vorlesung 12 - casra · vorlesung 12. Überblick einleitung ... xrt 2.0 cbs se 135 123 150 124 532...
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Überblick Einleitung Psychophysik Wahrnehmung: Sinnesorgane
Prozesse und Grundprinzipien Sehen Hören Propriozeption Tastsinn Geschmackssinn Geruchssinn
Wahrnehmungsorganisation Wahrnehmungsinterpretation Aufmerksamkeit
Auditive Aufmerksamkeit Visuelle Aufmerksamkeit Zentrale Aufmerksamkeit
Objekterkennung Anwendungsbeispiel Luftsicherheit
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger 371
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Luftsicherheitstechnologie
Grosser technologischer Fortschritt in den letzten Jahrzehnten, vor allem im Bereich Röntgentechnologie
Gute Bildqualität Viele Bildverarbeitungsfunktionen
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Faktor Mensch
Die letzte Entscheidung fällt nach wie vor der Mensch.
Eine fundierte Aus- und Fortbildung ist daher besonders wichtig.
Dabei sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, um eine gute Performance an der Kontrollstelle zu erreichen.
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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Performance Faktoren
Performance
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lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
Performance
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lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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Bsp.: Visuelle Fähigkeiten
Effekt der RotationRotierte Objekte sind schwieriger zu erkennen. Die Fähigkeit zur mentalen Rotation ist dabei wichtig.
Schwaninger (2003), Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004)
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
SuperpositionErkennung von Objekten hängt ab von der Verdeckung durch andere Objekte (Superposition).
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Bsp.: Visuelle Fähigkeiten
Schwaninger (2003), Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004)
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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Bsp.: Visuelle Fähigkeiten
GepäckkomplexitätDie Erkennung von Objekten hängt ab von der Komplexität des Gepäcks.
Schwaninger (2003), Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004)
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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0.50
0.55
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0.65
0.70
0.75
0.80
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0.90
selected without X-Ray ORT selected with X-Ray ORT
Det
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(A
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0.65
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0.75
0.80
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selected without X-Ray ORT selected with X-Ray ORT
Det
ectio
n Pe
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ance
(AEffektivität des X-Ray ORT
Ohne X-Ray ORT Eignungsabklärung Mit X-Ray ORT Eignungsabklärung
Det
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Ergebnisse bei einem Zertifizierungstest zur Erkennung verbotener Gegenstände in Röntgenbildern
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Eignungsabklärung
Es gibt große Unterschiede zwischen Personen bezüglich ihrer Fähigkeiten Objekte bei Rotation, Superposition und hoher Gepäckkomplexität zu erkennen.
Test wie der X-Ray ORT sind wichtig für die Eignungsabklärung.
Weitere empfohlene Tests Farbtauglichkeit (z.B. Ishihara Test) Sehschärfetest Physische Leistungsfähigkeit Sprache, Kommunikation Belastbarkeit, Kundenorientiertheit, etc.
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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Performance Faktoren
Performance
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lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
Performance
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lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
Viele verbotene Gegen-stände sehen imRöntgenbild ganz andersaus.
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Schwaninger (2004b); Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004)
Die Bedeutung von Training (Beispiele)
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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Die Bedeutung von Training (Beispiele)
Viele verbotene Gegen-stände sehen imRöntgenbild ganzanders aus.
Schwaninger (2004b); Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004)
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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Anforderungen an eine Bilddatenbank
Eine Bilddatenbank mit Hunderten verschiedener verbotener Gegenstände abgebildet in zahlreichen und verschiedenen Ansichten ist wichtig.
Die Bilddatenbank sollte regelmäßig mit aktuellen verbotenen Gegenständen aktualisiert werden.
Beispiel: Bilddatenbanken von X-Ray Tutor:
Bilddatenbanken verschiedener X-Ray Tutor Versionen
Version Guns IEDs Knives Others Files FTI Images FTI-Bag Comb.XRT 2.0 CBS SE 135 123 150 124 532 6'384 19'152'000XRT 2.0 CBS PE 503 382 691 514 2'090 25'080 75'240'000XRT 2.0 HBS SE 510 510 6'120 18'360'000XRT 2.0 HBS PE 997 997 11'964 35'892'000
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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Individuell adaptives System
Bilder
OperatorAntworten
Bilddaten-bank
Daten
Work-Station
Schwaninger (2003c, 2004b, 2004c), Schwaninger & Hofer (2004)
Adaptives Computer-based Training(Beispiel: X-Ray Tutor)
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Individuell adaptiver Algorithmus von X-Ray Tutor
2. Schwierigere AnsichtenSchwaninger (2003c, 2004b)
3. Mehr Superposition
1. Einfache Ansicht
4. Höhere Gepäckkomplexität
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Grundlage von X-Ray Tutor: Lineares Modell(Schwaninger et al., 2007, 2008; Bolfing et al., 2008)
ROPCLSPVDDP 4321
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
Studie 1: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT)(Etwa 1 x 20 Minuten pro Woche während 9 Monaten)
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Michel, de Ruiter, Hogervorst, Koller, Moerland, & Schwaninger, A. (2007).© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
Studie 1: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT)(Etwa 1 x 20 Minuten pro Woche während 9 Monaten)
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Michel, de Ruiter, Hogervorst, Koller, Moerland, & Schwaninger, A. (2007).© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
Studie 2: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT)
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Trainings-gruppe XRT Training
Anderes CBTTest 2Test 1
Kontroll-gruppe
Forschungsfragen Zeigen sich ähnliche Ergebnisse wie bei der ersten Studie für die
Trainingsgruppe, welche mit X-Ray Tutor trainiert? Wie sind die Trainingseffekte bei der Kontrollgruppe, welche mit
einem anderen weit verbreiteten computer-based Training (CBT) System trainiert hat?
Hilft das Training neue verbotene Gegenstände zu erkennen?© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
Studie 2: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT)(1-2 x 20 Minuten pro Woche während 6 Monaten)
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Koller, Hardmeier, Michel, & Schwaninger (2007)© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
Studie 2: Effektivität von X-Ray Tutor(1-2 x 20 Minutes CBT per Week for about 6 Months)
Computer-based Training (CBT) kann ein sehr effektives Instrument zur Steigerung der Erkennungsleistung sein (ähnliche Ergebnisse in Studie 1 und 2 für Training mit X-Ray Tutor)
Training ist von spezieller Bedeutung für die Detektion von USBV. Nach entsprechendem Training, können diese gleich gut erkannt werden wie Schusswaffen.
Zusätzliche Analysen haben gezeigt, dass X-Ray Tutor Training ermöglicht neue verbotene Gegenstände zu erkenne, wenn sie visuell ähnlich zu den trainierten Objekten sind (Koller, Hardmeier, Michel, & Schwaninger, 2008).
ABER: Nicht alle Trainingssysteme sind gleich effektiv. Es zeigten sich große Unterschiede in der Effektivität zwischen X-Ray Tutor und anderen Trainingssystemen (Koller, Hardmeier, Michel, & Schwaninger, 2008).
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Performance Faktoren
Performance
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lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
Performance
Sup
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& Q
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ontro
lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
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Threat Image Projection (TIP)
TIP ist eine Softwarefunktion moderner Röntgenprüfgeräte. Ein fiktiver verbotener Gegenstand (fictional threat item, FTI)
wird in ein Röntgenbild eines realen Passagiergepäcks eingeblendet.
Röntgenbild eines realen Gepäcks
Fiktiver verbotener
Gegenstand (FTI)
+
Ergebnis am Bildschirm: FTI im Gepäck
=
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1. Generation TIP
HI-SCAN 1
HI-SCAN 2
HI-SCAN 3
HI-SCAN 4
HI-SCAN n
Röntgengeräte
1., 2. und 3. Generation TIP
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2. Generation TIP
Twisted-Pair
LANEthernet
IEEE 802.3u
HI-SCAN 1
HI-SCAN 2
HI-SCAN 3
HI-SCAN 4
HI-SCAN n
RöntgengeräteTIP Management System
1., 2. und 3. Generation TIP
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3. Generation TIP
Twisted-Pair
LANEthernet
IEEE 802.3u
3. Generation TIP ServerDiagnostisch, unterstützend, adaptiv
HI-SCAN 1
HI-SCAN 2
HI-SCAN 3
HI-SCAN 4
HI-SCAN n
CBT System• Anzeige verpasster Bilder• Spezifisches Training
RöntgengeräteTIP Management System
1., 2. und 3. Generation TIP
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TIP and adaptives CBT
Mit TIP wird ca. alle 50 Gepäckstücke ein FTI eingeblendet. Eine Person sieht daher nur ein paar FTIs pro Tag. TIP ist ein gutes Instrument zur Steigerung der Motivation und
Aufmerksamkeit. Es ist aber nicht sehr effektiv für Trainingszwecke.
Während 20 Minuten Training mit X-Ray Tutor sieht man etwa 100 verbotene Gegenstände. Das Training ist sehr effektiv was verschiedene Studien belegt haben.
Eine Kombination von TIP (Steigerung der Motivation und Aufmerksamkeit) und X-Ray Tutor (adaptives computer-based Training) wäre ideal!
Dies wurde verwirklicht mit 3i-TIP.
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410
LANEthernet
IEEE 802.3u
3i-TIP Server• Individuell adaptiver Algorithmus• Bildverarbeitung• Integration mit X-Ray Tutor (ver-
passte Röntgenbilder)
HI-SCAN 1
HI-SCAN 2
HI-SCAN 3
HI-SCAN 4
HI-SCAN n
X-Ray Tutor (XRT)• Anzeige verpasster Bilder• Spezifisches individuell adaptives
Training
Röntgengeräte TIP DataVis
Das 3i-TIP System ist installiert in Brüssel,Malmö, Stockholm und Zürich
3i-TIPServer
HMS
3. Generation TIP (3i-TIP)
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Dual-Mode 3rd Generation TIP
Adaptive ModeStarts with easy viewpoints Increases view difficulty based on achievements
during training with adaptive CBTMissed TIP images are shown in adaptive CBT
Testing ModeSeparate set of TIP imagesSame FTIs for all screeners but in different orderMore reliable performance measurement
Schwaninger (2004b)
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Performance Faktoren
Performance
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lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
Performance
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lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
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Praktische Tests und Realtests
Menschen versagen oft, wenn etwas Unerwartetes geschieht.
Es sollten regelmäßig praktische Tests und Realtests mit verbotenen Gegenständen durchgeführt werden.
Eignungsabklärung und computer-based Training sind notwendige aber nicht hinreichende Bedingungen für gute Performance!
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Performance Faktoren
Performance
Sup
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sion
& Q
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ätsk
ontro
lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
Performance
Sup
ervi
sion
& Q
ualit
ätsk
ontro
lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
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Supervision & Qualitätskontrolle
Supervision und Qualitätskontrolle sind wichtig, um die Effektivität der verschiedenen Performance Faktoren zu gewährleisten.
Qualitätstests sollen fair, reliabel (zuverlässig), valide und standardisiert sein.
Die Competency Assessment Working Group der InterTAG hat dazu ein internationales White Paper verfasst.
Dieses White Paper wurde in ECAC Doc 30 aufgenommen und von der ICAO übernommen.
Bitte verwenden Sie dieses Dokument um sicherzustellen, dass Qualitätstests fair, reliabel, valide und standardisiert sind.
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Zusammenfassung
Performance
Sup
ervi
sion
& Q
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ontro
lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)
Computer Based Training(Wissen)
Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)
Praktische Tests(Korrekte Reaktion)
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Zusammenfassung Das teuerste Gerät nützt wenig, wenn das Personal, welches das
Gerät bedient, nicht gut ausgebildet ist. Es gibt große Unterschiede zwischen Personen in Bezug auf ihre
Fähigkeit eine gute Performance an der Kontrollstelle zu leisten -> wissenschaftlich fundierte Tests sind wichtig für die Eignungsabklärung.
Viele verbotene Gegenstände sehen im Röntgenbild ganz anders aus als im Alltag effizientes und effektives computer-based Training (CBT) ist sehr wichtig.
TIP ist ein nützliches Instrument zur Steigerung der Motivation und Aufmerksamkeit. TIP der 3. Generation ist verbunden mit CBT für eine gezielte Steigerung der Performance.
Regelmäßige praktische Tests und Realtests sind wichtig, damit die richtige Reaktion im Ernstfall trainiert wird.
Supervision und Qualitätskontrolle sind wichtig, um die Effektivität der verschiedenen Performance Faktoren zu gewährleisten.
© 2015 Prof. Dr. Adrian Schwaninger
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