7
การประยกต์ใช้เทคโนโ ลยีความจริงเสริมเพื อช่วยในการสอนเรื องตัวอักษรภาษาอังกฤษ A-Z ณัฐวี อุตกฤษฏ์ 1 และ นวพล วงศ์วิวัฒน์ไชย 2 1 , 2 ภาควิชาการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศ คณะเทคโนโลยีสารสนเทศ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ Emails: [email protected], [email protected] บทคัดย่อ งานวิจัยนี เป็นออกแบบและพัฒนาระบบเพือชวย ในการสอนเรืองตัวอักษร ภาษาอังกฤษ A-Z โดยใช้เทคโนโลยีความจริงเสริม (Augmented Reality :AR) ระบบนีสามารถนํา ไปใช้เสริมการสอนเรืองตัวอักษรภาษาอังกฤษ A-Z แกนักเรียนในระดับเบืองต้นไ ด้ ซึ งนอกจากเทคโนโลยีความจริงเสริม นีจะถูกพัฒนาขึนโดยเครื องมือทีชือวา FLARToolkit แล้ว ยังประกอบด้วย การสร้างโมเดล 3 มิติ เพือให้ระบบการสอนมีความน่าสนใจ เข้าใจงายและ รวดเร็วกบการเรียนแบบโลกเสมือนจริง ผลการประเมินคุณภาพของ ระบบ โดยการใช้แบบสอบถามกับกลุมตัวอยาง 2 กลุม คือ ผู้เชียวชาญ จํานวน 10 ทาน และผู้ใช้งานทัวไปจํานวน 30 ทาน พบวาแบบประเมิน คุณภาพของระบบสําหรับผู้เชี ยวชาญได้คาเฉลี ยเทากบ 4.40 คาสวน เบียงเบนมาตรฐานเทากบ 0.60 และผลการประเมินคุณภาพของระบบ สําหรับผู้ใช้งานทัวไปได้คาเฉลี ยเท ่ากบ ั 3.81 คาสวนเบียงเบนมาตรฐาน เทากบ ั 0.84 สามารถสรุปได้วา ระบบที ออกแบบและพัฒนาขึนมี คุณภาพ อยูในระดับดี ดังนัน จึงนาจะ สามารถนําไปใช้งานได้เป็นอยางดี คําสําคัญ-- ความจริงเสริม; ภาพเสมือนจริง; ตัวอักษรภาษาอังกฤษ 1. บทนํา การเรียนการสอนในปัจจุบันยังคงให้ผู้เรียนศึกษาโดยใช้หนังสือเป็น ตัวนํา เสนอ โดยรูปแบบการเรียนสวนใหญมักจะเป็นการทองจําตามทฤษและ รูปภาพประกอบทีเป็นภาพสองมิติในหนังสือ ซึ งบางครังอุปกรณ์การเรียน เกดชํารุดเสียหาย จะทําให้ผู้เรียนจินตนาการตามเนือหาได้ยาก เข้าใจผิด สงผลให้ผู้เรียนเกดความเ บือหนายและไมมีความพยายามทําความเข้าใจใน เนือหาของเรื องที เรียน แตถ้ามีการปรับปรุงรูปแบบการเรียนการสอนใหม โดยการนําภาพสามมิติเข้ามาชวยในการแสดงภาพประกอบในเนือหา ทํา ให้ผู้เรียนมองเห็นภาพและสามารถจินตนาการตามเนือหาทีเรียนได้อยาง ชัดเจนและถูกต้อง เกดคว ามกระตือรือร้นในการเรียนรู้ รวมทังสามารถทํา ความเข้าใจในเนือหาบทเรียนได้อยางรวดเร็วยิงขึน นอกจากนียังเกด ทัศนคติทีดีตอการเรียน พร้อมทังเกดความต้องการที จะเรียนเนือหาใน บทเรียนตอไปเรือย ซึ งเทคโนโลยีความจริงเสริม หรือ AR ซึ งยอมาจาก คําวา่ Augmented Reality [1] เป็นเทคโนโลยีทีผสานเอาโลกแหงความเป็น จริง (Real) เข้ากบโลกเสมือน (Virtual) โดยผานทางอุปกรณ์ Webcam กล้องมือถือ คอมพิวเตอร์ รวมกบภาษาคอมพิวเตอร์ Action Script 3.0 และ การใช้ซอต์แวร์ตาง เชน 3D MAX, Adobe Flash, Adobe Photoshop, Adobe Dreamweaver เป็นต้น ซึ งจะทําให้ภาพที เห็นในจอภาพจะเป็น ภาพ 3 มิติ เชน คน สัตว์ สิงของ สัตว์ประหลาด ยานอวกาศ เป็นต้น ซึ งมีมุมมอง ถึง 360 องศา สามารถหมุนได้รอบทิศทางทําให้ปรากฏเสมือนภาพจริง ขึนมา จากเหตุผลดังกลาว นีผู้วิจัย จึงได้นําเทคนิคเอแอลเออาร์ทูคิทบน อินเทอร์เน็ตนีไปประยุกต์ใช้ ในการพัฒนาระบบแบบหัดอานตัวอักษร ภาษาอังกฤษเอถึงแซด ซึ งเทคนิคนี ทําให้ได้สือการเรียนการสอนทีนาสนใจ เกดความกระตือรือร้นในการเรียนรู้มากขึน ทําให้ผู้เรียนเกดความรู้สึก สนุกสนานและตืนตาตืนใจกบการเรียนแบบโลกเสมือนจริง อีกทังไมเกด ่ิ ความเบื อหนายเพราะผู้เรียนได้รวมสนุก นอกจากนีแล้ว สือการเรียนการ สอนยังประกอบด้วยภาพ 3 มิติ เพื อให้ผู้เรียนเกดความเข้าใจได้งาย รวดเร็ว ถูกต้อง และมีมุมมองตอการเรียนรู้ในรูปแบบใหมเพิมขึน 2. ทฤษฎีทีเกียวข้อง 2.1. Augmented Reality (AR) Augmented Reality หรือ AR เป็นเทคโนโลยีทีพัฒนาในรูปแบบ Human- Machine Interface ทีอาศัยเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ และระบบเสมือนจริง (Virtual Reality) โดยที วัตถุเสมือนนัน ๆ จะถูกสร้างมาผสมกบสภาพใน โลกจริงในรูป 3D และแสดงผลแบบ Real Time โดยเทคโนโลยีนีจะต้อง ประกอบด้วย 3 ระบบ คือ ระบบ Tracking ระบบแสดงภาระบบ ประมวลผลเพื อสร้างวัตถุ 3D โดยระบบ Tracking (กล้อง) จะรับข้อมูล รูปภาพเข้าไป เชน รูปแบบ ตําแหนง และทิศทาง จากนันระบบประมวลผล กจะนําไปแปลความหมาย และแสดงภาพสามมิติออกมาในตําแหนงและ ทิศทางเดียวกนกบภาพที กล้อ งจับได้ [2] เทคโนโลยี AR สามารถแบง ประเภทตามสวนวิเคราะห์ภาพ (Image Analysis) ได้ออกเป็น 2 ประเภท ด้วยกนั [3] ได้แก่ Marker based AR และ Marker-less Based AR โดย ที Marker based AR นัน เป็นการวิเคราะห์ภาพโดยอาศัย Marker (วัตถุ สัญลักษณ์) เป็นหลักในการทํางาน สวน Marker-less Based AR เป็นการ วิเคราะห์ภาพที ใช้คุณลักษณะตาง ๆ ที อยูในภาพ (Natural Features) มาทํา การวิเคราะห์เพื อคํานวณหาคาตําแหนงเชิง 3 มิติ (3D Pose) เพือนําไปใช้ งานตอไป ซึ งขันตอนของ Marker based AR สามารถแบงได้เป็น 3 ขันตอน ได้แก ่ Image Analysis, Pose Estimation และ 3D Graphic Rendering ซึ งแสดงดังรูปที 1

การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

การประยกตใชเทคโนโ ลยความจรงเสรมเพ อชวยในการสอนเร องตวอกษรภาษาองกฤษ A-Z ณฐว อตกฤษฏ1 และ นวพล วงศววฒนไชย2

1 , 2 ภาควชาการจดการเทคโนโลยสารสนเทศ คณะเทคโนโลยสารสนเทศ

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ Emails: [email protected], [email protected]

บทคดยอ

งานวจยน เปนออกแบบและพฒนาระบบเพ อชวย ในการสอนเร องตวอกษรภาษาองกฤษ A-Z โดยใชเทคโนโลยความจรงเสรม (Augmented Reality :AR) ระบบนสามารถนา ไปใชเสรมการสอนเร องตวอกษรภาษาองกฤษ A-Z แกนกเรยนในระดบเบองตนไ ด ซ งนอกจากเทคโนโลยความจรงเสรมนจะถกพฒนาขนโดยเคร องมอท ช อวา FLARToolkit แลว ยงประกอบดวยการสรางโมเดล 3 มต เพ อใหระบบการสอนมความนาสนใจ เขาใจงายและรวดเรวกบการเรยนแบบโลกเสมอนจรง ผลการประเมนคณภาพของระบบ โดยการใชแบบสอบถามกบกลมตวอยาง 2 กลม คอ ผเช ยวชาญจานวน 10 ทาน และผใชงานทวไปจานวน 30 ทาน พบวาแบบประเมน คณภาพของระบบสาหรบผเช ยวชาญไดคาเฉล ยเทากบ 4.40 คาสวน เบ ยงเบนมาตรฐานเทากบ 0.60 และผลการประเมนคณภาพของระบบสาหรบผใชงานทวไปไดคาเฉล ยเท ากบ 3.81 คาสวนเบ ยงเบนมาตรฐาน เทากบ 0.84 สามารถสรปไดวา ระบบท ออกแบบและพฒนาขนม คณภาพอยในระดบด ดงนน จงนาจะ สามารถนาไปใชงานไดเปนอยางด คาสาคญ-- ความจรงเสรม; ภาพเสมอนจรง; ตวอกษรภาษาองกฤษ

1. บทนา การเรยนการสอนในปจจบนยงคงใหผเรยนศกษาโดยใชหนงสอเปน ตวนาเสนอ โดยรปแบบการเรยนสวนใหญมกจะเปนการทองจาตามทฤษฎและ รปภาพประกอบท เปนภาพสองมตในหนงสอ ซ งบางครงอปกรณการเรยน เกดชารดเสยหาย จะทาใหผเรยนจนตนาการตามเนอหาไดยาก เขาใจผด สงผลใหผเรยนเกดความเ บ อหนายและไมมความพยายามทาความเขาใจใน เนอหาของเร องท เรยน แตถามการปรบปรงรปแบบการเรยนการสอนใหม โดยการนาภาพสามมตเขามาชวยในการแสดงภาพประกอบในเนอหา ทา ใหผเรยนมองเหนภาพและสามารถจนตนาการตามเนอหาท เรยนไดอยาง ชดเจนและถกตอง เกดคว ามกระตอรอรนในการเรยนร รวมทงสามารถทา ความเขาใจในเนอหาบทเรยนไดอยางรวดเรวยงขน นอกจากนยงเกด ทศนคตท ดตอการเรยน พรอมทงเกดความตองการท จะเรยนเนอหาใน บทเรยนตอไปเร อย ๆ ซ งเทคโนโลยความจรงเสรม หรอ AR ซ งยอมาจากคาวา Augmented Reality [1] เปนเทคโนโลยท ผสานเอาโลกแหงความเปนจรง (Real) เขากบโลกเสมอน (Virtual) โดยผานทางอปกรณ Webcam กลองมอถอ คอมพวเตอร รวมกบภาษาคอมพวเตอร Action Script 3.0 และการใชซอฟตแวรตาง ๆ เชน 3D MAX, Adobe Flash, Adobe Photoshop,

Adobe Dreamweaver เปนตน ซ งจะทาใหภาพท เหนในจอภาพจะเปน ภาพ 3 มต เชน คน สตว สงของ สตวประหลาด ยานอวกาศ เปนตน ซ งมมมมอง ถง 360 องศา สามารถหมนไดรอบทศทางทาใหปรากฏเสมอนภาพจรงขนมา จากเหตผลดงกลาว นผวจย จงไดนาเทคนคเอฟแอลเออารทคทบนอนเทอรเนตนไปประยกตใช ในการพฒนาระบบแบบหดอานตวอกษรภาษาองกฤษเอถงแซด ซ งเทคนคน ทาใหไดส อการเรยนการสอนท นาสนใจ เกดความกระตอรอรนในการเรยนรมากขน ทาใหผเรยนเกดความรสก สนกสนานและต นตาต นใจกบการเรยนแบบโลกเสมอนจรง อกทงไมเกด ความเบ อหนายเพราะผเรยนไดรวมสนก นอกจากนแลว ส อการเรยนการสอนยงประกอบดวยภาพ 3 มต เพ อใหผเรยนเกดความเขาใจไดงาย รวดเรว ถกตอง และมมมมองตอการเรยนรในรปแบบใหมเพมขน

2. ทฤษฎท เก ยวของ 2.1. Augmented Reality (AR) Augmented Reality หรอ AR เปนเทคโนโลยท พฒนาในรปแบบ Human-Machine Interface ท อาศยเทคโนโลยคอมพวเตอร และระบบเสมอนจรง (Virtual Reality) โดยท วตถเสมอนนน ๆ จะถกสรางมาผสมกบสภาพในโลกจรงในรป 3D และแสดงผลแบบ Real Time โดยเทคโนโลยนจะตอง ประกอบดวย 3 ระบบ คอ ระบบ Tracking ระบบแสดงภาระบบประมวลผลเพ อสรางวตถ 3D โดยระบบ Tracking (กลอง) จะรบขอมลรปภาพเขาไป เชน รปแบบ ตาแหนง และทศทาง จากนนระบบประมวลผล กจะนาไปแปลความหมาย และแสดงภาพสามมตออกมาในตาแหนงและทศทางเดยวกนกบภาพท กลอ งจบได [2] เทคโนโลย AR สามารถแบงประเภทตามสวนวเคราะหภาพ (Image Analysis) ไดออกเปน 2 ประเภทดวยกน [3] ไดแก Marker based AR และ Marker-less Based AR โดย ท Marker based AR นน เปนการวเคราะหภาพโดยอาศย Marker (วตถสญลกษณ) เปนหลกในการทางาน สวน Marker-less Based AR เปนการวเคราะหภาพท ใชคณลกษณะตาง ๆ ท อยในภาพ (Natural Features) มาทาการวเคราะหเพ อคานวณหาคาตาแหนงเชง 3 มต (3D Pose) เพ อนาไปใชงานตอไป ซ งขนตอนของ Marker based AR สามารถแบงไดเปน 3 ขนตอน ไดแก Image Analysis, Pose Estimation และ 3D Graphic Rendering ซ งแสดงดงรปท 1

Page 2: การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

รปท 1. แผนภาพการทางานของเทคโนโลย Augmented Reality

โดยรวมแลวกระบวนการ Image Analysis และ Pose Estimation จะถกเรยกรวมกนวา การ Visual Tracking เน องจากในงานวจยน ผวจยไดเลอกศกษาเคร องมอท เปนท รจกกนอยางกวางขวางในแวดวงของเทคโนโลย Augmented Reality กลาว คอ FLARToolKit [4], [5] ดงนนแลวเนอหาใน สวนของกระบวนการ Image Analysis และ Pose Estimation จงอธบายโดยยดหลกของ FLARToolKit เปนพนฐาน

2.2. Pose Estimation Pose Estimation เปนขนตอนของการคานวณคาตาแหนงเชง 3 มต (3D Pose) ของ Marker เม อเทยบกบกลองวดโอ คานจะถกแสดงในรปเมตรกซ ขนาด 4 x 4 (TCM) ท ระบความสมพนธระหวาง Camera Coordinated Frame และ Marker Coordinated Frame แสดงดงสมการท (1)

(1)

ซ ง Camera Coordinated Frame กคอ Coordinated Frame ท ใชอางองตาแหนงใด ๆ ของกลองวดโอ และ Marker Coordinated Frame กคอ Coordinated Frame ท ใชอางองตาแหนงใด ๆ ของ Marker ซ งสามารถแสดงดงรปท 2

รปท 2. ความสมพนธระหวาง Camera Coordinated Frame และ Marker Coordinated Frame

จากรปท 2 ความสมพนธระหวางจดใดๆ ( cX cY cZ ) บนCamera Coordinated Frame กบจดท ตรงกน ( lx ly ) ใน Ideal Screen Coordinated Frame เปนไปตาม Perspective Projection แสดงดงสมการท (2)

(2)

โดยท C ซ งเปนเมตรกซขนาด 3x4 ซ งประกอบไปดวยคา s, xf , yf ,

cx , cy โดยทวไปคาเหลานรวมกนเรยกวา Camera Parameters ซ งจะคานวณไดมาจากขนตอน Camera Calibration [6] สวนคาความสมพนธ ระหวางจดใด ๆ บน Ideal Screen Coordinated Frame ( lx ly ) กบ Observe Screen Coordinated Frame ( Ox Oy ) ซ งเปนจดท เราเหนจรง ๆ ในภาพ สามารถแสดงดงรปท 3 และสามารถอธบายไดแสดงดงสมการท (3)

รปท 3. ความสมพนธระหวาง Ideal Screen Coordinates และ Observe Screen Coordinates

(3)

โดยท 0x 0y คอจดศนยกลางของการ Distortion (Center Coordinates of Distortion) และ f คอ Distortion Factor ซ งคาทง 2 จะไดมาจากกระบวนการ Camera Calibration

รปท 4. กระบวนการคานวณคา 3D Poses

จากรปท 4 จะแสดงกระบวนการท จะไดมาของคา TCM เม อเรารคาตาแหนงของ Marker ทง 4 จดบน Observed Screen Coordinates ในภาพท ถายจากกลองวดโอ ซ งกลาวโดยเฉพาะคานสามารถหาไดจากการ คานวณหาคาตอบของฟงกชนคาผดพลาด (Error Function) แสดงดงสมการท (4) ซ งโดยทว ไปแลวเราจะใชเทคนคทางดานการหาคาท เหมาะสม (Optimization) ซ งเปนกระบวนแบบ Iterative

(4)

โดยท ix iy แสดงไดโดย

Page 3: การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

(5)

2.3. 3D rendering 3D rendering เปนสวนสดทายท จะทาใหกระบวนการ AR ครบถวนสมบรณ ซ งกคอ การเพม (Augment) ขอมลท เราตองการซ งโดยทวไปแลว จะเปนโมเดล 3 มต (3D Model) ลงไปในภาพท ไดจากกลองวดโอ ณ ตาแหนงของ Marker ท ตรวจพบจากขนตอน Image Analysis โดยใชคาตาแหนงเชง 3 มตท คานวณไดจากขนตอน Pose Estimation กลาวโดยท วไปแลว 3D Rendering หมายถง กระบวนการท ทาการสรางภาพ 2 มต จากโมเดล 3 มต ซ งโมเดล 3 มตน จะอธบายวตถหรอสงแวดลอมหน ง ๆ ท เราจะตองการสรางภาพนน เน องจากเทคนคทางดาน 3D Rendering นนม หลากหลาย แตในโครงงานนเราเลอกศกษาเทคนค 3D Rendering โดยใชหลกการ Scene Graph (โดยเลอกตามเคร องมอท เราจะใชซ งคอ Open Scene Graph) [3] ดงนน จงขออธบายหลกการโดยคราว ๆ ของ Scene Graph

รปท 5. กระบวนการคานวณคา 3D Poses

จากภาพท 5 จะเหนไดวามอยสองสวนดวยกน สวนทางซายคอ สว นของโมเดล 3 มต ท ไดรบการ Render หรอ การแสดงออกมาเปนภาพเรยบรอยแลว สวนทางขวากคอ โครงสรางของ Scene Graph ซ งเปน Tree-like structure ซ งเม อ Render ตาม Tree นแลวกจะไดโมเดล 3 มตตามท ปรากฏในสวนทางซายออกมา เม อพจารณากนท ตว Tree ท อยทางขวา ดงน วธการแวะผานตนไม (Tree Traversal) แบบ “การแวะผานแบบกอนลาดบ ” (Preorder Traversal) กจะสามารถอธบายเปน Node โดยเรมจาก Root Node ได Root Node คอสวนบนสดของตนไม โดยท การแวะผานตนไม จะตองเรม แวะท Root Node กอนเสมอ ซ ง Root Node นจะม Child Node หรอไมมก ได แตถาหากไมม Child Node นนหมายถงตนไมนจะไมมการแสดงภาพ หรอโมเดลใด ๆ ออกสหนาจอ การแปลงคา (Transformation) Node นจะเปน Node ท เกบ Matrix ขนาด 4 x 4 ท ไดจากขนตอน Pose estimation เอาไว โดยท กลาวไดคราว ๆ วา Node น จะเปน Node ท เกบคาสาหรบการระบตาแหนงท ตองการแสดงภาพในสวน ตาง ๆ ลงในหนาจอ โดยใช Matrix ดงกลาวน เพ อเปนตวแปลง พกดในเชง 3 มตของ Camera หรอ Viewer เพ อใหอยในรปของ พกดในเชง 3 มตของ Object หรอ โมเดล 3 มต ท ตองการแสดงลงไปในหนาจอ

2.4. FLARToolKit (Flash Augmented Reality ToolKit) FLARToolKit (Flash Augmented Reality ToolKit) [5] คอ เคร องมอท ประกอบดวยฟงกชนตาง ๆ ท จาเปนตองใชในการพฒนาโปรแกรมในดานเทคโนโลย AR นอกจากนแลวยงโดยประกอบ ดวย Library ท สามารถรองรบไดหลากหลายแพลตฟอรม และพยายามลดขอแตกตางของ Library เพ อให งายตอการนาไปประยกตใชในแพลตฟอรมท แตกตางกนและม ประสทธภาพ FLARToolKit ใช PaperVision3d ชวยในการแสดงผลพรอมทงจดการกบอปกรณ และ Library กลองวดโอ สามารถแสดงดงรปท 6

รปท 6. FLARToolKit

หรออกความหมายหน งวาเปนการจาลองของภาพเสมอนคอมพวเตอรกราฟกโดยแสดงผลผาน Browser ซ งจะใช Webcam เปนตวจบภาพเคร องหมาย (Marker) และมศกยภาพในการใชงานอตสาหกรรมและการศกษาวจย FLARTooKit เปนรนท ใ ช AS3 (Action Script 3) แตไมได พฒนาและประยกษมาจากภาษา C แตพฒนาและประยกษมาจาก JAVA ท เรยกวา NyARToolKit (ซ ง NyARToolKit จะทางานรวดเรวกวา C) สามารถแสดงดงรปท 7

รปท 7. Code FLARToolKit

2.5. PaperVision3d PaperVision3d คอ โปรแกรมท ชวยสรางวตถสามมต มความเหมาะสมสาหรบใชงานใน FLASH Action script 3.0 สามารถดาวนโหลดโปรแกรมไดท เวบ www.papervision3d.org แสดงดงรปท 8

Page 4: การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

รปท 8. Source Code หนาเวบ Papervision3d 2.6. NyARToolKit NyARToolKit มหนาท ในการตรวจสอบเคร องหมายสญลกษณ (Marker) และรบคากลอง Webcam แตไมไดมหนาท ในการจบภาพวดโอและการ แสดงผล 3 มต ซ งถกพฒนาขนมาหลากหลายแพลตฟอรม เชน JAVA, FLARToolKit, Android, C#, C++ และ Silverlight โดยโครงสรางการคดและพฒนาของ NyARToolKit สามารถแสดงดงรปท 9

ภาพท 9. โครงสราง NyARToolKit

3. การดาเนนงาน 3.1. การศกษาและเกบรวบรวมขอมล การศกษาและรวบรวมขอมลทาการแบงการศกษาออกเปน 3 สวนคอ สวนของการศกษาปญหาและวเคราะหความตองการของระบบ สวนของการศกษาขนตอนการพฒนาระบบ และการศกษาเคร องมอตาง ๆ ท ใชในการพฒนาระบบ 3.2. วเคราะหระบบ เม อไดศกษาระบบงานและเกบรวบรวมขอมล ผวจยจงไดนา FLARToolKit มาใชเปนแนวทางในการวเคราะหและออกแบบและพฒนาระบบ เพ อนาไปเปนประโยชนในดานการประยกตใชเทคโนโลยความจรงเสรมบนเวบ เพ อสอนเร องตวอกษรภาษาองกฤษตอไป โดยไดทาการวเคราะหระบบ ซ งประกอบดวยสวนสาคญดงตอไปน

รปท 10. ภาพรวมของระบบ FLARToolKit

3.2.1. ขนตอนการทางานของเทคโนโลย FLARToolKit [3] มดงน ก) ทาการแปลงภาพท ไดมาจากกลองวดโอท เปนภาพสนน แปลงให

กลายเปนภาพ 2 ระดบหรอ Binary Image โดยการกาหนดใหแตละพกเซล ในภาพ 2 ระดบมคาเปน 0 หรอ 1 โดยท จะมคาเปน 0 เม อคาระดบความสวาง (Intensity) ของพกเซลนนมต ากวาคา Threshold มฉะนนแลวจะมคา เปน 1

ข) ทาการหาพนท ตดตอกน (Connected Components) โดยใชเทคนคทางการวเคราะหภาพท เรยกวา Connected Component Labeling [7]

ค) หลงจากนนระบบจะทาการหาเสนรอบรป (Contours) ของพนท ท ไดมาจากผลลพธในขนตอนท แลว

ง) จากผลลพธของขนตอนท แลว ระบบจะทาการประมาณหาคาพารามเตอรของสมการเสนตรงท แทนเสนรอบรปซ งเปนรปส เหล ยมทง 4 เสน หลงจากนนระบบจะหาจดมม (Corners) ทงส จดของภาพสญลกษ (Marker) จากจดตดของเสนตรงทงส ท หาได ซ งจดมม 4 จดนจะถก นาไปใชในขนตอน กระบวนการ Pose Estimation

จ) Pose Estimation เปนขนตอนของการคานวณคาตาแหนงเชง 3 มต (3D Pose) ของภาพสญลกษณ (Marker) เม อเทยบกบกลองวดโอ คานจะถก แสดงในรปเมตรกซขนาด 4x4 (TCM) ท ระบความสมพนธระหวาง Camera Coordinated Frame และ Marker Coordinated Frame

ฉ) 3D rendering สวนนเปนสวนสดทาย ของระบบ ท จะทาใหกระบวนการ Augmented Reality ครบถวนสมบรณ ซ งกคอ การเพม (Augment) ขอมลท ตองการซ งโดยทวไปแลวจะเปนโมเดล 3 มต (3D Model) ลงไปในภาพท ไดจากกลองวดโอ ณ ตาแหนงของภาพสญลกษ (Marker) ท ตรวจพบจากขนตอน Image Analysis โดยใชคาตาแหนงเชง 3 มตท คานวณไดจากขนตอน Pose Estimation

3.2.2. ผงงาน (Flowchart Diagram) ผงงานประกอบไปดวยขนตอน ของระบบดงน (แสดงดงรปท 11)

3.2.2.1. เขาสเวบไซต 3.2.2.2. เปดกลอง Webcam 3.2.2.3 ตรวจสอบวาผใชงานไดเตรยมสญลกษณ (Marker)

เปนท เรยบรอยแลวหรอไม ถายง ไมเรยบรอยทาการดาวนโหลดสญลกษณ (Marker) ท เตรยมไวหนาเวบไซต

3.2.2.4. ตรวจสอบวาผใชงานไดตดตง Adobe Flash Player ในเคร องคอมพวเตอรเปนท เรยบรอยแลวหรอไม ถายงไมเรยบรอยทาการดาวนโหลดไฟล Adobe Flash Player ท เตรยมไวหนาเวบไซต

3.2.2.5. นาสญลกษณ (Marker) ท เตรยมไว สองกลอง Webcam

3.2.2.6. ระบบทาการวเคราะหสญลกษณ (Marker) ท นามาสองกบกลอง webcam วาตรงกบ ตวอกษรภาษาองกฤษเอถงแซตตวอะไร

3.2.2.7. ระบบทาการประมวลผลและทาการดง Object 3มต ท เตรยมไวในฐานขอมลขนมา แสดงผลบนสญลกษณ (Marker) ดงกลาว

Page 5: การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

รปท 11. ขนตอนการทางานของระบบแบบหดอานตวอกษรภาษาองกฤษเอถงแซด

3.3. การพฒนาระบบ การพฒนาระบบการประยกตใชเทคนคเอฟแอลเออารทคทบนอนเทอรเนต กรณศกษาระบบแบบหดอานตวอกษรภาษาองกฤษเอถงแซด ไดจดทาในลกษณะชองเวบแอพพลเคชนโดยแบงการใชโปรแกรมดงน

3.3.1. โปรแกรม Adobe Dreamweaver ใชในการออกแบบและจดการเวบไซต โดยใชภาษา HTML

3.3.2. โปรแกรม Adobe Flash ใชในการจดการเขยนภาษา Action Script 3 3.3.3. โปรแกรม Adobe Photoshop ใชในการออกแบบและสราง

ภาพสญลกษณ (Marker) 3.3.4. โปรแกรม MakerGenerator ใชในการแปลงไฟลจาก *.jpg มา

เปน *.pat 3.3.5. โปรแกรม NyARToolKit ใชในการตรวจสอบเคร องหมาย

สญลกษณ (Marker) และรบคากลอง Webcam 3.3.6. โปรแกรม PaperVision3d ใชในการชวยสรางวตถสามมต 3.3.7. โปรแกรม 3DMAX ใชในการพฒนาโมเดล 3 มต และแปลง

ไฟลจาก *.max มาเปน *.dae 3.4. การประเมนผลของระบบ

3.4.1. การทดสอบระบบ หลงจากท ไดทาการพฒนาระบบเสรจเรยบรอยแลว การทดสอบและประเมนการทางานของระบบท พฒนาขน วาสามารถใชงานไดจรง ถกตอง แมนยา ม คณภาพ และตรงตามความตองการของผใชงานหรอไมนน ผวจยจงไดจดทาการแบงการ ทดสอบแบงเปน 2 สวน ไดแก

3.4.1.1. การทดสอบระบบในขนแอลฟา (Alpha Stage) การทดสอบระบบในขนแอลฟา (Alpha Stage) เปนการทดสอบหาขอบกพรองของระบบโดยผ วจย

3.4.1.2. การทดสอบระบบในขนเบตา (Beta Stage)

เปนการทดสอบหาคณภาพของระบบ โดยผวจยใหกลมตวอยางทง 2 กลมทดลองใชระบบ พรอมทงตอบแบบประเมนคณภาพของระบบ โดยไดแบงการทดสอบหาคณภาพของระบบออกเปน 4 ดาน ดงน

ก) ดานความสามารถของระบบ ข) ดานความถกตองในการทางานของระบบ ค) ดานลกษณะการใชงานของระบบ ง) ดานประสทธภาพ

ทาการทดสอบระบบโดยทดลองใชระบบการประยกตใชเทคนคเอฟแอลเออารท คทบนอนเทอรเ นต กรณ ศกษาระบบแบบหดอานตวอกษรภาษาองกฤษเอถงแซด และนาแบบประเมนท ไดทาการออกแบบไวนาไปใชกบกลมตวอยางจานวน 3 กลม คอ ผเช ยวชาญจานวน 10 ทาน แล ะผใชงานทวไปจานวน 30 ทาน รวมเปนจานวน 40 ทาน เพ อนาขอมลมาปรบปรงแกไข ระบบใหสมบรณยงขน

3.4.2. การประเมนระบบ การประเมนระบบเปนการจดทาแบบประเมนคณภาพของ

ระบบโดยวดจากความคดเหนของผใชงานระบบการประยกตใชเทคนคเอฟแอลเออารทคทบนอนเทอรเนต กรณศกษาระบบแบบหดอานตวอกษรภาษาองกฤษเอถงแซด ผลท ไดจากการทาแบบประเมนของผเช ยวชาญ และผใชระบบ จะใชหลกการทางสถตเขามาชวยในการสรปผ ลการทดสอบประสทธภาพของระบบท ไดพฒนาขน โดยการคานวณหาคาเฉล ยของการ ทดสอบในแตละดาน เพ อสรปผลการประเมนวาระบบท ไดพฒนามานม คณภาพในดานตาง ๆ อยระดบใด ไ ดแบงรายละเอยดเกณฑ ในการประเมน ตามเกณฑ ตามวธของไลเกรต (Likert) แบงออกเปน 5 ระดบ ไดแก ดมาก ด ปานกลาง พอใช และปรบปรง

4. ผลการดาเนนงาน หลงจากท ไดพฒนาการประยกษใช เทคโนโลยความจรงเสรมบนอนเทอรเนตเพ อชวยสอนเร องตวอกษร ภาษาองกฤษ A-Z ตามขนตอนตาง ๆ ท ไดวางแผนไว สามารถอธบายผลจากการออกแบบและพฒนาระบบไดดงน 4.1. สวนแสดงผลของระบบ แบงเปน

4.1.1. สวนหนาหลก เปนหนาแรกในการแสดงผล ซ งประกอบไปดวยสวนแสดงขอมล เชน ประกาศ ขาว ขนตอนการใชงาน แจงปญหา เปนตน แสดงดงรปท 12

รปท 12. หนาหลก

Page 6: การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

4.1.2. สวนคมอใชงาน เปนสวนท อธบายรายละเอยดของระบบ เชน FLARToolKit คออะไร ขนตอนการทางาน สงตองเตรยมพรอมทงผใชงาน และผพฒนาระบบ ขอด ขอเสย แสดงดงรปท 13

ภาพท 13. หนาคมอการใชงาน

4.1.3. สวน การสรางรปสญลกษณ (Marker)

รปท 14. รปสญลกษณ (Marker) เอถงแซด

รปท 15. การตดกระดาษรปสญลกษณ

4.1.4. นาสญลกษณ (Marker) มาสองกบกลอง Webcam โดยตวอยางในรปนาสญลกษณตวอกษรเอ มาสองทาใหปรากฎ Object 3 มต รปแอปเปลขนมาแสดง หนาเวบ แสดงดงรปท 16 และ 17

รปท 16. สญลกษณ (Marker) ตวอกษรเอ แสดงปรากฎ Object 3 มต รปแอปเปล

รปท 17 สญลกษณ (Marker) ตวอกษรเอกซ แสดงปรากฎ Object 3 มต รปตนครสมาส

4.2. ผลการประเมนของระบบ ตาราง 1. ผลการประเมนโดยผเช ยวชาญ

ตาราง 2. ผลการประเมนโดยผใชงานทวไป

5. ผลการดาเนนงาน 5.1. สรปผลการดาเนนงาน การประยกตใชเทคโนโลยความจรงเสรมบนอนเทอรเนต เพ อชวยการสอนเร องตวอกษรภาษาองกฤษ A-Z จะเปนอกหน งแนวทางใหอาจารยสามารถนาไปประยกตใชกบการสอนการอานตวอกษรภาษาองกฤษ ในชนเรยน หรอนอกชนเรยนได เทคโนโลย ความจรงเสรม จะทาไดส อการเรยนการสอนท นาสนใจ ทาใหผเรยนเกดความรสกสนกและต นตาต นใจกบการ เรยนแบบโลกเสมอนจรง อกทงไมเกดความเบ อหนาย นอกจากนแลว ส อ การเรยนการสอนยงประกอบดวย Object 3 มต เพ อใหผเรยนเกดความเขาใจไดงายและรวดเรว สาหรบขนตอนการพฒนาระบบเปนขนตอนการ เขยนโปรแกรมซ งภาษาท ใชในพฒนาระบบคอ ภาษาแฟลช แอคชนสครป 3.0 (AS3) ในสวนของสญลกษณ (Marker) ใชโปรแกรม Adobe Photoshop CS5 ในสวนของโมเดล 3 มตและแปลงไฟลจาก *.max เปน *.dae ใชโปรแกรม 3DMAX10 ในสวนสรางเวบไซตใชโปรแกรม Adobe Dreamweaver CS5 และในสวนการแปลงไฟล *.jpg เปน *.pat ใชโ ป ร แ ก ร ม อ อ น ไ ล น ท http://flash.tarotaro.org/blog/2008/12/14/artoolkit-

ระดบคณภาพ รายการประเมน

X S.D. เชงคณภาพ 1. ดานความสามารถของระบบ 4.37 0.61 ด 2. ดานความถกตองในการทางานของระบบ 4.53 0.53 ดมาก 3. ดานลกษณะการใชงานของระบบ 4.59 0.57 ดมาก 4. ดานประสทธภาพของระบบ 4.10 0.68 ด

สรปผลการประเมน 4.40 0.60 ด

ระดบคณภาพ รายการประเมน

X S.D. เชงคณภาพ 1. ดานความสามารถของระบบ 3.76 0.91 ด 2. ดานความถกตองในการทางานของระบบ 4.23 0.93 ด 3. ดานลกษณะการใชงานของระบบ 3.89 0.84 ด 4. ดานประสทธภาพของระบบ 3.37 0.68 ปานกลาง

สรปผลการประเมน 3.81 0.84 ด

Page 7: การประยกุต์ใช้เทคโนโลยีความจริงเสริมเอพืช่วยในการสอนเรื อง ... ·

marker-generator-online-released/ ผวจยไดมการทดลองใชงาน และทดสอบคณภาพของระบบโดยใชแบบประเมนความคณภาพ สอบถามความเหนจากกลมตวอยาง 2 กลม ไดแก กลมผเช ยวชาญ ดานคอมพวเตอรจานวน 10 ทาน และกลมผใชงานทวไปจานวน 30 ทาน โดยผลจากการวเคราะหขอมลการประเมนคณภาพของระบบ พบวาผเช ยวชาญประเมน คณภาพของระบบอยในระดบด เน องจากระบบสามารถชวยสอนใหเดกนกเรยนหดอานภาษาองกฤษไดดขน มความนาสนใจดงดดตอการใชงาน และสามารถใชงานบนอนเทอรเนตได ไดคาเฉล ยเทากบ 4.40 และคาสวนเบ ยงเบน มาตรฐานเทากบ 0.60 สวนกลมผใชทวไปประเมน คณภาพของระบบอยในระดบด เชนกน โดยไดคาเฉล ยเทากบ 3.81 และคาสวนเบ ยงเบนมาตรฐาน เทากบ 0.84 ดงนน สามารถสรปไดวาการประยก ตใชเทคโนโลยความจรงเสรมเพ อชวยสอนเร อง ตวอกษรภาษาองกฤษA-Z น มคณภาพอยในระดบท ด

5.2. อภปรายผลการวจย 5.2.1. การประเมนดานความสามารถของระบบ (Functional Requirement

Test) โดยประเมนจากกลม ผเช ยวชาญและกลมผใชงานทวไป ซ งมคณภาพของระบบอยในระดบด ทงในดานระบบสามารถชวยสอนใหเดกนกเรยน หดอานภาษาองกฤษไดดขน ความสามารถของระบบมความนาสนใจ ดงดดตอการใชงาน สามารถใชงานบนอนเทอรเนตได เพมความสะดวก ความสามารถของระบบในการแยกแยะตวสญลกษณ (Marker) ทาใหระบบทางานไดในระดบด

5.2.2. การประเมนคณภาพดานความถกตองในการทางานของระบบ (Functional Test) โดยประเมนจากกลมผเช ยวชาญและกลมผใชงานทวไป ซ งคณภาพของระบบอยในระดบด ทงในดานความถกตองในการแสดง โมเดลตรงกบสญลกษณ (Marker) ความถกตองของลงคท เช อมโยงแตละ หนาเวบไซต ความถกตองของไฟลดาวนโหลดท เตรยมไวในหนาเวบไซต และความถกตองของคมอการใชงานท เตรยมไวในหนาเวบไซต ซ งตรงตามรายละเอยดความตองการของผเช ยวชาญและผใชงานตอนรวบรวมขอมลเพ อออกแบบและพฒนาระบบ

5.2.3. การประเมนคณภาพในดานลกษณะการใชงานของระบบ (Usability Test) โดยประเมนจากกลมผเช ยวชาญและกลมผใชงานทวไป ซ งมผลอยในระดบด ทงในดานการจดวางขอมลและตาแหนงบนห นาจอคอมพวเตอร การออกแบบหนาจอระบบ ความเหมาะสมของขนาดตวอกษรและการใชส ความสะดวกในการใชงานระบบ ความนาใชงานของระบบ และปรมาณขอมลในการนาเสนอในแตละหนาจอระบบไดเปนอยางด

5.2.4. การประเ มนคณภาพของระบบในดานประสท ธภาพ (Performance Test) โดยประเมนจากกลมผเช ยวชาญและกลมผใชงาน ทวไปอยในระดบด ทงในดานความเรวในการตอบสนองของระบบใน ภาพรวม ความเรวในการประมวลผลของสญลกษณ (Marker) ความเรวในการแสดงผลจากการเช องโยงลงคแตละหนาเวบไซต สงผลใหระบบมประสทธภาพมคณภาพในระดบด

5.3. ขอเสนอแนะ 5.3.1. สญลกษณ (Marker) ท ใชควรทาไฟล pat (Marker Segment) ท

ไมเกด 16 x 16 จะชวยในการแสดงผลไดเรวขน 5.3.2. แสงสวาง ควรใชแสงสวางสขาว หรออยท แจง ไมควรอย ใน

หองท แสงสวางนอยเกนไป จะชวยใหแสดงผลไดถกตอง 5.3.3. กระดาษท ใชพมพสญลกษณ (Marker) ควรใชกระดาษถาย

เอกสารทวไป สขาว หรอเอากระดาษแขงมาลองขางหลง จะชวยใหตอน ทดสอบเพมความสะดวกมากขน ไมโคงหรอพบ

5.3.4. ขนาดโมเดล 3 มตความทาใหขนาดและความระเอยดต า จะชวในการโหลดและแสดงผลไดรวดเรวขน

5.3.5. จานวนสญลกษณ (Marker) มผลตอการเปดเขาใชงานครง แรก ในสวนนผพฒนาม ความเหนวาควรพฒนาในสวนของซอรสโค ดให ดกวาน จะชวยทาใหระบบทางานไดเรวขน

5.3.6. ระบบแบบหดอานตวอกษรภาษาองกฤษเอถงแซด ควรมการพฒนาในดานเสยง เพ อใหผใชงานเกดความเพมความเขาใจ และดงดดในการใชงานมากยงขน

6. เอกสารอางอง [1] ธระพงษ ทาวหนอ . Augmented Reality (AR). คณะศกษาศาสตร สาขาสขศกษา, 2553. สบคนเม อวนท 23 พฤศจกายน 2553 จาก http://api.ning.com/files/U3Qni9orn8oP2K4mA OaoNdOcCDES3btFqGI OuUc0rrhIKLnCkU2s6pG8xnAmwnj6oJt8sMsneYeO0oJ*yrHiAqB6AmuMLE5t/AugmentedRealit1.pdf [2] วสนต เกยรตแสงทอง , พรรษพล พรหมมาศ และอนวตร เฉลมสกลกจ . การศกษาเทคโนโลยออคเมนตเตดเรยลรต กรณศกษาพฒนาเกมส “เมมการด”. สาขาวทยาการคอมพวเตอร คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลย ศรนครนทรวโรฒ ปการศกษา, 2552. สบคนเม อวนท 23 พฤศจกายน 2553 จาก http://facstaff.swu.ac.th/praditm/CP499_2552_AR.pdf [3] P. Fua and V. Lepetit, “Vision Based 3D Tracking and Pose Estimation for Mixed Reality”, (pp.1-22) in Emerging Technologies of Augmented Reality Interface and Design (M. Haller, M.Billinghurst and B. H. Thomas), Idea Group Publishing, 2007. [4] H. Kato, M. Billinghurst, Marker Tracking and HMD Calibration for a video-based Augmented Reality Conferencing System, In Proceedings of the 2nd International Workshop on Augmented Reality (IWAR 99). [5] ARToolKit [online]. Available : http://www.hitl.washington.edu /ARToolKit, (As of Febuary 2010). [6] Z. Zhang, A flexible new technique for camera calibration, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 22(11) : 1330-1334, 2000. [7] L. Shapiro and G. Stockman, Computer Vision, Prentice Hall, 2001