T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 1 ,   A p r i l   2 0 1 1 ,   p p .   1 2 5 ~ 1 3 2   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       1 2 5       R e c e i v e d   F e b r u a r y   6 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   M a r c h   2 3  t h ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   A p r i l   1 1 th ,   2 0 1 1   A p p e a r a n c e   G l o b a l   a n d   L o c a l   S t 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       A r i f   M u n t a s a * 1 ,   I n d a h   A g u s t i e n   S i r a j u d i n 2 ,   M a u r i d h i   H e r y   P u r n o m o 3   1 ,2 I n f o r m a t i c s   D e p a r t m e n t ,   F a k u l t a s   T e k n i k   U n i v e r s i t a s   T r u n o j o y o ,   B a n g k a l a n ,   I n d o n e s i a   3 E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   D e p a r t m e n t ,   I n s t i t u t   T e k n o l o g i   S e p u l u h   N o p e m b e r ,   S u r a b a y a   I n d o n e s i a   e - m a i l :   a r i f m u n t a s a @ i f . t r u n o j o y o . a c . i d * 1 ,   a g u s t i e n @ i f . t r u n o j o y o . a c . i d ,   h e r y @ e e . i t s . a c . i d           A b s t r a k   An a l i s i s   k o m p o n e n   u t a m a   ( PC A)   d a n   a n a l i s i s   d e s k r i m i n a n   l i n e a r   ( L D A)   m e r u p a k a n   m e t o d e   e k s t r a k s i   b e r b a s i s   p e n a m p a k a n   y a n g   m e n g h a s i l k a n   f i t u r - f i t u r   d e n g a n   s t r u k t u r   g l o b a l .   F i t u r - f i t u r   d e n g a n   s t r u k t u r   g l o b a l   m e m p u n y a i   k e l e m a h a n ,   y a i t u   f i t u r - f i t u r   d e n g a n   s t r u k t u r   l o k a l   t i d a k   d a p a t   d i c i r i k a n .   Pr o y e k s i   p e l e s t a r i a n   l o k a l i t a s   ( L PP)   d a n   w a j a h - L a p l a c i a n   o r t h o g o n a l   ( O L F )   m e r u p a k a n   m e t o d e   e k s t r a k s i   m o d e l   p e n a m p a k a n   y a n g   m e n g h a s i l k a n   f i t u r - f i t u r   d e n g a n   s t r u k t u r   l o k a l ,   n a m u n   f i t u r   s t r u k t u r   g l o b a l   d i a b a i k a n .   Ba i k   f i t u r   d e n g a n   s t r u k t u r   l o k a l   m a u p u n   g l o b a l   a d a l a h   s a m a - s a m a   p e n t i n g .   Se h i n g g a   e k s t r a k s i   m e n g g u n a k a n   f i t u r   s t r u k t u r   l o k a l   a t a u   g l o b a l   s a j a   t i d a k   c u k u p .   Pa d a   p e n e l i t i a n   i n i ,   d i u s u l k a n   m e t o d e   e k s t r a k s i   b e r b a s i s   p e n a m p a k a n   y a n g   m e n g g a b u n g k a n   f i t u r - f i t u r   d e n g a n   s t r u k t u r   g l o b a l   d a n   l o k a l .   H a s i l   e k s t r a k s i   u n t u k   m e t o d e   p e n a m p a k a n   PC A   d a n   L D d i g a b u n g k a n   d e n g a n   h a s i l   e k s t r a k s i   d a r i   p r o y e k s i   p e l e s t a r i a n   l o k a l i t a s .   H a s i l   p e m o d e l a n   t e l a h   d i u j i   d e n g a n   c i t r a   w a j a h   b a s i s d a t a   O l i v e t t y   R e s e a r c h   L a b o r a t o r y .   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   m e t o d e   y a n g   d i u s u l k a n   t e l a h   m e n c a p a i   a k u r a s i   p e n g e n a l a n   y a n g   l e b i h   t i n g g i   d i b a n d i n g k a n   m e t o d e   PC A ,   L D A ,   L PP   d a n   O L F .       K a t a   k u n c i :   L D A,   PC A,   p e n g e n a l a n   w a j a h ,   p e n y a t u a n   f i t u r ,   s t r u k t u r   l o k a l   d a n   g l o b a l       A b s t r a c t   Pr i n c i p a l   c o m p o n e n t   a n a l y s i s   ( PC A)   a n d   l i n e a r   d e s c r i m i n a n t   a n a l y s i s   ( L D A)   a r e   a n   e x t r a c t i o n   m e t h o d   b a s e d   o n   a p p e a r a n c e   w i t h   t h e   g l o b a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s .   T h e   g l o b a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   h a v e   a   w e a k n e s s ;   t h a t   i s   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   c a n   n o t   b e   c h a r a c t e r i z e d .   W h e r e a s   l o c a l i t y   p r e s e r v i n g   p r o j e c t i o n   ( L PP)   a n d   o r t h o g o n a l   l a p l a c i a n f a c e s   ( O L F )   m e t h o d s   a r e   a n   a p p e a r a n c e   e x t r a c t i o n   w i t h   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s ,   b u t   t h e   g l o b a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   a r e   i g n o r e d .   F o r   b o t h   t h e   g l o b a l   a n d   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   a r e   v e r y   i m p o r t a n t .   F e a t u r e   e x t r a c t i o n   b y   u s i n g   t h e   g l o b a l   o r   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e s   i s   n o t   e n o u g h .   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   i t   i s   p r o p o s e d   t o   f u s e   t h e   g l o b a l   a n d   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   b a s e d   o n   a p p e a r a n c e .   T h e   e x t r a c t i o n   r e s u l t s   o f   PC A   a n d   L D m e t h o d s   a r e   f u s e d   t o   t h e   e x t r a c t i o n   r e s u l t s   o f   L PP .   M o d e l l i n g   r e s u l t s   w e r e   t e s t e d   o n   t h e   O l i v e t t y   R e s e a r c h   L a b o r a t o r y   d a t a b a s e   f a c e   i m a g e s .   T h e   e x 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   m e t h o d   h a s   a c h i e v e d   h i g h e r   r e c o g n a t i o n   r a t e   t h a n   PC A ,   L D A ,   L PP  a n d   O L F   M e t h o d s .       K e y w o r d s :   f a c e   r e c o g n i t i o n ,   f e a t u r e   f u s i o n ,   g l o b a l   a n d   l o c a l   s t r u c t u r e ,   L D A,   PC A         1 .   I n t r o d u c t i o n   D e v e l o p m e n t   o f   p e r s o n a l   i d e n t i f i c a t i o n   t e c h n o l o g y   h a s   s h i f t e d   f r o m   t h e   t e x t   b a s e d   m e t h o d   i n t o   t h e   i m a g e   a n d   t h e   s i g n a l   m e t h o d s .   F a c e   r e c o g n i t i o n   i s   p a r t   o f   b i o m e t r i c s   f i e l d   [ 1 - 4 ] ,   [ 6 ] ,   [ 7 ] ,   [ 9 ] .   I t   i s   t h e   m o s t   w i d e l y   u s e d   t o   o f f i c e   s e c u r i t y   s y s t e m .   C r u s i a l   p r o b l e m   o n   f a c e   r e c o g n i t i o n   i s   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   [ 9 ] .   T h e   r e s u l t   o f   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   i s   u s e d   t o   r e c o g n i z e   f a c e ,   s u c h   a s   P r i n c i p a l   C o m p o n e n t   A n a l y s i s   ( P C A )   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   [ 1 7 ] .   M a i n   i d e a   o f   P C A   i s   t o   d i s c o v e r   f e a t u r e   v e c t o r s   b a s e d   o n   t h e   b e s t   v a l u e   o n   i m a g e   s u b s p a c e ,   t h e s e   v e c t o r s   a r e   w e l l   k n o w n   E i g e n f a c e s   a s   i m a g e   f e a t u r e s .   P C A   h a s   c o n d u c t e d   d i m e n s i o n   r e d u c t i o n   s o   t h a t   n u m b e r   o f   d i m e n s i o n s   u s e d   e q u a l   o r   l e s s   t h a n   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t   u s e d .   [ 1 2 ] .   L o c a t i o n   a n d   s h a p e   d a t a   g e n e r a t e d   b y   P C A   c h a n g e   w h e n   t r a n s f o r m e d   i n t o   d i f f e r e n t   s u b   s p a c e .     L i n e a r   D e s c r i m i n a n t   A n a l y s i s   ( L D A )   d o e s t   n o t   c h a n g e   d a t a   s e t   a n d   t r y   t o   p r o v i d e   a   s e p a r a t e   c l a s s .   L D A   i s   e x t r a c t i o n   m e t h o d   t o   b r i n g   t h e   d a t a   s e t s   i n   o n e   c l a s s   a n d   t h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   c l a s s e s   o f   d a t a   s e t s   [ 5 ] ,   [ 8 ] .   H o w e v e r ,   f o r   b o t h   P C A   a n d   L D A   h a s   a   w e a k n e s ,   e x t r a c t i o n   r e s u l t   o b t a i n e d   i s   g l o b a l   s t u c t u r e ,   i n   f a c t   l o c a l   s c t r u c t u r e   i s   a l s o   v e r y   i m p o r t a n t   t o   c h a r a c t e r i z e   a n   o b j e c t   [ 1 4 ]   s u c h   a s   L o c a l i t y   P r e s e r v i n g   P r o j e c t i o n   [ 2 ]   a n d   o r t h o g o n a l   l a p l a c i a n f a c e s   [ 1 ] ,   [ 4 ] .   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   w e   p r o p o s e   a   n e w   a p p r o a c h   t o   s e l e c t   a n d   t o   f u s e   t h e   e x t r a c t e d   f e a t u r e s   t h a t   h a v e   g l o b a l   a n d   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 .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 2 5     1 3 2   1 2 6 l o c a l   s t r u c t u r e s .   T h e s e   f e a t u r e s   a r e   s o r t e d   i n   d e s c e n d i n g   o r d e r   a n d   f u s e d   f r o m   t h e   m o s t   t o   t h e   l e a s t   d o m i n a n t   f e a t u r e .         2 .   P r o p o s e d   M e t h o d   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   w e   d e v i d e   t w o   m a i n   p r o c e s s e s ,   w h i c h   a r e   t h e   t r a i n i n g   a n d   t h e   t e s t i n g   p r o c e s s e s .   O n   t h e   t r a i n i n g   p r o c e s s ,   t r a i n i n g   s e t s   a r e   e x t r a c t e d   b y   P C A ,   L D A   a n d   l o c a l i t y   p r e s e r v i n g   p r o j e c t i o n   ( L P P ) .   T h e   r e s u l t s   o f   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a r e   p r o j e c t e d   a n d   s e l e c t e d .   T h e   s e l e c t i o n   r e s u l t s   o f   t h e   t r a i n i n g   p r o c e s s   a r e   r e - f u s e d   i n t o   a   w h o l e   f e a t u r e .   W h e r e a s   o n   t h e   t e s t i n g   p r o c e s s ,   t e s t i n g   s e t   i s   p r o j e c t e d   o n   e a c h   o f   t h e   p r o j e c t i o n   r e s u l t s   o f   t h e   t r a i n i n g   s e t s   a n d   s e l e c t e d   a c c o r d i n g   t o   t h e   n u m b e r   o f   r e s u l t s   i n   t h e   t h e   t r a i n i n g   s e t s   s e l e c t i o n .   S i m i l a r l y ,   t h e   f e a t u r e s   o n   t h e   t e s t i n g   s e t   c a n   b e   a c h i e v e d   b y   r e - f u s i n g   o f   t h e   f e a t u r e   s e l e c t i o n .   T o   r e c o g n i z e   f a c e   i m a g e s ,   s i m i l a r i t y   m e a s u r e m e n t   i s   c o n d u c t e d   b y   c o m p a r i n g   t o   f e a t u r e s   o n   e a c h   t h e   t r a i n i n g   a n d   t h e   t e s t i n g   s e t s   r e s u l t e d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .         F i g u r e   1 .   T h e   P r o p o s e d   M e t h o d   S y s t e m       2 . 1 .   F e a t u r e   E x t r a c t i o n   b y   U s i n g   P r i n c i p a l   C o m p o n e n t   A n a l y s i s   K u r h u n e n - L o e v e   i s   l i n e a r   t e c h n i q u e   u s e d   t o   p r o j e c t   t h e   h i g h e r   i n t o   t h e   l o w e r   d i m e n s i o n   d a t a .   I t   i s   c a l l e d   a s   P r i n c i p a l   C o m p o n e n t   A n a l y s i s   ( P C A )   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   [ 1 7 ] .   I f   a n   i m a g e   d i m e n s i o n   i s   r e p r e s e n t e d   b y   u s i n g   n   ( i m a g e   r o w   x   c o l o u m n )   a n d   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t   u s e d   i s   m ,   i n   t h i s   c a s e   m < < n ,   t h e n   i t   c a n   b e   e x p r e s s e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g       = n m m m m n n n m x x x x x x x x x x x x x x x x X X X X , 3 , 2 , 1 , , 3 3 , 3 2 , 3 1 , 3 , 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 , 1 3 , 1 2 , 1 1 , 1 3 2 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   ( 1 )     T h e   a v e r a g e   o f   a l l   t r a i n i n g   s e t   c a n   b e   w r i t t e n   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n         F e a t u r e   E x t r a c t i o n   U s i n g   P C A   F e a t u r e   E x t r a c t i o n   U s i n g   L D A   F e a t u r e   E x t r a c t i o n   U s i n g   L P P   P C A   F e a t u r e   P r o j e c t i o n   a n d   S e l e c t i o n   L D A   F e a t u r e   P r o j e c t i o n   a n d   S e l e c t i o n   L P P   F e a t u r e s   P r o j e c t i o n   a n d   S e l e c t i o n     F e a t u r e   F u s i o n     S i m i l a r i t y   M e a s u r e m e n t s     P C A   F e a t u r e   P r o j e c t i o n   a n d   S e l e c t i o n   L D A   F e a t u r e   P r o j e c t i o n   a n d   S e l e c t i o n     L P P   F e a t u r e   P r o j e c t i o n   a n d   S e l e c t i o n       F e a t u r e s   F u s i o n     T h e   R e s u l t   o f   S i m i l a r i t y   M e a s u r e m e n t   T r a i n i n g   Pr o c e s s   T e s t i n g   Pr o c e s s   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       A p p e a r a n c e   G l o b a l   a n d   L o c a l   S t 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   ( A r i f   M u n t a s a )   1 2 7   ] . . . . , . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . , [             2 1 1 , n m j i j i m x m m m m = = =   ( 2 )     B a s e d   o n   t h e   f a c e   i m a g e   a v e r a g e ,   t h e   m a t r i x   c o v a r i a n c e   c a n   b e   r e p r s e n t e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     T i i j i i j T i j i j x x m C m C ) ) ( ( 1 1 1 1 , , , , m m f f - - - = - =     ( 3 )       T h e   e i g e n v a l u e   a n d   t h e   e i g e n v e c t o r   o f   E q u a t i o n   ( 3 )   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n       0 ) ( 0 ) ( = - = L - L = L C I D e t C I I C l l l   ( 4 )     T h e   r e s u l t   o f   E q u a t i o n   ( 4 )   h a s   m   d i m e n s i o n ,   w h e r e   m < < n ,   s o   t h e   m i n i m u m   n u m b e r   o f   d i m e n s i o n   r e d u c t i o n   o b t a i n e d   i s   n   -   m   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .       2 . 2 .   F e a t u r e   e x t r a c t i o n   b y   u s i n g   L i n e a r   D e s c r i m i n a t   A n a l y s i s     L i n e a r   D e s c r i m i n a n t   A n a l y s i s   ( L D A )   i s   i m p r o v e m e n t   o f   P C A   p r o c e s s ,   L D A   i s   u s e d   t o   m a x i m i z e   t h e   d i f f e r e n c e   o f   b e t w e e n - c l a s s   r a t i o   a n d   m i n i m i z e   w i t h i n - c l a s s   r a t i o   [ 5 ] ,   [ 8 ] .   T h e   l a r g e s t   b e t w e e n - c l a s s   r a t i o   a n d   t h e   s m a l l e s t   w i t h i n - c l a s s   r a t i o   o b t a i n e d ,   t h e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   r e s u l t e d   i s   t h e   b e t t e r .   T h e   d i f f e r e n c e   o f   L D A   r a t i o   c a n   b e   e x p r e s s e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     W S W W S W W W T B T W L D A . . . . m a x a r g =   ( 5 )   a n d     T i i n i i B X X n S ) ) ( . ( 1 m m - - = =   ( 6 )   = Î - - = n i X x T i k i k W i k X X S 1 ) ) . ( . ( m m     ( 7 )     T h e   e i g e n v a l u e   a n d   t h e   e i g e n v e c t o r   o f   t h e   L D A   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     i w i B W λ S W S =   ( 8 )     2 . 3 .   F e a t u r e   E x t r a c t i o n   b y   U s i n g   L o c a l i t y   P r e s e r v i n g   P r o j e c t i o n   P C A   a n d   L D A   a i m   t o   p r e s e r v e   t h e   g l o b a l   s t r u c t u r e s .   H o w e v e r ,   i n   m a n y   r e a l   w o r l d   a p p l i c a t i o n s ,   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e s   a r e   m o r e   i m p o r t a n t .   L o c a l i t y   P r e s e r v i n g   P r o j e c t i o n   ( L P P )   i s   n e w   a l g o r i t h m   f o r   l e a r n i n g   w i t h   l o c a l   s t r u c t u r e s .   T h e   l o c a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   a r e   m o r e   i m p o r t a n t   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 .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 2 5     1 3 2   1 2 8 t h a n   g l o b a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   [ 2 ] .   L P P   s e e k s   t o   p r e s e r v e   t h e   i n t r i n s i c   g e o m e t r y   o f   t h e   d a t a   a n d   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e s .   O b j e c t i v e   f u n c t i o n   o f   L P P   c a n   b e   e x p r e s s e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n       - i j i j j i W ) f ( f 2 m i n     ( 9 )     W   i s   s i m i l a r i t y   m a t r i x   a n d   i t   c a n   b e   w r i t t e n   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     j i t ) x ( x i j   x         x e W j i a n d   o f o t h e r w i s e 0 n e i g h b o r s n e a r e s t   k     a m o n g i s i f 2 = - -   ( 1 0 )     T h i s   f u n c t i o n   c a n   b e   r e d u c e d   i n   t h e   f o r m a X L X a T T ,   w h e r e [ ] M x , , x , x X K 2 1 = .   D i i   =   S j   W i j   a n d   L   = D     W   ( L a p l a c i a n   m a t r i x ) .   D   c a n   g i v e   n a t u r a l   m e a s u r e m e n t   o n   t h e   d a t a   p o i n t s .     W h e r e a s   L P P   v e c t o r   c a n   b e   a c h i e v e d   b y   s o l v i n g   m i n i m i z a t i o n   o f   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     a X L X a m i n a r g a T T o p t =   ( 1 1 )     w i t h   1 = a X D X a T T                                     V e c t o r   t r a n s f o r m a t i o n   o f   a ,   w h i c h   m i n i m i z e   o b j e c t i v e   f u n c t i o n   o f   t h e   e i g e n v a l u e   a n d   t h e   e i g e n v e c t o r   c a n   b e   f o r m u l a t e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n       a X D X a X L X T T l =           ( 1 2 )       2 . 4 .   F e a t u r e   S e l e c t i o n   a n d   F u s i o n   o f   t h e   E x t r a c t i o n   R e s u l t   b y   U s i n g   P C A ,   L D A   a n d   L P P   F u s i o n   o f   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   r e s u l t s   i s   u s u a l l y   c o n d u c t e d   o n   a n   a p p e a r a n c e   g l o b a l   s t r u c t u r e   o n l y ,   s u c h   a s   P C A + L D A   [ 1 5 ] ,   P C A + L D A + I C A   [ 1 6 ] .   I n   f a c t ,   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e   i s   a l s o   v e r y   i m o r p t a n t   t o   c h a r a c t e r i z e   a n   o b j e c t .   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   w e   p r o p o s e   a n   a p p e a r a n c e   f e a t u r e   s e l e c t i o n   a n d   f u s i o n   o f   t h e   g l o b a l   a n d   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e s .   A n   a p p e a r a n c e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   w i t h   t h e   g l o b a l   s t r u c t u r e s   i s   r e s u l t e d   b y   P C A   a n d   L D A .   W h e r e a s   f o r   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e s   a r e   r e s u l t e d   b y   L P P .   F e a t u r e   e x t r a c t i o n   r e s u l t s   f o r   P C A ,   L D A   a n d   L P P   r e s p e c t i v e l y   c a n   b e   e x p r e s s e d   b y   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     L P C A   = [ L 1 , 1 ;   L 1 , 2 ;   . . . ; L 1 , m ]     ( 1 3 )     L L D A   = [ L 2 , 1 ;   L 2 , 2 ;   . . . ; L 2 , m ]   ( 1 4 )     L L P P   =   [ L 3 , 2 ;   L 3 , 2 ; . . . . ; L 3 , m ]   ( 1 5 )     I f   n u m b e r   o f   f e a t u r e s   e x t r a c t e d   f o r   e a c h   t h e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   m e t h o d   i s   m ,   w h e r e a s   t h e   n u m b e r   o f   f e a t u r e   s e l e c t i o n   i s   S   a n d   S < m ,   t h a n   n u m b e r   o f   f e a t u r e s   f u s i o n   o f   P C A + L D A + L P P   c a n   b e   r e p r e s e n t e d   b y   3 S .   F e a t u r e   s e l e c t i o n   a n d   f u s i o n   m o d e l l i n g   c a n   b e   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   r e s u l t   o f   f e a t u r e   f u s i o n   c a n   b e   w r i t t e n   i n   t h e   f o l l o w i n g   m a t r i x       L L L L L L L L L L L L = L S S S f u s i o n , 3 3 , 3 2 , 3 1 , 3 , 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 , 1 3 , 1 2 , 1 1 , 1 . . . . . .   ( 1 6 )     T o   s i m p l i f y   c a l c u l a t i o n ,   E q u a t i o n   ( 1 6 )   c a n   b e   w r i t t e n   i n   t h e   r o w   v e c t o r   a s   s h o w n   i n   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     L fu s i o n   = [ L 1 ,1 ;   L 1 ,2 ;   ,   L 1 , S ;   L 1 S + 1 ;   L  1 ,   S + 2 ; ,   L 1 , 2 S ;   L 1 S 2 + 1 ;   L 1 , 2 S + ,2 ; ,   L 1 , 3 S ]   ( 1 7 )   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       A p p e a r a n c e   G l o b a l   a n d   L o c a l   S t 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   ( A r i f   M u n t a s a )   1 2 9   E q u a t i o n   ( 1 7 )   i s   f u s i o n   f e a t u r e   o f   P C A ,   L D A   a s   t h e   g l o b a l   s t r u c t u r e s   a n d   L P P   a s   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e s .         F i g u r e   2 .   S e l e c t i o n   a n d   F u s i o n   F e a t u r e s   o f   t h e   E x t r a c t i o n   R e s u l t s       3 .   S i m i l a r i t y   M e a s u r e m e n t   T o   d e t e r i m i n e   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   r e s u l t s ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   b e   c o n d u c t e d   s i m i l a r i t y   m e a s u r e m e n t   b a s e d   o n   f e a t u r e   f u s i o n .   I t   c a n   b e   w r i t t e n   i n   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n       ( ) | | | | | | , T e s t i n g T r a i n i n g T e s t i n g T r a i n i n g T e s t i n g T r a i n i n g d L + L L - L = L L   ( 1 8 )     R e c o g n i t i o n   r a t e   p e r c e n t a g e   r e s u l t e d   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   d i v i d i n g   n u m b e r   o f   t r u e   r e c o g n i t i o n   r e s u l t s   t o   n u m b e r   o f   t h e   t e s t i n g   s e t s   a s   w r i t t e n   i n   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n     % 1 0 0 _ R e x s t i n g S e t s N u m b e r O f T e f i c a t i o n T r u e C l a s s i R a t e c o g n i t i o n =   ( 1 9 )       4 .   E x p e r i m e n t a l   R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   w e   u t i l i z e   t h e   O l i v e t t y   R e s e a r c h   L a b o r a t o r y   ( O R L )   f a c e   i m a g e   t o   t e s t   p r o p o s e d   m e t h o d .   T h e   O R L   f a c e   i m a g e   c o n s i s t s   o f   4 0   p e r s o n s   a n d   f o r   e a c h   p e r s o n   h a s   1 0   p o s e s ,   s o   n u m b e r   o f   f a c e   i m a g e s   u s e d   i s   4 0 0   f a c e   i m a g e s   [ 1 3 ] .   F o r   s o m e   p e r s o n s ,   t h e   i m a g e s   w e r e   t a k e n   a t   d i f f e r e n t   t i m e s ,   v a r y i n g   t h e   l i g h t i n g ,   f a c i a l   e x p r e s s i o n s   ( o p e n   /   c l o s e d   e y e s ,   s m i l i n g   /   n o t   s m i l i n g )   a n d   f a c i a l   d e t a i l s   ( g l a s s e s   /   w i t h o u t   g l a s s e s ) .   A l l   t h e   i m a g e s   w e r e   t a k e n   a g a i n s t   a   d a r k   h o m o g e n e o u s   b a c k g r o u n d   w i t h   t h e   s u b j e c t s   i n   a n   u p r i g h t ,   f r o n t a l   p o s i t i o n   ( w i t h   t o l e r a n c e   f o r   s o m e   s i d e   m o v e m e n t ) .   F i g u r e   3   i s   s a m p l e   o f   O R L   f a c e   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 .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 2 5     1 3 2   1 3 0     F i g u r e   3 .   S a m p l e   o f   O l i v e t t y   R e s e a r c h   L a b o r a t o r y   F a c e   I m a g e       4 . 1 .   E x p e r i m e n t a l   S c e n a r i o s     T o   c o m p a r e   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s ,   w e   p e r f o r m   3   s c e n a r i o s .   T h e   f i r s t   s c e n a r i o ,   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t s   u s e d   w a s   5   p o s e s   f o r   e a c h   p e r s o n   a n d   t h e   r e m a i n i n g   5   p o s e s   w e r e   u s e d   a s   t e s t i n g   s e t .   T h e   s e c o n d   s c e n a r i o ,   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t s   w a s   i n c r e a s e d   t o   6   p o s e s   f o r   e a c h   p e r s o n   a n d   t h e   r e m a i n i n g   4   p o s e s   w e r e   u s e d   f o r   t e s t i n g   s e t .   A n d   t h e   l a s t   s c e n a r i o ,   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t s   u s e d   w a s   7   p o s e s   a n d   t h e   r e m a i n i n g   3   p o s e s   w e r e   u s e d   a s   t e s t i n g   s e t .   W h e r e a s   n u m b e r   o f   f e a t u r e s   u s e d   t o   m e a s u r e   t h e   s i m i l a i r i t y   i s   5   t o   5 0   f e a t u r e s   f o r   e a c h   m e t h o d     4 . 2 .   R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s   T h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   o f   t h e   f i r s t   s c e n a r i o   c a n   b e   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   T h e   m o r e   n u m b e r   o f   d i m e n s i o n s   u s e d ,   t h e   h i g h e r   r e c o g n i t i o n   r a t e   p e r c e n t a g e   a c h i e v e d .   T h i s   p h e n e m o n e n   a l s o   a p p e a r e d   o n   t h e   s e c o n d   a n d   t h e   l a s t   s c e n a r i o s .   T h e   m o r e   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t s   u s e d ,   t h e   h i g h e r   r e c o g n i t i o n   r a t e   p e r c e n t a g e   o b t a i n e d .             F i g u r e   4 .   T h e   E x p e r i m e n t a l   R e s u l t s   U s i n g   O u r   P r o p o s e d   M e t h o d     O n   T h e   O l i v e t t y   R e s e a r c h   L a b o r a t o r y   ( O R L )   F a c e   I m a g e   D a t a b a s e       O n   t h e   h i g h   d i m e n s i o n ,   r e c o g n i t i o n   r a t e   p e r c e n t a g e   h a s   s t a b l e   t e n d e n c y ,   w h e r e a s   o n   t h e   l o w   d i m e n s i o n   h a s   u p w a r d   t r e n d .   S o m e   e r r o r s   o c c u r r e d   w h e n   u s i n g   t h e   f e a t u r e s   i n   s m a l l   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       A p p e a r a n c e   G l o b a l   a n d   L o c a l   S t 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   ( A r i f   M u n t a s a )   1 3 1   q u a n t i t i e s   d u e   t o   t h e   n u m b e r   o f   d o m i n a n t   f e a t u r e s   t h a t   a r e   n o t   u s e d   a s   a   m e a s u r e m e n t   o f   s i m i l a r i t y .   I t   c a n   b e   p r o o v e d   b y   i n c r e a s i n g   i n   t h e   r e c o g n i t i o n   r a t e   p e r c e n t a g e   w h e n   t h e   f e a t u r e s   u s e d   t o   m e a s u r e   s i m i l a r i t y   w e r e   i n c r e a s e d .   M a x i m u m   r e c o g n i t i o n   r a t e   f o r   e a c h   s c e n a r i o   c a n   b e   s h o w n   i n   T a b l e   1 .   T h e   m a x i m u m   r e c o g n i t i o n   a l s o   t e n d s   t o   r i s e   i n   a c c o r d a n c e   w i t h   t h e   a m o u n t   o f   t r a i n i n g   d a t a   u s e d .   T h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   h a v e   a l s o   c o m p a r e d   t o   o t h e r   m e t h o d s ,   s u c h   a s   P C A ,   L D A ,   L P P   a n d   O L F   a s   s h o w n   i n   T a b l e   2 .   W e   h a v e   c o m p a r e d   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   w i t h   o t h e r   m e t h o d   s u c h   a s   P C A ,   L D A ,   L P P   a n d   O L F   o n   t h e   O R L   f a c e   i m a g e   d a t a b a s e .   C o m p a r i s o n   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d   h a s   o b t a i n e d   h i g h e r   r e c o g n i t i o n   r a t e   t h a n   o t h e r   m e t h o d   t h e   m a x i m u m   r e c o g n i t i o n   a l s o   t e n d s   t o   r i s e   i n   a c c o r d a n c e   w i t h   t h e   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t s   u s e d .     T a b l e   1 .   T h e   m a x i m u m   R e c o g n i t i o n   R a t e   o n   t h e   O l i v e t t y   R e s e a r c h   L a b o r a t o r y   F a c e   I m a g e   D a t a b a s e   b y   U s i n g   O u r   P r o p o s e d   M e t h o d   S c e n a r i o   N u m b e r   o f   t h e   t r a i n i n g   S e t s   T h e   o r d e r   o f   t h e   t r a i n i n g   S e t   T h e   o r d e r   o f   t h e   t e s t i n g   S e t   T h e   m a x i m u m   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a c h i e v e d   ( % )   D i m e n s i o n   U s e d   1   5   1 , 3 , 5 , 7 , 9   2 , 4 , 6 , 8 , 1 0   9 5 . 5 0   2 7   2   6   1 , 3 , 5 , 7 , 9 , 2   4 ,   6 ,   8 , 1 0   9 8 . 1 3   3 2   3   7   1 , 3 , 5 , 7 , 9 , 2 , 4   6 , 8 , 1 0   9 9 . 1 7   4 2       T a b l e   2 .   C o m p a r i s o n   o f   t h e   R e c o g n i t i o n   R a t e   o n   t h e   O l i v e t t y   R e s e a r c h   L a b o r a t o r y   F a c e   I m a g e   N u m b e r   o f   T r a i n i n g   S e t s   P C A   L D A   L P P   O r t h o g o n a l   L a p l a c i a n f a c e s   O u r   P r o p o s e d   M e t h o d   5   7 6 , 5 0 %   9 4 , 4 4 %   8 3 , 0 0 %   9 1 , 5 0 %   9 5 , 5 0 %   6   8 1 , 2 5 %   9 5 , 6 2 %   9 0 , 6 3 %   9 7 , 5 0 %   9 8 , 1 3 %   7   8 7 , 5 0 %   9 8 , 8 3 %   9 2 , 5 0 %   9 9 , 1 7 %   9 9 , 1 7 %       5 .     C o n c l u s i o n   B a s e d   o n   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   o n   t h e   O R L   f a c e   d a t a b a s e   c a n   b e   c o n c l u d e d   O u r   p r o p o s e d   m e t h o d   t h e   G o b a l   ( P C A   a n d   L D A )   a n d   t h e   l o c a l   s t r u c t u r e   f e a t u r e s   ( L P P )   f u s i o n   o f   t h e   e x t r a c t i o n   r e s u l t s   b a s e d   o n   a p p e a r a n c e   h a v e   i n c r e a s e d   t h e   p e r c e n t a g e   r a t e   f o r   f a c e   i m a g e   r e c o g n i t i o n .   F u s i o n   o f   a p p e a r a n c e   g l o b a l   a n d   l o c a l   s t r u c t u r e   d o m i n a n t   f e a t u r e s   c a n   a c h i e v e   h i g h e r   r e c o g n i t i o n   r a t e   t h a n   P C A ,   L D A ,   L o c a l i t y   P r e s e r v i n g   P r o j e c t i o n   a n d   O r t h o g o n a l   L a p l a c i a n f a c e s .   T h e   r e c o g n i t i o n   r e s u l t s   o f   o u r   p r o p o s e d   m e t h o d   w e r e   i n f l u e n c e d   b y   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t s   a n d   d i m e n s i o n s   u s e d .   T h e   m o r e   n u m b e r   o f   t r a i n i n g   s e t s   a n d   d i m e n s i o n s   u s e d ,   t h e   h i g h e r   r e c o g n i t i o n   r a t e   a c h i e v e d .         R e f e r e n c e s   [ 1 ]           C a i   D ,     H e   X ,     H a n   J ,     Z h a n g   H J .   O r t h o g o n a l   l a p l a c i a n f a c e s   f o r   f a c e   r e c o g n i t i o n .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   I m a g e   Pr o c e s s i n g ,   2 0 0 6 ,   1 5 ( 1 1 ) :   3 6 0 8 3 6 1 4 .   [ 2 ]           H e   X ,     Y a n   S,     H u   Y ,     N i y o g i   P,   Z h a n g   H J .   F a c e   r e c o g n i t i o n   u s i n g   l a p l a c i a n f a c e 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 5 ,   2 7 ( 3 ) : 3 2 8 3 4 0 .   [ 3 ]         C a i   D ,   H e   X ,   H a n   J .   U s i n g   G r a p h   M o d e l   f o r   F a c e   An a l y s i s .   U n i v e r s i t y   o f   I l l i n o i s   a t   U r b a n a - C h a m p a i g n   a n d   U n i v e r s i t y   o f   C h i c a g o .   2 0 0 5 .   [ 4 ]           Ko k i o p o u l o u         E ,   Sa a d         Y .   O r t h o g o n a l   N e i g h b o r h o o d   Pr e s e r v i n g   Pr o j e c t i o n s .   U n i v e r s i t y   o f   M i n n e s o t a .     M i n n e a p o l i s .   2 0 0 4 .   [ 5 ]       Y a m b o r       W S.   A n a l y s i s   o f   PC A - Ba s e d   a n d   F i s h e r   D i s c r i m i n a n t - Ba s e d   I m a g e   R e c o g n i t i o n   Al g o r i t h m s .   T e s i s   o f   M a s t e r .   C o l o r a d o :   C o l o r a d o     S t a t e   U n i v e r s i t y ;   2 0 0 0 .   [ 6 ]         Sy a i d   AK.   T h e   D i s c r e t e   C o s i n e   T r a n s f o r m   ( D ST ) :   T h e o r y   a n d   Ap p l i c a t i o n .   D e p a r t m e n t   o f   El e c t r i c a l   &   C o m p u t e r   En g i n e e r i n g   M i c h i g a n   St a t e   U n i v e r s i t y .   2 0 0 3 .   [ 7 ]       Ba t u r   AU ,   H a y e s   M H .   L i n e a r   Su b s p a c e   f o r   I l l u m i n a t i o n   R o b u s t   F a c e   R e c o g n i t i o n .   Pr o c .   I EEE  I n t l   C o n f .   C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n .   At l a n t a .   2 0 0 1 :   I I - 2 9 6 .   [ 8 ]   M i k a   S,   R ¨ a t s c h   G ,   W e s t o n   J ,   Sc h ¨ o l k o p f   B ,   M l l e r   KR .   F i s h e r   d i s c r i m i n a n t   a n a l y s i s   w i t h   k e r n e l s .   I EE E   W o r k s h o p   o n   N e u r a l   N e t w o r k s   f o r   Si g n a l   Pr o c e s s i n g   I X .   Be r l i n .   1 9 9 9 :   4 1 - 4 8 .   [ 9 ]       M u n t a s a   A,   H a r i a d i   M ,   Pu r n o m o   M H .   Au t o m a t i c   Ei g e n f a c e   Se l e c t i o n   F o r   F a c e   R e c o g n i t i o n .   T h e   9 t h   Se m i n a r   o n   I n t e l l i g e n t   T e c h n o l o g y   a n d   I t s   Ap p l i c a t i o n s .   Su r a b a y a .   2 0 0 8 :   2 9 - 3 4 .   [ 1 0 ]     T u r k   M A ,   Pe n t l a n d   AP.   Ei g e n f a c e s   f o r   r e c o g n i t i o n .   J o u r n a l   o f   C o g n i t i v e   N e u r o s i c e n c e .   1 9 9 1 :   3 ( 1 )   7 1 - 8 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 .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     1 2 5     1 3 2   1 3 2 [ 1 1 ]     T u r k   M A,   Pe n t l a n d   AP.   F a c e   R e c o g n i t i o n   U s i n g   Ei g e n f a c e s .   I EEE  C o n f .   o n   C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n .   C a m b r i d g e . 1 9 9 1 .   5 8 6 - 5 9 1 .   [ 1 2 ]     Be l h u m e u r   J H PN ,   Kr i e g m a n   D .   Ei g e n f a c e s   v s .   f i s h e r f a c e s :   R e c o g n i t i o n   u s i n g   c l a s s   s p e c i f i c   l i n e a r   p r o j e c t i o n .   I EEE  T r a n s .   o n   PA M I .   1 9 9 7 ;   1 9 ( 7 ) :   7 1 1 7 2 0 .   [ 1 3 ]   R e s e a r c h   C e n t e r   o f   At t ,   U K,   O l i v e t t i - At t - O R L   F a c e D a t a b a s e ,   h t t p : / / w w w . u k . r e s e a r c h . a t t . c o m / f a c e d a t a b a s e . h t m l .   l a s t   a c c e s s e d   d a t e :   9   O c t   2 0 0 9 .   [ 1 4 ]   M a d e   N ,   Su l a i m a n   R .   Si s t e m   Pe n g e n a l a n   W a j a h   Pa d a   Su b r u a n g   O r t h o g o n a l   D e n g a n   M e n g g u n a k a n   L a p l a c i a n f a c e s   T e r d e k o m p o s i s i   Q r ,   Se m i n a r   n a s i o n a l   Pa s c a   Sa r j a n a   VI .   I T S   Su r a b a y a .   2 0 0 6 .   [ 1 5 ]       Z h a o   W ,   C h e l l a p p a   R ,   Kr i s h n a s w a m y   A.   D i s c r i m i n a n t   An a l y s i s   o f   Pr i n c i p a l   C o m p o n e n t s   f o r   F a c e   R e c o g n i t i o n .   Pr o c .   O f   t h e   3 r d   I EEE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Au t o m a t i c   F a c e   a n d   G e s t u r e   R e c o g n i t i o n .   N a r a ,   J a p a n .   1 9 9 8 :   3 3 6 - 3 4 1 .   [ 1 6 ]     L u   X ,   W a n g   Y ,   J a i n     AK.   C o m b i n i n g   c l a s s i f i e r s   f o r   f a c e   r e c o g n i t i o n .   I C M I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   M u l t i m e d i a   a n d   Ex p o .   M a r y l a n d .   2 0 0 3 :   1 3 - 1 6 .   [ 1 7 ]   M u r i n t o .   Pe n g e n a l a n   W a j a h   M a n u s i a   D e n g a n   M e t o d e   Pr i n c i p l e   C o m p o n e n t   An a l y s i s   ( PC A) .   T EL KO M N I KA .   2 0 0 7 ;   5 ( 3 ) :   1 7 7 - 1 8 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.