I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   25 ,   N o .   3 M a r c h   20 22 ,   pp.   1508 ~ 151 7   I S S N:  2502 - 4752,   DO I 10 . 11591/i j e e c s . v 25 .i 3 . pp 1508 - 151 7             1508       Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   A  h u m a n  v is io n  b a se d  sy st e m  f or  b io m e t r ic  i m age s r e c ogn ition       Was s i l B ou k h ar i,   M oh am e d   B e n ye t t ou B e l m a d an Ab d e r r ah i m   D é pa r te me n d’ in f or ma ti que F a c ul  d e s  M a th é ma ti que s  e d e   l in f o r ma ti qu e , U ni ve r s it é  de s  S c i e nc e s   e de   la   T e c hn o l o gi e  d O r a M o ha me B o udi a f , O r a n, A lg é r i e       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve Oc t   7 2021   R e vi s e De c   24 2021   A c c e pt e J a n   17 202 2       I n   t h i s   p ap e r,   u n i v e rs al   b i o me t ri c   s y s t em   b as e d   o n   h u m an   v i s i o n   i s   p ro p o s e d .   Fro r e cen t   b i o l o g i c a l   a n d   p h y s i o l o g i c al   re s u l t s ,   h u m a n   i d e n t i f i c at i o n   s y s t em   t h at   ap p ro x i m at e s   t h e   n at u ral   v i s i o n   an d   r ec o g n i t i o n   o f   i n d i v i d u al s   i s   co n cei v e d L i q u i d   s t at e   m a c h i n e   (L SM) ,   as   re c u rr e n t   s p i k i n g   n eu ral   n e t w o r k ,   i s   h i g h l y   i n s p i red   b y   t h e   b rai n   n eu ral   a rc h i t ec t u r e   w i t h   l o w   t rai n i n g   co s t .   H o w ev e r,   i n p u t   d i men s i o n   o l arg s cal i m a g e s   r e q u i r e s   e ffi ci e n t   p ro ce s s i n g   at   t h e   c o s t   o p e rfo r m an ce   o r e s o u rce   o v e r h e ad .   T h i s   p ap e p ro p o s e   n ew   n eu ral   i n p u t   co d i n g   fo i m a g e s   b as e d   o n   fr e q u en cy   s i g n al s   rat h e r   t h an   p i x e l s .   E a c h   i m a g e   i s   fi l t e r e d   an d   frag men t ed   t h en   t h L SM  l i q u i d   (o r e s e rv o i r)  w i l l   r ece i v e,   fi rs t ,   h i g h   fr e q u en cy   s i g n al s ,   t h e n   l o w   fre q u e n cy   s i g n al s   fro m   e a c h   fra g me n t .   T h e   t w o   s e t s   o o u t p u t   n eu ro n s   s t at e s   c o rr e s p o n d i n g   t o   e a ch   t y p o f   fi l t e r   w i l l   b m at ch e d   t o   t h e n t i r e n r o l l me n t   d at ab as e .   A   w ei g h t ed   s u m   r u l e   b e t w ee n   t h m at ch i n g   r e s u l t s   w i l l   d e t e r m i n t h e   ri g h t   cl as s   o b i o me t ri c   i m ag e.   T h e   s y s t em   w as   t e s t e d   o n   t h r ee   d i ff e r en t   b i o m e t ri c   d at as e t s :   face,   p al m p ri n t   an d   o ff - l i n e   s i g n at u re,   re s u l t s   s h o w   t h re l i ab i l i t y   o t h e   p ro p o s e d   ap p ro a c h .   K e y w o r d s :   B i o m e t r i c   F r e que n c y   f il t e r i ng   Hu m a n   vi s i o n   I n put   c o di n g   L i qu i s t a t e   m a c hi ne     Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   W a s s il a   B o ukh a r i   De pa r t m e n t   o f   C o m put e r   S c i e n c e F a c u l t é   de s   M a t h é m a t i que s   e t   de   l i n f o r m a t i que   Uni ve r s i t é   de s   S c i e n c e s   e t   de   l a   T e c hn o l o g i e   d’ Or a n   M o h a m e d   B o ud i a f   B P   1505,   E l   M n a o ue r ,   31000 ,   O r a n ,   Al r i e   E m a i l :   wa s s il a . b o ukha r i @ u ni v - us t o . dz       1.   I NT RODU C T I ON   B a s e o bi o l o g i c a l   a n b e ha vi o r a l   t r a i t s   a s   f a c e ,   v o i c e ,   h a n ge o m e t r y ,   ke y s t r o ke ,   i r i s   o r   f i nge r pr i n t s ;   bi o m e t r i c   c a m e   a s   t h e   m o s t   pe r t i n e n t   s o l ut i o n   t o   d o c um e n t   f r a ud  a n i de n t i t y   t h e f t   by   a ut h e n t i c a t i n a n i de n t i f yi ng  i nd i v i dua l s   i a   r e l i a bl e   a n f a s t   wa y .   B i o m e t r i c s   a ll o a   pe r s o n   to   b e   i de n t i f i e b a s e o n   a   s e t   o f   r e c o gni z a bl e   a n v e r if i a b l e   da t a   whi c h   a r e   u ni qu e   a n s p e c i f i c   to   hi m.   P e r s o n   phy s i o l o g i c a l   t r a i t s ,   whi c h   a r e   e n r o l l e by   m e a n s   o f   a n   im a ge   c a pt ur e   de vi c e ,   i nc l ud i n g   f a c e ,   i r i s ,   h a n o r   f i nge r pr i n t s   a r e   t h e   m o s t   c o m m o nly   us e bi o m e t r i c s .   S i n c e   e a c h   o f   t h e s e   im a g e s   i s   d if f e r e n t   i n   t y p e ,   s t r uc t ur e   a n s i z e ;   a   s p e c i f i c   im a ge   pr e pr o c e s s i ng  m e t h o wo ul b e   m o r e   a ppr o p r i a t e   f o r   o n e   s pe c i f i c   bi o m e t r i c s   t h a t h e   ot h e r s .   T h e r e f o r e ,   a   bi o m e t r i c   s y s t e m   i s   g e n e r a l ly   c o n c e i ve d   f o r   a   s p e c i f i c   im a ge ;   e v e n   w h e t his   s y s t e m   i s   m u l t i m o d a l ,   e a c h   m o da l i t y   n e e d s   a   s pe c i f i c   pr e pr o c e s s i n s c h e m e .   Ho we v e r ,   t h e   b i o l o g i c a l   vi s i o n   s y s t e m   i s   a bl e   t o   pr o c e s s   i m a ge s   o f   d i f f e r e n t   s i z e s   a n s t r uc t ur e s   i n   t h e   s a m e   m a nn e r .   T w o   f u n c t i o n a l   pa r t s   a r e   i nv o l ve i h u m a n   vi s i o n ,   t h e   e y e   a n a b o ut   5 0%   o f   t h e   b r a i n.   W hil e   t h e   e y e   f u n c t i o ns   a s   bio l o g i c a e qu i v a l e n t   o f   c a m e r a ,   t h e   b r a i n   do e s   a l l   o f   t h e   c o m p l e x   i m a ge   pr o c e s s i n g.   P r o c e s s i ng  by   t h e   b r a i c o n s i s t s   o f   p a r t l y   o f   s i m p le  i m a g e   pr o c e s s i ng  a n d   pa r t l y   o f   hi g he r   f u n c t i o ns   whi c h   b u il a n m a ni pu l a t e   a n   i n t e r n a l   m o de l   o f   t h e   o ut s i de   wo r l d.   A r t i f i c i a l   n e ur a l   n e t wo r ks   ( A NN s )   [ 1 ]   a r e   a   v a r i e t y   o f   m o de l s   w hi c h   s im u l a t e   b r a i n e ur a l   inf o r m a t i o pr o c e s s i n g.   AN Ns   h a v e   b e e n   u s e s uc c e s s f u ll y   i m a ny   r e a l   wo r l a pp li c a t i o n s   i nc l ud i ng  i m a ge   pr o c e s s i ng  a n pa tt e r n   r e c o gni t i o n   [ 2 ] .   T h e   c l o s e t   A NN   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   human  v is ion  bas e s y s tem   f or   biome tr ic  image s   r e c ognit ion   ( W as s il B ouk har i )   1509   a r c hi t e c t ur e   to  t h e   b r a i s t r uc t u r e   i s   t h e   r e c u r r e n t   n e ur a l   n e t wor ( R NN )   m o de l .   R NN s   a r e   d y na m i c a l   s y s t e m s   w i t h   t e m po r a l   s t a t e   r e pr e s e n t a t i o n;   t h e y   a r e   c o m put a t i o n a ll y   po we r f u l   a n c a n   b e   u s e i m a ny   t e m po r a l   pr o c e s s i n a n a pp li c a t i o ns .   Ho we v e r ,   R NN s   t r a i ni ng  a l go r i t hm s   b a s e o n   d i r e c t   o p t i m i z a t i o n   o f   t h e   n e t wo r k   we i g h t s   h a v e   l e t o   l e s s   t h a n   s a t i s f a c t o r y   r e s u l t s ,   t h e y   us u a l ly   e xhi bi t   s l o c o nv e r ge n c e   a n hi g c o m put a t i o n a l   r e qu i r e m e n t s .     R e s e r v o i r   c o m put i n ( R C )   i s   a   n o v e l   a ppr o a c h   pr o p o s e by   J a e ge r   i n   [ 3 ]   t h a t   c a n   c o pe   wi t h   r e a l - t i m e   c o m put a t i o n s   o n   r e c ur r e n t   n e ur a l   n e t wo r ks   w i t h o ut  t h e   c o n s t r a i n t   o f   c o m p l e x   t r a i ni n g.   T h e   m a in   i de a   o f   R C   i s   to   us e   a   l a r ge   b ut   f i xe r e c ur r e n t   pa r a s   a   r e s e r v o i r   o f   d y na mi c   f e a t ur e s   a n to   tr a i n   o nl y   t he   o u t p u l a y e r   t o   e x t r a c t   t h e   de s i r e i nf o r m a t i o n .   T h e   li qu i s t a t e   m a c hi ne   ( L S M )   [ 4 ]   i s   a   r e c ur r e n t   n e t wo r w i t h   a   d y n a mi c   r e s e r v o i r   us i ng  s p i k i ng  n e ur o n s   c o nn e c t e by   d y na mi c   s y na p s e s .   T h e   r e s e r v o i r   ( o r   l i qu id)   i n   t h e   L S M   whi c h   r e pr e s e n t s   t e m po r a l   de pe n de n c i e s   do e s   n ot   h a v e   to   b e   tr a i ne d,   whi c h   t h e r e f o r e   m a ke s   t h e   l e a r ni ng  pr o c e s s   f a s t   a n s im p l e .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   L S M   b e a r s   m a ny   s i mi l a r i t i e s   t o   bi o l o g i c a l   n e ur a l   ne t w o r ks   a n d   c a n   t h e r e f o r e   pr o f i t   f r o m   n e w   f i nd i ngs   i n   ne ur o bi o l o g y .   I t   h a s   b e e n   u s e f o r   v a r i o us   r e a l   wo r l d   a pp l i c a t i o ns   s uc a s   m o ve m e n t   pr e d i c t i o n   [ 5] ,   [ 6] ,   s pe e c r e c o gni t i o [ 7] - [ 9] ,   vi d e o   a c t i vi t y   a nd  i m a g e   r e c o gni t i o n   [ 10] - [ 12 ]   a n wa s   pa r t i c u l a r l y   s u c c e s s f u l   us e i n   s p a t i o - t e m po r a l   pa tt e r n   r e c o gn i t i o n   [ 13] - [ 16] .   T c o pe   wi t h   t h e   s t a t e - of - t h e - a r t   r e s ul t s   i n   r e a l   w o r l a pp l i c a t i o ns ,   m a ny   e f f o r t s   o n   e nh a n c i ng  t h e   L S M   pe r f o r m a n c e   we r e   b a s e o n   t h e   e x p l o r a t i o n   o f   d i f f e r e n t   L S M   t o p o l o gi e s   [ 17] ,   [ 18] ,   n e t r a i ni ng   a l go r i t hm s   o r   c o s t - i n t e n s i ve   pa r a m e t e r s   s e a r c h   [ 19 ] ,   [ 20] ,   whi c h   i nc r e a s e   a c c ur a c y   a t   t h e   c o s t   o f   pe r f o r m a n c e   o r   r e s o ur c e   o v e r h e a d.   T h e   i nput   f o r m a t   i s   a n o t h e r   i s s ue   t h a t   h a s   s i g nif i c a n t   i m p a c t   o n   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   t h e   L S M .   I ge n e r a l ,   t h e   n u m be r   o f   i nput   p i x e l s   r e pr e s e n t s   t h e   n u m be r   o f   t h e   i nput   l a y e r   n e ur o n s .   P r o c e s s i ng   l a r ge   im a ge s   i s   m o r e   t i m e - c o n s u mi ng  a n d   r e s o ur c e   de m a n d i ng  t h a n   a   s m a ll   i nput   g i v e n   t h e   s a m e   li qu i d   a r c hi t e c t ur e   a n pa r a m e t e r s .   S o m e   pr e vi o us   s t ud i e s   pr o po s e d i f f e r e n t   m e t h o ds   f o r   e n c o d i n g   t h e   i np ut   b a s e d   o n   t e m po r a l   e n c o d i n [ 21]   o r   r a t e   c o de s   [ 22 ] ,   b ut   w i t h   t h e   i nc r e a s e   i n   t h e   s i z e   o f   i m a g e s ,   t h e   c o nv e r ted  i n put   s i z e   i s   a l s o   gr o wi n r a p i d ly   t a   l a r ge   s c a l e .   R e c e nt l y ,   a   s t ud y   us i ng  a   d i f f e r e n t   i m a ge   c o d i n b a s e o n   pr o l a t e   s phe r o i da l   wa v e   f u n c t i o n s   ( P S W F )   [ 23]   ga v e   s i g nif i c a n t   r e s u l t s   o n   t h e   m o d i f i e n a t i o n a l   i ns t i t ut e   o f   s t a n da r ds   a n t e c h n o l o g y   ( M NI S T )   di g i t   da t a b a s e .   B a s e o t h e   s i g nif i c a n t   s e pa r a t i o n   pr o pe r t y   o f   t h e   L S M   w hi c h   a s s u m e s   t h a t   d i f f e r e n t   i n put s   to   a   poo l   o f   n e ur o n s ;   w hi c h   r e pr e s e n t s   t h e   l i qu i o r   r e s e r v o i r   o f   t h e   L S M ,   s h o u l c a us e   d i f f e r e n t   n e ur o n   r e s po n s e s ;   a n s im il a r   i nput s   s h o u l pr o duc e   s a m e   r e s po ns e s   [ 24] ,   t h e   s uc c e s s f u l   L S M   r e s u l t s   o b t a i n e d   de a l i ng  w i t h   a n a l o gue   s i g n a l s   a s   i n put s   a n f i na ll y   t h e   e x pe r im e n t a l   r e s u l t s   i bi o l o g y   a n n e ur o phy s i o l o g whi c h   pr o v e t h a t   t h e   vi s ua l   s y s t e m   a n a ly s e s   i npu t s   i n   s e v e r a l   s pa t i a l   r e s o l ut i o n   s c a l e s ;   w hi c h   m o t i va t e t h e   us e   o f   s pa t i a l   f r e que n c y   pr e pr o c e s s i ng  o f   im a ge s   [ 25] - [ 27 ]   i n   c o m put e r   vi s i o n   a n d   pa tt e r n   r e c o gni t i o n ,   we   pr o p o s e   a   uni v e r s a l   h u m a n   b a s e bi o m e t r i c   i d e n t i f i c a t i o n   s y s t e m   u s i ng  t h e   L S M   w i t h   i t s   bi o l o g i c a ll i n s p i r e d   pa r a m e t e r s   a n s t r uc t u r e   wi t h   a   n e i m a ge   e n c o d i n m e t h o us i n g,   r a t h e r   t h a n   p i x e l s ,   a n   a n a l o g ue   s i g n a o b t a i n e by   m a pp i ng  a   f r e que n c y   f il t e r e i m a g e .   T o   i n c r e a s e   f ur t h e r m o r e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   pr o p o s e d   s y s t e m ,   e v e r y   i nput   i m a g e   i s   s p l i t t e i n   16   f r a g m e n t s .   T h e   i nput   l a y e r   i s   t h e n   c o m po s e o f   16  c h a nne l s   ( n e ur o n s )   t h a t   wi ll   r e c e i ve ,   a t   t h e   s a m e   t i m e ,   a n   i m a ge   f r a g m e n t s   s i g n a l .   T h e   r e s po n s e s   c o l l e c t e f r o m   t h e   r e s e r v o i r   n e ur o n s   r e pr e s e n t   t h e   i m a ge   c o de   f o r   c l a s s if i c a t i o n .   T h e   s a m e   s y s t e m   a r c hi t e c t ur e   a n pa r a m e t e r s   wa s   t e s t e o n   t h r e e   di f f e r e n t   bi o m e t r i c   da t a s e t s f a c e ,   pa l m pr i n t   a n o f f - li ne   s i g n a t ur e   w i t h   s i g ni f ica n t   a nd   c o m pe t i t i v e   r e s u l t s .       2.   M AT E RI AL S   2. 1.     F il t e r in im age s   in   f r e q u e n c d om ain   A c c o r d i n t o   S i nh a   e al .   [ 28 ] ,   b ot h   hi g h   a n l o f r e que n c y   i n f o r m a t i o n   a r e   u s e i t h e   h u m a r e c o gni t i o n   t a s k.   A   s i m p l e   m a t h e m a t i c a l   t r a n s f o r mat i o n   a l go r i t hm   s u c h   a s   f o ur i e r   t r a n s f o r m   ( F T T )   or   d i s c r e t e   c o s i n e   t r a n s f o r m   ( DC T )   c a n   c ha n ge   a n   i m a ge   f r o m   p i xe l s   to   f r e que n c i e s .   T h e n ,   wi t h   a n   a p p r opr i a t e   f i l t e r   o n e   c a n   s e pa r a te   l ow   f r e q ue n c i e s   f r o m   hi gh   f r e q ue n c i e s   to  p e r f or m   i m a ge   a n a l y s i s   a n d   pa tt e r n   e x tr a c t i o n .   I n   s pa t i a l   f r e que n c y   a n a ly s i s ,   a i m a ge   i s   r e pr e s e nt e a s   a   we i g h t e c o m bi na t i o n   o f   b a s i c   f u n c t i o ns ,   i w hi c hi g h   f r e que n c i e s   c a r r y   f i ne ly ,   d e t a i l e inf o r m a t i o a n l o f r e que n c i e s   c a r r y   c o a r s e ,   s h a pe - b a s e d   i n f o r m a t i o n .   F il t e r i ng  w i t h   fa s t   f o ur i e r   tr a n s f o r m   ( F F T )   i s   o n e   o f   t h e   t e c hni qu e s   us e to   e m p h a s i s   t h e   l o a n d   hi g h   s pa t i a l   f r e que n c y   c o m po n e n t s .   A s s u m e   I   ( m ,   n )   i s   a   M × i m a g e .   L e t   F ( k,   l )   de n ot e   t h e   2DF F T   o f   t h e   im a ge s   I   ( m ,   n ) ,   whi c h   i s   g i v e n   by   ( 1) :     F ( k , l ) = I ( m , n ) e j2 π ( mk     M + nl N )     N 1 n = 0 M 1 m = 0     = A F ( k , l ) e j θ F ( k , l )   ( 1)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i Vo l .   25 ,   N o .   3 M a r c h   20 22 :   1508 - 151 7   1510   w h e r e   AF ( k,   l )   i s   m a g ni t ude   c o m po n e n t s ,   a n θ F ( k,   l )   i s   p h a s e   c o m po n e n t s .   F   i s   c a ll e t h e   s p e c t r u m   o f   t h e   im a ge   I ,   l e t   a n de n o t e   t h e   f il t e r   t r a n s f e r   f u n c t i o n ,   a n t h e   s p e c t r um   o f   t h e   f il t e r e i m a ge   I ,   r e s pe c t i v e ly .   T h e   c o n v o l ut i o n   t h e o r e m   s t a t e s   t h a t :     G ( k , l ) = F ( k , l ) H ( k , l )   ( 2)     T h e   f i l t e r e d   i m a ge   I   c a n   b e   c o m pu te d   us i n g   t h e   i n v e r s e   F F T .   Ge n e r a l l y ,   m o s f i l t e r s   d n ot  a f f e c ph a s e s   a n d   c h a n ge   o n l y   m a gni tude .   A   hi gh   pa s s   f i l t e r i n g   s u pp r e s s e s   l o w   f r e que n c i e s   c o m p o n e n t s   a n p r od uc e s   i m a ge s   wi t h   e n h a n c e d   e d ge s   whi l e   l o w   pa s s   f i l t e r i n s up pr e s s e s   hi gh   f r e q ue n c y   c o m p o n e n t s   a n d   p r od uc e s   s m ooth e d   i m a ge s .   F i gu r e   1 ( a )   gi v e   a n   e x a m p l e   o f   a n   or gi n a l   i m a ge   b e f or e   f i l t e r i n g   whi l e   F i gu r e   1 ( b )   a n ( c )   il l us t r a t e   t h e   e f f e c t s   o f   hi g h   pa s s   f il t e r i ng  a n l o pa s s   f il t e r i ng  o n   t h i s   i m a g e   r e s pe c t i v e ly .         ( a )   ( b )   ( c )     F i gur e   1.   I m a ge   f il t e r i ng  i n   f r e que n c y   do m a i n ,   ( a )   o r i g i na l   im a ge ,   ( b )   hi g h   f r e que n c i e s   i m a ge ,     ( c )   l o f r e que n c i e s   i m a g e       2. 2   T h e   l iq u id   s t at e   m ac h in e   I n t r o duc e by   M a a s s   [ 29 ] ,   t h e   L S M   wa s   o r i g i na ll y   pr e s e n t e a s   a   f r a m e wo r f o r   a n a ly s i s   o f   r e a l - t i m e   c o m put a t i o n   o n   c o n t i n uo us   i n put   t i m e   s e r ies .   H i g hly   i ns p i r e by   b r a i n   mi c r o c i r c u i t s ,   t h e   L S M   i s   c o m po s e o f   r a n do m l y   c o nn e c t e s p i k i ng  ne ur o n s   c r e a t e us i n bi o l o g i c a ll y   i ns p i r e pa r a m e t e r s   a nd  e x c i t e d   by   e x t e r n a l   i nput   s p i ke   t r a i n s .   T h e o r e t i c a ll y   s p i k i n n e ur o n s   a r e   c o m put a t i o n a ll y   po we r f u l   a s   t h e y   a r e   a bl e   to  r e a c t   n o n - l i ne a r l y   t i n d i v i dua ll y   t i m e i n put s .   C o n s e que n t l y ,   t h e   l i qu i s t a t e   m a c hi ne   i s   a   v e r y   p o we r f u l   m o de l .   T h e   L S M   do e s   n o t   r e qui r e   a   t a s k - de pe n de n t   c o n s t r uc t i o n   o f   a   n e ur a l   n e t wor a n c o m pr i s e d   e s s e n t i a ll y   t h r e e   pa r t s   a s   s h o wn   i n   F i gur e   2 ,   a i n pu l a y e r   U ,   a   l a r ge   r a n d o m l y   c o n n e c ted   c or e   L M   ( t h e   dy n a m i c   r e s e r v o i r   or   l i qu i d )   whi c h   h a s   th e   i n t e r m e di a t e   s ta tes   tr a n s f or m e d   f r o m   i n pu t s ,   a n d   a n   ou tp u l a y e r   F M ,   a   r e a di n g   c a r d ,   t h a a l l ows   e x tr a c t i n g   f r o m   t h e   n e twor k   s ta tes   XM   a a   gi v e n   t i m e   a n   i nf or m a t i o n   d e ter m i n e by   l e a r ni n g.           F i gur e   2.   L S M   a r c hi t e c t ur e       I n   o ur   e x pe r i m e n t s   we   c o n s t r uc a   l i qu i h a vi ng  t h e   s a m e   a r c hi t e c t ur e   pr o p o s e i n   [ 29 ]   w i t h   135  s p i k i ng  n e ur o n s ,   s h a pe li ke   a   c o l u m o f   by   by  15  n e ur o n s   r a n do m ly   c o nn e c t e d,   t h e   i n put   uni t   i n   o ur   c a s e   i s   c o m po s e o f   16  n e ur o n s .   I n s t e a o f   t r a i ni ng   s uc h   a   c o m p l e x   a r c hi t e c t ur e   o f   t h e   l i qu i d,   M a a s s   [ 2 9] ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   human  v is ion  bas e s y s tem   f or   biome tr ic  image s   r e c ognit ion   ( W as s il B ouk har i )   1511   i n t r o d uc e t h e   s o - c a l l e s e pa r a t i o n   pr o pr i e t y   ( S P )   o f   t h e   li qu i d.   S P   a ddr e s s e s   t h e   a bi li t y   t o   s e pa r a t e   t w o   d i f f e r e n t   i n put   s e que nc e s   f r o m   e a c h   o t h e r ,   t hi s   i s   im po r t a n t   b e c a u s e   t h e   r e a do ut   n e t w o r n e e ds   t o   b e   a bl e   t s e pa r a t e   t w o   i n put   pa tt e r n s   to   h a v e   a   go o d   pe r f o r m a n c e .   I f   t w o   pa tt e r n s   l o o k   too   m uc h   a li ke   i f   t h e y   s h o u l d   n o t,   t h e   r e a do u t   n e t w o r c a n   n o t   di f f e r e n t i a t e   be t we e n   t h e   t wo   pa tt e r n s   a n t h us   i s   n o t   a bl e   t o   t e ll   w hi c pa tt e r n   b e l o n gs   t o   whi c h   c l a s s .   T h e   o t h e r   pr o pe r ty   o f   t h e   l i qu i i s   t h e   a ppr o xi m a t i o n   pr o pe r t y   ( AP)   whi c a ddr e s s e s   t h e   a bil i t y   o f   t h e   r e a do ut   n e t w o r to   di s t i n gu i s h   t wo   di f f e r e n t   pa tt e r n s   a n t r a n s f o r m   t h e   s t a t e s   o f   t h e   l i qu i i n t o   t h e   g i v e n   t a r ge t   o u tpu t .   T h e   f u nc t i o n   o f   t h e   li qu i i s   to   pr o j e c t   i n put s   i n t o   a   hi g h   d im e ns i o n a l   i n t e r m e d i a t e   s t a t e   a l l o w i ng  t h e   o u t pu t s   to   b e   l i ne a r l y   s e p a r a bl e .   T h e   li qu i d   s t a t e   i s   s im p ly   t he   c ur r e n t   o u t pu t   o f   s o m e   o pe r a to r   o r   f il t e r   L M   t h a t   m a ps   i nput   f u n c t i o n s   u( . )   o n to   f u n c t i o n s   X M ( t ) .   A   b a s i c   de s c r i pt i o n   o f   t h e   L S M   m e t h o i s   g i ve n   by   t h e   f o l l o w i n g:     X M ( t ) = ( L M u ) ( t )   ( 3)     y ( t ) = F M ( X M ( t ) )   ( 4)     in   ( 4 )   c o m put e s   t h e   o ut pu t   y ( t )   by   a pp lyi ng  a   r e a do u t   m a f u n c t i o n   F M ( t )   to   t h e   c ur r e n t   l i qu i s t a te  XM ( t ) .   T h e   r e a do ut   m a F M   s t r uc t ur e   i s   n o t   gi ve n   e x p li c i t ly   a n a ll   a v a il a bl e   s t a t i s t i c a l   a n a ly s i s   o r   pa tt e r n   r e c o gni t i o n   m e t h o ds   c a n   b e   us e d.       3.   M E T HO D   T h e   pr o p o s e s y s t e m   pe r f o r m s   bi o m e t r i c   i d e n t i f ica t i o n   by   f o ll o w i ng  a   s e r i e s   o f   s t e ps   a s   s h o w n   i F i gur e   3.   T h e   pr e pr o c e s s i n s t e c o n s i s t s   o f   s e p a r a t i n hi g h   f r e que n c i e s   f r o m   l o f r e qu e n c i e s   i t h e   g i ve im a ge   r e s u l t i ng  i n t o   t w o   s ubi m a ge s HF   im a ge   w hi c h   c o n t a i ns   o nl y   hi g h   f r e que n c i e s   a n L F   im a ge   w i t h   l o w   f r e qu e n c i e s .   T h e n ,   b o t h   HF   a n d   L H   a r e   f r a c t i o n e d   i n t o   16  e qua l ly   s i z e p a r t s .   M a pp i n e a c h   pa r t   pr o duc e s   f r e qu e n c y   s i g n a l   go i n t a   s pe c i f i c   c h a nn e l   o f   t h e   i nput   uni t   a s   s h o wn   i n   F i gur e   4 .           F i gur e   3.   A r c hi t e c t ur e   o f   t h e   pr o p o s e r e c o gni t i o n   s y s t e m         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i Vo l .   25 ,   N o .   3 M a r c h   20 22 :   1508 - 151 7   1512       F i gur e   4.   I n put  i m a ge   c o d i n g       T h e r e   w i l l   be   t w o   s t a t e   v e c to r s   f o r   e v e r y   i n put   im a ge .   L e t   X1  a n X2  de n o t e   t h e   s t a t e   v e c to r s   r e s u l t i n f r o m   H F   s im u l a t i o n   a n L F   s im u l a t i o n   r e s pe c t i ve ly .   T he   t r a i ni ng  s t a t e s   da t a b a s e s   a r e   c r e a t e b y   r e c o r di n a ll   t he   s t a t e   v e c t o r s   o f   t h e   t r a i ni ng  s e t   s a m p l e s .   A   m a t c hi ng   pr o c e s s   b e t we e n   b o t h   X1  a n d   X2  w i t h   t h e i r   c o r r e s p o n d i n t r a i ni ng  da t a b a s e   w il l   de t e r m in e   t wo   di f f e r e n t   o r   s i mi l a r   t a r ge t s ;   a   f us i o n   a l go r i t hm   w i l b e   a pp li e o n   t h e s e   t w o   o u tpu t s   to   de t e r m i ne   t h e   f in a l e   de c i s i o n .     De t e r m i n i ng  t h e   s im u l a t i o n   t a r ge t   o u t pu t   i s   t h e   r o l e   o f   t h e   F M   u ni t   ( F i gur e   2) .   S i nc e   t h e r e   i s   n o   s pe c i f i c   a l go r i t hm   a s s i g ne to   t hi s   u ni t ,   m a ny   pa t t e r n   c l a s s i f i c a t i o n   m e t h o ds   h a ve   be e n   us e t o   c l a s s i f y   a   s t a t e   v e c t o r   XM .   I n   hi s   o r i g i na l   pa pe r ,   M a a s s   [ 29 ]   us e a   s i m p l e   E uc l i d i a n   d i s t a nc e   to   m e a s ur e   t h e   s e pa r a t i o pr o pe r t y   o f   t h e   L S M ,   s im i l a r   ge o m e t r i c   d i s t a n c e   b e t we e n   t h e   c e n t r o ï ds   o f   t h e   s t a t e s   t h a t   b e l o n t o   d i f f e r e n t   c l a s s e s   i s   us e d   i [ 30 ]   a n d   a   f e e f o r wa r n e ur a n e t wo r i n   [ 31 ] .   I n   o ur   e x p e r i m e n t s ,   a   s im p l e   H a m mi ng   d i s t a nc e   de s c r i be i n   ( 5 )   i s   us e to   c o m pa r e   b e t we e n   s t a t e   v e c to r s :     D ( x , y ) = [ x k y k ] / n n 1 k = 0   ( 5)     w h e r e   x ,   y   is   t wo   v e c to r   o f   s i z e   n ,   t h e   h a mm i ng  d i s t a nc e   c a l c u l a t e   t h e   pe r c e n t a ge   o f   c o o r di na t e s   th a t   d i f f e r   b e t we e n   x   a n y .   F o r   t h e   b e s t   m a t c hi ng,   t h e   Ha m mi ng  d i s t a n c e   s h o u l b e   z e r o .   A   do ubl e   s im u l a t i o n   o f   t h e   L S M   i s   pe r f o r m e d,   f ir s t   wi t h   hi g h   f r e que nc i e s   im a ge s   o f   e a c h   pe r s o t h e n   w i t h   l o f r e que n c i e s   i m a ge s   r e s u l t i ng  i n t o   t w o   gi ve n   r e s u l t s .   T h e   r i g h t   de c i s i o n   i s   t h e n   o b t a i n e by   f us i o n   us i ng  t h e   we i g h t e s u m   r u l e   a l go r i t hm   de s c r i b e i t h e   f o l l o w i ng  s t e ps C o m pa r e   X1  a n X2  w i t r e g i s t r a t i o n   da t a b a s e s   ( s e e   s e c t i o n   2. 3) ,   l e t   R a n d   R t h e   h a mm i ng  d i s t a n c e   ve c t or s   o b t a i n e f o r   X1   a n d   X2   r e s pe c t i ve ly .   R   i s   t h e   we i g h t e s u m   o f   R a n R a s   de s c r i be i n   ( 6 ) :     R = w 1 R1 + w 2 R2   ( 6)     w h e r e   w1,   w2  a r e   a s s o c i a t e we i g h t s   f o r   R a n R r e s pe c t i v e ly .   T h e   m i n im u m   d i s t a n c e   i n   R   w i ll   de t e r m i ne   t h e   r i g h t   c l a s s   o f   t h e   i n put   i m a ge .       4.   RE S UL T S   AND   DI S CU S S I ON   T hi s   pa pe r   pr e s e n t s   a   uni ve r s a l   bi o m e t r i c   s y s t e m   ba s e o n   h u m a n   vi s i o n .   W i t h   ne a r l y   t h e   s a m e   i nput   pa r a m e t e r s ,   t h i s   s y s t e m   s h o u l wo r f o r   di f f e r e n t   bi o m e t r i c   da t a .   T o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o p o s e m e t h o d ,   e x pe r i m e n t s   we r e   c o n duc t e o n   t h r e e   f a m o us   d a t a b a s e s t h e   O R L   f a c e   da t a b a s e ,   t h e   P o l y U   pa l m pr i n t   da t a b a s e   a n GPDS   o f f - l i ne   s i g na t ur e   da t a b a s e .     4. 1.     T h e   ORL   d a t ab as e     t h e   OR L   f a c e   da t a b a s e   wa s   c o n c e i ve a t   t h e   O l i ve tt i   R e s e a r c h   L a b o r a to r y   i n   C a m b r i dg e   U ni ve r s i t y ,   UK .   T h e   O R L   da t a b a s e   i s   c o m po s e o f   400  f a c e   im a ge s   t a ke n   f r o m   40  d i f f e r e n t   pe r s o n s   ( f e m a l e   a n 36   m a l e )   c a pt ur e o v e r   t h e   s pa o f   a   2 - y e a r   pe r i o f r o m   s u bj e c t s   a ge d   b e t we e 18  t o   81.   T h e   t ot a l   s a m p l e s   f o r   e a c h   i n d i v i dua l   i s   10.   All   im a ge s   a r e   d i f f e r e n t   i n   t e r m   o f   po s i t i o n   o f   t h e   f a c e ,   r ot a t i o n ,   s c a l e   a n e xpr e s s i o n .   F o r   s o m e   pe r s o ns ,   t h e   im a ge s   we r e   t a ke n   a t   d i f f e r e n t   t i m e ,   v a r yi ng  f a c i a l   de t a i l s   ( g l a s s e s   /   n o   g l a s s e s ) .   Al s o ,   t h e   i m a ge s   we r e   m a n ua ll y   c r o ppe a n r e s c a l e t o   a   di m e n s i o n   o f   112 x 92,   8 - bi t s   gr e y   l e ve l s .   E x a m p l e s   o f   t h e   OR L   i m a ge   s a m p l e s   a r e   g i v e n   i n   F i gur e   5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   human  v is ion  bas e s y s tem   f or   biome tr ic  image s   r e c ognit ion   ( W as s il B ouk har i )   1513       F i gur e   5 .   F a c e   s a m p l e s   f r o m   OR L   da t a b a s e       4. 2   T h e   P ol yU  p al m p r in t s   d at ab as e   W e   m a de   u s e   o f   t h e   h o n ko n po l y t e c hni c   u niv e r s i t y   ( P o l y U)   p a lm pr i n t   da t a b a s e   ve r s i o n   I I   to  e v a l ua t e   t h e   e f f e c i e n c y   o f   o ur   a ppr o a c h .   W e   too o u t   1000  p a l m pr i n t   gr e y s c a l e   im a ge s   f r o m   t hi s   d a t a b a s e   o f   100  d i f f e r e n t   i n d i v i dua l s   w i t 10  s a m p l e s   f o r   e a c h   pe r s o n .   E a c h   e x pe r im e n t   wa s   s e t up  o n   t w o   r e g i s t r a t i o da t a b a s e s   w i t h   d i f f e r e n t   n u m be r   o f   pa lm s ,   t h e   f i r s da t a b a s e   c o n t a i n s   500  im a ge s   f r o m   50   d i f f e r e n t   pa l m s   a n d   t h e   s e c o n r e g i s t r a t i o n   da t a ba s e   h a s   1000  t e m p l a t e s   f r o m   100  d i f f e r e n t   pa l m s .   I n   t hi s   da t a b a s e ,   t h e   c e n t r a l   pa r o f   e a c h   o r i g i na l   im a ge   wa s   a ut o m a t i c a ll y   c r o ppe us i n t h e   a l go r i t hm   m e n t i o ne i n   [ 32 ] .   T h e   c r o ppe d   im a ge s   we r e   r e s i z e t o   128x 128  p i x e l s   a n pr e - p r o c e s s e by   hi s t o gr a m   e qua li z a t i o n .   F i gur e   6   s h o ws   s o m e   s a m p l e   i m a ge s   o f   t w o   pa l m s   i n   t h e   da t a b a s e .           F i gur e   6 .   S a m p l e   ima g e s   i n   t h e   P o l y pa lm pr i n t   d a t a b a s e       4. 3   T h e   GP DS  of f - l in e   s ign at u r e   d at ab as e   T h e   r e s u l t s   o o f f - l i ne   s i g n a t ur e s   i m a g e s   g i ve n   i t hi s   p a pe r   a r e   o b t a i n e us i ng  t h e   Gr upo   de   P r o c e s a do   Di g i t a l   de   S e n a l e s   ( GPDS )   s i g n a t ur e   d a t a b a s e .   W e   us e a   t ot a l   o f   210  s i g n a t ur e s   i n   t hi s   r e s e a r c h .   T h o s e   210  s i g n a t ur e s   a r e   c o m pr i s e o f   30  s e t s   ( i . e .   f r o m   30  d i f f e r e n t   pe o pl e )   a n d,   f o r   e a c h   pe r s o n   t h e r e   a r e   s a m p l e s   o f   g e n u i ne   s i g na t ur e s .   F i gu r e   7   s h o ws   s om e   o f   t h e   s i gn a t u r e s   i n   t h e   G P D S   d a tab a s e ,   t h r e e   s a m p l e s   f r o m   t h e   s a m e   pe r s o n   a r e   g i v e n   i n   F i gu r e   7 ( a )   a n d   th r e e   s i gn a t u r e s   o f   a n   oth e r   pe r s o n   a r e   gi v e n   i n   F i g u r e   7 ( b ) On   e a c h   e x pe r i m e n t,   di f f e r e n tr a i ni n a n d   tes t i n g   s e s i z e s   we r e   a d op ted   to  e v a l ua te   t h e   s y s te m   a c c u r a c y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i Vo l .   25 ,   N o .   3 M a r c h   20 22 :   1508 - 151 7   1514     ( a )       ( b )     F i gur e   7 S i g n a t ur e s   f r o m   t w o   di f f e r e n t   pe r s o n s   f r o m   t h e   GPDS   da t a b a s e ,   (a )   s a m p l e s   o f   t h e   f i r s t   pe r s o n   a n ( b)   s a m p l e s   o f   t h e   s e c o n pe r s o n       4. 4   E x p e r im e n t s   on   t h e   ORL   d a t ab as e   T e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o p o s e s y s t e m   o n   f a c e   im a ge s ,   t w o   di f f e r e n t   e x pe r i m e n t s   we r e   c o n duc t e d.   I n   t h e   f i r s t   e x pe r im e n t ,   a   f i xe s e t   o f   im a ge s   i s   us e d   f o r   t r a i ni ng  w hi l e   t h e   r e m a i n i ng  s a m p l e s   a r e   us e f o r   t e s t i n g.   T h e   r e c o gni t i o n   r a t e   i s   c a l c u l a t e v a r yi ng  t h e   s i z e   o f   t h e   t r a i ni n s e t   f r o m   o ne   u to   s i s a m p l e s   ( T a bl e   1) .   T h e   s e c o n e x pe r i m e n t   c o n s i s t   o f   c a l c u l a t i n t h e   a ve r a ge   r e c o gni t i o n   r a t e   a m o n g   d i f f e r e n t   c o m bi na t i o n s   o f   d i f f e r e n t   i m a ge s   i n   t h e   t r a i ni ng  s e t   ( T a bl e   2) .   F o r   e x a m p l e ,   i n   t h e   c a s e   o f   t h r e e   s a m p l e s   i t h e   t r a i ni ng  s e t   a n s e v e n   s a m p l e s   i t h e   t e s t i n s e t ;   e a c h   t i m e   a   d if f e r e n t   c o m bi na t i o n   o f   t h r e e   im a ge s   o f   a   g i v e n   f a c e   i s   t a ke n   f o r   t r a i ni ng ;   t h e   e v a l ua t i o n   i s   do n e   o n   t h e   r e m a i n i ng   i m a g e s   a n t h e   m a xi m u m   s c o r e   o f   e a c h   pe r s o n   i s   e n r o l l e d.   T he   a c c ur a c y   o f   t h e   s y s t e m   i s   t h e n   g i ve by   c a l c u l a t i n g   t h e   a v e r a ge   s c o r e   a m o n a ll   c o m bi na t i o n s .   T a bl e   a n T a bl e   s h o t h e   o b ta i n e r e s u l t s   o f   f i r s t   a n s e c o n e x pe r i m e n t   r e s pe c t i v e l c o m pa r e t ot h e r   b e nc hm a r ke f a c e   r e c o gni t i o n   a l go r i t hm .       T a bl e 1.   P e r f o r m a n c e   c o m pa r i s o n   o n   t h e   OR L   da t a b a s e   f o r   di f f e r e n t   n u m be r s   o f   de t e r m i n i s t i c   t r a i ni n s a m p l e s   pe r   c l a s s   M e th o ds   R e c o gni t i o n r a te s  ( % )   r =   1   2   3   4   5   6   P C A     -   71   73   77   78   89   L D A   -   78   82   87   87   93   P C A - NN   -   75   76   80   85   90   L D A - NN   -   80   84   89   91   93   H L S M   68.65   73.75   80   83.75   85   89.38   L L S M   50.83   62.19   74.29   75.83   81   83.75   F L S M   75.90   84.38   89.64   93.75   96   98.75       T a bl e   2.   R e s u l t s   o n   t h e   OR L   da t a b a s e   un de r   d i f f e r e n t   n u m be r s   a n c o m bi na t i o n s   o f   t h e   t r a i ni ng   s a mp l e s   M e th o ds   A ve r a ge   r e c o gni ti o n r a t e s  ( % )   r= 1   2   3   4   5   6   R B F N N     -   86.31   93.86   96.25   97.30   -   H L S M   80.95   90   92.50   94.58   94.50   95   L L S M   67.27   82.19   87.50   92.08   93   95   F L S M   86.75   96.25   96.43   98.33   98.50   99.38       F o r   b o t h   e x pe r im e n t s   o n   t h e   OR L   da t a ba s e ,   r e s u lt s   o f   hi g f r e que n c i e s   s i m u l a t i o ns   ( HL S M ) ,   l o f r e qu e n c i e s   s i m u l a t i o ns   ( L L S M )   a n t h e   f us i o n   de c i s i o n   ( F L S M )   a r e   r e por t e o n   T a bl e   a n T a bl e   2.   W h e t h e   tr a i ni n s e t   wa s   de t e r m i n i s t i c ,   t h e   hi g h e s t   r e s u l t   ( 98. 75% )   wa s   o b t a i n e by   t h e   F L S M   m e t h o d.   C o m pa r e d   to   p o pul a r   f a c e   r e c o gni t i o n   a ppr o a c h e s   a s   pr i nc i pa l   c o m po n e n t   a na l y s i s   ( P C A )   o r   l i ne a r   d i s c r im i na n t   a n a ly s i ( L DA )   w i t h   a   r e c o gni t i o n   r a t e   o f   89%   a n 93%   r e s pe c t i ve ly ,   t h e   pr o po s e a ppr o a c h   g i ve s   b e s t   r e s u l t s .   n e ur a l   n e t wo r a s s o c i a t e w i t h   P C A   a n L D A   [ 33 ]   pe r f o r m s   b e t t e r   a t   t h e   r e c o gni t i o n   l e v e l   ( 90%   a n 93%   r e s pe c t i ve ly ) ,   b ut   r e m a i ns   o ut pe r f o r m e by   t h e   pr o p o s e m e t h o ( 98. 75% ) .   T h e   s e c o n d   e x pe r im e n t   wa s   m a de   by   a   r a n do m ly   s e l e c t e t r a i ni ng   t e m p l a t e s   ( T a bl e   2) ,   t h e   a v e r a ge   r e c o gni t i o n   r a t e s   ( A R R )   o f   t h e   HL S M   a n L L S M   w i t h   a   t r a i ni ng  s e t   o f   s i im a ge s   a r e   a ppr o xi m a t e l y   t h e   s a m e   ( 95% ) ,   wh e t h e   F L S M   a ppr o a c h   o b t a i n e t h e   b e s t   r e s u l t s   w i t h   a n   AR R   o f   99. 38% .   A   r a d i a l   b a s i s   f u n c t i o n   n e ur a l   n e t wo r ( R B F NN )   m e t h o d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   human  v is ion  bas e s y s tem   f or   biome tr ic  image s   r e c ognit ion   ( W as s il B ouk har i )   1515   f or   f a c e   r e c ogn i t i o n   p r op os e d   i n   [ 34 ]   i s   us e d   f o r   c o m pa r i s o n .   T h e   A R R   o f   t h e   R B F NN   m e t h od   wi t h   f i ve   tr a i ni n tem pl a t e s   i s   9 7 . 3 0%   whi c h   i s   ou tp e r f or m e d   by   t h e   F L S M   A R R   ( 98 . 50 % )   wi t h   t h e   s a m e   tr a i ni n s e s i z e .     4. 5   E x p e r im e n t s   on   t h e   P ol yU  d at ab as e   D i f f e r e n t   n u m be r s   o f   t r a i ni ng  a n t e s t i n t e m p l a t e s   o n   t h e   t wo   pa l m pr i n t   r e g i s t r a t i o n   da t a b a s e s   we r e   t a ke n ,   w i t h   n o   o v e r l a b e t we e n   t r a i ni ng  a n t e s t i ng  s e t s .   S i n c e   e a c h   pa l m   ha s   10  d i f f e r e n t   t e m p l a t e s ,   t h r e e   o f   t h e m   ha v e   be e n   u s e a s   t e s t i n t e m p l a t e s   a t   t h e   f i r s t   t i m e   t h e t h e   s i z e   o f   t h e   t e s t i n s e t   c ha n ge s   a c c o r di n t t h e   n u m be r   o f   t r a i ni n g   t e m p l a t e s .   E a c h   o f   t h e   pa lm pr i n t   i m a g e s   i t h e   t e s t i n da t a b a s e   i s   m a t c h e w i t h   a ll   o f   t h e   pa l m pr i n t   im a g e s   i t h e   r e g i s t r a t i o n   d a t a b a s e   t o   ge n e r a t e   i n c o r r e c t   a n c o r r e c t   i de n t i f i c a t i o n .   A   s u m m a r y   o f   t h e   i de n t i f i c a t i o n   t e s t s   r e s ul t s   i s   g i v e n   i n   T a bl e   w i t h   N= 50  a n N= 100.       T a bl e   3 .   R e s u l t s   o n   t h e   P o l y da t a b a s e   ( N= 50  a n d   N= 100)   f o r   di f f e r e n t   n u m b e r s   o f   t r a i ni ng  s a m p l e s   ( r )   a n t e s t   s a m p l e s   ( k)   pe r   c l a s s   D a ta ba s e s   T e s s a mpl e s   R e c o gni t i o n r a te s  ( % )   r= 1   r= 2   r= 3   N = 50   k= 10  -   ( tr a in in g s a mpl e s )   92.22   97.75   99.71     k= 3   91   96   98.33   N = 100   k= 10  -   ( tr a in in g s a mpl e s )   85.56   92.88   96       T h e   r e s u l t s   s h o t h a t   i nc r e a s i ng  i s   e qu i va l e n t   to   de c r e a s i n t h e   a c c ur a c y   o f   t h e   s y s t e m .   A   hi g r e c o gni t i o n   r a t e   ( 99. 71% )   wa s   o b t a i ne us i ng  t h e   f i r s t   r e gi s t r a t i o n   da t a b a s e   ( N= 50)   w i t h   o nly   t h r e e   t r a i ni ng  s a m p l e s   a n s e v e n   t e s t i n im a ge s   whi c h   i s   a   c o m pe t i t i v e   r e s u l t   c o m p a r e to   ot h e r   pa l m pr i n t   r e c o gni t i o m e t h o ds   l i ke   i n   [ 35 ] ,   t h e   s a m e   e x p e r i m e n t   o n   t h e   s e c o n da t a b a s e   ( N= 100)   r e s u l t s   i n   a   r e a s o n a bl e   a c c ur a c y   o f   98. 33%   wh e n   t h e   n u m be r   o f   t e s t i n s a m p l e s   wa s   t h r e e   a n 96%   wi t h   s e v e n   t e m p l a t e s   a s   t e s t i n i mage s .     4 .6   E x p e r im e n t s   on   t h e   of f - l in e   s ign at u r e s   GP DS  d at ab as e   E x pe r i m e n t s   o n   t h e   GPDS   da t a b a s e   we r e   m a de   by   c h a n g i ng  t h e   s i z e   o f   t h e   ga ll e r y   ( 10,   20  a n 30  pe r s o n s )   a n t h e   t r a i ni ng  s e t   ( 2,   a n s i g n a t ur e   te m p l a t e s ) .   F i gur e   8   s h o ws   t h e   o b t a i n e r e c o gni t i o n   r a t e   o n   e a c h   e x pe r i m e n t .   W h e n   t h e   r e g i s t r a t i o n   da t a b a s e   c o m pr i s e o nly   t e n   pe r s o n’ s   s i g n a t ur e s ,   t h e   hi g h e s t   R R   ( 96. 67% )   wa s   o b t a i n e w i t h   f o ur   t r a i ni ng  t e m p l a t e s ,   whil e   w i t h   t h e   s a m e   t r a i ni ng  s e t   s i z e   t h e   s e c o n d   r e g i s t r a t i o n   da t a b a s e   ( 20  pe r s o n s )   a n t h e   t hi r da t a b a s e   ( 30  pe r s o n s )   o b t a i n e a n   R R   o f   93. 33%   a n 85. 60%   r e s pe c t i ve l y.           F i gur e   8.   R e c o gni t i o n   r a t e s   ( R R )   o f   t h e   pr o p o s e s y s t e m   o n   t h e   GPDS   da t a b a s e       5.   CONC L USI ON   I n   t hi s   pa pe r   a   n o v e l   a ppr o a c h   i ns p i r e d   by   h u m a vi s i o n   w a s   pr o po s e f o r   bi o m e t r i c   im a ge s   i de n t i f i c a t i o n .   T hi s   m e t h o c o n s i s t s   o f   a   c o m bi na t i o n   o f   a   n e i m a ge   c o d i n b a s e o n   f r e que n c y   s i g n a l s   a n d   a   hi g hly   b r a i m i c r o c i r c u i t s   i ns p i r e n e ur a l   ne t wo r a r c hi t e c t ur e ,   n a m e ly   li qu i s t a t e   m a c hi ne .   L S M   wa s   s uc c e s s f u l ly   u s e i s pa t i o - t e m po r a l   pa tt e r n   r e c ogni t i o n ,   whi c h   m o t i v e s   t h e   us e   o f   a   d i f f e r e n t   c od i n o f   i m a ge s   b e i n i n tr odu c e d   to  th e   r e s e r v o i r .   T h r e e   di f f e r e n da tab a s e s   wa s   us e d   to  e v a l ua te   t h e   e f f i c i e nc y   o f   t h e   p r op os e d   s y s t e m :   t h e   O R L   f a c e   da tab a s e ,   th e   P o l y pa l m pr i n da tab a s e   a n d   f i n al l y   t h e   G P DS  o f f - l i n e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i Vo l .   25 ,   N o .   3 M a r c h   20 22 :   1508 - 151 7   1516   s i gn a t u r e s   da tab a s e .   M a ny   e x pe r i m e n t s   we r e   c o n d uc te o n   t h e   th r e e   g a l l e r i e s   us i n g   hi gh   f r e q ue n c i e s   i m a ge s   a nd  l ow   f r e q ue n c i e s   i m a ge s   i n   L S M   s i m u l a t i o n s .   T h e n   a   s uc c e s s f u l   de c i s i o n   l e v e l   f us i o n   a l g or i t hm   a p p r o a c h   wa s   a ppl i e r e s ul t i n g   wi t h   s i gni f i c a n r e c ogni t i o n   r a tes   th a s h ow   t h e   r e l i a bi l i t y   o f   t h e   p r op o s e d   bi o m e tr i c   s y s tem .       RE F E R E NC E S   [ 1]     W S M c C ul l oc   a nd  W .   P it ts A   l o gi c a l   c a l c ul us   of   th e   id e a s   im ma ne n in   ne u r o ns   a c ti v i t y , ”  B ul le ti n   of   M at he m at i c al   B io phy s ic s , v o l.  5 2 , pp. 115 - 133, 1943.   [ 2]     R.   J S c ha lk of f ,   N e ur a l   P a tt e r R e c o gn it i o n,”   in   P at te r R e c ogni ti on:   St at is ti c al St r uc tu r al   and  N e ur al   A ppr oac he s N e w   Y o r k U S A J o hn W il e y   & S o ns , 1991.   [ 3]     H J a e g e r ,   T h e   e c h s ta te   a ppr o a c t o   a na l y z in a nd  t r a in i ng  r e c ur r e nt   n e ur a n e tw o r ks ,”   B onn,   G e r m any :   G e r m an  N at io nal   R e s e ar c h C e nt e r   f o r  I nf o r m at io T e c hnol ogy  G M D  T e c hni c al   R e por t , vo l.   148,  n o . 34,  2001.   [ 4]     W M a a s s ,   T N a ts c hl ä ge r ,   a nd  H M a r kr a R e a l - ti m e   c o mpu t in w it ho ut   s ta bl e   s ta te s a   ne w   f r a me w o r f or   ne ur a c o mput a t io ba s e d o n p e r tu r ba ti o ns , ”  N e ur al   C om put at io n , v o l.  14, n o .   11, p p. 2531 - 2560 , 2002 , do i 10.1162/089976602 760407955 .   [ 5]     J K a is e r R S ta l ,   A S ubr a mo ne y ,   A R oe nna u ,   a nd  R D il lm a n n S c a li ng  up  li qui s ta te   ma c hi ne s   to   pr e di c ove r   a ddr e s s   e ve nt s   f r o d y na mi c   vi s io n s e ns o r s , ”  B io in s pi r at io &   B io m ime ti c ,   vol . 12, no . 5, 2017, d o i:  10.1088/1748 - 3190/a a 7663.   [ 6]     H B ur gs te in e r M K r ö ll A L e o p o ld ,   a nd   G S t e in ba u e r M ov e m e nt   p r e d ic t i o f r o r e a l - w o r ld   im a g e s   us in a   li qui s ta te   ma c hi ne ,   A ppl ie d I nt e ll ig e nc e , vol . 26, n o . 2, pp. 99 109, 200 7, do i:  10.1007/s 10489 - 006 - 0007 - 1.   [ 7]     Y . Z ha ng, P .   L i,  Y . J in , a nd Y .  C hoe ,  “ A  D ig it a L iq ui S ta te   M a c hi ne  W it h   B i o l o gi c a ll y  I ns pi r e d   L e a r ni ng a nd  I ts  A ppl i c a ti o n   t o   S pe e c R e c o gni ti o n,”   in   I E E E   T r ans ac ti ons   on  N e ur al   N e tw or k s   and  L e ar ni ng  Sy s te m s v ol 26,  n o 11,  pp.  2635 - 2649,  N ov .   2015 , do i:  10.1109/ T N N L S .2015.2388544   [ 8]     Y J in   a nd  P L i,   P e r f or ma n c e   a nd  r o bus tn e s s   of   b i o - in s pi r e di gi ta li qui s ta te   ma c hi n e s , ”  N e ur oc om put in g v o l.   226,     pp. 145 - 160, 2017, do i 10.1016/j .n e uc o m.2016.11.045.   [ 9]     W Z ha ng  a nd  P L i,   I n f or ma ti o n - th e o r e ti c   in tr in s i c   pl a s ti c it y   f or   o n li ne   uns up e r v is e l e a r ni ng  in   s pi ki ng  n e ur a ne twor ks , ”  F r ont ie r s  i N e ur os c i e nc e , v o l.  13, 2019, d o i:  10.3389/ f ni ns .2019.00031.    [ 10]     N S o ur e s   a nd  D K udi th ip udi D e e L iq ui S ta t e   M a c hi ne s   W it N e ur a P la s ti c it y   f or   V id e o   A c ti v it y   R e c o gni ti o n ,”   F r ont i e r s   in   N e ur os c ie nc e ,   v o l.  13, 2019, d o i:  10.3389/ f n in s .2019.00686.   [ 11]     B J G r z y b,  E C hi ne l la to G M W o j c ik a nd  W A K a mi ns ki F a c ia e x pr e s s io r e c o gni ti o ba s e o L iq ui S ta te   M a c h in e s   bui lt   of   a lt e r na ti v e   n e ur o n   m o de ls ,”   2009   I nt e r nat io nal   J oi nt   C onf e r e nc e   on  N e ur al   N e tw or k s 2009,  pp.  1011 - 1017,  do i:   10.1109/I J C N N .2009.5179025   [ 12]     Q W a ng  a nd  P L i,   D - L S M D e e L iq ui S ta te   M a c h in e   w it h   uns upe r v is e d   r e c u r r e nt   r e s e r vo ir   tu ni ng,”   2016  23r I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e  on P at te r n R e c o gni ti on ( I C P R ) , 2016, pp. 2652 - 26 57, do i:  10.1109/ I C P R .2016.7900035 .   [ 13]     F R he a ume D G r e ni e r ,   a nd  É B o s s é M ul ti s ta te   c o mbi na ti on  a ppr o a c f o r   li qui s ta te   ma c hi n e s   in   s upe r v is e s pa ti o - t e mp o r a l   pa tt e r c la s s if i c a ti o n , ”  N e ur oc om put in g , vo l.  74, pp. 2842 - 2 851 , 2011,  do i:   10.1016/j .n e u c o m.2011.03.033 .   [ 14]     S S c hl i e bs E C a pe c c i ,   a nd  N K a s a bov ,   S pi ki ng  n e ur a n e two r f or   o n - li n e   c o gni ti ve   a c t i v it y   c la s s if i c a ti o ba s e o E E G   da ta ,”   I nt e r nat io nal  C on f e r e nc e  on N e ur al  I n f or m at io n P r oc e s s in g pp. 55 - 62,  2013, doi:   10.1007/978 - 3 - 642 - 42051 - 1_8 .   [ 15]     A P ol e pa ll i,   N S o ur e s ,   a nd  D K udi th ip udi ,   R e c o n f ig ur a bl e   di gi ta de s ig of   a   li qui s ta t e   ma c hi ne   f o r   s pa ti o - te mp or a da ta ,”   P r oc e e di ngs   of   th e   3r A C M   I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   on  N anos c al e   C om put in and  C om m uni c at io n :   N aN oC om 16 no 15,  2016,  pp. 1 - 6,  do i :   10.1145/2967446.29 67449   [ 16]     A D a s   e al .,  U ns upe r v is e h e a r t - r a t e   e s ti ma ti o w e a r a bl e   w it li qui s ta te s   a nd  a   pr o ba li s ti c   r e a do ut , ”  N e ur al   N e tw o r k s   vo l.  99, pp. 134 - 147, 2018, d oi 10.1016/j .n e une t. 2017.12.015.   [ 17]     H H a z a a nd  L M M a ne v it z T o p ol o gi c a c o ns tr a in ts   a nd  r o bus tn e s s   in   li qui s ta te   ma c hi ne s , ”  E x pe r Sy s te m s   w it h   A ppl ic at io ns , vo l.  39, n o . 2, pp. 1597 1606, 2012, d o i 10.1016 /j .e s w a .2011.06.052 .   [ 1 8 ]     S .  L uo ,   H .   G u a n ,  X .   L i ,  F .  X u e ,  a n d  H .   Z ho u ,  “ I m p r o v i n g  l i q u i d  s ta t e  m a c h i ne  i n  t e m po r a l  p a t t e r n  c l a s s if ic a t i o n ,   2 0 1 8  1 5 t h  I n t e r n a t io n a l   C o n fe r e n c e   o n   C o n t r o l ,   A u t o m a t i o n ,   R o b o t i c s   a n d   V i s i o n   ( I C A R C V ) , 2018, pp. 88 - 9 1 ,   do i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A R C V . 2 0 1 8 . 8 5 8 1 1 2 2 .   [ 19]     Y Z ho u,  Y J in ,   a nd  J .   D in g,  S ur r o ga te - a s s is te e vo lu ti o na r y   s e a r c of   s pi ti ng  ne ur a a r c hi t e c tu r e s   in   li qui s ta te   ma c hi ne s , ”  N e ur oc om put in g , v o l.  406, pp. 12 - 23, 2020, d o i 10.1016/j .n e uc o m.2020.04.079 .   [ 20]     E H o u r da ki s   a nd  P T r a ha ni a s U s e   of   th e   s e pa r a ti o pr o p e r t y   t o   d e r i ve   li qui s ta t e   ma c hi n e s   w it e nha n c e c la s s i f i c a ti o n   pe r f or ma nc e ,   N e ur oc om put in g , vo l.  107, pp. 40 - 48, 2013,   d o i:   10.1016/j .ne u c o m.2012.07.032 .   [ 21]     B P e t r o N K a s a bov ,   a nd  R M K is s S e l e c ti o a nd  O pt i m iz a ti o of   T e mp or a S pi k e   E n c o di ng   M e th o ds   f or   S pi k in N e ur a l   N e tw o r ks ,”   in   I E E E   T r ans ac ti ons   on  N e ur al   N e tw or k s   and  L e ar ni ng  Sy s te m s v o l.   31,  n o .   2,  pp.  358 - 370,   F e b.  2020,  do i:   10.1109/ T N N L S .2019.2906158 .   [ 22]     Y X u,  H T a ng,  J X in g,  a nd  H L i,   S pi k e   tr a in s   e n c o di ng  a nd  th r e s hol r e s c a li ng  me th o f or   de e s pi ki ng  ne ur a n e tw o r ks ,”   2017 I E E E  Sy m pos iu m  Se r ie s  on  C om put at io nal  I nt e ll ig e nc e  ( SSC I ) , 2017, pp. 1 - 6, d o i:  10.1109/S S C I .2017. 8285427 .   [ 23]     S N a z a r i   a nd  K F a e z ,   S pi ki ng  pa tt e r n   r e c o gni ti o us in in f o r ma ti ve   s ig na of   im a g e   a nd  uns up e r v is e d   bi o l o gi c a ll y   pl a us ib le   le a r ni ng , ”  N e ur oc om put in g , vo l.  330, pp. 196 - 211, 2019, d o i:   1 0.1016/j .ne u c o m.2018.10.066 .   [ 24]     M.   A A o un  a nd  M B o uka d o um,  C ha o t ic   li qui s ta t e   ma c h in e , ”  I nt e r nat io nal   J our nal   of   C ogni ti v e   I nf or m at ic s   and  N at ur al   I nt e ll ig e nc e , vo l.  9, n o . 4, pp. 1 - 20,   2015, d o i:   10.4018 /I J C I N I . 2015100101   [ 25]     T R e e a nd  H W e c hs le r S pa ti a l/ s pa ti a l - f r e qu e n c y   r e pr e s e n ta ti o ns   f o r   im a g e   s e gm e nt a ti o a nd  gr o upi ng , ”  I m age   and  V is io C om put in g , vo l.  9, n o . 3, pp. 175 - 193, 1991 , d o i:   10.1016 /0 262 - 8856( 91) 90012 - E .   [ 26]     R.   J . S c ha lk of f D ig it al  i m age  pr oc e s s in g and c om put e r  v is io n N e w  Y or k, U S A J o hn W il e y  &  S o ns , 1989.   [ 27]     F H o ur a li   a nd  S G ha r r a v i,   A e a r   r e c o gni ti o m e th o ba s e r o ta ti o in v a r ia nt   tr a ns f or m e D C T , ”  I nt e r nat io nal   J our nal   o E le c tr ic al  and C om put e r  E ngi ne e r in g , v ol . 7, n o . 5, pp. 2895 - 2 901, 2017, do i:   10.11591/i je c e . v 7i 5.pp2895 - 2901   [ 28]     P .   S in ha ,   B .   B a la s ,   Y .   O s tr o v s k y ,   a n d   R .   R u s s e ll ,   F a c e   R e c o gn it io n   by   H um a ns :   N i ne te e n   R e s ul t s   A ll   C o m pu te r   V i s io n   R e s e a r c he r s   S ho ul d K no w  A bo ut ,   in   P r o c e e di ng s  o t h e  I E E E , v o l.  9 4,  no .  11 ,  p p.  1 94 8 - 1 96 2,  N o v 20 06 do i:  1 0. 11 09/ J P R O C . 20 06 .8 84 09 3 .   [ 29]     W M a a s s L iq ui s ta t e   ma c hi ne m o ti v a ti o n,   th e or y   a nd  a ppl ic a ti o ns , ”  C om put abi li ty   in   c ont e x t:   c om put at io n   and  lo gi c   in   th e   r e al  w or ld , pp. 275 - 296, 2010, do i:   10.1142/978184816 2778_0 008 .   [ 30]     E G oo dma a nd  D V e nt ur a S pa ti o t e mp o r a P a tt e r R e c o g ni ti o v ia   L iq ui S ta t e   M a c hi n e s ,”   T he   2006  I E E E   I nt e r nat io nal   J oi nt  C onf e r e nc e  on N e u r al  N e tw or k  P r oc e e di ngs , 2006, pp. 38 48 - 3853 , do i 10.1109/I J C N N .2006.246880 .   [ 31]     L P a p e J D e   G r ui jl ,   a nd  M W e ir in g,  D e m o c r a ti c   li qui s ta te   ma c hi n e s   f o r   mus ic   r e c o gni ti o n , ”  Spe e c h,  A udi o,  I m age   and   B io m e di c al  Si gnal   P r oc e s s in g us in g N e ur al  N e tw or k s , pp.   191 - 215, 2008 , do i:   10.1007/978 - 3 - 540 - 75398 - 8_9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   human  v is ion  bas e s y s tem   f or   biome tr ic  image s   r e c ognit ion   ( W as s il B ouk har i )   1517   [ 32]     D Z ha ng,  W a i - K in   K o ng,  J Y o u,  a nd  M W o ng,  O nl in e   pa l mpr in id e nt i f i c a ti o n,”   in   I E E E   T r ans ac ti ons   on  P at te r A nal y s i s   and M ac hi ne  I nt e ll ig e nc e , vo l.  25, n o . 9, pp. 1041 - 1050, S e pt 2003, do i:  10.1109/ T P A M I .2003.1227981 .   [ 33]     A E l e y a n   a nd  H D e mi r e l,   P C A   a nd  L D A   B a s e d   N e u r a N e tw o r ks   f or   H uma F a c e   R e c o gni ti o n , ”  I - T e c E duc at io and  P ub li s hi ng , pp. 93 - 106, 2007.   [ 34]     J.   K .   S i ng S .   T ha k ur ,   D .   K B a s u ,   M . N a s i pur i a n M .   K u nd u ,   “H i gh - s pe e f a c e   r e c o gn it io n   u s in g s e lf - a d a p ti v e   r a d ia b a s i s   f u nc ti o n   ne ur a l  ne t w o r k s ,”   N e u r a C o m p ut in an A pp li c a ti on s , v o l.   18 no .  8 pp 97 9 - 9 90 20 09 do i:   10 .1 00 7/ s 00 52 1 - 0 09 - 0 24 2 - 6 .   [ 35]     S X u,  M L i ,   a nd  Y C ui A   mi xe two - di m e ns io na l   li n e a r   di s c r im in a te   me th o d ,”   T E L K O M N I K A   I ndone s ia J our nal   of   E le c tr ic al  E ngi ne e r i ng and  C om put e r  Sc ie nc e , v o l.  11, n o . 6, p p.   3012 - 3019, 2013, do i 10.11591/t e lk o mni ka . v 11i 6.2608 .       B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS       Wa s s i l a   B o u kh a ri           i s   Ph d   s t u d en t   an d   A s s o ci at e   Pro f e s s o at   U n i v e rs i t y   o f   Sci en ce s   an d   T ech n o l o g y   o O ran   Mo h a me d   Bo u d i af  U ST O - MB,   A l g e r i a.   Sh e   H o l d s   Mas t e d eg r ee   i n   Co m p u t e S c i en ce   w i t h   s p e ci al i zat i o n   i n   p at t e rn   rec o g n i t i o n   an d   art i f i ci al   i n t el l i g en ce .   H e r e s e ar ch   are as   are   i m a g e / s i g n a l   p ro ces s i n g ,   b i o me t ri c s ,   p at t e rn   rec o g n i t i o n ,   art i fi ci al   n e u ral   n e t w o r k s .   Sh e   c a n   b e   co n t a c t ed   at   em ai l :   w as s i l a. b o u k h ari @ u n i v - u s t o . d an d   b o u k h ari . w as s i l a @ g m ai l . c o m .         M o h a m ed  Be n y etto         i s   Pro f e s s o at   U n i v e rs i t y   o Sci en ce s   an d   T ec h n o l o g y   o f   O ran   Mo h amed   Bo u d i af  U ST O - MB A l g e ri a .   H e   w as   al s o   t h e   D i r ec t o o t h e   Mo d el i n g   an d   s i mu l at i o n   o i n d u s t ri al   s y s t em s   l ab o rat o r y   ( L A MO SI ),   U ST O - MB,   fro m   2 0 1 9 His   re s e arch   i n t e r e s t s   i n c l u d e   m o d e l i n g   an d   s i mu l t ai o n   o i n d u s t ri al   s y s t em ,   m at h em at i c s ,   an d   co m p u t e r   s c i e n ce He   c an   b e   co n t ac t e d   at   em a i l :   med _ b e n y e t t o u @ y a h o o . fr .         A bderra hi m   Bel m a da n i           i s   Pro fe s s o at   U n i v e rs i t y   o Sci e n ce s   an d   T ec h n o l o g y   o O ran   M o h a med   B o u d i af   U ST O - MB A l g e ri a .   H i s   r e s e ar ch   ar e a   ar e   d at p ro ce s s i n g   an d   c o m p u t e s c i en ce ,   m o d e l i n g   a n d   s i mu l at i o n ,   o p t i m i mi zat i o n   a n d   d at an al y s i s .   H e   c a n   b e   c o n t ac t e d   at   em a i l :   ab d e rrah i m . b e l m a d an i @ g m ai l . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.