I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o be r   20 20 ,   pp .   150 ~ 15 7   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 1 . pp 150 - 15 7             150       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   N e u t r a l   e x p r e ssi o n   s y n t h e s i s us i n g   k e r n e l   a c t i v e   sh a p e   m o d e l       M ar c e l l a   P e t e r ,   Jac e y - Lyn n   M i n o i ,   S u r i an i   A b   R ah m an   F a c ul t y   o f   C o m put e r   S c i e nc e   a nd   I nf o r m a t i o T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   S a r a w a k ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e F eb   26 ,   2 020   R e v i s e Ma r   27 ,   20 20   A c c e pt e A pr   1 3 ,   2020       T hi s   pa p e r   p r e s e n t s   a   m o di f i e k e r ne l - b a s e A c t i v e   S ha pe   M o de l   f o r   ne ut r a l i z i ng   a nd  s y nt he s i z i ng   f a c i a l   e xp r e s s i o ns .   I r e c e nt   de c a de s ,   f a c i a l   i de n t i t y   a nd  e m o t i o na l   s t udi e s   ha v e   g a i ne i n t e r e s t   f r o m   r e s e a r c he r s ,   e s pe c i a l l y   i t he   w o r ks   o f   i nt e g r a t i ng   hum a e m o t i o ns   a n m a c hi n e   l e a r n i ng   t o   i m pr o v e   t he   c ur r e nt   l i f e s t y l e .   I t   i s   kno w t ha t   f a c i a l   e x pr e s s i o ns   a r e   o f t e a s s o c i a t e w i t f a c e   r e c o g ni t i o s y s t e m s   w i t po o r   r e c o g ni t i o r a t e .   I t h i s   r e s e a r c h,   a   m e t ho o f   a   m o di f i e ke r ne l - ba s e a c t i v e   s ha pe   m o de l   ba s e o s t a t i s t i c a l - b a s e a pp r o a c i s   i n t r o duc e t o   s y nt he s i z e   ne u t r a l   ( ne ut r a l i z e )   e xpr e s s i o ns   f r o m   e xpr e s s i o na l   f a c e s ,   w i t t he   a i m   t o   i m pr o v e   t he   f a c e   r e c o g ni t i o r a t e .   A e xpe r i m e nt a l   s t u dy   w a s   c o nduc t e us i ng   3D   g e o m e t r i c   f a c i a l   d a t a s e t s   t o   e v a l u a t e   t he   p r o po s e m o di f i e m e t ho d.   T h e   e x pe r i m e n t a l   r e s ul t s   ha v e   s ho w a   s i g ni f i c a n t   i m p r o v e m e nt   o t h e   r e c o g ni t i o r a t e s .   Ke y w or d s :   3D   f a c e   F a c i a l   s y n t h e s i s   K e rn e l   P CA   K e rn e l - b a s e A S M   N e ut ra l   e xp r e s s i o n   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   J a c e y - L y n n   M i n o i ,   F a c ul t y   of   Co m put e r   S c i e n c e   &   I n f o r m a t i o n   T e c hn o l o g y ,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   S a ra w a k,     94300  K o t a   S a m a ra ha n,   S a ra w a k,   M a l a y s i a .   E m a i l :   j a c e y @ un i m a s . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     S uc c e s s f ul   f a c e   r e c o gn i t i o n   s y s t e m s   s h o ul h a v e   t h e   a b i l i t y   t h a n d l e   m ul t i pl e   v a ri a t i o n s   [1]     t h a t   po s s i b l y   e xi s t   w i t hi n   a   ra n ge   o f   di f fe r e n t   i m a ge s   of   t he   s a m e   f a c e   [2],   s uc h   a s   f a c i a l   e xp r e s s i o n s   [3]    a n o c c l us i o n s   [4] .   B y   i n t e g r a t i n g   f a c i a l   e xp r e s s i o n s   i f a c i a l   s y n t h e s i s   f o r   f a c e   r e c o gn i t i o n ,   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s y s t e m ,   i n   t e r m s   o f   f a c e   i de n t i f i c a t i o n ,   c a n   b e   i m p r o v e d.   E x i s t i ng  s uc c e s s f ul   f a c i a l   r e c o gn i t i o n   s y s t e m s   [5 - 7]  ut i l i z e e xpr e s s i o n l e s s   o r   n e ut ra l i z e   f a c i a l   e xp r e s s i o n   a s   t r a i ni n s e t   t o   a c h i e v e   a   h i g h e r   r a t e   of  r e c o gn i t i o n.   F a c i a l   e xpr e s s i o n   s y n t h e s i s   i s   a   m e t h o fo r   c o n s t r uc t i ng  n e w   f a c e   s h a pe   f r o m   a   gi v e n   f a c e   w i t h o ut   a f f e c t i n f a c i a l   c h a ra c t e r i s t i c s   of   t h e   i n i t i a l   f a c e   [6] .   S y n t h e s i z i n f a c i a l   e xp r e s s i o n   i s   a   c ha l l e n g i n g   t a s a nd  w o ul r e qui r e   h i g h   c o m put a t i o na l   t o   ge n e ra t e   a   r e a l i s t i c   f a c i a l   e xp r e s s i o n .   A c c o r di n t o   [8],     t h e   pe r f o r m a n c e   of   e xpr e s s i ve   f a c e   r e c o gn i t i o w i t a   s i ngl e   n e ut ra l   s a m pl e   i n   ga l l e r y   pe r   s ub j e c t   c o ul be   e nh a n c e   by   s y n t h e s i z i n n e ut ra l   f a c i a l   e xpr e s s i o n.   O t h e r   t ha n   t h e   s y n t h e s i s   o f   f a c i a l   e xpr e s s i o n ,   3D   f a c e   m o de l   h a s   a l s o   be e n   us e t o   s y n t h e s i z e   f a c i a l   a gi n [9] .   T h e   t a r ge t   f a c e   i s   s y n t h e s i z e t o   a   s pe c i f i c   a ge   pa r a m e t e b e fo r e   pe r f o r m i n f a c e   r e c o gn i t i o n.     T h e r e   a r e   v a r i o us   a pp r o a c h e s   [10 - 13]   t ha t   h a v e   b e e n   p r o po s e t o   s y n t h e s i z e   b e t t e r   f a c i a l   e xpr e s s i o n s .   T h e s e   i n c l ude   s t a t i s t i c a l - b a s e a pp r o a c h e s   [14 15] .   M o s t   o f   t h e   a pp r o a c h e s   i n c o r po r a t e l i n e a r   m e t h o d,   s uc h   a s   t h e   P r i n c i pa l   Co m po n e nt   A na l y s i s   (P CA [16]  o r   n o n l i n e a r   m e t h o d,   s uc h   a s   K e rn e l   P CA   [17].   P CA   i s   us e fo r   v a r i o us   pu r po s e s   s uc h   a s   fo r   e xt r a c t i ng  f a c i a l   fe a t u r e s   [18]  f r o m   a n   i n pu t ,   t ra n s f o r m i ng  t h e   e xt r a c t e d a t a   t o   r e p r e s e n t   a   f a c e   m o de l   a nd  s ub s e que n t l y   e xt e n de i n   a pp l i c a t i o n s   f o r   i n s t a n c e   i n   t h e   f a c e   r e c o gn i t i o n   s y s t e m .   H ow e v e r ,   s e ve r a l   i s s ue s   a r i s e   i n   l i n e a r   m e t h o ds   a n t h a t   t h e   l i n e a r   t r a n s f o r m a t i o n s   m a y   l e a t o   s o m e   i n f o r m a t i o n   l o s t   a l o ng  t h e   w a y   [19].   A pa rt   f r o m   t h a t ,   t h e   na t u r e   o f   h um a n   f a c e   i s   t o o   c o m pl e t o   b e   e xpr e s s e by   u s i n o n l y   l i n e a r   m e t h o ds .   K e rn e l   P CA   a l l o w s   a   ge n e r a l i z a t i o n   o t h e   l i n e a r   m e t h o t r e duc e   di m e n s i o n   i n   a   n o n l i n e a r   w a y .   S c h ö l ko pf   e t   a l .   [17]   p r o po s e t h e   ke rn e l   P CA   w h i c h   ha s   t h e n   b e c a m e   w i de l y   us e fo r   n o nl i n e a f e a t u r e   e xt ra c t i o m e t h o i n   t h e   f a c e   r e c o gn i t i o n   s y s t e m   a nd  t o   de v e l o a   n o n l i n e a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Ne ut r a l   e x pr e s s i on   s y n t he s i s   us i n k e r n e l   ac t i v e   s hap e   m od e l   ( Mar c e l l a   P e t e r )   151   s h a pe   m o de l   o f   f a c e s .   T h e   ke rn e l   i s   e qui v a l e n t   t o   t h e   m e t h o a pp l i e i S uppo rt   V e c t o r   M a c h i n e   [20 ],   a n i t   ha s   b e e n   p r o v e n   t o   b e   us e f ul   fo r   v a r i o us   a ppl i c a t i o n s   i de - no i s i n g   [21]   a nd  da t a   c l a s s i f i c a t i o n   [ 22] .     T h e   s y n t h e s i s   o f   e xpr e s s i o n s   t hr o ugh  s t a t i s t i c a l   m o de l   i s   b a s e o n   a   c o l l e c t i o n   o f   f a c e s   da t a b a s e .     It   c o ul b e   d o n e   be c a us e   of   t w i m po r t a n t   f a c t o r s :   t h e   i nput   da t a   a nd  t h e   s h a pe   pa r a m e t e r s .   T h e   s ha pe   pa r a m e t e r   i s   de r i v e v i a   a   s h a pe   m o de l   t be   us e a s   i n put   da t a   f o r   o t h e r   p r o c e s s   s uc h   a s   f a c e   i de n t i f i c a t i o n   o ge o m e t r i c   m a ni pu l a t i o n.   S e ve r a l   e xa m p l e s   of  s t a t i s t i c a l - b a s e m e t h o a r e   t h e   A c t i v e   S h a pe   M o de l   (A S M )   [14]   a nd  m o r p h a b l e   m o de l   [11] .   A S M   i s   o n e   o f   t h e   w e l l - k n o w n   m e t h o ds   us e i n   c o m put e r   v i s i o n   f o r   di s c ov e r i ng  de f o r m a t i o n   p a t t e rn   o f   a n   o b j e c t   by   i t e r a t i v e l y   de fo r m s   t o   f i t   a n   e xa m pl e   o f   ob j e c t   i n t o   a   n e w   i m a ge   [14].   A   s e t   o f   p o i n t s   i s   us e t o   r e p r e s e n t   t h e   ob j e c t   a n t h e n   c o n t r o l l e by   t h e   s ha pe   m o de l   s o   t h a t     t h e   v a ri a t i o c a n   b e   s e e n   i n   a   t ra i ni n s e t   o f   l a b e l l e e xa m p l e s .   T h e   A S M   us e s   P CA   t o   c a pt u r e   t h e   s t a t i s t i c s   of   t h e   t ra i ni n s ha pe s .   D ue   t o   t h e   l i m i t a t i o n   o f   P CA   a s   l i n e a m o de l   [15],   ke rn e l   P CA   i s   f a vo r e d   a s   n o n l i n e a a l t e rna t i v e   t o   l i n e a r   P CA   a s   p r e - i m a ge   f o r   m o de l   c o n s t ruc t i o n   i n   A S M .   E xi s t i n r e s e a r c h e s   r e c o gn i z e     t h e   c ri t i c a l   r o l e   o f   ke r n e l   m e t h o us e i n   [ 21,   23 - 25 ],   a n d   t he r e fo r e   ga v e   m o t i v a t i o n   o f   t hi s   s t udy   t o   e xpl o r e   t h e   po t e n t i a l   o f   ke r n e l   i n   t h e   s y n t h e s i s   o f   f a c i a l   e xpr e s s i o n s .   K e rn e l   P CA   i s   a l s o   v a l ue f o r   i t s   s i m p l i c i t y   a n i t   i s   e a s y   t o   i m pl e m e n t   [23] .   A s   po i nt e o ut   i n   p r e v i o us   w o r ks   do n e   by   [21 26],   t h e r e   a r e   m o r e   hi dde n   i n f o r m a t i o t ha t   c o ul b e   e xt r a c t e b y   s u b s t i t ut i ng  ke rn e l   P C A   i nt o   t h e   A S M   i n s t e a d   o f   us i n g   o nl y   P CA .   M o t i v a t e by   t h e   f l e xi b l e   m o d e l l i n us i n s t a t i s t i c a l   t o o l s   f r o m   s t a t i s t i c a l - b a s e a pp r o a c h,   t h i s   p a pe r   pr e s e nt s   a   p r o po s e m o di f i e k e rn e l - b a s e m e t h o f o r   s y n t h e s i z i ng  a nd  n e ut r a l i z i n e xp r e s s i o n s   f o r     t h e   pu r po s e   of   i m pr o v i n g   t h e   r e c o gn i t i o n   ra t e s   o f   f a c e   r e c o gn i t i o n.   T h e   p r o po s e m e t h o i s   k n o w n   a s     t h e   m o di f i e ke rn e l - b a s e A c t i v e   S h a pe   M o de l   (m K A S M ).   T h e   s t a t i s t i c a l   m e a s u r e   i s   a do pt e b a s e o n   ke rn e l   A S M   t o   de ri v e   t h e   n o nl i n e a s h a pe   m o de l   pa ra m e t e r s   fo r   p r e - m o de l   c o n s t ruc t i o a nd  a dde a n   i de n t i t y   pa r a m e t e i nt o   t h e   m o de l   t o   s y n t h e s i z e   n e ut ra l   e xp r e s s i o n.       2.   R ELA TED   WO R K   T o   da t e ,   s e v e r a l   s t u di e s   ha v e   i n v e s t i ga t e A S M   i n   t h e   m e di c a l   a nd  i ndus t r i a l   do m a i n s .   Co o t e s   e t   a l .   [14]  i n t r o duc e A S M   t de r i v e   a   m o de l   f r o m   r e s i s t o r   s ha pe s .   T h e   r e s e a r c h   i s   e xt e n de t o   f a c e   a ppl i c a t i o n s   -   m o de l l i n a   f a c i a l   s h a pe   [26],   t h o ra c i c   v e r t e b r a t e   [27]  a n n e m a t o de   w o r m   [2 8].   T o   t h e   b e s t   of   o ur   kn o w l e dge ,   t h e   c l o s e s t   w o r t o   o ur   s t udy   i s   by   A gi a n puy e   a nd  M i n o i   [6] ,   w h e r e by   t h e y   i m pl e m e nt e A S M   t o   s y n t h e s i z e   n e ut ra l   e xp r e s s i o n   i 3D   ge o m e t ri c   f a c e   da t a s e t s .   T h e   di f f e r e n c e   i s   t ha t   t h e i r   s t udy   i s   b a s e o n   t h e   c o n v e n t i o n a l   l i n e a r   m e t h o d,   w h e r e a s   i n   t h i s   w o r k,   w e   w i l l   b e   us i n g   t h e   n o nl i n e a r   pe r s pe c t i v e   of   A S M .   R e s e a r c t o   da t e   ha s   n o t   y e t   de t e r m i n e   t h e   a ppl i c a t i o n   o f   ke rn e l   A S M   f o r   3D   n e ut ra l   f a c e   s y n t h e s i s .   A l t h o ug h   ke rn e l   A S M   h a s   a l r e a dy   b e e n   us e i n   [26 28]  t o   c o n s t ruc t   n o nl i n e a r   s t a t i s t i c a l   m o de l   of  2D   f a c e   i m a ge s .     O t h e   c o nt r a r y ,   t hi s   s t udy   e xpl o r e s   t h e   po t e n t i a l   o f   ke rn e l   A S M   i ge o m e t r i c   3D   f a c e   s u r f a c e s .         3.   R ES EA R C H   M ET H O D   3. 1 .     Th e   3D   fac e   d a tas e t   T h e   da t a s e t   us e i s   f r o m   B i n g ha m t o n   U n i v e r s i t y   i . e .   t h e   B U 3D F E   [29] .   I n   t h e   da t a s e t ,   t h e r e   a r e   54  s ub j e c t s   c o n s i s t i n o f   m a l e s   a nd  f e m a l e s .   I t h e   d a t a s e t ,   t h e re   a r e   c o m m o e m o t i o na l   f a c i a l   e xp r e s s i o n s   w i t h   i t s   v a r y i n i n t e n s i t y .   T h e   s e v e n   e m o t i o n a l   e xp r e s s i o n s   i n c l udi n n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a r e   a n g r y ,   ha ppy ,   f e a r ,   s a d,   d i s gus t ,   a nd  s u r p ri s e .   E xc l udi ng  t h e   n e ut ra l   f a c e ,   e a c h   o f   t h e   o t h e r   e xp r e s s i o n s   ha s   f o ur   l e v e l s   of  e xpr e s s i o n ’s   i nt e n s i t y .   T h e   t o t a l   n u m b e r   o f   f a c e s   i n   t h i s   da t a s e t   i s   1350 .   T h e   l e v e l s   of   i n t e n s i t y   i n   e a c h   f a c i a l   e xpr e s s i o n   a l l o w   a   w i de   r a n ge   o f   f a c i a l   e xpr e s s i o n s   t ha t   r e p r e s e n t s   a   s ub j e c t / pe r s o n ’s   e xp r e s s i o n .     P r e - p r o c e s s i n w a s   do n e   o n   t h e   da t a s e t s   b e fo r e   f ur t h e r   p r o c e s s i n t o   r e m o ve   un w a nt e h o l e s   a n s p i ke s   t h a t   pr e s e nt   i n   t h e   ra w   f a c e   da t a .   U s i n o nl y   r a w   da t a   m a y   o n l y   l e a t o   i n a c c u r a t e   r e s ul t s .   A ddi t i o n a l l y ,   un c l e a da t a   m i g ht   a l s o   gi v e   a   f a l s e   t h e   r e c o gn i t i o n   ra t e s   [4].   I n   o ur   e xpe ri m e n t ,   t h e   B U 3D F E   da t a s e t   h a s   b e e n     pr e - p r o c e s s e us i n [29 ].   F o l l o w i n g   o n   i s   t h e   i m p l e m e nt a t i o n   o f   t h e   n e ut ra l i z a t i o n   o f   f a c i a l   e xp r e s s i o n   s y n t h e s i s   us i ng  t h e   p r o po s e m K A S M   m e t h o d.     3. 2 .     Th e   p r o p o s e d   m od i fi e d   k e r n e l   ac t i v e   s h ap e   m o d e l   T h i s   s e c t i o n   w i l l   e xpl a i n   t h e   m e t h o us e i n   t hi s   r e s e a rc h ,   f r o m   p r e pa ri n t ra i ni n s e t s   unt i l     t h e   ge n e r a t e n e w   s y n t h e s i z e d   n e ut ra l   f a c e .   T h e   f i r s t   s t e i s   t o   p r e pa r e   a   t ra i ni n g   s e t   f r o m   t h e   s e l e c t e f a c e   da t a s e t .   E a c h   g r o up  r e pr e s e nt s   o n e   f a c i a l   e xp r e s s i o n   a n i t   i s   de n o t e a s   G .   G r o up  E   c a n   b e   a n y   f a c i a l   e xpr e s s i o n   t a ke n   f r o m   t h e   d a t a s e t s .   H e n c e ,   a   v e c t o r   o f         [                               ] ,   w h e r e   n   i s   t h e   num b e o f a c e s   i n   e a c h   t ra i ni n s e t .   T h e   A S M   us e s   a   po i n t   di s t ri b ut i o m o de l   t r e pr e s e nt   t h e   v a r i a n t s   o f   a   g e o m e t ri c a l   s h a pe   a s   s h o w n   i (1) .                           (1)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     150   -   15 7   152   w h e r e   X   i s   de n o t e d   a s   t h e   d i s t r i b ut i o o f   f a c i a l   s h a pe .   T he   pa ra m e t e r s              e xt ra c t e f r o m   ke rn e l   P CA   w h i c h   c a b e   fo un i F i gu r e   1 .   T h e   m e a f a c e ,         i s   c a l c ul a t e a s   s h o w n   i n   ( 2)  a nd  s ub t r a c t e w i t h     t h e   w h o l e   s e t   of         t o   c o m put e   t h e   W e i g h t e F e a t u r e s ,         o f   t h e   t e s t   f a c e s   a s   s h o w n   i n   (3 ),   t h a t   h o l ds     t h e   t e s t ’s   e xp r e s s i o f e a t u r e s .                               (2)           (           )     (3)     K e rn e l   P CA   i s   t h e e xe c ut e fo r   e a c h   s e t   o f   gr o up  E   t o   c o n s t r uc t   t h e   b a s i s   o f   s h a pe   m o de l   c a l l e t h e   E xp r e s s i o n   F e a t u r e s .   W e   a do pt e ke rn e l   P CA   m e t h o a s   i n   [ 17].   T h e   E xp r e s s i o n   F e a t u r e s   c o n s i s t s   o e i ge n v a l ue s   a nd  e i ge n v e c t o r s   t h a t   a r e   s o r t e i n   o r de r   o f   t h e   h i g h e s t   e i ge n v a l ue s   t o   t h e   l o w e s t .   A s   s t a t e i [30],   t h e   h i g h e s t   e i ge n v a l ue s   c a rr y   t h e   m o s t   i n f o r m a t i v e   c h a ra c t e ri s t i c s   o t h e   t r a i n e s e t .   S i n c e   e i ge n v e c t o r s   r e p r e s e n t   t h e   v a r i a t i o n   i t h e   t r a i n i ng  s e t ,   t h e   l o w e r   e i ge nv e c t o r s   i n di c a t e   l e s s   v a r i a t i o n   a n m o r e   n o i s e .   T h e r e f o r e ,   o n l y   t h e   f i r s t   e i ge n v e c t o r   i s   s e l e c t e i n   t hi s   s t ud y   a s   i t   r e p r e s e n t s   t h e   m o s t   do m i n a nt   f e a t u r e s   of    t h e   f a c e s   i n   t h e   t ra i ni n s e t .   F i gu r e   1   p r e s e n t s   t h e   b a s i c   a l go ri t hm   o f   ke rn e l   P CA   t o   e xt r a c t   t h e   ke rn e l   e i ge n v a l ue s   a n e i ge n v e c t o r s .   I n   [31 ],   t h e   e xt r a c t i o n   o f   n o nl i n e a r   c o m po n e n t s   c a nn o t   b e   do n e   di r e c t l y   i n     t h e   c ov a r i a n c e   m a t ri o f   P CA   a s   t h e   c o m put a t i o i s   p r o hi b i t e w h e n   D   i s   l a r ge r   t ha n   2 .   T h us ,   i n   t hi s   s t udy ,   G a us s i a ke rn e l   i s   i nt r o duc e w i t t h e   w i dt h       o f   100  c orr e s po n ds   t o   t h e   do t   p r o duc t   o f       m a ppi ngs     a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1(1)  b e fo r e   pe r f o r m i n e xt r a c t i o n   o n o nl i n e a r   p ri n c i pa l   c o m po n e n t s   a s   s h o w n   i   F i gu r e   1(3) .           F i gu r e   1 .   K e rn e l   P CA   a l go ri t hm       Ide a l l y ,   t o   s y n t h e s i z e   n e ut ra l   e xp r e s s i o n ,   n e ut ra l   m e a n   f a c e   i s   s ub s t i t ut e w i t h   t h e   o t h e r   e xp r e s s i o n a l   m e a n   f a c e   i n   t h e   po i n t   di s t ri b ut i o n   m o de l .   H e n c e ,   w e   pr o po s e d   t o   s y n t h e s i z e   n e ut ra l   e xp r e s s i o n   by   us i n Ide n t i t y   F e a t ur e s   f r o m   t h e   o r i gi na l   n e ut r a l   e xp r e s s i o n   c o m pu t e i n   ( 6)  a n E xp r e s s i o F e a t u r e s   f r o m   G r o up  E   e xpr e s s i o n   c o m put e d   i (3) ,   w h i c h   t h e n   a r e   f e i n t o   t h e   E x p re s s i o n   M o de l   a s   s h o w n   i (7 ).     T h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e xp r e s s i o n   Z   i s   ge n e ra t e w h e n   a   t e s t   f a c e   w i t h   E   e xp r e s s i o n,   i s   pa s s e t hr o ugh  t h e   m K A S M   a l go ri t hm .   W e   pr o po s e t o   a dd  a n o t h e r   pa ra m e t e r   i . e .   t h e   Ide nt i t y   F e a t ur e s   t o   b e   a dde d   i n t o   t h e   p r o j e c t e f a c e s   t o   i n c r e a s e   t h e   p r o po r t i o n   d i s t ri b ut i o n   o f   n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a nd  t o   r e t a i n   t h e   s ub j e c t ’s   i de nt i t y T h e   Ide n t i t y   F e a t ur e s ,         i s   c o m put e by   s u b t r a c t i n G   of   n e ut r a l   f a c e ,   w i t i t s   m e a n,         c a l c ul a t e s i m i l a a s   i (2) .           (           )   (6)     T h e   n e w l y   s y n t h e s i z e d   n e ut ra l   f a c e   m o de l   f r o m   a   t e s t   f a c e   c a n   b e   c o n s t r uc t e by   s ub s t i t ut i n g   t h e         by       ,   a dd i n g         a n d   p r o j e c t i n t h e   e i ge n v e c t o r         w i t h   t h e   w e i ght       .                             (7)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Ne ut r a l   e x pr e s s i on   s y n t he s i s   us i n k e r n e l   ac t i v e   s hap e   m od e l   ( Mar c e l l a   P e t e r )   15 3   4.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   s y n t h e s i z e n e ut r a l   f a c e   i s   e v a l ua t e us i n kP CA - b a s e f a c e   r e c o gn i t i o a do pt e f r o m   [32]  w i t h   G a us s i a n   ke rn e l .   T h e   e xpe ri m e nt s   a re   pe r f o r m e us i ng  t h e   s t a nda r c r o s s   v a l i da t i o n.   T h e   b e n c h m a r w o ul be   t h e   o r i g i n a l   n e ut ra l   f a c i a l   e xp r e s s i o n   o 54  s ubj e c t s ,   w h i c h   i s   us e a s   t r a i ni n s e t ,   w h i l e   t h e   s y n t h e s i z e n e u t r a l   e xp r e s s i o n   f a c e s   a r e   us e a s   t h e   t e s t i n g   s e t .   A l l   e xp r e s s i o n a l   f a c e s   (m   = 54 ),     i n   t h e   t r a i n i ng  s e t   a r e   p r o j e c t e t o   a   r e duc e s pa c e   us i ng  t h e           a n d   t h e   r e c o gn i t i o i s   p e r f o r m e b a s e o n   t h e   n e a r e s t   n e i g h b o r   c l a s s i f i e r .   T h e   n um b e o f   pr i n c i p a l   c o m po n e nt s   i s   s e t   a s   5 4,   w h i c h   e qu a l s   t o   t h e   n u m b e r   of   s ubj e c t s   s i n c e   t h e   hi g h e s t   r e c o gn i t i o n   i s   a c hi e v e w i t t hi s   v a l ue .   T h e   e xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   a r e   p r e s e n t e d   b e l ow .   T o   de t e r m i n e   t h e   e f fe c t i ve n e s s   o t h e   s y n t h e s i z e ne ut ra l   f a c e ,   t h e   o r i g i n a l   e xp r e s s i o n   i s   a l s o   t e s t e us i n t h e   s a m e   r e c o gn i t i o n   m e t h o w i t h   t h e   b e n c hm a rk T h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   m K A S M   i s   de ve l o pe us i n M A T L A B .   T h e   f i r s t   t e s t   i s   t o   e v a l ua t e   t h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e x p r e s s i o n s   o f   a n   a n g r y   e xpr e s s i o n .   I n   T a b l e   1,     i t   i s   s h o w n   t ha t   t h e   r e c o gn i t i o n   ra t e   o f   t h e   o r i gi na l   a ng r y   e xpr e s s i o n   de c r e a s e s   w h e n   t h e   e xp r e s s i o n   i n t e n s i t y   i n c r e a s e s .   T h i s   i s   due   t o   t h e   e xt r e m e   f a c i a l   de f o r m a t i o n s   t h a t   g a v e   a   l a r ge   e xp r e s s i o n   r e s i due   b e t w e e n     t h e   e xpr e s s i o n a l   f a c e   a n t h e   b e n c h m a r k .   T h e   m a x i m u m   re c o gn i t i o n   r a t e   a c h i e v e by   t h e   o r i gi na l   a ng r y   e xpr e s s i o n   i s   a t   l e v e l   w i t h   70 . 37 %,   f o l l o w e by   l e v e l   w i t h   68. 52%  a n l e v e l   w i t h   42 . 6% ,   w h i l e     t h e   m i n i m u m   r a t e   i s   a t   t h e   l e v e l   w i t h   31 . 48% .   A f t e r   t he   a n g r y   e xpr e s s i o n s   a r e   s y n t h e s i z e t o   n e ut ra l   e xpr e s s i o n s ,   t h e   a v e ra ge   r e c o gn i t i o n   ra t e   f o r   a l l   l e v e l   of   e xpr e s s i o n   i nt e n s i t i e s   h a s   i m p r o v e f r o m   53. 24%  t 100%.   T hi s   p r o ve s   t h a t   t h e   m K A S M   ha s   s uc c e s s f ul l y   s y n t he s i z e n e ut r a l   e xpr e s s i o n   a n i m p r o v e s   t h e   f a c e   r e c o gn i t i o r a t e .       T a b l e   1 .   T h e   r e c o gn i t i o r a t e   o f   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a nd  o r i g i n a l   a n g r y   e xpr e s s i o   E x p r e s s i o n   i n t e n s i t y   Re c o g n i t i o n   Ra t e   ( % )   O ri g i n a l   A n g r y   S y n t h e s i z e d   N e u t ra l   L e v e l   1   7 0 . 3 7   100   L e v e l   2   6 8 . 5 2   100   L e v e l   3   4 2 . 6   100   L e v e l   4   3 1 . 4 8   100   A v e ra g e   5 3 . 2 4   100       T a b l e   p r e s e n t s   e xpe r i m e nt a l   r e s ul t   w h e n   t h e   n e ut ra l   e xpr e s s i o n   i s   s y n t h e s i z e f r o m   di s g us t   e xpr e s s i o n .   F r o m   t h e   t a b l e ,   i t   c a b e   ob s e r v e t ha t   f r o m   t h e   o r i g i n a l   d i s gus t   e xp r e s s i o n ,   t h e r e   i s   a   de c l i n e   i r e c o gn i t i o n   ra t e   a s   t h e   e xp r e s s i o n   i nt e n s i t y   i n c r e a s e s   f r o m   l e v e l   w i t h   61 . 11% ,   f o l l ow e by   33. 33%  a t   l e v e l   2,   27 . 78 a t   l e v e l   u n t i l   l e v e l   w i t h   22 . 22 %.   O t h e   o t h e r   ha n d ,   a f t e r   a l l   l e v e l s   of   t h e   di s gus t   e xp r e s s i o n s   w e r e   s y n t h e s i z e i nt o   n e ut ra l   e xp r e s s i o n s ,   t h e   r a t e   of   r e c ogni t i o n   i m p r o v e s   t o   100%.   T h i s   s h o w s   t h a t   a l l   s y n t h e s i z e f a c e s   a r e   c o rr e c t l y   r e c o gn i z e d.   F r o m   t h e   t a b l e ,   w e   c a n   s e e   t h a t   t h e   a v e r a ge   r e c o gn i t i o n   ra t e   o   t h e   o r i g i n a l   d i s gus t   e xp r e s s i o i s   36 . 11 a nd  a c hi e v e d   100%  a f t e r   t h e   n e ut ra l   e xp r e s s i o s y n t h e s i s .     T h e   100%  r e c o gn i t i o n   s h o w s   t h a t   t h e   m K A S M   ha s   s uc c e s s ful l y   s y n t h e s i z e n e u t r a l   e xpr e s s i o n   a nd  i s   p r o v e n   t o   b e   e ff e c t i v e .       T a b l e   2 .   T h e   r e c o gn i t i o r a t e   o f   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a nd  o r i g i n a l   di s gus t   e xp r e s s i o n     E x p r e s s i o n   i n t e n s i t y   Re c o g n i t i o n   Ra t e   ( % )   O ri g i n a l   D i s g u s t   S y n t h e s i z e d   N e u t ra l   L e v e l   1   6 1 . 1 1   100   L e v e l   2   3 3 . 3 3   100   L e v e l   3   2 7 . 7 8   100   L e v e l   4   2 2 . 2 2   100   A v e ra g e   3 6 . 1 1   100       T a b l e   3   s h o w s   e xpe r i m e n t al   r e s ul t   w h e n   t h e   s y n t h e s i z e ne ut ra l   f r o m   f e a r   e xp r e s s i o n s   a r e   t e s t e d   w i t h   t h e   b e n c hm a rk .   T o   c o m pa r e   t h e   e f fe c t i ve n e s s   of   t h e   n e u t r a l i z e f a c e ,   t h e   o r i g i n a l   f e a e xp r e s s i o n   s a m pl e   i s   a l s o   t e s t e w i t h   t h e   b e n c hm a rk .   T h e   e xpe r i m e nt   i s   c a rr i e o ut   f o r   e a c h   i nt e n s i t y   l e v e l   of   fe a r   e xp r e s s i o n B a s e o n   t h e   r e s ul t ,   w e   c a n   s e e   t ha t   t h e   h i g h e s t   r e c o gn i t i o n   a c h i e v e by   t e s t i n f e a r   e xp r e s s i o n   w i t h     t h e   b e n c hm a r k   i s   37 . 04%   a t   l e v e l   w hi l e   t h e   l o w e s t   i s   a t   l e ve l   w i t h   29. 6 3 % .   A   s i g n i f i c a nt   o b s e r v a t i o n   f r o m   t h e   t a b l e   i s   t ha t   t h e   r e c o gn i t i o n   ra t e   f o r   s y n t h e s i z e n e ut ra l   i s   100%  f o r   a l l   l e v e l   of   e xp r e s s i o n   i n t e n s i t i e s T h e s e   r e s ul t s   i n d i c a t e   t ha t   t h e   s y n t h e s i z e f a c e s   a r e   c o r r e c t l y   r e c o gn i z e d.   T h e   s y n t h e s i s   i m p r o v e m e n t   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   a v e r a ge   f a c e   r e c o gn i t i o r a t e   w i t t h e   r e c o rd  o f   100%  w h e r e a s   t h e   o r i gi na l   f e a r   e xp r e s s i o n   o n l y   a c h i e v e 31. 02 %.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     150   -   15 7   154   Ta b l e   3 .   T h e   r e c o gn i t i o r a t e   o f   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a nd  o r i g i n a l   f e a r   e xp r e s s i o   E x p r e s s i o n   i n t e n s i t y   Re c o g n i t i o n   Ra t e   ( % )   O ri g i n a l   F e a r   S y n t h e s i z e d   N e u t ra l   L e v e l   1   3 7 . 0 4   100   L e v e l   2   3 1 . 4 8   100   L e v e l   3   2 5 . 9 3   100   L e v e l   4   2 9 . 6 3   100   A v e ra g e   3 1 . 0 2   100       T a b l e   4   s h o w s   t h e   f a c e   r e c o gn i t i o r e s ul t   w h e t h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   f r o m   ha ppy   e xpr e s s i o n   i s   t e s t e w i t t h e   b e n c h m a r k .   A s   f o r   c o m pa ri s o n   w i t t h e   n e ut ra l i z e f a c e ,   t h e   o r i gi na l   h a p py   e xpr e s s i o n   s a m pl e   i s   a l s o   t e s t e w i t h   t h e   b e n c h m a r k .   T h e   e xpe r i m e nt   i s   c a rri e o ut   f o r   e a c h   l e v e l   of   e xpr e s s i o n   i n t e n s i t i e s .   F r o m   t h e   r e s ul t ,   w e   c a n   s e e   t h a t   t h e   o r i gi na l   h a pp y   e xpr e s s i o n   r e c o r ds   t h e   h i g h e s t   r e c o gn i t i o n   w i t h   64. 81 a t   l e v e l   b ut   t h e   r e c o gn i t i o n   ra t e   de c r e a s e s   a s   t h e   e xpr e s s i o n   i n t e n s i t y   i n c r e a s e s   unt i l   l e v e l   w i t h   31. 48 % .   A f t e r   t h e   n e ut r a l   e xp r e s s i o n   s y n t h e s i s ,   t h e   100%   r e c o gn i t i o n   ra t e s   a c h i e v e d   fo r   all  s y n t h e s i z e d   n e ut ra l   e xp r e s s i o n   f a c e s   f r o m   f o ur   l e v e l   of   e xpr e s s i o n   i n t e ns i t i e s   h a v e   s h o w n   t ha t   t h e   s y n t h e s i z e f a c e s   a r e   c o r r e c t l y   r e c o gn i z e d .   T h e   a v e r a ge   r e c o gn i t i o n   ra t e   h a s   a l s o   s h o w n   t h a t   t h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   i s   hi g h e r   t ha n   t h e   o r i gi na l   h a ppy   e xpr e s s i o n .         Ta b l e   4 .   T h e   r e c o gn i t i o r a t e   o f   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a nd  o r i g i n a l   H a ppy   e xpr e s s i o n     E x p r e s s i o n   i n t e n s i t y   Re c o g n i t i o n   Ra t e   ( % )   O ri g i n a l   H a p p y   S y n t h e s i z e d   N e u t ra l   L e v e l   1   6 4 . 8 1   100   L e v e l   2   5 3 . 7   100   L e v e l   3   4 6 . 3   100   L e v e l   4   3 1 . 4 8   100   A v e ra g e   4 9 . 0 1   100       T a b l e   c o m pa r e s   t h e   f a c e   r e c o gn i t i o n   r e s ul t   o f   s y n t h e s i z e n e ut r a l   f r o m   s a e xp r e s s i o n   a nd    t h e   o r i gi na l   s a e xp r e s s i o n .   F r o m   t h e   t a b l e ,   w e   c a n   s e e   t h a t   t h e   h i g h e s t   r e c o gn i t i o n   i s   a c h i e v e by   t e s t i n g   o r i gi na l   ha ppy   e xpr e s s i o n   w i t h   n e ut ra l   i s   61 . 11%  a t   l e v e l   1,   fo l l ow e by   46. 3%  a t   l e v e l   2,   42. 6%  a t   l e v e l   3   a n t h e   l o w e s t   w i t h   31. 48%  a t   l e v e l   4.   A ppa r e n t l y ,   t h e   r e c ogni t i o n   r a t e   de c r e a s e s   a s   t h e   e xpr e s s i o n   i nt e n s i t y   i n c r e a s e s .   T h i s   m i g ht   a l s o   be   due   t o   s h a pe   de fo r m a t i o n s   i n   t h e   f a c e   da t a s e t .   A f t e r   t h e   n e ut r a l   e xp r e s s i o n   s y n t h e s i s ,   t h e   r e c o gn i t i o n   ra t e   o f   t h e   s y n t h e s i z e n e u t r a l   f a c e   s a m pl e   h a s   i n c r e a s e d   t o   100%  o n   a l l   f o ur   l e v e l   of   h a ppy   e xpr e s s i o n   i nt e n s i t i e s .   T h i s   s h o w s   t h a t   t h e   s y n t h e s i z e f a c e s   a r e   c o r r e c t l y   r e c o gn i z e by   t h e   f a c i a l   r e c o gn i t i o n   s y s t e m .   T h e   a v e ra ge   r e c o gn i t i o n   r a t e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   s y n t h e s i z e n e u t r a l   a nd  o r i gi na l   s a e xpr e s s i o n   s h o w n   by   t h e   f i gur e s   a r e   s i g ni f i c a n t ,   w h e r e   t he   o r i gi na l   s a a c h i e v e a v e r a ge   of   45. 37%  a s   c o m pa r e t o   s y n t h e s i z e d   n e ut ra l   w i t h   1 00% .       Ta b l e   5 .   T h e   r e c o gn i t i o r a t e   o f   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a nd  o r i g i n a l   s a e xp r e s s i o   E x p r e s s i o n   i n t e n s i t y   Re c o g n i t i o n   Ra t e   ( % )   O ri g i n a l   S a d   S y n t h e s i z e d   N e u t ra l   L e v e l   1   6 1 . 1 1   100   L e v e l   2   4 6 . 3   100   L e v e l   3   4 2 . 6   100   L e v e l   4   3 1 . 4 8   100   A v e ra g e   4 5 . 3 7   100       T a b l e   s h o w s   t h e   e xpe r i m e nt a l   r e s ul t   o f   t e s t i n s y n t h e s i z e n e ut r a l   f r o m   s u r p ri s e   e xpr e s s i o n   s a m pl e   o n   t ra i n e b e n c h m a r k .   T h e   o r i g i n a l   s ur p ri s e   e xpr e s s i o n   s a m pl e   i s   a l s o   t e s t e w i t h   t h e   b e n c h m a r f o r   c o m pa ri s o n   w i t h   t h e   s y n t h e s i z e n e ut r a l   s a m p l e .   T h e   e xpe ri m e nt   i s   c a rr i e o ut   f o r   e a c h   l e v e l   of   e xpr e s s i o n   i n t e n s i t y .   B a s e o n   t h e   r e s ul t ,   w e   c a n   s e e   t ha t   t h e   m a xi m u m   r e c o gn i t i o n   i s   a c hi e v e by   t e s t i n t h e   o r i gi na l   s ur p ri s e e xpr e s s i o n   w i t h   t h e   b e n c hm a rk  i s   50. 00 a t   l e v e l   1,   f o l l ow e by   37. 04%  a t   l e v e l   a n 12 . 96%  a t   l e v e l   w h i l e   t h e   l o w e s t   ra t e   i s   a c hi e v e a t   l e v e l   e xpr e s s i o n   w i t 1. 8 5% .   T hr o ug h   v i s u a l i z i n t h e   3D   f a c e s ,   w e   h a v e   f o un t ha t   t h e r e   i s   a n   i n c o m pl e t e   f a c e   da t a ,   s e e   F i gu r e   2( a ) ,   t ha t   ha s   a f f e c t e t h e   w h o l e   da t a .   H ow e ve r ,   w i t h   t h e   p r o po s e m e t h o d,   w e   w e r e   a b l e   t o   r e c o n s t ruc t   n e w   n e ut ra l   e xp r e s s i o n   f r o m   t h e   de fo r m e f a c i a l   s ha pe .   T h e   r e c o n s t r uc t e n e ut r a l   e xpr e s s i o n   c a n   b e   fo un i n   F i gu r e   2(b ).   N o t e   t h a t   t h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   a nd  t h e   g r o un d   t r u t h   n e u t r a l   e xp r e s s i o n   p r e s e n t e d   i n   F i gu r e   2(c a r e   a l m o s t   a l i ke .   T h e   r a t e   of  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Ne ut r a l   e x pr e s s i on   s y n t he s i s   us i n k e r n e l   ac t i v e   s hap e   m od e l   ( Mar c e l l a   P e t e r )   155   r e c o gn i t i o n   f o r   s y n t h e s i z e n e ut r a l   f r o m   o ri gi na l   s a e xp r e s s i o n   i n   l e v e l   h a s   i m p r o v e t r e m e n do us l y   f r o m   1. 85%  t o   100%.   M o r e o ve r ,   a f t e r   t h e   n e ut ra l   e xp r e s s i o n   s y n t h e s i s ,   a l l   l e v e l   of   e xpr e s s i o n   i nt e n s i t i e s   a c hi e v e d   100%  r e c o gn i t i o n   ra t e .   T hi s   p r o ve s   t h a t   t h e   s y n t h e s i z e d   f a c e s   a r e   c o r r e c t l y   r e c o gn i z e d .   F urt h e rm o r e ,     t he   a v e ra g e   re c o g ni t i o n   ra t e   a c hi e v e d   a f t e t he   ne u t ra l   e x p re s s i o s y nt he s i s   ha s   i nc re a s e d   f ro m   2 5 . 4 6 %   t o   1 0 0 % .       Ta b l e   6 .   T h e   r e c o gn i t i o r a t e   o f   s y n t h e s i z e n e ut ra l   e xp r e s s i o n   a nd  o r i g i n a l   s u rp r i s e   e xp r e s s i o n     E x p r e s s i o n   i n t e n s i t y   Re c o g n i t i o n   Ra t e   ( % )   O ri g i n a l   S u rp r i s e   S y n t h e s i z e d   N e u t ra l   L e v e l   1   50   100   L e v e l   2   3 7 . 0 4   100   L e v e l   3   1 . 8 5   100   L e v e l   4   1 2 . 9 6   100   A v e ra g e   2 5 . 4 6   100             (a O ri g i n a l   s u rp ri s e   e x p r e s s i o n   (b S y n t h e s i z e d   n e u t ra l   fro m   s u rp ri s e   (c T h e   g r o u n d   t ru t h   o n e u t ra l   e x p re s s i o n     F i gu r e   2 .   I m p r o v e m e n t   m a de   o a i n c o m pl e t e   s u rp r i s e   f a c e   s a m pl e   o f   s ur p r i s e e xp r e s s i o n       O v e r a l l ,   i t   i s   i n t e r e s t i n g   t o   n o t e   t ha t   t h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   f a c e s   i a l l   s i x   e xp r e s s i o n s   r e c o r ds   100%   ra t e   o f   f a c i a l   r e c o gn i t i o w h i c h   s h o w s   t h a t   t h e r e   i s   a   g oo po t e n t i a l   o f   us i n g   t h e   p r o po s e m K A S M .     T h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   f a c e s   a r e   a l s o   r e n de r e i n   3D   e n v i r o nm e nt   us i ng  M i c r o s of t   V i s ua l   S t u di o   t o   ob s e r ve   t h e   i m pa c t   o f   t h e   e xp r e s s i o n   s y n t h e s i s .   F i gu r e   p r e s e n t s   a n   e xa m pl e   o f   a   n e ut ra l   f a c e   s y n t h e s i z e f r o m   f e a e xpr e s s i o n   s a m pl e .   T h e   f i gu r e   s h o w s   v i s ua l   c o m pa r i s o n   o f   t h e   s y n t h e s i z e n e ut ra l   f a c e   w i t h   t h e   o r i g i n a l   f e a e xpr e s s i o n   a nd  t h e   b e n c h m a r k .   T h e   m o ut h   a n c h e e ks   f r o m   t h e   o r i g i n a l   e xp r e s s i o n   b e c a m e   m o r e   r e l a xe a f t e r   t h e   n e u t r a l   e xpr e s s i o n   s y n t h e s i s .   I n t e r e s t i n g l y ,   t h e   s y n t h e s i z e n e u t r a l   f a c e   t urn s   o ut   a l m o s t   s i m i l a r   t o   t h e   g r o und  t r ut h.       E x p re s s i o n   In t e n s i t y     O ri g i n a l   F e a F a c e   S y n t h e s i z e d   N e u t ra l   F a c e   Be n c h m a rk N e u t ra l   F a c e   L e v e l   1         L e v e l   2         L e v e l   3         L e v e l   4           F i gu r e   3 .   A e xa m pl e   o f   s y n t h e s i z e n e u t r a l   f a c e   f r o m   f e a e xpr e s s i o o f   a   s ub j e c t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     150   -   15 7   156   5.   C O N C LU S I O N   T h e   a i m   o t hi s   s t udy   w a s   t o   e xpl o r e   t h e   po t e n t i a l s   o f   ke rn e l   a p p r o a c h   i n   n e u t r a l i z i n f a c i a l   e xpr e s s i o n   s y n t h e s i s   t o   i m p r o v e   t h e   r e c o gn i t i o n   r a t e s   gi v e n   t h e   e xp r e s s i o n   v a r i a n t s .   W e   ha v e   i n t r o duc e d     t h e   m o di f i e ke rn e l - b a s e A c t i v e   S ha pe   M o de l   (m K A S M t h a t   i s   us e o n   t h e   e xpe r i m e n t .   T h e   r e s ul t s   ha v e   s h o w n   a   b e t t e r   r e c o gn i t i o n   ra t e   o t h e   s y n t h e s i z e d   n e ut r a l   f a c e s   a s   c o m pa r e t o   t h e   o ri gi na l   e xp r e s s i o n a l   f a c e s .   T h e s e   pr o m i s i n r e s ul t s   c o n f i rm   t h e   e ff e c t i v e n e s s   of   t h e   m K A S M   a pp r o a c h .   F ut u r e   w o r ks   w i l l   i n c l ude   f ur t h e r   a n a l y s i s   t o   m e a s ur e   t h e   e f fe c t i ve n e s s   of   t h e   ke rn e l   m e t h o a n d   e xpe ri m e n t   t h e   r e c o gn i t i o n   r e s ul t s   w i t h   t h e   e xi s t i ng  l i n e a A S M   a pp r o a c h .       A C K N O WL ED G E M EN TS     W e   w o ul l i ke   t o   t h a nk  U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   S a r a w a a nd   o t h e r   i ndi v i du a l s   w h o   h a v e   l e nt   t h e i ha n ds   di r e c t l y   o r   i n di r e c t l y   t ow a r ds   t h e   c o m pl e t i o n   o t h i s   re s e a r c h.   T h e   c o n t i n u a t i o n   o f   t h i s   p r o j e c t   i s   m a de   po s s i b l e   f r o m   t h e s e   p r o j e c t s     F R G S / 02(29)/ 837 / 2012( 77)  a nd  F 08(D P P 48) / 1272 / 2015( 32).       R EF ER EN C ES   [ 1]   J .   L .   M i no i ,   C .   E .   T ho m a z   a nd  D .   F .   G i l l i e s ,   " T e ns o r - ba s e m u l t i v a r i a t e   s t a t i s t i c a l   d i s c r i m i n a nt   m e t ho ds   f o r   f a c e   a ppl i c a t i o ns , "   201 I n t e r nat i on al   C on f e r e nc e   on  St at i s t i c s   i S c i e nc e ,   B us i ne s s   and  E n gi ne e r i n ( I C SSB E ) L a ng ka w i ,   2012 ,   pp .   1 - 6.   [ 2]   A .   Z .   K o uz a ni ,   " F a c i a l   e xp r e s s i o s y nt he s i s , "   P r oc e e di ng s   199 I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on  I m age   P r oc e s s i ng   ( C at .   99C H 3 6348) ,   K o be ,   v o l .   1,   pp .   643 - 64 7,   19 99 .   [ 3]   N .   A .   B .   M .   K a s i m ,   N .   H .   B .   A .   R a hm a n,   Z .   I br a hi m ,   a nd  N .   N .   A .   M a ng s ho r ,   " C e l e b r i t y   f a c e   r e c og ni t i o u s i ng   de e l e a r n i ng , I n done s i an  J o ur n al   o f   E l e c t r i c a l   E n gi ne e r i n an C om put e r   S c i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   12,   no .   2 ,     p p .   47 6 - 481 ,   2 018 .   [ 4]   N .   A .   A .   R a hi m ,   N .   A .   M .   G ha n i ,   N .   M o ha m e d ,   H .   H a s h i m ,   a nd   I .   M us i r i n ,   " T he   a pp l i c a t i o o f   m o di f i e l e a s t   t r i m m e s qu a r e s   w i t g e ne t i c   a l g o r i t hm s   m e t ho i f a c e   r e c o g ni t i o n, I ndo ne s i a J our na l   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and  C om pu t e r   S c i e nc e   ( I J E E C S) v o l .   8 ,   no .   1,   pp .   154 158 ,   201 7.   [ 5]   J .   U e da   a nd  K .   O k a j i m a ,   " F a c e   m o r ph i ng   us i ng   a v e r a g e   f a c e   f o r   s ubt l e   e xpr e s s i o r e c o g ni t i o n, "   2 019  11t I nt e r n at i on al   Sy m pos i um   on   I m a ge   and   S i gn al   P r oc e s s i ng   an A nal y s i s   ( I SP A ) ,   pp .   187 - 192 ,   201 9 .   [ 6]   A .   S .   A g i a npuy e   a nd  J .   M i no i ,   " S y nt he s i z i ng   ne u t r a l   f a c i a l   e xpr e s s i o o 3D   f a c e s   u s i ng   A c t i v e   S ha p e   M o de l s , "   2014   I E E E   R E G I O N   10   SY M P O SI U M ,   K ua l a   L um pur ,   pp .   600 - 605 ,   201 4 .   [ 7]   G .   P a n ,   S .   H a n,   Z .   W a nd   Y .   Z ha ng ,   " R e m o v a l   o f   3D   f a c i a l   e xp r e s s i o ns :   A   l e a r n i ng - ba s e a p pr o a c h, "   2 010  I E E E   C om put e r   So c i e t y   C o nf e r e nc e   on   C om p ut e r   V i s i on  and   P at t e r n   R e c ogni t i on ,   S a n   F r a nc i s c o ,   p p.   26 14 - 2621 ,   2 01 0 .   [ 8]   Y .   C he n,   R .   B a i   a nd  C .   H u a ,   " P e r s o na l i s e f a c e   ne u t r a l i s a t i o ba s e o s ub s pa c e   bi l i ne a r   r e g r e s s i o n, "   i n   I E T   C om put e r   V i s i on ,   v o l .   8,   no .   4 ,   p p.   32 9 - 337 ,   2 014 .   [ 9]   S .   R i a z ,   Z .   A l i ,   U .   P a r k,   J .   C ho i ,   I .   M a s i ,   a nd  P .   N a t a r a j a n,   " A g e - i nv a r i a n t   f a c e   r e c o g ni t i o us i ng   g e nde r   s pe c i f i c   3D   a g i ng   m o de l i ng , M u l t i m e di T ool s   and   A pp l i c a t i ons ,   v o l .   78 ,   n o .   17 ,   pp.   2 5163 251 83,   2 019 .   [ 10]   X .   W a ng   a nd  R .   Y a ng ,   " L e a r ni ng   3D   s ha pe   f r o m   a   s i ng l e   f a c i a l   i m a g e   v i a   no n - l i ne a r   m a ni f o l e m be ddi ng   a nd  a l i g nm e nt , "   201 I E E E   C om put e r   Soc i e t y   C on f e r e nc e   on  C om pu t e r   V i s i on   an P at t e r n   R e c ogn i t i o n ,   S a n   F r a nc i s c o ,   pp.   41 4 - 421 ,   2 010 .   [ 11]   V .   B l a nz ,   " F a c e   r e c o g ni t i o ba s e o a   3D   m o r pha bl e   m o de l , "   7t I nt e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on  A ut om a t i c   F ac e   and  G e s t ur e   R e c o gni t i on   ( F G R 06) ,   S o ut h a m pt o n,   pp .   617 - 62 4 ,   20 0 6 .   [ 12]   B .   Y a ng ,   X .   C he n ,   R .   H o ng ,   Z .   C he n,   Y .   L i ,   a nd  Z . - J .   Z ha ,   " J o i n t   s ke t c h - a t t r i bu t e   l e a r ni ng   f o r   f i ne - g r a i ne f a c e   s y nt he s i s , I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o M u l t i m e di a   M ode l i ng ,   pp .   790 8 01 ,   2 019 .   [ 13]   M .   H e ,   J .   Z h a ng ,   S .   S ha n ,   M .   K a n,   a nd  X .   C he n ,   " D e f o r m a b l e   f a c e   ne t   f o r   po s e   i nv a r i a nt   f a c e   r e c og ni t i o n , P at t e r n   R e c ogni t i on ,   v o l .   100 ,   2020 .   [ 14]   T .   F .   C o o t e s ,   C .   J .   T a y l o r ,   D .   H .   C oo pe r ,   a nd  J .   G r a ha m ,   " A c t i v e   s ha p e   m o de l s - t he i r   t r a i n i ng   a nd  a pp l i c a t i o n , Co m put e r   V i s i on  and   I m age   U nde r s t an di ng ,   v o l .   61 ,   no .   1 ,   pp .   3 8 59,   19 95.     [ 15]   T . F .   C o o t e s ,   " C ha pt e r   24   -   L i ne a r   s t a t i s t i c a l   s ha p e   m o de l s   a nd  l a nd m a r l o c a t i o n, "   S .   K e v i n   Z ho u,   D .   R ue c ke r t ,   a nd   G a bo r   F i c ht i ng e r ,   E ds .   H an dboo k   o f   M e di c al   I m a ge   C om put i n and  C om p ut e r   A s s i s t e I n t e r v e nt i on ,   A c a de m i c   P r e s s ,   p p.   57 5 59 8 ,   20 20 .   [ 16]   I .   T .   J o l l i f f e ,   " P r i nc i pa l   c o m po ne nt   a na l y s i s   a nd  f a c t o r   a n a l y s i s , P r i nc i pa l   C om pone n t   A nal y s i s ,   pp .   1 15 - 128 ,   1986   [ 17]   B .   S c l ko pf ,   A .   S m o l a ,   a nd  K .   R .   M ü l l e r ,   " K e r ne l   pr i nc i pa l   c o m po ne nt   a na l y s i s , I n t e r nat i o nal   c o nf e r e nc e   on   ar t i f i c i a l   ne ur a l   ne t w or k s ,   p p.   58 3 58 8 ,   19 97 .     [ 18]   M .   M .   H us s e i n e t   a l . ,   " D e v e l o pe d   a r t i f i c i a l   ne u r a l   n e t w o r k   ba s e d   hum a f a c e   r e c o g ni t i o n, "   I ndone s i an   J o ur na l   of   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   a nd  C om pu t e r   S c i e nc ( I J E E C S) v o l .   1 6,   n o .   3,   p p.   12 79 - 1285 ,   201 9.   [ 19]   L .   L i ,   S .   L i u ,   Y .   P e ng ,   a nd  Z .   S un,   " O v e r v i e w   o f   pr i nc i p a l   c o m pone nt   a n a l y s i s   a l g o r i t hm , "   O pt i k ,   v o l .   1 27 ,   no .   9 pp.   39 35 3 944 ,   2016 .   [ 20]   M .   E s m a e i l be i g i ,   A .   D a ne s hk ha h ,   a n O .   C h a t r a bg o un,   " S o m e   c om put a t i o na l   c o ns i de r a t i o ns   f o r   K e r ne l - B a s e d   S uppo r t   V e c t o r   M a c hi ne , "   I D i gi t a l   T w i n   T e c hn ol o gi e s   and   Sm a r t   C i t i e s ,   S p r i ng e r ,   C ha m ,   pp .   177 - 189 ,   202 0.   [ 21]   H .   M . ,   H u a ng ,   a nd  C .   L i n ,   " A   ke r n e l - ba s e d   i m a g e   de no i s i ng   m e t h o f o r   i m pr o v i ng   pa r a m e t r i c   i m a g e   g e ne r a t i o n , "   M e di c al   i m age   an al y s i s ,   v o l .   55 ,   p p.   41 - 4 8,   20 19.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Ne ut r a l   e x pr e s s i on   s y n t he s i s   us i n k e r n e l   ac t i v e   s hap e   m od e l   ( Mar c e l l a   P e t e r )   157   [ 22]   A .   Z .   A .   Z a i nud di n ,   W .   M a ns o r ,   K .   Y .   L e e ,   a nd  Z .   M a hm o o di n,   " P e r f o r m a nc e   o f   S uppo r t   V e c t o r   M a c hi ne   i n   C l a s s i f y i ng   E E G   S i g na l   o f   D y s l e xi c   C hi l dr e us i ng   R B F   K e r ne l , "   I n done s i an  J ou r n a l   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and  C om pu t e r   S c i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   9 ,   no .   2,   pp .   403 409 ,   201 8.   [ 23]   R .   F e z a i ,   M .   M a n s o ur i ,   O .   T a o ua l i ,   M .   F .   H a r k a t ,   a nd  N .   B o ug ui l a ,   " O n l i n e   r e duc e k e r n e l   p r i nc i pa l   c o m po ne nt   a na l y s i s   f o r   p r o c e s s   m o ni t o r i ng , "   J ou r na l   of   P r oc e s s   C on t r ol ,   v o l .   6 1,   pp .   1 11 ,   201   [ 24]   K .   A r o r a ,   P .   G a r g ,   a nd  V .   P .   V i s hw a ka r m a ,   " F a c e   R e c o g ni t i o a c r o s s   P o s e   us i ng   E L M   F r a m e w o r k, "   E u r ope an   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e ,   v o l .   2 ,   no .   3,   pp .   7 - 12,   2 018 .   [ 25]   J .   F a a nd  T .   W .   S .   C ho w ,   " E xa c t l y   r o bus t   K e r ne l   pr i nc i p a l   c o m pone nt   a n a l y s i s , "   i n   I E E E   T r ans ac t i o ns   o N e ur a l   N e t w or k s   an L e ar ni ng   Sy s t e m s ,   p p.   1 - 13 ,   2019 .   [ 26]   S .   R o m dha ni ,   S .   G o ng ,   a nd  A .   P s a r r o u,   " A   M ul t i - V i e w   N o nl i n e a r   A c t i v e   S ha pe   M o de l   U s i ng   K e r n e l   P C A , "   B M V C ,   v o l .   10 ,   pp.   4 83 - 492 ,   1999 .   [ 27]   M .   K i r s c hne r ,   M .   B e c ke r ,   a nd  S .   W e s a r g ,   " 3D   A c t i v e   S ha pe   M o de l   S e g m e n t a t i o w i t N o nl i ne a r   S ha pe   P r i o r s , "   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   M e d i c a l   I m age   C om pu t i n and   C om pu t e r - A s s i s t e d   I n t e r v e nt i on ,   pp .   492 499 ,   2011   [ 28]   C .   T w i n i ng   a nd  C .   T a y l o r ,   " K e r n e l   p r i nc i pa l   c o m p o ne nt   a na l y s i s   a nd  t h e   c o ns t r uc t i o o f   no n - l i ne a r   a c t i v e   s ha p e   m o de l s , "   B M V C ,   v o l .   1 ,   pp .   23 - 32 ,   2 001 .   [ 29]   L .   Y i n,   X .   W e i ,   Y .   S un ,   J .   W a ng   a nd  M .   J .   R o s a t o ,   " A   3D   f a c i a l   e xp r e s s i o da t a ba s e   f o r   f a c i a l   be h a v i o r   r e s e a r c h, "   7 t I n t e r na t i o na l   C on f e r e nc e   on  A u t om a t i c   F ac e   and  G e s t ur e   R e c ogn i t i on   ( F G R 06) ,   S o ut ha m p t o n,   pp .   211 - 216 ,   2006 .   [ 30]   W .   S .   Y a m bo r ,   B .   A .   D r a pe r ,   a nd  J .   R .   B e v e r i dg e ,   " A na l y z i ng   P C A - ba s e F a c e   R e c og ni t i o A l g o r i t hm s :   E i g e nv e c t o r   S e l e c t i o n   a nd   D i s t a nc e   M e a s ur e s , "   E m p i r i c al   e v al uat i o m e t ho ds   i n   c om pu t e r   v i s i on ,   pp .   39 60 ,   20 02 .     [ 31]   K .   I .   K i m ,   K .   J ung   a nd   H .   J .   K i m ,   " F a c e   r e c o g ni t i o us i ng   ke r ne l   pr i nc i pa l   c o m po ne nt   a n a l y s i s , "   i n   I E E E   S i gn al   P r oc e s s i ng   L e t t e r s ,   v o l .   9,   no .   2 ,   p p.   40 - 4 2,   20 02.   [ 32]   M .   H .   Y a ng .   " F a c e   r e c o g ni t i o us i ng   ke r ne l   m e t ho ds , "   A dv an c e s   i ne ur a l   i nf or m a t i on  pr o c e s s i ng  s y s t e m s   pp.   14 57 - 1464 ,   200 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.