I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   12 ,   No .   2 ,  N o v e m b er   201 8 ,   p p .   7 8 3 ~ 7 9 3   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI :   1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 2 .i 2 . p p 783 - 7 9 3          783       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   O bje ct  R ecog niti o n  I nspirin g  HVS       M o ha m m a de s m a eil  A kb a rp o ur,   Na s s er   M ehrsh a d,  Sey y ed - M o ha m m a d Ra za v i   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   Un iv e rsit y   o f   Birj a n d ,   Birj a n d ,   Ira n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   9 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Ma y   2 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ju l   11 ,   2 0 1 8       Hu m a n   re c o g n ize   o b jec ts  in   c o m p lex   n a tu ra l  i m a g e s  v e r y   f a st   w it h in   a   f ra c ti o n   o f   a   se c o n d .   M a n y   c o m p u tatio n a l  o b jec t  re c o g n it io n   m o d e ls  in sp ired   f ro m   th is  p o w e r f u l  a b il it y   o f   h u m a n .   T h e   Hu m a n   V isu a l  S y ste m   (HV S )  re c o g n ize s  o b jec t  in   se v e ra l   p r o c e ss in g   la y e rs  w h ich   w e   k n o w   th e m   a s   h iera rc h ica ll y   m o d e l.   Du e   to   a m a z in g   c o m p lex it y   o f  HV S   a n d   th e   c o n n e c ti o n s  i n   v isu a l  p a th w a y ,   c o m p u tatio n a l  m o d e li n g   o f   HV S   d irec tl y   f ro m   it s  p h y sio lo g y   is  n o t  p o ss i b le.  S o   it   c o n sid e re d   a s  a   so m e   b lo c k s  a n d   e a c h   b l o c k   m o d e led   se p a ra tely .   On e   m o d e ls  in sp i rin g   o f   H V S   is  HMA X   w h ich   it s  m a in   p ro b lem   is  se lec ti n g   p a tch e s  in   ra n d o m   w a y .   A s  H M A X   is  a   h iera rc h ica l  m o d e l,   HMA X   c a n   e n h a n c e d   w it h   e n h a n c in g   e a c h   la y e r   se p a ra tel y .   In   th is  p a p e r  in ste a d   o f   ra n d o m   p a tch   e x trac ti o n ,   De sira b le  P a tch e s  f o r  HMA X   (DP HMA X )   w il l  e x trac ted .     HV S   f o r  e x tra c ti n g   p a tch   f irst  se l e c ted   p a tch e s  w it h   m o re   in f o r m a ti o n .   F o r  sim u latin g   t h is  b lo c k   p a tch e s  w it h   m o re   v a rian c e   w il l  b e   se lec ted .   T h e n   HV S   w il l  c h o se   p a tch e s   w it h   m o re   si m il a rit y   in   a   c las s .   F o r  sim u latin g   t h is  b lo c k   o n e   a l g o rit h m   is  u se d .   F o r  e v a lu a ti n g   p ro p o se d   m e th o d ,   Ca lt e c h   5   a n d   Ca lt e c h 1 0 1   d a tas e ts  a r e   u se d .   Re su lt s  sh o w   th a t  th e   p ro p o se d   m e th o d   (D P M A X )  p ro v id e s  a   sig n if ica n t  p e r f o rm a n c e   o v e r  H M A X   a n d   o th e r  m o d e ls  w it h   th e   sa m e   f ra m e w o rk .   K ey w o r d s :   Ob j ec t r ec o g n itio n   HM AX   HVS   H ier ar ch ical  m o d el   Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h a m m ad es m ae il  Ak b ar p o u r   E lectr ical  E n g i n ee r i n g ,   U n i v er s it y   o f   B ir j an d ,   B ir j an d ,   I r an .   E m ail:  es m ae i l.a k b ar p o u r @ b i r j an d . ac . ir       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  Hu m a n   V is u al  S y s te m   ( HVS)   is   ab le  to   r ec o g n ize  o b j ec ts   ea s il y   i n   a  c lu t ter ed   s ce n e  i n   les s   t h a n   a  s ec o n d .   R ec en t  w o r k s   in s p i r in g   t h e  H u m an   Vi s u a l  S y s te m   ( HV S)  in   i m a g e  p r o ce s s in g   ar e  s u ch   as  i m ag e   en h a n ce m en t  [ 1 ] ,   d ata  h id in g   [ 2 ,  3 ] ,   d ig ital  i m a g e  f u s io n   [ 4 ] ,   r o b u s t  o b j ec t  r ec o g n itio n   [ 5 ] .   HVS  p r o ce s s es  i m a g es   ea s il y ,   w h ile   t h e  m o s t   p o w er f u l   co m p u ter   s y s te m s   a r e  g e n er all y   n o t   ca p ab le  o f   d o in g   s o .   Du e   to   t h e   tr e m en d o u s   co m p le x it y   o f   H VS  an d   a m az i n g   co n n ec tio n s   in   v is u al  p at h w a y ,   co m p u ta t io n al  m o d eli n g   o f   HVS  f o r   i m a g e  p r o ce s s i n g   ap p licatio n s   d ir ec tl y   f r o m   it s   o v er all  an ato m y   a n d   p h y s io lo g y   is   n o t  p o s s ib le  [ 6 ] .  On e  o f   w a y   to   o v er co m e  t h e  li m ita tio n   is   t h e  i n p u t - o u tp u t  m o d eli n g   o f   th e  v is u al  s y s te m   ( i.e .   th e  s alie n c y   m ap )   [ 7 ,  8 ] .    An o th er   w a y   is   m o d elin g   o f   t h e  s i m p le  s u b s y s te m s   a n d   t h e ir   s y s te m atica ll y   co m b i n atio n   b ased   o n   th e  HV S  s tr u ct u r e  ( i.e .   ed g e  a n d   li n e  d etec tio n ,   co n to u r   e x tr ac tio n   a n d   tex t u r e  d ia g n o s e)   [ 9 ,  10 ] .   I t  s ee m s   t h at   th e  m a n n er   o f   th e  H VS  in   th e  o b j ec t  d escr ip tio n   s tag e  an d   o b j ec t  r ec o g n izin g   ( m atch i n g )   p r o ce s s   i s   o p tim ized .   I n   th e  f ir s t  s tep   o f   m o d elin g   th e  v is u al  s y s te m   b eh av io r   in   o b j ec t  r ec o g n itio n ,   an   ap p r o p r iate  o b j ec t d escr ip to r   s h o u ld   b e  p r esen ted .   T h is   d escr ip to r   m u s t  b e  in d ep en d en t to   s ca le  an d   r o tatio n   [ 5 ,  11 ,  12 ] .   HVS  f o r   o b j ec t  d escr ip tio n   u s es  p r o ce s s es  s u c h   as  s a lien c y   m ap ,   ed g e  d etec tio n ,   l in e  d etec t io n ,   co n to u r   ex tr ac tio n   an d   te x t u r e  d iag n o s e.   T h e  s alie n c y   m ap   [ 7 ,  8 ]   is   th e  f ir s t  to p o g r ap h i ca ll y   ar r an g ed   m a p   th at  r ep r esen ts   v is u al  s alie n c y   o f   a  co r r esp o n d in g   v is u al  s ce n e.   Fo r   ed g es  d etec tio n   [ 13 ,  1 4 ]   th e  r etin a  an d   L GN  ce ll s   ar e  in s p ir ed .   T h e y   d o n ’ t h a v e  d ir ec tio n al  s elec tio n   b ec au s e  o f   t h e  cir c u lar   r ec ep tiv e  f ield .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   2 ,  No v e m b er   2 0 1 8   :   7 8 3   –   7 9 3   784   Fo r   lin e   d etec tio n   [ 15 ]   t h e  h u m an   p r i m ar y   v is u al   co r tex   ( V 1 )   s i m p le   ce lls   ar e  i n s p ir ed   b ec au s e  o f   th eir   d ir ec tio n al  r ec ep tiv e  f iel d .   A   s et  o f   ad ap ti v e  f i lter s   is   d er iv ed   b y   lear n in g   m ec h an i s m   w h ich   e m u late s   th e  V1   s i m p le  ce lls .   T h ese  f ilter s   ar e  ap p lied   at  ev er y   p o s itio n   o f   t h e  i n p u t  i m a g e  to   g et  a  li n e  f ea t u r e   re p r esen tatio n .   No n - clas s ical   r ec ep tiv e  f ield   ( N - C R F)  i n h ib it io n   m ec h an is m   i s   a n   ex a m p le   to   d esi g n   p h y s io lo g icall y   p la u s ib le  co n t o u r   d etec tio n   m o d els  [ 13 ,  16 ,  17 ] .   N - C R F  m ec h a n i s m   s u p p r ess es   ed g es   w h ich   m ak e  p ar t o f   t h e  tex tu r e,   w h ile   it d o es n o t su p p r ess   ed g e s   th a t b elo n g   to   th e  co n to u r s   o f   o b j ec ts .   Sin ce   HVS  at   f ir s t  i s o lates  co n to u r   o f   o b j ec ts   f r o m   s ce n e  i m ag e s   i n   it s   ea r l y   s ta g es   o f   v i s u al  co r te x ,   it  is   ab le  to   d is t in g u is h   t h e   tex t u r e  ed g e s   a n d   b o u n d ar y   o f   o b j ec ts   in   s ce n e  i m a g es,  k n o w n   as   th e     co n tr ast  [ 18 ,  19 ] .   Af ter   o b j ec t  d escr ip tio n ,   it s   r e co g n itio n   ca n   b e   m o d eled   b y   u s i n g   t h e  e x tr ac ted   f ea t u r es  [ 20 ,  21 ] .   Fo r   th is   p u r p o s e,   i n   ad d itio n   to   s i m p le  ce ll s ,   co m p le x   ce lls   o f   t h e  co r tex   m u s t  b e   m o d eled .   T h u s ,   t h e  m o d els   ar e  co n s is t  o f   t w o   k i n d s   o f   la y er s ,   ea ch   o f   w h ic h   e m u lates  th e  f u n ctio n s   o f   V1   s i m p le  a n d   c o m p le x   ce ll s .   T h u s ,   h ier ar ch ical   m o d els   ar e  cr ea t ed .   On e  ca s es   in s p ir ed   b y   th e  h ier ar ch ical  n at u r e  o f   p r i m ate  v i s u al  co r tex ,   i s   HM AX  h ier ar ch ical  m o d el  [ 22 ]   ( th e  n eu r al  n et w o r k   m o d el  f o r   i m a g e  clas s i f icatio n ) .   T h e  HM AX  m o d el  ca n   b e  d escr ib ed   as  a  f o u r - le v el  ar ch itect u r e  w it h   a  f ir s t  le v el  co n s i s ti n g   o f   m u l ti - s ca le  a n d   m u lti - o r ien tatio n   lo ca l   f ilter s   ( i.e .   Gau s s ia n   d er iv ati v es  o r   Gab o r   f ilter s ) .   T h ese  n etw o r k s   co m b in e  t h e  lo w   le v el  r ep r esen tatio n s   i n to   o b j ec t le v el  r ep r esen tatio n s   s u itab le  f o r   r ec o g n itio n   tas k s   [ 20 ] .   Ser r e  et  al.   [ 5 ]   ex ten d ed   th e  o r ig in al  H M A X  m o d el  to   ad d   m u l ti - s ca le  r ep r esen ta tio n s   as  w ell  as   m o r e  co m p le x   v i s u al  f ea t u r es.   Hu an g   et  al.   [ 3 8 ]   also   im p r o v ed   th e  HM A X  m o d el  w it h   co n s tr ain t s ,   a  d if f er en t  p o o lin g   s tr ate g y   an d   a  f ee d b ac k   m ec h a n i s m   to   i m p r o v e  f ea tu r e  lear n i n g .   Da v id   et  al.   [ 23 ]   h as  s h o w n   h o w  HM AX  f ilter s   ca n   o u tp er f o r m   s tate - of - t h e - ar t  f il ter s   s u c h   as   SIFT   u n d er   v ar io u s   co n tr o lle d   in v ar ia n ce   ta s k s   o n   s y n t h etic  i m a g es.   T h er iau lt  et  al.   [ 22 ]   First,  HM A X  w as  i m p r o v ed   b y   i n te g r atin g   th e  lo ca l  f il ter s   at  t h e  f ir s t   lev el  i n to   m o r e   co m p le x   f ilter s   at  t h e  la s t  le v el,   p r o v id i n g   a  f lex ib le  d escr ip tio n   o f   o b j ec t  r eg io n s   a n d   co m b i n i n g   lo ca l   in f o r m atio n   o f   m u ltip le  s ca le s   an d   o r ien tatio n s .   Seco n d ,   a  m u l ti - r e s o lu tio n   s p atial  p o o lin g   w a s   in tr o d u ce d .   T h is   p o o lin g   en co d es b o th   lo c al  an d   g lo b al  s p atial  in f o r m a ti o n   to   p r o d u ce   d is cr im i n ati v e  i m ag e  s i g n at u r es.   I tti  e t  al.   [ 7 ]   h as  in tr o d u ce d   th e  h ier ar ch ical  ap p r o ac h   b ased   o n   th r ee   p ar am eter s :   in te n s it y ,   o r ien tatio n   a n d   co lo r s   f o r   i m a g e  s al ien c y   m ap   d iag n o s is .   T h e  f in al   m o d el  o b tain ed   b y   co m b in i n g   t h e   o u tp u t   m o d el s   o f   t h ese  f ea tu r e s .   I n   [ 3 4 , 3 5 ]   s alien c y   m ap   ar e  af f ec ted   b y   t h e  p r o p er ties   o f   th e  o b j ec t.  P o u r asad   [ 24 ]   p r o p o s ed   a  Mo d if ied   HM AX  m o d el  b ased   o n   co m b i n e d   w it h   th e   v i s u al  f ea t u r ed   m o d el   f o r   HM AX   ( h en ce f o r th   r e f er r ed   to   as  MH MA X)   b y   ca lc u lat in g   o p ti m u m   p atc h es  b a s ed   o n   t h eir   in f o r m atio n .   G h o d r ati  et   al.   [ 25 ]   f o u n d   t h e  b etter   p atch es f o r   HM A X  b y   u s i n g   g e n eti c  alg o r ith m   ( h e n ce f o r th   r ef er r ed   to   as GM A X) .       2.   RE VI E W  O F   B ACK G RO U ND  WO RK S   I n   th i s   s ec tio n   w e  i n tr o d u ce   a  b r ief   r ev ie w   o f   HM A X  m o d el s .   T h e  o r ig in al  HM AX  m o d el  is   in s p ir i n g   t h e  h ier ar ch ical  th eo r y   o f   v is u al  p r o ce s s i n g .   I ts   ar ch itect u r e  is   d er iv ed   f r o m   t h e   w ell - k n o w n   m o d el  in tr o d u ce d   b y   H u b el  &   W i esel  [ 3 , 1 8 s ab o u r i4 ] .   HM A X   m o d els  th e  v e n tr al  v is u al  p ath w a y   f r o m   f ir s t   p r o ce s s in g   p ar t  i n   t h e  v i s u al  c o r tex   ( V1 )   to   h ig h er   lev el s   o f   v is u al  co r tex   ( e.   g .   I T   an d   P F C A ) .   Sch e m atic  o f   th e  HM A X  m o d el  is   s h o w n   i n   Fig u r e   1 .   A s   s h o w n :  T h e  b asic  ar ch itect u r e  o f   th e  HM AX  m o d el  h as  f o u r   m o d u les  ca l led     an d   .   T h e  s elec tiv it y   a n d   in v ar ian ce   i n cr e ase  as  th e  la y er s   p r o g r es s   alo n g   t h e  h ier ar ch ical   s tr u ct u r e  o f   m o d el.   T h ese   la y er s   i m itate  th e   b eh a v io r   o f   ce l ls   f r o m   V1   to   I T   co r tex .   As  t h e  m ai n   p r o b le m   o f   HM AX  is   r an d o m   p atch   ex tr ac tio n   an d   in   th i s   p ap er   w e  s o lv e  it,  it  is   co n s id er ed   as  a  s ep ar ate  m o d u le.   P atch es a r e  ex tr ac ted   in   tr ain i n g   s tep   a n d   u s ed   i n   tes tin g   s te p .   I n   th e   f o llo w i n g ,   w e  e x p lai n   t h ese  m o d u le s .   L et   th e  n u m b er   o f   tr ai n i n g   i m a g e  b e  d en o ted   b y   Ntr ,   f o r   ea ch   m o d u le  w e   w ill  d is c u s s   ab o u t   in p u t  an d   o u tp u t  o f   m o d u le.                             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       O b ject  R ec o g n itio n   I n s p ir in g   HV S   ( Mo h a mma d esma eil  A kb a r p o u r )   785       Fig u r e  1 .   Sch e m atic  o f   t h e  H MA X  m o d el       2 . 1 .   S1   M o du le   T h e  f ir s t  la y er   o f   th e  HM A X  m o d el  ca lled 1 S ,   r ec eiv es  i m ag e s   as  its   in p u t.  Af ter w ar d ,   th ese  i m a g es   ar e  u s ed   to   a  s et  o f   ed g e   d etec to r   f ilter s   to   d etec t  t h eir   ed g es.  T h ese  f i lter s   ar e  b u ilt  b ased   o n   t h e  Gab o r   f u n ctio n .   T h ese  Gab o r   f ilter   f o r m u la  i s   m e n tio n ed   as E q u atio n   1   an d   E q u atio n   2:                 (       )        (                       )        (           )             ( 1 )                                                                     ( 2 )     W h er e  th e  p ar a m eter s   γ ,   σ ,   θ,   an d   λ   ar e  asp ec t  r atio ,   ef f ec t iv e  w id t h ,   o r ien tatio n   a n d   t h e   w a v ele n g t h   o f   th e   Gab o r   f ilter ,   r esp ec tiv el y .   T h e   o u tp u t o f   t h is   m o d u le  o b tain e d   b y   co n v o lv i n g   th e  i n p u t i m a g eb y   Gab o r   f ilter s .   T h is   la y er   p ar a m eter s   ( Gab o r   f ilter   p ar a m eter s )   ar e  s h o w n   i n   T ab le  1 .   A s   s h o w n   i n   T ab le  1 ,   Gab o r   f ilter   p ar a m eter s   ar e  i n   1 6   r o w s .   I m p o r tan t  n o te  i s   t h ese  p ar a m eter   ar e  f o r   ea ch   o r ie n tatio n   ( θ= {0 ˚ , 4 5 ˚ , 9 0 ˚ , 1 3 5 ˚ } ) .   Fo r   a n   in p u t  i m a g e,   6 4   im a g es  a r e  p r o d u ce d   s u ch   th at  ed g es   ar e  ex tr ac ted   w it h   d if f er e n t size s   an d   o r ien tat io n s .   Gab o r   f ilter s   m e n tio n ed   in   T ab le  1   ( f o r   1 6   s izes a n d   4   o r i en tatio n s )   ar e  s h o w n   in   Fi g u r e   2 .         T ab le  1 .   S1   an d   C 1   P ar am eter s   f o r   ea ch   o r ien tatio n   ( θ)         mo d u l e         mo d u l e   G a b o r   F i l t e r   p a r a me t e r   M A X   p a r a me t e r   O   F i l t e r   si z e                                     9       2 . 8   3 . 6   3 . 5   4 . 6           4   B a n d - 1             13        4 . 5   5 . 4   5 . 6   6 . 8             5   B a n d - 2             17        6 . 3   7 . 3   7 . 9   9 . 1             6   B a n d - 3             21        8 . 2   9 . 2   1 0 . 3   1 1 . 5             7   B a n d - 4             25        1 0 . 2   1 1 . 3   1 2 . 7   1 4 . 1             8   B a n d - 5             29        1 2 . 3   1 3 . 4   1 5 . 4   1 6 . 8             9   B a n d - 6             33        1 4 . 6   1 5 . 8   1 8 . 2   1 9 . 7             10   B a n d - 7             37        1 7 . 0   1 8 . 2   2 1 . 2   2 2 . 8             11   B a n d - 8   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   2 ,  No v e m b er   2 0 1 8   :   7 8 3   –   7 9 3   786   No te  th at  th e  s ize  o f   o u tp u t  a n d   in p u t  ar e  eq u al  in   th is   la y er .   A s   S1   m o d u le  p r o d u ce s   6 4   o u tp u t s ,   th e   in p u t s   o f   t h is   m o d u le  ar e  Ntr   t r ain in g   i m a g es a n d   t h e  o u tp u ts   ar e  6 4 Ntr   im ag e s   ( S1 l,θ ) .           Fig u r e  2 .   6 4   Gab o r   f ilter s   ( 1 6   s ca les [ 7 ×7   to   3 7 × 3 7 ]   b y   4   o r ien tatio n s   [ 0 ˚ ,   4 5 ˚ ,   9 0 ˚ ,   1 3 5 ˚ ] )   [ 1 8 ]       2 . 2 .   C1   M o du le:     T h is   m o d u le  i s   t h e  s ec o n d   la y er   in   HM A X  m o d el  w h ic h   e m u lates   th e   co m p le x   ce l ls   ac t iv it y   i n   th e   co r tex .   T h is   la y er   p ar a m e ter   is   s h o w n   i n   T ab le  1 .   A s   s h o w n   B an d - 7   co n tai n s   s ca les   1 3 , 1 4   w h ic h   ar e  p r o d u ce d   b y   Gab o r   f ilter s   w it h   s ize s   3 1 ×3 1   an d   3 3 ×3 3 .   L et  t w o   co n s ec u ti v e  s ca les  b e  d en o ted   b y   S1 l,θ   an d   S1 l+1 , θ.   T h ese  i m ag e s   ar e  s eg m e n ted   i n to   b lo ck s   w it h   Ns× Ns s ize.   O u tp u t o f   th i s   la y er   i s   ca lcu la te d   as a s   E q u atio n   3:               (       )    ax {           (       )                 (       ) }             ( 3 )                                                    w h er e  b   is   b an d ,   θ   is   o r ien tatio n ,   an d   l  ar e  th e  n u m b er   o f   s ca les.  T h is   p r o ce s s   is   f o r   all  o r ien tatio n s   a n d   all  b an d s   in d ep en d en tl y ,   s o   3 2   m atr ices  w ith   K× L   s ize,   w ill p r o d u ce   f o r   an y   i n p u t i m a g e  ( o f   s ize  K× L ) .     2 . 3 .   RP E   M o du le:     T h is   m o d u le   is   j u s t  f o r   tr ain i n g   s tep ,   th i s   m o d u le  e x tr ac ts   p atch es   f r o m   ea ch   o f   th e  3 2   o u tp u t  i m a g e s   ( C 1 b , θ)   p r o d u ce d   b y   C 1   m o d u le.   Fo r   C 1 b , θ  f r o m   i - t h   tr ai n in g   i m a g e  ( i=1 , …, Ntr ) ,   p atch es  w i th   f o u r   s ize s   ( 4 h ×4 h ;  h =1 , 2 , 3 , 4 )   a r e  ex tr ac ted .   Fo r   ea ch   s ize,   m   p atch e s   ar e  ec tr ac ed .   Hen ce   f o r   C 1 b , θ   f r o m   i - th   tr ai n in g   i m a g e,   4 m   p atc h es  w i ll b e  ex r ac ted .   L et  t h is   e x tr ac ted   p atch es b e  d en o ted   b y   P i,b , θ, h , n ,   wh er e  i is  th e  n u m b er   o f   tr ain i n g   i m a g e,   b   is   t h e  n u m b er   o f   th e  b a n d ,   θ  is   o r ien tat io n ,   h   is   th e  p atc h   s ize  d e f in er   an d   n   is   th e  n u m b er   o f   p atch .   T h ese  p atch es  w ill  b e  s et  as  p atch s .   T h e  in p u ts   o f   th i s   m o d u le  ar e  C 1 b , θ  f r o m   C 1   w h ic h   f o r   ea ch   b an d   an d   o r ien tatio n   t h e  n u m b er   o f   th e m   ar e  Ntr ,   h e n ce   4 m Ntr   p atch s   f o r   ea ch   b a n d   an d   o r ien tatio n   w ill  b e  p r o d u ce d   in   to tal.       2 . 4 .   S2   M o du le:     T h e  in p u t s   o f   t h i s   m o d u le  ar e  tak en   f r o m   C 1   a n d   R P E   m o d u les.  T h is   m o d u le  ca lc u late s   t h e  te m p late   m atc h in g   b et w ee n   C 1 b , θ  f r o m   i - t h   ( i=1 , …, Ntr )   tr ain in g   i m a g e  an d   al l  p atch s   i n   b an d   b   an d   o r ien tatio n   θ.   As   m en tio n ed   in   R P E ,   th e  n u m b e r   o f   p atch s   in   b an d   b   an d   o r ien tatio n   θ  ar e  4 m Ntr .   Hen ce   4 m Ntr   m atr ice s   w ill   b e  p r o d u ce d   f o r   ea ch   b an d   an d   o r ien tatio n   an d   3 2 ×4 m Ntr = 1 2 8 m Ntr   m a tr ices  f o r   i - th   tr ai n in g   i m a g e.   Fo r   all  tr ain i n g   i m a g e,   S2   o u tp u t  i s   a  ce ll  w i th   Ntr ×1 2 8 m Ntr   m atr ic es.  I n   th i s   m o d u le,   ea ch   p atch   P i,b , θ, h , n   is   s lid ed   acr o s s   an   i n ter m ed iate   o u tp u t  m atr i x   C 1 b , θ,   an d   th e   te m p lat e  m atc h i n g   i s   ca lc u lated   i n   a   Gau s s ia n - l ik e   w a y   o n   th e  E u clid ea n   d is tan ce   b et w ee n   t h e  lo ca l  C 1 b , θ  b lo ck   an d   P i,b , θ, h , n .   A s s u m e  t h at  t h e  s ize  o f   t h e  p atch   P i,b , θ, h , n   is   W ×W .   L et  th e  W ×W   b lo ck   f r o m   et h   C 1 b , θ,   s tar tin g   at  co o r d in ate  ( p , q )   b e   d en o ted   b y   X.   T h e  o u tp u t S2 i,b , θ, h , n   i s   th e n   ca lc u lated   as E q u atio n   4:                           (       )        (     ‖                           ‖   )           ( 4 )                                                                     W h er e  i  is   th e  n u m b er   o f   tr ain i n g   i m a g e  ( i=1 , …, Ntr )   th e  p ar am eter   (   >0 )   d ef in es  t h e  s h ar p n es s   o f   th e   ex p o n en t ial  f u n ctio n   a n d   ‖   ‖   is   a n   E u clid ia n   n o r m .     2 . 5 .   C2   M o du le:     T h e  in p u t s   o f   t h is   m o d u le  ar e   S2   o u tp u t   m atr ices   ( S2 i,b , θ, h , n ) .   I n   th is   m o d u le,   to   f i n d   b est   m atc h i n g ,   th e  m a x i m u m   o f   t h ese  m atr ice s   ar e  co m p u ted   as E q u atio n   5.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       O b ject  R ec o g n itio n   I n s p ir in g   HV S   ( Mo h a mma d esma eil  A kb a r p o u r )   787                                {                       (       ) }               ( 5 )                                            HM AX  in   te s ti n g   s tep :   T h e  HM A X  test i n g   m o d el  i s   v er y   s i m ilar   to   t h e  tr ain i n g   m o d el  ex ce p t  th at,   T h e  test in g   m o d el  d o e s  n o t  h a v e  R an d o m   P atch   E x tr a ctio n   ( R P E )   m o d u le.   As  te s ti n g   m o d el  d o es  n o t  h av e  R P E   m o d u le,   S2   m o d u le   in   te s ti n g   m o d el  u s es   th e   s to r ed   p atch   ex tr ac ted   i n   tr ai n i n g   m o d el.   I n   S2   m o d u le,   t h e  te m p late  m atc h in g   i s   ca lcu lated   i n   a  Gau s s ia n - li k e   w a y   o n   t h e  E u clid ea n   d is ta n ce   b et w ee n   t h e  C 1 b , θ  f r o m   test i n g   i m ag e s   a n d   s to r ed   p atch es  in   tr ain i n g   m o d el  ( P i, b , θ, h , n ) .   Hen ce   in   th e   s a m e  w a y ,   S2   h a s   1 2 8 m Ntr   m atr ices  f o r   ea ch   test i n g   i m a g e.   L et  t h e  to tal  n u m b er   o f   test in g   i m a g e s   b e  d en o ted   b y   Nte s t.  T h e  o u tp u t  o f   S2   m o d u le   w ill   in cl u d e  is   a  ce l l  w i th   Nte s t×   1 2 8 m Ntr   m atr ices.   C 2   ca lc u lates  t h e   m a x   o f   S2   o u tp u t  m atr ices.   Hen ce   t h e   test i n g   f ea t u r es  w il l  b e  a  m at r ix   w it h   Ntes t×1 2 8 m Ntr   ele m en ts .   T o tal  task s   o f   HM A X  m o d el  i s   s h o w n   i n   Fig u r e   3.   Si m p le  l in ea r   cla s s i f ier :   Fo r   i m a g e  clas s i f icatio n   ap p licati o n ,   th e  o u tp u t  i m a g e  f ea t u r es  m a y   b e   p ass ed   th r o u g h   a  cla s s i f ier   ( e. g .   SVM)   to   class i f y   an   i m a g e.           Fig u r e  3 .   T o tal  task   o f   HM A X   m o d el  [ 5 ]       3.   P RO P O SE D  T E CH NI Q U E   T h e  b asic  ar ch itectu r e  o f   th e  p r o p o s ed   m o d el  h as  s ix   m o d u les  in   tr ai n in g   s tep   an d   f o u r   m o d u les  i n   test i n g   s tep   ( test i n g   m o d el  i s   lik e  HM AX  tes tin g   m o d el) .   T h e  ar ch itectu r e  i s   b ased   o n   HM AX  m o d el.   W e   in tr o d u ce   t w o   m ai n   co n tr ib u ti o n s   to   HM A X  m o d el  t h at  i m p r o v e  th e  r ec o g n itio n   r ate  o f   H MA X  m o d el.   First   co n tr ib u tio n   is   eli m i n ati n g   o f   b ac k g r o u n d   to   a v o id   p atch   e x tr ac tio n   f r o m   b ac k g r o u n d   th at  th er e  i s   n o   ap p r o p r iate  in f o r m a tio n ,   s ec o n d   co n tr ib u t io n   i s   u s i n g   o p ti m u m   p atc h   f o r   HM A X  m o d el  in s tead   o f   r an d o m   p atch ,   th ir d   co n tr ib u tio n   is   u s in g   1 2   o r ien tatio n s   i n s tead   o f   4   o r ien tatio n s   ( th e  t h ir d   co n tr ib u tio n   h a v e  d o n e   b ef o r e) .   T h e  p r o p o s ed   tr ain in g   s tep   is   d i f f er en t  a n d   h as  s ix   m o d u les :  E B ,   S1 ,   C 1 ,   OP E ,   S 2 ,   C 2 .   E B   is   a  n e w   m o d u le,   OP E   is   in s tead   o f   R P E ,   S1   an d   C 1   a r e  b ased   o n   H MA X  m o d el  b u t  th e y   ar e  s li g h tl y   d i f f er en t,  f i n all y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   2 ,  No v e m b er   2 0 1 8   :   7 8 3   –   7 9 3   788   o th er   m o d u le s   ( S2 ,   C 2 )   ar e  a s   th e  s a m e  as  th e  H M A X  m o d u le s .   I n   th e  f o llo w i n g   w e  ex p lain   o u r   m o d u les   s ep ar atel y :     3 . 1 .   E B :   I n   HM A X   w e  e x tr ac ted   R an d o m   p atc h es   f r o m   i m a g e,   f ir s t  s tep   f o r   e x tr ac ti n g   o p ti m u m   p atc h   i s   eli m i n ati n g   b ac k g r o u n d .   W h en   o u r   s y s te m   u s e  p atch e s   f r o m   b ac k g r o u n d   th er e  w i ll   b e  t w o   i m p o r tan t   p r o b lem s :   f ir s t  w e   w ill   f o r ce   s y s te m   to   d o   ad d itio n al  co m p u t atio n al  w o r k   s ec o n d   w e  w i ll  d ir ec t  o u r   s y s te m   to   th e  w r o n g   r es u lt,  b ec au s e  o f   o u r   w r o n g   i n f o r m atio n .   A n   e x a m p le  o f   eli m i n ati n g   b ac k g r o u n d   o n   air p lan e  f r o m   C AL T E C H1 0 1   d ataset  is   s h o w n   i n   Fi g u r e   4 .   I n   t h is   m o d u le   w e  f ir s t,  el i m in ate   s o m e  r o w s   o f   p ict u r es  f r o m   u p   an d   d o w n   o f   it,  b ec au s e  al m o s t  t h er e  is   n o   i m ag e   in f o r m a ti o n   in   th e s e  p lace s   b u t  t h er e  is   s o m e  i n f o r m atio n   lik e  ex p lai n   ab o u t  i m a g es  t h at   th e y   ar e  n o t  u s e f u l.  T h en   w e   u s e  eli m in a te  b ac k g r o u n d   alg o r ith m   [ 2 6 ] .   A f ter   u s i n g   eli m i n ate   alg o r it h m   w e   w il l  e x tr ac t  f o u r   p o in ts :  m i n i m u m   r o w ,   m ax i m u m   r o w ,   m i n i m u m   co lu m n   a n d   m ax i m u m   co lu m n .   W e  ex tr a cted   w i n d o w i n g   i m ag e  w i th   r o w s   f r o m   m i n i m u m   r o w   to   m ax i m u m   r o w   a n d   co lu m n   f r o m   m in i m u m   co lu m n   to   m a x i m u m   co lu m n .           Fig u r e  4 .   C A L T E C 1 0 1   air p lan e  i m ag e  a f ter   eli m i n ati n g   b ac h g r o u n d       3 . 2 .   S1 :     I n   th i s   m o d u le  w e  u s e  Gab o r   f ilter   w i th   T ab le  1 .   P a r am eter s ,   lik e  o r ig i n al  HM AX  m o d el.   B u t  w e  u s e  Gab o r   f ilter s   in   1 2   o r ien tatio n   as E q u atio n   6.                     *                +                 ( 6 )     3 . 3 .   C1 :   I n   o r ig in al  HM AX  m o d el  th e  p atch es  ar e  ex tr ac ted   f r o m   C 1   m o d u le  ac r o s s   all  f o u r   o r ien tatio n s ,   p atch es  s ize s   ar e  n ×n   ( n =4 , 8 , 1 2 , 1 6 ) .   I n   o u r   m o d el  w e  e x tr a cted   p atch es  w ith   o n e  s ize  f o r   ev er y   b an d .   As  w e  ex p lain   b e f o r e,   w e  g et  m a x   w i th   w i n d o w s   f r o m   T ab le   1 .   So   t h e  o u tp u t  o f   C 1   m o d u le  is   d if f er en t,  f o r   ex a m p le   th e  s ize  o f   o u tp u t  o f   C 1   m o d u le  f o r   i m ag e   w it h   s ize  o f   1 4 0 ×1 4 0   is   f r o m   3 0 ×3 0   to   1 0 ×1 0 .   T h is   s h o u ld   b e  m en tio n ed   t h at   i f   a f ter   eli m i n atin g   b ac k g r o u n d ,   i f   t h e  s ize  o f   o u tp u t  i s   s m all  w e  s h o u ld   r esize  i t   to   p r ep ar e  s ize  ( i.e ,   1 4 0 × 1 4 0 ) .     3 . 4 .   O P E :   I n   HM A X  m o d el  p atch e s   ar e  ex tr ac ted   r an d o m l y .   I n   o u r   m o d el,   f ir s t  b ac k g r o u n d s   ar e  eli m i n ated ,   th en   a m o n g   t h e  i m ag e  t h e  o p tim u m   p atc h es a r e  ex tr ac ted .   W e  ex tr ac ted   o p tim u m   e  in   t w o   s tep s :   Step 1 :     As  HV S  is   s e n s it iv e   t o   ed g es   an d   li n es,  s o   it  s ee m s   t h at  o p ti m u m   p atc h es   s h o u ld   b e  i n v o lv e  m o r e   ed g es  an d   li n es.  He n ce   f o r   o u r   m o d el,   p atch es  w i th   m o r e  ed g es  an d   li n es  ar e  ex tr ac ted   i n s tead   o f   t h e  d en s e   in p u t s   a n d   b li n d   p atch   s elec ti o n   i n   HM AX  m o d el.   A s   s ee n   i n   t h e  Alg o r it h m 1 ,   ch o o s i n g   o p ti m u m   p atc h   i s   b ased   o n   ch o o s in g   m m   r an d o m   p atch   a n d   ar r an g e  t h e m   b a s ed   o n   v ar ian ce .   Su p p o s e  t h e  n u m b er   o f   o p ti m u m   p atch   is   m   a n d   in   th i s   alg o r it h m   w e  f i n d   less   o p ti m u m   p at ch   th a n   m .   So   it  is   t h e  p r o b le m   o f   th is   al g o r ith m .   Fo r   s o lv i n g   t h i s   p r o b lem ,   f ir s t   w e  s elec t  m   r an d o m   p atc h es  an d   s av e  th eir   v al u e  as  a n   ar r ay .   W e  ar r an g e  t h e m   ac co r d in g   to   th eir   v ar ia n ce   f r o m   w o r s t  to   b est.  W e  r ep ea t  p atch   s elec tio n   i n   r an d o m   m o d e  f o r   m m   ti m es.  I f   v ar ian ce   o f   n e w   p atc h   i s   m o r e  th a n   t h e  v ar ian ce   o f   th e   b est  r a n d o m   it  w ill  b e  o n e  s tep   f o r   th i s   al g o r ith m .   W e   w il l  s h i f t  all  p atch e s   an d   r ep lace   th e  b est  p atch   w i th   n e w   p at ch .   I n   t h is   s tep   w e  w ill  e x tr ac t   p atch es  w it h   m o r e   in f o r m atio n   ( w i th   m o r e  lin e s   an d   ed g es).       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       O b ject  R ec o g n itio n   I n s p ir in g   HV S   ( Mo h a mma d esma eil  A kb a r p o u r )   789   Alg o rit h m   1   ch o o s i n g   o p ti m u m   p atch   1)   E xtra ct  m  r a n d o m  p a tch es  ( like  HMAX ) ,   a r r a n g e  th em  fr o m  w o r s t  to   b est  a n d   s a ve   th e m  a s   m  b est p a tch es.   2)   R ep ea t ra n d o m  p a tch   ex tr a ctio n   fo r   mm  times,  I f v a r ( n ew p a tch ) >va r ( o ld   p a tch )   th en :   ( I )     s h ift a ll sa ve d   p a tch es fr o m  b est to   w o r s t.   ( I I )   r ep la ce   th e  b est p a tch   w ith   n ew p a tch .   W e  s u r e  th a t th ere  w ill b e  m  b est p a tch es in   ( m+mm )   iter a ti o n s .   3)   Th ese  m  p a tch es  a r e  in p u t  o f  f(         )   a cc o r d in g   to   E q u a tio n   8 .   a n d   w e  w ill  fin d   th e  min imu m  o f  th is   fu n ctio n .   Th en             w ill b e  th e  b est p a tch es.     Step 2 :     I n   th i s   s tep   w e  w ill e x tr ac t p at ch es  w i th   th e  b es t p er f o r m a n c e,   a m o n g   t h e  p atch e s   t h at  w er e  ex tr ac ted   in   s tep 1 .   HVS  i n   clas s i f icatio n   f in d s   a  p atch e s   t h at  ar e  t h e  s a m e  in   o n e  ca te g o r y   a n d   h a s   a  m o s t   d if f er en ce   w it h   o th er   ca te g o r y .   So   w e  w il l  ex tr ac t  p atch e s   th at  h av e   m o s t  s i m ila r it y   w it h   o th er   p atch es  i n   th e  s a m e   ca teg o r y   a n d   in   o th er   h a n d   h av e  t h e  m o s t  d i f f er en ce   w i th   p atch es  i n   o t h er   ca teg o r ies.  F o r   d o in g   t h is   w it h   d ef in e  a   f o r m u la   li k e  E q u atio n   8 .   W ith   th e  b es t  p atch e s   t h is   f o r m u la  w i ll  b e  m i n i m u m .   So   in   s i m u la tio n   i f   w e   f i n d   m i n i m u m   o f   t h is   f o r m u l a,   th e  p atch e s   w ill  b e  t h e  b es t  p atch es  t h at  h av e  th e  m a x i m u m   s i m ilar it y   w it h   o th er   p atch es   i n   t h e  s a m e   ca t eg o r y   a n d   h a v e  m o s t  d if f er e n ce   w ith   o th er   p atc h es   in   o th er   ca teg o r ies.  W e  u s e   eq u atio n   f o r   ea c h   b a n d   an d   o r ien tatio n   s ep ar atel y .   W e  s h o w  th e   clas s   n u m b er   o f   p atc h   w i t h   i   an d   th e   j   is   th e   n u m b er   o f   tr ain in g   i m ag e  t h at  p atch   is   ex tr ac ted   ( P i, j ) .   T h en   th e  f u n ctio n   d e f in itio n   i s   as E q u atio n   7 :        (         )   ∑ ∑ ∑ ‖                   ‖                                  ∑ ∑ ∑ ‖                   ‖                                                ( 7 )                           (        )         (        )          W h er e  C N  in   t h e  n u m b er   o f   c lass   an d   T N  is   th e  n u m b er   o f   T r ain in g   i m ag e  i n   ea ch   cla s s .   T h e  to tal  n u m b er   o f   p air   p atc h es  in   ea c h   cla s s   ar e  T N( T N - 1 ) ,   s o   f o r   C N  cla s s   w e  w ill   h a v e  T N( T N - 1 ) ×CN p air   p atc h es   in   s a m e  ca te g o r y .   I n   t h e  s a m e  w a y   w e  w ill  h av e  C N( C N - 1 ) ×T N  p air   p atch es  in   d i f f er en t  ca teg o r y .   I t  is   i m p o r tan t  th a t  v al u e  o f   p air s   b e  eq u al  s o   w e  m u ltip le  t h e  r esu lt  w it h   s ec o n d   ter m .   T h is   m o d u le  ac tiv it y   i s   ex p lain ed   i n   Alg o r it h m   1 .   A s   ex p lain ed   b ef o r e,   in   HM A X   m o d el  p atch es  ar e  ex tr ac ted   r an d o m l y   i n   R P E   m o d u le,   w h ic h   m a y   n o t  b e  o p ti m al.   T h e  ex t r ac ted   p atch es   b y   t h e  HM A X  m o d el  ar e  f r o m   r a n d o m   p o s itio n .   So ,   th ese   p atch e s   m a y   co m e   f r o m   b ac k g r o u n d   o r   o t h er   ir r el ev an t   o b j ec ts   r ath er   t h an   t h e  t ar g et  o b j ec t.  I n   th e   o th er   h an d   th e y   m a y   co m e  f r o m   tar g et  o b j ec t  b u t  all  th e  p ix els  ar e  th e  s a m e,   s o   th er e  is   n o   in f o r m atio n   in   it.   T h e  C 2   f ea t u r es   th at   ar e  o b tain ed   f r o m   t h ese   p atch es   ar e  n o t   v er y   u s e f u l   f o r   r ec o g n izi n g   a  tar g et  o b j ec t.  T h e y   m a y   also   m a k e  t h e   f ea t u r e  s p ac e  m o r e  co m p le x   f o r   clas s i f i ca tio n   [ 2 2 ] .   T h e  p r o p o s ed   m o d u le  ( OP E )   s elec t s   p atch es  w it h   m o r e  i n f o r m ati o n   b y   e m p lo y in g   o p ti m u m   p atch   s elec tio n   m et h o d   w h ic h   is   e x p lain ed   i n   alg o r ith m   1 .   As  a  r es u lt,  le s s   p atch es  i n   tr ai n i n g   s tep   i n   o u r   m o d el  h a v e  t h e  s a m e  r e s u l t   in   tr ai n i n g   s tep   i n   HM AX  m o d el  th a t is  g o o d   f o r   s y s te m   s p ee d .     3 . 5 .   S2   a nd   C2 :   T w o   m o d u les S2   an d   C 2   ar e  a s   th e  s a m e  as o r ig in al  H M A X  m o d el  a n d   w e  h a v e  ex p lai n ed   it b ef o r e.       4.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S   W e  h av e   test ed   o u r   m o d el  o n   th e  C alT ec h 5   an d   C alT ec h 1 0 1   d ataset  o f   i m a g es.  W e  h a v e   co m p ar ed   th e  p r o p o s ed   m o d el  ( DP HM A X)   w it h   SIFT   [ ?] ,   HM A X  [ ? ] ,   GM A X  [ ]   an d   MH M A X  m o d el s .   Ou r   r esu lt s   s h o w   th at  t h er e  ar e  s ig n if ica n t  i m p r o v e m e n ts   to   class i f ic atio n   in   o u r   m o d el.   T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   i s   i m p le m en ted   w it h   M A T L A B .     4 . 1 .   I m a g e  Da t a s et s   T o   ev alu ate  o u r   m o d el  o n   cla s s if ica tio n   ta s k s ,   w e  u s e  C alT ec h 5 ,   C altec h 1 0 1   an d   GR A Z - 0 1   d atasets .   C alT ec h 5 :  T h is   d ataset  [ 26 ]   c o n tain s   f i v e  c las s es  o f   o b j ec ts :  th e  f r o n ta l - f ac e,   m o to r c y c le,   r ea r - ca r ,   air p lan e  an d   leaf .   T h e  s a m p le  i m a g es  o f   ea ch   ca te g o r y   is   s h o w n   i n   Fig u r e  5 .   C alT ec h 1 0 1 :  T h is   d ataset  [ 27 ]   co n tain s   1 0 1   class es  o f   o b j ec ts   s u c h   as :  b o at,   ca r - s id e,   b ik e,   air p lan e ,   etc.   T h e  s a m p le  i m a g e s   ar e  s h o w n   in   Fi g u r e  6 .   GR AZ - 0 1 :  T h i s   d ataset  [ 28 ]   co n tain s   m a n y   d i f f er en t  o b j ec t  lik e:   b ik e s ,   p eo p le,   p lan t,  b u ild in g ,   s h o es,  etc.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   2 ,  No v e m b er   2 0 1 8   :   7 8 3   –   7 9 3   790   p eo p le  an d   b ik e  co n s id er ed   as   a  p o s itiv e  i m a g es  a n d   o th er   i m ag e s   ar e  as  b ac k g r o u n d .   T h e  s a m p le  i m a g es  ar e   s h o w n   in   F ig u r e  7 .           Fig u r e  5 .   Sa m p le  i m ag e s   f r o m   C altec h 5   d atab ase.   Fro m   le f t t o   r ig h t:  m o to r b ik e,   le af   a n d   b ac k g r o u n d           Fig u r e  6 .   Sa m p le  i m ag e s   f r o m   C altec h 1 0 1 .   Fro m   lef t to   r ig h t : a i r p lan e,   ca r - s id e  an d   b ac k g r o u n d           Fig u r e  7 .   Sa m p le  i m ag e s   f r o m   GR AZ - 0 1 .   Fro m   le f t to   r ig h t,  th e  clas s es a r e  b ik es,  p eo p le  an d   b ac k g r o u n d s       4 . 2 .   P er f o r m a nce  M ea s ures   Af ter   clas s i f icatio n ,   th e  i m a g e s   ca teg o r ize  i n   4   g r o u p :  T r u e  P o s itiv e  ( T P)  is   a  co r r ec t  class if ica tio n   o f   a  p o s itiv e  ( o b j ec t) ,   a  T r u e  Neg ativ e   ( T N)   is   a  co r r ec t  class i f icatio n   o f   a   n e g ati v e  ( b ac k g r o u n d ) ,   Fals e   P o s itiv e  ( FP )   is   an   i n co r r ec t  o b j ec t  class if icatio n   a n d   Fa ls e  Neg a tiv e  ( FN)   is   a n   i n c o r r ec t  b ac k g r o u n d   class i f icatio n .   W e  ch o s e  th e  e v alu a tio n   m etr ics o f   class if ica t io n   r ate  d ef in ed   as E q u at io n   8 :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       O b ject  R ec o g n itio n   I n s p ir in g   HV S   ( Mo h a mma d esma eil  A kb a r p o u r )   791                                             (     )                                         ( 8 )     4 . 3 .   Cla s s if ica t io n r esu lt s   W e  r an d o m l y   c h o s e  1 0 ,   2 0 ,   3 0 ,   4 0   an d   5 0   im a g es  f r o m   e ac h   ca teg o r y   o f   th e  d ataset s   as  tr ain i n g   i m a g es ,   o th er   i m a g es  ar e  co n s id er ed   as  test in g   i m a g es.  f o r   C altec h 5   an d   C altec h 1 0 1   d a tasets ,   o b j ec ts   ar e   p o s itiv e  i m ag e s   a n d   b ac k g r o u n d   is   n eg ati v e  i m a g es.  f o r   GR A - 0 1   d ataset,   p eo p le  an d   b ik e  ar e  p o s itiv e  i m ag e s   an d   o th er   i m a g es   ar e  n eg at iv e  i m a g es   ( w e  m a k e  a  n e g ati v e  i m a g es   f r o m   co m b in i n g   o t h er   ca te g o r ies).   A ll   r esu lt s   r ep o r ted   w er e  g e n er ate d   w it h   1 0   r an d o m   s p lit s .   T h e  r esu lt s   ar e  s h o w n   i n   Fi g u r e  8 .   A s   s h o w n ,   ex ce p t  in   ca r - s id e  f r o m   C al tech 1 0 1 ,   th e   p r o p o s ed   m et h o d   p r o v id es  a  s ig n i f ica n t  p er f o r m an ce   i m p r o v e m en t   o v er   o th er   m et h o d s .               Fig u r e  8 ( a) .   C lass i f icatio n   ac cu r ac y   f o r   ea ch   class :   C altec h 5   d ataset  class i f icat io n   ac cu r ac y   ( m o to r   an d   f ac e)         Fig u r e  8 ( b ) .   C lass if icatio n   ac c u r ac y   f o r   ea ch   class :  C altec h 1 0 1   d ataset  class if ica tio n   ac c u r ac y   ( ca r - s id e  an d   air p lan e)     60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 20 30 40 50 C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   N u mb e r   o f   t r a i n   Mo to r   SI FT H M AX M H M A X G M AX D PHM AX 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 20 30 40 50 C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   N u mb e r   o f   t r a i n   Face s   SI FT H M AX M H M AX G M AX D PHM A X 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 20 30 40 50 C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   N u mb e r   o f   t r a i n   C ar _ s id e   SI FT H M AX M H M AX G M AX D PHM A X 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 20 30 40 50 C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   N u mb e r   o f   t r a i n   A ir p lan e   SI FT H M AX M H M AX G M AX D PHM A X Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   2 ,  No v e m b er   2 0 1 8   :   7 8 3   –   7 9 3   7 92         F ig u r e  8 ( c) .   C lass i f icatio n   ac cu r ac y   f o r   ea ch   class :  GR AZ - 0 1   d ataset  class i f icatio n   ac c u r a c y   ( p eo p le  an d   b ik e)       5 .           CO NCLUS I O N   I n   t h is   p ap er   a  n e w   f r a m e w o r k   f o r   r o b u s t  o b j ec t   r ec o g n itio n   b ased   o n   p r ev io u s   h ier ar c h ica l  m o d el  is   p r o p o s ed .   A   n o v el  De s ir ab le  P atch   ex tr ac tio n   m e th o d   f o r   HM A X  h ier ar ch ical  m o d el  ( OP HM A X)   is   p r o p o s ed .   Fo r   th is   p u r p o s e,   f ir s t  w e  eli m in a te  th e  b ac k g r o u n d ,   th en   w e  ex tr ac ted   th e  b est p atch es t h at  t h e y   ar e   th e  s a m e   in   t h e  s a m e  ca te g o r y   an d   t h e y   ar e  m o r e  d i f f er e n t i n   th e  d i f f er en t   ca teg o r y .   T h is   i m p r o v e m e n t  is   o n l y   in   tr ai n i n g   s tag e   s o   it   d o   n o t   n ee d   m o r e  ti m e  i n   r ec o g n itio n   s tag e.   Op ti m u m   p atc h es   ar e   th e   b est  p atc h es   to   r ep r esen t  d is cr i m i n ati v e  an d   i n v ar ia n t  f ea tu r es.  T h e y   s o l v e  th e  m ai n   li m itat io n   in   t h e  H  A X  “ d en s e  in p u ts   an d   b lin d   f ea t u r e  s elec tio n ’ ’ .   E x p er i m e n ts   b ased   o n   th r ee   d if f er en t  k in d s   o f   d atasets   h a v e   d em o n s tr ated   th a t   th e  DP HM A X  p er f o r m s   m u c h   b etter   th a n   t h e  o th er   m et h o d s   in   v ar io u s   v is u al  r ec o g n itio n   t ask s .       RE F E R E NC E   [1 ]   H.  Yin ,   G .   Ly u ,   X .   L u o ,   a n d   C.   L i,   " A  s e g m e n tatio n - b a se d   a d a p ti v e   i m a g e   e n h a n c e m e n t  m e th o d   i n sp ired   b y   th e   se lf - a d ju st  f e a tu re s  o f   HV S , "   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  M a c h in e   L e a rn in g   a n d   Cy b e rn e ti c s,   v o l.   8 ,   p p .   1 8 9 5 - 1 9 0 5 ,   2 0 1 7 .   [2 ]   R.   Ku m a r,   S .   Ch a n d ,   a n d   S .   S in g h ,   " A n   I m p ro v e d   Histo g ra m - S h if ti n g - I m it a ted   re v e rsib le  d a ta  h i d in g   b a se d   o n   HV S   c h a ra c teristics , "   M u lt ime d ia   T o o ls  a n d   Ap p li c a t io n s,  p p .   1 - 1 3 ,   2 0 1 7 .   [3 ]   S .   S h a f e e   a n d   B.   Ra jae i,   " A   se c u re   ste g a n o g ra p h y   a lg o rit h m   u sin g   c o m p re ss iv e   se n sin g   b a s e d   o n   HV S   f e a tu re , "   in   Eme rg in g   S e c u rity T e c h n o l o g ies   ( ES T ),   2 0 1 7   S e v e n t h   I n ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n ,   2 0 1 7 ,   p p .   7 4 - 7 8 .   [4 ]   V .   Ra d h ik a ,   K.  V e e ra sw a m y ,   a n d   S .   S .   K u m a r,   " Di g it a l  Im a g e   F u sio n   Us in g   HV S   i n   Blo c k   Ba se d   T ra n sf o r m s,"   J o u rn a l  o f  S i g n a l  Pro c e ss in g   S y ste ms ,   p p .   1 - 1 1 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   T .   S e rre ,   L .   W o lf ,   S .   Bil e sc h i,   M .   Ries e n h u b e r,   a n d   T .   P o g g io ,   " Ro b u st  o b jec t  re c o g n it i o n   w it h   c o rtex - li k e   m e c h a n is m s,"   IEE E  tra n sa c ti o n s  o n   p a t ter n   a n a lys is  a n d   ma c h in e   i n telli g e n c e ,   v o l.   2 9 ,   2 0 0 7 .   [6 ]   M .   M is h k in   a n d   L .   G .   Un g e rle id e r,   " Co n tr ib u ti o n   o f   striate   in p u ts  t o   t h e   v isu o sp a ti a l  f u n c ti o n s  o f   p a rieto - p re o c c ip it a l  c o r tex   in   m o n k e y s,"   Beh a v io u ra l  b ra i n   re se a rc h ,   v o l .   6 ,   p p .   5 7 - 7 7 ,   1 9 8 2 .   [7 ]   L .   Itt i  a n d   C.   Ko c h ,   " A   sa li e n c y - b a se d   se a rc h   m e c h a n is m   f o r  o v e rt  a n d   c o v e rt  sh if ts  o f   v isu a l  a tt e n ti o n , "   Vi sio n   re se a rc h ,   v o l.   4 0 ,   p p .   1 4 8 9 - 1 5 0 6 ,   2 0 0 0 .   [8 ]   W .   Zh a n g ,   Q.  J.  W u ,   G .   Wan g ,   a n d   H.  Yi n ,   " A n   a d a p ti v e   c o m p u tatio n a l  m o d e l  f o r  sa li e n t  o b jec t  d e t e c ti o n , "   IEE E   T ra n sa c ti o n s  o n   M u lt ime d i a ,   v o l.   1 2 ,   p p .   3 0 0 - 3 1 6 ,   2 0 1 0 .   [9 ]   D.  W ies e l  a n d   T .   Hu b e l,   " Re c e p ti v e   f ield s  o f  sin g le  n e u ro n e s  in   th e   c a t’s  striate   c o rtex , "   J .   Ph y sio l,   v o l.   1 4 8 ,   p .   2 ,   1 9 5 9 .   [1 0 ]   B.   A .   Olsh a u se n ,   " E m e rg e n c e   o f   si m p le - c e ll   re c e p ti v e   f ield   p ro p e rti e s  b y   lea rn in g   a   sp a rse   c o d e   f o r  n a tu ra l  im a g e s, "   Na tu re ,   v o l.   3 8 1 ,   p p .   6 0 7 - 6 0 9 ,   1 9 9 6 .   [1 1 ]   F .   J.  H u a n g ,   Y. - L .   B o u re a u ,   a n d   Y .   L e Cu n ,   " Un su p e rv ise d   l e a rn in g   o f   in v a rian t  f e a tu re   h ie ra rc h ies   w it h   a p p li c a ti o n s  to   o b jec t  re c o g n it io n , "   in   Co mp u ter   Vi sio n   a n d   Pa tt e rn   Rec o g n it i o n ,   2 0 0 7 .   CV PR '0 7 .   IEE E   Co n fer e n c e   o n ,   2 0 0 7 ,   p p .   1 - 8.   [1 2 ]   M .   Ries e n h u b e r  a n d   T .   P o g g io ,   " Hie ra rc h ica l  m o d e ls  o f   o b jec t  re c o g n it io n   i n   c o rtex , "   Na tu re   n e u ro sc ien c e ,   v o l .  2 ,   p p .   1 0 1 9 - 1 0 2 5 ,   1 9 9 9 .   [1 3 ]   J.  C.   Be z d e k ,   R.   Ch a n d ra se k h a r,   a n d   Y.  A tt ik o u z e l,   " A   g e o m e tri c   a p p ro a c h   t o   e d g e   d e tec ti o n , "   IEE E  T ra n s a c ti o n s   o n   F u zz y   S y ste ms ,   v o l.   6 ,   p p .   5 2 - 7 5 ,   1 9 9 8 .   60 65 70 75 80 85 90 10 20 30 40 50 Cl assific at i o n   ac cu r ac y   N u mb e r   o f   t r a i n   p eo p le   SI FT H M AX M H M AX G M AX D PHM A X 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 20 30 40 50 C l a ssi f i c a t i o n   a c c u r a c y   N u mb e r   o f   t r a i n   B ik e   SI FT H M AX M H M AX G M AX D PHM A X Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.