Vorlesung 12 - CASRA · Vorlesung 12. Überblick Einleitung ... XRT 2.0 CBS SE 135 123 150 124 532 6'384 19'152'000 XRT 2.0 CBS PE 503 382 691 514 2'090 25'080 75'240'000 XRT 2.0

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Vorlesung 12

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

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Anwendungsbeispiel: Luftsicherheitskontrollen

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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.


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Performance Faktoren

Performance

Sup

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sion

& Q

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ontro

lle Eignungsabklärung(Fähigkeiten)

Computer Based Training(Wissen)

Threat Image Projection(Motivation & Aufmerksamkeit)

Praktische Tests(Korrekte Reaktion)

Performance

Sup

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Film UZH (2006)


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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)


SuperpositionErkennung von Objekten hängt ab von der Verdeckung durch andere Objekte (Superposition).

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GepäckkomplexitätDie Erkennung von Objekten hängt ab von der Komplexität des Gepäcks.



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X-Ray Object Recognition Test (ORT)


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0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

selected without X-Ray ORT selected with X-Ray ORT

Det

ectio

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rform

ance

(A

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0.85

0.90

selected without X-Ray ORT selected with X-Ray ORT

Det

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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.


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Performance

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Performance

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Die Bedeutung von Training (Beispiele)


Viele verbotene Gegen-stände sehen imRöntgenbild ganz andersaus.

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Schwaninger (2004b); Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004)



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Viele verbotene Gegen-stände sehen imRöntgenbild ganzanders aus.

Schwaninger (2004b); Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004)


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Effekte der Rotation

Thompson (1980); Schwaninger (1998)


388

Effekte der Rotation


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ho00 ho45 ho85

vh45ve45 ve85

Dolch 29 cm


390

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


391

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)


392

Individuell adaptiver Algorithmus von X-Ray Tutor

2. Schwierigere AnsichtenSchwaninger (2003c, 2004b)

3. Mehr Superposition

1. Einfache Ansicht

4. Höhere Gepäckkomplexität


393

Grundlage von X-Ray Tutor: Lineares Modell(Schwaninger et al., 2007, 2008; Bolfing et al., 2008)

ROPCLSPVDDP 4321


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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Nachrichtenbeiträgeim Kanadischen Fernsehen


400


Performance

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ontro





Performance

Sup

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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

=





405

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


406

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



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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



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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.


409

3. Generation TIP (3i-TIP)


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)


411

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

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Performance

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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

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Performance

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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

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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.


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Vorlesung 12 - CASRA · Vorlesung 12. Überblick Einleitung ... XRT 2.0 CBS SE 135 123 150 124 532 6'384 19'152'000 XRT 2.0 CBS PE 503 382 691 514 2'090 25'080 75'240'000 XRT 2.0