I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7 ,   p p .   1 9 1 5 ~ 1 9 2 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 4 . p p 1 9 1 5 - 1922          1915       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Uni m o da l Mu lti - Feature  F usio n a nd  o ne - di m e nsio na l H idden   M a rk o v  Mo dels  f or   Low - Reso lution Face  Recog nitio n       O t h m a ne  E l M eslo uh i 1 ,   Z ine b E lg a rr a i 2 ,   M us t a ph a   K a rdo uchi 3 ,   H a k i m   Alla li 4   1, 4 L a b . S IE  F P O   o f   Ib n   Zo h U n iv e rsit y   A g a d ir,   M o ro c c o   2 F S T   o f   Ha ss a n   1 st   Un iv e rsity   S e tt a t,   M o r o c c o   3 D é p a rte m e n d ’In f o rm a ti q u e   o f   Un iv e rsit é   d e   M o n c to n ,   Ca n a d a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma r   1 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma r   2 4 ,   2 0 1 7       T h e   o b jec ti v e   o lo w - re so lu ti o n   fa c e   r e c o g n it io n   is  to   i d e n ti f y   f a c e f ro m   s m a ll   siz e   o r   p o o r   q u a li ty   i m a g e w it h   v a r y in g   p o se ,   il lu m in a ti o n ,   e x p re ss io n ,   e tc.  In   t h is  w o rk ,   w e   p ro p o se   a   r o b u st   l o w   f a c e   re c o g n it io n   tec h n i q u e   b a se d   o n   o n e - d im e n sio n a l   Hi d d e n   M a r k o v   M o d e ls.   F e a tu re o f   e a c h   f a c ial  ima g e   a re   e x tr a c ted   u sin g   th re e   ste p s:  rstl y ,   b o th   G a b o r   lt e rs  a n d   Histo g ra m   o Orie n ted   G ra d ien ts  (HO G )   d e sc r ip to a re   c a lcu late d .   S e c o n d ly ,   th e   siz e   o th e se   fe a tu re is  r e d u c e d   u sin g   th e   L in e a Dis c ri m in a n t   A n a l y sis  (L D A)  m e th o d   in   o r d e to   re m o v e   re d u n d a n t   in f o rm a ti o n .   F in a ll y ,   t h e   re d u c e d   f e a tu re a re   c o m b in e d   u si n g   Ca n o n ica C o rre latio n   A n a ly si (CCA m e th o d .   Un li k e   e x isti n g   te c h n iq u e u sin g   HMM s,  in   w h ich   a u th o rs  c o n sid e e a c h   sta te  to   re p re se n t   o n e   f a c ial   re g i o n   (e y e s,  n o se ,   m o u th ,   e tc),  th e   p ro p o se d   s y ste m   e m p lo y 1 D - HMM w it h o u a n y   p rio k n o w led g e   a b o u t   t h e   lo c a li z a ti o n   o f   in tere st  re g io n in   th e   f a c ial  i m a g e .   P e rf o r m a n c e   o f   th e   p ro p o se d   m e th o d   w il b e   m e a su re d   u si n g   th e   A d a tab a se .   K ey w o r d :   1D - HM Ms   C an o n ical  co r r elatio n   an al y s is   Face   r ec o g n itio n   I n ter p o latio n     L o w - r e s o lu tio n   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Oth m an E l M e s lo u h i   L ab . SIE   FP o f   I b n   Z o h r   U n i v er s it y   Ag ad ir ,   Mo r o cc o .   E m ail: o . el m e s lo u h i @ u iz. ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N     F ace   r ec o g n itio n   ( F R )   is   t h e   p r o ce s s   of   au to m atica ll y   id en ti f y in g   or   v er if y i n g   a   p er s o n   f r o m   h i s   f ac ial   i m a g e.   In   r ea lif e   ap p li ca tio n ,   s u c h   as,   v id eo   s u r v e il lan ce   ca m er as   ( p lace d   in   b an k s ,   s u p er m ar k et s   o r   in   p u b lic   s tr ee ts ) ,   s u b j ec ts   ar e   f ar   f r o m   ca m er a s ,   so   f ace   r e g io n s   ten d   to   be   s m all.   Ma c h i n e   f ac id en tific atio n   f r o m   t h i s   k i n d   of   i m a g es   b ec o m e s   an   i m p o r ta n s cien tific   i s s u e   to   s o l v e.   T h is   is s u e   is   c alled   l o w - r eso l u tio n   f ace   r ec o g n itio n   L i k cla s s ical   f ac r ec o g n iti o n   s y s te m s ,   lo w - r e s o lu t io n   f ac r ec o g n it io n   p r o ce d u r co n s i s ts   o f   2   m aj o r   task s f ea tu r es  e x tr ac tio n   an d   class if ier   d esig n in g .   B o th   h a v s i g n i f ica n i m p ac o n   th r eliab ilit y   o f   r ec o g n itio n   m et h o d .   Ho w e v er ,   lo w - r eso l u tio n   f ac r ec o g n itio n   s y s te m   n ee d s   to   co n s id er   t h p ar ticu lar   p r o b lem   o f   d i m en s io n al  m i s m a tch   b et w e en   p r o b ( w it h   lo w - r e s lo u tio n )   an d   g aller y   ( g e n er all y   w i th   h ig h - r eso lu t io n )   i m a g es  b ef o r ex tr ac ti n g   f ac e   f ea tu r e s .   T h is   is s u ca n   b r eso lv ed   b y   u s i n g   t h r ee   m ai n   w a y s ( 1 )   A p p l y in g   in ter p o latio n   o r   s u p er - r e s o lu t io n   to   th p r o b f ac ial  i m ag es,  ( 2 )   p r o j ec tin g   b o th   p r o b e   an d   g aller y   f ac ia l   i m a g es  i n to   an   i n ter - r eso lu t io n   s p ac o r   ( 3 )   d o w n s a m p l i n g   all  g aller y   i m a g e s   an d   th e n   p er f o r m   m a tch i n g   in   lo w   r eso l u tio n .   An   o v er v ie w   o f   th is   m eth o d s   i s   g i v e n   in   [ 1 ] .   Fo r   th f ea tu r e s   ex tr ac tio n   a n d   class i f ica tio n   tas k s ,   v ar io u s   ap p r o ac h es  h av b ee n   p r o p o s ed   s u c h   as:   R QC r   co lo r   f ea t u r es  w i th   n ea r est  n ei g h b o r   class i f ier   [ 2 ] ,   L o ca Fre q u en c y   De s cr ip to r   w i th   n ea r est  n ei g h b o r   class i f ier   [ 3 ]   an d   Su p p o r t V ec to r   Data   Descr ip tio n   w i th   s u p p o r t v ec to r   m ac h i n es ( SVM)   cl ass i f ier   [ 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 9 1 5     1 9 2 2   1916   I n   t h is   p ap er ,   w u s th e   cu b i in ter p o latio n   to   in cr ea s t h e   s p ec ial  r eso l u tio n   o f   L R   i m a g es  to   d ea w it h   t h d i m e n s io n al  m is m atc h   p r o b lem .   T h is   ch o ice  i s   j u s ti f ied   b y   th f ac t h at  it s   ex tr em el y   f a s an d   it  ca n   b ap p lied   o n   s in g le  i m a g u n l ik s u p er - r eso l u tio n   tec h n i q u es  w h ic h   u s g aller y   s et  o f   L R   o r   HR   i m a g e s .   R eg ar d in g   t h f ac ial  f ea tu r e s   ex tr ac tio n ,   t h p r o p o s ed   s y s te m   e x tr ac f ac ia f ea t u r es  b y   f u s in g   t w o   lo ca d escr ip to r s Gab o r   w a v elet s   [ 5 ] [ 6 ]   an d   HOG  d escr ip to r s   [ 7 ] .   Gab o r   w a v elet s   ( f il ter s )   ar in v ar ian to   r o tatio n ,   s ca le   an d   tr a n s la tio n .   I n   ad d itio n ,   th e y   ar e   r o b u s t   to   i m ag e   n o i s e.   A l s o ,   His to g r a m s   o f   Or ie n ted   Gr ad ien ts   ( HOG)   ar r o b u s ag ain s ill u m in a tio n   v ar iat io n s   [ 8 ] .   T h eir   c o m p le m en tar y   n a tu r m ak e s   th e m   g o o d   ca n d id ate  f o r   co m b in at io n .   C o n ce r n i n g   t h c lass if ica tio n   ta s k s ,   w e   u s o n e   d i m e n s io n al  Hid d en   Ma r k o v   Mo d el  to   d ea w it h   t h cla s s i f i ca tio n   tas k .   O u r   ap p r o ac h   d if f er s   f r o m   ex i s ti n g   m eth o d s   u s i n g   HM Ms   in   th a it   d o esn t   n ee d   a n y   p r io r   k n o w led g ab o u t h lo ca lizatio n   o f   in ter est  r e g io n s   i n   t h f ac ial  i m a g es.  T h i s   ad v an ta g m a k e s   o u r   ap p r o ac h   f u ll y   au to m atic  a n d   r o b u s t e v en   t h p r esen ce   o f   n o   f r o n tal  f ac ial  i m a g es.   T h f o llo w in g   s ec tio n   g i v es   a   d etailed   d escr ip tio n   o f   th p r o p o s ed   s y s te m .   E x p er i m e n tal  r esu lt s   ar p r esen ted   in   s ec t io n   3 .   Fin al l y ,   w co n cl u d th i s   p ap er   in   s ec t io n   4 .       2.   CO M B I NING   G AB O AND  H O G   F E AT URE S   F O R   H I DDEN  M ARK O M O DE L   RE CO G NI T I O N   T h is   s ec tio n   d escr ib es   t h e   co m p o n en ts   o f   o u r   f ac r ec o g n i tio n   s y s te m   in   d e t a i l Gab o r   a n d   H O G   f e a t u r e s ,   L D A   d i m e n s io n alit y   r ed u ctio n ,   f ea t u r e   f u s io n   u s in g   t h C an o n ical   C o r r elatio n   An al y s i s   ( C C A )   m et h o d   an d   Hid d en   Ma r k o v   Mo d el   f o r   r ec o g n itio n .   T h e   s tag es   of   p r o ce s s in g   ar d iag r a m m ed   in   Fi g u r e   1.           Fig u r 1 .   T h o v er all  o f   th p r o p o s ed   f ac r ec o g n itio n   s y s te m .       Featu r es e x tr ac tio n :   a.   Gab o r   Featu r es  R ep r esen tatio n Gab o r   w av elet  r ep r esen tati o n   o f   f ac i m a g es  d er iv e s   d esira b le  f ea tu r es   g ain ed   b y   s p atial  f r eq u en c y ,   s p atial  lo ca lit y ,   an d   o r ien tatio n   s elec ti v it y .   T h ese  d is cr i m i n ati v f ea t u r es   ex tr ac ted   f r o m   th e   Gab o r   f ilt er ed   i m ag e s   co u ld   b r o b u s to   illu m i n atio n   an d   f ac ial  e x p r ess io n   c h a n g e s .   Gab o r   w a v elet  f ilter   is   Ga u s s ian   k er n el  f u n ct io n   m o d u late d   b y   s i n u s o id al  p lan w av [ 5 ] :             (   )                                           [                             ]           ( 1 )     W h er         (       )   is   th p ix el  w it h   co o r d in ate  ( x ,   y )   in   t h i m a g p lan .   u   an d   v   d ef in o r ien tatio n   an d   s ca le  o f   t h Gab o r   k er n els .       d en o tes th n o r m   o p er ato r .   A   lar g n u m b er   o f   lo ca f ea tu r es  ca n   b g e n er ated   b y   v ar y in g   p ar a m eter s   a s s o ciate d   w it h   t h p o s itio n ,   s ca le,   a n d   o r ien tat io n   o f   th e   f ilter s .   Fo r   e x a m p le,   th m a g n i tu d r esp o n s o f   th co n v o l u tio n   o f   a n   i m a g w it h   4 0   b an k s   o f   Gab o r   k er n el s   ( 8   o r ien tatio n s   a n d   5   s ca les)  is   4 0   m a g n it u d m ap s   in   t h s a m s ize  a s   th o r ig i n a l i m ag e,   as i llu s tr at ed   in   th F i g u r 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Un imo d a l Mu lti - F ea tu r F u s i o n   a n d   On e - d ime n s io n a l H id d en   Ma r ko Mo d els   …. ( Oth ma n E l Meslo u h i )   1917     Fig u r 2 An   ex a m p le  o f   t h G ab o r   m ag n it u d o u tp u t: ( a)   th e   in itial i m a g ( b )   th m a g n itu d o u tp u t o f   t h f ilter i n g   o p er atio n   w it h   b an k   o f   4 0   Gab o r   f ilter s .       b.   His to g r a m   o f   Or ien ted   Gr ad ien ts   Feat u r es  ( HOG) :   T h HOG  d escr ip to r   is   lo ca l   s tatis tic  o f   t h o r ien tatio n s   o f   t h i m a g g r ad ien ts .   I i s   c h ar ac ter ized   b y   its   in v ar ian ce   to   r o tatio n   an d   ill u m in at io n   c h a n g e s .   T h HOG  f ea t u r d iv id es   t h i m a g i n t o   m a n y   ce lls ,   in   ea c h   o f   t h e m   h i s to g r a m   co u n t s   th e   o cc u r r en ce s   o f   p ix els  o r ien ta tio n s   g i v e n   b y   t h eir   g r ad ien ts .   T h f in a HOG  d escr ip to r   is   th en   b u ilt  w i th   c o m b i n atio n   o f   t h es e   h is to g r a m s   [ 7 ].   Fig u r 3   s h o ws an   ex a m p le  o f   f ac ial  i m a g w it h   e x tr ac ted   HOG  d escr ip to r .           Fig u r 3 .   An   ex a m p le  o f   HOG   d escr ip to r   f r o m   f ac ia l i m a g e:  ( a)   Facial   i m ag e,   ( b )   Facial  i m a g w it h   HOG  d escr ip to r .       c.   Featu r R ed u c tio n T h d i m e n s io n s   o f   Gab o r   an d   HOG  f ea tu r v ec to r s   ar to o   h ig h ,   wh ich   i s   f ar   to o   ex ten s i v f o r   ef ficien p r o ce s s in g   an d   s to r ag e.   T o   o v er co m e   th i s   i s s u e,   m an y   tec h n iq u e s   a r p r o p o s ed   in   t h liter atu r e:  P r in cip al  C o m p o n e n A n al y s i s   ( P C A )   [ 9 ] ,   I n d ep en d en C o m p o n e n A n al y s i s   ( I C A )   [ 10 ] ,   L in ea r   D is cr i m in a n A n al y s is   ( L D A )   [ 1 1 - 13] .   I n   th is   p ap er ,   th em p lo y ed   d i m e n s io n alit y   r ed u c ti o n   tech n iq u is   t h L i n ea r   Dis cr i m i n an A n a l y s is   ( L D A ) .   I ai m s   at  fin d in g   f ea t u r r ep r esen tatio n   b y   w h i ch   th w it h in - cla s s   d is tan ce   is   m i n i m ized   an d   th e   b et w ee n - cla s s   d is ta n ce   is   m a x i m ized   [ 1 4 ] .   I n   o r d er   t o   av o id   s in g u lar it y   is s u e s ,   w h e n   co m p u t in g   t h i n v er s o f   t h w it h in - cla s s   s ca tter   m a tr ix ,   th L D A   r ed u ctio n   m et h o d   is   i m p le m e n ted   i n   th P r in cip al  C o m p o n e n An al y s i s   ( P C A )   s u b s p ac as s u g g e s ted   in   [ 1 5 ].   d.   Featu r f u s io n   u s in g   ca n o n ica co r r elatio n   an al y s i s I n   th i s   s tag e,   w co m b in t h t w o   r e d u ce d   f ea tu r v ec to r s   to   o b tain   s in g le  o n e ,   w h ic h   is   m o r d is cr i m in at iv th an   u s in g   o n l y   o n f ea t u r m o d alit y .   T h is   is   ac h iev ed   b y   u s in g   f ea t u r f u s io n   tec h n iq u b ased   o n   C an o n ical  C o r r elatio n   A n a l y s is   ( C C A )   [ 16 ].   C an o n ical   co r r elatio n   an al y s is   h as b ee n   w id el y   u s ed   to   an al y ze   a s s o cia tio n s   b et w ee n   t w o   s ets o f   v ar i ab les.   Giv e n   t w o   co l u m n   v ec to r s       (               )     an d         (               )      o f   r an d o m   v ar iab les  w it h   f i n ite  s ec o n d   m o m e n t s ,   o n m a y   d ef in e     t h e     cr o s s - co v ar ian ce                 (       )    to   b th e           m atr i x   w h o s (       )   en tr y   is   th co v ar ia n ce         (           ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 9 1 5     1 9 2 2   1918   C an o n ical - co r r elatio n   an al y s i s   atte m p to   f in d   v ec to r s       an d       s u c h   th at  t h r an d o m   v ar iab les        an d             m ax i m ize  th co r r elatio n   ρ          (         ,           )          (           )              an d          ar d ef in ed   b y   [ 8 ] :                                              ( 2 )                                              ( 3 )       W h er e,              (       )            (       ) ,                      an d                        Af ter   s o m s tep s   o f   ca lc u latio n ,   th s o l u tio n   is   t h er ef o r e:    1)       is   th ei g en v ec to r   w it h   th m a x i m u m   ei g en v al u f o r   th m at r ix                                 2)       is   th ei g en v ec to r   w it h   th m a x i m u m   ei g en v al u f o r   th m at r ix                                 .     e.   Featu r clas s i ca t io n An   H MM ,   w h ic h   w as  d e v elo p ed   b y   B a u m   a n d   P etr ie  [ 1 7 ] ,   is   p r o b a b ilis tic  m o d el  i n   w h ic h   t h s y s te m   is   ass u m ed   to   b Ma r k o v   p r o ce s s   w it h   h id d en   s tates.   HM is   u s ed   f o r   r ep r esen tin g   p r o b ab ilit y   d is tr i b u tio n   o v er   s eq u en ce s   o f   o b s e r v atio n s .   T h f o l lo w i n g   k e y   el e m en ts   c h ar ac ter ize  an   HM M:   a.       th n u m b er   o f   s tates o f   th m o d el.   b.       is   an           s tate  tr an s it io n   m atr ix   t h at  g i v e s   th s tate   tr an s itio n   p r o b ab ilit ies b et w ee n       s tates.   c.       is   an           em is s io n   p r o b ab ilit y   m a tr ix   w h ile  b ein g   in   p ar ticu lar   s tate .   d.       is               m a tr ix ,   ca lled   in itial  s tat p r o b ab ilit y   m atr ix ,   an d   it  g i v es  th p r o b ab ilit y   o f   b ein g   in   a   p ar ticu lar   s tate  at  t h s tar t   o f   th p r o ce s s .   As  m e n tio n ed   ab o v e,   lef to   r ig h 1 Hid d en   Ma r k o v   Mo d el  is   u s ed   i n   o u r   s y s te m   to   a ch iev th e   r ec o g n itio n   tas k .   T h F ig u r 4   s h o w s   a n   ex a m p le  o f   L ef t - R ig h t 1 D - HM w ith   s tates.           Fig u r 4 .   An   ex a m p le  o f   L ef t - R ig h t 1 D - HM w it h   s ta te s .       I n   o u r   s y s te m ,   th n u m b er   o f   s tates  d ep en d s   to   th d ataset  s u b j ec n u m b er .   T h en tr y   s t ate  1   an d   th ex it  s ta te  ar n o n - e m it tin g .   T h tr an s itio n   m atr i x       w il h a v     r o w s   an d       co lu m n s .   Fi n all y   w e   ass u m e   th a ea c h   o b s er v atio n   p r o b ab ilit y   d i s tr ib u tio n   i s   r e p r esen ted   w it h   s in g le  Gau s s ia n   d is tr ib u tio n s .   A ll   th ese  p ar a m eter s   w i ll  b esti m ated   d u r in g   th tr ai n i n g   s te p   u s in g   an   iter ati v p r o ce d u r e,   k n o w n   as  B au m - W elch   al g o r ith m   [ 1 8 ] .   A ls o ,   e ac h   s u b j ec w ill   b r ep r esen te d   w i th   o n e   m o d el.   Fin a ll y ,   th e   r ec o g n i tio n   s tep   i s   ac h iev ed   u s in g   t h V iter b alg o r ith m   [ 1 8 ]   to   fin d   th h i g h es lik el ih o o d   s co r b et w ee n   f ea tu r es  i n   t h te s ti n g   s ets a n d   m o d els o b tain ed   in   t h tr ain in g   s tep .       3.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S   T h ex p er im e n w as  d esi g n ed   w it h   th ai m   o f   v alid ati n g   t h ef f ec ti v e n es s   o f   th p r o p o s ed   s y s te m .   W p er f o r m ed   ex p er i m e n ts   u s in g   th cr o p p ed   A R   f ac d atab ase  [ 1 9 ] .   T h e   A R   f ac d atab ase  co n tain s   o v e r   3 , 2 0 0   f r o n tal  co lo r   f ac e   i m a g es  o f   1 2 6   s u b j ec ts   ( 2 6   d if f er en i m a g es   f o r   ea ch   p er s o n ) ,   in cl u d in g   d i f f er en t   f ac ial  ex p r e s s io n s ,   w it h   v ar io u s   o cc lu s io n s   a n d   u n d e r   d if f er en lig h ti n g   co n d itio n s .   Mo s o f   th p ictu r es   w er r ec o r d e d   in   t w o   s e s s io n s   ( s ep a r ated   b y   t w o   w ee k s ) .    A ll  i m a g es  w er tak e n   b y   t h s a m ca m er u n d er   tig h tl y   co n tr o lled   co n d itio n s   o f   ill u m i n atio n   an d   v ie w p o i n t.  Fo r   o u r   ex p er i m e n ts ,   li k i n   th e   w o r k   o f   [ 1 9 ] ,   in   th e   r s t   ti m e,   1 0 0   d if f er en s u b j ec ts   ( 5 0   m ale s   an d   5 0   f e m ale s )   w e r e   r an d o m l y   s elec ted   f r o m   t h i s   d atab ase,   th en ,   all   s elec ted   i m a g es  w er s e g m e n t ed   u s in g   a n   o v al - s h ap ed   m as k   an d   fin all y   all  co lo r   i m a g es  a r tr an s f o r m ed   in to   g r a y   i m a g es.   Fi g u r 5   s h o w s   s o m s a m p le  i m a g es   o f   o n s u b j ec t   ex tr ac ted   f r o m   t h e   o b tain ed   f ac d atab ase.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Un imo d a l Mu lti - F ea tu r F u s i o n   a n d   On e - d ime n s io n a l H id d en   Ma r ko Mo d els   …. ( Oth ma n E l Meslo u h i )   1919     Fig u r 5 .   I m a g es o f   o n s u b j ec t in   th AR   f ac d atab ase.       I n   t h is   ex p er i m en ts ,   w i n v e s tig a te  t h f ac r ec o g n i tio n   as   f u n c tio n   o f   th e   i m ag e   r eso lu tio n .   I n s tead   o f   tak in g   i m ag e s   f r o m   f ac es  w h ich   h a v d if f er en d i s tan ce s   to   th ca m er a,   w e   h av tr ied   to   s im u late   th ef f ec o f   lo w er in g   t h r es o lu tio n .   Fro m   o r i g in a p ictu r e s   w it h   th r eso l u tio n   o f               p ix els all  o f   p ictu r es  h a v b ee n   d o w n s a m p led   2 ,   4 ,   8 ,   1 6   an d   ev en   3 2   tim e s .   I co r r esp o n d s   to   r e s o lu tio n s                       ,                          ,   an d           r esp ec tiv el y .   Si n c ex tr ac tin g   f ea t u r es  f r o m   f ac ial  w it h   lo w est   r eso lu tio n   w o u ld   lead   to   s er io u s   q u an t izatio n   er r o r s ,   w d ec id ed   to   u p s ca le  all  i m a g es   to   t h s a m r eso l u tio n .   Af ter   d o w n s ca lin g ,   w s ca led   th i m ag u p   to   o r ig in a s ize  ( i.e             )   f o r   f ac r ec o g n it io n   u s i n g   cu b ic   in ter p o latio n   [ 20 ] .   T h r esu lts   ca n   b s ee n   i n   Fi g u r 6.             Fig u r 6 .   Sa m p les  f o r   d o w n s a m p led   f ac i m ag e:  ( a)   th o r i g in al  f ac e   i m a g e           .   ( b )   d o w n s a m p lin g   t h i m a g in   b y   f ac to r   o f   1 /2   to   th s ize           . ( c)   b y   f ac to r   o f   1 /4   to   th s ize          .   ( d )   b y   f ac to r   o f   1 / 8   to   th s ize               .   ( e)   b y   f ac to r   o f   1 /1 6   to   th s ize              .   ( f )   b y   f ac to r   of   1 /3 2   to   th s ize         .       T h ex p er i m en tal  r es u lt s   p r ese n ted   i n   t h is   s ec tio n   ar e   d iv id ed   in to   t h r ee   p ar ts .   T h ai m   o f   th r s s et   of   ex p er i m e n ts   i s   to   s ee   w h et h er   th s y s te m   co n v er g e s   q u i ck l y   o r   n o t.  R ec o g n itio n   r ates  g i v en   at  d if f er e n t   ep o ch s   ar p lo tt ed   in   F g u r 7   s h o w in g   t h at  th s y s te m   co n v er g es a t t h en d   o f   t h s ec o n d   ep o ch .   I n   s ec o n d   e x p er i m e n t,  w m a k co m p ar is o n   b et w ee n   t h e   co m b in ed   Gab o r +H OG  d esc r ip to r   w ith   is o lated   d escr ip to r s   Gab o r ,   H OG  an d   L B P   ( L o ca B in ar y   P atter n s )   f o r   d if f er e n t   r eso l u tio n .   W n o tice  th a th e   f ea t u r es  s ize  o f   all  t h o s e   d es cr ip to r s   is   r ed u ce d   u s i n g   L D A   m et h o d .   T h co m p ar is o n   r esu lt s   ar s h o w n   i n   T ab le  1 .   Fro m   th i s   tab le,   w n o tice   th at  th r es u lts   o b tain ed   b y   t h e   co m b i n ed   Gab o r +H OG  f ea tu r e s   o u tp er f o r m   t h o s o b tain e d   u s in g   s ep ar ated   Gab o r ,   HOG  a n d   L B P   d escr ip to r s   in   AR   d atab ase  f o r   all  f ac ia l   i m a g r eso lu tio n .   Fin all y ,   a s   s h o w n   in   T ab le   2,   T ab le   3,   T ab le  4   an d   T a b le   5 ,   w ca lc u lated   r ec o g n itio n   r ate   ac co r d in g   to   th s ize  o f   tr ain in g   i m a g e   s et   an d   th r eso lu tio n   o b tai n ed   b y   t h 1 D - HM clas s i fier   an d   o th er   th r ee   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 9 1 5     1 9 2 2   1920   class i er s S u p p o r Vec to r   Ma ch i n ( SVM)   w ith   R ad ia B asic  Fu n ctio n   ( R DF)   Ker n el,   A d aB o o s an d   Dec is io n   T r ee   C lass i fier s .   Fr o m   t h ese  tab les,  w ca n   s ee   th at   th e   ac cu r ac ie s   o b tain ed   b y   t h 1 D - HM M   class i er ,   i n   g e n e r al,   o u tp er f o r m   th SVM,   A d aB o o s t a n d   Dec is io n   T r ee   C lass i er s .           Fig u r 7 .   R ec o g n i tio n   R ate  v s .   T h n u m b er   o f   tr ai n in g   ep o ch s .       T ab le  1 .   B est f ac r ec o g n it io n   r ates u s i n g   d if f er en t d escr ip to r s   w ith   d i f f er en t i m a g r eso lu ti o n     D e scri p t o r s                                                                               Ex p e r i me n t a l   D a t a se t s                                                              L B P   1 2 . 0 3 %   5 0 %   7 7 . 2 6 %   9 2 . 2 3 %   9 1 . 3 5 %   9 5 . 4 3 %   HOG   2 2 . 4 5 %   5 5 . 1 4 %   8 8 . 5 %   9 8 . 8 9 %   9 9 . 8 1 %   9 9 . 8 1 %   G a b o r   1 3 . 3 6 %   5 3 . 2 3 %   5 9 . 3 7 %   9 4 . 9 5 %   9 9 . 4 4 %   1 0 0 %   G a b o r + H O G   2 7 . 6 4 %   6 5 . 4 9 %   8 9 . 0 5 %   9 9 . 6 3 %   1 0 0 %   1 0 0 %       T ab le  2 .   Face   r ec o g n itio n   r ates o f   f o u r   class i f ier s   w i th   d i f f er en t I m a g r es o lu tio n   u s i n g   5   tr ain i n g   i m a g es     C l a ssi f i e r s                                                                               Ex p e r i me n t a l   D a t a se t s                                                              S V M   0 . 0 7 %   1 1 %   4 5 . 4 8 %   7 7 . 4 5 %   8 4 . 8 3 %   9 2 . 0 3 %   A d a B o o st   0 . 0 2 4 %   3 . 3 %   3 . 8 %   3 . 5 %   2 . 9 %   3 . 5 %   D e c i si o n   T r e e   0 . 0 5 %   7 . 2 %   1 1 %   1 2 . 9 2 %   1 5 . 9 %   1 0 . 2 %   1D - H M M   1 2 . 0 5 %   1 9 . 5 3 %   4 5 . 8 7 %   8 5 . 0 3 %   9 0 . 2 8 %   9 3 . 4 9 %       T ab le  3 .   Face   r ec o g n itio n   r ates o f   f o u r   class i f ier s   w i th   d i f f er en t I m a g r eso lu tio n   u s i n g   10   tr ain i n g   i m a g es.     C l a ssi f i e r s                                                                               Ex p e r i me n t a l   D a t a se t s                                                              S V M   0 . 1 3 %   2 0 . 8 %   5 2 . 4 2 %   9 0 . 3 %   9 7 . 1 9 %   9 8 . 7 2 %   A d a B o o st   0 . 0 3 %   3 . 4 %   6 . 1 %   5 . 2 2 %   9 . 1 8 %   4 . 6 %   D e c i si o n   T r e e   0 . 0 7 %   1 0 . 5 8 %   9 . 7 %   1 6 . 4 5 %   1 1 . 2 %   1 6 . 8 3 %   1D - H M M   1 7 . 8 6 %   3 2 %   6 2 . 3 7 %   9 5 . 0 3 %   9 8 . 0 1 %   9 8 . 8 5 %       T ab le  4 .   Face   r ec o g n itio n   r ates o f   f o u r   class i f ier s   w i th   d i f f er en t I m a g r eso lu tio n   u s i n g   1 5   tr ain i n g   i m a g es     C l a ssi f i e r s                                                                               Ex p e r i me n t a l   D a t a se t s                                                              S V M   1 8 . 9 %   3 7 . 1 %   7 3 . 8 4 %   9 9 . 4 4 %   1 0 0 %   1 0 0 %   A d a B o o st   5 . 1 9 %   5 . 7 %   3 . 3 3 %   7 . 2 %   6 . 6 7 %   5 . 9 %   D e c i si o n   T r e e   5 . 5 %   1 1 . 1 3 %   1 7 . 6 %   1 4 . 6 5 %   2 0 %   2 3 %   1D - H M M   2 0 . 5 9 %   4 6 . 7 5 %   8 0 . 7 1 %   9 9 . 6 3 %   1 0 0 %   1 0 0 %         T ab le  5 .   Face   r ec o g n itio n   r ates o f   f o u r   class i f ier s   w i th   d i f f er en t I m a g r eso lu tio n   u s i n g   20   tr ain i n g   i m a g es     C l a ssi f i e r s                                                                               Ex p e r i me n t a l   D a t a se t s                                                              S V M   1 0 %   3 1 . 2 9 %   7 5 . 8 5 %   1 0 0 %   1 0 0 %   1 0 0 %   A d a B o o st   2%   5 . 4 %   6 . 4 6 %   5 . 4 %   8 . 1 %   5 . 1 %   D e c i si o n   T r e e   6 . 1 2 %   9 . 1 8 %   1 8 . 0 2 %   1 9 . 3 8 %   1 8 . 3 6 %   1 7 . 6 %   1D - H M M   1 6 %   4 8 . 6 4 %   9 0 . 4 8 %   1 0 0 %   1 0 0 %   1 0 0 %   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Un imo d a l Mu lti - F ea tu r F u s i o n   a n d   On e - d ime n s io n a l H id d en   Ma r ko Mo d els   …. ( Oth ma n E l Meslo u h i )   1921   4.   CO NCLU SI O N     A   lo w   f ac r ec o g n itio n   s y s te m   b ased   o n   1 D - HM M s   w as   p r esen ted   in   t h i s   p ap er .   First,   th s y s te m   ex tr ac f ac ial   f ea tu r es   u s i n g   G ab o r   an d   HOG  d e s cr ip to r s .   T h en   it   co m b i n es   t h e m   u s i n g   C C f u s io n   tech n iq u e   to   o b tain   o n f ea t u r e   v ec to r   af ter   d im e n s io n alit y   r ed u ctio n   s t ep   u s in g   L D A   m et h o d .   T h s tan d ar d   d atab ase  AR   i s   u s ed   to   e v al u ate  th e   p r o p o s ed   s y s te m .   T h o b tain ed   r ec o g n itio n   r ate s   b y   t h co m b in ed   f ea t u r es  an d   1 D - HM Ms  class i fier   o u tp er f o r m   th e s o b tain ed   b y   is o lat ed   d escr ip to r s   an d   s o m clas s ical  clas s i er s   f o r   all   f ac ial  i m a g r eso lu tio n s .   Ou r   f u t u r r esear c h   w il b f o cu s ed   o n   u s i n g   t h p r o p o s ed   s y s te m   i n   r ea ti m co n te x i n   o r d er   to   in te g r ate  it in   v id eo   s u r v eilla n ce   ca m er as sec u r it y   ap p licatio n .       RE F E R E NC E S     [1 ]   Z.   W a n g ,   e a l. L o w - Re so lu ti o n   fa c e   Re c o g n it io n A   R e v ie w ,   T h e   Vi su a Co mp u ter ,   v o l.   3 0 ,   n o .   4 ,   p p .   3 5 9 3 8 6 ,   2 0 1 4 .   [2 ]   J.  Y.  Ch o i,   e a l. ,   Co l o r   f a c e   Re c o g n it io n   f o De g ra d e d   f a c e   I m a g e s,”  IEE T ra n sa c ti o n o n   S y st e ms ,   M a n ,   a n d   Cy b e rn e ti c s,  Pa rt B   ( Cy b e rn e ti c s) ,   v o l.   3 9 ,   n o .   5 ,   p p .   1 2 1 7 1 2 3 0 ,   Oc 2 0 0 9 .   [3 ]   T .   A h o n e n ,   e a l. Rec o g n it io n   o Bl u rr e d   fa c e s u sin g   lo c a p h a se   Q u a n t iza ti o n ,   P a tt e rn   Re c o g n it i o n ,   2 0 0 8 .   IC P R   2 0 0 8 .   1 9 th   I n tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n ,     p p .   1 4 ,   2 0 0 8 .   [4 ]   S. - W .   L e e   e a l. ,   L o w   Re so l u ti o n   f a c e   R e c o g n it io n   b a se d   o n   S u p p o rt  V e c to Da ta  D e sc r ip ti o n ,   Pa tt e r n   Rec o g n it io n ,   v o l.   3 9 ,   n o .   9 ,   p p .   1 8 0 9     1 8 1 2 ,   2 0 0 6 .   [5 ]   C.   L iu ,   e a l. G a b o F e a tu re   b a se d   Clas sifi c a ti o n   u sin g   th e   En h a n c e d   F sh e L in e a Dis c ri m in a n M o d e f o f a c e   R e c o g n it io n ,   T ra n s.  Img .   Pro c . ,   v o l.   1 1 ,   n o .   4 ,   p p .   4 6 7 4 7 6 ,   A p r.   2 0 0 2 .   [6 ]   H.  Ku su m a e a l.   G a b o r - b a se d   f a c e   Re c o g n it io n   w it h   Ill u m in a ti o n   V a riatio n   u sin g   S u b s p a c e - li n e a Disc ri m in a n A n a l y si s” ,   T EL KOM NIKA  ( T e lec o mm u n ic a ti o n   C o mp u t in g   El e c tr o n ics   a n d   Co n tro l) v o l.   10 ,   n o .   1 ,   p p   1 1 9 - 1 2 8 ,   2 0 1 2 .   [7 ]   C.   S h u ,   e a l.   Histo g ra m   o f   t h e   Orie n ted   G ra d ien f o fa c e   R e c o g n it io n ,   T sin g h u a   S c ie n c e   a n d   T e c h n o l o g y   v o l.   1 6 ,   n o .   2 ,   p p .   2 1 6 2 2 4 ,   A p ril   2 0 1 1 .   [8 ]   M .   Ha g h ig h a t,   e a l. F u ll y   A u to m a ti c   fa c e   No r m a li z a ti o n   a n d   si n g le  S a m p le  fa c e   R e c o g n it io n   i n   Un c o n stra in e d   E n v iro n m e n ts,   Exp e rt S y st e ms wit h   A p p li c a ti o n s v o l .   4 7 ,   n o .   C,   p p .   2 3 3 4 ,   A p r.   2 0 1 6 .   [9 ]   K.  Kim ,   Fa c e   Rec o g n it i o n   u sin g   Prin c i p le  C o mp o n e n A n a lys is,   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   C o m p u ter  V isi o n   a n d   P a tt e rn   Re c o g n it i o n ,   1 9 9 6 ,   p p .   5 8 6 5 9 1 .   [1 0 ]   M .   S .   Ba rtl e tt ,   e a l. ,   F a c e   Re c o g n it io n   b y   In d e p e n d e n t   C o m p o n e n A n a ly sis,”   Ne u ra Ne two rk s,  IEE E   T ra n sa c ti o n o n ,   v o l.   1 3 ,   n o .   6 ,   p p .   1 4 5 0 1 4 6 4 ,   2 0 0 2 .   [1 1 ]   D.  L .   S we ts,   e a l. ,   Us in g   D isc rim in a n Ei g e n f e a tu re f o I m a g e   R e tri e v a l,   IEE T ra n s.  Pa t ter n   An a l.   M a c h .   In tell. ,   v o l.   1 8 ,   n o .   8 ,   p p .   8 3 1 8 3 6 ,   A u g .   1 9 9 6 .   [1 2 ]   P .   N.   Be lh u m e u r,   e a l. Ei g e n f a c e v s.  F i sh e rf a c e s:  Re c o g n it io n   u sin g   c l a ss   sp e c ifi c   li n e a P r o jec ti o n ,   IEE E   T ra n s.  Pa tt e rn   An a l.   M a c h .   I n tell. ,   v o l.   1 9 ,   n o .   7 ,   p p .   7 1 1 7 2 0 ,   Ju l.   1 9 9 7 .   [1 3 ]   I.   W ij a y a ,   e a l.   F a c e   Re c o g n it io n   Us in g   Ho l isti c   F e a tu re a n d   L DA   S im p li f ica ti o n ,   T EL KOM NIKA  ( T e lec o mm u n ica ti o n   Co mp u ti n g   El e c tro n ics   a n d   C o n tro l) ,   v o l.   1 0 ,   n o   4 ,   p .   7 7 1 - 7 8 2 ,   2 0 1 2 .   [1 4 ]   T .   S a v e t   a l. ,   P e rso n a Re c o g n it io n   b a se d   o n   a n   Im a g e   o th e   P a lm a r   S u rf a c e   o f   th e   h a n d Pa tt e r n   Rec o g n it io n ,   p p .   3 1 5 2 3 1 6 3 ,   2 0 0 7 .   [1 5 ]   P .   N.   Be lh u m e u r,   e a l. ,   Ei g e n f a c e v s.  F i sh e rf a c e s:  Re c o g n it io n   u sin g   c las sp e c ifi c   li n e a P r o jec ti o n ,   IEE E   T ra n s.  Pa tt e rn   An a l.   M a c h .   I n tell. ,   v o l.   1 9 ,   n o .   7 ,   p p .   7 1 1 7 2 0 ,   Ju l.   1 9 9 7 .   [1 6 ]   Q. - S .   S u n ,   e a l. A   n e w   M e th o d   o f   F e a tu re   F u si o n   a n d   it s   A p p li c a ti o n   in   Im a g e   R e c o g n it io n ,   Pa tt e rn   Rec o g n it io n . ,   v o l .   3 8 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 4 3 7 2 4 4 8 ,   2 0 0 5 .   [1 7 ]   L .   E.   Ba u m ,   e a l. ,   S tatisti c a In f e re n c e   f o P r o b a b il isti c   F u n c ti o n o f   F in i te  S tate   M a rk o v   C h a in s,”  An n a ls  o f   M a th e ma ti c a l   S t a ti stics ,   v o l .   3 7 ,   p p .   1 5 5 4 1 5 6 3 ,   1 9 6 6 .   [1 8 ]   L .   Ra b in e r,   A   tu to rial  o n   Hid d e n   M a rk o v   M o d e ls  a n d   S e lec ted   A p p li c a ti o n in   sp e e c h   R e c o g n it io n ,   Pro c e e d in g s   o t h e   IEE E ,   v o l.   7 7 ,   n o .   2 ,   p p .   2 5 7 2 8 6 ,   1 9 8 9 .   [1 9 ]   A .   M .   M a rti n e z ,   e a l. ,    P c a   v e rsu ld a ,   IEE T ra n s.  Pa tt e rn   An a l .   M a c h .   In tell . ,   v o l.   2 3 ,   n o .   2 ,   p p .   2 2 8 2 3 3 ,   2 0 0 1 .   [2 0 ]   R.   Ke y s,  Cu b ic   Co n v o lu ti o n   In terp o latio n   f o Dig it a I m a g e   P r o c e ss in g ,   IEE T ra n sa c ti o n s   o n   Aco u stics ,   S p e e c h ,   a n d   S ig n a Pro c e ss in g ,   v o l.   2 9 ,   n o .   6 ,   p p .   1 1 5 3 1 1 6 0 ,   De c   1 9 8 1 .                         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 9 1 5     1 9 2 2   1922   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        O th m a n e   El m e sl o u h is  a n   A s so c iate   P r o f e ss o in   t h e   M a th e m a ti c a n d   Co m p u ter  S c ien c e   De p a rtme n o f   th e   P o ly d isc ip li n a r y   F a c u lt y   Ou a rz a z a te  o f   Ib n   Z o h r   U n iv e rsity ,   M o ro c c o .   H e   h a a   P h D f ro m   th e   F S T   o f     Ha ss a n   1 st   Un iv e rsit y ,   M o ro c c o ,     in   c o m p u te e n g in e e rin g .   His res e a r c h   in tere sts   in c lu d e   Big   Da ta,  Co m p u ter  V is io n ,   P a tt e rn   Re c o g n i ti o n   a n d   M e d ica l   Im a g in g .     E - m a il o . e lme slo u h i@u iz.ac . m a         Z i n e b   Elg a r r a i   re c e iv e d   h e e n g in e e d e g re e   in   Co m p u ter  sc ien c e   in   2 0 0 9   a t h e   Na ti o n a S c h o o l   o f   c o m p u ter  sc ien c e   a n d   s y ste m a n a ly sis   (ENS IA S S c h o o l,   Ra b a t,   M o ro c c o .   I n   2 0 1 2   sh e   jo in e d   t h e   LA V ET Lab o ra to ry   o f   F S T   o Ha ss a n   1 st   Un iv e rsity ,   S e tt a t,   M o ro c c o .   He a c tu a m a in   re se a rc h   in tere sts c o n c e rn   F a c e   Re c o g n it i o n   a n d   Co m p u ter  V isio n .     E - m a il e lg a rra i@g m a il . c o m         M u sta p h a   K a r d o u c h i   is  a   f u ll   p ro f e ss o a t   th e   Co m p u ter  S c ien c e   De p a rtem e n t,   M o n c to n   U n iv e rsity ,   Ca n a d a .   His  re se a rc h   in tere sts  a re   p rim a ril y   in   th e   f ield   o f   Co m p u ter  V isio n   w it h   a   f o c u o n   Im a g e   Re c o g n it io n   a n d   Vid e o   A n a l y sis.   E - m a il   m u sta p h a . k a rd o u c h i@ u m o n c to n . c a           H a k i m   Alla li   w a b o rn   in   M o r o c c o   o n   1 9 6 6 .   He   re c e iv e d   th e   P h . d e g re e   f ro m   Clau d e   Be rn a rd   L y o n   Un iv e rsit y   (F ra n c e in   1 9 9 3   a n d   th e   Do c teu d ’Et a t”  d e g re e   f ro m   Ha ss a n   II - M o h a m e d ia  Un iv e rs it y ,   Ca sa b lan c a   (M o ro c c o )   in   1 9 9 7 .   He   is  c u rre n tl y   P ro f e ss o a F a c u lt y   o f   S c ien c e s   a n d   Tec h n o lo g ies   o f   Ha ss a n   1 st   Un iv e rsit y   o f   S e tt a t   ( M o ro c c o a n d   d irec to o f   LA V ET L a b o ra to ry .   His   re se a rc h   in tere sts   in c lu d e   tec h n o lo g y   e n h a n c e d   lea rn in g ,   m o d e li n g ,   im a g e   p ro c e ss in g ,   c o m p u ter n e tw o rk in g   a n d   G IS .   E - m a il h a k i m a ll a li @h o tma il . f r       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.