I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9 ,   p p .   5 7 7 ~ 5 8 4   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 9 i 1 . p p 5 7 7 - 5 8 4             5 7 7       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / j o u r n a l s / i n d e x . p h p / I J E C E   D e e p   l e a r n i n g   f o r   p o s e - i n v a r i a n t   f a c e   d e t e c t i o n   i n   u n c o n s t r a i n e d   e n v i r o n m e n t       S h i v k a r a n   R a v i d a s ,   M .   A .   A n s a r i   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g ,   G a u t a m   B u d d h a   U n i v e r s i t y ,   I n d i a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   M a r   5 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   A u g   6 ,   2 0 1 8   A c c e p t e d   A u g   2 0 ,   2 0 1 8       I n   t h e   r e c e n t   p a s t ,   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s   ( C N N s )   h a v e   s e e n   r e s u r g e n c e   a n d   h a v e   p e r f o r m e d   e x t r e m e l y   w e l l   o n   v i s i o n   t a s k s .     V i s u a l l y   t h e   m o d e l   r e s e m b l e s   a   s e r i e s   o f   l a y e r s   e a c h   o f   w h i c h   i s   p r o c e s s e d   b y   a   f u n c t i o n   t o   f o r m   a   n e x t   l a y e r .   I t   i s   a r g u e d   t h a t   C N N   f i r s t   m o d e l s   t h e   l o w   l e v e l   f e a t u r e s   s u c h   a s   e d g e s   a n d   j o i n t s   a n d   t h e n   e x p r e s s e s   h i g h e r   l e v e l   f e a t u r e s   a s   a   c o m p o s i t i o n   o f   t h e s e   l o w   l e v e l   f e a t u r e s .   T h e   a i m   o f   t h i s   p a p e r   i s   t o   d e t e c t   m u l t i - v i e w   f a c e s   u s i n g   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( D C N N ) .   I m p l e m e n t a t i o n ,   d e t e c t i o n   a n d   r e t r i e v a l   o f   f a c e s   w i l l   b e   o b t a i n e d   w i t h   t h e   h e l p   o f   d i r e c t   v i s u a l   m a t c h i n g   t e c h n o l o g y .   F u r t h e r ,   t h e   p r o b a b i l i s t i c   m e a s u r e   o f   t h e   s i m i l a r i t y   o f   t h e   f a c e   i m a g e s   w i l l   b e   d o n e   u s i n g   B a y e s i a n   a n a l y s i s .   E x p e r i m e n t   d e t e c t s   f a c e s   w i t h   ± 9 0   d e g r e e   o u t   o f   p l a n e   r o t a t i o n s .   F i n e   t u n e d   A l e x N e t   i s   u s e d   t o   d e t e c t   p o s e   i n v a r i a n t   f a c e s .   F o r   t h i s   w o r k ,   w e   e x t r a c t e d   e x a m p l e s   o f   t r a i n i n g   f r o m   A F L W   ( A n n o t a t e d   F a c i a l   L a n d m a r k s   i n   t h e   W i l d )   d a t a s e t   t h a t   i n v o l v e   2 1 K   i m a g e s   w i t h   2 4 K   a n n o t a t i o n s   o f   t h e   f a c e .   K e y w o r d s :   C o m p u t e r   v i s i o n   C o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( C N N )   D e e p   l e a r n i n g   F a c e   d e t e c t i o n   M u l t i - v i e w   f a c e   d e t e c t i o n   P o s e   i n v a r i a n t   f a c e s   C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   S h i v k a r a n   R a v i d a s ,     D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g ,   G a u t a m   B u d d h a   U n i v e r s i t y ,   G a u t a m   B u d d h a   N a g a r ,   U t t a r   P r a d e s h ,   I n d i a .   E m a i l :   m a i l m e k a r a n @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N     W e   c a n   d e f i n e   f a c e   d e t e c t i o n   a s   t h e   p r o c e s s   o f   e x t r a c t i n g   f a c e s   f r o m   t h e   g i v e n   i m a g e s .   H e n c e ,   t h e   s y s t e m   s h o u l d   p o s i t i v e l y   i d e n t i f y   a   c e r t a i n   r e g i o n   a s   a   f a c e .   A c c o r d i n g   t o   Y a n g   e t   a l .   a n d   E r i k   H j e l m a s   e t   a l . ,   f a c e   d e t e c t i o n   i s   a   p r o c e s s   o f   f i n d i n g   r e g i o n s   o f   t h e   i n p u t   i m a g e   w h e r e   t h e   f a c e s   a r e   p r e s e n t   [ 1 - 2 ] .   A   l o t   o f   w o r k   h a s   b e e n   d o n e   i n   d e t e c t i n g   f a c e s   i n   s t i l l   a n d   f r o n t a l   f a c e s   i n - p l a n e   a s   w e l l   a s   c o m p l e x   b a c k g r o u n d   [ 3 ] .   W i t h   t h e   a d v a n c e m e n t   i n   t h e   f i e l d   o f   i n f o r m a t i o n   t e c h n o l o g y   a n d   c o m p u t a t i o n a l   p o w e r ,   c o m p u t e r s   a r e   m o r e   i n t e r a c t i v e   w i t h   h u m a n s .   T h i s   h u m a n - c o m p u t e r   i n t e r f a c e   ( H C I )   i s   d o n e   m o s t l y   v i a   t r a d i t i o n a l   d e v i c e s   l i k e   m o u s e ,   k e y b o a r d ,   a n d   d i s p l a y .   O n e   o f   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   m e d i u m   i s   t h e   f a c e   a n d   f a c i a l   e x p r e s s i o n   [ 4 ] ,   [ 5 ] .     T h e r e   a r e   s e v e r a l   a l g o r i t h m s   t h a t   a d d r e s s   f r o n t a l   f a c e   d e t e c t i o n   [ 6 ]   b u t   o n l y   a   s m a l l   n u m b e r   o f   t e c h n i q u e s   e x i s t   t h a t   a d d r e s s e s   n o n - f r o n t a l   o r   m u l t i - v i e w   f a c e   d e t e c t i o n   [ 7 ] .   M o s t   o f   t h e   t e c h n i q u e s   u s e s   s c a n n i n g   t h e   i m a g e   w i t h   s u b   w i n d o w   a n d   t h e n   c l a s s i f y   t h e   s u b   w i n d o w   a s   a   f a c e   a n d   n o n - f a c e   p a t t e r n .   T h e   s t a t i s t i c a l   l e a r n i n g   m e t h o d s   a r e   u s e d   f o r   c l a s s i f i c a t i o n .   T h i s   i s   b e c a u s e   t h e   p i x e l s   o n   f a c e s   a r e   h i g h l y   c o r r e l a t e d   w h i l e   i n   n o n - f a c e   s u b   w i n d o w   t h e y   h a v e   l e s s   r e g u l a r i t y .   H e n c e   u s e   o f   n o n l i n e a r   c l a s s i f i e r   i s   n e c e s s a r y   d u e   t o   h u g e   v a r i a t i o n s   i n   l i g h t n i n g   a n d   i l l u m i n a t i o n ,   f a c e   e x p r e s s i o n ,   p o s e   o r   a p p e a r a n c e   v a r i a t i o n s .   E x a m p l e s   o f   s u c h   t e c h n i q u e s   a r e   n e u r a l   n e t w o r k s   [ 8 ]   o r   S u p p o r t   V e c t o r   M a c h i n e s   [ 9 ] .   T h e y   u s e d   t w o   n e u r a l   n e t w o r k   c l a s s i f i e r s ,   f i r s t   o n e   f o r   p o s e   e s t i m a t i o n   a n d   s e c o n d   f o r   c o n v e n t i o n a l   f a c e   d e t e c t i o n .     S c h n e i d e r m a n   e t   a l .   [ 1 0 ]   p r o p o s e d   a   t e c h n i q u e   t h a t   d e t e c t s   f a c e s   w i t h   o u t - o f - p l a n e   r o t a t i o n .   I n   [ 1 1 ] ,   J o n e s   a n d   V i o l a   [ 1 2 ]   e x t e n d   t h i s   f r a m e w o r k .   C o n v o l u t i o n a l   N e u r a l   N e t w o r k s   ( C N N )   [ 1 3 ] ,   a r e   t h e   m o s t   r e c e n t   c a s c a d e   f r a m e w o r k   w i t h   q u i c k   r e j e c t i o n   o f   b a c k g r o u n d   r e g i o n s .   T h e   a m o u n t   o f   r e s e a r c h   w o r k s   o n   m u l t i - v i e w   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     5 7 7   -   5 8 4   5 7 8 f a c e   d e t e c t i o n   m a k i n g   u s e   o f   C N N s   i s   e x p l o d i n g   [ 1 4 ,   1 5 ] ,   s u c c e s s   o f   C N N s   i n   m a n y   c o m p u t e r   v i s i o n   p r o b l e m .   T h e   C N N s   c a n   b e   v i s u a l i z e d   a s   a   s e r i e s   o f   l a y e r s .   T h e   i n i t i a l   s e t   o f   l a y e r s   r e s p o n d   t o   d i s c r i m i n a t i v e   l o w   l e v e l   p a t t e r n s .   T h e   n e x t   s e t   o f   l a y e r s   r e s p o n d   t o   i n t e r m e d i a t e   p a t t e r n s   w h i c h   a r e   c o m p o s e d   o f   l o w   l e v e l   p a t t e r n s   a n d   s o   o n .   T h e   i n s p i r a t i o n   f o r   C N N s   a n d   n e u r a l   n e t w o r k s   i n   g e n e r a l   h a s   b e e n   t h e   b i o l o g i c a l   u n d e r s t a n d i n g   o f   t h e   b r a i n .   I t   h a s   b e e n   k n o w n   f o r   q u i t e   s o m e   t i m e   t h a t   t h e   b r a i n   i s   m a d e   o f   o v e r   1 0 0   b i l l i o n s   n e u r o n s   a n d   t h e s e   n e u r o n s   a r e   d e n s e l y   c o n n e c t e d .   T h e   C N N s   m i m i c   n e u r o n s   a n d   t h e i r   c o n n e c t i o n s .   A   l a y e r   i n   C N N   i s   m a d e   u p   o f   m   ×   n   n e u r o n s   a n d   n e u r o n s   o f   t h e   n e i g h b o u r i n g   l a y e r s   a r e   c o n n e c t e d .   I n   t h i s   s e c t i o n ,   w e   w i l l   d e s c r i b e   a b o u t   n e u r o n s ,   t h e   c o n n e c t i o n s   a n d   v a r i o u s   t y p e s   o f   l a y e r s   t h a t   t h e   m o d e r n   C N N s   h a v e .   Z h a n g   e t   a l .   s t u d i e d   a b o u t   e n h a n c i n g   m u l t i - v i e w   d e t e c t i o n   o f   a   f a c e   w i t h   m u l t i - t a s k   d e e p   C N N   [ 1 6 ] .   F a r f a d e   e t   a l .   [ 1 7 ]   c o n d u c t e d   a   r e s e a r c h   t o   e x a m i n e   m u l t i - v i e w   d e t e c t i o n   o f   t h e   f a c e   u s i n g   d e e p   C N N .   A c c o r d i n g   t o   P a r k h i   e t   a l .   t h e   r e c o g n i t i o n   o f   t h e   f a c e   f r o m   e i t h e r   a   s e t   o f   f a c e s   o r   s i n g l e   p h o t o g r a p h   t r a c k e d   i n   a   v i d e o   [ 1 8 ] .   L i   e t   a l .   a n a l y z e d   a b o u t   C N N   c a s c a d e   f o r   d e t e c t i n g   t h e   f a c e   [ 1 9 ] .     D e t e c t i n g   f a c e   i s   a   w e l l - s t u d i e d   p r o b l e m   i n   t h e   v i s i o n   o f   c o m p u t e r .   C o n t e m p o r a r y   d e t e c t o r s   o f   t h e   f a c e   c a n   e f f o r t l e s s l y   i d e n t i f y   n e a r   f r o n t   f a c e s .   C o m p l e x i t i e s   i n   d e t e c t i n g   t h e   f a c e   c o m e   f r o m   t w o   a s p e c t s   s u c h   a s   l a r g e   s p a c e   f o r   s e a r c h i n g   o f   p r o b a b l e   f a c e   s i z e s ,   p o s i t i o n s   a n d   l a r g e   v i s u a l   d i f f e r e n c e s   o f   h u m a n   f a c e s   i n   a   c h a o t i c   e n v i r o n m e n t .   F o r m e r   o n e   i m p o s e s   a   r e q u i r e m e n t   f o r   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t i m e   w h i l e   l a t e r   o n e   n e e d s   a   d e t e c t o r   f o r   a   f a c e   t o   p e r f e c t l y   a d d r e s s i n g   a   b i n a r y   i s s u e   i n   c l a s s i f i c a t i o n .   I t   w a s   n o t e d   t h a t   u n c o n t r o l l e d   i s s u e   i n   d e t e c t i n g   f a c e   a r e   e x t r e m e   i l l u m i n a t i o n s   a n d   e x a g g e r a t e d   e x p r e s s i o n s   c a n   l e a d   t o   l a r g e   d i f f e r e n c e s   i n   v i s u a l   i n   t h e   a p p e a r a n c e   o f   t h e   f a c e   a n d   a f f e c t   t h e   f a c e   d e t e c t o r   r o b u s t n e s s   [ 2 0 ] .   T h i s   i s   s i g n i f i c a n t   t o   d e v e l o p   a   m e t h o d   t o   p r o p e r l y   d e t e c t i n g   t h e   f a c e s   a s   p o i n t e d   o u t   i n   [ 2 1 ] .   T h e r e f o r e ,   t h i s   p a r t i c u l a r   r e s e a r c h   i n t e n d s   t o   c o n c e n t r a t e   o n   d e t e c t i n g   t h e   f a c e   w i t h   t h e   h e l p   o f   m u l t i - v i e w   f a c e   u s i n g   d e e p   c o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k .   I n   t h i s   w o r k ,   w e   h a v e   p r e s e n t e d   a   n o v e l   a r c h i t e c t u r e   o f   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( D C N N )   f o r   m u l t i - v i e w   f a c e   d e t e c t i o n .   I n   m o s t   o f   t h e   p r e v i o u s   w o r k   f e a t u r e   s e l e c t i o n   w a s   m a n u a l ,   t h a t   i s   h a n d c r a f t e d   b u t   i n   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   f e a t u r e   s e l e c t i o n   i s   a u t o m a t i c a l l y ,   e v e n   i n   c o m p l e x   v i s u a l   v a r i a t i o n s .   A s   w e   k n o w   t h a t   C N N s   n e e d   h u g e   c o m p u t a t i o n a l   p o w e r   b e c a u s e   i t   r e q u i r e s   e x h a u s t i v e l y   s c a n n i n g   o f   t h e   e n t i r e   i m a g e   i n   m u l t i p l e   s c a l e s   w h i c h   i s   a   b i t   d i f f i c u l t .     H e n c e   t o   s p e e d   u p   t h e   d e t e c t i o n ,   w e   p r o p o s e d   a   C N N   c a s c a d e   s t r u c t u r e   w h i c h   r e j e c t s   f a l s e   d e t e c t i o n   v e r y   q u i c k l y   i n   e a r l y   s t a g e .   T h e   m o s t   p r o m i n e n t   c o n t r i b u t i o n   o f   o u r   w o r k   i s   a s   f o l l o w s :   1 .   W e   d e s i g n e d   a   C N N   c a s c a d e   f o r   f a s t   f a c e   d e t e c t i o n .   2 .   O u r   d e s i g n e d   a r c h i t e c t u r e   i s   a b l e   t o   d e t e c t i o n   p o s e   i n v a r i a n t   f a c e s   i n   c h a n g i n g   e n v i r o n m e n t .   3 .   O u r   d e s i g n   i s   a b l e   t o   h a n d l e   m u l t i   r e s o l u t i o n   i m a g e s .   4 .   W e   i m p r o v e   t h e   s t a t e - o f - t h e - a r t   p e r f o r m a n c e   o n   t h e   f a c e   d e t e c t i o n   d a t a   s e t   a n d   b e n c h m a r k .       2 .   I M P L E M E N T A I O N   M E T H O D   I n   t h e   i m p l e m e n t a t i o n ,   d e t e c t i o n   o f   t h e   f a c e   a n d   r e t r i e v a l   o f   t h e   i m a g e   w i l l   b e   a t t a i n e d   w i t h   t h e   h e l p   o f   d i r e c t   v i s u a l   m a t c h i n g   t e c h n o l o g y .   A   p r o b a b i l i s t i c   c o m p u t a t i o n   o f   r e s e m b l a n c e   a m o n g   t h e   i m a g e s   o f   t h e   f a c e   w i l l   b e   c o n d u c t e d   o n   t h e   b a s i s   o f   t h e   B a y e s i a n   a n a l y s i s   f o r   a c h i e v i n g   v a r i o u s   d e t e c t i o n   o f   t h e   f a c e .   A f t e r   t h i s ,   a   n e u r a l   n e t w o r k   w i l l   b e   d e v e l o p e d   a n d   t r a i n e d   i n   o r d e r   t o   e n h a n c e   t h e   o u t c o m e   o f   t h e   B a y e s i a n   a n a l y s i s .   N e x t ,   t o   t h a t ,   t r a i n i n g   a n d   v e r i f i c a t i o n   w i l l   b e   a d a p t e d   t o   t e s t   o t h e r   i m a g e s   w h i c h   i n v o l v e   s i m i l a r   f a c e   f e a t u r e s .   D e e p   l e a r n i n g   c a n   b e   p e r f o r m e d   b y   s u p e r v i s o r y   s i g n a l s .                     I d e n t ( , t , ) =   l o g ̂       = l o g ̂                           ( 1 )     W h e r e ,       i s   t h e   f e a t u r e   v e c t o r ,   t   r e p r e s e n t s   t a r g e t   c l a s s   a n d     i s   s o f t m a x   l a y e r   p a r a m e t e r ,     i s   t h e   t a r g e t   p r o b a b i l i t y   d i s t r i b u t i o n   ( = 0   f o r   a l l     e x c e p t   = 1 ) .   ̂ = 1   i s   t h e   p r e d i c t e d   p r o b a b i l i t y   d i s t r i b u t i o n .   T h e   v e r i f i c a t i o n   s i g n a l   r e g u l a r i z e   f e a t u r e   a n d   r e d u c e s   i n t r a   p e r s o n a l   v a r i a t i o n s   g i v e n   b y   H a d s e l l   e t   a l .   [ 2 2 ] .     ( , , , ) =                                                                                         = 1   m a x   ( 0 ,                 = 1                           ( 2 )     ( , , , ) = ( + )                     ( 3 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       D e e p   l e a r n i n g   f o r   p o s e - i n v a r i a n t   f a c e   d e t e c t i o n   i n   u n c o s t r a i n e d   e n v i r o n m e n t   ( S h i v k a r a n   R a v i d a s )   5 7 9 W h e r e ,   = { , } ;   a r e   d e n o t e   s h i f t i n g   p a r a m e t e r s   a n d   l e a r n i n g   s c a l i n g ,     r e p r e s e n t e d   a s   s i g m o i d   f u n c t i o n   a n d       i s   d e n o t e d   a s   b i n a r y   t a r g e t   o f   t w o   c o m p a r e d   f a c i a l   i m a g e s   r e l a t e   t o   s a m e   i d e n t i t y .   F u r t h e r   o p e r a t i o n   o f   t h e   c o n v o l u t i o n   i s   r e p r e s e n t e d   a s :   ( ) = m a x ( 0 , ( ) + ( ) ( )                                                                                           ( 4 )     W h e r e ,       i s   i n p u t   m a p   a n d     i s   o u t p u t   m a p ,     i s   t h e   c o n v o l u t i o n   b e t w e e n   i n p u t   a n d   o u t p u t .   M a x p o o l i n g   i s   g i v e n   b y :       , =   m a x , { . , . }                                                                                                               ( 5 )     W h e r e ,   o u t p u t   m a p   p o o l s   o v e r   ×     n o n - o v e r l a p p i n g   r e g i o n .     =   0 , . , + . , +                                                                                     ( 6 )     W h e r e , , , ,       r e p r e s e n t   t h e   n e u r o n s     a n d   w e i g h t s   i n   3 r d   a n d   4 t h   c o n v o l u t i o n a l   l a y e r s .   O u t p u t   o f   C o n v N e t   i s   n - w a y   s o f t w a r e   t o   p r e d i c t   t h e   d i s t r i b u t i o n   o f   p r o b a b i l i t y   o v e r   n - u n i q u e   i d e n t i t i e s .     =   ( )   ( )                                                                                                                                                         ( 7 )     D C N N   i s   m o s t l y   a d o p t e d   f o r   c l a s s i f i c a t i o n   a n d   a l s o   a d o p t e d   f o r   d e t e c t i o n   a n d   r e c o g n i z i n g   t h e   f a c e .   M o s t   o f   t h e m   c o n s i d e r   t h e   c a s c a d e   s t r a t e g y   a s   w e l l   a s   c o n s i d e r   b a t c h e s   w i t h   v a r i o u s   l o c a t i o n s   a n d   s c a l e s     a s   i n p u t s .       2 . 1 .   P r o p o s e d   a l g o r i t h m   f o r   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( D C N N )     T h i s   p a r t i c u l a r   w o r k   d e v e l o p s   a n   a l g o r i t h m   f o r   d e t e c t i n g   t h e   f a c e   u s i n g   m u l t i - v i e w   w i t h   t h e   h e l p   o f   d e e p   c o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k .   T h e   s t e p s   o f   i m p l e m e n t a t i o n   a r e   d e s c r i b e d   b e l o w :     S t e p   1 :   I n   t h e   i m p l e m e n t a t i o n ,   d e t e c t i o n   o f   f a c e   a n d   r e t r i e v a l   o f   t h e   i m a g e   w i l l   b e   a t t a i n e d   w i t h   t h e   h e l p   o f   d i r e c t   v i s u a l   m a t c h i n g   t e c h n o l o g y   w h i c h   m a t c h e s   t h e   f a c e   d i r e c t l y .   T h i s   t e c h n o l o g y   m a k e s   u s e   o f   s i m i l a r i t y   m e t r i c s   o f   a n   i m a g e   w h i c h   c a n   e i t h e r   b e   n o r m a l i z e d   c o r r e l a t i o n   o r   i t   c a n   b e   E u c l i d e a n   d i s t a n c e ,   w h i c h   c o r r e s p o n d s   t o   t h e   a p p r o a c h   c a l l e d   t e m p l a t e   m a t c h i n g .   T h e   s i m i l a r i t y   b e t w e e n   t h e   t w o   i m a g e s   i s   m e a s u r e d   t h r o u g h   s i m i l a r i t y   m e a s u r e ,   d e n o t e d   b y   ( , ) ,   W h e r e ,   I a   a n d   I b   a r e   t h e   t w o   i m a g e s   b e t w e e n   w h i c h   t h e   s i m i l a r i t y   i s   b e i n g   m e a s u r e d .   S t e p   2 :   T h e   n e x t   s t e p   i s   m e a s u r i n g   p r o b a b i l i s t i c   s i m i l a r i t y   o r     ( t h e   m e a s u r e   o f   i n t e n s i t y   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   t w o   i m a g e s )   g i v e n   b y   P r o b a b i l i s t i c   s i m i l a r i t y   o r   = ( )   .   T h i s   c a l c u l a t i o n   o f   r e s e m b l a n c e   a m o n g   t h e   i m a g e s   o f   f a c e   w i l l   b e   c o n d u c t e d   o n   t h e   b a s i s   o n   t h e   B a y e s i a n   a n a l y s i s   f o r   a c h i e v i n g   v a r i o u s   d e t e c t i o n   o f   f a c e .     S t e p   3 :   T h e   p r o b a b i l i s t i c   c a l c u l a t i o n   o f   r e s e m b l a n c e   a l s o   s u p p o r t s   m u l t i p l e   f a c e   d e t e c t i o n .   I n   o r d e r   t o   c h a r a c t e r i z e   t h e   v a r i o u s   t y p e s   o f   i m a g e   v a r i a t i o n s   w e r e   u s e d   f o r   s t a t i s t i c a l   a n a l y s i s .   U n d e r   t h i s   t h e   s i m i l a r i t y   m e a s u r e   S   ( I a ,   I b )   b e t w e e n   t h e   p a i r   o f   i m a g e s   I a   a n d   I b   i s   g i v e n   i n   t e r m s   o f   p o s t e r i o r i   p r o b a b i l i t y   ( i n t e r p e r s o n a l   v a r i a t i o n )   i s   p r o v i d e d   b y :     ( , ) = ( ) ( | ) / { ( ) ( | ) + ( ) ( | ) }                                                         ( 8 )                                 I f   t h e   m u l t i - v i e w   f a c e   d e t e c t i o n   i s   d o n e   f o r   a   s i n g l e   p e r s o n   t h e n   ( | ) > ( | )   o r   i t   c a n   b e   s a i d   t h a t   (     , ) > ½   .       S t e p   4 :   F u r t h e r   a   n e u r a l   n e t w o r k   w i l l   b e   d e v e l o p e d   a n d   t r a i n e d   i n   o r d e r   t o   e n h a n c e   t h e   o u t c o m e   f r o m   t h e   B a y e s i a n   a n a l y s i s .   S t e p   5 :   N e x t   t o   t h a t ,   t r a i n i n g   a n d   v e r i f i c a t i o n   w i l l   b e   a d o p t e d   t o   t e s t   o t h e r   i m a g e s   w h i c h   i n v o l v e   s i m i l a r   f a c e   f e a t u r e s .   I m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   c o d e   i s   d o n e   s t e p   b y   s t e p   a s   f o l l o w s :   a .   F i r s t ,   t h e   D C N N   o b j e c t   i s   c r e a t e d .   b .   S e c o n d ,   a f t e r   t h i s   G r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   i s   i n i t i a l i z e d .   c .   T h e n   M C R   ( M i s c l a s s i f i c a t i o n   r a t e )   c a l c u l a t i o n   i s   i n i t i a l i z e d   a n d   p l o t   o f   M C R   i d   c r e a t e d   d e f i n i n g   t h e   c u r r e n t   e p o c h ,   i t e r a t i o n ,   R M S E   ( R o o t   M e a n   S q u a r e   E r r o r ) ,   M C R   v a l u e   o f   t h e   i m a g e   d a t a .   d .   T r a i n i n g   d a t a   i s   b e i n g   l o a d e d .   e .   T r a i n i n g   d a t a   i s   p r e - p r o c e s s e d ,   e r r o r s   a r e   d e l e t e d   a n d   t h e n   i m a g e   d a t a   i s   s i m u l a t e d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     5 7 7   -   5 8 4   5 8 0 f .   A f t e r   t h e   s i m u l a t i o n ,   t h e   m u l t i - f a c e s   a r e   d e t e c t e d   i n   t h e   i m a g e   s h o w n   i n   t h e   r e d   r e c t a n g u l a r   b o x e s .   T h e   s c r e e n s h o t   f o r   C N N   t r a i n i n g   p r o g r e s s   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   T h e   p l o t   o f   R M S E   i n   t r a i n i n g   a n d   p l o t   o f   M C R   i s   a l s o   s h o w n   i n   C N N   t r a i n i n g   p r o g r e s s .   T h e   b e l o w   e q u a t i o n   i s   t h e   C N N   w h i c h   i s   t r a i n e d   t o   m i n i m i z e   t h e   r i s k   o f   s o f t   m a x   l o s s   f u n c t i o n .     =   l o g |   ( | )   |                                                                                 ( 9 )     H e r e   β   r e p r e s e n t s   t h e   b a t c h   u s e d   i n   i t e r a t i o n   o f   s t o c h a s t i c   g r a d i e n t   d e s c e n t   a n d   l a b e l   i s       a n d       .   H e s s i a n   c a l c u l a t i o n   p r o g r e s s   i s   s t a r t e d .   C u r r e n t   e p o c h   u s e d   f o r   t h i s   i s   3 . 0 0 .   I t e r a t i o n   v a l u e   u s e d   f o r   t h i s   r e s e a r c h   i s   7 5 9 . 0 0 .   R M S E   v a l u e   u s e d   f o r   t h i s   r e s e a r c h   i s   0 . 1 8 .   M C R   v a l u e   u s e d   f o r   t h i s   r e s e a r c h   i s   0 . 9 0 .   H e r e   t h e t a   u s e d   i s   8 . 0 0 0 e - 0 5 .   P l o t   o f   R M S E   i n   t r a i n i n g   i s   s h o w e d   i n   z i g z a g   l i n e s .   P l o t   o f   M C R   i n   t r a i n i n g   i s   s h o w e d   i n   c u r v e d   l i n e s .             F i g u r e   1 .   D C N N   t r a i n i n g   p r o c e s s       2 . 2 .     C N N   S t r u c t u r e   T h e   C N N   s t r u c t u r e   w h i c h   i s   a d o p t e d   i n   t h e   p r e s e n t   s t u d y   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   2   w h i c h   c o n s i s t s   o f   1 2 - n e t   C N N ,   2 4 - n e t   a n d   4 8 - n e t   s t r u c t u r e .           ( a )       ( b )         ( c )     F i g u r e   2 .   C N N   s t r u c t u r e s   o f   t h e   ( a )   1 2 - n e t ,   ( b )   2 4 - n e t   a n d   ( c )   4 8 - n e t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       D e e p   l e a r n i n g   f o r   p o s e - i n v a r i a n t   f a c e   d e t e c t i o n   i n   u n c o s t r a i n e d   e n v i r o n m e n t   ( S h i v k a r a n   R a v i d a s )   5 8 1 a .   1 2 - n e t   C N N   I t   i s   t h e   f i r s t   C N N   t h a t   s c a n s   o r   t e s t s   t h e   i m a g e   q u i c k l y   i n   t h e   t e s t   p i p e l i n e .   A n   i m a g e   h a v i n g   t h e   d i m e n s i o n s   o f     h a v i n g   t h e   p i x e l   s p a c i n g   o f   4   w i t h   1 2 x 1 2   d e t e c t i o n   w i n d o w s   f o r   s u c h   t y p e   o f   i m a g e   1 2 - n e t   C N N   i s   s u i t a b l e   t o   a p p l y .   T h i s   w o u l d   r e s u l t   a   m a p   o f :                                                  + 1      + 1                                                                                                                                   ( 1 0 )     A   p o i n t   o n   t h e   i m a g e   m a p   d e f i n e s   d e t e c t i o n   w i n d o w   o f   1 2 x 1 2   o n t o   t h e   t e s t i n g   i m a g e .   T h e   m i n i m u m   s i z e   o f   t h e   f a c e   a c c e p t a b l e   f o r   t e s t i n g   a n   i m a g e   i s   T .   F i r s t l y   a n   i m a g e   p y r a m i d   i s   b u i l t   t h r o u g h   t h e   t e s t   i m a g e   i n   o r d e r   t o   c o v e r   t h e   f a c e   f r o m   v a r i e d   s c a l e s .   A t   e a c h   l e v e l   a n   i m a g e   p y r a m i d   i s   c r e a t e d ,   i t   i s   r e s i z e d   b y   1 2 /   w h i c h   w o u l d   s e r v e   a s   a n   i n p u t   i m a g e   f o r   1 2 - n e t   C N N .   U n d e r   t h i s   s t r u c t u r e ,   2 5 0 0   d e t e c t i o n   w i n d o w s   a r e   c r e a t e d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   b .   1 2 - C a l i b r a t i o n - n e t   F o r   b o u n d i n g   b o x   c a l i b r a t i o n ,   1 2 - c a l i b r a t i o n - n e t   i s   u s e d .   U n d e r   t h i s   t h e   d i m e n s i o n   o f   t h e   d e t e c t i o n   w i n d o w   i s   ( ,   ,   ,   )   w h e r e     a n d       a r e   t h e   a x i s ,       a n d     a r e   t h e   w i d t h   a n d   h e i g h t   r e s p e c t i v e l y .   T h e   c a l i b r a t i o n   p a t t e r n   a d j u s t s   i t s e l f   a c c o r d i n g   t o   t h e   s i z e   o f   t h e   w i n d o w   i s :     (     ,   ,   ,       )                                                                                                       ( 1 1 )     I n   t h e   p r e s e n t   s t u d y   n u m b e r   o f   p a t t e r n s   i . e .   N = 4 5 .   S u c h   t h a t :                                           { 0 . 8 7 , 0 . 9 5 , 1 . 2 , 1 . 1 3 , 1 . 2 5 }                                   { 0 . 1 9 , 0 , 0 . 1 9 }                               { 0 . 1 9 , 0 , 0 . 1 9 }     T h e   i m a g e   i s   c r o p p e d   a c c o r d i n g   t o   t h e   s i z e   o f   d e t e c t i o n   w i n d o w   t h a t   i s   1 2 * 1 2   w h i c h   w o u l d   s e r v e   a s   a n   i n p u t   i m a g e   t o   1 2 - c a l i b r a t i o n - n e t .   U n d e r   t h i s   C N N   a v e r a g e   r e s u l t   o f   t h e   p a t t e r n s   a r e   t a k e n   b e c a u s e   t h e   p a t t e r n s   o b t a i n e d   a s   a n   o u t p u t   a r e   n o t   o r t h o g o n a l .   A   t h r e s h o l d   v a l u e   i s   t a k e n   i . e .   t   i n   o r d e r   t o   r e m o v e   t h e   p a t t e r n s   w h i c h   a r e   n o t   t h e   c o n f i d e n c e   p a t t e r n s   c .   2 4 - n e t   C N N   I n   o r d e r   t o   f u r t h e r   l o w e r   d o w n   t h e   n u m b e r   o f   t h e   d e t e c t i o n   w i n d o w s   u s e d ,   a   b i n a r y   c l a s s i f i c a t i o n   o f   C N N   c a l l e d   2 4 - n e t   C N N   i s   u s e d .   T h e   d e t e c t i o n   w i n d o w   w h i c h   r e m a i n e d   u n d e r   t h e   1 2 - c a l i b r a t i o n   n e t   a r e   t a k e n   a n d   t h e n   r e s i z e d   t o   2 4 * 2 4   i m a g e   a n d   t h e n   t h i s   i m a g e   i s   r e - e v a l u a t e d   u s i n g   2 4 - n e t .   A l s o   u n d e r   t h i s   C N N ,   a   m u l t i - r e s o l u t i o n   s t r u c t u r e   i s   a d o p t e d ,   t h r o u g h   t h i s ,   t h e   o v e r a l l   o v e r h e a d   o f   t h e   1 2 - n e t   C N N   s t r u c t u r e   g o t   r e d u c e d   a n d   h e n c e   t h e   s t r u c t u r e   b e c o m e s   d i s c r i m i n a t i v e .     d .   2 4 - C a l i b r a t i o n - n e t   C N N   I t   i s   a n o t h e r   c a l i b r a t i o n   C N N   s i m i l a r   t o   t h a t   o f   1 2 - c a l i b r a t i o n n e t .   A l s o   u n d e r   t h i s   n u m b e r   o f   c a l i b r a t i o n   p a t t e r n s   a r e   N .   t h e   p r o c e s s   o f   c a l i b r a t i o n   i s   s i m i l a r   t o   t h a t   o f   1 2 - c a l i b r a t i o n - n e t .   e .   4 8 - n e t   C N N   I t   i s   t h e   m o s t   e f f e c t i v e   C N N   u s e d   a f t e r   2 4 - c a l i b r a t i o n - n e t   b u t   i s   q u i t e   s l o w e r .   I t   f o l l o w s   t h e   s a m e   p r o c e d u r e   a s   i n   2 4 - n e t .   T h i s   p r o c e d u r e   u s e d   i n   t h i s   C N N   i s   v e r y   c o m p l i c a t e d   a s   c o m p a r e d   t o   r e s t   o f   t h e   C N N   s u b s t r u c t u r e s .   I t   a l s o   a d o p t s   t h e   m u l t i - r e s o l u t i o n   t e c h n i q u e   a s   i n   c a s e   o f   2 4 - n e t .     f .   4 8 - c a l i b r a t i o n - n e t   C N N   I t   i s   t h e   l a s t   s t a g e   o r   s u b - s t r u c t u r e   o f   C N N .   T h e   n u m b e r   o f   c a l i b r a t i o n   p a t t e r n s   u s e d   i s   s a m e   a s   i n   c a s e   o f   1 2 - c a l i b r a t i o n - n e t   i . e .   N = 4 5 .   I n   o r d e r   t o   h a v e   m o r e   a c c u r a t e   c a l i b r a t i o n ,   p o o l i n g   l a y e r   i s   u s e d   u n d e r   t h i s   C N N   s u b - s t r u c t u r e .         3 .   R E S U L T   A N D   D I S C U S S I O N   E x a m p l e s   o f   t h e   i n p u t   i m a g e s   f o r   t w o   d i f f e r e n t   i d e n t i t i e s   w i t h   g e n e r a t e d   p o s e   i n v a r i a n t   o u t p u t   r e s u l t s   a r e   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   3 .     I n   t h i s   f i g u r e ,   d e t e c t e d   f a c e   f o r   t h e   v a r i o u s   a n g l e   a n d   p o s e s   f o r   l e f t   a n d   r i g h t   p r o f i l e   f a c e s   i n c l u d i n g   t h e   f r o n t a l   f a c e   a r e   s h o w n .   O u r   d e t e c t o r   g i v e s   r e s u l t s   f o r   i m a g e s   w i t h   v a r y i n g   p o s e s   w i t h   r e s o l u t i o n .   T h e   m o d e r n   f a c e   d e t e c t i o n   s o l u t i o n s   p e r f o r m a n c e   o n   m u l t i - v i e w   f a c e   s e t   o f   d a t a   i s   u n s a t i s f a c t o r y .   U n d e r   t h i s   i t   w a s   o b s e r v e d   t h a t   i n   t h e   p r e s e n c e   o f   m u l t i - r e s o l u t i o n   i n   C N N   w h i c h   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 ,   n u m b e r   o f   f a l s e   d e t e c t i o n   c o m e s   t o   h a l t   ( a t   t h e   1 0 0 0 0   n u m b e r   o f   f a l s e l y   d e t e c t e d   f a c e s )   a n d   t h e   f a c e   i s   d e t e c t e d   o r   t h e   d e t e c t i o n   r a t e   i s   a c h i e v e d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     5 7 7   -   5 8 4   5 8 2 H o w e v e r ,   w i t h o u t   t h e   u s e   o f   m u l t i - r e s o l u t i o n   i n   C N N ,   m o r e   n u m b e r   o f   f a c e s   a r e   d e t e c t e d   f a l s e l y   a s   c o m p a r e d   t o   t h a t   o f   m u l t i - r e s o l u t i o n   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   E x a m p l e s   o f   t h e   i n p u t   i m a g e s   f o r   t w o   d i f f e r e n t   i d e n t i t i e s   w i t h   g e n e r a t e d   p o s e   i n v a r i a n t   o u t p u t   r e s u l t s   a r e   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   3 .   I n   t h i s   f i g u r e ,   d e t e c t e d   f a c e   f o r   t h e   v a r i o u s   a n g l e   a n d   p o s e s   f o r   l e f t   a n d   r i g h t   p r o f i l e   f a c e s   i n c l u d i n g   f r o n t a l   f a c e   a r e   s h o w n .           F i g u r e   3 .   P o s e   i n v a r i a n t   f a c e   d e t e c t e d   i m a g e s ;   ( a ) ,   ( b ) ,   ( c )   a n d   ( d )   a r e   r i g h t   p r o f i l e   f a c e s ;   ( e )   F r o n t a l   F a c e ;   ( f )   L e f t   u p   p r o f i l e   f a c e   a n d   ( g ) ,   ( h )   R i g h t   p r o f i l e   f a c e s       3 . 1 .       C o m p a r i s o n   o f   F a c e   D e t e c t o r s   E f f e c t i v e n e s s   o f   t h e   d e v e l o p e d   m e t h o d   i s   c o m p a r e d   a n d   c o n t r a s t e d   w i t h   e x i s t i n g   m e t h o d s   a n d   t e c h n i q u e s .   I t   w a s   n o t e d   t h a t   p r o p o s e d   m e t h o d   p e r f o r m s   w e l l   i n   t e r m s   o f   a c c u r a c y   a n d   t h e   r e c o g n i t i o n   r a t e .   W e   c o m p a r e   o u r   m e t h o d   w i t h   o t h e r   a p p r o a c h e s   i n c l u d i n g   E d g e B o x   [ 2 3 ] ,   F a c e n e s s   [ 2 4 ] ,   a n d   D e e p B o x   [ 2 5 ]   o n   A F L W   d a t a   s e t .   O u r   m e t h o d   d e t e c t s   t h e   i n p u t   i m a g e   a t   l o w   r e s o l u t i o n   b y   r e j e c t i n g   q u i c k l y   n o n - f a c e   r e g i o n s   f o r   a c c u r a t e   d e t e c t i o n .   T h e   u s e   o f   C a l i b r a t e d   n e t s   i n   t h e   c a s c a d e   i m p r o v e s   t h e   q u a l i t y   o f   b o u n d i n g   b o x .   M e a n w h i l e ,   w e   s h o w   t h a t   o u r   d e t e c t o r   c a n   b e   e a s i l y   t u n e d   t o   b e   a   f a s t e r   v e r s i o n   w i t h   m i n o r   p e r f o r m a n c e   d e c r e a s e .   T h e   u s e   o f   m u l t i - r e s o l u t i o n   i n   C N N ,   m o r e   n u m b e r   o f   f a c e s   i s   d e t e c t e d   f a l s e l y   a s   c o m p a r e d   t o   t h a t   o f   m u l t i - r e s o l u t i o n   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .             F i g u r e   4 .   D e t e c t i o n   r a t e   w i t h   m u l t i - r e s o l u t i o n   i n   2 4 - n e t   C N N       T h e   o v e r a l l   t e s t   s e q u e n c e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .   F i r s t   o f   a l l   t e s t   i m a g e   i s   a p p l i e d   t o   t h e   s y s t e m ,   a   1 2   n e t   s t r u c t u r e   w i l l   s c a n   t h e   w h o l e   i m a g e   a n d   q u i c k l y   r e j e c t s   a b o u t   9 0 %   o f   d e t e c t i o n   w i n d o w s .   R e m a i n i n g   d e t e c t e d   w i n d o w   w i l l   b e   p r o c e s s e d   b y   2 4   c a l i b r a t e d   C N N s .   I n   n e x t   s u b s e q u e n t   s t a g e s ,   t h e   h i g h l y   o v e r l a p p e d   w i n d o w   w i l l   b e   r e m o v e d .   T h e n   a   4 8   n e t   w i l l   t a k e   d e t e c t e d   w i n d o w s   a n d   e v a l u a t e   t h e   w i n d o w   w i t h   c a l i b r a t e d   b o u n d a r y   b o x   a n d   p r o d u c e s   a s   o u t p u t   a s   d e t e c t e d   b o u n d a r y   b o x .   F i g u r e   6   s h o w s   a l l   d e t e c t i o n   s t a g e s   w i t h   d i f f e r e n t   s t r u c t u r e   s t a g e s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       D e e p   l e a r n i n g   f o r   p o s e - i n v a r i a n t   f a c e   d e t e c t i o n   i n   u n c o s t r a i n e d   e n v i r o n m e n t   ( S h i v k a r a n   R a v i d a s )   5 8 3       ( a )   ( b )   ( c )     F i g u r e   5 .   D e t e c t i o n   r e s u l t s :   ( a )   O r i g i n a l   i m a g e   g i v e n   f o r   d e t e c t i o n ,   ( b )   I m a g e   a t   p r e p r o c e s s i n g   s t a g e   ( c )   D e t e c t e d   f a c e   p o s i t i o n   w i t h   C N N                         ( a )   ( b )   ( c )   ( d )   ( e )     F i g u r e   6 .   D e t e c t i o n   r e s u l t s   f o r   d i f f e r e n t   C N N   s t r u c t u r e :   ( a )   I n p u t / t e s t   i m a g e ,   ( b )   I m a g e   a f t e r   1 2 - n e t   C N N ,   ( c )   I m a g e   a f t e r   2 4 - n e t   C N N ,   ( d )   I m a g e   a f t e r   4 8 - n e t   C N N ,   ( e )   O u t p u t   f a c e   d e t e c t e d   i m a g e         4 .     C O N C L U S I O N   I n   t h i s   w o r k ,   w e   d e v e l o p   a n   a l g o r i t h m   f o r   d e t e c t i n g   m u l t i - v i e w   f a c e s   u s i n g   d e e p   c o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k .   A   m a j o r   c o n t r i b u t i o n s   w e r e   m a d e   i n   t h i s   p a r t i c u l a r   r e s e a r c h   i s   t h a t   w e   h a v e   d e v e l o p e d   a   p r o c e d u r e   w h i c h   c a n   a s s e m b l e   a   w i d e   r a n g e   o f   d a t a s e t ,   w i t h   t h e   s m a l l   n o i s e   o f   l a b e l   w h i l e   r e d u c i n g   t h e   q u a n t i t y   o f   m a n u a l   a n n o t a t i o n   i n c l u d e d .   T h e   m a i n   c o n c e p t   o f   t h e   a l g o r i t h m   i s   t o   i n f l u e n c e   t h e   h i g h   a b i l i t y   o f   D C N N   t o   c l a s s i f y   a n d   e x t r a c t   t h e   f e a t u r e .   T o   l e a r n   t h e   s i n g l e   c l a s s i f i e r   f o r   d e t e c t i n g   f a c e s   f r o m   d i f f e r e n t   v i e w s   a n d   r e d u c e   t h e   c o m p u t a t i o n a l   d i f f i c u l t y   t o   s i m p l i f y   t h e   d e t e c t o r   a r c h i t e c t u r e .   F o r   t h i s   w o r k ,   w e   f i r s t   t r a n s f o r m e d   t h e   c o m p l e t e l y   l i n k e d   l a y e r s   i n t o   t h e   c o n v o l u t i o n a l   o n e   t o   r e s h a p e   t h e   p a r a m e t e r s   o f   t h e   l a y e r .   B y   e x p l o r i n g   a   f e w   k e y   f e a t u r e s   o f   t h e   n e t w o r k   s t r u c t u r e ,   w e   a c h i e v e   h i g h   p e r f o r m a n c e   c o n v o l u t i o n a l   n e t w o r k s   w i t h   a   r e l a t i v e l y   s m a l l   s c a l e .   O u r   d e t e c t o r   g i v e s   r e s u l t s   f o r   i m a g e s   w i t h   v a r y i n g   p o s e s   a n d   r e s o l u t i o n s .       R E F E R E N C E   [ 1 ]   Y a n g ,   M i n g - H s u a n ,   D a v i d   J .   K r i e g m a n ,   a n d   N a r e n d r a   A h u j a ,   D e t e c t i n g   F a c e s   i n   I m a g e s :   A   S u r v e y ,   P a t t e r n   A n 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 ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   2 4 . 1   ( 2 0 0 2 ) :   3 4 - 5 8 .   [ 2 ]   H j e l m å s ,   E r i k ,   a n d   B o o n   K e e   L o w ,   F a c e   D e t e c t i o n :   A   S u r v e y .     C o m p u t e r   V i s i o n   a n d   I m a g e   U n d e r s t a n d i n g ,   8 3 . 3   ( 2 0 0 1 ) :   2 3 6 - 2 7 4 .   [ 3 ]   S h e i k h   A m a n u r   R a h m a n   M . A .   A n s a r i   a n d   S a n t o s h   K u m a r   U p a d h y a y ,   A n   E f f i c i e n t   A r c h i t e c t u r e   f o r   F a c e   D e t e c t i o n   i n   C o m p l e x   I m a g e s ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   R e s e a r c h   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   S o f t w a r e   E n g i n e e r i n g ,   V o l .   2 ,   I s s u e   1 2 ,   2 0 1 2 .   [ 4 ]   L i ,   W e i .   " A n   A d a p t i v e   D e t e c t i o n   M e t h o d   o f   M u l t i p l e   F a c e s . "   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   1 2 . 4   ( 2 0 1 4 ) :   2 7 4 3 - 2 7 5 2 .   [ 5 ]   L i n ,   C h u a n ,   e t   a l . ,   " F a c e   D e t e c t i o n   A l g o r i t h m   B a s e d   O n   M u l t i - O r i e n t a t i o n   G a b o r   F i l t e r s   a n d   F e a t u r e   F u s i o n , "   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   1 1 . 1 0   ( 2 0 1 3 ) :   5 9 8 6 - 5 9 9 4 .   [ 6 ]   M . - H .   Y a n g ,   D .   K r i e g m a n ,   a n d   N .   A h u j a ,   D e t e c t i n g   F a c e s   i n   I m a g e s :   A   S u r v e y ,   I E E E   T r a n s   P a t t e r n   A n 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 ,   v o l .   2 4 ,   n o .   1 ,   p p .   3 4 5 8 ,   J a n   2 0 0 2 .   [ 7 ]   H .   A .   R o w l e y ,   S .   B a l u j a ,   a n d   T .   K a n a d e ,   N e u r a l   N e t w o r k - B a s e d   F a c e   D e t e c t i o n ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P a t t e r n   A n 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 0 9 8   [ 8 ]   K . - K .   S u n g     a n d   T .   P o g g i o ,   E x a m p l e - B a s e d   L e a r n i n g   F o r   V i e w - B a s e d   H u m a n   F a c e   D e t e c t i o n ,   I E E E   T r a n s   P a t t e r n   A n 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 ,   v o l .   2 0 ,   n o .   1 ,   p p .   3 9 5 1 ,   1 9 9 8   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     5 7 7   -   5 8 4   5 8 4 [ 9 ]   Y .   M .   L i ,   S .   G .   G o n g ,   a n d   H .   L i d d e l l ,   S u p p o r t   V e c t o r   R e g r e s s i o n   a n d   C l a s s i f i c a t i o n   B a s e d   M u l t i - V i e w   F a c e   D e t e c t i o n   A n d   R e c o g n i t i o n ,   P r o c   I n t l   C o n f   A u t o m a t i c   F a c e   a n d   G e s t u r e   R e c o g n i t i o n ,   F G ,   2 0 0 0 .   [ 1 0 ]   H .   S c h n e i d e r m a n   a n d   T .   K a n a d e ,   A   S t a t i s t i c a l   M e t h o d   f o r   3 D   O b j e c t   D e t e c t i o n   A p p l i e d   t o   F a c e s   a n d   C a r s ,   P r o c .   I E E E   C o m p u t e r   S o c .   C o n f .   o n   C o m p u t e r   V i s i o n   a n d   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n ,   2 0 0 0   [ 1 1 ]   J o n e s ,   M . ;   V i o l a ,   P . ,   F a s t   M u l t i - v i e w   F a c e   D e t e c t i o n ,   M I T S U B I S H I   E L E C T R I C   R E S E A R C H   L A B O R A T O R I E S ,   T R 2 0 0 3 - 9 6   A u g u s t   2 0 0 3   [ 1 2 ]   P . V i o l a   a n d   M .   J o n e s ,   R o b u s t   R e a l - T i m e   F a c e   D e t e c t i o n ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t e r   V i s i o n ,   5 7 ( 2 )   2 0 0 4 .   [ 1 3 ]   M a s i ,   I a c o p o ,   e t   a l .   " L e a r n i n g   P o s e - A w a r e   M o d e l s   f o r   P o s e - I n v a r i a n t   F a c e   R e c o g n i t i o n   i n   t h e   W i l d . "   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P a t t e r n   A n a l y s i s   a n d   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e   ( 2 0 1 8 ) .   [ 1 4 ]   K .   Z h a n g ,   Z .   Z h a n g ,   Z .   L i ,   a n d   Y .   Q i a o ,   J o i n t   F a c e   D e t e c t i o n   A n d   A l i g n m e n t   U s i n g   M u l t i t a s k   C a s c a d e d   C o n v o l u t i o n a l   N e t w o r k s ,   I E E E   S i g n a l   P r o c e s s i n g   L e t t e r s ,   v o l .   2 3 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 4 9 9   1 5 0 3 ,   O c t   2 0 1 6 .   [ 1 5 ]   H .   L i ,   Z .   L i n ,   X .   S h e n ,   J .   B r a n d t ,   a n d   G .   H u a ,   A   C o n v o l u t i o n a l   N e u r a l   N e t w o r k   C a s c a d e   F o r   F a c e   D e t e c t i o n ,   I n   P r o c   I n t l   C o n f   o n   C o m p u t e r   V i s i o n   a n d   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n ,   C V P R ,   J u n   2 0 1 5 ,   p p .   5 3 2 5 5 3 3 4 .   [ 1 6 ]   C h a   Z h a n g   a n d   Z h e n g y o u   Z h a n g ,   I m p r o v i n g   M u l t i v i e w   F a c e   D e t e c t i o n   W i t h   M u l t i - T a s k   D e e p   C o n v o l u t i o n a l   N e u r a l   N e t w o r k ,   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   5 t h   A C M   o n   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   M u l t i m e d i a   R e t r i e v a l .   A C M ,   2 0 1 5 .   [ 1 7 ]   F a r f a d e ,   S a c h i n   S u d h a k a r ,   M o h a m m a d   J .   S a b e r i a n ,   a n d   L i - J i a   L i ,   M u l t i - V i e w   F a c e   D e t e c t i o n   U s i n g   D e e p   C o n v o l u t i o n a l   N e u r a l   N e t w o r k s ,   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   5 t h   A C M   o n   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   M u l t i m e d i a   R e t r i e v a l .   A C M ,   2 0 1 5 .   [ 1 8 ]   P a r k h i ,   O m k a r   M . ,   A n d r e a   V e d a l d i ,   a n d   A n d r e w   Z i s s e r m a n ,   D e e p   f a c e   r e c o g n i t i o n .   B r i t i s h   M a c h i n e   V i s i o n   C o n f e r e n c e .   V o l .   1 .   N o .   3 .   2 0 1 5 .   [ 1 9 ]   L i ,   H a o x i a n g ,   e t   a l . ,   A   C o n v o l u t i o n a l   N e u r a l   N e t w o r k   C a s c a d e   f o r   F a c e   D e t e c t i o n ,   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   I E E E   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   V i s i o n   a n d   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n .   2 0 1 5 .   [ 2 0 ]   C h a   Z h a n g   a n d   Z h e n g y o u   Z h a n g ,   I m p r o v i n g   M u l t i v i e w   f a c e   d e t e c t i o n   w i t h   M u l t i - T a s k   d e e p   C o n v o l u t i o n a l   N e u r a l   N e t w o r k ,   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   5 t h   A C M   o n   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   M u l t i m e d i a   R e t r i e v a l .   A C M ,   2 0 1 5 .   [ 2 1 ]   V a s a n t h ,   P .   C . ,   a n d   K .   R .   N a t a r a j ,   " F a c i a l   E x p r e s s i o n   R e c o g n i t i o n   U s i n g   S V M   C l a s s i f i e r ,   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   I n f o r m a t i c s   ( I J E E I )   3 . 1   ( 2 0 1 5 ) :   1 6 - 2 0 .   [ 2 2 ]   H a d s e l l ,   R a i a ,   S u m i t   C h o p r a ,   a n d   Y a n n   L e C u n ,   " D i m e n s i o n a l i t y   R e d u c t i o n   b y   L e a r n i n g   a n   I n v a r i a n t   M a p p i n g . "   I n   C o m p u t e r   v i s i o n   a n d   p a t t e r n   r e c o g n i t i o n ,   2 0 0 6   I E E E   c o m p u t e r   s o c i e t y   c o n f e r e n c e   o n ,   v o l .   2 ,   p p .   1 7 3 5 - 1 7 4 2 .   I E E E ,   2 0 0 6 .   [ 2 3 ]   P .   D o l l ´ a r   a n d   C .   L .   Z i t n i c k ,   F a s t   E d g e   D e t e c t i o n   U s i n g   S t r u c t u r e d   F o r e s t s ,   I E E E   T r a n s .   P a t t e r n   A n a l .   M a c h .   I n t e l l . , 3 7 ( 8 ) : 1 5 5 8 1 5 7 0 ,   2 0 1 5 .   [ 2 4 ]   S .   Y a n g ,   P .   L u o ,   C .   C .   L o y ,   a n d   X ,   T a n g .   F r o m   F a c i a l   P a r t s   R e s p o n s e s   T o   F a c e   D e t e c t i o n :   A   D e e p   L e a r n i n g   A p p r o a c h .   I n   I C C V ,   p a g e s   3 6 7 6 3 6 8 4 ,   2 0 1 5 .   [ 2 5 ]   J a i n ,   V i d i t ,   a n d   E r i k   L e a r n e d - M i l l e r ,   F d d b :   A   B e n c h m a r k   f o r   F a c e   D e t e c t i o n   I n   U n c o n s t r a i n e d   S e t t i n g s ,   V o l .   8 8 .   T e c h n i c a l   R e p o r t   U M - C S - 2 0 1 0 - 0 0 9 ,   U n i v e r s i t y   o f   M a s s a c h u s e t t s ,   A m h e r s t ,   2 0 1 0 .       B I O G R A P H I E S   O F   A U T H O R S         S h i v k a r a n   R a v i d a s   h a s   r e c e i v e d   B . E . i n   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g   f r o m   D r .   B a b a   S a h e b   A m b e d k a r   M a r a t h w a d a   U n i v e r s i t y ,   A u r a n g a b a d ,   I n d i a ,   i n   2 0 0 2   a n d   M . E   . i n   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g   f r o m   S G G S   C o l l e g e   o f   E n g g .   a n d   T e c h n o l o g y ,   N a n d e d ,     I n d i a ,   i n   2 0 0 6 .   C u r r e n t l y   h e   i s   w o r k i n g   a s   r e s e a r c h   s c h o l a r   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   G a u t a m   B u d d h a   U n i v e r s i t y ,   G r e a t e r   N o i d a ,   I n d i a .   H e   h a s   p u b l i s h e d   s e v e r a l   p a p e r s   i n   r e p u t e d   j o u r n a l s   &   c o n f e r e n c e s .     H i s   m a i n   a r e a s   o f   r e s e a r c h   i n t e r e s t   a r e   i m a g e   p r o c e s s i n g ,   m a c h i n e   l e a r n i n g   a n d   M u l t i - v i e w   f a c e   D e t e c t i o n .         M . A . A n s a r i   r e c e i v e d   B . T e c h .   ( E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g )   i n   1 9 9 8   f r o m   A M U ,   A l i g a r h ,   I n d i a ,   M . T e c h .   &   P h . D .   ( E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g )   i n   2 0 0 1   &   2 0 0 9   r e s p e c t i v e l y   f r o m   I n d i a n   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   R o o r k e e ,   I n d i a .   T h e   a u t h o r   i s   a s s o c i a t e d   w i t h   G a u t a m   B u d d h a   U n i v e r s i t y   a n d   i s   c u r r e n t l y   w o r k i n g   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g .   H e   h a s   w i d e   n a t i o n a l   a n d   i n t e r n a t i o n a l   e x p e r i e n c e   o f   t e a c h i n g   a n d   h a s   v i s i t e d   s e v e r a l   c o u n t r i e s . H e   h a s   p u b l i s h e d   s e v e r a l   p a p e r s   i n   r e p u t e d   n a t i o n a l   a n d   i n t e r n a t i o n a l   j o u r n a l s   a n d   c o n f e r e n c e s .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t   i n c l u d e s   m e d i c a l   i m a g e &   s i g n a l   p r o c e s s i n g ,   B i o m e d i c a l   I n s t r u m e n t a t i o n ,   S o f t c o m p u t i n g a n d   w a v e l e t   a p p l i c a t i o n s .   H e   i s   s e n i o r   m e m b e r   o f   I E E E   a n d   I S I A M .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.