T E L KO MNIK A , V ol . 17 ,  No. 6,  Dec e mb er   20 1 9,  p p.3 07 3~ 30 85   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 ,  accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 6 . 12689   ◼    30 73       Rec ei v ed   Ma r c h  15 ,  20 1 9 ;  Rev i s ed   J u l y  2 ,  20 1 9 ;  A c c ep ted   J u l y  18 , 2 0 1 9   Com pu ter  visi o n  for   pu ri ty, p he no l, a nd   pH  d et ectio n    of  L u w ak  C of f e e  green  bea n       Y u suf  Hend r aw an* 1 ,   S h int a W id ya n ing t ya s 2 ,  S u cipt o   S u cipt o 3   1 Dep a rt m e n t  o f  Ag r i c u l tu r a l  En g i n e e r i n g ,  Ag ri c u l tu ra l  T e c h n o l o g y  F a c u l ty ,   Uni v e r s i ta s   Bra wi j a y a ,    Ve te ra n   S t. ,  M a l a n g ,   In d o n e s i a ,  te l p /f a x :  + 6 2 - 3 4 1 - 5 8 0 1 0 6 /+ 6 2 - 341 - 5 6 8 9 1 7   2 Dep a rt m e n t  o f  Ag r o i n d u s t ri a l   Te c h n o l o g y ,  Ag ri c u l t u ra l  T e c h n o l o g y  F a c u l ty ,  Uni v e rs i ta s  Br a wij a y a ,     Ve te ra n   S t. ,  M a l a n g ,   In d o n e s i a     3 Hal a l   a n d  Qu a l i fi e d  I n d u s tr y   Dev e l o p m e n t  (HAL - Q  I D),  Un i v e rs i ta s  Bra wi j a y a ,   Ve te ra n   S t. ,  M a l a n g ,   In d o n e s i a   *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,   e - m a i l :  y u s u fh e n d ra wa n @ g m a i l .c o m 1 ,    s h i n ta wid y a 1 4 3 5 @g m a i l . c o m 2 ,  c i p to ti p @ub . a c . i d 3       Ab strac t     Com p u te r v i s i o n  a s   a   n o n - i n v a s i v e   b i o - s e n s i n g   m e th o d   p r o v i d e d   o p p o rtu n i t y  t o  d e te c t   p u r i t y ,  t o ta l   p h e n o l ,  a n d   p H  i n   L u wak   c o ff e e   g re e n   b e a n .  Th i s   s tu d y   a i m e d   to   o b ta i n   th e   b e s t  Arti f i c i a l   Neu ra l   Net wor k   (ANN )  m o d e l   t o   d e te c t  th e   p e r c e n t a g e  o f  p u ri t y ,  to ta l   p h e n o l ,   a n d   p H  o n   L u wak   c o ff e e   g re e n   b e a n   b y  u s i n g   c o l o r   f e a tu r e s   (re d - g re e n - b l u e ,  g ra y ,   h u e - s a t u ra t i o n - v a l u e ,   h u e - s a tu ra t i o n - l i g h tn e s s ,   L *a*b * ),  a n d   Har a l i c k   te x tu r a l   fe a tu re s   wi th   c o l o r  c o - o c c u rre n c e   m a tri x   i n c l u d i n g   e n tro p y ,   e n e r g y ,   c o n tr a s t,   h o m o g e n e i t y ,   s u m   m e a n ,  v a r i a n c e ,  c o rre l a ti o n ,  m a x i m u m   p ro b a b i l i ty ,  i n v e rs e   d i ff e r e n c e   m o m e n t,   a n d   c l u s te r  te n d e n c y .     Th e   b e s t  ANN   s tru c tu re   wa s   (5   i n p u t s ;  3 0   n o d e s   i n   h i d d e n   l a y e r  1 ;  4 0   n o d e s   i n   h i d d e n   l a y e r  2 ;  a n d   3   o u tp u t s ) wh i c h   had   tra i n i n g   m e a n  s q u a re  e rro r (M SE)  o f   0 .0 0 8 5  a n d  v a l i d a ti o n  M SE  o f  0 .0 4 4 2 .      Key w ords :  a rt i fi c i a l  n e u ra l   n e t work ,  c o m p u te r  v i s i o n ,  L u wak   c o ff e e     Copy righ t  ©  2 0 1 9   Uni v e rsi t a s  Ahm a d  D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   In  th e  l as t  tw o  d ec ad es ,  g l ob a l   c off ee   c o ns um p ti o n  g r owth   h as   c on t i n ue d   to  gro w ,  as   driv en   by   c of fee - b as ed   pr od uc ts   an d   b ev erage   for mu l ati on s   an d   th e  i nc r ea s i ng   n um b er  o f  c off ee   s h op s   [1 ] .  O ne   ty pe   of  c off ee ,  k n own   to  be   ex pe ns i v e  an d  r are  i n  t he   w orld   i s   Lu wak   ( c i v et)  c off ee   [2] .  A s   a  h i g h - pric ed   c om mo d i ty ,  Lu w a k   c off ee   i s   prone  to  b e  mi x ed   wi t h  r eg u l ar  c off ee   be a ns .  A t  pres en t ,   an  i nte r n ati on a l l y   r ec o gn i z ed   m eth o d  of   di s t i ng ui s h i n g  Lu w ak   an d  r eg ul ar  c off ee ,  r e ma i ns   un n oti c ed .  T hi s ,  th erefore   g i v e s   the   op p ortun i ty   to  de s i gn   a  s i m p l e,  fas t,   ac c urate,  an d   n on - de s tr uc t i v e  eq ui p me nt ,  c a pa b l e   of   d ete c t i ng   the   pe r c e nta g e  of  mi x ed   p orti o n  be twe en   Lu w ak   c off ee   an d   r eg ul ar  c off e e.  T he   s tud y   r es ul ts   of  J u mh aw an   [3]   fou nd   ou t   th at     the   tas tes   of   r oa s te d  Lu w ak   c off e e  an d   r eg ul ar  r oa s ted   c off e e  ar e  c i tr i c   ac i d   a nd   ma l i c   ac i d.   Res ea r c h  o n  th e  Lu wak   c off ee   gree n  be an   ha s   n ev er  be e n  c on d uc ted ,  a l be i t  ab ou t   75%   of   Ind o ne s i a n  c of fee   ex po r ts   are  i n  t he   form   of  gree n  b e an .  I n  ad d i ti on   to   de t ec ti n g   Lu w ak   c off e e  mi x tures   i n   r eg u l ar   c off e e,  thi s   s tu dy   a l s o  me as ure s   t ota l   p he n ol   as   a n  an t i ox i d an t  an d   pH   to   me as ure  the   c off e e   ac i di ty .   Coffe e  b ec om es   a  s ou r c e   of  a nti ox i d an ts   to   war d   off   fr ee   r a di c a l s   tha t  ar e  be ne f i c i a l   for  h ea l th.   T he   l arg es t  an t i ox i da nt   c om po ne nt  i n  c o ffe e   i s   p he no l   [4 ,  5] .  A t  pres en t,   c on s um pti on   of  green   be an   ex tr ac t  b ec o me s   a   ne w  tr e nd   du e   to   i ts   l ow   c al orie     c on ten t   [6] .   Me as urin g  tot al   p he n ol   i n   gree n  b ea n ,   he l ps   me as ure  th e  a nti ox i da nt  ac ti v i ty .  In  ad d i ti on ,  c of fee   ha s   an   ac i di c   tas te   th at  i s   i d en t i c al   to   i ts   pH   c on te nt .  T he   tr e nd   of  c on s u mi n g  green  be a ns   ex tr ac t  r eq ui r es   a  s tud y   of  pH ,  du e  t o  c on s um er   s en s i t i v i ty   of   c off ee   ac i d i ty ,  es pe c i a l l y   i n  arab i c a  c off ee .  T hi s   r es e arc h  i s   uti l i z e d   a s   on e  of  t he   s t ag es   i n  de s i gn i ng   t oo l s   for   c off ee   i ns pe c t i on .  Com pu t er  v i s i on   t ec hn o l o gy   ha s   be en   wi d el y   a pp l i e d  i n  i d en ti fy i ng   an d   c op y i ng   c off e e  as   an   ex a mp l e  o f  r es ea r c h   as   c on d uc ted   by   O l i v ei r a   [7] ,   ap pl y i ng   c o mp u ter  v i s i on   an d   c om p uta t i o na l   i nte l l i g en c e  t o  c l as s i fy   gre en   b ea n   c off e e.  T h e  r es u l ts   s ho w  the   pe r forma nc e  of  c o mp u ter   v i s i o n  w hi c h  ac hi ev es   c l as s i fi c at i on   ac c urac y   of   up   to   10 0%.    Nans en   [8]   ap p l i ed   c o mp ute r   v i s i on   by   us i n g  hy p e r s pe c tr al   i ma g i n g  to   i d en t i fy   c om me r c i al   r oa s ted   c off ee   bran ds   ba s ed   o n  th ei r   q ua l i ty .  C ap oras o  [9]   de t ec t  mo i s ture  c o nte nt   i n   s i ng l e   green  be a n  c off e e   by   u s i ng   c om pu ter  v i s i on .  T he   r es ul ts   s ho w   op t i m al   r es u l t s   for  mo i s t ure  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   30 7 3 - 3085   3074   c on ten t   d ete c ti on   i n  s i ng l e   gree n  be a n   c off ee   an d  s uc c es s ful l y   c l as s i fy   th e  ty pe s   of   c off ee   ( A r ab i c a  an d Ro bu s ta ) .  Na v arr o  [10]   em pl oy e d   d i g i ta l   i ma g i ng  te c hn ol og y  t o m od el  t he   qu a l i ty  of   c off ee   du r i ng   t he   r oa s t i n g  proc es s .  T he   r es ul ts   pres en t  go od   p erfor ma nc e  i n  us i ng   a   c om bi na t i on   of  di gi t al   i ma gi ng   wi t h  ad ap t i v e  ne tw ork   ba s ed   fuz z y   i nfe r e nc e  s y s tem s   ( A NF IS )   to   mo n i tor  c off ee   c o l or  d urin g   the   r o as ti n g  proc es s .  T he   us e  of  arti f i c i a l   i nte l l i g en t  mo de l i ng   s uc h   as   arti fi c i al   ne ura l   n etwo r k   ( A NN)   ha s   be en   s uc c es s ful l y   ap pl i ed   i n  v ari ou s   c off e e  i de nti fi c at i o n  s tud i es   [1 1,  1 2] .  Ho wev er,  t he r e  ha v e  be e n  no   s tu di es   tha t  h av e  ob s erv ed   l i gh t  c o mp ut er  v i s i on   an d  art i f i c i a l   i n tel l i ge nt  m o de l i ng   pe r for m an c e  to  i de nti fy   th e  pu r i ty   of  gr ee n   b ea n   c off ee   f or   Lu wak   c off ee  ty p e.   Ima g e  an al y s i s   i s   i de n ti f i ed   as   a  fas t,  no n - de s tr u c ti v e  an d  l ow - c os t  m eth o d  for   as s es s i ng   t he   qu a l i ty   of   foo d   prod uc ts   [1 3,  14 ] .   A c c ordi ng   to  P at el   [1 5],   m ac hi n e  v i s i on   de v el op m en t  i s   ba s ed   o n  the   i ns pe c t i on   of  th e  foo d  qu a l i ty   a nd   a gric u l t ural   pro du c ts ,  un fortu na t el y   fac e d  s ev era l   ob s tac l es   whi c h  l at er   r eq u i r es   s uc h  an   ac c urate,  f as t   an d  ob j ec ti v e  tec hn i qu e  i n  d ete r m i n i ng   t he   qu al i ty   of  the   m ea s ure d  ma ter i a l .  T hi s   tec hn ol og y   ap pe ars   i n     the   d ev el o pm en t  o f  au tom ate d  ma c h i ne r y   i n  the   ag r i c ul ture  an d  f oo d  i n du s tr i es   [16] .  S ev era l   s tud i es   [17 - 2 0]   de p i c t  op t i ma l   r es ul ts   i n   m ac hi ne   v i s i on   a pp l i c at i o n   w he n   us i ng   a  c om bi n ati on   of  A NN  mo d el i ng   wi th  c o l or   fea t ures   ( RG B ,   grey ,  H S L,  HS V ,  L* a * b * )   an d  H aral i c k   t ex tural   fea ture  [2 1 ].    In  thi s   s tud y ,   th e  gree n  be a n  i ma ge   d ata   as   de r i v ed   fr o m  a   mi x tur e  of  Lu w ak   c off e e  an d   r eg ul ar  c off ee   are   i de nti f i e d  by   us i ng   c ol or  fea t ures ,  s uc h  as :   Red (RGB),   G r ee n ( RGB) ,  B l ue (RG B) ,  grey ,  Hu e,   S a turat i on ( HSL) ,   Li gh t ne s s (HSL) ,   S atu r at i on ( HS V ) ,  V a l ue (H S V ) ,   L* ,  a* ,  b * ,  an d  tex tura l   fea tures   i n  ea c h  ty pe   o f  c ol or  ( i nc l u di ng   e ntropy ,  en ergy ,  c on tr as t,  ho m og e ne i t y ,  s um   me an ,   v aria nc e,   c orr e l at i on ,  ma x i mu m  proba bi l i ty ,  i nv ers e  di ff erent  mo m en t  a nd   c l us ter  ten d en c y ) .    In  ad d i ti on ,  a l l   t he   c ol or  an d  tex tura l   fea t ures   i n  th i s   s tud y   to  s el ec t  the   b es t  fea ture - s ub s e t  c om bi na t i on   are  c l as s i f i e d  by   us i ng   t he   f ea t ure  s el ec ti on   me t ho d  ( f i l ter  me tho d)  be fore  be i ng   us ed   as   i n pu t   i n   A NN  mo d el i ng .   T he   s el ec t ed   c o l or  a nd   t ex tural   fe atu r es   are  t h en   m od el e d  by   us i ng   A NN   to  es ti m ate   th e  pe r c en tag e  of  pH,  t ota l   ph e no l   an d  p urit y   of   Lu w ak   c off ee   wi t h    the   l owes t  pa r a me ter v a l u e  of  M ea n  S q ua r e  E r r or  ( MS E ) .       2.  Re se a r ch  Me t h o d   T hi s   s tud y   uti l i z es   gre en   be an   of   arab i c a  L uwak   ( c i v et )   c off ee   an d  r e gu l ar  a r ab i c a  c off ee   fr om   In do n es i a n  P l an tat i o n  C om p an y   ( P T   P erk eb un an   Nus an t ara  X II) ,  B an y uw an g i ,  Ind o ne s i a .  A r ab i c a  L uwak   c off ee   us ed   i n   th e  r es e arc h  i s   L on g an   Lu w ak   c off ee .  R eg u l ar  ar ab i c a   c off ee   i s   proc es s ed   by   us i ng   we t  proc es s i ng   m eth od .  T he   t oo l   for  c a ptu r i ng   pi c tures   is   d i g i ta l   c am era  ( wi t h  s pe c i f i c at i on   of:   Ni k o n  Coo l p i x   A 1 0,  1 6  me ga pi x e l s ,  J ap a n)  pl ac ed   i n  a  b l ac k   bo x ,   wi th  the   ba c k grou nd   o f  b l a c k   s urf ac e,  wi th   c on s tan t  fl uo r es c en t  l i gh t i ng   an d   ev e nl y   d i s tr i bu ted   throug ho u t  the   gree n  be a n   c off ee   s urfac e,  a nd   d i r ec tl y   pl ac ed   u nd er  a  v erti c al l y   m ou nt ed   c am era.   T he   i ma g e  da t a  proc es s i ng   too l   ap pl i es   a n  In tel   ( R)   C ore  ( T M)  i 3  of  3 2  bi t   C P U  c om pu t er  2.1 0  G hz .  S oft w are  us ed   i s   by   W i nd ows   7  32   b i t  O pe r a ti n g  S y s te m,  wi th  a  s el f - b ui l t  v i s ua l   ba s i c   6 .0  ba s ed   c ol o r   an d  t ex tura l   a na l y s i s   s oft war e,  e qu i pp ed   w i th   W ai k a to  E nv i r on me n t   for  K no w l ed ge   A n al y s i s   ( W E K A )   3.8   [2 2] ,  an d   wi th   Ma t l a b  R2 01 2a   [ 23 ] .   G r ee n  be a n  w i th     a  pred ete r m i n ed   pe r c en t ag e,  i s   pl ac e d  o n  a   p l atf orm  w i th  an   area  of  2 56   c m 2 .  T h e   i m ag e   form at  us ed   i s   a  b i tm ap .  T he   i m ag e  ac qu i s i ti on   de s i g n  i s   de p i c ted   i n  F i gu r e  1.   T hi s   s tud y   ut i l i z es     the  gre en   be a n  of  arab i c a   Lu wak   c of fee   an d   r eg u l ar   arabi c a   c off e e  as   th e  r es ea r c h  ob j ec t.    E ac h  da ta   c ol l ec ti on   i s   ga t he r ed   by   us i ng   1 60   c o ffe e   be an s ,  wh i l e   c al c u l at i ng   th e  pe r c en tag e  of  the   m i x ture  i s   pe r f orme d  i n  un i t  o f  s ee ds .  Mi x e d  pro po r ti o ns   c on s i s t  of :  0% ,  1 0 %,  30 %,   40 % ,  50 %,  70 %,  90 %,  an d  1 00 %  of  Lu wak   c off ee   as   s h own  i n  F i gu r e  2 .  T ota l   ph en o l   tes t  was   me as ure d  us i ng   th e  F o l i n   Ci oc a l teu   me t ho d   [24 ].  T he   pH  me as ur em e nt  was   c arr i ed   ou t  on   c off ee   ex tr ac t u s i n g a   pH m ete r .   T he   i ma ge   i s   c on v erte d  fr o m  RG B   c ol ou r   s pa c e   to  gr ey ,  HS L,  H S V   an d  L * a * b*   c ol ou r   s pa c es   [25 ].   T he   r es ul t   of  fea ture   ex tr ac ti on   i s   th e  c o l or  c o - oc c urr en c e  ma tr i x   ( CCM)   i n  e ac h  c ol or  grou p  ( Red ( RGB) ,  G r ee n (RGB) ,  B l ue (RGB) ,  gr ey ,  Hue,   S at urati on (HSL ) ,   Li g htn es s (HSL) ,  S atu r ati on (HSV) ,  V a l u e (HSV) ,  L* ,  a * ,  a nd   b * ) .  A l Q ai s i   [2 6]   de v e l op ed   di ff erent  me t ho ds   us ed   to   ex tr ac t te x ture  fea t ures  fro m a  c o l or  i m ag e .  T ex ture  v al u es  ex tr ac ted  i n  ea c h  ty p e o f c o l or  ba s ed   on   Har al i c k ’ s   tex ture  an a l y s i s .  T he   r es u l ts   of   i ma g e  d ata   ac q ui s i ti on   pr od uc e   the   12 0   c ol or  an d   tex tural   fea t ures .  Har al i c k ’ s  te x tural  eq ua t i o ns   are as  f ol l ows :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     Comp ute r  v i s i on  f or pur i ty ,  ph en ol ,  an d p H  de t ec ti o n o f  Lu wak  C off e e ... ( Y us uf  He nd r awa n )   3075      = ∑ ∑ 2 [ , ]   ( 1 )        = − ∑ ∑ 2 [ , ]   ( 2 )       = ∑ ∑ ( − ) 2 [ , ]   ( 3 )       = ∑ ∑ [ , ] 1 + | − |   ( 4 )             = ∑ ∑ [ , ] | − |     ≠   ( 5 )         = ∑ ∑ ( − ) ( − ) [ , ] 2   ( 6 )         = 1 2 ∑ ∑ (  [ , ] +  [ , ] )   ( 7 )     = 1 2 ∑ ∑ ( ( − ) 2 [ , ] + ( − ) 2 [ , ] )   ( 8 )          = ∑ ∑ ( + − 2 ) [ , ]   ( 9 )           = N M j i M a x , , [ , ]   ( 1 0 )     where:  P ( i , j )   i s   the   ( i , j ) th   el e me nt   of   a  no r m al i z ed   c o - oc c urr en c e  ma tr i x ,  an d   μ   an d   σ   are    the  m ea n  an d s tan da r d  de v i at i on   of  t he  p i x el  el em en t  g i v en  by  t he  f ol l ow i n g rel ati o ns hi ps :     [ , ] = ( , )   ( 11 )     = ∑ ∑ [ , ]   ( 12 )     = ∑ ( − ) 2 ∑ [ , ]   ( 13 )     where:  N( i , j )   i s   th e  n um be r   c ou nts   i n  t he   i m ag e   wi t h  pi x el   i nte ns i ty   i   fol l ow ed   by   pi x e l     i nte ns i ty   j   at  on e  pi x e l  d i s pl ac em en t to   the   l ef t, a nd   M   i s  th e t ot al  nu mb er  of  p i x el s .   A NN  t op o l og y   op t i mi z a ti on   i s   c on du c te d  by   us i ng   Ma t l ab   R2 01 2 a  s oft w are.  T h e  r es ul ts   of  da t a  ac qu i s i ti on   o f  di gi t al   i ma g e  proc es s i n g  me t ho d s   ob tai ne   52 8  i ma g es   at  a  predet ermi ne d  pe r c en ta ge .   Im ag e   d ata   i s   di v i d ed   i nto   66 . 67 %   as   tr ai ni n g   d ata   a nd   33 . 33 %   as   v al i da t i on   d ata .   T he   d i s tr i b uti on   of  tr a i n i ng   da ta  an d  v al i d ati on   da ta   i s   the   i n i ti al   s t ag e  i n   A N N  [2 7] .  T r ai n i n g   d ata   i s   ap pl i ed   to   up da te   we i g ht s ,   bi as es   an d  s tud y   da t a  p att erns .  T he   ac c urac y   of  th e  mo de l   us es   v al i d ati on   da ta   to   fi nd   ou t   the   a bi l i ty   of   th e  ne tw ork   to   i de nt i fy   ne w   d ata   pa tt erns   [2 8] .  A NN   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   30 7 3 - 3085   3076   mo de l i ng   a pp l i es   th e  ba c k propa ga t i on   n eu r a l   ne tw or k   ( B P NN)   al g orit hm ,  wh i c h   i s   a  po p ul ar  al g orit h m ,  w i d el y   us e d  i n  A NN  [29 ,  3 0] .  B ef ore  p erfor mi n g  A NN   mo d el i ng ,   i np ut   an d  ou t pu t  da ta  are no r m al i z ed   to  r an ge   of  - 1 a nd   1.    Inp ut  l ay ers   i nc l ud e  c ol ors   a nd   tex tura l   fe atu r e s .  T he   ou tp ut  l ay er  ex pres s es     the   pe r c en tag e  of  pu r i ty ,  tot al   ph en o l   an d  pH  i n  Lu w ak   c off ee .  D es i gn i n g  the   b es t  A NN  to po l og y   i s   ac c om pl i s he d  thro ug h  s en s i ti v i ty   an a l y s i s   wi th  a   v arie ty   of  l ea r n i ng   f un c ti on s ;  ac ti v at i o n  fun c ti on ;  l ea r n i n g  r ate   an d  mo m en tu m  ( 0. 1,  0. 5,  0. 9);  hi d de n  l ay er  ( 1,   2);  h i dd en   l ay er  no d e  ( 10 ,  20 ,  30 ,   40 )   wi th   the   l owes t   v al i da t i o n  of  MS E   pa r a me t er.  T h i s   s tud y   form ul a tes   t he   3  ac t i v at i on   fun c ti on s  i . e.  p urel i n,  ta ns i g , a nd  l o gs i g  [31 ] .           F i gu r e  1.  D es i gn  of   i m ag e  ac qu i s i ti o n s y s tem         ( a)       ( b)       ( c )       ( d)       ( e)     ( f)     ( g)     ( h)     F i gu r e  2.  M i x ture  of  L uwak   ( c i v et)  c off ee   an d r eg u l ar c off ee :   ( a) 0%; ( b) 10 %; ( c )  30 %; ( d) 40%; ( e)  50 %;  ( f)   70 %; ( g) 90%; ( h)  10 0 %       3.  Re sult s  a nd  An aly s is   T he   fe atu r e   ex tr ac ti on   r e s ul ts   i n   12 0  c o l or s   an d  t ex tural   fea t ures   wh i c h  r e pres en t   i nfo r ma t i on   r e l at ed   t o  th e  i ma ge   ( a  m i x ture  of   Lu w ak   c off ee   a nd   r e gu l ar  gree n  b ea n  i n  v ari ou s   pe r c en ta ge s ) .  T h e  ma i n   pr ob l em   em erges   tha t   n ot  al l   c ol or  an d   tex t ural   fe atu r es   are  c ap ab l e   of   predi c t i ng   de p en d en t  v ar i ab l e  or  ob j ec ti v e  fun c t i o n.  T hi s   s tag e  i s   i nte nd e d  to  fi nd   o ut    the   fea tures   aff ec t i ng   ei t h er  d ep e nd e nt  v aria b l e  or   ob j ec ti v e  fun c t i on .  F e atu r e  s el ec ti o n  i s   c on du c te d  by   prepr oc es s i n g  da ta  i n  da t a  m i n i ng .  S el ec ti on   of   fea tures   b ec om e s   an   i mp ortant   s tag e  t o  s pe ed   up   the   mo d el i ng   proc es s   an d  to   fac i l i ta te  th e  d es i g n  of   to ol s .  T h e  ma i n  p urpos e  of  fe atu r e  s e l ec t i on   i s   t o  pr ev en t  ov erf i tt i ng ,  as   c h arac teri z ed   by   h i gh   M S E   v a l i da ti on ;   to   r ed uc e   tr ai n i ng   t i me   a nd   to   i mp r ov e  m od e l   ac c urac y   [32 - 34] .   T he   r es e arc h  r es u l ts   o f  t he   K arabu l ut   [3 5]   pres en te d   th at  f ea tur e  s el e c ti on   mi gh t   i nc r ea s e  ac c urac y   by   15 .5 5%  i n   A NN,  Na i v e  B ay es ,  an d  J 48   Dec i s i on   T r ee   mo d el i n g.  T hi s   s tud y   em p l oy s   6  at tr i bu t e  ev a l ua t ors ,  s uc h  as :  Cfs   S ub s e t,   Cor r el at i o n  A ttri bu te ,  O ne   R  A ttr i bu te,   Re l i e fF,  G a i n  R ati o   A t tr i b ute ,   an d  G a i n   Inf o   A ttr i bu t e.  T hi s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     Comp ute r  v i s i on  f or pur i ty ,  ph en ol ,  an d p H  de t ec ti o n o f  Lu wak  C off e e ... ( Y us uf  He nd r awa n )   3077   s tud y   ap p l i es   fi l ter  m od e l   t o  fi n d  ou t  t he  fea t ure  s el e c ti on .  T h e  fi l t er  mo d el   w hi c h  i s   fas t  an d  s i mp l e ,  as s es s es   r el ev an t   fea t ures   by   k no w i ng   th e   i ntri ns i c   n atu r e  of  d ata .   F i l ter  me t ho d  al g orit h ms   r an k   f ea t ures   ba s ed   on   th ei r   pr ox i m i t y   to  th e  c l as s .  T he   f i l te r   me th od   ha s     the  a dv an t ag es  o f  be i n g a  f as t a nd  s i mp l e  c om p uti ng   me th od  [ 36 ,  37 ] .   T he   fea ture  s el ec ti o n  ou tpu t  for  di g i ta l   i ma ge   da ta  i s   i n  the   to p  10   r a nk   for  eff i c i en c y   an d  s i mp l i f i c ati on   of  A NN  i n pu t.   A fte r   ob t ai n i n g  the   to p  10   r an k ,  the   i np ut  da t a  i s   t he n  m od e l e d  by   us i ng   A NN  to  s e l ec t   th e  i n pu t  whi c h  pr od uc es   the   l o wes t  M S E   v a l i da t i on .   A NN   s tr uc tures   us ed   are:   the  4 0  no de s   i n  1 st   hi d de n  l ay er  an d  40   no de s  i n  2 nd   hi dd e n  l ay er ;   ac ti v at i on   fun c ti o n  us ed   i n  hi d de n  l ay er  a nd   ou t pu t   l ay er  was   t an s i g ;   tr a i n l m   as   l ea r n i n g  fu nc ti o n ;   l e arni ng   r ate   of   0.1   an d   mo m en tu m  of   0.9 .   T ab l e   1  s ho ws   t he   R ed (RGB)   s um   m ea n ,  wh i c h   ha s   a  s tr on g  c orr el at i o n   wi th    the   pe r c en t ag e   o f   r e gu l ar  c off ee   m i x tures   i n   L uwak   c o ffe e   we i gh i n g  of  0.2 35 9 9.  A fte r   ob t ai ni ng   the   we i g hts   an d  r ati ng s ,  t he   da ta  i n  T a bl e  1  are  m od e l ed   by   us i n g  A N N  to  f i nd   ou t  fe atu r es   whi c h   c a n  pre di c t  tot a l   ph e no l ,   pH,   an d  th e  p erc en ta g e  of  r eg u l ar  c off ee   mi x es   i n   Lu w ak   c off ee   wi th   th e  l ow es t  MS E   v a l i da t i on   p arame ter.  A NN   o utp ut  for  d i g i ta l   i m ag e   d ata   fe atu r e  s el ec ti on   i n   T ab l e  2  s ho ws   tha t  w he n  t he   12 0  c ol or  an d  tex tura l   f ea tures   are  us e d  as   A NN  i np uts ,  th ere  i s   no   v a l ue   d ue   t o  ne tw ork   err ors .  T hi s   i s   d ue   to  i nc o mp a ti b i l i ty   of   th e  tr a i n l m   l e arni n g  fu nc ti o n  w i th   the  a mo u nt  o f i np u t d a ta.   T hu s ,   fe atu r e s e l ec t i on   r e ma i ns   ne c es s ary   to  be   pe r for me d .    T he   r es ul ts   of  f ea ture   s el ec ti on ,  pres en t   5  da t a  i np uts   c orr el ati ng   w i th   the   pe r c en t ag e  of  r eg ul ar  c off ee   mi x es   i n  Lu w ak   c off ee .  T he   f i v e  d ata   r es ul ts   fr om   f ea ture  s e l ec t i on   are  l ab el ed   as   tex ture  f ea tur es .  E x tr ac ti o n  of  i m ag e   fea tures   i s   b as ed   o n  CC M.  T h e  fr e q ue nt l y   ap pl i ed   c on v en ti on a l   m eth o d  i n  t ex ture  an a l y s i s   is   the   gray   l ev el   c o - oc c urr en c e  ma tr i x   ( G LCM) ,  wh i c h  i s   a p o pu l ar me tho d f or r e pre s en ti n g t ex t ure fe atu r es   as   de v el op e d b y  Harr a l i c k .    F i gu r e   3   de pi c ts   t he   r el a ti o ns hi p   of   r eg ul ar   c off e e  mi x ture  p erc en ta ge   i n   L uwak   c off ee   wi th   Re d (RGB)   s um   me an .   T he   r es u l ts   s ho w  t ha t   the   Red (RGB)   s um   m ea n   de c r e as e s   al on g   w i th  the  i nc r ea s i ng   pe r c en t ag e  of  Lu wak   c off ee .  T he   v a l ue   of  th e  t ex tural   fea ture  R ed ( RGB)   s um   me a n   s tat es   the   av erag e  nu mb e r   of  r ed   v a l ue s   i n  th e  i ma ge   ( the   hi gh er  t he   v a l ue   o f  Red (RG B)   s um   mean ,  the   av er ag e  n um b er  of  r ed s   i n  th e  tex tura l   fea ture   w i l l   b e  great er) .  F i gu r e  3   s ho ws     the  t ex tural   fea t ure R ed (RGB )   s um  m ea n  of   1 00 %   Lu w ak   c off ee   was  l ower t ha n  0%  Lu wak   c off ee .    F i gu r e   4   s h ows   V al ue (HS V)   s um   m ea n   i n  wh i c h  the   v al ue   d ec r ea s es   w i th   the   i nc r ea s e  i n   the   p erc en ta ge   o f  Lu wak   c off ee .  T ex tura l   fe atu r e  V a l u e (HSV)   s um   me an   v a l ue   s t at es   the   av er ag e   nu mb er  of  v al u e  i n  t he   i ma ge   ( th e  hi gh er  th e  v al ue ,  the   t ex tural   f ea t ure   w i l l   be   gre ate r ) .    T he   tex ture   v al u e  s tat es   th e  am ou nt  of  l i g ht  r ec e i v ed   by   the   ey e  r eg ard l es s   of   the   c ol or.  T hi s   i s   i n  ac c ord an c e  w i th   th e   c ol o r   of  Lu wak   c off e e  a nd   r e gu l ar  c off ee   wh i c h  c an   be   ob s erv ed   v i s ua l l y .  Lu wak   c off ee   us ed   i n  th e  s tud y  ha s   a d ark er c ol or t ha n   i n  r e gu l ar c off ee ,  aff ec t i n g  the  v a l ue  s um   mean  to  d ec r ea s e  a l on g  w i th  t he   i nc r ea s e  i n  th e  pe r c en ta ge   of  Lu w ak   c off ee .  F i gu r e  5   s ho ws   S atu r ati on (HSL)   s um   me a n   i n  w hi c h   the   v al ue   de c r ea s es   a l on g  w i th   th e  i nc r ea s e  i n     the   pe r c en tag e  of  Lu wak   c off ee .  S at urat i on (H SL)   s um   me an   v a l ue   s ta tes   the   av er ag e  n um b er  of  s atu r ati on   v al ue   i n  the   i m ag e   ( the   hi g he r   th e  v al u e ,   the   grea ter  the   a mo un t  of  s atu r at i on ) .    F i gu r e  6   s ho ws   B l ue (RGB)   v aria nc e  w hi c h  de c r ea s es   wi th  the   i nc r ea s e   i n   the   pe r c en ta ge   of   Lu wak   c off ee .  B l ue (R GB)   v a r i an c e  s h ows   v aria t i o ns   i n   c o - oc c urr en c e  ma tr i x   el e me nts .  I ma ge s   wi th  s ma l l   c o l or  de gree  t r an s i ti on s   wi l l   h av e  l i ttl e  v aria nc e.  If  t he   v aria nc e  v al ue   i s   hi g h,     the   d eg r ee   of  c ol or  of  th e  i ma ge   wi l l   s pre ad .  V ari an c e  i s   the   s u m  of  s q ua r es   of   di ff erenc es   i n  i nte ns i ty   a mo ng   t he   ne i gh bo r i n g  p i x el s .   F i g ure  6   s ho ws   tha t   Lu w ak   ( c i v et)  c off ee   gre en   be an   ( 10 0%)   ha v e  a  l es s   di ffu s e d   bl u e  c ol or ,   wh i l e  green  b ea n  i n  Lu wak   c off e e   ( 0%)   ha s   a  di ffu s e d   bl u e  c o l or.  F i gu r e   7   s ho ws   the   Hue   v ari an c e  whi c h  i nc r ea s es   al on g   w i t h   t he   i nc r ea s e   i n     the   pe r c en tag e  of  Lu wak   c off ee .  F r om   the   gr ap h,  i t  i s   ob v i ou s   th at  Lu w ak   c off ee   ( 10 0%)   ha s   a  mo r e d i ff us e d   H ue  c o l or th an   th e  L uwak   c off ee   ( 0%) .   A NN  m od e l i ng   pr od uc es   predi c t i v e  ou t pu t,  wei gh t  an d  b i as   wh i c h  i s   o pti ma l   i n   es ti ma ti n g  t he   p erc en ta ge   of  pu r i ty ,  to tal   ph en o l   an d  pH.  T h e  m os t  i mp orta nt  s t ep   i n  d es i g ni n g   A NN  s tr uc ture   i s   th e  s el ec ti on   of  op t i ma l   w ei g hts   an d  bi as es   am on g   ne ur on s   wi t h   h i gh   ge ne r al i z ati on s   [38 ] .  T he   s el ec te d  A N N  s tr ue c ture   i s   pres en te d   i n  F i gu r e  8.  T h e   i ni t i a l   s tag e  i n  de s i g ni n g  A NN   s tr uc ture   i s   a  tr a i ni ng   err or  of   th e  l ea r ni ng   fun c t i on .   L ea r n i ng   fun c t i on   p l ay s     a  r ol e  i n  c ha ng i ng   we i gh ts   an d  bi as es   du r i ng   tr ai n i n g.  A NN  mo d e l i ng   r es ul ts   c o ns i s t  of   wei gh ts   an d  bi as es   tha t  af fec t  M S E   v al i da t i on .  F or  t hi s   r e as on ,   a  tr a i n i ng   err or  of   the   l ea r n i ng   fun c t i on   i s   c arr i ed   ou t .  T he   r es ea r c h  r es ul ts   of  S ha r m a  an d   V en ug o pu l an   [3 9]   a nd   A gg arw al   an d    Raj en dra  [40]   po i nt  ou t   tha t  th e  l ea r n i n g f u nc ti o n i nfl ue nc es  A NN  pe r form an c e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   30 7 3 - 3085   3078   T ab l e  1.  F ea ture   S el ec t i on   of  Di gi t al   Ima ge  D ata   N o .   A t t r ibu t e   E v a lua t o r   S e a r c h   Met h o d   I mag e   Fea t u r e s   W e igh t   R a n k   1.   C f s   S u b s e t   E v a lua t o r   B e s t   F irs t   R e d (R G B)   E n t r o p y   -   1   H u e   C o n t r a s t   -   2   H u e   I n v e r s e   -   3   H u e   C o r r e lat ion   -   4   S a t u r a t ion (H SL )   C o r r e lat ion   -   5   S a t u r a t ion (H S V)   C o r r e lat ion   -   6   R e d (R G B)   S u m   Mea n   -   7   H u e   S u m   Mea n   -   8   S a t u r a t ion (H SL )   S u m  Mea n   -   9   S a t u r a t ion (H S V)   S u m   Mea n   -   10   Gr e e d y   S t e p w is e   R e d (R G B)   E n t r o p y   -   1   H u e   C o n t r a s t   -   2   H u e   I n v e r s e   -   3   S a t u r a t ion (H SL )   C o r r e lat ion   -   4   S a t u r a t ion (H S V)   C o r r e lat ion   -   5   R e d (R G B)   S u m   Mea n   -   6   H u e   S u m   Mea n   -   7   S a t u r a t ion (H SL )   S u m  Mea n   -   8   S a t u r a t ion (H S V)  S u m  Mea n   -   9   B lue (R G B )   V a r ian c e   -   10   2.   C o r r e lat ion   A t t r ibu t e   E v a lua t o r   R a n k e r   Gr e e n (R G B)   S u m   Mea n   0 . 3 2 4   1   Gr e y   S u m  Mea n   0 . 3 2 4   2   R e d (R G B)   S u m   Mea n   0 . 3 2 3   3   V a lue (H SV)   S u m   Mea n   0 . 3 2 3   4   L igh t n e s s (H SL )   S u m   Mea n   0 . 3 2 3   5   L (L a b )   Mea n   0 . 3 1 8   6   B lue (R G B )   V a r ian c e   0 . 3 1 7   7   L igh t n e s s (H SL )   V a r ian c e   0 . 3 1 7   8   B lue (R G B )   C lu s t e r   0 . 3 1 6   9   Gr e y   V a r ian c e   0 . 3 1 6   10   3.   On e   R   A t t r ibu t e   R a n k e r   S a t u r a t ion (H SL )   S u m  Mea n   6 5 . 5 3 0   1   H u e   H o mog e n e it y   6 1 . 9 3 2   2   H u e   I n v e r s e   6 1 . 9 3 2   3   H u e   E n e r g y   6 1 . 9 3 2   4   H u e   C o n t r a s t   6 0 . 7 9 5   5   H u e   S u m   Mea n   6 0 . 6 0 6   6   H u e   E n t r o p y   5 9 . 8 4 8   7   H u e   V a r ian c e   5 7 . 5 7 6   8   B lue (R G B )   V a r ian c e   5 6 . 0 6 1   9   H u e   C lus t e r   5 5 . 3 0 3   10   4.   R e li e f F   R a n k e r   R e d (R G B)   S u m   Mea n   0 . 2 3 6   1   V a lue (H SV)   S u m   Mea n   0 . 2 3 5   2   S a t u r a t ion (H SL )   S u m  Mea n   0 . 2 3 4   3   B lue (R G B )   V a r ian c e   0 . 2 3 1   4   H u e   V a r ian c e   0 . 2 3 1   5   Gr e y   S u m  Mea n   0 . 2 2 7   6   L igh t n e s s (H SL )   V a r ian c e   0 . 2 2 7   7   Gr e y   V a r ian c e   0 . 2 2 5   8   Gr e e n (R G B)   V a r ian c e   0 . 2 2 5   9   Gr e e n (R G B)   S u m   Mea n   0 . 2 2 3   10   5.   Ga in  R a t io  A t t r ibu t e   E v a lua t o r   R a n k e r   Gr e y   S u m  Mea n   0 . 7 1 6   1   R e d (R G B)   S u m   Mea n   0 . 6 9 8   2   L igh t n e s s (H SL )   S u m   Mea n   0 . 6 8 8   3   V a lue (H SV)   S u m   Mea n   0 . 6 8 3   4   Gr e e n (R G B)   S u m   Mea n   0 . 6 8 2   5   V a lue (H SV)   V a r ian c e   0 . 6 6 5   6   S a t u r a t ion (H SL )   S u m  Mea n   0 . 6 6 3   7   L igh t n e s s (H SL )   V a r ian c e   0 . 6 6 2   8   Gr e y   V a r ian c e   0 . 6 4 3   9   Gr e y   C lu s t e r   0 . 6 4 0   10   6.   I n f o   Ga in  A t t r ibu t e   E v a lua t o r   R a n k e r   S a t u r a t ion (H SL )   S u m  Mea n   2 . 0 8 2   1   H u e   I n v e r s e   2 . 0 1 0   2   H u e   C o n t r a s t   1 . 9 1 9   3   H u e   E n e r g y   1 . 9 1 9   4   H u e   E n t r o p y   1 . 9 0 8   5   H u e   H o mog e n e it y   1 . 8 8 3   6   H u e   C o r r e lat ion   1 . 8 7 2   7   H u e   S u m   Mea n   1 . 8 5 2   8   H u e   V a r ian c e   1 . 8 3 8   9   H u e   C lus t e r   1 . 8 0 8   10   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     Comp ute r  v i s i on  f or pur i ty ,  ph en ol ,  an d p H  de t ec ti o n o f  Lu wak  C off e e ... ( Y us uf  He nd r awa n )   3079   T ab l e  2.   A NN  P erf ormanc e   u s i ng  Co l ou r   an d T ex tural   F ea ture  S e l ec t i on   N o .   A t t r ibu t e   E v a lua t o r   S e a r c h   Met h o d   I n p u t   MS E   Tr a inin g   MS E   V a li d a t ion   1.   -   -   A ll   Fea t u r e   ( 1 2 0   I n p u t s )   -   -   2.   C f s   S u b s e t   E v a lua t o r   B e s t   F irs t       Fea t u r e   r a n k   1 ~2   0 . 0 0 9 9   0 . 1 0 9 4   Fea t u r e   r a n k   1 ~3   0 . 0 0 9 8   0 . 2 4 8 5   Fea t u r e   r a n k   1 ~4   0 . 0 0 9 0   0 . 7 9 2 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~5   0 . 0 0 9 8   0 . 1 7 4 0   Fea t u r e   r a n k   1 ~6   0 . 0 0 9 9   0 . 0 9 7 3   Fea t u r e   r a n k   1 ~7   0 . 0 0 8 3   0 . 0 8 0 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~8   0 . 0 1 0 0   0 . 1 2 3 9   Fea t u r e   r a n k   1 ~9   0 . 0 0 7 9   0 . 3 2 2 0   Fea t u r e   r a n k   1 ~1 0   0 . 3 2 0 4   0 . 6 6 0 5   Gr e e d y   S t e p w i s e   Fea t u r e   r a n k   1 ~2   0 . 0 0 9 9   0 . 1 0 9 4   Fea t u r e   r a n k   1 ~3   0 . 0 0 9 8   0 . 2 4 8 5   Fea t u r e   r a n k   1 ~4   0 . 0 0 9 8   0 . 1 1 6 7   Fea t u r e   r a n k   1 ~5   0 . 0 0 8 4   0 . 2 6 4 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~6   0 . 0 0 8 8   0 . 3 5 8 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~7   0 . 0 0 9 8   0 . 1 2 4 5   Fea t u r e   r a n k   1 ~8   0 . 0 0 6 0   0 . 3 2 1 3   Fea t u r e   r a n k   1 ~9   0 . 0 0 9 3   0 . 1 6 9 9   Fea t u r e   r a n k   1 ~1 0   0 . 0 0 6 2   0 . 1 8 5 3   3.   C o r r e lat ion   A t t r ibu t e   E v a lua t o r   R a n k e r   Fea t u r e   r a n k   1 ~2   0 . 0 0 9 9   0 . 2 8 7 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~3   0 . 0 1 0 0   0 . 4 0 9 0   Fea t u r e   r a n k   1 ~4   0 . 0 0 9 7   0 . 1 7 8 9   Fea t u r e   r a n k   1 ~5   0 . 0 1 0 0   0 . 2 6 7 4   Fea t u r e   r a n k   1 ~6   0 . 0 0 9 7   0 . 0 6 2 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~7   0 . 0 0 9 7   0 . 0 9 1 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~8   0 . 0 1 0 0   0 . 0 6 8 4   Fea t u r e   r a n k   1 ~9   0 . 0 0 9 9   0 . 0 6 7 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~1 0   0 . 0 8 0 3   0 . 3 2 4 6   4.   On e   R   A t t r ibu t e   R a n k e r   Fea t u r e   r a n k   1 ~2   0 . 0 0 8 8   0 . 3 9 1 9   Fea t u r e   r a n k   1 ~3   0 . 0 0 9 7   0 . 5 3 2 5   Fea t u r e   r a n k   1 ~4   0 . 0 0 8 2   0 . 7 7 6 0   Fea t u r e   r a n k   1 ~5   0 . 0 0 9 1   0 . 3 9 6 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~6   0 . 0 0 4 8   0 . 9 0 2 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~7   0 . 0 0 9 8   0 . 2 6 4 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~8   0 . 0 0 8 6   0 . 1 0 9 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~9   0 . 0 0 9 6   0 . 1 2 4 9   Fea t u r e   r a n k   1 ~1 0   0 . 0 0 9 7   0 . 1 6 2 2   5.   R e li e F   R a n k e r   Fea t u r e   r a n k   1 ~2   0 . 0 1 3 5   0 . 0 6 8 9   Fea t u r e   r a n k   1 ~3   0 . 0 1 0 0   0 . 0 8 7 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~4   0 . 0 0 9 8   0 . 0 8 2 6   Fea t u r e   r a n k   1 ~5   0 . 0 0 9 7   0 . 0 4 9 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~6   0 . 0 0 9 4   0 . 0 5 5 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~7   0 . 0 0 9 5   0 . 0 5 6 9   Fea t u r e   r a n k   1 ~8   0 . 0 0 9 8   0 . 0 5 4 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~9   0 . 0 0 9 7   0 . 2 6 1 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~1 0   0 . 3 0 9 9   0 . 3 9 3 7   6.   Ga in  R a t io  A t t r ibu t e   E v a lua t o r   R a n k e r   Fea t u r e   r a n k   1 ~2   0 . 0 0 9 9   0 . 1 5 2 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~3   0 . 0 0 9 9   0 . 1 0 1 4   Fea t u r e   r a n k   1 ~4   0 . 0 1 0 0   0 . 1 7 4 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~5   0 . 3 9 7 0   0 . 9 2 8 7   Fea t u r e   r a n k   1 ~6   0 . 0 1 0 0   0 . 0 9 0 0   Fea t u r e   r a n k   1 ~7   0 . 0 0 9 8   0 . 0 5 8 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~8   0 . 0 0 9 9   0 . 0 5 3 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~9   0 . 0 0 9 9   0 . 0 5 6 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~1 0   0 . 0 0 9 5   0 . 1 4 3 2   7.   I n f o   Ga in  R a t io   A t t r ibu t e   E v a lua t o r   R a n k e r   Fea t u r e   r a n k   1 ~2   0 . 0 0 9 5   0 . 5 3 4 8   Fea t u r e   r a n k   1 ~3   0 . 0 0 9 5   0 . 1 4 5 2   Fea t u r e   r a n k   1 ~4   0 . 0 0 9 9   0 . 4 1 1 6   Fea t u r e   r a n k   1 ~5   0 . 0 0 9 7   0 . 6 4 3 7   Fea t u r e   r a n k   1 ~6   0 . 0 0 9 9   0 . 1 1 6 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~7   0 . 0 0 9 8   0 . 1 7 8 7   Fea t u r e   r a n k   1 ~8   0 . 0 1 0 0   0 . 1 5 6 1   Fea t u r e   r a n k   1 ~9   0 . 6 2 3 1   0 . 2 7 9 7   Fea t u r e   r a n k   1 ~1 0   0 . 0 0 9 7   0 . 2 6 1 8       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   30 7 3 - 3085   3080       F i gu r e  3.  T h e rel ati on s h i p  o f  Lu w ak   c off ee  pu r i ty  to   r e d ( RGB)   s um   me a n           F i gu r e  4.  R el a ti o ns hi p o f   Lu wak   c off ee  pu r i ty  to   v a l ue ( H SV)   s um  m ea n           F i gu r e  5.  T h e rel ati on s h i p  o f  Lu w ak   c off ee  pu r i ty  to   s at urati o n (HSL)   s u m m ea n           F i gu r e  6.  R el a ti o ns hi p o f   Lu wak   c off ee  pu r i ty  to   b l u e (RG B)   v aria nc e   1 3 7 , 8 6 1 3 5 , 2 5 1 3 4 , 2 4 1 3 3 , 7 2 1 3 1 , 9 5 1 2 8 , 0 9 1 2 3 , 2 2 1 2 2 , 0 7 0% 10% 30% 40% 50% 70% 90% 100% R e d( R GB )   S um   M e a n P e rc e nt a ge  of   C i v e t   C of f e e 1 3 7 , 5 4 1 3 4 , 9 8 1 3 3 , 9 8 1 3 3 , 4 9 1 3 1 , 7 5 127, 93 1 2 3 , 1 1 1 2 1 , 9 7 0% 10% 30% 40% 50% 70% 90% 100% V a l ue( H S V )   S um   M e a n P e rc e nt a ge  of   C i v e t   C of f e e 5 1 , 7 4 4 9 , 7 7 49, 01 4 7 , 8 8 4 7 , 0 9 4 4 , 7 0 4 2 , 4 7 4 0 , 9 5 0% 10% 30% 40% 50% 70% 90% 100% Sat ura t i on( H SL)   Sum   M e a n P e rc e nt a ge  of   C i v e t   C of f e e 8 8 9 , 9 9 8 7 6 , 2 8 8 6 1 , 7 0 8 5 7 , 6 5 831, 06 7 8 9 , 2 6 7 1 7 , 5 6 6 8 2 , 4 1 0% 10% 30% 40% 50% 70% 90% 100% B l ue( R GB )   V a ri a nce P e rc e nt a ge  of   C i v e t   C of f e e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     Comp ute r  v i s i on  f or pur i ty ,  ph en ol ,  an d p H  de t ec ti o n o f  Lu wak  C off e e ... ( Y us uf  He nd r awa n )   3081       F i gu r e  7.  R el a ti o ns hi p o f   l u wak   ( c i v et )  c off ee  pu r i ty  to   hue  v ari an c e           F i gu r e  8.  A NN s tr uc ture  wi t h 5  s e l ec ted  i n pu t  pa r a me t er i m ag es  f or es ti ma t i ng   th e p erc en t ag e o f  Lu wak   ( c i v et) c off ee   mi x tur e,  tot al   ph e no l  an d p H       T ab l e   3  pres en ts   tr a i n l m  a s   the   s el ec ted   l e arni ng   f un c ti on   w hi c h   prod uc es   the   l owes t  MS E   v a l i da t i on .   T r ai nl m  i s   a  l e arni ng   fun c t i on   th at  u pd at es   th e  w ei gh ts   an d   b i as es   ba s e d  on   La v en b erg  M arqua dt  o pti mi z at i on .  T r a i n l m  i s   c ate go r i z ed   as   the   f as tes t  al go r i th m  a nd   i s   r ec om me nd e d  as   the   fi r s t   s up erv i s i on   al go r i t hm   de s pi te  en t ai l i ng   mo r e   me m ory   tha n   ot he r   al g orit h ms .  T r ai n l m  i s   proc ee de d  by   us i n g  J ac ob i an   M atri x   c al c u l at i o ns ,  whi l e  ne twork   pe r forma nc e  i s   me as ured  fr om   MS E .  T r ai nl m  i s   de s i gn ed   t o  ha v e  a  tw o - l ev e l   t r ai ni ng   s pe ed ,  whi c h  i s   fas ter  wi t ho u t  c al c ul at i n g  the   H es s i an   ma tr i x .  A fte r   o bta i ni ng   t he   b es t  l e arni n g  fun c t i on   tha t  g i v es   the   l owes t  M S E   v al i d ati on ,  t he n  tr a i n i ng   err or  i s   ma na ge d  i n  th e  ac ti v a ti on   f un c ti on   as   i l l us tr ate d i n Tab l e  4.    T he   r es ul ts   of  t he   tr a i ni ng   err or  s ho w  tha t  t he   ta ns i g  fun c ti on   i n  the   h i d de n  l ay e r   an d  pu r el i n   i n  t he   ou t pu t   l ay er  gi v es   t he   l o wes t  MS E   v a l i da ti on .   P urel i n   ac ti v a ti o n  f un c ti o n  i s   o nl y   us ed   i n   th e  o utp ut  l ay er.   P ure l i n   pro du c es   y = x ,  w hi c h   c an n ot  s o l v e   no n - l i ne a r   prob l em s   on   hi d de n  l ay er  no de s .  A NN   mo de l   i s   i de nti c a l   to  f i n di n g  the   r e l at i o ns hi p  of  n on - l i ne ar  da ta   be twe en   i np ut  an d  ou t pu t.   F or  thi s   r ea s on ,  ac t i v ati on   fun c ti o n s   s uc h  as   tan s i g  an d  l og s i g  are   r ec om me nd e d  i n  t he   hi dd en   l ay er.  T r a i n i ng   err or  ac ti v ati on   fun c t i on   i s  pe r form ed   b ec au s e   i t   aff ec ts   MS E   v al i da t i o n.  Res ea r c h  by   Chan g  an d   Chun g  [ 41 ]  s ho ws   th at   the   r es ul ts   of    the   s en s i ti v i ty   an a l y s i s   in   t he   ac ti v a ti o n  fu nc ti o n ,   a ffe c t  the   pe r f orma nc e  of  A N N  i n  produc i ng     2 6 6 , 5 6 3 4 0 , 9 9 3 6 5 , 2 0 4 1 2 , 9 5 4 5 3 , 3 0 5 2 1 , 9 6 6 1 4 , 5 5 6 3 9 , 2 9 0% 10% 30% 40% 50% 70% 90% 100% H ue  V a ri a nce P e rc e nt a ge  of   C i v e t   C of f e e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   30 7 3 - 3085   3082   the   l owes t  MS E   v al i d ati on .  T he   u ns ui t ab l e  ac t i v ati o n  fun c t i on   c a us es   an   i nc r ea s e  i n  M S E   v al i d ati on .   A f ter  o bta i n i ng   t he   b es t  ac t i v ati on   fun c t i on ,   A NN   s tr uc ture   i s   furt he r   d es i gn ed   w i th   a   v arie ty  of   l ea r ni n g rat es , h i dd en  l ay er  no d es , a n d t h e  nu mb er of  hi dd e n l ay ers .   T ab l e  5  s ho ws   th e  be s t  s tr uc ture  wh i c h  i s   th e  5 - 30 - 40 - 3  wi t h  l e arni ng   r at e  of  0. 1  an d   mo m en tu m  of  0.5 ,  w hi c h  p r od uc es   MS E   v al i d ati on   of   0.0 44 2.  De term i na t i o n  of  t he   nu mb er  o f   hi d de n  l ay er  no de s   an d  t he   nu mb er  o f  hi dd e n  l ay e r s   pl ay s   as   the   mo s t  i mp ortant  s ta ge   i n  de s i g ni n g  A N N   s tr uc ture.  T he   r es ul ts   s ho w  t ha t  tw o  hi d de n  l ay ers   c an   pred i c t  the   o utp u t  v aria b l e  wh i c h  i s   be tte r   th a n  1  hi d de n  l ay er,  du e  t o  th e  2 - hi d de n - l ay er  ab i l i ty   to  s ol v e  no n - l i ne ar  probl em s   whi c h   i s   b ett er   th an   1  hi d de n  l ay er.   How ev er,  m ore  hi d de n  l ay ers   h i n de r   the   c o mp ut er  r un ni ng .  T he r efo r e,  th e  h i d de n  l ay er  s en s i ti v i ty   a na l y s i s   i s   ne ed e d.  In  thi s   s tu dy ,   the   m ax i m um   nu mb er  of   h i dd en   l ay ers   i s   de term i n ed ,   as   K ars ol i y a   [42 ]   s tat ed   t ha t   th e  2 - h i d de n - l ay ers   c an   s ol v e  no n - l i ne ar  prob l em s .   S en s i ti v i ty   an a l y s i s   of  l e a r ni n g  r ate   an d   mo me n tu m  i s   r eq ui r e d  be c au s e  bo th  of  t he s e  i n di c ato r s  pl ay  a  r o l e  i n c ha ng es  of  we i g ht  a nd  b i as  d urin g t r ai ni ng .       T ab l e  3.  Tr a i n i ng   E r r or  b as ed   o n  Le arni ng  Fu nc ti on   N o .   L e a r n ing   Fun c t ion   R  t r a inin g   R  v a li d a t ion   MS E   t r a inin g   MS E   v a li d a t ion   1.   Tr a inc g b   ( C o n jug a t e   Gr a d ien t   B P   w it h   P o w e l l  –   B e a le  R e s t a r t )   0 . 9 8 8 9 1   0 . 9 8 2 3 1   0 . 0 1 0 0   0 . 0 4 8 2   2.   Tr a inc g f   ( C o n jug a t e   Gr a d ien t   B P   w it h   Fle t c h e r   R e e v e s   U p d a t e )   0 . 9 8 8 8 2   0 . 9 8 8 4 9   0 . 0 1 0 0   0 . 0 5 1 7   3.   Tr a inc g p   ( C o n jug a t e   Gr a d ien t   B P   w it h   P o lak   R ibie r e   U p d a t e )   0 . 9 8 8 8 5   0 . 9 8 7 1 3   0 . 0 1 0 0   0 . 0 4 8 8   4.   Tr a ing d   ( Gr a d ien t   D e s c e n t   B P )   0 . 9 8 3 0 6   0 . 9 8 8 8 4   0 . 0 1 5 1   0 . 0 5 0 9   5.   Tr a ing d a   ( Gr a d ien t   D e s c e n t   w it h   A d a p t iv e   L e a r n ing   R a t e   B P )   0 . 9 8 3 0 2   0 . 9 8 7 9 2   0 . 0 1 5 2   0 . 0 5 1 8   6.   Tr a ing d m  ( Gr a d ien t   D e s c e n t   w i t h   Momen t u m  B P )   0 . 9 8 8 8 3   0 . 9 8 8 3 6   0 . 0 0 9 6   0 . 0 5 3 4   7.   Tr a ing d x   ( Gr a d ien t   D e s c e n t   w it h   Momen t u m  A d a p t i v e   L e a r n ing   R a t e   B P )   0 . 9 8 6 8 0   0 . 9 8 8 7 6   0 . 0 1 1 8   0 . 0 5 0 8   8.   Tr a inlm  ( L a v e n b e r g   Mar q u a d t   B P )   0 . 9 9 0 8 5   0 . 9 8 9 3 2   0 . 0 0 9 2   0 . 0 4 6 4   9.   Tr a ino s s   ( On e   S t e p   S e c a n t   B P )   0 . 9 8 8 8 7   0 . 9 8 7 7 2   0 . 0 1 0 0   0 . 0 5 4 2   10.   Tr a inr p   ( R e s il ien t   B P )   0 . 9 8 8 8 5   0 . 9 8 7 2 9   0 . 0 1 0 0   0 . 0 4 7 4   11.   Tr a ins c g   ( S c a led   C o n jug a t e   Gr a d i e n t   B P )   0 . 9 8 8 8 7   0 . 9 8 6 5 0   0 . 0 1 0 0   0 . 0 5 3 9       T ab l e  4.  Tr a i n i ng   E r r or  b as ed   o n  A c t i v ati on  Fu nc ti o n   L e a r n ing   f u n c t ion   A c t i v a t ion   f u n c t ion   R  t r a inin g   R   v a li d a t ion   MS E   t r a inin g   MS E   v a li d a t ion   H idd e n   L a y e r   1   H idd e n   L a y e r   2   Ou t p u t   L a y e r   TR A I N L M   Tan s ig   Tan s ig   P u r e li n   0 . 9 9 0 8 5   0 . 9 8 9 3 2   0 . 0 0 9 2   0 . 0 4 6 4   Tan s ig   Tan s ig   Tan s ig   0 . 9 9 0 8 5   0 . 9 8 9 3 2   0 . 0 0 9 2   0 . 0 5 7 9   Tan s ig   Tan s ig   L o g s ig   0 . 8 8 2 2 3   0 . 8 6 9 2 6   0 . 2 3 0 0   0 . 2 6 7 1   L o g s ig   L o g s ig   P u r e li n   0 . 9 8 9 1 5   0 . 9 7 4 2 2   0 . 0 0 9 7   0 . 0 5 9 6   L o g s ig   L o g s ig   Tan s ig   0 . 9 8 9 2 5   0 . 8 5 3 8 1   0 . 0 1 0 0   0 . 2 1 3 6   L o g s ig   L o g s ig   L o g s ig   0 . 4 2 8 8 2   0 . 8 6 9 1 4   0 . 3 7 4 7   0 . 3 7 9 1       T ab l e  5.   A c c urac y  an d  MS E  of   A NN   P erf orma nc e  b as ed   o n  Le arni ng  R ate   an d   M om en tum   L e a r n ing   R a t e   Momen t u m   A N N   S t r u c t u r e   R   t r a inin g   R   v a li d a t ion   MS E   t r a inin g   MS E   v a li d a t ion   0 . 1     0 . 5     5 - 30 - 3   0 . 9 8 8 9 5   0 . 9 7 2 8 1   0 . 0 0 9 9   0 . 0 6 8 4   5 - 40 - 3   0 . 9 8 9 00   0 . 9 8 3 8 6   0 . 0 0 9 8   0 . 0 4 4 5   5 - 30 - 30 - 3   0 . 9 9 1 7 8   0 . 9 7 8 0 2   0 . 0 0 7 5   0 . 0 5 4 0   5 - 30 - 40 - 3   0 . 99052   0 . 9 7 9 3 3   0 . 0 0 8 5   0 . 0 4 4 2   5 - 40 - 40 - 3   0 . 9 8 8 9 4   0 . 9 7 3 9 8   0 . 0 0 9 9   0 . 0 5 1 6   0 . 1     0 . 9     5 - 30 - 3   0 . 9 8 9 1 0   0 . 9 6 8 3 9   0 . 0 0 9 8   0 . 0 6 8 4   5 - 40 - 3   0 . 9 8 8 9 6   0 . 9 6 9 1 4   0 . 0 0 9 9   0 . 0 5 4 6   5 - 30 - 30 - 3   0 . 9 8 8 8 7   0 . 9 7 8 9 0   0 . 0 1 00   0 . 0 5 0 9   5 - 30 - 40 - 3   0 . 9 8 9 2 9   0 . 9 8 1 9 1   0 . 0 0 9 6   0 . 0 4 7 6   5 - 40 - 40 - 3   0 . 9 8 8 9 4   0 . 9 7 3 9 8   0 . 0 0 9 9   0 . 0 5 1 6       F i gu r e  9   s ho ws   t hree   de s c r i pti o ns ,  wh i c h  are:   the   bl ue   l i n e  r ep r es e nti ng   t he   tr ai n i ng ,    the   bl ue   da s he d  l i ne   r ep r e s en t i n g   t he   be s t,   an d  t he   bl ac k   d as he d   l i n e  r e pres e nt i n g   t he   go al .    T he   tr ai ni ng   s ho ws   an   i ter ati v e  r e l at i on s h i p  t o  M S E   d urin g  tr ai n i n g.  F i gu r e  9   s h o ws   de c r ea s i n g   err or  al on g   w i th   i nc r ea s i n g  i terat i on   d ue   to   th e  s ta bl e  n etwo r k   a bi l i ty   to   r ec og ni z e   da ta   pa tte r ns .  A NN  i s   a  " bl ac k   bo x "   mo de l i n g  tha t  i s   oft en   us e d  i n  d e al i ng   wi th  no n - l i ne ar  probl e ms .  A NN  ha s   the   ab i l i ty   to   l e arn  fr o m   i tera ti on s ,  w hi c h  i s   w i d el y   us e d  i n  v ari ou s   f i e l d s   of  s c i en c e .    T he   a dv an t ag es   of  A NN   ar e  b ei n g  ab l e  t o  ad o pt,   s t ud y   an d   ge ne r a l i z e   [4 3,   44] .   T he   ad v an t ag es   of  A N N  are  al s o  to  q ui c k l y   an d   ac c urate l y   s tud y   d ata   p att erns   c o mp ar ed   t o   c on v en t i on al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.