T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   18 ,   No .   4 A u g u s t   2020 ,   p p .   2 1 6 9 ~ 2 1 7 6   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Ke m e n r is te k d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI KA . v 1 8 i4 . 1 4 8 3 6     2169       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Se m i - superv ised   a ut o - enco der  for  facia l attribu tes  r ecog nition       So u m a y a   Z a g hb a ni 1 ,   No ured ine   B o ujn e h 2 M ed  Sa li m   B o uh lel 3   1 Na ti o n a E n g in e e rin g   S c h o o l   o f   G a b è s Un iv e rsit y   o f   G a b è s ,   T u n isia   2 F a c u lt y   o f   S c ien c e s o f   G a b è s ,   Un iv e rsity   o f   G a b è s ,   T u n isia   3 Hig h   In stit u te o f   Bio tec h n o l o g y ,   Un iv e rsit y   o f   S fa x ,   T u n isia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   6 2019   R ev i s ed   Ma r   1 9 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   A p r   7 ,   2 0 2 0     T h e   p a rti c u larity   o f   o u f a c e e n c o u ra g e m a n y   re se a rc h e rs  to   e x p lo it   th e ir   f e a tu re in   d if f e re n d o m a in su c h   a u se id e n ti f ica ti o n ,   b e h a v io u a n a ly sis,   c o m p u ter  tec h n o lo g y ,   se c u rit y ,   a n d   p sy c h o lo g y .   In   th is  p a p e r,   w e   p re se n   a   m e th o d   f o f a c ial  a tt rib u tes   a n a ly sis.  T h e   w o rk   a d d re ss e d   to   a n a ly se   f a c ia l   im a g e s   a n d   e x trac f e a tu re in   th e   p u r p o se   to   re c o g n ize   d e m o g ra p h ic  a tt rib u tes :   a g e ,   g e n d e r,   a n d   e t h n icity   (AG E) .   In   t h is  w o rk ,   we   e x p lo it e d   th e   r o b u st n e ss   o f   d e e p   lea rn in g   (DL u sin g   a n   u p d a ti n g   v e rsio n   o f   a u to e n c o d e rs  c a ll e d     th e   d e e p   sp a rse   a u to e n c o d e (DSA E).   In   th is  w o rk   we   u se d   a   n e w   a rc h it e c tu re     o f   DSA b y   a d d in g   th e   su p e rv i sio n   to   t h e   c las sic   m o d e a n d   w e   c o n tro   th e   o v e rf it ti n g   p ro b lem   b y   re g u lariz in g   th e   m o d e l.   T h e   p a ss   f r o m   DS A E     to   t h e   se m i - su p e rv ise d   a u to e n c o d e (DSS A E)  f a c il it a tes   th e   su p e rv isio n   p ro c e ss   a n d   a c h iev e a n   e x c e ll e n p e rf o rm a n c e   to   e x trac f e a tu r e s.  In   th is     w o rk   we   f o c u se d   to   e stim a te  AG jo in tl y .   T h e   e x p e rim e n re su lt sh o   th a DSS A is  c re a ted   to   re c o g n ize   f a c ial  f e a tu re w i th   h ig h   p re c isio n .   T h e   w h o le  s y ste m   a c h iev e g o o d   p e rf o rm a n c e   a n d   i m p o rtan ra t e in   AG E   u sin g   th e   M OR P H II  d a tab a se   K ey w o r d s :   Ag esti m at io n   Dee p   lear n in g     Gen d er   r ec o g n itio n     So f t m ax   cla s s i f ier   Su p er v i s ed   au to en co d er     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   So u m a y Z a g h b a n i ,   Natio n al  E n g i n ee r in g   Sc h o o l o f   Gab ès   Un i v er s it y   o f   Gab ès,  T u n i s ia.   E m ail:  s o u m a y a. za g h h b an i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     R ec en t l y   w i th   t h g r o w t h   an d   t h d ev elo p m e n o f   tec h n o lo g i es,  in tell ig e n an d   r ec o m m e n d ed   s y s te m s   b ec am e   in   th e   ce n ter   o f   r esea r ch es.  W ar in   th ep o ch   wh en   s y s te m s   m u s k n o w   a n d   u n d er s ta n d   h is / h er   cu r r en u s er .   No w ad a y s   u s er   i d en tific atio n   is   a n   ess e n ti al  ch allen g f o r   r esear ch er s it  p r esen ts   n ec e s s it y   i n   n e w   tec h n o lo g ies  i n   m an y   d o m ai n s   s u ch   as  s ec u r it y ,   co m p u ter   ac ce s s   co n tr o l,  e - co m m er ce ,   b an k in g ,   h u m a n   m ac h in i n ter ac tio n   ( HM I ) ,   m ed icin e,   s o cial  m ed ia,   ap p lican id en tif ica tio n ,   civ i p r o tectio n ,   c r i m es,  ter r o r is m ,   an d   m o s t r ec en tl y   t h f i g h t   a g ain s s o cial  f r a u d ,   etc.   [ 1 ] .   I n   HM I ,   th r esp o n s f o r   th q u esti o n   “w h o   is   t h u s er ? ”  is   v er y   co m p licated   an d   n ee d   a n   ex ce lle n t   p r ec is io n   b ec au s it  is   d if f er e n f r o m   an   ar ea   to   an o th er .   G en er all y ,   in   u s er   a n al y s i s   in cl u d in g   u s er   p r o f ilin g   an d   u s er   m o d eli n g ,   w n ee d   to   k n o w   th u s er   ag e,   g e n d e r ,   r ac e,   em o tio n ,   ac tu al  b eh a v io r ,   cu ltu r al  le v el,   s en s o r y   ab ilit ie s ,   a n d   h i s / h er   e x p er ien ce s .   I t   is   b ig   an d   m u lt id is cip lin ar y   c h alle n g e   b u v er y   i m p o r tan b ec a u s e   we   n ee d   to   m a k m ac h i n es  ab le  to   u n d er s ta n d ,   an al y ze   t h u s er s   n ee d s   an d   al s o   to   ad ap its el f   to   h i s   n ee d s     an d   ca p ab ilit ies   [ 2 ] .   T h ch all en g o f   t h ese  n e w   tech n o lo g i es  is   to   i n cr ea s th e f f ec ti v e n es s   an d   r o b u s t n e s s   an d   g iv t h p r ec is e,   r ig h an d   ex ac r esp o n s in   t h r ig h t m o m en ev en   w er th co n d itio n s .   T o   k n o w   t h i s   u s er   an d   u n d er s tan d   h i s /h er   s en s o r ial  ca p ab ilit ies,  p h y s ica ab ilit i es,  af f ec ti v s tate,   s o cial  a n d   c u lt u r al  le v el,   m a n y   r esear ch er s   u s ed   f ac e s   as  a n   i m p o r ta n s t i m u l u s   f o r   th eir   wo r k s   d u to   th p ar tic u lar it y   an d   d is ti n cti v en e s s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l Vo l.  18 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 0 :   2 1 6 9   -   2 1 7 6   2170   f ea t u r es  [ 3 ] .   Facial  f ea tu r es  h a v th ad v an tag o f   b ein g   u n i q u an d   p er m a n en a n d   ca n n o b f alsi f ied   u n li k co n v e n tio n al   m ea n s   s u c h   as   p ass w o r d s   o r   b ad g es.  T h f ac is   a n   es s en t ial  i n f o r m er   o f   id en tit y   a n d   b asi s   f o r   id en ti f y i n g   p eo p le  ( id en tity   p h o to g r ap h y ,   an th r o p o m etr y ,   f ac ial  r ec o g n itio n .   I n   th i s   w o r k   w p r esen a n   alg o r ith m   f o r   u s er   id en ti f ica t io n   f o cu s es  o n   d eter m i n in g   th A GE .   T h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s   in   t h n ex t   s ec tio n ,   r elate d   wo r k s   ar d escr ib ed .   I n   s ec tio n   3 ,   w p r esen t h p r o p o s ed   m eth o d .   I n   s ec tio n   4 ,   p er f o r m a n ce   a n d   r esu lt s   ar r ep o r ted .   Fin all y ,   co n cl u s io n s   ar d r aw n   i n   s ec tio n   5.       2.   RE L AT E WO RK S   I n   th is   s ec tio n ,   w r ev ie w   t h ex is t in g   A GE   r ec o g n itio n   w o r k s .   A ll th p r esen ted   p r ev io u s   w o r k   cited   in   th is   s ec tio n   b ased   o n   th u s o f   DL   ar c h itect u r es.  I n   ag esti m at io n   r esear ch e s ,   p o s tu r v o ca b u lar y   a n d   in to n at io n   p r esen s ig n i f ica n ele m e n ts   to   p r ed i ct  th ag o f   in ter lo cu to r ,   b u f ac s till   t h m o s i m p o r tan s o u r ce   o f   in f o r m atio n   to   esti m ate  t h r ea ag e;  w ca n   e x tr ac an   e f f i cien m o d u lat io n   o f   t h i n d iv i d u al  j u s b y   lo o k in g   to   h is   f ac e.   I n   HC I ,   ag p la y s   a n   i m p o r tan r o le  in   p r o d u cin g   e f f ec tiv a n d   r o b u s in ter f ac e s   in   th r ec o m m en d ed   s y s te m ,   ad ap tiv in ter f ac e,   s m ar tech n o lo g ie s   an d   e m b o d ied   r ec o g n itio n .   Gen d er   r ec o g n itio n   is   also     an   i m p o r tan f ac to r   in   u s er   id en tific atio n ,   an d   m a n y   r e s ea r ch er s   ex p lo it  d if f er en b io m etr ic  tech n iq u es  f o r   g en d er   id en ti f icatio n .   Gen d er   r ec o g n itio n ,   b ased   o n   2 o r   3 i m a g es,  is   p ar o f   b io m etr i tech n o lo g ies  t h at   ca n   b ef f icie n i n f o r m atio n   t o   p r ec is th in d i v id u al  id en ti t y .   S u ch   a s   ag a n d   g e n d er   r ec o g n itio n ,   eth n ici t y   p r esen ts   a n   i m p o r tan t a t tr ib u te   in   u s er   id en ti f icatio n   in   m an y   t y p es o f   r esear c h ,   esp ec iall y   i n   s ec u r it y .     T h n o tio n   o f   eth n ic it y   w a s   u s ed   f r o m   th eig h tee n t h   y ea r s   to   d if f er en tia te  in d iv id u al  g r o u p s   h a v i n g   d if f er e n t p h y s ical  cr iter ia.   I n   l i ter atu r e,   m a n y   r esear ch er s   e x p lo it f ac ial  f ea t u r es to   e s ti m ate  A GE ,   f o r   ex a m p le  in   t h eir   ar ticle,   J o r d et  al .   [ 1 ]   p r esen ted   n o v el   m eth o d   f o r   g e n d er   id en ti f icatio n   u s i n g   t h d ee p   n eu r al   n et w o r k   ( DNN) ,   th n e w   ar ch i tectu r p r o p o s ed   in   th eir   w o r k   b ased   o n   th u s o f   lo ca l f ea tu r e s   u s in g   s m all  o v er lap p in g   r eg io n .   T h L o ca l D NN  w as t ested   o n   L FW   an d   Galla g h er s   d atab ase  an d   g iv es a n   i m p o r t an t r esu lt e s p ec iall y   u s i n g   f o u r   la y er s ; th e   d if f er en ce   w a s   s u b s ta n tial c o m p ar ed   w it h   t h n et w o r k   w i th   o n la y er .   I n   2 0 1 6   Ma n ep ali   et  al .   p r esen ted   n o v el  m et h o d   o f   ag esti m at io n   w i th   r ea i m a g e,   d if f er e n p o s es  a n d   d if f er e n e m o t io n s   u s i n g   L FW ,   Gr o u p s ,   an d   FER E T   d atasets .   I n   th is   m et h o d ,   d ictio n ar y   is   p r o d u ce d   f r o m   th tr ain i n g   p h a s e,     an d   m a tch i n g   i s   co m p leted   b y   r eb u ild in g   t h te s ti n g   i m ag u s in g   s p ar s d ictio n ar y .   K ay e t   al .   [ 2 ]   p r es en t e d   a n   al g o r ith m   o f   A G E   r ec o g n it io n   f o r   c h i l d r en   th r o w   s p e e ch   th ey   u s e d   a   d a t as e t   c o n t a in s   th e   s e q u en c e   f o r   ch il d r en   w ith   ag es   b e tw ee n   th r e e   an d   s ev en   y e a r s   in   a   d if f e r en t   em o ti o n a l   s t at e   ( c o m f o r t ,   d is c o m f o r t   an d   n e u t r a l ) .     T h class if icat i o n   p r o ce s s   w a s   ap p lied   u s in g   ex tr e m m ac h in lear n i n g   ( E M L )   w i th   s in g le  la y e r   f ee d f o r w ar d   n et w o r k   ( L FN) .   I n   th eir   ar ticle  A n tip o v   et  al .   [ 3 ]   p r esen an   alg o r ith m   o f   ag an d   g en d er   class i f icatio n   u s in g   co n v o lu tio n al  n e u r al  n et w o r k   ( C NN) t h e y   u s ed   th r ee   p o p u lar   b en ch m ar k s   L FW ,   FG - NE T ,   an d   MO R P f o r   th tr ai n i n g   p r o ce s s .   I n   2 0 1 7   L ei  C ai  et  al .   [ 4 ]   p r esen n e w   ar ch i tectu r f o r   g en d er   r ec o g n i tio n   f o r   p ed estrian s to   ad d r ess   t h p r o b le m   o f   ill u m in a tio n s ,   o cc lu s io n   a n d   poor - q u alit y   r esear ch er s   u s ed   a n   ef f ec ti v H OG - ass is ted   d ee p   f ea t u r lear n i n g   ( HD FL ) .   T h e y   ex p lo it  t h d ee p - lear n ed   a n d   w e ig h ted   HOG   f ea t u r ex tr ac tio n   b r an c h es  s i m u ltan eo u s l y   o n   t h i n p u t i m a g es.       3.   P RO P O SE M E T H O D   3 . 1 .     O v er v ie w   o f   t he  pro po s ed  cla s s if ica t io n a lg o rit h m   I n   th a g e s ti m atio n   p r o ce s s ,   o u r   g o al  is   n o to   f in d   t h e x ac ag b u to   f i n d   t h ag g r o u p .   T h er ef o r e   w d escr ib th r ee   a g g r o u p s ;   y o u t h   ( 1 6 - 3 0 ) ,   s en io r   ( 3 1 - 5 0 )   an d   eld er l y   ( 5 1 - o v er ) .   Fo r   th eth n icit y   p r o ce s s ,   w cla s s i f y   t h r ac in to   t w o   class es C a u ca s ia n   a n d   n o C a u ca s ia n .   W h a v t h r ee   class e s   f o r   ag e s ,   t w o   f o r   eth n icit y   a n d   t w o   f o r   g e n d er .   T h n u m b er   o f   f i n al  clas s es  is   1 2   as  d escr ib ed   in   F ig u r 1   an d   o r g an ized   as  f o llo w n o C a u ca s ia n   f e m ale  ( N C F)  f r o m   1 6   to   3 0 ,   n o C au ca s ia n   f r o m   3 1   to   5 0 ,   n o t   C au ca s ia n   f e m ale  m o r t h an   5 0 ,   ca u ca s ia n   f e m ale  ( C F)  f r o m   1 6   to   3 0 ,   C au ca s ian   f e m ale  f r o m   3 1   to   5 0 ,   C au ca s ian   f e m ale   m o r th a n   5 0 ,   No C au ca s ian   m ale  ( N C M)   f r o m   1 6   to   3 0 ,   n o C au ca s ia n   m ale  f r o m   3 1   to   5 0 ,   n o C a u ca s ia n   m ale  m o r t h an   5 0 ,   C au ca s ian   m ale  (C M)   f r o m   1 6   to   3 0 ,   C au ca s ian   m ale  f r o m   3 1   to   5 0 ,   C au ca s ia n   m ale  m o r th an   5 0 .   I n   th is   w o r k ,   w s tar b y   d ata  p r e - p r o ce s s i n g :   T h f ir s s tep   i n   o u r   wo r k   is   to   ex tr ac th e   f ac f r o m   th i m a g es,  f o r   th i s   r ea s o n ,   w u s ed   t h A d aB o o s t f r a m e w o r k   o f   Vio la  P .   an d   J o n es [ 5 ]   p u b lis h ed   o n   J u l y   1 3   2 0 0 1 .     T h s ec o n d   s tep   is   to   cr o p   u p   f ac e s .   Fi n all y ,   an   in - p la n r o tatio n   is   ap p lied   to   ad j u s th h ea d   o r ien tatio n   b ec au s it  co u ld   in f lu e n ce   th alg o r it h m   p er f o r m a n ce .   T h p r ep r o ce s s in g   ap p lied   t o   th tw o   f r a m e w o r k s   A GE R   a n d   E R .   I n   m ac h in lear n in g   p r o ce s s ,   th m ai n   p r o b lem   o f   class if ica t io n   is   to   d is tin g u i s h   to   w h ic h   o f   s et  o f   g r o u p s   n e w   s a m p le  b elo n g s ,   b y   e x tr ac t in g   f ea t u r es  o f   tr ain in g   s et  o f   d ata  w h ic h   co n tain   s o m o b s er v atio n s   w h o s cla s s   m e m b er s h ip   i s   alr ea d y   k n o w n .   I n   t h is   a x i s ,   th r e v o lu tio n   t h at  ar ti f icia l   in telli g e n c an d   esp ec iall y   m a ch in lear n i n g   ar e x p er ien ci n g   to d a y ,   D L   is   at  t h f o r ef r o n t.  Me th o d s   ex p lo iti n g   th t h eo r y   o f   D NN  i n   au to m ati lear n in g   h av p r o v ed   t h eir   r o b u s t n ess   o n   co m p le x   tas k s   in   t h f ie ld s   o f   i m a g i n g   an d   ac o u s tic  p r o ce s s i n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         S emi - s u p ervis ed   a u to - en c o r d e r   fo r   fa cia l a ttr ib u tes r ec o g n itio n   ( S o u ma y a   Za g h b a n i )   2171   I n i t i a l   I m a g e N C F   f r o m     1 6   t o   3 0   y e a r s F e a t u r e s   e x t r a c t i o n N C F   f r o m   3 1   t o   5 0 N C F   f r o m   3 1   t o   5 0 C M   f r o m   3 1   t o   5 0 N C M   f r o m   3 1   t o   5 0 N C F   m o r e   t h a n   5 0 C M   f r o m   1 6   t o   3 0 N C M   f r o m   1 6   t o   3 0 C F   f r o m   1 6   t o   3 0 F a c i a l   i m a g e C F   m o r e   t h a n   5 0 N C M   m o r e   t h a n   5 0 C M   m o r e   t h a n   5 0   Fig u r 1 .   Dif f er en t c la s s es  u s e d   f o r   ag e,   g en d er   an d   eth n ici t y   r ec o g n itio n       3 . 2 .     Aut o enco der  m o del   T h au to en co d er s   p r esen r o b u s ar ch itect u r o f   DL   to d ay ,   as  d escr ib ed   in   [ 6 ] ,   au to en co d er s   ar e   s tr u ct u r es  co m p o s ed   o f   t w o   p ar ts an   en co d er   an d   d ec o d er ,   th e y   ar b u ilt  w i th   d ee p   ar ch ite ctu r es.  T h n u m b er   o f   n e u r o n s   in   th la s t d ec o d er   la y er   is   eq u al  t o   t h s ize  o f   t h e   n et w o r k   i n p u t.  T h p u r p o s o f   a n   au to e n co d er   is   to   f in d   co d ed   r ep r esen tatio n   o f   an   i n p u t h at  ca n   b d ec o d ed   ac cu r atel y .   Su c h   n et w o r k   is   d r iv e n   to   f i n d     r ep r esen tatio n   o f   t h i n p u d ata  an d   to   lear n   th co n n ec tio n   b et w ee n   a n   en tr y   a n d   it s   h id d en   r ep r esen tatio n .     W co n s id er   th in p u t v ec to r   tr an s f o r m ed   in to   h id d en   r ep r esen tatio n   a s   f o llo w s :     z= f ( x )   s i g m   (    +b )   ( 1 )       w h er W   an d   b   p r esen ts   th weig h m atr i x   an d   th b ias  b et w ee n   th i n p u a n d   h id d en   la y er ,   r esp ec tiv el y     an d   th m ap p in g   w as  t h r o u g h   s i g m o id   f u n ctio n   o r   tan h   f u n ctio n   ( s i g m o id   f u n ctio n   is   u s u al l y   u s ed   a s     an   ac tiv a tio n   f u n ctio n ) :     Ɵ =sig m ( y )   1 1 + ex p ( y )   ,   o r     ( 2 )     Ɵ =ta n h ( y )   ex p ( y ) ex p ( y ) ex p ( y ) + ex p ( y )     f o r   th d ec o d in g   s tag e,   t h h id d en   r ep r esen tatio n   i s   m ap p ed   b ac k   to   th f ir s t r ep r esen tatio n   as f o llo w i n g :     X ̂   g ( z)   s ig m   ( W b )   ( 3 )     w h er e W   an d   b   d en o te  th w ei g h m atr i x   an d   th b ias  b et wee n   th h id d en   an d   o u tp u la y er   r esp ec tiv el y .     T h r ec o n s tr u ctio n   er r o r   is   d ef in ed   b y   m i n i m izi n g   th E u clid ea n   co s t:     a r gmin W , w X X ̂ 2 2   ( 4 )     T h p u r p o s o f   an   au to en co d er   is   to   estab lis h   s o m co r r elatio n   f o r   th in p u d ata  f o r   d im e n s io n alit y   r ed u ctio n   af ter   t h at  clas s if i ca tio n   p r o ce s s   is   estab li s h ed .   I n   liter atu r e,   m a n y   t y p es  o f   au to en co d er s   w er p r esen ted   an d   d is c u s s ed f o r   ex a m p le,   p r o g r es s iv e,   s p ar s an d   d en o is i n g   au to e n co d er s .   T h s p ar s co d in g   m et h o d   p r esen ts   g o o d   r ep r e s en tat io n   a n d   p er f o r m a n ce .   I n   f ac t,  t h ter m   s p ar s i s   u s ed   to   in d icate   t h at  w e   n ee d   h id d en   n e u r o n s   w ith   t h e   s a m p r o b ab ilit y   o f   ac tiv a tio n .   T h n u m b er   o f   n eu r o n s   o f   th h id d en   la y er s   i s   s m al ler   th a n   t h at  o f   t h i n p u t   a n d   o u tp u la y er s .   I w il b i m p o r tan to   co m p r ess   d ata  an d   tr y   to   f i n d   co r r elatio n   b et w ee n   t h d ata  a n d   t h er ef o r class i f y   t h e m   ac co r d in g   to   t h is   co r r elatio n .   T h m i n i m ize d   f u n ctio n   o f   s p ar s e   au to en co d er   p r esen ted   as f o llo w i n g   [ 6 ,   7 ] :     a r gmin W , W X W Ɵ ( WX ) F 2 + β KL ( ρ ǁ ρ ̂ j ) m j = 1   ( 5 )     w h er m   is   t h n u m b er   o f   h id d en   n o d es,  a n d   β   i s   a   c o ef f i ci en t   th a t   d et e r m in es   th e   w ei g h t   o f   s p a r s i ty   p en a lty   i t em .   ρ is   th e   s p a r s i ty   p a r am et e r ,   i t   p r e s en ts   th e   ta r g e t   av e r ag e   ac t iv a t i o n   o f   h i d d e n   u n it s ,   w h i ch   is   g en e r a lly   a   s m a l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l Vo l.  18 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 0 :   2 1 6 9   -   2 1 7 6   2172   v a lu e   n e a r i n g   z e r o : ρ ̂ j = 1 N h i ( x i ) N i = 1 d e n o te s   th e   a v e r ag e   a ct iv a ti o n   o f   h i d d en   n o d e   j,   a n d   t h e   Ku ll b a ck - L e i b l e r   d i v e r g en c e   ca n   b e   d ef i n e d   b y :     KL ( ρ ǁ ρ ̂ j ) = ρ l og ρ ρ ̂ j + ( 1 ρ ) l og 1 ρ 1 ρ ̂ j       T h p u r p o s o f   tr ain in g   s p ar s au to en co d er   is   to   lear n   th alg o r ith m   to   au to m a ticall y   e x tr a ct  f ea tu r e s   f r o m   u n lab eled   d ata.   R ec e n tl y ,   m a n y   r e s ea r ch er s   co n s id e r ed   th at  au to en co d er s   m a y   b s e m i - s u p er v i s ed   b ec au s t h e y   co u ld   b m o r p er f o r m an w h en   th e y   s p ec if y   c lass es,  th eir   r e s ea r ch es   d en o te  th p er f o r m a n ce   o f   th is   n e w   ar ch itect u r a n d   r esu lts   s h o w n   t h r o b u s t n es s   o f   s u p er v is ed   au to e n co d er s   th a n   m an y   o th er   o r d in ar y   n et w o r k s   [ 8 - 1 1 ] .   I n   th is   w o r k   w u s ed   th s p ar s au to en co d er   in   s em i - s u p er v i s ed   m a n n er   to   p r e d ict  ag e,   g en d er ,   eth n icit y   f r o m   f ac ial   i m ag e s .   I n   f ac t,  th id ea   o f   s e m s u p er v is ed   au to en co d er s   o r   class   s p ec if ic   au to en co d er   is   to   in co r p o r ate  in f o r m atio n   ab o u cla s s es   i n   t h b asic  ar ch itec tu r o f   a u to en c o d er s   in   t h p u r p o s e   to   im p r o v th s u p er v is io n   p r o ce s s .   W k ee p   th s a m ar ch itect u r o f   u n - s u p er v i s io n   p r o ce s s   an d   w ad d   lab eled   d ata   to   s u p er v is th au to en co d er   an d   lear n   f ea tu r es  s u c h   th at  t h illu s tr atio n s   o f   s a m p les  r ef er r in g   to     class   ar eq u al  to   t h m ea n   r ep r esen tatio n   o f   t h s a m cl ass .   Fro m   t h f ir s r esear c h er s   w h o   w o r k ed   w it h   au to en co d er s   in   s u p er v is ed   m an n er   w cite  Gao   et  al .   in   2 0 1 5   [ 1 0 ] th ey   m o d i f ied   d en o is in g   au to en co d d er s   to   o p tim ize  t h p er f o r m a n ce   o f   id en ti f icat io n .     Sp ec if icall y ,   t h id ea   o f   s e mi - s u p er v i s ed   au to en co d er   to   m an u a l ly   s p e c if y   t h e   in p u t   f e a tu r es   x   g iv en   t o   t h e   al g o r ith m .   O n c e   a   g o o d   f ea t u r e   r e p r es en t a ti o n   i s   g iv en ,   l e a r n in g   a lg o r it h m   c an   d o   w e ll .   T h e   c l a s s - s p es if i a u t o en c o d e r   m ak e s   th f e a tu r es   c o n s i s t   t o   th s am cl a s s   s im i l a r a ty ,   i n   f a c t ,   it   ex t r ac ts   m o r e   e f f i ci en t f e a tu r es   f o r   t h e   s am e   g r o u p   r e p r e s en t at i o n .   A s   d escr ib ed   p r ev io u s l y ,   i n   th f ir s s tep ,   w s u g g est  to   lear n   f ea t u r es  s u c h   u s   th e y   h a v th s a m s p ar s it y   s ig n atu r ac r o s s   e v er y   cla s s .   Fo r   g iv e n   i n p u X,   t h lo s s   f u n ct i o n   in   t h tr ad itio n a l   ar ch itect u r o f   au to en co d er   is   g iv e n   as m en tio n ed   in   t h ( 4 ) .   I n   th eir   w o r k   Ma j u m d ar   et  al .   p r o p o s [ 1 2 ,   1 3 ]   1 n o r m   f o r   r eg u lar izatio n   p r esen ted   as f o llo w     a r gmin W , W X W Ɵ ( WX ) F 2 | | WX | | 1   ( 6 )     t o   in c o r p o r a t e   th e   s u p e r v i s i o n   in t o   th e   cl as s ic   a r ch it e c tu r o f   au t o en c o d e r s   w h av e   t o   p as s   f r o m   th e   u n s u p e r v is in g   t o   t h e   s u p e r v is in g   b y   l a b e l li n g   d a t a h o w ev e r   t h e   t r a in in g   d a ta  c o u l d   b e   p r e s e n t e d   u s   f o ll o w in g :     X=   [ x 1 , 1 | . . | x 1 , n 1 x 2 , 1 | . . | x 2 , n 2 . . x c , 1 | . . | x c , n c ]     w h er th tr ain i n g   d ata  is   d iv id ed   in to   class es  ( c) .   T h id ea   is   to   lear n   f ea tu r es  i n to   co m m o n   s p ar s s u p p o r t.  an d   WX w i ll b r o w   s p ar s e.   T h is   is   ac h ie v ed   b y   in co r p o r atin g   l 2 , 1   n o r m   r eg u lar izatio n   as f o llo w i n g :     a r gmin W , W X W Ɵ ( WX ) F 2 | | W X c | | 2 , 1 c c = 1 + β KL ( ρ ǁ ρ ̂ c ) c c = 1   ( 7 )     w h er v 2 , 1 = v j 2 j   is   th s u m   o f   l 2 - n o r m s   o f   t h r o w s .   W n o te  t h at  t h i n p u ap p ar tain   to   cla s s   d u r in g   th cla s s i f icatio n   p h ases ,   th e n   t ak in g   in to   co n s ed er aio n   a ll  cla s s es   w o p ti m ize  w   an d   w   lea d in g   to   m i n u m u m   o f   o b j ec t if   f u n c tio n .   T h in n e r   l 2 - n o r m   p r o m o tes  d en s ( n o n - ze r o )   s o lu tio n   w ith in   t h s elec ted   r o w s ,   b u t     th o u ter   l1 - n o r m   ( s u m )   en f o r ce s   s p ar s it y   i n   s elec ti n g   th r o w s   [ 6 ,   1 3 ] .   T h p r o p o s ed   s o l u tio n   s h o w n   in   ( 7 )   i m p r o u v r o w - s p ar s it y   w it h i n   ev er y   g r o u p .   T h ar c h itectu r o f   th p r o p o s ed   m et h o d   is   d es cr ib ed   in   F ig u r 2 .         4.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S   4 . 1 .      M O RP H   I I   da t a s et   Fo r   A GE   w u s ed   th MO R P I I   an d   FG - NE T   d atab ase.   M OR P I I   b en ch m ar k   h o ld s   5 5 , 0 0 0   im ag e s   o f   m o r th an   1 3 , 0 0 0   v o lu n teer s   in d iv id u als,  p ass   o v er   f r o m   2 0 0 3   to   late  2 0 0 7 .   A g es  g r o u p   f r o m   1 6   to   7 7   w it h   m ed ia n   ag o f   3 3 .   T h av er a g ti m ta k en   b et w ee n   p h o to s   is   1 6 4   d ay s   an d   th av er a g n u m b er   o f   i m a g es  p er   in d iv id u al  i s   4   ( t h m i n i m u m   b ein g   o n d a y   an d   t h m a x i m u m   is   1 6 8 1   d ay s ) .   T h s tan d ar d   d ev iatio n   o f   d a y s   b et w ee n   i m a g es  is   1 8 0 .   I n   liter atu r e,   MO R P I I   d atab ase  o f f er s   t h m o s ex ten s i v d atab ase  th at  co m b in es   A GE .   T h d is tr ib u tio n s   o f   t h f ac i m a g es  ar s h o w n   i n   T ab le   1 .   Dif f er en tl y ,   o f   p r ev io u s   s t u d ies  o n     MO R P I I ,   th at  d iv id th wh o le  MO R P I I   d atab ase  W   i n to   th r ee   s et s ,   S1 ,   S2 ,   an d   S3 ,   w s p lit  t h f ac ile   i m a g es  i n to   1 2   class es  as  s h o wn   in   Fig u r 2 .   So m ex a m p le s   o f   f ac ial  i m a g es  e x tr ac ted   f r o m   MO R P I I   d ataset  ar s h o w n   i n   Fi g u r 3 ,   f r o m   d if f er en a g es  a n d   eth n icitie s .   I n   ev er y   i m ag e,   w d etec a n d   cr o p   th f ac ar ea ,   an d   th e   i m ag e   is   d i m e n s io n ed   in to   3 2 * 3 2 .   On l y   t w o   eth n ic s   g r o u p s   ar u s ed   f o r   th is   w o r k   ( C au ca s ian   a n d   n o C au ca s ian   w n o te  t h at  f o r   eld er l y   clas s es  w ad d ed   m o r th an   3 5 0   i m a g es  f o r   ea ch   clas s   b ec au s o f   th e   litt l e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         S emi - s u p ervis ed   a u to - en c o r d e r   fo r   fa cia l a ttr ib u tes r ec o g n itio n   ( S o u ma y a   Za g h b a n i )   2173   n u m b er   o f   i m a g es  f o r   eld er ly   i n   co m p ar is o n   w it h   o th er   g r o u p s .   T h illu s tr atio n   o f   f ac ial  i m a g es  u s ed   in   t h test   p h ase  f o r   th M OR P HI I   d atab ases   is   d escr ib ed   in   T ab le  1 .       + 1 . . . . . . . . . + 1 S o f t m a x   R e g r e s s i o n E m o t i o n   R e c o g n i t i o n I n i t i a l   i m a g e F a c e   d e t e c t i o n . . . x 1 W i   ̂ 1   + 1 . . . . . . . . . x 2 x 3 x 4 x n + 1 b i     2       3       4           W i + 1 . . . . . . . . . x 2 x 3 x 4 x n b i     2       3       4   x n + 1 . . . . . . x 2 x 3 x 4 x n b i W i I n p u t F e a t u r e   1 I n p u t O u t p u t O u t p u t I n p u t   F e a t u r e s   2 O u t p u t F e a t u r e   2 S o f t m a x   c l a s s i f i e r   Fig u r 2 .   P ip elin o f   th e   p r o p o s ed   m et h o d           Fig u r 3.   E x a m p les o f   f ac ia l i m ag e s   o f   MO R P I I   d atab ase .       T ab le  1 .   T h illu s tr atio n   o f   f ac ial  i m a g es  u s ed   in   t h te s t p h a s f o r   th MO R P HI I   d atab ases   M e t h o d   Y e a r   M A E( M O R P H )   F l e x i b l e   o v e r l a p p e d   A A M + L P Q   [ 6 ]   2 0 1 5   5 . 6 8   O D L F   [ 1 2 ]   2 0 1 7   3 . 1 2   C S C + S T D   P o o l i n g   [ 1 4 ]   2 0 1 7   3 . 6 6   C S C + M a x   P o o l i n g   [ 1 4 ]   2 0 1 7   3 . 7 8   GA - D F L   [ 1 5 ]   2 0 1 6   3 . 3 7   D 2 C   [ 1 6 ]   2 0 1 7   3 . 0 6   N e t   V G G   [ 17   2 0 1 7   2 . 9 6   M o h a mm e d   e t   a l .   [ 18 ]   2 0 1 9   3 . 1 7   T a h e r i   e t   a l .   [ 19 ]   2 0 1 9   2 . 8 1   P r o p o se d   me t h o d   -   3 . 2 6       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l Vo l.  18 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 0 :   2 1 6 9   -   2 1 7 6   2174   4 . 2 .     Ag e ,   g ender  a nd   et hn icit y   re co g nitio n ( AG E R)   T h is   s ec tio n   i s   d ed icate d   to   ev alu a te  th p r ese n ted   s t u d y   o n   A GE   a n d   ca r r y   o u t h v ar io u s   co m p ar is o n s   w ith   o th er   r ec o g n i tio n   m et h o d s .   R e s u lt s   o f   A GE   p r ese n ted   s ep ar atel y   in   T ab le  2 ,   T ab le  3     an d   T a b le  4 .   T h ac cu r ac ies  o f   A GE   est i m a tio n   j o in tl y   p r esen t s   7 3 . 5 %.  T h b est  r ates  ar g iv en   f o r   NC M     ( 3 0 - 5 0 ) ,   C ( 5 0 +)   an d   NC ( 5 0 +)   w ith   r esp ec ti v el y   7 8 . 7 %,  8 3 . 1 an d   8 4 . 4 %.  T h d if f ic u lt y   in   t h co m p ar is o n   o f   th p r o p o s ed   m et h o d   ( A GE R   j o in tl y )   w it h   o th er s   is   th la ck   o f   m o d els  esti m ati n g   t h AGE   jo in tl y .   W u s ed   th D SS A E   al s o   to   esti m ate   A GE   s ep ar atel y   o n   t h MO R P I I   d atab ase,   an d   w co m p ar w it h   o th er   D L   m o d el s ,   as  w e ll  as  w it h   s o m o th er   ap p r o ac h es  o n   MO R P I I   an d   o th er   b en ch m ar k s .   L et   u s   lo o k   at  th ag esti m atio n   r es u lts   s h o w n   in   T ab le  2 .   Firstl y ,   f o r   test in g   an d   e v alu a tin g   t h p r o p o s ed   m et h o d ,   w u s ed   t h Me an   A b s o l u te  E r r o r   ( MA E )   to   d ef in th al g o r ith m   p er f o r m a n ce   in   ag e s ti m a tio n   it i s   ca lc u lat ed   as f o llo w :     Ε y y 2 N   ( 8 )       w h er y   an d   y   p r ese n t h e   p r ed icted   an d   r ea ag v al u r esp ec ti v el y   an d   d en o tes  t h n u m b er   o f     th test in g   f ac ial  i m ag e s .   T h p u r p o s f r o m   o u r   w o r k   i s   n o to   ex tr ac ex ac t l y   t h ag b u w l o o k   to   j u s class i f y   ag es  in to   t h r ee   r a n g e s ,   y o u t h   ( 1 6 - 3 0 ) ,   s en io r   ( 3 1 - 5 0 )   an d   eld er ly   ( 5 1 - o v er ) .   T h p r o p o s ed   m et h o d   o b tain s     an   M A E   o f   3 . 2 6   y ea r s ,   w h ic h   is   co n s id er ab le  v er y   i m p o r ta n t   co m p ar ed   w it h   o th er   m e th o d s .   T h is   lo w   M A E   is   ev en   s m aller   co n s id er in g   t h ag esti m atio n   is   p er f o r m ed   o n   v er y   lar g d atab ase,   th is   er r o r   r e d u ctio n   r ate  is   s tatis t icall y   s i g n i f ican t.  T h ap p r o ac h   s h o w n   th p er f o r m a n ce   o n   y o u n g   a n d   s e n io r   g r o u p s ,   th M A E   p r esen ts   th b est r es u lt  w it h   les s   th a n   a n d   3 . 2 6 .       T ab le  2 .   A cc u r ac y   o f   a g r ec o g n i tio n   f o r   MO R P I I   d ataset  ( %)   M e t h o d   Y e a r   M A E( M O R P H )   F l e x i b l e   o v e r l a p p e d   A A M + L P Q   [ 6 ]   2 0 1 5   5 . 6 8   O D L F   [ 1 2 ]   2 0 1 7   3 . 1 2   C S C + S T D   P o o l i n g   [ 1 4 ]   2 0 1 7   3 . 6 6   C S C + M a x   P o o l i n g   [ 1 4 ]   2 0 1 7   3 . 7 8   GA - D F L   [ 1 5 ]   2 0 1 6   3 . 3 7   D 2 C   [ 1 6 ]   2 0 1 7   3 . 0 6   N e t   V G G       [ 1 7   2 0 1 7   2 . 9 6   M o h a mm e d   e t   a l .   [ 18 ]   2 0 1 9   3 . 1 7   T a h e r i   e t   a l .   [ 19 ]   2 0 1 9   2 . 8 1   P r o p o se d   me t h o d   -   3 . 2 6       T ab le   3 .   C o m p ar is o n   o f   g e n d er   ac cu r ac y   w it h   th s tate - of - t h e - ar m et h o d s   ( %)   M e t h o d   Y e a r   A c c u r a c y   D u a n   e t   a l .   [ 8 ]   2 0 1 7   8 8 . 2 0   G u o   e t   a l .   [ 1 0 ]   2 0 1 4   9 8 . 4 0   D h o mn e   e t   a l .   [ 1 6 ]   2 0 1 8   9 5 . 0 0   S r i n i v a s   e t   a l .   [ 1 7 ]   2 0 1 7   8 4 . 7 0   L e e   e t   a l .   [ 20 ]   2 0 1 7   8 8 . 5 0   H u a n g   e t   a l .   [ 21 ]   2 0 1 7   8 9 . 6 0   B e n i n i   e t   a l .   [2 2 ]   2 0 1 9   9 8 . 5 9   F a n g   e t   a l .   [2 3 ]   2 0 1 9   9 8 . 8 0   P r o p o se d   me t h o d     -   9 5 . 0 0       T ab le  4 .   A cc u r ac y   o f   et h n icit y   r ec o g n itio n   f o r   MO R P I I   d a taset ( %)   M e t h o d   Y e a r   A c c u r a c y   G u o   e t   a l   [ 1 0 ]   2 0 1 4   9 9 . 0 0   U d d i n   e t   a l   [ 1 3 ]   2 0 1 6   9 5 . 4 0   S r i n i v a s   e t   a l   [ 1 7 ]   2 0 1 7   3 3 . 3 3   M o h a mm e d   e t   a l   [ 18 ]   2 0 1 9   9 3 . 3   H o c q u e t   e t   a l   [ 2 4 ]   2 0 1 6   9 7 . 5 0   M o h a mm e d   e t   a l   [ 2 5 ]   2 0 1 7   9 4 . 6 0   P r o p o se d   me t h o d   -   9 8 . 2 0       I n   o u r   s t u d y ,   w clas s i f ied   g e n d er   w i th   a n d   w it h o u et h n icit y   co n s id er atio n .   T h ac cu r ac y   o f   g e n d er   r ec o g n itio n   w it h o u et h n icit y   co n s id er atio n   w it h   t h DS S AE   is   9 5 %,  th is   ac c u r ac y   is   co n s id er ed   an   e x citi n g   r esu lt  f o r   t w o   r ea s o n s .   Firstl y ,   th s tate  o f   ar t s   d em o n s tr ate s   th at  th i s   r ate  is   s ig n i f ica n in   co m p ar is o n   w it h     o th er   m e th o d s ,   s u c h   as  m e n ti o n ed   in   T ab le  3 .   Seco n d ly ,   d u to   th co m p o s itio n   o f   MO R P I I   b en ch m ar k ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         S emi - s u p ervis ed   a u to - en c o r d e r   fo r   fa cia l a ttr ib u tes r ec o g n itio n   ( S o u ma y a   Za g h b a n i )   2175   th is   d atab ase  co n tain s   f ac ial  i m ag e s   o f   d if f er e n p eo p le  w it h   d if f er e n lo o k s   s u c h   as  m an   w i th   lo n g   h air   f e m ales  w it h   s h o r h air .   T ab l 5   s h o w s   th co n f u s io n   m at r ix   o f   g e n d er   r ec o g n itio n   w it h   co n s id er atio n   o f   eth n icit y .   Facial   i m ag e s   w er d ev is ed   i n to   f o u r   clas s es;   NC F,  C F,  NC an d   C M.   t h ac c u r ac y   i n cr ea s ed   b y   ab o u 2 in   co m p ar is o n   w it h   g e n d er   r ec o g n itio n   w it h o u e th n icit y   co n s id er atio n .   Fo r   eth n ic it y   es ti m atio n ,     w o n l y   r ep o r ted   ac cu r ac ies  f o r   th C au ca s ia n   an d   No C au ca s ian ,   s i n ce   o th er   r ac g r o u p s   lik Asi a n   an d   I n d ian   r ac w er n o u s ed   i n   tr ai n in g   b ec au s t h n u m b er   o f   i m ag e s   is   v er y   s m all.   T h clas s i f icati o n   g r o u p s   i n to   t w o   eth n icit y   c lass e s .   T h ac cu r ac y   o b tain ed   is   9 8 . 2 %;  th i s   r ate  is   in ter e s tin g   i n   co m p ar is o n   w it h   o t h er   m et h o d s     as d escr ib ed   in   T ab le  4 .   I n   th i s   ar ticle,   w u s ed   th DSS A E   as  cla s s i f ier w m ea s u r ed   th ac c u r ac y   t h at  o cc u r s   w h e n     class i f ier   is   te s ted   w it h   d if f e r en h id d en   la y er s .   T h p ar a m eter s   o f   th d ee p   n e u r al  n e t w o r k   ar in v esti g ated   b y   alter i n g   th n u m b er   o f   h id d en   la y er s ,   t h n u m b er   o f   n e u r o n s   an d   t h s ize  o f   th tr ai n in g   s et.   W ca r r ied   o u ex ten s i v ex p er i m e n ts   to   d eter m i n th o p ti m u m   p ar a m eter s .   T h n u m b er   o f   la y er s   in   th DNN  is   cr u cial  f o r   ab o u 1 5 . 0 0 0   im a g e s .   I n   th is   ar ticle,   w u s ed   t w o   m o d els  w it h   d if f er en n u m b er   o f   h i d d en   lay er s ,   an d   w e   ex a m in t h f in al  r es u lt s w h av th f ir s m o d el  ca lled   m o d 1 w h a v t w o   h id d en   la y er s   an d   th s ec o n d   o n e   ca lled   m o d 2   w it h   T h r ee   lay er s .   T h r esu lts   ar s u m m ar ized   in   T ab le  6 .       T ab le   5 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   g en d er   th r o w s   et h n icit y   r ec o g n itio n   ( MO R P I I )     NC F   CF   N C M   CM   N o t   C a u c a si a n   F e mal e   9 2 . 4   2 . 0   4 . 2   2 . 0   C a u c a s i a n   F e mal e   2 . 1   9 4 . 6   0 . 0   3 . 2   N o t   C a u c a si a n   M a l e   3 . 9   0 . 0   9 1 . 5   0 . 0   C a u c a s i a n   M a l e   1 . 6   3 . 4   4 . 3   9 4 . 8       T ab le  6 P ar am eter s   u s ed   f o r   t h DSS A E   ar c h itect u r e     P a r a me t e r s   L a y e r si z e   R e g u l a r i z a t i o n   t e r m (λ )   S p a r si t y   p a r a me t e r   ( ρ )   W e i g h t   s p a r s i t y   p e n a l t y   ( β )   A c c u r a c y   A g e ,   g e n d e r   a n d   e t h n i c i t y   j o i n t l y       L a y e r   1   50   0 . 0 0 2   0 . 5   5     7 3 . 5 %   L a y e r   2   25   0 . 0 0 3   0 . 8   5       T h p r esen ted   w o r k   s h o w ed   an   i m p r o v e m en t   p er f o r m a n ce   u s i n g   DS S A E .   T h is   p er f o r m a n ce   i s   ex p lain ed   b y   t h t w o   i m p o r ta n m e tr ics:   f ir s tl y t h u s o f   s u p er v i s io n   u n d er   clas s es  i m p r o v ed   th ac cu r ac y .   R es u lts   i n   o u r   w o r k   an d   in   l iter atu r s h o w n   th a u s i n g   th A E   is   v er y   in ter es tin g   i n   s u p er v is io n   m a n n er .     T h s ec o n d   m etr ic   is   th u s o f   L 1   an d   L 2   n o r m   to   r eg u lar i ze   th m o d el.   T h is   m etr ic  h el p ed   u s   to   r eg u lar ize   th m o d el  an d   r ed u ce   th e   o v er f it tin g   p r o b le m .   I n   o th er   h an d ,   t h s o lu tio n   u s ed   i n   t h is   w o r k ,   e n h a n ce s     th s p ar s it y   i n   e v er y   cla s s   a n d   co n s eq u e n tl y   it  i m p r o v e s   th g en er aliza t io n   o f   f ea t u r es  f o r   ev er y   clas s .     T h m aj o r   p r o b lem   en co u n ter ed   in   t h i s   w o r k   is   th e   n u m b er   o f   s a m p les   u s ed   u n d er   e v er y   c las s ,   b ec au s e   d iv id i n g   s a m p les b et w ee n   t h th r ee   attr ib u tes  w il l d ec r ea s th to tal  n u m b er   i n   ev er y   cla s s .     T h is   ex p lai n   th lo w   r ate  f o u n d   in   eld er l y   clas s   w h er w h av v er y   lo w   n u m b er   o f   s a m p les  m a k   th m o d el  u n ab le  to   ex tr ac m o r f ea tu r es  an d   g e n er alize .   T h is   w h y   w ad d ed   s am p les  in   eld er l y   class es  as   ex p lain ed   i n   s ec tio n   ( 4 . 1 )   an d   th ac c u r ac y   w as  in cr ea s ed   f r o m   5 2 . 2 5 to   6 3 . 5 7 ( N C 5 0 +) .   I ca n   b e   ex p lain ed   as  k i n d   o f   d ata  au g m en tatio n   m etr ic.   I n   th y o u n g   an d   s en io r   clas s es  w h a v f o u n d   r ate  f o r   m o r e   th an   8 0 f o r   all  attr ib u tes.  I n   t h ese  cla s s e s   w h av lar g n u m b er   o f   s a m p les   p er f o r m   t h m o d el  to   g e n er alize .   B u t in   co m p ar is o n   o f   t h ese  r at es  w ith   f o u n d   r esu lts   f o r   f ac ial   attr ib u tes s ep ar atel y   is   m o r i n ter esti n g .         5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   ar ticle,   w e   p r esen m et h o d   f o r   A GE .   W u s ed   au to en co d er s   f o r   class i f icatio n .   T h w o r k   co n s is ts   o f   u s i n g   f ac e s   f r o m   MO R P I I   d atab ases   to   r ec o g n ize  A GE   j o in tl y   b y   clas s i f y i n g   f ac ial  i m a g es  i n to   1 2   class es  to   f i n d   th r ee   d e m o g r ap h ic  attr ib u te s   ( ag e,   g e n d er   an d   eth n icit y ) .   T h clas s i f icatio n   m o d el  w as  b ased   o n   u p d ati n g   v er s io n   o f   a u to en co d er   ca lled   DSS A E .   I n   th i s   m o d el   w ar tr y i n g   to   ex p lo i th e   ad v a n tag e s   o f   s u p er v i s ed   an d   u n s u p er v is ed   lear n i n g   in   t h s a m t i m e.   T h ex p er i m e n ts   ar co n d u ct ed   o n   an   e x te n s iv e   d atab ase  co n tain in g   m o r th an   5 5 , 0 0 0   f ac im a g es.  A n d   th e y   s h o w   th r o b u s t n es s   o f   o u r   m et h o d   as  class i f icatio n   m o d el  to   f i n d   th th r ee   at tr ib u tes  s ep ar atel y .       RE F E R E NC E S     [1 ]   M .   Jo rd e a l. ,   L o c a d e e p   n e u ra n e tw o rk f o g e n d e re c o g n it io n ,   Pa tt e rn   Rec o g n i ti o n   L e tt e rs .,  v o 7 0 ,     p p .   8 0 - 8 6 ,   Ja n u a ry   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l Vo l.  18 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 0 :   2 1 6 9   -   2 1 7 6   2176   [2 ]   H.  Ka y a ,   e a l. ,   E m o ti o n ,   a g e ,   a n d   g e n d e c las sif ic a ti o n in   c h il d re n ’s  sp e e c h   b y   h u m a n a n d   m a c h i n e s,   Co mp u ter   S p e e c h   &   L a n g u a g e v o l .   4 6 ,   p p .   2 6 8 - 2 8 3 ,   No v e m b e 2 0 1 7 .   [3 ]   G .   A n ti p o v ,   e a l. ,   Ef fe c ti v e   train in g   o f   c o n v o l u ti o n a n e u ra n e t w o rk f o fa c e - b a se d   g e n d e a n d   a g e   p re d ictio n ,   Pa tt e rn   Rec o g n it io n v o l .   7 2 ,   p p .   1 5 - 2 6 ,   De c e m b e 2 0 1 7 .   [4 ]   L .   Ca i,   e a l. ,   HOG - a ss isted   d e e p   f e a tu re   lea rn in g   f o p e d e strian   g e n d e re c o g n it i o n ,   J o u rn a o th e   Fra n k li n   In stit u te ,   v o l.   3 5 5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 9 9 1 - 2 0 0 8 ,   M a rc h   2 0 1 8 .   [ 5 ]   P .   V i o l a ,   e t   a l . ,   R o b u s t   r e a l - t i m e   f a c e   d e t e c t i o n , ”  I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t e r   V i s i o n ,   v o l . 5 7 ,   p p .   1 3 7 - 1 5 4 ,   2 0 0 4 .   [6 ]   S .   Zag h b a n e a l. ,   A g e   Esti m a ti o n   u si n g   De e p   L e a rn in g ,   Co mp u ter &   El e c trica En g i n e e rin g v o l.   6 8 ,     p p .   3 3 7 - 3 4 7 ,   M a y   2 0 1 8 .   [7 ]   M .   S i n g h ,   e a l .,  A re   y o u   e li g ib le?   P re d icti n g   a d u lt h o o d   f ro m   fa c e   i m a g e v ia  c las sp e c i f ic  m e a n   a u to e n c o d e r,   Pa tt e rn   Rec o g n it io n   L e tt e rs ,   v o l .   1 1 9 ,   p p .   1 2 1 - 1 3 0 ,   M a rc h   2 0 1 9 .   [8 ]   M .   Du a n ,   e a l. ,   A   H y b rid   De e p   L e a rn in g   CNN - E L M   f o A g e   a n d   G e n d e Clas siÞ c a ti o n ,   N e u ro c o mp u ti n g   v o l.   2 7 5 ,   p p .   4 4 8 - 4 6 1 ,   Ja n u a ry   2 0 1 8 .   [9 ]   S .   Zag h b a n i   e a l. ,   F a c ial  Em o ti o n   Re c o g n it i o n   f o A d a p ti v e   In t e rfa c e Us in g   W rin k les   a n d   W a v e let  Ne tw o rk ,   2 0 1 7   IEE E /A CS   1 4 t h   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Co m p u ter   S y ste ms   a n d   A p p li c a ti o n ( AICCS A) ,   p p .   3 4 2 - 3 4 9 ,   2 0 1 7 .   [1 0 ]   G .   G u o ,   e a l. , A   F ra m e w o rk   f o Jo in t   Esti m a ti o n   o f   A g e ,   G e n d e a n d   E th n icity   o n   A   L a r g e   Da tab a se ,   Ima g e   a n d   Vi sio n   Co mp u ti n g v o l.   3 2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   7 6 1 - 7 7 0 ,   Oc t o b e 2 0 1 4 .   [1 1 ]   H.  G a o ,   e a l. ,   S in g le  S a m p le  F a c e   Re c o g n it io n   v ia  L e a rn in g   De e p   S u p e rv ise d   A u to e n c o d e rs,   IEE T ra n sa c ti o n s   o n   I n fo rm a ti o n   F o re n sic s A n d   S e c u rity ,   v o l.   1 0 ,   no .   1 0 ,   p p .   2 1 0 8 - 2 1 1 8 ,   Oc t   2 0 1 5 .   [1 2 ]   S .   Zag h b a n i ,   e a l. ,   Re a ti m e   h a n d   g e stu re   re c o g n it io n   u si n g   f e a t u re e x trac ti o n ,   In ter n a t io n a c o n fer e n c e   ICM ( In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   M a c h in e   Vi si o n ) ,   2 0 1 7 .   [1 3 ]   A .   M a ju m d a r,   e a l. ,   F a c e   V e rif ica ti o n   v ia  c las sp a rsit y   b a se d   su p e rv ise d   e n c o d in g ,   T ra n sa c ti o n o n   Pa tt e r n   An a lys is  a n d   M a c h i n e   In tell ig e n c e v o l.   3 9 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 7 3 - 1 2 8 0 ,   J u n e   2 0 1 7 .   [1 4 ]   K.  Jh o n y ,   e a l. ,   " A   F lex ib le  Hie ra rc h ica A p p ro a c h   F o F a c ial  A g e   Esti m a ti o n   Ba se d   o n   M u lt ip le  F e a tu re s,"   Pa tt e rn   Rec o g n it io n v o l.   5 4 ,   p p .   3 4 - 5 1 ,   J u n e   2 0 1 6 .   [1 5 ]   K.  L i,   e a l. ,   D2 C:  De e p   c u m u lat iv e l y   a n d   c o m p a r a ti v e l y   le a rn in g   f o h u m a n   a g e   e sti m a ti o n ,   Pa tt e rn   Rec o g n it io n v o l.   6 6 ,   p p .   9 5 - 1 0 5 ,   Ju n e   2 0 1 7 .   [1 6 ]   A .   Dh o m n e ,   e a l. ,   " G e n d e re c o g n it io n   th ro u g h   f a c e   u sin g   d e e p   l e a rn in g , "   Pro c e d ia   C o mp u ter   S c i e n c e ,   v o l.   1 3 2 ,     p p .   2 - 1 0 ,   2 0 1 8 .   [1 7 ]   N.  S ri n iv a s,  e a l. ,   A g e ,   Ge n d e r,   a n d   F i n e - G ra in e d   e th n icity   p re d ictio n   u si n g   c o n v o lu ti o n a l   n e u ra n e tw o rk   f o th e   e a st  a sia n   f a c e   d a tas e t ,   I EE 1 2 th   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   A u t o ma ti c   F a c e   &   Ge stu re   Rec o g n it i o n ,     p p .   9 5 3 - 9 6 0 ,   2 0 1 7 .   [1 8 ]   N.  M o h a m m e d ,   e a l. ,   T w o - sta g e s b a se d   f a c ial  d e m o g ra p h ic attri b u tes   c o m b in a ti o n   f o a g e   e stim a ti o n ,   “  J o u rn a l   o f   Vi su a l   Co mm u n ica ti o n   a n d   Im a g e   Rep re se n ta ti o n ,   v o l .   6 1 ,   p p .   2 3 6 - 2 4 9 ,   M a y   2 0 1 9 .   [1 9 ]   S .   T a h e ri ,   e a l. ,   " On   th e   u se   o f   D AG - CNN   a r c h it e c tu re   f o a g e   e stim a ti o n   w it h   m u lt i - sta g e   f e a tu re f u sio n , "   Ne u ro c o mp u ti n g v o l .   3 2 9 ,   p p .   3 0 0 - 3 1 0 ,   F e b r u a ry   2019.   [2 0 ]   S.  H.  L e e ,   e a l. ,   A g e   a n d   g e n d e e sti m a ti o n   u sin g   d e e p   re sid u a l e a rn in g   n e tw o rk ,   2 0 1 8   In ter n a ti o n a W o rk sh o p   o n   A d v a n c e d   Ima g e   T e c h n o lo g y   ( IW AIT ) ,   p p .   1 - 3 ,   2 0 1 8 .   [2 1 ]   C.   Hu a n g ,   e t   a l. ,   " Ag e / g e n d e c las sif ic a ti o n   w it h   w h o le - c o m p o n e n t   c o n v o l u ti o n a l   n e u ra l   n e tw o rk s , An n u a l   S u mm it   a n d   Co n fer e n c e p p .   1 2 8 2 - 1 2 8 5 ,   2 0 1 7 .   [2 2 ]   S .   Be n i n i ,   e a l. ,   " F a c e   a n a l y sis  t h ro u g h   se m a n ti c   f a c e   se g m e n tatio n ,   " S i g n a Pr o c e ss in g Ima g e   C o mm u n ic a ti o n ,     v o 7 4 ,   p p .   2 1 - 3 1 ,   M a y   2 0 1 9 .   [2 3 ]   J.  F a n ,   e t   a l . ,   " M u ti - sta g e   lea rn in g   f o g e n d e a n d   a g e   p re d icti o n , "   Ne u ro c o mp u ti n g v ol .   3 3 4 ,   p p .   1 1 4 - 1 2 4 ,     M a rc h   2 0 1 9 .   [2 4 ]   G .   P .   M a b u z a a - Ho c q u e t,   e a l. ,   Et h n ici ty   p re d ictio n   a n d   c las sif ica ti o n   f ro m   iri tex tu re   p a tt e rn s:  a   su rv e y   o n   re c e n a d v a n c e s ,   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   C o mp u ta ti o n a l   S c ien c e   a n d   Co m p u t a ti o n a In telli g e n c e p p .   8 1 8 - 8 2 3 ,   2 0 1 6 .   [2 5 ]   A .   S M o h a m m a d ,   e a l. ,   T o w a rd Et h n icity   De tec ti o n   u sin g   L e a rn in g   Ba se d   Clas sif iers ,   2 0 1 7   9 th   C o mp u ter   S c ien c e   a n d   El e c tro n ic E n g i n e e rin g   ( CEE C) ,   p p .   2 1 9 - 2 2 4 ,   2 0 1 7 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.