Vorlesung Prof. Dr. Adrian Schwaninger 370

Vorlesung 12 370

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 371

Anwendungsbeispiel: Luftsicherheitskontrollen 372

Luftsicherheitstechnologie Grosser technologischer Fortschritt in den letzten Jahrzehnten, vor allem im Bereich Röntgentechnologie Gute Bildqualität Viele Bildverarbeitungsfunktionen 373

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. 374

Performance Faktoren Supervision & Qualitätskontrolle Eignungsabklärung (Fähigkeiten) Computer Based Training (Wissen) Threat Image Projection (Motivation & Aufmerksamkeit) Praktische Tests (Korrekte Reaktion) Performance 375

Film UZH (2006) 376

Bsp.: Visuelle Fähigkeiten Effekt der Rotation Rotierte Objekte sind schwieriger zu erkennen. Die Fähigkeit zur mentalen Rotation ist dabei wichtig. Schwaninger (2003), Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004) 377

Bsp.: Visuelle Fähigkeiten Superposition Erkennung von Objekten hängt ab von der Verdeckung durch andere Objekte (Superposition). Schwaninger (2003), Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004) 378

Bsp.: Visuelle Fähigkeiten Gepäckkomplexität Die Erkennung von Objekten hängt ab von der Komplexität des Gepäcks. Schwaninger (2003), Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004) 379

X-Ray Object Recognition Test (ORT) 380

Effektivität des X-Ray ORT 0.90 Detektionsleistung Detection Performance (A ) (A 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 Ergebnisse bei einem Zertifizierungstest zur Erkennung verbotener Gegenstände in Röntgenbildern 0.50 Ohne X-Ray selected ORT without Eignungsabklärung X-Ray ORT Mit X-Ray selected ORT with Eignungsabklärung X-Ray ORT 381

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. 382

Die Bedeutung von Training (Beispiele) 384

Die Bedeutung von Training (Beispiele) Viele verbotene Gegenstände sehen im Röntgenbild ganz anders aus. Schwaninger (2004b); Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004) 385

Die Bedeutung von Training (Beispiele) Viele verbotene Gegenstände sehen im Röntgenbild ganz anders aus. Schwaninger (2004b); Schwaninger, Hardmeier & Hofer (2004) 386

Effekte der Rotation Thompson (1980); Schwaninger (1998) 387

Effekte der Rotation 388

Dolch 29 cm ho00 ho45 ho85 ve45 ve85 vh45 389

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: Version Guns IEDs Knives Others Files FTI Images FTI-Bag Comb. XRT 2.0 CBS SE 135 123 150 124 532 6'384 19'152'000 XRT 2.0 CBS PE 503 382 691 514 2'090 25'080 75'240'000 XRT 2.0 HBS SE 510 510 6'120 18'360'000 XRT 2.0 HBS PE 997 997 11'964 35'892'000 Bilddatenbanken verschiedener X-Ray Tutor Versionen 390

Adaptives Computer-based Training (Beispiel: X-Ray Tutor) Bilddatenbank Work- Station Bilder Daten Operator Antworten Individuell adaptives System Schwaninger (2003c, 2004b, 2004c), Schwaninger & Hofer (2004) 391

Individuell adaptiver Algorithmus von X-Ray Tutor 3. Mehr Superposition 4. Höhere Gepäckkomplexität 1. Einfache Ansicht Schwaninger (2003c, 2004b) 2. Schwierigere Ansichten 392

Grundlage von X-Ray Tutor: Lineares Modell (Schwaninger et al., 2007, 2008; Bolfing et al., 2008) DP VD SP CL OP 1 2 3 4 R 393

Studie 1: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT) (Etwa 1 x 20 Minuten pro Woche während 9 Monaten) Michel, de Ruiter, Hogervorst, Koller, Moerland, & Schwaninger, A. (2007). 394

Studie 1: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT) (Etwa 1 x 20 Minuten pro Woche während 9 Monaten) Michel, de Ruiter, Hogervorst, Koller, Moerland, & Schwaninger, A. (2007). 395

Studie 2: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT) Trainingsgruppe Kontrollgruppe Test 1 XRT Training Anderes CBT Test 2 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? 396

Studie 2: Effektivität von X-Ray Tutor (XRT) (1-2 x 20 Minuten pro Woche während 6 Monaten) Koller, Hardmeier, Michel, & Schwaninger (2007) 397

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). 398

Nachrichtenbeiträge im Kanadischen Fernsehen 399

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 401

1., 2. und 3. Generation TIP Röntgengeräte HI-SCAN 1 HI-SCAN 2 HI-SCAN 3 HI-SCAN 4 HI-SCAN n 1. Generation TIP 405

1., 2. und 3. Generation TIP Röntgengeräte TIP Management System HI-SCAN 1 HI-SCAN 2 HI-SCAN 3 HI-SCAN 4 LAN Ethernet IEEE 802.3u HI-SCAN n Twisted-Pair 2. Generation TIP 406

1., 2. und 3. Generation TIP Röntgengeräte TIP Management System HI-SCAN 1 HI-SCAN 2 HI-SCAN 3 HI-SCAN 4 LAN Ethernet IEEE 802.3u 3. Generation TIP Server Diagnostisch, unterstützend, adaptiv HI-SCAN n Twisted-Pair 3. Generation TIP CBT System Anzeige verpasster Bilder Spezifisches Training 407

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. 408

3. Generation TIP (3i-TIP) 409

3. Generation TIP (3i-TIP) Röntgengeräte TIP DataVis HI-SCAN 1 HI-SCAN 2 HI-SCAN 3 HI-SCAN 4 HMS LAN Ethernet IEEE 802.3u 3i-TIP Server 3i-TIP Server Individuell adaptiver Algorithmus Bildverarbeitung Integration mit X-Ray Tutor (verpasste Röntgenbilder) HI-SCAN n Das 3i-TIP System ist installiert in Brüssel, Malmö, Stockholm und Zürich X-Ray Tutor (XRT) Anzeige verpasster Bilder Spezifisches individuell adaptives Training 410

Dual-Mode 3 rd Generation TIP Adaptive Mode Starts with easy viewpoints Increases view difficulty based on achievements during training with adaptive CBT Missed TIP images are shown in adaptive CBT Testing Mode Separate set of TIP images Same FTIs for all screeners but in different order More reliable performance measurement Schwaninger (2004b) 411

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! 413

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. 415

Zusammenfassung Supervision & Qualitätskontrolle Eignungsabklärung (Fähigkeiten) Computer Based Training (Wissen) Threat Image Projection (Motivation & Aufmerksamkeit) Praktische Tests (Korrekte Reaktion) Performance 416

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. 417