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 .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 ,   pp 1325 ~ 1339   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 19 .i 3 . pp132 5 - 1339             1325       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   Qu a l i t y   a n d   t e x t u r e   a n a l y si s   o f   b i o m e t r i c   i m a g e c o m p r e ssed  w i t h   s e c o n d - g e n e r a t i o n   w a v e l e t   t r a n sf o r m s a n   S PIHT - Z   e n c o d e r       A h m e d   B o u i d a,   M o h am m e d   Be l ad gh am ,   A b d e s s e l am   B a s s ou ,   I s m ah an e   B e n y ah i a   I n f o r m a t i o P r o c e s s i ng   a n T e l e c o m m uni c a t i o L a bo r a t o r y   ( L T I T ) ,     F a c ul t y   o f   T e c hno l ogy - U ni v e r s i t y   T A H R I   M o ha m m e B e c ha r A l g e r 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 d   D e c   22 ,   2019   R e v i s e Ma r   27 ,   20 20   A c c e pt e A p r   8 ,   20 20       I bi o m e t r i c   s y s t e m s ,   c o m pr e s s i o t a k e s   i m po r t a n t   pl a c e   e s pe c i a l l y   i o r de r   t o   r e duc e   t he   s i z e   o f   t he   i nf o r m a t i o s t o r e o r   t r a n s m i t t e d   t hr o ug   t he   d i s t r i bu t e b i o m e t r i c   s y s t e m s .   I t   i s   a l s o   no t e t ha t   t he   c om pr e s s i o n   t e c hni que s   i n duc e   l o s s   o f   i nf o r m a t i o n   i t h e   c o m pr e s s e i m a g e s   t ha t   c a a f f e c t   t he   e f f e c t i v e ne s s   o f   bi o m e t r i c   s y s t e m s .   T h e   m a i o bj e c t i v e   o f   o ur   c o nt r i bu t i o i s   t o   e x a m i n e   t he   e f f i c a c y   of   t he   us e m e t ho t o   o f f e r   a o pt i m a l   c om pr e s s i o qu a l i t y   i t h e s e   k i nd  o f   i m a g e s   w i t ho ut   c o ns i de r a b l e   di s t o r t i o n.   I n   o r de r   t o   e v a l ua t e   t he   e f f i c a c y   o f   t he   c o m pr e s s i o pr o c e s s ,   w e   us e   t w o   ki nd s   o f   e v a l ua t i o n,   f u l l - r e f e r e nc e   i m a g e   qu a l i t y   a s s e s s m e nt   a nd  a   n e w   pr o po s e t e xt u r a l   qu a l i t y   a na l y s i s   o f   t he   c o m pr e s s e i m a g e s .   I t hi s   p a pe r ,   w e   us e   a   s e c o nd - g e ne r a t i o w a v e l e t   t r a n s f o r m   t o   i m pr o v e   t he   c om pr e s s i o n   s t udy   i bi o m e t r i c   i m a g e s .   T h e   ba s i c   i de a   o f   t hi s   a l g o r i t hm   i s   t he   qui nc unx   w a v e l e t   t r a n s f o r m   c o upl e t o   a   m o di f i e p r o g r e s s i v e   e nc o de r   c a l l e   S P I H T - Z   e nc o di ng .   Ke y w or d s :   B i o m e t r i c   i m a ge s   G l c m   t e x t u r e   a na l y s i s   Im a ge   qua l i t y   a s s e s s m e n t   Q ui n c u n w a v e l e t   t r a n s f o r m   S P IH T   e n c o de r   S P IH T - z   e n c o de r   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 :   A hm e B o ui da ,   In f o r m a t i o P r o c e s s i n g   a nd  T e l e c o m m uni c a t i o L a b o r a t o r y   (L T IT ) ,   U n i v e r s i t y   T A H R M o h a m m e B e c h a r,   A l ge r i a .   E m a i l :   a hm e db o ui da @ y a h o o . f r       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   pri m a r y   i m po r t a n c e   o f   c o m pr e s s i o n   t e c hni que s   i s   t o   r e duc e   t h e   b i t   s pa c e   r e qui r e t o   s t o r e   o r   t r a n s m i t   i n f o r m a t i o n   o f   di ffe r e nt   t y p e s .   T e c h ni c a l l y ,   t h e   i m a ge   c o m pr e s s i o n   a l go ri t hm s   a r e   c l a s s e i n t o   t w c a t e go r i e s   [1] .   T h e   f i r s t   o n e   i s   r e v e r s i b l e   c o m pr e s s i o n   o r   l o s s l e s s   m e t h o ds .   T h e   r e v e r s i b l e   s c h e m e   m a ke   s i m pl e   c o m pr e s s i o n   ra t i o s ,   b ut   a l l o w s   e xa c t   r e c ove r y   of   t h e   s o ur c e   i m a ge   f r o m   t h e   c o m pr e s s e ve r s i o n .     T h e   s e c o n t y p e   i s   i rr e v e r s i b l e   c o m pr e s s i o n   o r   l o s s y   m e t ho ds ,   w h i c h   do e s   n o t   a l l o w   e xa c t   r e c o ve r y   a f t e r     t h e   r e c o n s t r uc t i o n   o t h e   c o m pr e s s e i m a ge ,   b ut   i t   c a n   r e a c h   hi g h e r   c o m pr e s s i o n   r a t i o s .   T h e   m o s t   n o rm a l i z e l o s s y   c o m pr e s s i o n   t e c hni c s   us e   a   t ra n s f o r m   m e t h o i n   o r de r   t o   de c o r r e l a t e   da t a   i n f o rm a t i o n   r e duc i n g     t h e   n e i g h b o r s   de pe n de n c e .   T h i s   t ra n s f o r m   p h a s e   i s   f o l l ow e by   a   qua nt i z a t i o n   a n e nt r o py   c o di n p ha s e s .     In  t h e   J P E G   s t a nda r d   n a m e a s   IS O / C E 10918   [2] ,   t h e   b a s i c   us e t r a n s f o r m   i s   t h e   D i s c r e t e   Co s i n e   T r a n s f o r m   (D C T ).   T h e   J P E G 2000   s t a n d a r IS O / C E 1 5444   [ 3] ,   us e   t h e   D i s c r e t e   W a v e l e t   T ra n s f o r m   (D W T ) .   W e   n o t e   a l s o   t h a t   f o r   s o l v i n p r o b l e m s   of   a r c h i v i n a nd  t ra n s m i t t i n d i gi t a l   i m a ge s   i n   b i o m e t ri c   do m a i n ,   m a n y   c o m pr e s s i o n   m e t h o ds   a r e   de s i gn e i n   go a l   t o   r e duc e   t h e   f i l e   s i z e   a n t o   o b t a i n   a   b e t t e r   i m a ge   pr o c e s s i n w i t h   a   go o i m a ge   qua l i t y .   T h e   r e c e n t   o n e   i s   t h e   IS O / IE 19794  [ 4 s t a n d a r f o r   b i o m e t r i c   da t a   i n t e r c ha n ge   f o r m a t s ,   e s pe c i a l l y   i n   f i n ge rp r i nt ,   f a c e   a n i ri s   da t a .   I n   t h i s   s t a n da rd,   t h e y   de f i n e   t h e   l o s s y   t e c hn i q ue s   us e i da t a   c o m pr e s s i o s uc a s   J P E G ,   W S Q   a n d   J P E G 200 a ppl i e i t h e s e   b i o m e t ri c   i m a ge s .   In   s o m e   p r e v i o us   w o r ks ,   a u t h o r s   e v a l ua t e   a n v e r i f y   t h e   c o m pr e s s i o n   o f   t h e   b i o m e t r i c   i m a ge s   a n t h e i r   i n f l ue n c e   o n   b i o m e t ri c   r e c o gn i t i o n   s y s t e m s   [5 - 12] .   T h e   i m p o r t a nt   go a l   o f   t h e s e   s t udi e s   i s   t o   s t udy   t h e   i m pa c t   of   s o m e   c o m pr e s s i o n   a l go r i t h m s   l i ke   L Z W ,   J P E G   v a r i a nt s ,   W S Q ,   J P E G 2000  a n W a v e l e t   pa c ke t s   (P W T o n   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 .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 2 5   -   13 39   1326   t h e   b i o m e t r i c   i m a ge s   qua l i t y   o r   t h e   b i o m e t r i c   r e c o gn i t i o pr o c e s s   us i n g   f i nge r p ri nt s ,   f a c e s ,   i r i s   a n e a i m a ge s .   A l l   t h e s e   c o m pr e s s i o n   t e c hn i q ue s   a r e   v e r y   r e s pon s i v e   b e c a us e   t h e y   a l l o w   a   c o n s i de r a b l e   s pa c e   s a v i n g .   T h e   o nl y   e n c o un t e r e p r o b l e m   i s   t h e   de gr a da t i o n   of   i m a ge   qua l i t y   de pe n di n o n   t h e   c o m pr e s s i o pr o c e s s   a n d   t h e   r e qu i r e c o m p r e s s i o n   ra t i o .   G e n e r a l l y   a nd   t o   pe r f o rm   t h e   us e c o m pr e s s i o a l go r i t hm s   s o m e   e v a l ua t i o n   m e t h o ds   a r e   us e t o   qua l i fy   t h e   o b t a i n e d   i m a ge s   i n   c o m pr e s s i o n   p r o c e s s .   M o s t   of   t h e s e   t e c hn i q ue s   [13]  a r e   b a s e o n   i m a ge   qua l i t y   i n de c a l c ul a t i o n s   by   i n v e s t i ga t i o n   i n   t h e   pi xe l   di f f e r e n c e   i n   i m a ge s ,   v i s i b i l i t y   c h a r a c t e r i s t i c ,   c o n t ra s t   a n s t ruc t u r e   f e a t ure s ,   a   b r a i n   m e c h a ni s m   q ua l i t y   de c i s i o n   o r   us i n g     t h e   h u m a v i s i o s y s t e m   m o de l .     A l l   o f   t h e s e   m e t h o ds   s uppo r t   s t a t i s t i c a l   a na l y s i s   o s pa t i a l   o r   s pa t i o - f r e que n c y   i m a ge   fe a t u r e s .   I n   o ur  i n v e s t i ga t i o n ,   t h e   p r o po s e v e r i f i c a t i o n   i s   t ha t   t o   s t udy   t h e   t e xt u r e   de gr a d a t i o n   i n   b i o m e t ri c   i m a ge s   un de   t h e   e ff e c t   o f   t h e   c o m pr e s s i o p r o c e s s .   A s   c o m pr e s s i o a l go ri t hm s ,   w e   us e   t h e   s e c o n ge n e ra t i o n   o f   W a v e l e t   b a s e o n   a   qui n c u n s t r uc t u r e   a l go r i t h m   t o   e v a l ua t e   t h e   c o m pr e s s i o n   qu a l i t y   o n   b i o m e t ri c   i m a ge s .   T hi s   s t udy   c o m pa r e   t h e   c o upl i n o f   t w o   pr o gr e s s i v e   e n c o d e r ;   t h e   S P IH T   a n r e c e n t   m o di f i e S P I H T - Z   e n c o de r s   F o r   t hi s   a i m   a n a f t e r   p r e s e n t i ng  t h e   ov e r a l l   w o r t h a t   s t u d y   t h e   e v a l ua t i o n   o f   t h e   c o m pr e s s i o n   e ff e c t   o n   t e xt u r e   de g r a d a t i o n   i n   b i o m e t r i c   i m a ge s ,   t hi s   p a pe i s   o r ga ni z e i nt o   t hr e e   pa r t s :   I n   t h e   f i r s t   p a r t ,   w e   pr e s e nt   t h e   b a s i c   c o n c e pt s   us e i n   t h e   w a ve l e t   t ra n s f o r m   a l go r i t hm   b y   e vo ki n t h e   s e c o n d - ge n e r a t i o n   s c h e m e   a n t h e   us e pr o gr e s s i v e   e n c o di n t e c hn i q ue s .   T o   e v a l ua t e   t h e   qu a l i t y   of   t h e   pr o po s e d   c o m pr e s s i o n   a l go r i t hm s ,     w e   e xpo s e   i t h e   s e c o n p a r t ,   t h e   m o s t   k n o w n   i m a ge   q ua l i t y   m e t ri c s   us e i t h e   e v a l ua t i o n   o f   de gr a d a t i o of  c o m pr e s s e i m a ge s   a n d   w e   f oc us   o ur   s t udy   o n   o ur   p r o po s e m e t h o t ha t   us e s   t e xt u ra l   a na l y s i s   of   i m a ge s F i na l l y ,   i n   t h e   t hi r pa rt ,   w e   w i l l   d i s c us s   r e s ul t s   o b t a i n e o s o m e   c h o s e n   b i o m e t ri c   i m a ge s   a n v a l i d a t e   t h e   t e xt u r a l   de gra d a t i o n   i n   t h e   c o m p r e s s e i m a ge s .       2.   WA V ELET - B A S ED   I M A G E   C O M P R ES S I O N   T h e   w a v e l e t   t r a n s f o r m   (W T w a s   e vo l v e f r o m   a   s e r i e s   of  s i m i l a r   i de a s   a n r e c e i ve a   c o m pl e t e   m a t h e m a t i c a l   de v e l o pm e n t .   E l e m e nt a r y ,   t h e   w a ve l e t s   m a t h e m a t i c a l   f u n c t i o n s   ha v e   a n   a v e ra ge   v a l ue   of   z e r a n a n   e f fe c t i v e l y   l i m i t e du ra t i o n.   T hi s   t r a n s f o r m ,   s i m i l a t o   t h e   F o uri e t ra n s f o r m ,   i s   l o c a l i z e i n   b o t h   t i m e   a n f r e que n c y   a n m a ke   a   s p a c i o - f r e que n c y   d e c o m po s i t i o n   of   a   s i gna l   [ 14] .   T o   de c o m pos e   a n y   i m a ge   i n t o   w a ve l e t s   c o e ff i c i e n t s   r e qui r e   t w o   w a v e fo r m s .   T h e   f i r s t   r e p r e s e n t s   t h e   l o w   f r e que n c i e s   c a l l e s c a l i n g   f un c t i o n     c o rr e s po n d i n t o   t h e   a pp r o xi m a t i o n   pa rt s   o f   a n   i m a ge   a n t h e   s e c o n o n e   s t a nds   f o r   t h e   h i g h   f r e que n c i e s   c a l l e w a ve l e t   f un c t i o n   ,   w h i c h   c o rr e s po n t o   t h e   de t a i l e d   pa rt s .   By   t h e   us e   o f i l t e r s   b a nk  (H i gh   a n L ow   pa s s ),   t h e   i m a ge   c a n   b e   de c o m po s e i n t o   f o ur   s ub - b a n ds   na m e l y   L L   (l ow - l ow   b a n d) ,   H L   (h o r i z o nt a l ),     L H   (ve r t i c a l ) ,   a nd  H H   (di a go n a l ).   S o   t ha t ,   t h e   r e s ul t   o f   m ul t i r e s o l ut i o de c o m po s i t i o n   i s   a   s i m ul t a n e o us   i m a ge   r e p r e s e n t a t i o n   o n   v a ri o us   r e s o l ut i o n   l e v e l s ;   a   l ow - r e s o l ut i o n   i m a ge   o r   a pp r o xi m a t i o n   a nd  a   hi g h e r - r e s o l ut i o i m a ge   o de t a i l s ,   F i g u r e   1   [15] .   T hi s   w i l l   ge n e ra t e   t h e   h i e r a r c hi c a l   py r a m i da l   s t r uc t u r e .           F i gu r e   1 .   T h e   2D   w a v e l e t   i m a ge   de c o m po s i t i o n       S w e l de n   [16]  p r o po s e a   n e w   m a t h e m a t i c a l   f o r m ul a t i o n   f or   w a v e l e t   t r a n s f o r m a t i o n   b a s e o n   t h e   s pa t i a l   c o n s t r uc t i o n   o t h e   b i o r t h o go na l   w a v e l e t s .   S o   t h a t ,   a   s e c o n d - ge n e ra t i o n   w a v e l e t s   w a s   pr o po s e by   [17]   c a l l e t h e   l i f t i ng - b a s e W a v e l e t   s c h e m e   i n   go a l   t o   r e duc e   t h e   c o m put a t i o na l   c o m pl e xi t y .   T h e   l i f t i ng - b a s e d   W a v e l e t   t r a n s f o r m   (L W T c o n s i s t s   of   s pl i t t i n p h a s e ,   l i f t i n p ha s e ,   a n s c a l i n m o dul e s ,   t r e a t e a s   a   pr e di c t i o n - e rr o r   de c o m po s i t i o n   p r o v i di n a   c o m pl e t e   s pa t i a l   i nt e rp r e t a t i o n,   F i g u r e   2.   T h e r e   a r e   m a n y   pr o po s e w a y s   t o   c o n s t r uc t   t hi s   l i f t i n g   b a s e c o de   [18 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       Q ual i t y   and   t e x t ur e   ana l y s i s   of   bi om e t r i c   i m ag e s   c o m pr e s s e d   w i t s e c o nd - g e ne r a t i on…   ( A hm e d   B oui d a )   1327         F i gu r e   2 .   T h e   l i f t i n g - b a s e W a v e l e t   t ra n s f o r m   d e c o m po s i t i on  a nd  r e c o n s t r uc t i o n       In  o t h e r   s i de ,   t h e   us e   o f   s e pa ra b l e   d y a di c   a n a l y s i s   w i t c l a s s i c a l   w a v e l e t s   pr e s e n t s   a   d i s a dv a n t a ge   w h e n   r e qui ri n t hr e e   f a m i l i e s   o f   w a v e l e t s   a n t h e   e xpa n s i o n   f a c t o r   b e t w e e n   t w o   s uc c e s s i ve   s c a l e s   i s   ge n e ra l l y   e qua l   t o   4,   w h i c h   i s   c o n s i de ra b l y   h i g h .   T h i s   de c o m po s i t i o n   m a ni pu l a t e   a   s e pa r a b l e   v e r t i c a l   a nd  h o ri z o n t a l   di r e c t i o n   a n c r e a t e   a   di a go na l   r e p r e s e n t a t i o n .   T hi s   ha s   m o t i v a t e s c i e n t i s t   t o   c r e a t e   a   n o n - s e pa ra b l e   w a v e l e t   t ra n s f o r m s .   F o r   t h i s ,   a   n e w   a n a l y s i s   h a s   b e e n   pr e s e nt e us i ng  o n l y   o n e   f a m i l y   of  w a v e l e t s   w i t h   a n   e xpa n s i o n   f a c t o r   e qua l   t o   b e t w e e n   t w o   s u c c e s s i ve   r e s o l ut i o n s ,   c a l l e qui n c u n a na l y s i s   [20 21].     In  [22] ,   t h e   w o r p r e s e nt s   t h e   us e   o f   qui n c u n w a v e l e t   c om p r e s s i o n ,   w h i c h   s ugge s t s   go o r e s ul t s   a pp l y   t   t h e   c o m pr e s s i o o f   m e di c a l   i m a ge s .   I n   t h i s   c a s e ,   t h e   e xpa n s i o n   m a t ri x   i s   e qua l   t o :         [                 ]     T h e   t ra n s f o r m a t i o n   o f   t h e   l a t t i c e   i s   a c c o r di n g   t o   t h e   f o l l ow i n di a g ra m   [20] :   S h o w   i n   F i g u r e   Q ui n c u n x   l a t t i c e   a n t h e   c o rr e s po n d i n N y qui s t   a r e a   i t h e   f r e que n c y   d o m a i n .   S h o w   i F i g u r e   4   i l l us t ra t e s   t hi s   t y pe   o f   de c o m p o s i t i o n   us i n g   qui n c u nx  w a v e l e t   t r a n s f o r m .             F i gu r e   3 .   Q u i n c u n l a t t i c e   a n d   t h e   c o rr e s po n d i n g   N y qui s t   a r e a   i t h e   f r e que n c y   do m a i n       F i gu r e   4 .   T h e   Q ui n c u nx  w a v e l e t   de c o m pos i t i o n         T o   ge n e ra t e   qui n c u nx  f i l t e r s ,   w e   w i l l   us e   t h e   s t a n d a r a p pr o a c h   c o n s i s t s   i n   t h e   a pp l y i n o f   t h e   di a m o n M c Cl e l l a n   t ra n s f o r m   t o   m a o n t o   t h e   qui n c u n s t ruc t u r e   [21].   H ow e ve r ,   s o m e   a ut h o r s   l i ke   i n     [22 23]  p r e s e nt e a   l i f t i ng  s c h e m e   fo r   t h e   Q ui n c u n W a v e l e t   t r a n s f o r m .   I n   o ur   w o r k,   t h e   a l go r i t h m   m o de l   of  t h e   us e qui n c u nx  i m a ge   de c o m po s i t i o n   i s   t a ke n   f r o m   [24]   a n d   [25 ].   I n   e l e m e nt a r y   W a v e l e t - B a s e d   c o m pr e s s i o n   s c h e m e ,   w e   c o upl e   t h e   t ra n s f o r m   p h a s e   t o   a n   e n t r o pi c   e n c o de r   p r o c e s s .   A s   w e l l   a s   t r a di t i o na l   e n c o di n m e t h o ds   s uc h   a s   f i xe l e n gt c o de   o r   v a ri a b l e   l e n gt c o de ,   a n   e n c o di ng  m e t h o e xpl o i t   a   f un da m e nt a l   w a y   t h e   t r e e   s t r u c t u r e   of   w a v e l e t   de c o m po s i t i o a r e   a l s o   de ve l o pe d.   In   t hi s   c a s e ,   t h e   s t r uc t u r e   of  t h e   w a ve l e t   c oe f f i c i e n t s   i s   c o n s i de r e i n   t h e   f o r m   of   t r e e s   a nd  w h i c h   c a n   b e   c o de us i n m a n y   w a v e l e t - b a s e d   e n c o di n g   a l go ri t hm s   [26 l i ke   E Z W ,   S P IH T ,   E P W IC ,   W D R   a n E B CO T .   Th e   i n t e r e s t e c o di n g   a l go ri t hm   i n   o ur   w o r i s   t h e   S P IH T   e n c o de r   (S e t   P a r t i t i o n i ng  i n   H i e ra r c hi c a l   T r e e s w h i c h   i s   a n   i m p r o v e a n d   a m e l i o ra t e   v e r s i o n   of   E Z W   a l go r i t hm   p r o po s e d   by   S a i a nd  P e a rl m a [27] .   I n   o r de r   t o   de t e r m i n e   t h e   po s i t i o n   o f   t h e   s i g n i f i c a n t   c o e f f i c i e n t s   i n   t h e   p r o ge n y   of   t h e   c o n s i de r e c o e ff i c i e n t ,   t h e   S P IH T   us e s   a n pe r f o r m s   a   r e c u r s i v e   pa r t i t i o n i ng  o f   t h e   t r e e ,   F i g u r e   5 .   T h e   s uc c e s s   of   S P I H T   i s   du e   t o   t h e   o r g a n i z a t i o n   o f   w a ve l e t   c oe ff i c i e n t s   i nt 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 .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 2 5   -   13 39   1328   t h e   s pa t i a l   o ri e nt a t i o t r e e s .   I t   i s   b a s e o n   t h e   c r e a t i o n   o f   t hre e   l i s t   t h e   l i s t   o f   s i g n i f i c a n t   pi xe l s   ( L S P ),   t h e   l i s t   of   i n s i g ni f i c a nt   pi xe l s   (L IP a n t h e   l i s t   o f   i n s i g ni f i c a n t   s e t s   (L IS w i t h   a   c a l c ul a t e t hr e s h o l T ,   e a c h   t i m e   a   pa s s   s c a n   i s   m a de   o n   b o t l i s t s   L S P   a n d   L IS   f o r   c l a s s i f y i n t h e   s i g n i f i c a n t   c o e ff i c i e n t   [28] .   R e c e n t l y ,   o t h e r s   n e w   m o di f i e v e r s i o n   of   S P I H T   w a s   pr e s e n t e i n   l i t e ra t u r e ,   t h e   m o s t   r e c e n t   a n d   i m po rt a nt   w a s   t h e   m o di f i e v e r s i o n   de v e l o pe by   B e n y a h i a   e t   a l .   [2 5]  a n c a l l e S P IH T - Z.   T hi s   v e r s i o n   i s   e s pe c i a l l y   a da pt e o n   t h e   qu i n c u n de c o m po s i t i o n   s t r uc t u r e   a n i t   p r o v e i t s   pe r fo r m a n c e s   e s p e c i a l l y   i n   l ow   ra t e s .   L i ke   t h e   o r i gi na l   S P IH T   a l go r i t h m ,   t h e   S P IH T - Z   c o n s i de r s   t hr e e   l i s t s   L S P ,   L IP   a n L IS   w i t h   a   pri n c i p a l   m o di f i c a t i o r e l e a s e d   a c c o r di n t o   t h e   qui n c u n x   de c o m pos i t i o n   s t ruc t u r e   o f   t h e   i m a ge   w i t h   a   z i g z a g   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   s pa t i a l   t r e e   of   t h e   S P IH T - Z ,   i s   i l l us t ra t e   i n   F i g u r e   6.   T h e   t r e e   de pe n de n c y   i s   o r ga n i z e d   o n l y   i nt o   t h e   h i g h e r   s ub - b a n ds   by   d o i n a   z i g z a s c a n   t ha t   s t a r t   f r o m   t h e   l ow e r   h i g h   de c o m po s i t i o n   s ub - b a n w i t a   s w e e pi n g   o f   a l l   t h e   o t h e r   s ub - b a nds .           F i gu r e   5 T h e   r e pa rt i t i o s t ruc t u r e   us e by     S P IH T   a l go ri t hm       F i gu r e   6 T h e   c o de s t ru c t u r e   us e by     S P IH T - Z   a l go r i t hm       U s i n t h e   ( n de c o m pos e ( H i )   s ub - b a n ds   a n d   s t a rt i ng  f r o m   t h e   ( H n )   h i g h e s ub - b a n o f   t h e   l a s t   qui n c u n x   de c o m po s i t i o n ,   t h e   s u m m a r i z e S P IH T - Z   a l go r i t hm   i s   a s   f o l l ow :   a)   If   t h e   n u m b e r     o t h e   s ub - b a n ( i s   e v e n ,   F i g u r e   7( a ) ,   t h e   n o de   pi xe l   ( , po i nt s   t o   t w o   h o r i z o nt a l   c h i l d r e n   p i xe l s   o f   t h e   n e xt   s ub b a n ( 1 w i t t h e   c o o r di na t e s   ( + a n ( + 1 ,   + ).   b)   If   t h e   n u m b e r     of   t h e   s ub - b a n ( i s   a n   o dd  i n t e ge r,   F i g u re   7( b ) ,   t h e   pi xe l   ( , o t h e   s ub - b a n ( po i n t s   t o   t w o   ve r t i c a l   p i xe l s   o f   t h e   n e xt   s ub b a n ( 1 h a v i n g   t h e   c o o r di na t e s   ( + + 1)   a nd  ( + + 1,   ).   A c c o r di n t o   t h i s   p a t t e rn   o f   s c a n   a nd  a f t e r   a n   e l e m e nt a r y   z i gz a c y c l e   ( e v e n - o dd  s c a n o r     (o dd - e v e n   s c a n ),   e a c h   p i xe l   w i l l   ge t   f o ur   c h i l de s c e n da n t s   i t h e   t w o   n e xt   s ub - b a nds ,   F i g u r e   7( c ) .           F i gu r e   7 .   T h e   S P IH T - Z   a l go r i t hm   p a t t e rn       In  o ur   i n v e s t i ga t i o n,   w e   c o m pa r e   t h e   us e   o f   t h e   s e c o n d - ge n e ra t i o n   W a v e l e t   c o m pr e s s i o n   s c h e m e ;   t h e   l i f t i n g   W a v e l e t   t r a n s f o r m   c o upl e t o   t h e   S P IH T   e n c o de r   ( LWT - S P I H T ) ,   t h e   l i f t i ng  Q u i n c u n W a v e l e t   t r a n s f o r m   w i t t h e   S P IH T   e n c o de r   ( Q WT - S P I H T a nd  t h e   m o di f i e S P IH T - Z   e n c o d e r   w i t h   l i f t i n Q u i n c u n x   W a v e l e t   t ra n s f o r m   ( Q W T - S P I H TZ ).   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       Q ual i t y   and   t e x t ur e   ana l y s i s   of   bi om e t r i c   i m ag e s   c o m pr e s s e d   w i t s e c o nd - g e ne r a t i on…   ( A hm e d   B oui d a )   1329   3.   TEX TU R A I M A G E   Q U A LI TY   EV A LU A TI O N   3. 1 .   I m age   q u al i ty  as s e s s m e n t   G e n e ra l l y ,   t pe r fo r m   t h e   us e a l go r i t h m s   a nd  e v a l ua t e   t h e   o b t a i n e i m a ge s   i n   c o m pr e s s i o n ,     t w o   w a y s   a r e   us a b l e   [29] ;   s ub j e c t i ve   m e t h o ds   a n o b j e c t i v e   m e t h o ds .   I n   t h e   s ub j e c t i ve   c o n t e xt ,   s e v e r a l   m e a s u r e s   a r e   de v e l o p e i n v o l v i n t h e   h u m a o b s e r v e r   f o r   a s s i g n i ng  a   n o t e   t o   a   de g r a de i m a ge .     T h e s e   m e a s ur e m e n t s   r e s pe c t   t h e   r e c o m m e nda t i o n s   o f   IS O   3664 - 2000  [ 30]  a n I T U - B T . 500 - 13  [31] .   I n   t h e   o t h e r   c o n t e x t ,   o b j e c t i ve   m e t h o ds ,   s c i e n t i s t s   ha v e   de ve l o p e n um e r i c a l   i m a ge   qua l i t y   a s s e s s m e n t   (IQ A m e t h o ds   t o   qua l i fy   v a r i o us   i m a ge   p r o c e s s i n a p pl i c a t i o n   s uc h   a s   i m a ge   c o m pr e s s i o n   m e t h o ds .   D e pe ndi n g   o h o w   t h e s e   qua l i t y   pa ra m e t e r s   a r e   c a l c ul a t e d,   w e   c l a s s i fy   t h e s e   t e c h n i q ue s   i nt o   t hr e e   c a t e go r i e s   [32];   na m e l y   pa r a m e t e r s   w i t h   t o t a l   r e f e r e n c e   t o   t h e   o r i g i n a l   i m a ge   (F R - IQ A ),   t h o s e   w i t r e duc e r e f e r e n c e   o f   t h e   o ri gi na l   i m a ge   (R R - IQ A a n d   f i na l l y   t h o s e   w i t h o ut   a n y   us e   of   r e f e r e nc e   o r   n o - r e f e r e n c e   (N R - IQ A ).   In   t h e   s c i e n t i f i c   l i t e ra t u r e ,   t h e r e   a r e   m a n y   i m a ge   qua l i t y   m ode l s   s t a rt i ng  w i t h   t h e   s i m p l e   a n di r e c t   e v a l ua t i o n   o f   t h e   m e a n   s qua r e   e rr o r   (M S E b e t w e e n   t h e   t w o   i m a ge s ,   w h i c h   a l l o w s   t h e   c a l c ul a t i o n   o f   t h e   P e a S i g n a l   t o   N o i s e   R a t i o   (P S N R ).   A c c o r di n t o   o ur   s t udy   v i s i on,   w e   c a n   c l a s s i fy   t h e   i m a ge   qua l i t y   a s s e s s m e n t   (IQ A pa r a m e t e r s   i nt o   t hr e e   gr o ups :   A   gr o up  o T ra di t i o na l   e v a l ua t i o n   pa ra m e t e r s   e xpl o i t i ng  di r e c t   f e a t ur e s   f r o m   i m a ge s .   I t hi s   c a t e go r y   a n b a s e o n   f ul l   r e f e r e n c e   c o n c e pt ,   w e   c a n   f i n d   t h e   n o i s e   qua l i t y   m e a s ur e   (N Q M i nde pr o po s e by   D a m e r a - V e n k a t a   e t   a l .   [33] .   T h e   s t r uc t u ra l   s i m i l a ri t y   (S S IM i n de [34]   c o n s i de r e a s   a   m i l e s t o n e   of   t h e   de ve l o pm e n t   i n   F R - IQ A   m o de l s   b a s e o n   t h e   e xt ra c t i o n   o f   t h e   s t r uc t u ra l   i n f o r m a t i o n   f r o m   t h e   v i s ua l   s c e n e   w h e r e   s o m e   e xt e n s i o n   of   S S IM   a r e   p r o po s e a l s o   l i ke   t h e   m ul t i - s c a l e   S S IM   (M S - S S IM i n de [35 ].   S h e i k h   a n B o v i [36]   pr o po s e t h e   v i s ua l   i n f o r m a t i o n   f i de l i t y   (V IF i n de x,   w h i c h   t r e a t   t h e   p r o b l e m   a s   a n   i n f o rm a t i o n   f i de l i t y   t ha t   w e r e   qua nt i f i e by   t h e   a m o unt   o f   i n f o r m a t i o n   s h a r e d   b e t w e e n   t h e   r e f e r e n c e   i m a ge   a nd  t h e   di s t o r t e i m a ge .   T h e   W a v e l e t - b a s e e v a l ua t i o pa ra m e t e r s   g r o up  us e s   t h e   w a ve l e t   a n a l y s i s   i n   a   s pa t i o - f r e que n c y   d o m a i n   o f   i m a ge s .   In   t h e   c l a s s   o f   F R - IQ A   b a s e o n   t r a n s f o r m s   e s pe c i a l l y   t h e   W a v e l e t   t ra n s f o r m .   J i   a nd  a l .   p r o po s e a   f ul l - r e f e r e n c e   (F R i m a ge   qu a l i t y   a s s e s s m e n t   w i t h   di s c r e t e   H a a r   w a v e l e t   t r a n s f o r m   (H W S S IM a n a   m u l t i r e s ol ut i o n   m o de l   (M RH W S S IM [37].   S a m pa t   e t   a l .   i n t r o duc e   a   n e w   m e a s ur e   o f   i m a ge   s i m i l a ri t y   c a l l e t h e   c o m pl e w a v e l e t   s t r uc t u r a l   s i m i l a ri t y   (CW - S S IM )   i n de w i t c h   i s   a n   e v o l ut i o n   o f   t h e   s t r uc t u ra l   s i m i l a r i t y   i n de (S S IM t h a t   t ri e s   t o   ov e r c o m e   t h e s e   l i m i t a t i o n s   [38].   I n   [39 ],   a ut h o r s   pr o po s e   t h e   us e   of   s t r uc t u r a l   s i m i l a r i t y   b a s e o n   di s c r e t e   w a v e l e t   t r a n s f o r m   (D W T - S S IM ).   R e z a z a de h   a n Co ul o m b e   pr e s e n t   a n o t h e r   us e   o f   t h e   w a ve l e t   s t r uc t u r a l   s i m i l a r i t y   i n de (W S S I),     m o r e   p r e c i s e   a nd  l e s s   c o m pl e t h a t h e   S S IM   s pa t i a l   i nde [40].   I a n o t h e r   p a pe r ,   D u m e c   e t   a l .   [41 pr e s e nt e t h e   i m a ge   qua l i t y   m e a s ur e   b a s e o n   S t e e ra b l e   P y r a m i W a v e l e t   T r a n s f o r m   a n d   s t r uc t u ra l   s i m i l a r i t y   i n de (S S IM c a l l e IQ M (o r   S W T - S S IM ) .   I n   [ 42],   a u t h o rs   pr e s e nt   a   f ul l   qua l i t y   a s s e s s m e n t   by   us i n t h e   c oe ff i c i e n t s   o b t a i n e f r o m   a   H a a r   w a v e l e t   de c o m po s i t i o n   t o   a s s e s s   l o c a l   s i m i l a r i t i e s   b e t w e e n   t w o   i m a ge s ,   c a l l e t h e   H a a r   W a v e l e t - B a s e t ra n s f o r m   P e r c e pt ua l   S i m i l a ri t y   ( H a a r P S I)   I n de x .   F i na l l y ,   a   g r o u w i t t e x t u r e - o ri e nt e d   e v a l u a t i o n   p a ra m e t e r s   b y   a na l y z i ng   t he   de g ra d a t i o n   o f   t he   t e x t u ra l   c o m po s i t i o n   o f   i m a ge s .   T h e   f i r s t   p r o po s e m e t h o t o   e v a l u a t e   de   t e x t u re   q u a l i t y   o f   i m a ge   p r o po s e b y   P o rt i l l a   a nd  S i m o n c e l l i   [4 3]  c a l c u l a t i ng  t e x t u ra l   s t a t i s t i c s   o f   c o m p l e w a v e l e t   c o e f f i c i e nt s .   A   s t ruc t u ra l   t e x t u r e   s i m i l a ri t y   m e t ri c   (S T S IM w a s   p r o po s e i [ 4 4]   a nd   a n o t h e p a ra m e t ri c   q u a l i t y   a s s e s s m e nt   i nde e s pe c i a l l y   f o s y n t he s i z e t e x t u r e s   i s   p r e s e nt e i n   [4 5 ] .   Z uj o v i c   [ 46 de v e l o p   a n o t h e m e t ri c   f o r   t e x t u r e   s i m i l a ri t y   t ha t   a c c o u nt   f o r   hu m a v i s u a l   pe r c e p t i o n   a nd   t h e   s t o c ha s t i c   na t u re   o f   t e x t u re s .   H o w e v e r   a nd  i a n o t h e w o rk ,   a   p r o po s e m e t h o ( T IQ M c o n s i s t s   o f   a   qu a l i t y   m e a s u re   w hi c q u a l i f y   i m a ge s   i t e x t u r e   a re a s   [ 4 7] .   A s   a   do c u m e nt   i m a ge   qu a l i t y   a s s e s s m e nt ,   A l a e i   [ 4 8]  p r e s e nt s   a n   IQ A   b a s e o n   t e x t u re   s i m i l a ri t y   i n de (L B P S I)  o b t a i ne b y   l o c a l   L B P   f e a t u r e s .   A n o t he r   t e x t u re   qu a l i t y   a s s e s s m e nt ,   b a s e o m u l t i - s c a l e   s p a t i a l   a nd  s t a t i s t i c a l   t e x t u re   a t t ri b u t e s ,     c a l l e ( IG S T Q A i nde [ 4 9]  us i ng  a   m u l t i - s c a l e   S p a t i a l   a nd  s t a t i s t i c a l   t e x t u r e   a t t ri b u t e s   o f   i m a ge   a nd  g ra d i e nt   m a g ni t u de   c o e f f i c i e nt s .   I n   o u p r o po s e i n v e s t i g a t i o n   a nd  t o   e v a l u a t i o n   e f f e c i e nt l y   t h e   qu a l i t y   de g ra d a t i o n   i n   t h e   c h o s e n   b i o m e t ri c   i m a ge s ,   w e   us e   s i x   p a ra m e t e rs   o f   t h e   m o s t   i m po t a nt   IQ A   m e t ri c s   p r e s e nt e a b o v e .   W e   us e   e s s e nt i a l y   t h e   t ra d i t i o na l   P S N R ,   V IF   a nd  M S - S S I M   p a ra m e t e rs .   I n   t h e   W a v e l e t - B a s e m e t ri c s ,   w e   c h o o s e   t h e   s t ruc t u ra l   s i m i l a ri t y   b a s e o d i s c re t e   w a v e l e t   t ra ns f o rm   ( D W T - S S IM a nd  t he   H a a W a v e l e t - B a s e t ra ns f o rm   pe r c e p t u a l   s i m i l a ri t y   (H a a rP S I)  I nde x .   I n   a dd i t i o n,   t o   t a ke   p a rt   o f   t e x t u re - b a s e qu a l i t y   e v a l u a t i o n,   w e   us e   t he   (IG S T Q A )   i nde x   p r o po s e d   b y   G o l e s t a n e a nd   K a ra m .     3. 2 .   I m age   te x tu r e   q u al i ty    In   o r de r   t o   un de r s t a n t h e   i n f l ue n c e   of   t h e s e   c o m pr e s s i on   t e c hni que s   o n   t h e   t e xt ua l   qua l i t y   of  c o m pr e s s e i m a ge s ,   w e   us e   t h e   G ra y   L e ve l   Co - O c c ur r e n c e   M a t r i (G L CM m e t h o t h a t   a l l o w s   a   s t a t i s t i c a l   a n a l y s i s   b a s e o n   s e l e c t e a n g l e   a n d   di s t a n c e   pa ra m e t e r s   [ 50].   T hi s   m e t h o e s t i m a t e   p r o pe r t i e s   o f   i m a ge s   r e l a t i ng  t o   s e c o n d - o r de s t a t i s t i c s   m e a s u ri n t h e   p r o b a b i l i t y   of   a ppe a r a n c e   o f   pa i r s   o f   pi xe l   v a l ue s   l o c a t e a t   a   di s t a n c e   i n   t h e   i m a ge .   T hi s   m e t h o i s   c a pa b l e   of   i de n t i fy i n t h e   r e pe t i t i o n,   u n i f o r m i t y ,   di s o r de r,   c o n t r a s t ,     a n h e t e r o ge n e i t y   w i t h i n   i m a ge s .   I n   G L CM   c a l c ul a t i o n,   w e   c a n   s pe c i fy   t h e   pi xe l   r e l a t i o n s h i ps   o f   v a r y i n di r e c t i o   (0° ,   4 ,   90 °   o r   1 35° )   a nd  d i s t a n c e   d   f r o m   t h e   pi x e l   o f   i n t e r e s t ,   F i g u r e   8   [51] .     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 .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 2 5   -   13 39   1330       F i gu r e   8 .   T h e   s pa t i a l   r e l a t i o n s h i ps   o f   pi xe l s   de f i n e by   t h e   o ff s e t s   a rr a y       T h e   n o r m a l i z e G L CM   m a t r i x,   i n t e r p r e t e a s   a   p r o b a b i l i t y   m a s s   f un c t i o n   o f   t h e   gra y - lev e l   pa i r s   i n   t h e   i m a ge ,   i s   c a l c ul a t e d   by   t h e :                                                 (1)     W h e r e   X   r e p r e s e n t s   t h e   n o n - n o r m a l i z e G L CM   c a l c ul a t e by   c o un t i n t h e   n um b e r   o f   t i m e s   e a c h   pa i o f   gra y - l e ve l s   o c c ur s   a s   n e i g h b o r s   t h e   I (N M)   i m a ge :                   {                                (                   )                                                 (2)     d x   a n d   d y   a r e   t h e   t w o   di s pl a c e m e nt   i n   a n d   y   i n   u n i t s   o f   pi xe l s .   In   o u r   c a s e ,   w e   i n s v e s t i ga t e   i t h e   us e   o f   f i v e   t y p e s   o f   fe a t ur e   t o   a na l y s e   t h e   t e xt u r e   f e a t ur e s   o f   t h e   c o m pr e s s e i m a ge s   [50 51 ]:   a)   T h e   c o n t r a s t   p r o p r i e t y   m e a s ur e s   t h e   v a ri a n c e   o f   t h e   i nt e n s i t y   b e t w e e n   a   pi xe l   a n d   i t s   n e i g h b o r s   o v e r   t h e   e n t i r e   i m a ge ,   ( 3).   It   r e f l e c t s   t h e   de pt h   a nd  s m o o t hn e s s   o f   t h e   i m a ge   t e xt u r e   s t r uc t u r e .   T h e   Co n t ra s t   i s   e qua l   t o   f o r   a   c o n s t a nt   i m a ge .                                                     (3)     b)   T h e   c o r r e l a t i o n   t ha t   r e f l e c t s   t h e   s i m i l a r i t y   of   t h e   i m a ge   t e xt u r e   i n   a   h o r i z o nt a l   di r e c t i o n   o r   v e r t i c a l   di r e c t i o n,   (4) .   I t   de t e r m i n e s   t h e   m e a s u r e   o f   t h e   c o rr e l a t i o n   o a   p i xe l   w i t h   i t s   n e i g h b o r.   W h e t h e   i m a ge   i s   pe r f e c t l y   c o r r e l a t e i t s   a b s o l ut e   v a l ue   i s   e qua l   t o   (w i t h   a   ra n ge   i n   [ - 1]),   w hi l e   f o r   a   c o n s t a nt   i m a ge   t h i s   v a l ue   i s   i n f i n i t e .                                                                       (4)     c)   T h e   v a l ue   o f   E n e r gy ,   a l s o   kn o w n   a s   t h e   a n g ul a r   s e c o n m o m e n t ,   (5 ),   de t e rm i n e s   t h e   r e gul a r i t y   a n d   uni f o r m i t y   a c r o s s   t h e   i m a ge   o v e r   a i n t e r v a l   o f   [0  1].   F o r   a   c o n s t a nt   i m a ge ,   t hi s   v a l ue   i s   e qu a l   t o   1.              (      )                     (5)     d)   H o m o ge n e i t y   t h a t   m e a s u r e s   t h e   c l o s e n e s s   of   t h e   di s t r i b ut i o of   e l e m e n t s   t o   t h e   d i a go n a l .   I t   a l l o w s   y ou   t o   c o n f i gur e   t h e   p r o xi m i t y   of   t h e   di s t ri b ut i o n   o f   G L CM   e l e m e nt s   di a go na l l y ,   (6).   I t s   v a l ue   i s   b e t w e e n     [0  1] ,   w i t a   v a l ue   o f   f o r   a   d i a go n a l   G L CM .                                                             (6)     e)   T h e   e n t r o py   pa r a m e t e r ,   w h i c h   i s   a   m e a s u r e   o i m a ge   i n f o r m a t i o n   a nd  r e f l e c t s   t h e   c o m pl e xi t y   of   t h e   t e xt u r e   di s t ri b ut i o n,   (7 ).   I t   m e a s u r e s   t h e   di s o r de r   o f   a i m a ge .   W h e n   t h e   i m a ge   i s   n o t   t e xt u ra l l y   un i f o r m ,   e n t r o py   i s   v e r y   l a r ge .   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       Q ual i t y   and   t e x t ur e   ana l y s i s   of   bi om e t r i c   i m ag e s   c o m pr e s s e d   w i t s e c o nd - g e ne r a t i on…   ( A hm e d   B oui d a )   1331                     (      )                        (7)     T o   pe r f o r m   de gra d a t i o n   i n   t e xt u r e   o f   t h e   c o m pr e s s e i m a g e ,   w e   c a l c ul a t e   f o r   e a c h   c i t e d   t e xt u ra l   f e a t ur e s   (Co n t ra s t ,   Co rr e l a t i o n ,   E n e r gy ,   E nt r o p y   o r   H o m oge n e i t y a   di f fe r e n c e   c o m pa r e t o   t h e   o r i g i n a l   i m a ge   a s   i (8) :           |                                           |                     (8)     In  a d di t i o t o   n o rm a l i z a t i o w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   u ni t ,   w e   us e   t h e   f o l l ow i n e qua t i o n   f o r   c a l c ul a t i n g   t h e   i m a ge   t e xt u r e   qua l i t y   f o r   e a c t e xt u ra l   f e a t u r e   us i ng  o n e   of :                                   (9)     F i na l l y ,   w e   de f i n e   o ur  p r o po s e gl ob a l   i m a ge   t e xt u r e   qu a l i t y   (IT Q a s   a   f o l l o w i n t e x t u r a l   f e a t u r e s :                                                                                                                                                           (10)     W e   n o t e   t ha t   H a r a l i c t e xt u r e   f e a t u r e s   a r e   c o m m o n   t e xt ur e   de s c r i pt o r s   i n   i m a ge   a n a l y s i s .     T o   c a l c ul a t e   t h e s e   fe a t u r e s ,   t h e   i m a ge   g r a y - l e ve l s   a r e   r e duc e us i n a   qu a n t i z a t i o n   p r o c e s s   t h a t   m a ke   r e s ul t s   de pe n di n g   h e a v i l y   o n   t h e   qu a n t i z a t i o n   s t e p.   A i m po rt a nt   a nd  r e c e n t   w o r k   [52]  de v e l o pe a   m o di f i e H a r a l i c f e a t ur e s   t ha t   a r e   i n v a r i a nt   t o   t h e   n um b e r   of   qua nt i z a t i o n   g ra y - l e v e l s .   In   t hi s   m e t h o d,     t h e   i n t e r p r e t a t i o n   o f   t h e   G L CM   a s   a   di s c r e t e   a pp r o xi m a t i o n   of   a   pr o b a b i l i t y   de n s i t y   f un c t i o n ,   w hi c h   r e m e di e s   t h e   di s a dv a n t a ge   o f   t h e   s e n s i t i v i t y   of   t h e   t e xt u r e s   t o   t h e   c h o s e n   q ua nt i f i c a t i o n   i t h e   c l a s s i c a l   G L CM   m e t h o d.         4.   R ES U LTS   AND   DISCUSSIO N   In   t h i s   a r t i c l e ,   w e   gi ve   n um e r i c a l   e xpe ri m e n t s   t o   t e s t   t h e   e ff e c t   of   c o m pr e s s i o n   o n   s o m e   b i o m e t r i c   i m a ge s .   W e   c h o o s e   t h e   us e   o f   t w o   ki n ds   o f   i m a ge s :   a)   T h e   f i r s t   b i o m e t r i c   i m a ge   i s   a n   i r i s   g ra y   i m a ge   f r o m   t h e   IIT   D e l h i   I ri s   da t a b a s e   a t   B i o m e t r i c s   R e s e a r c L a bo r a t o r y   i II T   D e l hi ,   N e w   D e l h i ,   I ndi a   [ 53]  w i t 320 x24 pi xe l s   a nd  8   b pp  r e s o l ut i o n,   F i gu r e   9( a )   b)   T h e   s e c o n b i o m e t ri c   i m a ge   r e p r e s e n t s   a   8   b i t   g r a y   l e ve l   pa l m p ri n t   i m a ge   t a ke n   f r o m   t h e   CA S IA   P a l m p r i nt   D a t a b a s e   c o l l e c t i o n   r e a l i z e by   t h e   C h i n e s e   A c a de m y   of   S c i e n c e s   In s t i t ut e   o f   A ut o m a t i o (CA S IA w i t h   640x48 p i xe l s   [ 54],   F i g u r e   9( b ) .         (a )     (b )     F i gu r e   9 .   T h e   o ri gi na l   b i o m e t ri c s   i m a ge s   us e d   i o ur  i n v e s t i g a t i o n       T h e   e v a l ua t i o n   o f   t h e   t w o   b i o m e t r i c   i m a ge s   a r e   p r e s e n t e i n   F i gu r e s   10  t o   15  f o r   t h e   i r i s   a n t h e   P a l m p r i nt   i m a ge s .   T h e s e   c ur v e s   pl o t t e a ga i n s t   t h e   c o m pre s s i o n   ra t i o   (i n   b pp),   s h o w   t h e   v a ri a t i o n   o f   t h e   s t a n d a r qua l i t y   i n di c e s   P S N R ,   V IF   a n M S - S S IM   a s   w e l l   a s   s o m e   s pe c i f i c   i n di c e s   l i ke   D W T - S S IM ,   H a a r P S a n IG S T Q A .   W e   c a n   o b s e r v e   c l e a r l y   t h a t   t h e   b e s t   r e s ul t s   a r e   i m p r o v e by   t h e   Q ui n c u n W a v e l e t   c o m pr e s s i o n   us i n g   t h e   S P IH T - Z   e n c o de r ,   e s pe c i a l l y   i n   l o w   r a t e s   (u n de r   1 . b pp) .   Co n s i de ri n t h e   P S N e v a l ua t i o n,   t h e   q ui n c u n w a v e l e t   c o m pr e s s i o n   w i t h   S P IH T - Z   i s   m o r e   a da pt e w i t h   t h e   pa l m p r i nt   i m a ge   t ha i n   i r i s   i m a ge   e s pe c i l l y   i n   l o w   b i t ra t e s .   I n   t h e   c a s e   of   pa l m p r i nt ,   t h i s   a l go ri t hm   i s   s a t i s fy i n f r o m   a   l ow   c o m pr e s s i o n   ra t e   <   0. b pp,   h o w e v e r ,   i n   i r i s   i m a ge   f r o m   0. b pp.   T h e   s a m e   r e m a rque s   a r e   c l e a rl y   s e e n   i n   t h e   o t h e r s   m e t r i c s   c u r v e s   i n   l o w   b i t r a t e s   pa r t   (u n de r   0 . b pp).   T h i s   c a n   b e   e xpl a i by   t h e   t e xt u ra l   c o m po n e n t s   hi g h e r   i n   i r i s   i m a ge   t ha n   i pl a m p ri nt   a s   s h o w n   i n   T a b l e   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 .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 2 5   -   13 39   1332       F i gu r e   10 .   T h e   v a r i a t i o o f   t h e   P S N R   i t h e   I r i s   i m a ge   ( l e f t a n P a l m p ri n t   i m a ge   ( r i g ht )           F i gu r e   11 .   T h e   v a r i a t i o o f   t h e   V IF   i t h e   I r i s   i m a ge   (l e f t a nd  P a l m p ri n t   i m a ge   ( r i g h t )           F i gu r e   12 .   T h e   v a r i a t i o o f   t h e   M S - S S IM   i t h e   I ri s   i m a ge   ( l e f t a nd  P a l m p r i nt   i m a ge   ( ri g ht )   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       Q ual i t y   and   t e x t ur e   ana l y s i s   of   bi om e t r i c   i m ag e s   c o m pr e s s e d   w i t s e c o nd - g e ne r a t i on…   ( A hm e d   B oui d a )   1333       F i gu r e   13 .   T h e   v a r i a t i o o f   t h e   D W T - S S IM   i t h e   I r i s   i m a ge   (l e f t a n d   P a l m p ri n t   i m a ge   ( r i g h t )           F i gu r e   14 .   T h e   v a r i a t i o o f   t h e   H a a r P S I   i t h e   I r i s   i m a ge   (l e f t a n d   P a l m p ri n t   i m a ge   ( r i g ht )           F i gu r e   15 .   T h e   v a r i a t i o o f   t h e   IG S T Q A   i t h e   I ri s   i m a ge   (l e f t a n d   P a l m p ri n t   i m a ge   ( r i g h t )       T h e   c l a s s i c a l   G L CM   pa ra m e t e r s   c a l c ul a t e f o r   t h e   o r i g i n a l   i m a ge s ,   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   1,   s h o w   t ha t   t h e   i ri s   i m a ge   i s   m o r e   t e xt ur e t ha n   t h a t   o t h e   o r i gi na l   pa l m pri n t   i m a ge .   It   ha s   hi g h   c o n t r a s t   a n l o w   e n e r gy ,   w h i l e   t h e   pa l m p r i nt   i m a ge   i s   m o r e   c o rr e l a t e a nd  h o m o ge n e o us .   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 .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 2 5   -   13 39   1334   T a b l e   1 .   T h e   G L CM   t e xt u r a l   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   o r i gi na l   i m a g e s       CO N T   CO RR   E N E R   E N T R   H O M O   IRIS     =   0 °   0 . 2 4 3 2   0 . 9 6 7 5   0 . 1 2 1 6   2 . 4 6 0 5   0 . 9 1 5 6     =   4 5 °   0 . 2 7 1 5   0 . 9 6 3 7   0 . 1 1 6 9   2 . 5 0 6 2   0 . 9 0 6 6     =   9 0 °   0 . 1 1 9 7   0 . 9 8 4 0   0 . 1 3 3 4   2 . 2 9 6 7   0 . 9 4 3 9     =   1 3 5 °   0 . 3 1 9 9   0 . 9 5 7 2   0 . 1 1 4 3   2 . 5 4 5 7   0 . 8 9 8 9   M e a n   0 . 2 3 8 6   0 . 9 6 8 1   0 . 1 2 1 6   2 . 4 5 2 3   0 . 9 1 6 3   In v a r i a n t   0 . 2 6 0 3   0 . 9 7 8 8   0 . 4 6 7 7   2 . 7 2 3 6   0 . 9 9 7 5   P a l m p r i n t     =   0 °   0 . 0 3 2 1   0 . 9 9 6 4   0 . 2 5 2 3   1 . 6 1 4 6   0 . 9 8 4 0     =   4 5 °   0 . 0 4 6 9   0 . 9 9 4 8   0 . 2 4 8 7   1 . 6 5 8 5   0 . 9 7 6 8     =   9 0 °   0 . 0 3 7 5   0 . 9 9 5 8   0 . 2 5 2 5   1 . 6 2 5 3   0 . 9 8 1 2     =   1 3 5 °   0 . 0 5 2 6   0 . 9 9 4 1   0 . 2 4 7 8   1 . 6 7 1 7   0 . 9 7 3 8   M e a n   0 . 0 4 2 3   0 . 9 9 5 3   0 . 2 5 0 4   1 . 6 4 2 6   0 . 9 7 8 9   In v a r i a n t   0 . 0 2 1 3   0 . 9 9 8 5   0 . 8 5 1 9   3 . 8 4 7 4   0 . 9 9 9 7       T h e   e f f e c t   of   t h e   c o m p re s s i o n   p r o c e s s   o n   t h e   t e x t u r e   s t ru c t u re   o f   t h e   t w o   b i o m e t ri c   i m a ge s   a r e   c a l c u l a t e a nd  s h o w n   i n   t he   F i g u r e s   16  t o   2 w i t c o m p a ri s o n   o f   L W T - S P IH T ,   Q W T - S P IH T ,   Q W T - S P IH T Z   a nd   J P E G 20 0 a l go ri t hm s .   W e   c a n o t e   c l e a rl y ,   t ha t   t he   c o m p r e s s i o w i t Q u i n c u nx  W a v e l e t   w i t t h e   S P IH T - Z   p r e s e r v e s   t he   t e x t ua l   q ua l i t y   o f   t h e s e   i m a ge s   a l m o s t   l i ke   t ha t   w i t t he   J P E G 2 00 0   c o m p re s s i o a l go ri t hm .             F i gu r e   16 .   T h e   i m a ge   c o n t ra s t   qua l i t y   fo r   I r i s   (l e f t a nd  P a l m pri n t   ( ri g h t )   i m a ge s             F i gu r e   17 .   T h e   i m a ge   c o rr e l a t i o n   qu a l i t y   fo r   I ri s   ( l e f t a n d   P a l m p ri n t   ( ri g h t )   i m a ge s   0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 . 8 5 0 . 9 0 . 9 5 1 B i t r a t e   [ b p p ] I r i s   C o n t r a s t     L W T - S P I H T Q W T - S P I H T Q W T - S P I H T Z J P E G 2 0 0 0 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 . 9 4 0 . 9 5 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 9 1 B i t r a t e   [ b p p ] P a l m p r i n t   C o n t r a s t     L W T - S P I H T Q W T - S P I H T Q W T - S P I H T Z J P E G 2 0 0 0 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 . 9 7 0 . 9 7 5 0 . 9 8 0 . 9 8 5 0 . 9 9 0 . 9 9 5 1 B i t r a t e   [ b p p ] I r i s   C o r r e l a t i o n     L W T - S P I H T Q W T - S P I H T Q W T - S P I H T Z J P E G 2 0 0 0 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 . 9 9 0 . 9 9 1 0 . 9 9 2 0 . 9 9 3 0 . 9 9 4 0 . 9 9 5 0 . 9 9 6 0 . 9 9 7 0 . 9 9 8 0 . 9 9 9 1 B i t r a t e   [ b p p ] P a l m p r i n t   C o r r e l a t i o n     L W T - S P I H T Q W T - S P I H T Q W T - S P I H T Z J P E G 2 0 0 0 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.