Reliability and consistency affect the integration of visual depth cues

Abstract Originalsprache (englisch) Visual perception relies on a two-dimensional projection of the viewed scene on the retinas of both eyes. Thus, visual depth has to be reconstructed from a number of different cues that are subsequently integrated to obtain robust depth percepts. Existing models of sensory integration are mainly based on the reliabilities of individual cues and disregard potential cue interactions. In the current study, an extended Bayesian model is proposed that takes into account both cue reliability and consistency. Four experiments were carried out to test this model's predictions. Observers had to judge visual displays of hemi-cylinders with an elliptical cross section, which were constructed to allow for an orthogonal variation of several competing depth cues. In Experiment 1 and 2, observers estimated the cylinder's depth as defined by shading, texture, and motion gradients. The degree of consistency among these cues was systematically varied. It turned out that the extended Bayesian model provided a better fit to the empirical data compared to the traditional model which disregards covariations among cues. To circumvent the potentially problematic assessment of single-cue reliabilities, Experiment 3 used a multiple-observation task, which allowed for estimating perceptual weights from multiple-cue stimuli. Using the same multiple-observation task, the integration of stereoscopic disparity, shading, and texture gradients was examined in Experiment 4. It turned out that less reliable cues were downweighted in the combined percept. Moreover, a specific influence of cue consistency was revealed. Shading and disparity seemed to be processed interactively while other cue combinations could be well described by additive integration rules. These results suggest that cue combination in visual depth perception is highly flexible and depends on single-cue properties as well as on interrelations among cues. The extension of the traditional cue combination model is defended in terms of the necessity for robust perception in ecologically valid environments and the current findings are discussed in the light of emerging computational theories and neuroscientific approaches.

Sensorische Erfassung von Grünlandbiomassen als Grundlage für ein teilflächenspezifisches Management im Ökologischen Landbau

Vor dem Hintergund der Integration des wissensbasierten Managementsystems Precision Farming in den Ökologischen Landbau wurde die Umsetzung bestehender sowie neu zu entwickelnder Strategien evaluiert und diskutiert. Mit Blick auf eine im Precision Farming maßgebende kosteneffiziente Ertragserfassung der im Ökologischen Landbau flächenrelevanten Leguminosen-Grasgemenge wurden in zwei weiteren Beiträgen die Schätzgüten von Ultraschall- und Spektralsensorik in singulärer und kombinierter Anwendung analysiert. Das Ziel des Precision Farming, ein angepasstes Management bezogen auf die flächeninterne Variabilität der Standorte umzusetzen, und damit einer Reduzierung von Betriebsmitteln, Energie, Arbeit und Umwelteffekten bei gleichzeitiger Effektivitätssteigerung und einer ökonomischen Optimierung zu erreichen, deckt sich mit wesentlichen Bestrebungen im Ökogischen Landbau. Es sind vorrangig Maßnahmen zur Erfassung der Variabilität von Standortfaktoren wie Geländerelief, Bodenbeprobung und scheinbare elektrische Leitfähigkeit sowie der Ertragserfassung über Mähdrescher, die direkt im Ökologischen Landbau Anwendung finden können. Dagegen sind dynamisch angepasste Applikationen zur Düngung, im Pflanzenschutz und zur Beseitigung von Unkräutern aufgrund komplexer Interaktionen und eines eher passiven Charakters dieser Maßnahmen im Ökologischen Landbau nur bei Veränderung der Applikationsmodelle und unter Einbindung weiterer dynamischer Daten umsetzbar. Beispiele hiefür sind einzubeziehende Mineralisierungsprozesse im Boden und organischem Dünger bei der Düngemengenberechnung, schwer ortsspezifisch zuzuordnende präventive Maßnamen im Pflanzenschutz sowie Einflüsse auf bodenmikrobiologische Prozesse bei Hack- oder Striegelgängen. Die indirekten Regulationsmechanismen des Ökologischen Landbaus begrenzen daher die bisher eher auf eine direkte Wirkung ausgelegten dynamisch angepassten Applikationen des konventionellen Precision Farming. Ergänzend sind innovative neue Strategien denkbar, von denen die qualitätsbezogene Ernte, der Einsatz hochsensibler Sensoren zur Früherkennung von Pflanzenkrankheiten oder die gezielte teilflächen- und naturschutzorientierte Bewirtschaftung exemplarisch in der Arbeit vorgestellt werden. Für die häufig große Flächenanteile umfassenden Leguminosen-Grasgemenge wurden für eine kostengünstige und flexibel einsetzbare Ertragserfassung die Ultraschalldistanzmessung zur Charakterisierung der Bestandeshöhe sowie verschiedene spektrale Vegetationsindices als Schätzindikatoren analysiert. Die Vegetationsindices wurden aus hyperspektralen Daten nach publizierten Gleichungen errechnet sowie als „Normalized Difference Spectral Index“ (NDSI) stufenweise aus allen möglichen Wellenlängenkombinationen ermittelt. Die Analyse erfolgte für Ultraschall und Vegetationsindices in alleiniger und in kombinierter Anwendung, um mögliche kompensatorische Effekte zu nutzen. In alleiniger Anwendung erreichte die Ultraschallbestandeshöhe durchweg bessere Schätzgüten, als alle einzelnen Vegetationsindices. Bei den letztgenannten erreichten insbesondere auf Wasserabsorptionsbanden basierende Vegetationsindices eine höhere Schätzgenauigkeit als traditionelle Rot/Infrarot-Indices. Die Kombination beider Sensorda-ten ließ eine weitere Steigerung der Schätzgüte erkennen, insbesondere bei bestandesspezifischer Kalibration. Hierbei kompensieren die Vegetationsindices Fehlschätzungen der Höhenmessung bei diskontinuierlichen Bestandesdichtenänderungen entlang des Höhengradienten, wie sie beim Ährenschieben oder durch einzelne hochwachsende Arten verursacht werden. Die Kombination der Ultraschallbestandeshöhe mit Vegetationsindices weist das Potential zur Entwicklung kostengünstiger Ertragssensoren für Leguminosen-Grasgemenge auf. Weitere Untersuchungen mit hyperspektralen Vegetationsindices anderer Berechnungstrukturen sowie die Einbindung von mehr als zwei Wellenlängen sind hinsichtlich der Entwicklung höherer Schätzgüten notwendig. Ebenso gilt es, Kalibrierungen und Validationen der Sensorkombination im artenreichen Grasland durchzuführen. Die Ertragserfassung in den Leguminosen-Grasgemengen stellt einen wichtigen Beitrag zur Erstellung einer Ertragshistorie in den vielfältigen Fruchtfolgen des Ökologischen Landbaus dar und ermöglicht eine verbesserte Einschätzung von Produktionspotenzialen und Defizitarealen für ein standortangepasstes Management.

SEMT - Sensorische Erkennung der Materialart und Erfassung der Trennflächen

Das Ziel des Projektes SEMT ist die Unterstützung der qualitätsrelevanten Gewinnung durch Erkennung der Materialarten und der dazwischen liegenden Trennfläche (Schichtgrenze) während des Grabvorganges als Geräteführerhilfe und zur Verfeinerung zukünftiger Tagebaumodelle. Die in Echtzeit erfolgende Erkennung des anstehenden Materials, der Trennflächen und die während des Grabvorgangs erfolgende Vorauserkundung in die Tiefe bilden die Basis für weitere Automatisierungsvorhaben und Prozessoptimierungen in der gesamten Abbaukette von Gewinnung, Transport, Lagerung und Verkippung. Zur Auswahl einer geeigneten Sensorik wurde eine Vorstudie mit anschließender Wertung in Bezug auf die Leistungsanforderungen und Einsatzbedingungen am Schaufelradbagger durchgeführt. Die aus dieser Studie als theoretisch geeignet erscheinenden Sensoriken Georadar und Geoelektrik mussten in Feldversuchen ihre praktische Eignung für SEMT nachweisen. Dieser Bericht gibt eine Übersicht über die durchgeführten Feldversuche mit den dazugehörigen Ergebnissen und einen Ausblick auf die mögliche Integration der Sensoriken am Schaufelradbagger.

Task profiling : A task-Based approach to measuring the integration of ICT in the classroom

The measurement of ICT (information and communication technology) integration is emerging as an area of research interest with such systems as Education Queensland including it in their recently released list of research priorities. Studies to trial differing integration measurement instruments have taken place within Australia in the last few years, particularly Western Australia (Trinidad, Clarkson, & Newhouse, 2004; Trinidad, Newhouse & Clarkson, 2005), Tasmania (Fitzallen 2005) and Queensland (Finger, Proctor, & Watson, 2005). This paper will add to these investigations by describing an alternate and original methodological approach which was trialled in a small-scale pilot study conducted jointly by Queensland Catholic Education Commission (QCEC) and the Centre of Learning Innovation, Queensland University of Technology (QUT) in late 2005. The methodology described is based on tasks which, through a process of profiling, can be seen to be artefacts which embody the internal and external factors enabling and constraining ICT integration.

Perceptions of Integration: What the Literature Says and What Stakeholders See

This paper compares perceptions of integrated marketing communication (IMC) to establish whether consumers perceive integration in the same way as the literature. It begins by reviewing the literature to identify shared assumptions about integration and factors thought to contribute to the integration of marketing communication and, in an experiment, compares these with the perceptions of consumers. Many of the shared assumptions in the literature have been supported by the findings of this study. Integration has been demonstrated to be both a strategy and a tactic. The strategic side is part of a management process and is unable to be observed by consumers from the marketing communication output. Consumers can, however, identify the tactics and are able to recall a number of integration factors such as logo, corporate colours and image. Consumers in the total message integration groups perceived the messages they received as more integrated than those in partial integration or no integration groups.

Work integrated learning for design : a scholarship of integration

Within an action research framework, this paper describes the conceptual basis for developing a crossdisciplinary pedagogical model of higher education/industry engagement for the built environment design disciplines including architecture, interior design, industrial design and landscape architecture. Aiming to holistically acknowledge and capitalize on the work environment as a place of authentic learning, problems arising in practice are understood as the impetus, focus and ‘space’ for a process of inquiry and discovery that, in the spirit of Boyer’s ‘Scholarship of Integration’, provides for generic as well as discipline-specific learning.

Professional development for the integration of biotechnology education

Views on the nature and relevance of science education have changed significantly over recent decades. This has serious implications for the way in which science is taught in secondary schools, particularly with respect to teaching emerging topics such as biotechnology, which have a socio-scientific dimension and also require novel laboratory skills. It is apparent in current literature that there is a lack of adequate teacher professional development opportunities in biotechnology education and that a significant need exists for researchers to develop a carefully crafted and well supported professional development design which will positively impact on the way in which teachers engage with contemporary science. This study used a retrospective case study methodology to document the recent evolution of modern biotechnology education as part of the changing nature of science education; examine the adoption and implementation processes for biotechnology education by three secondary schools; and to propose an evidence based biotechnology professional development model for science educators. Data were gathered from documents, one-on-one interviews and focus group discussions. Analysis of these data has led to the proposal of a biotechnology professional development model which considers all of the key components of science professional development that are outlined in the literature, as well as the additional components which were articulated by the educators studied. This research is timely and pertinent to the needs of contemporary science education because of its recognition of the need for a professional development model in biotechnology education that recognizes and addresses the content knowledge, practical skills, pedagogical knowledge and curriculum management components.

ICT integration and teachers' confidence in using ICT for teaching and learning in Queensland state schools

Information and communication technology (ICT) curriculum integration is the apparent goal of an extensive array of educational initiatives in all Australian states and territories. However, ICT curriculum integration is neither value neutral nor universally understood. The literature indicates the complexity of rationales and terminology that underwrite various initiatives; various dimensions and stages of integration; inherent methodological difficulties; obstacles to integration; and significant issues relating to teacher professional development and ICT competencies (Jamieson-Proctor, Watson, & Finger, 2003). This paper investigates the overarching question: Are ICT integration initiatives making a significant impact on teaching and learning in Queensland state schools? It reports the results from a teacher survey that measures the quantity and quality of student use of ICT. Results from 929 teachers across all year levels and from 38 Queensland state schools indicate that female teachers (73% of the full time teachers in Queensland state schools in 2005) are significantly less confident than their male counterparts in using ICT with students for teaching and learning, and there is evidence of significant resistance to using ICT to align curriculum with new times and new technologies. This result supports the hypothesis that current initiatives with ICT are having uneven and less than the desired results system wide. These results require further urgent investigation in order to address the factors that currently constrain the use of ICT for teaching and learning.