T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 0 ,   N o . 2 ,   J u n e   2 0 1 2 ,   p p .   3 2 1 ~ 3 2 6   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           3 2 1       R e c e i v e d   D e c e m b e r   1 9 ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   A p r i l   1 3 ,   2 0 1 2 ;   A c c e p t e d   A p r i l   2 0 ,   2 0 1 2   P e r s o n a l   I d e n t i f i c a t i o n   U s i n g   E a r   R e c o g n i t i o n       A n a m   T a r i q * ,   M .   U s m a n   A k r a m   N a t i o n a l   U n i v e r s i t y   o f   S c i e n c e s   a n d   T e c h n o l o g y ,   C o l l e g e   o f   E&M E,   R a w a l p i n d i ,   Pa k i s t a n .   e - m a i l :   a n a m . t a r i q 8 6 @ g m a i l . c o m * ,   u s m a k r a m @ g m a i l . c o m       A b s t r a k     Au t e n t i f i k a s i   b i o m e t r i k   u n t u k   i d e n t i f i k a s i   o r a n g   s a n g a t   p o p u l e r   s e k a r a n g   i n i .   S i s t e m   p e n g e n a l a n   t e l i n g a   m a n u s i a   m e r u p a k a n   t e k n o l o g i   b a r u   d a l a m   b i d a n g   i n i .   Pe r u b a h a n   p e n a m p i l a n   s e s e o r a n g   t e r k a i t   d e n g a n   e x p r e s i   m e r u p a k a n   p r o b l e m   u t a m a   d a l a m   b i o m e t r i k   w a j a h ,   a k a n   t e t a p i   d a l a m   k a s u s   b i o m e t r i k   t e l i n g a ,   b e n t u k   d a n   p e n a m p i l a n   t e l i n g a   a d a l a h   t e t a p .   H a l   i n i   m e r u p a k a n   k e u n t u n g a n   m e n g g u n a k a n   b i o m e t r i k   t e l i n g a   u n t u k   i d e n t i f i k a s i   o r a n g .     Pa d a   m a k a l a h   i n i ,   d i u s u l k a n   p e n d e k a t a n   b a r u   s i s t e m   o t o m a t i s   i d e n t i f i k a s i   t e l i n g a   o r a n g .   M e t o d e   y a n g   d i a j u k a n   t e r s u s u n   a t a s   t i g a   t a h a p .   Pa d a   t a h a p   p e r t a m a ,   p r a - p e n g o l a h a n   c i t r a   t e l i n g a   o r a n g   d i l a k u k a n   g u n a   m e n a i k k a n   k o n t r a s   d a n   n o r m a l i s a s i   u k u r a n .   Pa d a   t a h a p   k e d u a ,   f i t u r   d i e k s t r a k s i   m e n g u n a k a n   g e l o m b a n g   s i n g k a t   H a a r ,   d i i k u t i   t a h a p   k e t i g a   y a i t u   i d e n t i f i k a s i   t e l i n g a   m e n g u n a k a n   k o r e l a s i   s i l a n g   t e r n o r m a l i s a s i   c e p a t .   M e t o d e   y a n g   d i u s u l k a n   d i t e r a p k a n   p a d a   d a t a b a s e   c i t r a   t e l i n g a   U ST B   d a n   I I T   D e l h i .   H a s i l   e k s p e r i m e n   m e n u n j u k k a n   b a h w a   s i s t e m   y a n g   d i u s u l k a n   m e n c a p a i   a k u r a s i   r e r a t a   9 7 , 2 %   d a n   9 5 , 2 %   p a d a   m a s i n g - m a s i n g   d a t a b a s e   d i   a t a s .     K a t a   k u n c i :   a u t e n t i f i k a s i ,   b i o m e t r i k ,   g e l o m b a n g   s i n g k a t   H a a r ,   i d e n t i f i k a s i   o r a n g ,   p e n g e n a l a n   t e l i n g a       A b s t r a c t     Bi o m e t r i c   a u t h e n t i c a t i o n   f o r   p e r s o n a l   i d e n t i f i c a t i o n   i s   v e r y   p o p u l a r   n o w   a   d a y s .   H u m a n   e a r   r e c o g n i t i o n   s y s t e m   i s   a   n e w   t e c h n o l o g y   i n   t h i s   f i e l d .   T h e   c h a n g e   o f   a p p e a r a n c e   w i t h   t h e   e x p r e s s i o n   w a s   a   m a j o r   p r o b l e m   i n   f a c e   b i o m e t r i c s   b u t   i n   c a s e   o f   e a r   b i o m e t r i c s   t h e   s h a p e   a n d   a p p e a r a n c e   i s   f i x e d .   T h a t   i s   w h y   i t   i s   a d v a n t a g e o u s   t o   u s e   i t   f o r   p e r s o n a l   i d e n t i f i c a t i o n .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   h a v e   p r o p o s e d   a   n e w   a p p r o a c h   f o r   a n   a u t o m a t e d   s y s t e m   f o r   h u m a n   e a r   i d e n t i f i c a t i o n .   O u r   p r o p o s e d   m e t h o d   c o n s i s t s   o f   t h r e e   s t a g e s .   I n   t h e   f i r s t   s t a g e ,   p r e p r o c e s s i n g   o f   e a r   i m a g e   i s   d o n e   f o r   i t s   c o n t r a s t   e n h a n c e m e n t   a n d   s i z e   n o r m a l i z a t i o n .   I n   t h e   s e c o n d   s t a g e ,   f e a t u r e s   a r e   e x t r a c t e d   t h r o u g h   H a a r   w a v e l e t s   f o l l o w e d   b y   e a r   i d e n t i f i c a t i o n   u s i n g   f a s t   n o r m a l i z e d   c r o s s   c o r r e l a t i o n   i n   t h e   t h i r d   s t a g e .   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   i s   a p p l i e d   o n   U ST e a r   i m a g e   d a t a b a s e   a n d   I I T   D e l h i .   Ex p e r i m e n t a l   r e s u l t s   s h o w   t h a t   o u r   p r o p o s e d   s y s t e m   a c h i e v e s   a n   a v e r a g e   a c c u r a c y   o f   9 7 . 2 %   a n d   9 5 . 2 %   o n   t h e s e   d a t a b a s e s   r e s p e c t i v e l y .       K e y w o r d s :   a u t h e n t i c a t i o n ,   b i o m e t r i c s ,   e a r   r e c o g n i t i o n ,   H a a r   w a v e l e t ,   p e r s o n a l   i d e n t i f i c a t i o n         1 .     I n t r o d u c t i o n   B i o m e t r i c s   d e a l s   w i t h   i d e n t i f i c a t i o n   o f   i n d i v i d u a l s   o n   t h e   b a s i s   o f   t h e i r   p h y s i o l o g i c a l   a n d   b e h a v i o r a l   c h a r a c t e r i s t i c s .   B i o m e t r i c   t e c h n o l o g y   i s   g a i n i n g   p o p u l a r i t y   i n   t h i s   m o d e r n   e r a   f o r   t h e   p u r p o s e   o f   s e c u r i t y   a n d   o t h e r   a p p l i c a t i o n s .     T h e   n e w   f e a t u r e   i n   b i o m e t r i c s   i s   h u m a n   e a r   w h i c h   i s   b e c o m i n g   p o p u l a r .   I t   h a s   s e v e r a l   a d v a n t a g e s   o v e r   o t h e r   b i o m e t r i c   t e c h n o l o g i e s   s u c h   a s   i r i s ,   f i n g e r p r i n t s ,   f a c e   a n d   r e t i n a l   s c a n s .   E a r   i s   l a r g e   a s   c o m p a r e d   t o   i r i s   [ 1 ]   a n d   f i n g e r p r i n t   a n d   u n l i k e   t h e m ,   t h e   i m a g e   a c q u i s i t i o n   o f   h u m a n   e a r   i s   v e r y   e a s y   a s   i t   c a n   b e   c a p t u r e d   f r o m   a   d i s t a n c e   w i t h o u t   t h e   c o o p e r a t i o n   o f   i n d i v i d u a l   [ 2 ] .   H u m a n   e a r   c o n t a i n s   r i c h   a n d   s t a b l e   f e a t u r e s   a n d   i t   i s   m o r e   r e l i a b l e   t h a n   f a c e   a s   t h e   s t r u c t u r e   o f   e a r   i s   n o t   s u b j e c t   t o   c h a n g e   w i t h   t h e   a g e   a n d   f a c i a l   e x p r e s s i o n s   [ 3 ] .   T h e   a n a t o m y   o f   h u m a n   e a r   i s   g i v e n   i n   F i g u r e   1 .   I t   s h o w s   t h e   s t a n d a r d   f e a t u r e s   o f   h u m a n   e a r .   I t   h a s   b e e n   f o u n d   t h a t   n o   t w o   e a r s   a r e   e x a c t l y   t h e   s a m e   e v e n   t h a t   o f   i d e n t i c a l   t w i n s   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   T h e r e f o r e   i t   a p p e a r s   t h a t   e a r   b i o m e t r i c s   i s   a   g o o d   s o l u t i o n   f o r   c o m p u t e r i z e d   h u m a n   i d e n t i f i c a t i o n   a n d   v e r i f i c a t i o n   s y s t e m s .   T h e   m a j o r   a p p l i c a t i o n   o f   t h i s   t e c h n o l o g y   i s   c r i m e   i n v e s t i g a t i o n .   E a r   f e a t u r e s   h a v e   b e e n   u s e d   f o r   m a n y   y e a r s   i n   t h e   f o r e n s i c   s c i e n c e s   f o r   r e c o g n i t i o n .     T h e r e   a r e   m a n y   a p p r o a c h e s   i n   t h e   l i t e r a t u r e   f o r   a n   a u t o m a t e d   e a r   r e c o g n i t i o n   s y s t e m .   A l f r e d   I a n n a r e l l i   [ 6 ]   w a s   a   p i o n e e r   i n   t h i s   f i e l d .   H e   c l a s s i f i e d   t h e   e a r   i n t o   e i g h t   p a r t s   o n   t h e   b a s i s   o f   1 2   m e a s u r e m e n t s .   B u t   t h i s   m e t h o d   w a s   n o t   s u i t a b l e   b e c a u s e   o f   t h e   d i f f i c u l t y   o f   l o c a l i z a t i o n   o f   a n a t o m i c a l   p o i n t s   [ 6 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   2 ,     J u n e   2 0 1 2   :     3 2 1     3 2 6   3 2 2       F i g u r e   1 .   A n a t o m y   o f   H u m a n   E a r       B u r g e   a n d   B u r g e r   [ 7 ]   p r o p o s e d   t h a t   e a c h   i n d i v i d u a l s   e a r   i s   m o d e l e d   a s   a   g r a p h   o f   a d j a c e n c y   t h a t   c a n   b e   b u i l t   u s i n g   V o r o n o i   d i a g r a m   o f   c u r v e   s e g m e n t s .   F o r   e a r   r e c o g n i t i o n ,   t h e y   h a v e   p r o p o s e d   g r a p h   m a t c h i n g   a l g o r i t h m   w h i c h   w a s   s u i t a b l e   o n l y   f o r   p a s s i v e   i d e n t i f i c a t i o n .   M o r e n o   a l s o   p r o p o s e d   a   n e w   m e t h o d   f o r   e a r   r e c o g n i t i o n   b a s e d   o n   o u t e r   e a r   c o n t o u r s   f e a t u r e   p o i n t s   a n d   i n f o r m a t i o n   t h a t   c a n   b e   o b t a i n e d   f r o m   s h a p e   a n d   w r i n k l e s   p r e s e n t   i n   t h e   e a r   [ 8 ] .   I n   [ 1 ] ,   H u r l e y   p r o p o s e d   a n   a p p r o a c h   b a s e d   o n   f o r c e   f i e l d   t r a n s f o r m   i n   w h i c h   t h e   e a r   i m a g e   i s   c o n s i d e r e d   a s   a n   a r r a y   o f   G a u s s i a n   a t t r a c t o r s   t h a t   a c t   a s   a   s o u r c e   o f   f o r c e   f i e l d .   T h e   e a r   i s   d e s c r i b e d   b y   s m a l l   c h a n n e l s   b y   u s i n g   t h e s e   d i r e c t i o n a l   p r o p e r t i e s   o f   f o r c e   f i e l d .   T h e   h i g h   o r d e r   m o m e n t   i n v a r i a n t   b a s e d   t e c h n i q u e   w a s   u s e d   b y   W a n g   t o   e x t r a c t   e a r   f e a t u r e s   [ 9 ] .   M u   p r e s e n t e d   a   s h a p e   a n d   s t r u c t u r a l   f e a t u r e   b a s e d   e a r   r e c o g n i t i o n   m e t h o d   f o r   t h e   i d e n t i f i c a t i o n   o f   p e r s o n s .   T h i s   e d g e   b a s e d   e a r   r e c o g n i t i o n   m e t h o d   i n c l u d e s   e d g e   d e t e c t i o n ,   e a r   d e s c r i p t i o n ,   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   t h a t   i s   f o l l o w e d   b y   e a r   r e c o g n i t i o n   b a s e d   o n   t h e   f e a t u r e   v e c t o r   w h i c h   h a s   p r o p e r t i e s   o f   b o t h   o u t e r   a n d   i n n e r   e a r   ( s h a p e   a n d   s t r u c t u r e )   [ 1 0 ] .   T h e   s t a n d a r d   P C A   a l g o r i t h m   w a s   u s e d   b y   C h a n g   f o r   e a r   r e c o g n i t i o n   g i v i n g   a   m u l t i m o d a l   a p p r o a c h   f o r   e a r   a n d   f a c e   b i o m e t r i c   r e c o g n i t i o n   [ 5 ] .   Y a z d a n p a n a h   e t   a l .   p r o p o s e d   a n   e a r   r e c o g n i t i o n   s y s t e m   u s i n g   b i - o r t h o g o n a l   a n d   G a b o r   w a v e l e t   b a s e d   r e g i o n   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   a p p r o a c h .   T h e y   a c h i e v e d   g o o d   a v e r a g e   a c c u r a c y   o n   U S T B   d a t a b a s e   [ 1 1 ] .     D a r a m o l a   e t   a l .   p r o p o s e d   a n   a u t o m a t i c   e a r   r e c o g n i t i o n   s y s t e m   u s i n g   e n e r g y   e d g e   d e n s i t y   f e a t u r e   a n d   b a c k   p r o p a g a t i o n   n e u r a l   n e t w o r k s   [ 1 2 ] .     T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   t h e   n o v e l   t e c h n i q u e   f o r   a u t o m a t e d   h u m a n   e a r   r e c o g n i t i o n   s y s t e m .   T h e r e   a r e   t h r e e   s t e p s   o f   t h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m .   I n   t h e   f i r s t   s t e p   p r e p r o c e s s i n g   i s   a p p l i e d   o n   t h e   e a r   i m a g e   w h i c h   i n c l u d e s   i t s   c r o p p i n g ,   s i z e   n o r m a l i z a t i o n   a n d   c o n t r a s t   e n h a n c e m e n t .   I n   t h e   s e c o n d   s t e p ,   f e a t u r e s   o f   e a r   a r e   e x t r a c t e d   u s i n g   H a a r   w a v e l e t .   I n   t h e   t h i r d   s t e p   o f   p r o p o s e d   s y s t e m   f e a t u r e   m a t c h i n g   i s   d o n e   u s i n g   f a s t   n o r m a l i z e d   c r o s s   c o r r e l a t i o n   ( N C C )   w h i c h   g i v e s   g o o d   r e s u l t s   f o r   t e m p l a t e   m a t c h i n g .   R e s t   o f   t h e   p a p e r   i s   o r g a n i z e d   a s   f o l l o w s .   I n   s e c t i o n   I I   p r o p o s e d   e a r   r e c o g n i t i o n   t e c h n o l o g y   i s   d i s c u s s e d   i n   d e t a i l   e x p l a i n i n g   e v e r y   s t e p   o f   t h e   s y s t e m .   E x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a r e   d i s c u s s e d   i n   s e c t i o n   I I I   a n d   c o n c l u s i o n   i s   g i v e n   i n   s e c t i o n   I V .         2 .     R e s e a r c h   M e t h o d   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   s y s t e m a t i c   o v e r v i e w   o f   t h e   h u m a n   e a r   r e c o g n i t i o n   t e c h n o l o g y .   I n   t h e   f i r s t   s t e p   i m a g e   i s   a c q u i r e d   w h i c h   i s   t h e n   c r o p p e d   a n d   e n h a n c e d   i n   p r e p r o c e s s i n g   s t a g e .   I n   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   s t a g e ,   h a a r   w a v e l e t   i s   a p p l i e d   t o   g e t   t h e   m a i n   f e a t u r e s   o f   t h e   e a r .   I n   t h e   m a t c h i n g   s t a g e ,   f a s t   n o r m a l i z e d   c r o s s   c o r r e l a t i o n   t e c h n i q u e   i s   u s e d   f o r   t h e   r e c o g n i t i o n   o f   h u m a n   e a r .   E a c h   o f   t h e   c o m p o n e n t s   i n   t h i s   f i g u r e   i s   d e s c r i b e d   i n   d e t a i l   i n   t h i s   s e c t i o n .     2 . 1 .   P r e p r o c e s s i n g   P r e p r o c e s s i n g   o f   e a r   i m a g e   i s   t h e   f i r s t   s t a g e   i n   o u r   p r o p o s e d   s y s t e m .   P r e p r o c e s s i n g   i s   d o n e   t o   s e g m e n t   o u t   t h e   e a r   i m a g e   f r o m   t h e   r e s t   o f   t h e   h e a d   p o r t i o n   o f   a   p e r s o n .   A l s o ,   s i z e   n o r m a l i z a t i o n   a n d   e a r   i m a g e   e n h a n c e m e n t   i s   t h e   r e q u i r e m e n t   o f   o u r   p r o p o s e d   s y s t e m   b e f o r e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n .   I m a g e s   w i t h   e a r   r i n g s ,   o t h e r   a r t i f a c t s   a n d   o c c l u d e d   w i t h   h a i r s   h a v e   n o t   b e e n   p r o c e s s e d   i n   t h i s   p r o p o s e d   t e c h n i q u e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P e r s o n a l   I d e n t i f i c a t i o n   U s i n g   E a r   R e c o g n i t i o n   ( A n a m   T a r i q )   3 2 3     F i g u r e   2 .   H u m a n   e a r   r e c o g n i t i o n   t e c h n o l o g y       T h e   m a i n   s t e p s   o f   p r e p r o c e s s i n g   s t a g e   a r e   a s   b e l o w :   a .   I m a g e   i s   c r o p p e d   u s i n g   r o w   a n d   c o l u m n   w i s e   m e a n   b a s e d   s c a n n i n g   f r o m   t h e   h e a d   i m a g e   o f   t h e   p e r s o n .   b .   T h e   c r o p p e d   i m a g e s   a r e   o f   d i f f e r e n t   s i z e s .   S o   s i z e   n o r m a l i z a t i o n   o f   c r o p p e d   e a r   i m a g e s   i s   d o n e   t o   c o n v e r t   t h e m   t o   a   f i x e d   s i z e   o f   1 6 0 x 1 2 0   p i x e l s .   c .   T h e   r e s i z e d   i m a g e s   a r e   c o n v e r t e d   t o   g r a y s c a l e .   d .   T h e   c o n t r a s t   e n h a n c e m e n t   o f   g r a y s c a l e   i m a g e   i s   d o n e   u s i n g   c o n t r a s t   l i m i t e d   a d a p t i v e   h i s t o g r a m   e q u a l i z a t i o n   [ 1 3 ] .   T h e   m a i n   i m p o r t a n c e   o f   t h i s   m e t h o d   i s   t o   d e f i n e   a   p o i n t   t r a n s f o r m a t i o n   w i t h i n   a   l o c a l   l a r g e   t e m p l a t e   o r   w i n d o w   a s s u m i n g   t h a t   t h e   i n t e n s i t y   v a l u e   w i t h i n   t h a t   w i n d o w   i s   a   s t o i c a l   r e p r e s e n t a t i o n   o f   l o c a l   d i s t r i b u t i o n   o f   i n t e n s i t y   v a l u e   w i t h i n   a   w h o l e   e a r   i m a g e .   C o n s i d e r   a   r u n n i n g   s u b i m a g e   W ( x , y )   o f   N x N   p i x e l s   c e n t e r e d   o n   a   p i x e l   P ( i , j ) ,   t h e   i m a g e   i s   f i l t e r e d   w i t h   a n o t h e r   s u b i m a g e   P ( x , y )   o f   N x N   p i x e l s   a c c o r d i n g   t o     e q u a t i o n   ( 1 ) :     [ ( ) ( ) ] 2 5 5 [ ( m a x ) ( ) ] w w n w w p m i n P m i n F - F = F - F     ( 1 )     w h e r e   Ф w     i s   d e f i n e d   i n   e q u a t i o n   ( 2 ) :     1 ( ) 1 e x p w w w p p m s - - F = +   ( 2 )     a n d   m i n   a n d   m a x   a r e   t h e   m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   i n t e n s i t y   v a l u e s   i n   t h e   w h o l e   i m a g e   r e s p e c t i v e l y .   w m a n d   w s   a r e   t h e   l o c a l   w i n d o w   m e a n   a n d   s t a n d a r d   d e v i a t i o n   r e s p e c t i v e l y   a n d   a r e   d e f i n e d   b y   e q u a t i o n   ( 3 )   a n d   e q u a t i o n   ( 4 )   w h i c h   a r e   a s   f o l l o w s :     2 ( , ) ( , ) 1 ( , ) w i j k l p i j N m Î =     ( 3 )     2 2 ( , ) ( , ) 1 ( ( , ) ) w w i j k l p i j N s m Î = -     ( 4 )           F i g u r e   3 .   P r e p r o c e s s i n g :   a )   o r i g i n a l   i m a g e ,   b )   c r o p p e d   i m a g e ,   c )   r e s i z e d   i m a g e ,   d )   c o n t r a s t   e n h a n c e d   i m a g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   2 ,     J u n e   2 0 1 2   :     3 2 1     3 2 6   3 2 4   T h i s   r e d u c e s   t h e   n o i s e   t h a t   m a y   b e   p r e s e n t   i n   t h e   i m a g e .   H e n c e   t h e   i m a g e   b e c o m e s   c l e a r e r   a f t e r   a p p l y i n g   t h i s   m e t h o d .   F i g u r e   3   s h o w s   t h e   p r e p r o c e s s i n g   s t a g e   o f   o u r   p r o p o s e d   s y s t e m .     2 . 2 .   F e a t u r e   E x t r a c t i o n   A f t e r   t h e   p r e p r o c e s s i n g   m o d u l e ,   t h e   n e x t   s t a g e   o f   h u m a n   e a r   r e c o g n i t i o n   s y s t e m   i s   f e a t u r e   e x t r a c t i o n .   F e a t u r e   e x t r a c t i o n   i s   d o n e   u s i n g   H a a r   w a v e l e t   t r a n s f o r m   [ 1 4 ] .   H a a r   w a v e l e t   i s   t h e   f i r s t   k n o w n   w a v e l e t   p r o p o s e d   b y   A l f r e d   H a a r   i n   1 9 0 9 .   L e t   Ψ : R R ,   t h e   m o t h e r   H a a r   w a v e l e t   f u n c t i o n   i s   d e f i n e d   b y   e q u a t i o n   ( 5 ) :     1 1 , [ 0 , ) , 2 1 ( ) 1 , [ , 1 ) , 2 0 , . f o r t t f o r t o t h e r w i s e Î Y = - Î     ( 5 )     a n d   w e   c a n   g e n e r a t e   a n y   H a a r   f u n c t i o n   u s i n g   e q u a t i o n   ( 6 )     ( ) 2 ( 2 ) j j j i t t i Y = Y -   ( 6 )     w h e r e   i = 0 , 1 , . , 2 j - 1   a n d   j   =   0 , 1 , . , l o g 2 N - 1 .   N o w   t w o   d i m e n s i o n a l   H a a r   w a v e l e t   t r a n s f o r m   c a n   b e   c o m p u t e d   u s i n g   e q u a t i o n   ( 7 )     1 1 0 0 ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) N N x y S l m I x y H l x H m y - - = = =   ( 7 )   w h e r e   I ( x , y )   i s   a   N x N   s u b i m a g e   a n d   ( 2 , ) ( ) j j i H i t t + = Y .   F o r   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m ,   w e   h a v e   u s e d   H a a r   w a v e l e t   o f   l e v e l   t w o   o n   t h e   i m a g e   f o r   i t s   d e c o m p o s i t i o n .   T h e   d e s i r e d   f e a t u r e s   o f   t h e   e a r   a r e   e x t r a c t e d   u s i n g   l e v e l   t w o   w h i c h   a r e   t h e n   u s e d   i n   t h e   e a r   m a t c h i n g   s t a g e   f o r   t h e   r e c o g n i t i o n   o f   h u m a n   e a r .   F i g u r e   4   s h o w s   t h e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   s t a g e   o f   o u r   p r o p o s e d   s y s t e m .       2 . 3 .   E a r   M a t c h i n g   A f t e r   e x t r a c t i o n   o f   r e q u i r e d   f e a t u r e s   f r o m   t h e   e a r   i m a g e ,   m a t c h i n g   i s   d o n e   u s i n g   f a s t   n o r m a l i z e d   c r o s s   c o r r e l a t i o n .   T h e   b a s i c   e x p r e s s i o n   f o r   N C C   i s   g i v e n   i n   e q u a t i o n   ( 8 )   [ 1 5 ] .     , , 2 2 , , , ( ( , ) ) ( ( , ) ) ( ( , ) ) ( ( , ) ) u v x y u v x y x y I x y I t x u y v t I x y I t x u y v t g - - - - = - - - -   ( 8 )   w h e r e   , u v I i s   t h e   m e a n   v a l u e   o f   I ( x , y )   w i t h i n   t h e   a r e a   o f   t e m p l a t e   t   s h i f t e d   t o   ( u , v ) .   T h e   s i m p l e   N C C   b a s e d   t e c h n i q u e   s u f f e r s   f r o m   m a n y   p r o b l e m s   s i n c e   i t   i s   n o t   i n v a r i a n t   w i t h   r e s p e c t   t o   i m a g i n g   s c a l e ,   r o t a t i o n ,   a n d   p e r s p e c t i v e   d i s t o r t i o n s .   H e n c e   f a s t   N C C   i s   u s e d   b y   t a k i n g   a l l   t h e   f e a t u r e s   f r o m   H a a r   w a v e l e t   d e c o m p o s i t i o n   i n   t h e   s e c o n d   s t a g e   [ 1 5 ] .   A   H a a r   w a v e l e t   c o e f f i c i e n t   b a s e d   f e a t u r e   v e c t o r   i s   c o m p u t e d   f o r   a   t e s t   i m a g e   a n d   i s   c o r r e l a t e d   w i t h   t h e   f e a t u r e   v e c t o r s   s a v e d   i n   d a t a b a s e .     F a s t   N C C   f o r   e a r   r e c o g n i t i o n   i s   v e r y   s i g n i f i c a n t   a s   i t   r e q u i r e s   l e s s   t i m e   f o r   p e r s o n   i d e n t i f i c a t i o n .         3 .     E x p e r i m e n t a l   R e s u l t s   a n d   D i s c u s s i o n   W e   h a v e   t e s t e d   o u r   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   o n   U n i v e r s i t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y   B e i j i n g   ( U S T B )   e a r   i m a g e   d a t a b a s e   [ 1 6 ]   a n d   I n d i a n   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   ( I I T )   D e l h i   e a r   i m a g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       P e r s o n a l   I d e n t i f i c a t i o n   U s i n g   E a r   R e c o g n i t i o n   ( A n a m   T a r i q )   3 2 5   d a t a b a s e   [ 1 7 ] .   U S T B   e a r   i m a g e   d a t a b a s e   1   c o n s i s t s   o f   1 8 0   r i g h t   e a r   i m a g e s ,   t h r e e   i m a g e s   p e r   p e r s o n   ( 6 0   p e r s o n s ) .   T h e s e   i m a g e s   a r e   8   b i t   g r a y   s c a l e   a n d   u n d e r   d i f f e r e n t   l i g h t i n g   c o n d i t i o n s .   U S T B   e a r   i m a g e   d a t a b a s e   2   c o n s i s t s   o f   t o t a l   3 0 8   r i g h t   e a r   i m a g e s ,   4   i m a g e s   p e r   p e r s o n   ( 7 7   p e r s o n s ) .     F o u r   i m a g e s   p e r   p e r s o n   c o n s t i t u t e s   o f   o n e   p r o f i l e   i m a g e ,   t w o   i m a g e s   w i t h   a n g l e   v a r i a t i o n   a n d   o n e   i m a g e   w i t h   i l l u m i n a t i o n   v a r i a t i o n .   E a c h   i m a g e   i s   2 4 - b i t   t r u e   c o l o r   i m a g e   a n d   3 0 0 x 4 0 0   p i x e l s .   T h e   I I T   D e l h i   e a r   i m a g e   d a t a b a s e   i s   a c q u i r e d   f r o m   1 2 5   d i f f e r e n t   s u b j e c t s   a n d   e a c h   s u b j e c t   h a s   a t   l e a s t   3   e a r   i m a g e s .   T h e   r e s o l u t i o n   o f   t h e s e   e a r   i m a g e s   i s   2 7 2 x 2 0 4   p i x e l s .   F i g u r e   5   s h o w s   t h e   s a m p l e   e a r   i m a g e s   f r o m   b o t h   t h e s e   d a t a b a s e s .     T a b l e   1   s h o w s   t h e   r e c o g n i t i o n   r a t e   o f   o u r   m e t h o d   o n   t h e s e   d a t a b a s e s .   T h e   a v e r a g e   a c c u r a c y   o n   U S T B   e a r   d a t a b a s e   w i l l   b e   9 7 . 2 %   w h i l e   9 5 . 2 %   o n   I I T   e a r   i m a g e   d a t a b a s e .   R e s u l t s   s h o w   t h a t   r e c o g n i t i o n   r a t e   o n   U S T B   d a t a b a s e   i s   g o o d .   T a b l e   I I   s h o w s   t h e   r e c o g n i t i o n   r a t e   o f   d i f f e r e n t   m a t c h i n g   a p p r o a c h e s   o f   e a r   r e c o g n i t i o n   t e c h n o l o g y .   F a s t   N C C   p e r f o r m s   w e l l   a m o n g   s e v e r a l   d i f f e r e n t   c l a s s i f i e r s   i n   l e s s   t i m e .   T a b l e   I I I   s h o w s   t h e   a v e r a g e   e x e c u t i o n   t i m e   o f   d i f f e r e n t   s t a g e s   o f   o u r   a l g o r i t h m .   T h e   e x p e r i m e n t s   w e r e   c a r r i e d   o u t   o n   a n   h p   d v - 6   w o r k s t a t i o n   w i t h   c o r e   i - 5   ( 2 . 2 4   G H z )   a n d   w i t h   4 G B   R A M .   M A T L A B   7 . 8   ( R 2 0 0 9 a )   r e v i s e d   v e r s i o n   i n   w i n d o w s   ( 6 4 - b i t s )   p l a t f o r m   w a s   u s e d   f o r   t h e   p e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n .           F i g u r e   4 .   S e c o n d   l e v e l   h a a r   w a v e l e t   d e c o m p o s i t i o n   o f   p r e p r o c e s s e d   e a r   i m a g e         F i g u r e   5 .   S a m p l e   e a r   i m a g e s :   c o l u m n   a )   U S T B   e a r   d a t a b a s e ,   c o l u m n   b )   I I T   d e l h i   e a r   d a t a b a s e     T a b l e   1 .   R e c o g n i t i o n   r a t e   o f   p r o p o s e d   m e t h o d   o n   d i f f e r e n t   d a t a b a s e s   D a t a b a s e   N o .   o f   s u b j e c t s   R e c o g n i z e d   E a r   I m a g e s   U n r e c o g n i z e d   E a r   I m a g e s   R e c o g n i t i o n   R a t e   ( % )   U S T B   D B   1   6 0   5 9   1   9 8 . 3 3 %   U S T B   D B   2   7 7   7 4   3   9 6 . 1 %   I I T   E a r   D a t a b a s e   1 2 5   1 1 9   6   9 5 . 2 %     T a b l e   2 .   R e c o g n i t i o n   r a t e   o f   d i f f e r e n t   c l a s s i f i e r s   C l a s s i f i e r s   N o .   o f   s u b j e c t s   R e c o g n i z e d   E a r   I m a g e s   U n r e c o g n i z e d   E a r   I m a g e s   R e c o g n i t i o n   R a t e   ( % )   E u c l i d e a n   d i s t a n c e   2 6 2   2 3 8   2 4   9 0 . 8 3 %   B a c k   p r o p o g a t i o n   n e u r a l   n e t w o r k   2 6 2   2 5 0   1 2   9 5 . 4 1 %   F a s t   n o r m a l i z e d   c r o s s   c o r r e l a t i o n   2 6 2   2 5 2   1 0   9 6 . 1 8 %     T a b l e   3 .   A v e r a g e   p r o c e s s i n g   t i m e   o f   d i f f e r e n t   s t a g e s   o f   o u r   m e t h o d   D a t a b a s e   P r e p r o c e s s i n g   ( s e c s )   F e a t u r e   E x t r a c t i o n   ( s e c s )   E a r   R e c o g n i t i o n   ( s e c s )   U S T B   D B   1   0 . 1 1   0 . 0 3   0 . 1 8   U S T B   D B   2   0 . 2 3   0 . 0 5   0 . 2 1   I I T   D e l h i   D a t a b a s e   0 . 3 3   0 . 0 4   0 . 2 3     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   2 ,     J u n e   2 0 1 2   :     3 2 1     3 2 6   3 2 6   T h e s e   r e s u l t s   s h o w   t h e   s o u n d n e s s   o f   o u r   a l g o r i t h m   a n d   p r o v e d   t h a t   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m   n o t   o n l y   p r o v i d e s   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   r e s u l t s   b u t   a l s o   v e r y   e f f i c i e n t .   A l s o ,   o u r   e a r   m a t c h i n g   a p p r o a c h   i s   b e t t e r   t h a n   p r e v i o u s   m e t h o d s .       4 .     C o n c l u s i o n   I n   t h i s   p a p e r ,   a   n o v e l   a p p r o a c h   i s   p r e s e n t e d   f o r   a n   a u t o m a t e d   h u m a n   e a r   r e c o g n i t i o n   s y s t e m .   T h e   a p p r o a c h   c o n s i s t s   o f   t h r e e   s t a g e s   s u c h   a s   p r e p r o c e s s i n g ,   H a a r   w a v e l e t   b a s e d   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   f i n a l l y   f a s t   N C C   b a s e d   e a r   f e a t u r e   m a t c h i n g .   E x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   o n   t h e   t w o   d a t a b a s e s   s h o w   t h a t   o u r   p r o p o s e d   t e c h n i q u e   i s   g o o d   a n d   e f f e c t i v e   a s   i t   g i v e s   b e t t e r   r e s u l t s   t h a n   o t h e r   m a t c h i n g   a l g o r i t h m s .   T h e   r e c o g n i t i o n   r a t e   i s   a l s o   g o o d   t h a n   p r e v i o u s   a p p r o a c h e s   f o r   e a r   r e c o g n i t i o n .   A s   f o r   f u t u r e   w o r k   o f   t h i s   r e s e a r c h ,   e a r   l o c a l i z a t i o n   p r o p e r t y   s h o u l d   b e   i n t e g r a t e d   i n   t h e   p r e p r o c e s s i n g   m o d u l e .             A c k n o w l e d g m e n t     T h e   a u t h o r s   w o u l d   l i k e   t o   t h a n k   U n i v e r s i t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y   B e i j i n g   ( U S T B )   a n d   I n d i a n   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   ( I I T )   D e l h i   f o r   p r o v i d i n g   t h e i r   d a t a b a s e s   o n   r e q u e s t   f o r   c a r r y i n g   o u t   t h i s   r e s e a r c h   w o r k .       R e f e r e n c e s   [ 1 ] .   Ar n i a   F ,   Pr a m i t a   N .   En h a n c e m e n t   o f   I r i s   R e c o g n i t i o n   Sy s t e m   Ba s e d   o n   Ph a s e   O n l y   C o r r e l a t i o n .   T EL KO M N I KA ,   2 0 1 1 ;   9 ( 2 ) :   3 8 7 - 3 9 4 .     [ 2 ] .   H u r l e y   D J ,   N i x o n   M S,   C a r t e r   J N .   F o r c e   F i e l d   F e a t u r e   Ex t r a c t i o n   f o r   E a r   Bi o m e t r i c s .   C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   I m a g e   U n d e r s t a n d i n g .   2 0 0 5 ;   9 8 ( 3 ) :   4 9 1 - 5 1 2 .   [ 3 ] .   M u n t a s a   A,   Si r a j u d i n   I A,   Pu r n o m o   M H .   Ap p e a r a n c e   G l o b a l   a n d   L o c a l   St r u c t u r e   F u s i o n   f o r   F a c e   I m a g e   R e c o g n i t i o n .   T EL KO M N I KA .   2 0 1 1 ;   9 ( 1 ) :   1 2 5 - 1 3 2 .   [ 4 ] .   Vi c t o r   B,   Bo w y e r   K,   Sa r k a r   S.   An   Ev a l u a t i o n   o f   F a c e   a n d   Ea r   Bi o m e t r i c .   1 6 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o f   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n .   2 0 0 2 :   4 2 9 - 4 3 2 .   [ 5 ] .   C h a n g   K,   Bo w y e r   K,   Ba r n a b a s   V.   C o m p a r i s o n   a n d   C o m b i n a t i o n   o f   Ea r   a n d   F a c e   I m a g e   i n   Ap p e a r a n c e - Ba s e d   Bi o m e t r i c s .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   Pa t t e r n   An a l y s i s   a n d   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e .   2 0 0 3 ;   2 5 :   1 1 6 0 - 1 1 6 5 .   [ 6 ] .   L a n n a r e l l i   A.   Ea r   I d e n t i f i c a t i o n .   F o r e n s i c   I d e n t i f i c a t i o n   S e r i e s .   C a l i f o r n i a :   Pa r a m o u n t   P u b l i s h i n g   C o m p a n y ,   F r e m o n t .   1 9 8 9 .   [ 7 ] .   Bu r g e   M ,   Bu r g e r   W .   E a r   Bi o m e t r i c s   i n   C o m p u t e r   V i s i o n .   1 5 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o f   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n .   2 0 0 0 ;   8 2 2 - 8 2 6 .   [ 8 ] .   M o r e n o   B,   Aa n c h e z   A,   V e l e z   J F .   U s e   O u t e r   Ea r   I m a g e s   f o r   Pe r s o n a l   I d e n t i f i c a t i o n   i n   Se c u r i t y   Ap p l i c a t i o n s .   3 3 r d   I n t e r n a t i o n a l   C a r n a h a n   C o n f e r e n c e .   M a d r i d .   1 9 9 9 :   4 6 9 - 4 7 6 .   [ 9 ] .   Z h o n g l i   W ,   Z h i c h u n   M ,   X i u y a n   W ,   H o n g t a o   M .   Ea r   R e c o g n i t i o n   Ba s e d   o n   M o m e n t   I n v a r i a n t   M a t c h i n g .   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n   a n d   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e .   2 0 0 4 ;   1 7 ( 4 ) :   5 0 2 - 5 0 5 .   [ 1 0 ] .   Z h i c h u n   M ,   L i   Y ,   Z h e n g g u a n g   X .   Sh a p e   a n d   St r u c t u r a l   F e a t u r e   Ba s e d   Ea r   R e c o g n i t i o n .   Ad v a n c e s   i n   Bi o m e t r i c   Pe r s o n   Au t h e n t i c a t i o n .   G u a n g z h o u ,   C h i n a .   2 0 0 4 ;   6 6 3 - 6 7 0 .   [ 1 1 ] .   Y a z d a n p a n a h   AP,     F a e z   K.   Ea r   R e c o g n i t i o n   U s i n g   B i o r t h o g o n a l   a n d   G a b o r   W a v e l e t   Ba s e d   R e g i o n   C o v a r i a n c e   M a t r i c e s .     Ap p l i e d   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e .   2 0 1 0 ;   2 4 ( 9 ) :   8 6 3 - 8 7 9 .   [ 1 2 ] .   D a r a m o l a   A,   O l u w a n i n y o   O D .   Au t o m a t i c   Ea r   R e c o g n i t i o n   Sy s t e m   U s i n g   Ba c k   Pr o p a g a t i o n   N e u r a l   N e t w o r k .   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Vi d e o   &   I m a g e   Pr o c e s s i n g   a n d   N e t w o r k   Se c u r i t y ,   I J VI P N S - I J EN S .   2 0 1 1 ;   1 1 ( 1 ) :   2 8 - 3 2 .   [ 1 3 ] .   Z u i d e r v e l d   K.   C o n t r a s t   L i m i t e d   Ad a p t i v e   H i s t o g r a p h   Eq u a l i z a t i o n .   G r a p h i c   G e m s   I V.   Sa n   D i e g o :   Ac a d e m i c   Pr e s s   Pr o f e s s i o n a l .   1 9 9 4 :   4 7 4 4 8 5 .   [ 1 4 ] .   Bu r r u s   C ,   G o p i n a t h   R ,   G u o   H .   I n t r o d u c t i o n   t o   W a v e l e t s   a n d   W a v e l e t   T r a n s f o r m s .   N e w   J e r s y :   Pr e n t i c e   H a l l .   1 9 9 8 .     [ 1 5 ] .   L e w i s   J P.   F a s t   T e m p l a t e   M a t c h i n g .   Vi s i o n   I n t e r f a c e .   1 9 9 5 :   1 2 0 - 1 2 3 .   [ 1 6 ] .   Y u a n   L ,   Z h i c h u n   M ,     Z h e n g g u a n g   X .   U s i n g   Ea r   Bi o m e t r i c s   f o r   Pe r s o n a l   R e c o g n i t i o n .   Ad v a n c e s   i n   Bi o m e t r i c   Pe r s o n   Au t h e n t i c a t i o n .   L N C S .   2 0 0 5 ;   3 7 8 1 :   2 2 1 - 2 2 8 .   [ 1 7 ] .   Ku m a r   A,   W u   C .   A u t o m a t e d   H u m a n   I d e n t i f i c a t i o n   U s i n g   Ea r   M a t c h i n g .   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n .   2 0 1 1 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.