T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 2 ,   A u g u s t   2 0 1 1 ,   p p .   3 3 5 ~ 3 4 0   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 3 5       R e c e i v e d   F e b r u a r y   1 0 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   J u n e   1 s t ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   J u n e   4 th ,   2 0 1 1   R o t a t i o n   I n v a r i a n t   I n d e x i n g   F o r   I m a g e   U s i n g   Z e r n i k e   M o m e n t s   a n d   R T r e e         S a p t a d i   N u g r o h o * ,   D a r m a w a n   U t o m o   El e c t r o n i c   a n d   C o m p u t e r   En g i n e e r i n g   F a c u l t y ,   Sa t y a   W a c a n a   C h r i s t i a n   U n i v e r s i t y   J a l a n   D i p o n e g o r o   5 2     6 0   Sa l a t i g a   5 0 7 1 1 ,   ( + 6 2 2 9 8 )   3 1 1 8 8 4   e - m a i l :   s a p t a d i _ n u g r o h o @ y a h o o . c o m * ,   d u 8 8 @ y a h o o . c o m         A b s t r a k   Al g o r i t m a   m o m e n   Z e r n i k e   t e l a h   d i k e n a l   d i   d a l a m   p r o s e s   p e n g e n a l a n   c i t r a   d a n   a l g o r i t m a   p o h o n   R   d i k e n a l   s e b a g a i   s e b u a h   k a r y a   d i   d a l a m   b a s i s   d a t a   m u l t i m e d i a .   M e t o d a   u n t u k   m e n y i m p a n   c i t r a   d a n   m e n d a p a t k a n   c i t r a   y a n g   m i r i p   b e r d a s a r k a n   c i t r a   y a n g   d i t a n y a k a n   s e c a r a   o t o m a t i s   m e n j a d i   m a s a l a h   d a l a m   b a s i s   d a t a   c i t r a .   M a k a l a h   i n i   m e n g u s u l k a n   t e n t a n g   m e t o d e   u n t u k   m e n g k o m b i n a s i k a n   a n t a r a   a l g o r i t m a   m o m e n   Z e r n i k e   d e n g a n   a l g o r i t m a   p o h o n   R   d i   d a l a m   b a s i s   d a t a   c i t r a .   I n d e k s   d a r i   c i t r a   y a n g   d i p e r o l e h   d a r i   p r o s e s   e k s t r a k s i   m o m e n   Z e r n i k e   d i g u n a k a n   s e b a g a i   i n d e k s   m u l t i   d i m e n s i   u n t u k   m e n g e n a l   c i t r a .   D a l a m   p r o s e s   p e n c a r i a n   c i t r a   y a n g   m i r i p ,   i n d e k s   m u l t i   d i m e n s i   y a n g   b e r u p a   m a g n i t u d e   m o m e n   Z e r n i k e   y a n g   t e r s i m p a n   d i   d a l a m   p o h o n   R   d i b a n d i n g k a n   d e n g a n   m a g n i t u d e   m o m e n   Z e r n i k e   d a r i   c i t r a   y a n g   d i t a n y a k a n .   H a s i l   y a n g   d i p e r o l e h   m e n u n j u k k a n   b a h w a   k o m b i n a s i   k e d u a   a l g o r i t m a   t e r s e b u t   d a p a t   d i p a k a i   s e c a r a   e f i s i e n   d i   d a l a m   b a s i s   d a t a   c i t r a   k a r e n a   r a t a - r a t a   k e t e p a t a n   p e n g e n a l a n   d e n g a n   m e n g g u n a k a n   a l g o r i t m a   m o m e n   Z e r n i k e   a d a l a h   9 5 , 2 0 % .     K a t a   k u n c i :   b a s i s   d a t a   c i t r a ,   m o m e n   Z e r n i k e ,   p e n g e n a l a n   c i t r a ,   p e r p u t a r a n   c i t r a ,   p o h o n   R         A b s t r a c t   T h e   Z e r n i k e   m o m e n t   a l g o r i t h m   a n d   R - T r e e   a l g o r i t h m   a r e   k n o w n   a s   s t a t e   o f   t h e   a r t   i n   t h e   r e c o g n i t i o n   o f   i m a g e s   a n d   i n   t h e   m u l t i m e d i a   d a t a b a s e   r e s p e c t i v e l y .   T h e   m e t h o d s   o f   s t o r i n g   t h e   i m a g e s   a n d   r e t r i e v i n g   t h e   s i m i l a r   i m a g e s   b a s e d   o n   a   q u e r y   i m a g e   a u t o m a t i c a l l y   a r e   t h e   p r o b l e m s   i n   t h e   i m a g e   d a t a b a s e .   T h i s   p a p e r   p r o p o s e s   t h e   m e t h o d   t o   c o m b i n e   t h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   a n d   t h e   R t r e e   a l g o r i t h m   i n   t h e   i m a g e   d a t a b a s e .   T h e   i n d i c e s   o f   i m a g e s   w h i c h   a r e   r e t r i e v e d   f r o m   t h e   e x t r a c t i o n   p r o c e s s   u s i n g   Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   a r e   u s e d   a s   t h e   m u l t i d i m e n s i o n a l   i n d i c e s   t o   r e c o g n i z e   t h e   i m a g e s .   T h e   m u l t i d i m e n s i o n a l   i n d i c e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   w h i c h   a r e   s t o r e d   i n   t h e   R t r e e   a r e   c o m p a r e d   t o   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   a   q u e r y   i m a g e   f o r   s e a r c h i n g   t h e   s i m i l a r   i m a g e s .   T h e   r e s u l t   s h o w s   t h a t   t h e   c o m b i n a t i o n   o f   t h e s e   a l g o r i t h m s   c a n   b e   u s e d   e f f i c i e n t l y   i n   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   b e c a u s e   t h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e   u s i n g   Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   i s   9 5 . 2 0 % .       K e y w o r d s :   i m a g e   d a t a b a s e ,   i m a g e   r e c o g n i t i o n ,   i m a g e   r o t a t i o n   ,   R t r e e ,   Z e r n i k e   m o m e n t s       1 .     I n t r o d u c t i o n   A   p r o b l e m   t o   r e c o g n i z e   a n   o b j e c t   w h i c h   h a s   d i f f e r e n t   o r i e n t a t i o n   a r i s e s   i n   p a t t e r n   a n a l y s i s .   T h e r e   a r e   m a n y   t e c h n i q u e s   u s e d   t o   r e c o g n i z e   t h e   i m a g e ,   s u c h   a s   t h e   g r a y   l e v e l   h i s t o g r a m   a n d   t h e   g r a y   l e v e l   c o - o c c u r e n c e s   m a t r i c e s   f e a t u r e s   w h i c h   a r e   u s e d   t o   i d e n t i f y   t h e   h u m a n   s k i n   i r r i t a t i o n   [ 1 ] ,   a n d   t h e   t w o   d i m e n s i o n a l   G a b o r   f i l t e r   t o   o b t a i n   t h e   p a l m p r i n t     f e a t u r e s   [ 2 ] .   S i n c e   Z e r n i k e   m o m e n t s   h a v e   a   r o t a t i o n   i n v a r i a n t   p r o p e r t y   [ 3 ] ,   t h e   a l g o r i t h m   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   c o u l d   b e   u s e d   t o   a n a l y z e   a n   i m a g e   s u c h   a s   m e d i c a l   i m a g e   w h i c h   h a s   d i f f e r e n t   o r i e n t a t i o n .   T h i s   i d e a   w a s   r e - i n t r o d u c e d   i n   [ 4 ]   b y   e x t r a c t i n g   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   f r o m   a n   i m a g e .   Z e r n i k e   m o m e n t s   a r e   o r t h o g o n a l   c o m p l e x   m o m e n t s   [ 4 ] - [ 7 ] .   D i f f e r e n t   o r d e r   i . e .   3 ,   8 ,   2 0 ,   a n d   3 9   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   y i e l d s   2 ,   5 ,   1 1 ,   a n d   2 0   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   r e s p e c t i v e l y .   T h e s e   m a g n i t u d e s   o f   e a c h   o r d e r   c a n   b e   u t i l i z e d   a s   a n   i n d e x   i n   a   m u l t i d i m e n s i o n a l   t r e e .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   R - t r e e   w a s   k n o w n   a s   s t a t e   o f   t h e   a r t   i n   m u l t i m e d i a   d a t a b a s e s   [ 8 ] .   I t   i s   b a s e d   o n   B - t r e e .   R - t r e e   w a s   e v o l v i n g   t o   R + - t r e e   [ 9 ] ,   R * - t r e e   [ 1 0 ] ,   P - t r e e   [ 1 1 ] ,   T R * - t r e e   [ 1 2 ] ,   H i l b e r t   R - t r e e   [ 1 3 ] ,   X   t r e e   [ 1 4 ]   a n d   v i r t u a l   m e m o r y   a g g r e g a t i o n   t r e e   ( V M A T )   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] ,   a n d   s t i l l   c o n t i n u e s   t o   b e   r e s e a r c h e d ,   b u t   t h e   R - t r e e   r e m a i n s   t h e   s i m p l e s t   o n e .     I n   t h i s   p a p e r   w e   p r o p o s e d   a n   i d e a   h o w   t o   c o m b i n e   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   i n t o   t h e   R - t r e e .   A n   i n p u t   i m a g e   i s   p r o c e s s e d   u s i n g   t h e   a l g o r i t h m   t o   y i e l d   i t s   m a g n i t u d e s .   T h 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 .   2 ,     A g u s t u s   2 0 1 1   :     3 3 5     3 4 0   3 3 6 m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   t h e n   a r e   s t o r e d   i n   a n   i m a g e   d a t a b a s e   u s i n g   t h e   a l g o r i t h m   o f   R - t r e e .   T h e   a l g o r i t h m   o f   R - t r e e   i n   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   i s   u s e d   t o   s t o r e   a n d   t o   s e a r c h   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s .   T o   s e a r c h   t h e   s i m i l a r   i m a g e s   i n   t h e   i m a g e   d a t a b a s e ,   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   a   q u e r y   i m a g e   a r e   c o m p a r e d   t o   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   i m a g e s   w h i c h   a r e   s t o r e d   i n   t h e   R - t r e e   [ 1 8 ] .       2 .     R e s e a r c h   M e t h o d   I n   t h i s   s e c t i o n   t h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   a n d   t h e   R - t r e e   w h i c h   a r e   u s e d   t o   i m p l e m e n t   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   w i l l   b e   e x p l a i n e d .     2 . 1 .   T h e   Z e r n i k e   M o m e n t s   T h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   a r e   c h o s e n   t o   i m p l e m e n t   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   b e c a u s e   t h e y   h a v e   a   r o t a t i o n   i n v a r i a n t   p r o p e r t y .   T h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   a   r o t a t e d   i m a g e   a r e   i n v a r i a n t   t o   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   a n   o r i g i n a l   i m a g e .   T h e   d i g i t a l   i m a g e   o f   f ( x , y )   a r e   m a p p e d   t o   t h e   a r e a   o f   t h e   u n i t   c i r c l e   w h i c h   h a s   t h e   c e n t e r   o f   g r a v i t y   ( x c ,   y c )   i n   t h e   p o l a r   c o o r d i n a t e   s y s t e m   [ 4 ] .   T h e   c e n t e r   o f   g r a v i t y   i s   c a l c u l a t e d   u s i n g   t h e   g e o m e t r i c   m o m e n t   f u n c t i o n .     T h e   Z e r n i k e   p o l y n o m i a l s   t h a t   w e r e   i n t r o d u c e d   b y   F .   Z e r n i k e   i n   1 9 3 4   [ 3 ]   a r e   a   s e t   o f   o r t h o g o n a l   p o l y n o m i a l s   o v e r   t h e   i n t e r i o r   o f   t h e   c i r c u l a r   a r e a .   T h e   d e f i n i t i o n   o f   t h e   Z e r n i k e   p o l y n o m i a l s   i s   i n   t h e   f o l l o w i n g   f o r m   [ 4 ] [ 6 ] .     , = , = ( )      ( 1 )     w h e r e       :   N o n - n e g a t i v e   i n t e g e r     :   P o s i t i v e   o r   n e g a t i v e   i n t e g e r   w h i c h   h a s   t h e   c o n d i t i o n   | |   i s   e v e n   a n d   | |   ( , )     :   P o s i t i o n   o f   t h e   p i x e l   i n   t h e   C a r t e s i a n   c o o r d i n a t e   s y s t e m       :   I m a g i n a r y   u n i t       :   L e n g t h   o f   v e c t o r   f r o m   a   p o s i t i o n   o f   t h e   p i x e l   ( , )   w h i c h   h a s   t h e   c o n d i t i o n   o f   1       :   A n g l e   b e t w e e n   v e c t o r     a n d   t h e   x   a x i s   i n   c o u n t e r c l o c k w i s e   d i r e c t i o n   ( )   i s   t h e   r a d i a l   p o l y n o m i a l   w h i c h   h a s   t h e   f o l l o w i n g   f o r m     = ( 1 )   ! ! | |  ! | |  ! ( | | ) /        ( 2 )     T h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   f o r   t h e   i m a g e   f ( x ,   y )   i s   d e f i n e d   a s   [ 4 ]     = ( , )          ( 3 )     T h e   r o t a t i o n   i n v a r i a n t   p r o p e r t y   o f   t h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   c a n   b e   e x p r e s s e d   b y   [ 4 ]     = ( , )          ( 4 )     I f   =   a n d   = +   t h e n     =      T h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   r o t a t e d   i m a g e   a r e   i n v a r i a n t   t o   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   o r i g i n a l   i m a g e .     2 . 2 .   R - T r e e   D a t a   S t r u c t u r e     D a t a   s t r u c t u r e   t h a t   c a n   h a n d l e   m u l t i d i m e n s i o n a l   d a t a   i n d e x   i s   n e e d e d   i n   t h e   p r o c e s s   q u e r y   o f   i m a g e   d a t a   i n   a   d a t a b a s e   s y s t e m .   T h e   R - t r e e   d a t a   s t r u c t u r e   w i l l   b e   u s e d   t o   h a n d l e   m u l t i d i m e n s i o n a l   d a t a   i n d e x .   T h e   d a t a   p o i n t e r   p o i n t i n g   t o   t h e   i m a g e   d a t a   i n   t h e   f o r m   o f   a   m u l t i d i m e n s i o n a l   i n d e x   i s   l o c a t e d   a t   t h e   l e a f   n o d e   o f   R - t r e e .   L e a f   n o d e   R - t r e e   h a s   t h e   s a m e   l e v e l   a s   t h e   s t r u c t u r e   o f   B - t r e e   h a s   a   b a l a n c e d   h i g h .   N o n   L e a f   n o d e   i s   p o i n t i n g   t o   a   c h i l d   t h a t   h a s   t h e   s m a l l e s t   r e c t a n g l e   o r   m i n i m u m   b o u n d i n g   r e c t a n g l e   ( M B R )   [ 8 ] .   M a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   | A n m |   a r e   u s e d   a s   a n   i n d e x   o f   m u l t i d i m e n s i o n a l   d a t a .   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       R o t a t i o n   I n v a r i a n t   I n d e x i n g   f o r   I m a g e   U s i n g   Z e r n i k e   M o m e n t s   a n d   R T r e e   ( S a p t a d i   N u g r o h o )   3 3 7   T a b l e   1   s h o w s   a n   e x a m p l e   o f   t h e   m a g n i t u d e   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   f r o m   a   r e s u l t   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   e x t r a c t i o n   p r o c e s s   f r o m   n i n e   i m a g e s .   T w o   p a r a m e t e r s   a r e   u s e d   a s   t h e   k e y   i n d e x .       T a b l e   1 .   T h e   v a l u e   o f   p a r a m e t e r   m a g n i t u d e   Z e r n i k e   I m a g e s   N o .   ( | A 3 1 |   ,   | A 3 3 | )   I 1   ( 9 , 8 )     I 2   I 3   I 4   I 5   I 6   I 7   I 8   I 9   ( 4 , 9 )   ( 1 2 , 8 )   ( 7 , 5 )   ( 1 4 , 4 )   ( 1 2 , 3 )   ( 1 0 , 3 )   ( 9 , 2 )   ( 7 , 2 )         F i g u r e   1 .   T h e   i l l u s t r a t i o n   o f   a n   R - t r e e   s t r u c t u r e   a f t e r   i n s e r t i o n   o f   n i n e   i n d i c e s         5   1 0   1 5   5   1 0   I 2   I 4   I 1   I 6   I 3   R 1   R 6   R 2   R 5   I 9   I 7   I 5   R 3   0   I 8   R 4       F i g u r e   2 .   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   c o v e r a g e   r e c t a n g l e s   r e p r e s e n t e d   i n   C a r t e s i a n   c o o r d i n a t e       F i g u r e   1   a n d   F i g u r e   2   i s   a n   i l l u s t r a t i v e   e x a m p l e   o f   t h e   p r e p a r a t i o n   o f   a n   R - t r e e   a f t e r   n i n e   k e y   i n d i c e s   o f   t w o - d i m e n s i o n a l   ( I 1 ,   I 2 ,   I 3 ,     a n d   I 9 )   i s   i n s e r t e d   i n   t h e   R - t r e e   a n d   i n   t h e   f o r m   o f   C a r t e s i a n   c o o r d i n a t e s .   N u m b e r   o f   m a x i m u m   i n d e x   i n   a   n o d e   t r e e   R   i s   d e t e r m i n e d   a s   m u c h   a s   t h r e e .   T h e   i n d e x   i s   p r e v i o u s l y   i n s e r t e d   i n   s e q u e n c e   o n e   b y   o n e   f r o m   t h e   s m a l l e s t   i n d e x   t o   t h e   l a r g e s t   i n d e x   n u m b e r .   V a l u e   o f   e r r o r   t o l e r a n c e   ( ε R )   i s   u s e d   t o   m e a s u r e   t h e   s i m i l a r i t y   b e t w e e n   t w o   i m a g e s .   E r r o r   t o l e r a n c e   ( ε R )   v a l u e   b e t w e e n   t h e   o r i g i n a l   i m a g e   ( S )   i n d e x   a n d   t h e   q u e r y   i m a g e   ( Q )   i s   d e f i n e d   a s   f o l l o w s   [ 1 9 ] :     = |Q S |    ( 5 )     w h e r e   S i   i s   t h e   i n d e x   o f   t h e   i - t h   d i m e n s i o n   o f   t h e   o r i g i n a l   i m a g e   d a t a   s t o r e d ,   Q i   i s   t h e   i n d e x   o f   t h e   i - t h   d i m e n s i o n   o f   t h e   q u e r y   i m a g e ,   d   i s   t h e   n u m b e r   o f   d i m e n s i o n s   i n   a   s i n g l e   i n d e x .     T h e   s t o r a g e   i n d i c e s   a n d   t h e   q u e r y   i n d e x   w i l l   b e   c o n s i d e r e d   s i m i l a r   i f     ε R   ( S , Q )     t ,   t   i s   t h e   v a l u e   o f   a   p r e d e t e r m i n e d   e r r o r   t o l e r a n c e .       3 .     R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s   T h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   i m a g e   d a t a b a s e   s y s t e m   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   h i g h   a v e r a g e   v a l u e   o f   i m a g e   r e c o g n i t i o n   a n d   t h e   s m a l l   n u m b e r   o f   o u t p u t   i m a g e s   o b t a i n e d   f r o m   t h e   r e s u l t s   o f   t h e   c o m p a r i s o n   p r o c e s s   Z e r n i k e   p a r a m e t e r s   f r o m   i n p u t   q u e r y   i m a g e   w i t h   t h e   e x i s t i n g   i m a g e   d a t a   i n   t h e   s t o r a g e   d a t a b a s e   s y s t e m   [ 1 8 ] .   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 .   2 ,     A g u s t u s   2 0 1 1   :     3 3 5     3 4 0   3 3 8 T h e   i m a g e   r e c o g n i t i o n   i s   t h e   c r i t e r i o n   a t   t h e   t i m e   o f   i m a g e   d a t a   o b t a i n e d   f r o m   t h e   s e a r c h   r e s u l t s   s i m i l a r   w i t h   t h e   i n p u t   i m a g e   q u e r y .   T h e   n u m b e r   o f   t h e   i m a g e   o u t p u t   i s   t h e   n u m b e r   o f   i m a g e s   o b t a i n e d   f r o m   t h e   s e a r c h   p r o c e s s   t h e   d a t a   i n   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   s y s t e m   f o r   o n e - t i m e   q u e r y .   R e c o g n i z a b l e   i m a g e s   o f   q u e r y   i m a g e   A 0   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   I m a g e   A 0   i s   a n   i m a g e   o f   m a g n e t i c   r e s o n a n c e   i m a g i n g   ( M R I )   o f   h e a d   w i t h   t h e   s a m e   s e c t i o n   b u t   h a s   a   d i f f e r e n t   o r i e n t a t i o n   o f   6 0   a n d   9 0   d e g r e e s .   T h e   i m a g e s   w h i c h   a r e   n o t   r e c o g n i z e d   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   4 ,   w h e r e   t h e   s h a p e   o f   t h i s   i m a g e   i s   a   f o r m   o f   c r o s s - s e c t i o n a l   i m a g e   o f   t h e   M R I   w i t h   a   d i f f e r e n t   h e a d .   T a b l e   2   s h o w s   t h e   e r r o r   t o l e r a n c e   d i s t a n c e   b e t w e e n   t h e   i m a g e   o f   t h e   r e c o g n i z e d   a n d   u n r e c o g n i z e d   i m a g e   i n   F i g u r e   3   a n d   F i g u r e   4 .             ( a )   i m a g e   A 0   ( b )   i m a g e   A 9 0   ( c )   i m a g e   A 6 0     ( a )   i m a g e   B   ( b )   i m a g e   C   ( c )   i m a g e   D     F i g u r e   3 .   Q u e r y   o f   i m a g e   A 0   a n d   t h e   i m a g e s   t h a t   a r e   r e c o g n i z e d       F i g u r e   4 .   I m a g e s   w h i c h   a r e   n o t   s i m i l a r   t o   t h e   i m a g e   A 0       T a b l e   2 .   T h e   e r r o r   t o l e r a n c e   d i s t a n c e   b e t w e e n   t w o   i m a g e s     I m a g e   ε R   I m a g e   ε R   I m a g e   A 0   d a n   I m a g e   A 9 0   I m a g e   A 0   d a n   I m a g e   A 6 0   I m a g e   A 6 0   d a n   I m a g e   A 9 0   I m a g e   A 0   d a n   I m a g e   B   I m a g e   A 0   d a n   I m a g e   C   I m a g e   A 0   d a n   I m a g e   D   I m a g e   B   d a n   I m a g e   C   I m a g e   B   d a n   I m a g e   D   0   0 . 3 3   0 . 3 3   2 . 3 2   1 . 6 5   3 . 4 1   3 . 4 1   2 . 6 5   I m a g e   C   d a n   I m a g e   D   I m a g e   B   d a n   I m a g e   A 9 0   I m a g e   B   d a n   I m a g e   A 6 0   I m a g e   C   d a n   I m a g e   A 9 0     I m a g e   C   d a n   I m a g e   A 6 0   I m a g e   D   d a n   I m a g e   A 9 0   I m a g e   D   d a n   I m a g e   A 6 0   4 . 3 1   2 . 3 2   2 . 1 1   1 . 6 5   1 . 8 2   3 . 4 1   3 . 1 1       F i g u r e   5 ( a )   a n d   F i g u r e   5 ( c )   s h o w   t h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e s   f o r   r o t a t e d   q u e r y   i m a g e s ,   w i t h   r o t a t i o n   a n g l e s   o f   3 0 °   a n d   6 0 ° ,   r e s p e c t i v e l y .   F i g u r e   5 ( b )   a n d   F i g u r e   5 ( d )   s h o w   t h e   r e t r i e v a l   n u m b e r   o f   i m a g e s   f r o m   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   f o r   a   r o t a t e d   q u e r y   i m a g e s ,   w i t h   r o t a t i o n   a n g l e s   o f   3 0 °   a n d   6 0 ° ,   r e s p e c t i v e l y .   T h e   o r d e r s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   w h i c h   a r e   u s e d   i n   t h e   e x p e r i m e n t   a r e   o r d e r   3 ,   o r d e r   8 ,   o r d e r   2 0   a n d   o r d e r   3 9 .   T h e   n u m b e r   o f   i m a g e s   w h i c h   i s   u s e   i n   t h e   e x p e r i m e n t   i s   1 1 0 0   i m a g e s .   T h e   e r r o r   t o l e r a n c e   v a l u e   w h i c h   h a s   t h e   f o l l o w i n g   c o n d i t i o n :   0     ε R     5 0   i s   u s e d   i n   t h e   e x p e r i m e n t .   T h e   o u t p u t   i m a g e s   w i l l   b e   r e t r i e v e d   b y   c o m p a r i n g   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   a   q u e r y   i m a g e   a n d   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   i m a g e s   i n   t h e   i m a g e   d a t a b a s e .   T h e   e r r o r   t o l e r a n c e   v a l u e   b e t w e e n   i m a g e s   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   a   q u e r y   i m a g e   a n d   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   o u t p u t   i m a g e s   h a s   t o   f u l f i l l   a   c o n d i t i o n   s u b j e c t   t o   t h e   f o l l o w i n g   c o n s t r a i n t :   ε R   ( S , Q )     t .     F i g u r e   5 ( a )   a n d   F i g u r e   5 ( c )   g i v e   t h e   i n f o r m a t i o n   t h a t   t h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e   f o r   r o t a t e d   q u e r y   i m a g e s   i s   a b o v e   8 0 %   a n d   t h e   e r r o r   t o l e r a n c e   v a l u e   h a s   t h e   f o l l o w i n g   c o n d i t i o n :   2     ε R     5 .   I t   m e a n s   t h a t   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   a   r o t a t e d   q u e r y   i m a g e   a r e   i n v a r i a n t   t o   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   o r i g i n a l   i m a g e .   F i g u r e   5 ( a )   a n d   F i g u r e   5 ( c )   a l s o   g i v e   t h e   i n f o r m a t i o n   t h a t   t h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e   f o r   o r d e r   t h r e e   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   f o r   r o t a t e d   q u e r y   i m a g e s   i s   a b o v e   9 0 %   a n d   t h e   e r r o r   t o l e r a n c e   v a l u e   i s   e q u a l   t o   z e r o   ε R   =   0 .   F i g u r e   5 ( b )   a n d   F i g u r e   5 ( d )   g i v e   t h e   i n f o r m a t i o n   t h a t   t h e   r e t r i e v a l   n u m b e r   o f   i m a g e s   f r o m   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   f o r   a   r o t a t e d   q u e r y   i m a g e s   i s   a b o v e   2 0   i m a g e s .   I t   m e a n s   t h a t   t h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   o r d e r   t h r e e   c a n n o t   b e   u s e d   t o   r e t r i e v e   t h e   i m a g e s   f r o m   i m a g e   d a t a b a s e   b e c a u s e   t h e   r e t r i e v a l   n u m b e r   o f   i m a g e s   h a s   t h e   v a l u e   m o r e   t h a n   2 0 .     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       R o t a t i o n   I n v a r i a n t   I n d e x i n g   f o r   I m a g e   U s i n g   Z e r n i k e   M o m e n t s   a n d   R T r e e   ( S a p t a d i   N u g r o h o )   3 3 9             ( a )   R o t a t i o n   a n g l e   o f   3 0 °             ( b )   R o t a t i o n   a n g l e   o f   3 0 °                 ( c )   R o t a t i o n   a n g l e   o f   6 0 °             ( d )   R o t a t i o n   a n g l e   o f   6 0 °       F i g u r e   5 .   T h e   g r a p h i c s   o f   t h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e s   a n d   t h e   r e t r i e v a l   n u m b e r   o f   i m a g e s   f r o m   t h e   i m a g e   d a t a b a s e   f o r   r o t a t e d   q u e r y   i m a g e s         T h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e   o f   t h e s e   e x p e r i m e n t s   a r e   c o m p a r e d   t o   t h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   f o r   t h e   q u e r y   i m a g e   w i t h   n o i s e   f r e e   u s i n g   g e n e r a l i z e d   p s e u d o Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   [ 6 ] .   T h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e   f o r   t h e   e x p e r i m e n t s   u s i n g   Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   f o r   q u e r y   i m a g e s   w i t h   r o t a t i o n   a n g l e   o f   0 °   i s   1 0 0 % .   T h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   o f   t h e   s e c o n d   e x p e r i m e n t   f o r   t h e   q u e r y   i m a g e   w i t h   n o i s e   f r e e   u s i n g   g e n e r a l i z e d   p s e u d o Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   w h i c h   w a s   i n t r o d u c e d   b y   X i a   e t   a l   [ 6 ]   i s   1 0 0 % .     T h e   i m a g e   d a t a b a s e   c o u l d   n o t   b e   u s e d   e f f i c i e n t l y   i f   t h e   e r r o r   t o l e r a n c e   v a l u e   i s   h i g h .   T h e   h i g h e r   t h e   e r r o r   t o l e r a n c e   v a l u e   t h e   b i g g e r   t h e   n u m b e r   o f   i m a g e s   r e t r i e v e d   f r o m   i m a g e   d a t a b a s e .   T h e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   r a t e   f o r   a l l   e x p e r i m e n t s   u s i n g   Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   i s   9 5 . 2 0 % .       4 .     C o n c l u s i o n   T h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   a l g o r i t h m   a n d   t h e   R - t r e e   a l g o r i t h m   c o u l d   b e   u s e d   t o   i m p l e m e n t   t h e   i m a g e   d a t a b a s e .   T h e   a l g o r i t h m   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   i s   u s e d   t o   a n a l y z e   t h e   p a t t e r n   o f   i m a g e s   s u c h   a s   m e d i c a l   i m a g e s .   T h e   Z e r n i k e   m o m e n t s   h a s   a   r o t a t i o n   i n v a r i a n t   c h a r a c t e r i s t i c   b e c a u s e   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   r o t a t e d   i m a g e   a r e   i n v a r i a n t   t o   t h e   m a g n i t u d e s   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s   o f   t h e   o r i g i n a l   i m a g e .   T h e   R - t r e e   a l g o r i t h m   i s   u s e d   t o   s t o r e   a n d   t o   s e a r c h   t h 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 .   2 ,     A g u s t u s   2 0 1 1   :     3 3 5     3 4 0   3 4 0 m a g n i t u d e   o f   Z e r n i k e   m o m e n t s .   T h e   i m a g e   d a t a b a s e   c o u l d   n o t   b e   u s e d   e f f i c i e n t l y   i f   t h e   e r r o r   t o l e r a n c e   v a l u e   i s   h i g h   b e c a u s e   t h e r e   a r e   a   l o t   o f   i m a g e s   r e t r i e v e d   f r o m   t h e   i m a g e   d a t a b a s e .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]     F a d l i l   A.   An   Au t o m a t i c   I d e n t i f i c a t i o n   Sy s t e m s   o f   H u m a n   Sk i n   I r r i t a t i o n .   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   T EL KO M N I KA .   2 0 1 0 ;   8 ( 3 ) :   2 5 5 2 6 4 .   [ 2 ]     Pu t r a   I KG D ,   Er d i a w a n .   H i g h   P e r f o r m a n c e   Pa l m p r i n t   I d e n t i f i c a t i o n   Sy s t e m   Ba s e d   o n   T w o   D i m e n s i o n a l   G a b o r .   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   T EL KO M N I KA .   2 0 1 0 ;   8 ( 3 ) :   3 0 9 3 1 8 .   [ 3 ]     Z e r n i k e   F .   Be u g u n g s t h e o r i e   d e s   Sc h n e i d e n v e r f a h r e n s   u n d   s e i n e r   v e r b e s s e r t e n   F o r m ,   d e r   Ph a s e n k o n t r a s t m e t h o d e .   Ph y s i c a .   1 9 3 4 ;   1 ( 7 - 1 2 ) :   6 8 9 - 7 0 4 .   [ 4 ]     Kh o t a n z a d   A,   H o n g   Y H .   I n v a r i a n t   i m a g e   r e c o g n i t i o n   b y   Z e r n i k e   m o m e n t s .   I EEE  T r a n s a c t i 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 .   1 9 9 0 ;   1 2 ( 5 ) :   4 8 9 - 4 9 7 .   [ 5 ]     L i   S,   L e e   M - C ,   Pu n   C - M   .   C o m p l e x   Z e r n i k e   M o m e n t s   F e a t u r e s   f o r   Sh a p e Ba s e d   I m a g e   R e t r i e v a l .   I EEE  T r a n s a c t i o n   o n   Sy s t e m s ,   M AN ,   a n d   C y b e r n e t i c s     P a r t   A:   Sy s t e m   a n d   H u m a n s .   2 0 0 9 ;   3 9 ( 1 ) :   2 2 7 2 3 7 .   [ 6 ]     X i a   T ,   Z h u   H ,   Sh u   H ,   H a i g r o n   P,   L u o   L .   I m a g e   D e s c r i p t i o n   w i t h   g e n e r a l i z e d   p s e u d o Z e r n i k e   m o m e n t s .   J o u r n a l   o f   t h e   O p t i c a l   S o c i e t y   o f   Am e r i c a   A,   O p t i c s ,   I m a g e   S c i e n c e ,   a n d   Vi s i o n .   2 0 0 7 ;   2 4 ( 1 ) :   5 0 5 9 .   [ 7 ]     D e e p i k a   C L ,   Ka n d a s w a m y   A,   Vi m a l   C ,   Sa t h i s h   B.   I n v a r i a n t   F e a t u r e   Ex t r a c t i o n   f r o m   F i n g e r p r i n t   Bi o m e t r i c   U s i n g   P s e u d o   Z e r n i k e   M o m e n t s .   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   I n t e r n a t i o n a l   J o i n t   J o u r n a l   C o n f e r e n c e   o n   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y .   2 0 1 0 :   1 0 4 1 0 8 .   [ 8 ]     G u t t m a n   A.   R - t r e e s :   a   D y n a m i c   I n d e x   St r u c t u r e   f o r   Sp a t i a l   Se a r c h i n g .   Pr o c e e d i n g   AC M   SI G M O D   C o n f e r e n c e   o n   M a n a g e m e n t   o f   D a t a .   Bo s t o n .   1 9 8 4 ;   4 7 5 7 .   [ 9 ]     Se l l i s   T ,   R o u s s o p o u l o s   N ,   F a l o u t s o s   C .   T h e   R + - t r e e     a   D y n a m i c   I n d e x   f o r   M u l t i d i m e n s i o n a l   O b j e c t s .   Pr o c e e d i n g s   1 3 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 n   V e r y   L a r g e   D a t a   Ba s e s .   Br i g h t o n .   1 9 8 7 :   5 0 7 - 5 1 8 .   [ 1 0 ]     Be c k m a n n   N ,   Kr i e g e l   H P,   Sc h n e i d e r   R ,   Se e g e r   B.   T h e   R * - T r e e :   An   Ef f i c i e n t   a n d   R o b u s t   Ac c e s s   M e t h o d   f o r   Po i n t s   a n d   R e c t a n g l e s .   Pr o c e e d i n g s   AC M   SI G M O D   C o n f e r e n c e   o n   M a n a g e m e n t   o f   D a t a .   At l a n t i c   C i t y .   1 9 9 0 :   3 2 2 - 3 3 1 .   [ 1 1 ]     J a g a d i s h   H V.   Sp a t i a l   Se a r c h   w i t h   Po l y h e d r a .   Pr o c e e d i n g s   6 t h   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   D a t a   En g i n e e r i n g .   O r l a n d o .   1 9 9 0 :   3 1 1 - 3 1 9 .   [ 1 2 ]     Sc h n e i d e r   R ,   Kr i e g e l   H P.   T h e   T R * - t r e e :   A   n e w   r e p r e s e n t a t i o n   o f   p o l y g o n a l   o b j e c t s   s u p p o r t i n g   s p a t i a l   q u e r i e s   a n d   o p e r a t i o n s .   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   Se v e n t h   W o r k s h o p   o n   C o m p u t a t i o n a l   G e o m e t r y ,   i n   L e c t u r e   N o t e s   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e   5 5 3 ,   Sp r i n g e r - Ve r l a g .   Be r l i n / H e i d e l b e r g / N e w   Y o r k .   1 9 9 2 :   2 4 9 2 6 4 .   [ 1 3 ]     Ka m e l   I ,   F a l o u t s o s   C .   H i l b e r t   R - t r e e   -   a n   I m p r o v e d   R - t r e e   U s i n g   F r a c t a l s .   Pr o c e e d i n g s   2 0 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 n   V e r y   L a r g e   D a t a   Ba s e s .   Sa n t i a g o .   1 9 9 4 :   5 0 0 - 5 0 9 .   [ 1 4 ]     Be r c h t o l d   S,   Ke i m   D A,   Kr i e g e l   H P.   T h e   X - t r e e   -   a n   I n d e x   St r u c t u r e   f o r   H i g h - D i m e n s i o n a l   D a t a .   Pr o c e e d i n g s   2 2 n d   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   Ve r y   L a r g e   D a t a   Ba s e s .   Bo m b a y .   1 9 9 6 :   2 8 - 3 9 .   [ 1 5 ]     G o r a w s k i   M ,   M a l c z o k   R .   D i s t r i b u t e d   Sp a t i a l   D a t a   W a r e h o u s e   I n d e x e d   w i t h   Vi r t u a l   M e m o r y   Ag g r e g a t i o n   T r e e .   Pr o c e e d i n g s   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   W o r k s h o p   o n   Sp a t i o - T e m p o r a l   D a t a b a s e   M a n a g e m e n t .   T o r o n t o .   2 0 0 4 :   2 5 - 3 2 .   [ 1 6 ]     M a n o l o p o u l o s   Y ,   N a n o p o u l o s   A,   Pa p a d o p o u l o s   AN ,   T h e o d o r i d i s   Y .   R T r e e s :   T h e o r y   a n d   Ap p l i c a t i o n .   F i r s t   E d i t i o n .   L o n d o n :   S p r i n g e r Ve r l a g   L o n d o n .   2 0 0 6 :   3 6 .   [ 1 7 ]     G a e d e   V,   G u e n t h e r   O .   M u l t i d i m e n s i o n a l   A c c e s s   M e t h o d s .   AC M   C o m p u t i n g   Su r v e y s .   1 9 9 8 ;   3 0 ( 2 ) :   1 7 0 2 3 1 .   [ 1 8 ]     N u g r o h o   S.   M e n g i n d e k s   C i t r a   d e n g a n   M e m a n f a a t k a n   Pa r a m e t e r   Z e r n i k e .   B a c h e l o r   T h e s i s .   S a l a t i g a :   El e c t r o n i c   a n d   C o m p u t e r   En g i n e e r i n g   F a c u l t y   a t   Sa t y a   W a c a n a   C h r i s t i a n   U n i v e r s i t y ;   2 0 0 2 .   [ 1 9 ]     U t o m o   D .   Si m i l a r i t y   s e a r c h i n g   i n   m e d i c a l   i m a g e   d a t a b a s e s   u s i n g   R * - T r e e .   M a s t e r   T h e s i s .   Ba n g k o k :   Sc h o o l   o f   A d v a n c e d   T e c h n o l o g y   As i a n   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ;   1 9 9 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.