학번

SNS 주소

김에스더

20083214

김은혜

20093273

김종원

20062701

심무근

20062726

조성신

20095377

설계 프로젝트 개요

프로젝트 개요

  • 본 프로젝트는 XBox용 모션 감지 카메라인 Kinect를 이용하여 초등학교~중학교 교육과정에서 학습하는 과학적 정보를 얻을 수 있고 가상 우주 여행을 체험할 수 있는 프로그램을 만든다. 행성들을 직접 손으로 조정하며, 기존에 존재하던 Planetarium 장치를 대체해줄 뿐만 아니라 교육적인 부분을 추가하여, 다양한 방면에서 도움되는 소프트웨어를 개발한다.

장점 

  • 1. Planetarium Controller를 통해 초, , 고교생의 학습환경 개선을 유도할 수 있다. Planetarium Controller를 이용하면 모션 인터페이스와 빔 프로젝터를 통해 가상의 우주 공간에 원하는 과학적 효과를 적용해 보고 그로 인해 발생하는 현상들을 가까이 보고 느낄 수 있다. 이로 인해 학생들은 더 나은 환경에서 지구과학 관련 지식을 얻을 수 있는 기회를 얻게 될 것이다.
  • 2. Planetarium Controller로 인해서 학생들의 학습효과도 증진될 것이다. 지구과학 과목의 경우, 실험을 이용한 체험 위주의 수업이 가능하지 않았다. 하지만 Planetarium Controller를 이용해 체험 학습이 가능하도록 한다면 과학적 지식을 보다 효과적으로 익힐 수 있어 학생들의 학습효과 증진에 크게 기여할 것으로 예상한다.
  • 3. Planetarium Controller를 이용하면 학생들에게 지구과학 교과목에 대한 흥미를 유발시킬 수 있다. 지구과학적 지식의 경우 여러 한계점으로 인해 학생들이 친숙하게 지식을 받아들이기 어렵다. 이 점을 Planetarium Controller를 통해 개선할 수 있도록 한다면 학생들이 좀 더 흥미를 가지고 교과 내용을 배울 수 있게 유도할 수 있다.

 

현실적 제한요소

하드웨어 상의 현실적 제한 요소는 다음과 같다.

  • 1. Kinect 기기의 특성 상 Kinect에서부터 40cm이상 떨어져야 영상으로부터 손을 분석해 찾을 수 있다. 이를 고려해 프로그램을 실행 후 손 인식 전에 안내 메시지를 표시해 사용자의 혼란을 최소화하기로 하였다.
  • 2. Software를 이용하기 위해선 Kinect Hardware가 항상 연결되어 있어야 한다. 이를 고려해 프로그램을 실행하였을 때 Kinect Hardware가 연결되어 있는지 체크하기로 하였다.
  • 3. Xbox Kinect를 이용해 프로그램을 개발하였기 때문에 매번 Kinect를 휴대하고 다니며 프로그램을 테스트 해야 하므로 불편한 점이 있었다. 다행히도 최근 PC Kinect가 출시되어 PC Kinect를 프로젝트에 도입하는 것을 검토 중이다.

소프트웨어 상의 현실적 제한 요소는 다음과 같다.

  • 1. Kinect로부터의 데이터를 관리하는 PrimeSense사의 NITE가 발표된 지 얼마 되지 않아 일부 기능의 안정성이 보장되지 않는다. 하여 직접 Kinect Data로부터 모션을 분석해 처리하여 문제를 해결한다.
  • 2. 본 프로젝트에서는 OpenNI , NITE가 제공하는 Data만 사용할 수 있어 Data 이용의 제약이 있다. 추후 Data를 사용할 경우가 생기면 적절한 Middleware를 이용한 Data Accessing으로 Data 이용상의 문제를 해결할 것이다. 
  • 3. 가상의 우주에 많은 정보를 한꺼번에 나타내면 연산작업 과다로 프로그램 성능이 저하된다. 또한 그래픽 라이브러리 OpenGL로 모든 과학적 요소들을 표현하기는 어렵다 그러므로 간소화 작업을 통해 성능을 보존하고 필요한 기능은 효과적으로 제공한다.

 

비교대상  (폰트 10pt, 1000자 이내)

 비교

 Celestia/Stellarium

 Planetarium

 Control

 키보드를 이용한 조작

Kinect를 이용하여 동작인식을 통한 조작 

 Display

  • 지면에 사람이 서서 보는 관점에서 우주를 바라본다(Stellarium)
  •  우주의 범위가 넓다
  • 사람이 위에서 우주를 내려다 보는 관점(전지적 관점) 
  • 우주의 범위가 태양계로 한정

 Education Program

 우주의 천제들을 단순히 보는 기능만을 제공

 우주를 보는것 뿐만 아니라 교육적인 컨텐츠 제공

 

마일스톤 일정

마일스톤

개요

시작일

종료일

계획서 발표

사전 지식 습득, 개발 환경 완성

산출물 :

1.     Project 수행 계획서

2.     Project 기능 일람표

3.     계획서 발표 준비물(ppt, pdf)

2012-03-02

2012-03-08

설계 진행

Term Project 진행

산출물 :

1.     손 동작 관련하여 설계 양식, 구현 코드

2012-03-09

2012-03-20

1차 중간 보고

차후 Project에서 사용 할 손 동작 구현 완료

(상하좌우, 이동, 회전)

산출물 :

1.     프로젝트 1차 중간 보고서

2.     프로젝트 진도 점검표

3.     Term Project 관련 구현 소스 코드

4.     중간 보고 발표 준비물(ppt, pdf)

2012-03-21

2012-04-05

2차 중간 보고

Planetarium Project UI구현 및 기능 추가

산출물 :

1.     프로젝트 2차 중간 보고서

2.     Planetarium UI 디자인, 구현 코드

3.     중간 발표 준비물(ppt, pdf)

2012-04-06

2012-05-03

구현 완료

Planetarium Program 구현 완료

산출물:

1.     구현 완성 프로그램

2012-05-04

2012-05-18

테스트

Project 통합 테스트

산출물:

1.     Debugging 진행 후 관련된 문제점/해결책

2.     Project 수정 버전

2012-05-19

2012-05-29

최종 보고서

Project 최종 보고

산출물:

1.     Project 최종 보고서

2.     Project 최종 사용 설명서

3.     최종 보고 발표 준비물(ppt, pdf)

2012-05-30

 

 

2012-05-31


      

    결론

    본 프로젝트에서는 천체의 운행을 보여주는 기계인 Planetarium을 개량하여 직관적인 인터페이스와 과학적 지식을 함유할 수 있는 고성능 학습 기구를 제작한다.

    직관적인 모션 인터페이스를 제품에 적용하기 위해 프로젝트에서는 사용자의 실시간 움직임을 이용한다. MicrosoftXboxKinect” 3D Depth Camera를 이용하여 사용자가 존재하는 3차원 공간의 정보를 얻고 사용자의 손 동작이나 움직임을 인지한다. 이러한 특정 움직임을 분석해 의미를 부여하여 각 기능에 매칭시킴으로써 기존 인터페이스를 대체한다. 이를 위해 OpenNI(open Natural Interaction)라는 “Kinect”Middleware Component 사이의 정보 전달 API를 이용한다.

    또한 프로젝트에 필요한 과학적 요소를 하기 위해 교과서에서 가장 부각되는 태양, 지구, 달에 관한 내용을 한정적으로 채택하였다. 가상의 3차원 공간에 시간과 변위를 이용해 간소화한 우주를 재현하고 사용자가 이를 조종하여 마치 직접 우주를 조종하는 듯한 효과를 재현한다. 이를 통해 사용자는 중요한 과학적 정보를 직접 체험해 보고 각인된 지식을 얻을 수 있다. 기존의 텍스트 지식을 공감각적인 매개체를 활용하여 학생들이 잘못 이해하고 넘어갈 수 있는 부분을 최소화함으로써 보다 정확하게 지식을 기억하게 할 수 있을 것이다. 또한 따분할 수 있는 교과서 내용에 보다 흥미를 가질 수 있게 되어 향상된 교육적 효과를 얻을 수 있겠다.

    따라서 Planetarium Controller를 통해 지구과학 교육 전반에 긍정적 효과를 가져올 수 있을 것이라 예상한다.


        참고: 학기 전에 지도교수에게 과제를 제안하고 선정하는 과정을 이미 거친 것으로 간주하여 프로젝트 계획서는 이미 결정된 과제의 구체적 수행 계획을 서술합니다. 즉 과제를 제안하는 제안서와는 성격이 다릅니다.

        첨부화일 (아래 안내는 첨부 후에 삭제할 것)
        1. 계획서 발표 슬라이드쇼(200초 미만, 음성 녹음을 하여 슬라이드쇼로 만든 .ppsx 파일을 첨부 할 것.)
        2. 계획서 발표 슬라이드(PDF, 장당 2개)
        3. 계획서 화일(반드시 PDF파일로 제출 할 것.)
        Ċ
        markers@cs.kookmin.ac.kr,
        2012. 3. 7. 오후 9:31
        Ċ
        markers@cs.kookmin.ac.kr,
        2012. 3. 7. 오후 10:23
        ć
        markers@cs.kookmin.ac.kr,
        2012. 3. 7. 오후 10:25