I AE S  I nte rna t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   9 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 2 0 ,   p p .   58 ~ 64   I SS N:  2252 - 8938 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ai. v 9 .i 1 . p p 58 - 64           58       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Iris  seg m e ntatio n  using  a new  unsuperv ised neu ra l appro a ch       H icha m   O h m a id 1 ,   S.  E dd a ro uich 2 ,   A.   B o uro uh o u 3 ,   M .   T i m o uy a s 4   1 Na ti o n a l  S c h o o l  o f   Co m p u ter S c ien c e   a n d   S y ste m s  A n a l y sis  (ENS IA S ),   M o h a m m e d   V   Un iv e rsity ,   Ra b a t/ 1 0 1 1 2 ,   M o ro c c o .   2 Re g io n a l  Ed u c a ti o n a l  Ce n ter,  Ra b a t/ 1 0 1 1 2 ,   M o r o c c o   3, 4 Hig h e r  No rm a l  S c h o o l  o f   T e c h n ica l  Ed u c a ti o n   (ENS ET ),   M o h a m m e d   V   Un iv e rsity ,   ENS ET ,   Ra b a t/ 1 0 1 1 2 ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 7 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Oct   18 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Dec   3 ,   2 0 1 9       A   b io m e tri c   s y ste m   o f   id e n ti f ica ti o n   a n d   a u t h e n ti c a ti o n   p ro v id e s   a u to m a ti c   re c o g n it io n   o f   a n   in d iv id u a l  b a se d   o n   c e rtain   u n iq u e   f e a tu re s  o r  c h a ra c teristic   p o ss e ss e d   b y   a n   in d iv id u a l.   Iris   re c o g n it io n   is  a   b io m e tri c   id e n ti f ica ti o n   m e th o d   t h a t  u se s  p a tt e rn   re c o g n it io n   o n   t h e   im a g e s  o f   th e   iri s.  O win g   to   th e   u n i q u e   e p ig e n e ti c   p a tt e rn s  o f   th e   iri s,  Iris  re c o g n it io n   is  c o n sid e re d   a s  o n e   o f   th e   m o st  a c c u ra te  m e th o d s  in   th e   f ield   o f   b io m e tri c   id e n ti f ica ti o n .   On e   o f   th e   c ru c ial  ste p s  in   th e   iri s  re c o g n it io n   sy ste m   is  th e   iri s  se g m e n tatio n   b e c a u se   it   sig n if ica n tl y   a ff e c ts   th e   a c c u ra c y   o f  th e   f e a tu re   e x tra c ti o n   th e   iri s.  T h e   se g m e n tatio n   a lg o rit h m   p ro p o se d   in   th is  a rti c le  sta rts  w it h   d e ter m in in g   th e   r e g io n s  o f   th e   e y e   u sin g   u n su p e rv ise d   n e u ra l  a p p ro a c h ,   a f ter  th e   o u tl i n e   o f   th e   e y e   is  f o u n d   u sin g   t h e   Ca n n y   e d g e ,   T h e   Ho u g h   T ra n s f o r m   is  e m p lo y e d   to   d e term in e   th e   c e n ter an d   ra d i u s o f   th e   p u p il   a n d   t h e   iri s .   K ey w o r d s :   B io m etr ic   Ho u g h   tr an s f o r m   I r is   s eg m e n tatio n     Ma h ala n o b is   d is tan ce   Un s u p er v i s ed   n eu r al  ap p r o ac h   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hich a m   O h m aid ,   Natio n al  Sc h o o l o f   C o m p u ter   Scien ce   a n d   S y s te m s   An al y s i s   ( E NSI A S),   Mo h a m m ed   V  Un iv er s it y ,   R ab at/1 0 1 1 2 ,   M o r o cc o .   E m ail:  h ic h a m . o h m aid @ g m a i l . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   No w ad a y s ,   b io m etr ic  r ec o g n it io n   h as  b ec o m e  a  r eliab le  w a y   f o r   th e  id en ti f icatio n   a n d   r ec o g n i tio n   o f   in d iv id u als,  b ased   o n   p h y s io lo g ical  o r   b eh av io r al  ch ar ac ter is tics   o f   t h ese  p eo p le.   C o n v en t io n al  m eth o d s   id en tit y   c h ec k   lik e  p as s w o r d   an d   id en ti f icatio n   ca r d   ar e  n o t  al w a y s   cr ed ib le  b ec au s e  th e s e  m et h o d s   ca n   b e   f o r g o tten   o r   s to len .   T h e  id en tif icat io n   b ased   o n   b io m etr ic s   h as  b ee n   u s ed   f o r   s ec u r it y   s y s te m s ,   s u c h   as   au th e n tica tio n   a n d   i n f o r m atio n   p r o tectio n .   T h e  b io m e tr ic  te ch n o lo g ies  [ 1 - 4 ]   u ti lize  b eh a v io r al  ch ar ac ter is tic s   ( s u c h   as  h an d w r iti n g )   o r   p h y s io lo g ical  ch ar ac ter i s tics   ( s u ch   a s   f in g er p r in t,  f ac e  an d   ir is )   to   ac cu r atel y   au t h e n tica te  p er s o n al  id e n tit y .   Am o n g   t h ese  b io m etr ic  t ec h n o lo g ies,  ir is   r ec o g n i tio n   o f f er s   th e  h i g h est   ac cu r ac y   i n   id e n ti f y in g   i n d iv i d u als  as   co m p ar ed   to   an y   o th er   b io m etr ic  ap p r o ac h es.  T h e   ir is   is   th e  co lo r ed   r eg io n   o f   t h e  e y e  b o u n d ed   b y   t h e  p u p il  an d   w h ite  s cler a,   it  is   s o   u n iq u e  th at  n o   t w o   ir is es  ar e  alik e,   ev e n   a m o n g   id e n tical  t w i n s   o r   e v en   b et w ee n   t h e  le f t  a n d   r i g h t  e y e  o f   t h e  s a m e  p er s o n   [ 5 ] .   T h ese  v i s ib le  ch ar ac ter is tic s   ar e  t h o u g h t   to   b e  h i g h l y   d i s cr i m i n ato r y   an d   u n iq u e  to   ea c h   e y e,   as  w e l l  as  s tab le  o v er   a n   in d iv id u al ’ s   lif e ti m e.   T h is   m a k es  t h e  ir is   a  v er y   u s ef u l  b io m etr ic  id e n ti f ier   w h en   it  i s   p o s s ib le  to   ca p t u r e  ir is   i m a g es o f   r ea s o n ab le  q u a lit y . d escr ib e  th e  s tep   o f   r esear ch   an d   u s ed   in   th e   ch ap ter   " R es u lts   an d   Dis c u s s io n "   to   s u p p o r t  th e  an al y s is   o f   t h e   r esu lts   [ 2 ] .   I f   th e  m a n u s c r ip t  w as  w r it ten   r ea ll y   h a v e  h ig h   o r ig i n alit y ,     w h ic h   p r o p o s ed   a  n e w   m et h o d   o r   alg o r ith m ,   t h e  ad d itio n a l c h ap ter   af ter   th e   " I n tr o d u ctio n "   ch ap ter   an d   b e f o r e  th e  " R e s ea r ch   Me t h o d "   ch ap ter   ca n   b e  ad d ed   t o   ex p lain   b r ief l y   t h e  th eo r y   a n d /o r   th e  p r o p o s ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A r ti f   I n tell   I SS N:  2252 - 8938       I r is   s eg men ta tio n   u s in g   a   n ew u n s u p ervis ed   n eu r a l a p p r o a c h   ( Hich a m  Oh ma id )   59   m et h o d / alg o r ith m   [ 4 ] .  T h e  s y s te m   i s   i n s p ir ed   b y   Dau g m an   w o r k s   [ 5 ] .   I t  is   co m p o s ed   o f   a  n u m b er   o f   s u b   s y s te m s   s h o w n   i n   Fi g u r e   1   th a t c o n tain s   s ta g es o f   ir i s   d etec ti o n   s y s t e m :           Fig u r e  1 .   I r is   d etec tio n   s y s te m       T h e   s eg m en tatio n   s tep   allo w s   y o u   lo ca lize  t h e  ir i s   r eg io n   i n   a n   e y e  i m a g e,   th is   co n s i s ts   o f   f in d i n g   t w o   co n to u r s   o f   ir is   ( p u p il  an d   ir is ) ,   T h at  is   to   s a y ,   lo ca te  th e  I n ter n al  co n to u r   ( p u p il/i r is )   a n d   o u ter   ( ir is /s cler a) .   On ce   th e  ir is   r eg io n   is   s eg m e n ted ,   t h e  n e x t  s t ag e  is   to   n o r m a lize  t h is   p ar t.   T h e  n o r m aliza tio n   A llo w s   to   tr an s f o r m   th e  ir i s   t ex tu r e  f r o m   C ar tesi a n   to   p o lar   co o r d in ates,  I n   o r d er   to   li m it  th e  p r o b le m s   o f   v ar iatio n s   in   th e  e y e  ( lik e  th e  o p tical  s ize  o f   th e  ir is ,   th e  p o s itio n   o f   a  p u p il  in   t h e  ir is ) ,   th is   s tep   is   b ased   o n   Dau g m a n ' s   r u b b er - s h ee t  m o d e l  [ 5 ] .   Featu r e  ex tr ac tio n   i s   a  te ch n iq u e  u s ed   to   ex tr ac t  t h e  i n f o r m at io n   f r o m   t h e   ir is   i m ag e,   I n   o r d er   to   lo w er   t h e  s ize  o f   ir is   m o d els a n d   i m p r o v e  clas s if i er   ac cu r ac y .   T h ese  f ea t u r es c a n   n o t b e   u s ed   f o r   r ec o n s tr u ctio n   o f   i m a g es,  b u t  th e s e  v al u es  ar e  u s ed   in   class i f icatio n .   Fin al l y ,   m a t ch in g   is   p er f o r m ed   b y   co m p ar in g   th e   f ea tu r e  o f   te m p late  ir is   w i th   t h e  f ea tu r e  v ec to r s   o f   te m p lates  in   th e   d atab ase  an d     d ec is io n   is   f o r m u lated   [ 6 ] .   Fig u r e  2   s h o w s   t y p ical  s ta g es o f   i r is   r ec o g n itio n .           Fig u r e  2 .   T y p ical  s tag e s   o f   ir is   r ec o g n itio n       T h e  m ai n   m o ti v atio n   in   t h is   r esear ch   is   to   p r o p o s e  a  n ew   e f f ec ti v e  an d   r o b u s t  alg o r it h m   t o   s eg m e n t   th e  clea r   o r   n o is y   ir is   i m ag e s   [ 7 ] .   T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   ad d ed   a  n e w   p r e - p r o ce s s in g   s tep   u s in g   a  n e w  u n s u p er v is ed   n e u r al  ap p r o ac h   to   d iv id e  th e  ir i s   i m ag e  i n   t w o   r eg io n s   n a m el y   ir is   a n d   e y e la s h e s   r eg io n ,   s cler a  an d   s k i n ,   in   o r d er   to   f ac ilit ate  th e  d eter m in at io n   o f   th e  ir i s   co n to u r   in   t h e  p h ase  C a n n y   ed g e  d etec tio n   [ 6 ] .   Un li k e  o th er   ir i s   s e g m en ta tio n   al g o r ith m s ,   t h at  p r o ce s s   t h e  w h o le  i m ag e  o f   t h e  e y e   ( w h ic h   co n tai n s   th e  n o n - ir is   r eg io n s   th at  g e n er ate  s eg m en tatio n   er r o r s )   s u c h   as Da u g m an   al g o r it h m s   [ 5 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938     I n t J   A r ti f   I n tell ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,  Ma r ch   20 20 :   58   –   64   60   2.   I RIS   SE G M E NT A T I O N   T h e  s eg m e n tat io n   s ta g e  is   cr itical  to   th e  s u cc es s   o f   an   ir i s   r ec o g n itio n   s y s te m   s in ce   d ata  th at  is   f alsel y   r ep r esen ted   as  ir is   p atter n   d ata  w ill  co r r u p t  th e  b i o m e tr ic  te m p late s   g e n er ated ,   r esu lti n g   in   p o o r   r ec o g n itio n   r ates.   T h e  m ai n   m o tiv atio n   i n   th i s   p ap er   is   to   p r o p o s e  a  r o b u s t  ir is   s eg m e n tati o n   alg o r ith m   ab le  to   p r o ce s s   ca p tu r ed   ir is   i m ag e s   n o n   id ea l  e n v ir o n m en ts   co n d itio n s .   I n   t h i s   s ec tio n ,   w e  p r esen t  a   n e w   ir is   s eg m e n tatio n   ap p r o ac h   u s ed   a s   a  p r e - p r o ce s s i n g   s tep ,   b ased   o n   n e u r al  co m p eti tiv e   co n ce p t s .   T h is   ap p r o ac h   is   d iv id ed   in to   f o u r   p h a s es r esp e ctiv el y   ca lled   n a m el y :     T h e  E s ti m atio n   o f   Un d er l y i n g   P r o b ab ilit y   De n s it y   Fu n ctio n ,     E x tr ac tio n   o f   lo ca l  m ax i m a,     T h e  m o d es d etec tio n ,     T h e  class if ica tio n   p r o ce d u r e.   T h e  s eg m en tat io n   ap p r o ac h   allo w s   p ar titi o n i n g   th e  ir is   i m ag e   in   t w o   r e g io n s   n a m el y   ir is   a n d   e y elas h es  r e g io n ,   s cler a  a n d   s k in .   T h en ,   t h e  o u tl in e  o f   th e  e y e  is   f o u n d   u s in g   t h e  C a n n y   ed g e,   T h e  Ho u g h   T r an s f o r m   is   e m p lo y ed   to   d et er m in e  th e  ce n ter   a n d   r ad iu s   o f   t h e  p u p il  a n d   th e  ir i s .   Fi g u r e   3   s h o w s   a l g o r ith m   u s ed   f o r   ir is   r ec o g n itio n .           Fig u r e  3 .   A l g o r ith m   u s ed   f o r   i r is   r ec o g n itio n       2 . 1 .     I ris s eg m ent a t io n us ing   t he  un s u perv is ed  neura l a pp ro a ch   I n   an   u n s u p er v is ed   co n tex t,   th at  m ea n s   w h en   n o   p r io r   i n f o r m atio n   ab o u t  th e   d ata  s a m p le,   w e   in v o l v e   th e  n eu r al   co m p etiti v e  c lu s ter in g   p r o ce d u r e  to   th e   I r is   s e g m en tatio n .   T h e  o b j ec tiv e  o f   t h ese  ap p r o ac h es   to   class i f y in g   t h e  i m a g e  p ix e ls   a cc o r d in g   to   th eir   d is tr ib u t io n   in   th e  r ep r ese n tatio n   s p ac e  an d   to   ass ig n   t h e m   a  lab el.   I t  s tar ts   f ir s t,  b y   t h e  o r g an izat io n   o f   t h e  p ix el s   o f   I r is   i m a g e  in   a n   o b s er v atio n   m atr ix   ( ea c h   r o w   r ep r esen ts   a  p i x el  a n d   ea ch   c o lu m n   r ep r esen ts   a n   attr ib u te )   to   esti m a te  th e   u n d er l y i n g   p r o b a b ilit y   d en s it y   f u n ctio n   ( p d f )   o f   th e  p ix els  d is tr ib u tio n   u s i n g   a  n o n - p ar a m e tr ic  esti m ato r .   I n   th e  s ec o n d   s tep ,   th e  p r o c e d u r e   u s e s   an   ar t if ic ial  n eu r al  n et wo r k   w ith   co m p etiti v e  tr ai n i n g   ( NNCT )   to   ex tr ac t  th e  lo ca l  m ax i m a   o f   t h e  p d f .   Fo llo w i n g   a  m o d es  d etec tio n   m et h o d   u s in g   a  tech n iq u e   to   d etec t  th e   ex i s ti n g   i n ter n e u r al  c o n n ec tio n   [ 8 ] .   T h e  last   s tep   is   f o r   af f ec ti n g   t h e  r em a i n in g   p ix e ls   to   th e ir   class e s .     2 . 1 . 1 .   T he  esti m a t io n o f   un d er ly ing   pro ba bil it y   dens it y   f un ct io n   Af ter   co n s tr u cti n g   t h e  o b s er v a tio n   m a tr ix   o f   an   I r is   i m a g e  p i x els Γ = { 1 , 2 , … , } co n s id er in g   as  a   s et  o f   Q  N - d i m e n s io n a l  o b s er v atio n s   ( in   th is   ca s e  N= 3 )   W it h  X = [ , 1 , , 2 , … , , , … , , ] ,  q =1 , 2 , . . . , Q   an d   a  p r o b a b ilit y   d en s it y   f u n c tio n   P ( X) ,   an o n - p ar a m etr ic  m eth o d   b ased   o n   T h e  P ar ze n   [ 9 ]   w in d o w   u s i n g   to   esti m ate  t h is   u n d er l y in g   d e n s i t y   f u n ct io n .   T h e  tec h n iq u e  i s   a  f a s t  es ti m atio n   alg o r it h m   t h at  i s   p r o p o s ed   [ 1 0 ] .   First,  t h e  r a n g e  o f   v ar iatio n   o f   ea c h   co m p o n en t   o f   t h ese   o b s er v atio n s   is   n o r m alize d   to   th e   i n ter v al   [ 0 ,   R ] ,   w h er e  R   is   a n   i n teg er   s u c h   as  ≥ 2 ,   b y   m ea n s   o f   t h e  tr an s f o r m atio n   d ef i n ed   as:     , = ( , − , ) (  , −  , ) ∗     ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A r ti f   I n tell   I SS N:  2252 - 8938       I r is   s eg men ta tio n   u s in g   a   n ew u n s u p ervis ed   n eu r a l a p p r o a c h   ( Hich a m  Oh ma id )   61     E ac h   a x is   o f   th e   s o   n o r m al ize d   d ata  s p ac e  is   t h en   p ar titi o n ed   in to   R   e x cl u s i v e  in ter v als   o f   u n i t  w id t h .   T h is   d is cr etiza tio n   d ef in e s   a  s e t  o f   h y p er cu b e  o f   u n it   s id e  le n g th .   E ac h   h y p er cu b e  n o ted   ( ) ,   is   a  s ite  d ef i n ed   b y   it s   N  co o r d in ates  1 , 2 , … , , … ,   w h ic h   ar e  th e  in teg er   p ar ts   o f   th e  co o r d in ates  o f   its   ce n tr e  X .   T o   b e  m o r e  s p ec i f ic,   let  = [ 1 , , 2 , , … , , , … , , ] ,   q =1 ,   2 ,   Q  b e  th e  Q  o b s er v atio n s   in   th e  n o r m al ized   s p ac e.   E ac h   o b s er v atio n   Yq   is   f o u n d   in s id e  a  n o n - e m p t y   h y p er cu b e  w it h   th e  co o r d in ates  = ( , ) ,   n =1 ,   2 ,   N,   w h er e  ( , )   d esig n ate s   th e  in te g er   p ar ts   o f   , .   I f   s e v er al  o b s er v ati o n s   f a ll  i n   th e  s a m e  h y p er c u b e,   th is   o n e  ap p ea r s   m an y   ti m es  o n   th e  lis t  o f   n o n – e m p t y   h y p er cu b es.  Fu r t h er m o r e,   th e  n u m b er   o f   t i m e s   t h e  h y p er cu b e  H( X)   ap p ea r s   in   t h at  lis t i n d icate s   t h e  n u m b er   o f   d ata  p o in ts   q [ H( X) ]   w h ic h   f all s   in   t h is   h y p er c u b e.   Su b s eq u e n tl y ,   t h e  v al u e  o f   t h e   lo ca l d en s it y   e s ti m ated   is :     ( ) = [ ( ) ]     ( 2 )     Sin ce   t h e  v o l u m e  o f   H( X)   i s   eq u al  to   u n it y .   So ,   th i s   f a s t  p r o ce d u r e  allo w s   o n l y   t h e   esti m a tio n   o f   t h e   u n d er l y in g   p r o b ab ilit y   d en s it y   f u n ct io n   at   t h e  ce n ter s   o f   th e  n o n - e m p t y   h y p er cu b e  wh o s e  n u m b er   n e v er   ex ce ed s   th e  n u m b er   Q  o f   a v ai lab le  o b s er v atio n s   ( p ix el s ) .   A t   th e  ce n ter s   o f   t h e  h y p er cu b e  ce lls ,   w h ich   ar e  n o t   o n   t h at  l is t,  th e   d en s it y   est i m ates  ar e  k n o w n   to   b e  n u l l.  A t   th e   en d   o f   th i s   f as t  al g o r ith m ,   all   t h e  a v ailab l e   in f o r m atio n   f o r   clu s ter i n g   i s   in   th e  d is cr ete  s et    o f   esti m ated   v al u es  o f   t h e   u n d er l y in g   p r o b ab ilit y     d en s it y   f u n ctio n   ( ) .   Fig u r e  4   s h o w s   a r c h itect u r e  o f   t h e  s e g m e n t atio n   p r o ce d u r e           Fig u r e  4 .   A r ch itectu r e  o f   t h e  s eg m e n tat io n   p r o ce d u r e       2 . 1 . 2 .   T he  ex t ra ct io n o f   lo ca l   m a x i m a   by   neura l net w o rk   Ass i m ilat in g   th e   m o d es   to   t h e  lo ca l  m ax i m a   o f   th e   p d f ,   t h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   u s es   t h e  Ne u r al   Net w o r k s   w it h   C o m p etiti v e  T r ain in g   ( NN C T )   [ 1 1 ] .   I n   th e   tr ain in g   al g o r ith m ,   w e  w o r k   o n l y   o n   t h e  p d f   b y   p r esen tin g   s eq u e n tial l y ,   th e   ce n ter s   o f   t h e   n o n - e m p t y   h y p er c u b e  o f   th e   s et   X   to   t h e  n et w o r k ,   i n s tead   o f   t h e   Q  o b s er v atio n s .   T h e  n e u r al  n et w o r k   i s   co m p o s ed   o f   t w o   la y er s :  th e  i n p u t  la y er   an d   th e  o u tp u t  la y er .   T h e  f ir s t   o n e  is   m ad e  o f   N  u n it s   ,   n =1 , 2 , . . . , N,   s u ch   th at  u n it    is   s o li cited   b y   t h e  attr ib u te  X N   o f   th e  n o n - e m p t y   h y p er cu b e  H( X)   w h e n   th i s   o n e  is   p r esen ted   to   th e  n et w o r k .   Ho w e v er ,   ea ch   o u tp u t  n e u r o n   m ater ial izes  a   h y p er cu b e  w h ic h   r ep r esen t s   t h e  s ite  o f   o n e  lo ca l  m ax i m u m   o f   t h e  p d f   i n   t h e  s et  X,   a n d   p r esen t s   its   w ei g h t  b y   th e  m ea n   v ec to r   ( ) ,   k =1 , 2 , …, K .   T h e  n u m b er   o f   th e  o u tp u t  n eu r o n   is   f ir s t  in itia lized   ar b itr ar il y .   Du r in g   th e  tr ain i n g   p h a s e,   th e  o u tp u t  n eu r o n s   en ter   in to   co m p etit io n   w it h   ea ch   o th er   b y   co m p ar in g   th e  d is ta n ce   [ ( )   , ( ) ] ,   k =1 , 2 , …, K,   b et w ee n   t h e  in p u t  h y p er c u b e  H( X)   an d   ea ch   o u tp u t  n e u r o n   ( ) ,   th e  w in n er   is   th e  clo s es t  o n e  to   th e  h y p e r cu b e,   th en   w e  co m p ar e  th e  v alu es  o f   t h e  p d f   ass o ciate d   to   th e  w in n er   n e u r o n   ( )   an d   to   H( X) .   T h e  d is ta n ce   m ea s u r e  u s ed   i n   t h i s   tr ai n i n g   al g o r ith m   i s   Ma h ala n o b is   d is ta n ce   t h at  g i v es   th e  b est r es u lts   f o r   th e  n o n - Ga u s s ian   d is tr ib u tio n   [ 1 2 ]   in s tea d   o f   E u clid ian   d is ta n ce   as i n   t h e  ( NNCT ) .     2 . 1 . 3 .   Det ec t io n o f   s ig nifica nt  m o des   o f   pd f   T h e  ai m   o f   th i s   p h a s e  i s   to   co n n ec t   ea ch   g r o u p   o f   th e   clo s es t  m o d es  i n   s u c h   a  w a y   t h at  w e   g et  a  m a p   w h ic h   p r eser v es  th e  s h ap e  an d   s tr u ctu r e  o f   th e  clas s es  ex is tin g   in   th e  i m a g e,   b y   a n   i m p r o v ed   C o m p eti tiv e   Heb b ian   L ea r n i n g   m eth o d   ( C HL i m )   [ 8 ]   w h ich   allo w s   eli m i n ati n g   th e   i n f lu e n ce   o f   t h e  o u t p u t  n eu r al  n u m b er .   T o   g en er ate  t h e  i n d u ce d   Del au n a y   tr ian g u latio n ,   th e   C H L i m ,   g i v en   t h e  K   m o d es   d e te cted   b y   C NN   as  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938     I n t J   A r ti f   I n tell ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,  Ma r ch   20 20 :   58   –   64   62   p r o to ty p es  i n   R N,   s u cc e s s i v el y   ad d s   co n n ec tio n s   a m o n g   th e m .   T h e  m eth o d   d o es  n o t  ch an g e   th e   w ei g h t  o f   p r o to ty p es,  b u t  o n l y   g e n er at es  to p o lo g y   ac co r d in g   to   th ese  p r o to ty p es.  Fo r   ea ch   m o d e  H( ) ,   ca n   b e   co n n ec ted   to   th e  t w o   clo s est  p r o to ty p es   b y   a n   ed g e  u s i n g   M ah alan o b is   d is tan ce   as  a  m ea s u r e  o f   r ese m b la n ce   in s tead   o f   E u cl id ian   d is tan ce ,   it  w o r k s   a s   an   ac ti v atio n   f u n c t io n   f o r   co m p eti tio n   b et w ee n   n eu r o n s .   T h is   lead s   to   th e  in d u ce d   Dela u n a y   tr ia n g u la tio n ,   w h ich   i s   li m ited   to   th o s e  r eg io n s   o f   th e   i n p u t  s p ac e   .     2 . 1 . 4 .   Cla s s if ica t io n pro ce du re   On ce   t h e  d if f er e n t  m o d e s   ar e  id en ti f ied ,   th e  c lass if ica tio n   m et h o d   [ 1 3 ]   th at  w e   u s e  i n   t h e  p r esen t   w o r k   co n s is t s   f ir s t,  in   d ef i n i n g   t h e  p i x els   f a lli n g   in to   an y   m o d e   o f   a   co n n ec ted   s et   as   t h e  p r o to t y p e  o f   o n e   clu s ter .   T h en ,   th e   r e m ai n i n g   p ix els,  w h ic h   d o   n o t   f al l  i n   o n e  o f   t h e  d etec ted   m o d es,  a r e  ass i g n ed   to   th e   clu s ter s   attac h ed   to   th eir   n e ar est  n eig h b o r   am o n g   t h ese  p r o to ty p es  b y   m ea n s   o f   Ma h alan o b is   d is ta n ce .     Fig u r e  5   s h o w s   i l lu s tr atio n   o f   th e  I r is   s e g m e n tat io n   p r o ce d u r e .           Fig u r e  5 .   I llu s tr atio n   o f   th e  I r i s   s eg m e n tatio n   p r o ce d u r e       2 . 2 .     H o ug h t ra ns f o rm   Ho u g h   tr an s f o r m   is   a  s ta n d ar d   im a g e  a n al y s i s   to o l  f o r   f i n d in g   cu r v es  t h at  ca n   b e  d ef in ed   in   a   p ar am etr ical  f o r m   s u c h   as  li n es,  cir cles,  p ar ab o las,  an d   h y p er b o las  [ 1 4 ] .   T h e  ed g e  m a p   is   th en   u s ed   i n   a  v o tin g   p r o ce s s   to   m ax i m ize  t h e  d ef i n ed   Ho u g h   tr an s f o r m   f o r   th e  d esire d   co n to u r .   C o n s i d er in g   t h e  o b tain ed   ed g e  p o in ts   as ( x j   ;  y j ) ,   j   =   1 ;  2 ; ……,   n ,   a  Ho u g h   tr an s f o r m   ca n   b e  w r itte n   as:     ( , , ) = ∑ ℎ ( , , , = 1 , )       ( 3 )     W h er e     ℎ ( , , , , ) = { 1      ( , , , , ) = 0 0    ℎ    ( 4 )     T h e  li m b u s   a n d   p u p il a r e  b o th   m o d eled   as c ir cle s   an d   th e  p ar a m etr ic  f u n ctio n   g   is   d e f in ed   a s :     ( , , , , ) = ( − ) 2 + ( − ) 2 − 2     ( 5 )     Ass u m in g   a  cir cle  w it h   th e   ce n ter   ( x c;  y c)   an d   r ad iu s   r ,   t h e  ed g e  p o in t s   t h at  ar e  lo ca te d   o v er   th e   cir cle  r esu l t  i n   a   ze r o   v al u e   o f   th e   f u n ctio n .   T h e  v a lu e   o f   g   i s   t h en   tr an s f o r m ed   to   1   b y   t h e   h   f u n ctio n ,   w h ich   r ep r esen ts   th e  lo ca l  p a tter n   o f   th e  co n to u r .   T h e  lo ca l  p atter n s   ar e  th e n   u s ed   in   a  v o tin g   p r o ce d u r e  u s in g   th e   Ho u g h   tr an s f o r m ,   H,   in   o r d er   to   lo ca te  th e  p r o p er   p u p il a n d   lim b u s   b o u n d ar ies.  I n   o r d er   to   d etec t li m b u s ,   o n l y   v er tical  ed g e  in f o r m at io n   is   u s ed .   T h e  u p p er   an d   l o w er   p ar ts ,   w h ich   h av e  t h e  h o r izo n tal  ed g e  in f o r m atio n ,   ar e  u s u all y   co v er ed   b y   t h e  t w o   e y elid s .   T h e  h o r izo n tal  ed g e   in f o r m atio n   is   u s ed   f o r   d etec tin g   t h e  u p p er   an d   lo w er   e y elid s ,   w h ich   ar e  m o d eled   as  p ar ab o lic  ar cs [ 6 - 1 4 ] .   Fig u r e  6   s h o w s   e x a m p le s   o f   t h e  s e g m e n ted   ir is .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A r ti f   I n tell   I SS N:  2252 - 8938       I r is   s eg men ta tio n   u s in g   a   n ew u n s u p ervis ed   n eu r a l a p p r o a c h   ( Hich a m  Oh ma id )   63         Fig u r e  6 .   E x a m p les o f   th e  s eg m en ted   ir is ,   ( a)   R ea l i m a g es,  ( b )   Dete ctio n   o f   ir is   r eg io n s ,     ( c)   s eg m e n ted   i m ag e s   f r o m   U B I R I S,  ( d )   No is e  d etec tio n   an d   r em o v a l u s in g   li n ea r   Ho u g h   tr an s f o r m       3.   RE SU L T S   T h e  f ir s t   s ta g e   o f   ir is   r ec o g n it io n   i s   to   is o late   th e   ac t u al  ir i s   r eg io n   i n   a   d ig ita l  e y e  i m a g e .   T h e  ir is   r eg io n   ca n   b e  ap p r o x im ated   b y   t w o   cir cles,  o n e  f o r   th e  ir is / s cler a  b o u n d ar y   an d   an o th er ,   in ter io r   to   th e  f ir s t,   f o r   th e  ir is /p u p il  b o u n d ar y .   T h e  e y elid s   a n d   e y elas h es  n o r m all y   o cc l u d e  th e  u p p er   an d   l o w er   p ar ts   o f   th e  ir i s   r eg io n .   T h e  s u cc e s s e s   o f   s e g m en tatio n   d ep en d   o n   t h e  i m a g in g   q u alit y   o f   e y e  i m a g es.   T h e  d atab ase  o f   th e  e y e   i m a g es  f o r   th is   p r o j ec t  h as  b ee n   tak e n   f r o m   th e  UB I R I S  d atab ase  to   ev alu ate  t h e  e f f ec tiv e n e s s   o f   t h e   p r o p o s ed   m e th o d .   in   o r d er   to   m ak e  t h e  cir cle  d etec tio n   s tep   m o r e  ac cu r ate  a n d   ef f ic ien t,  T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   s tar ts   w it h   d eter m i n in g   th e  r e g io n s   o f   t h e  e y e   u s i n g   u n s u p er v is ed   n eu r al  ap p r o ac h ,   th e  Ho u g h   tr an s f o r m   f o r   th e  ir is /s cler a  b o u n d ar y   w a s   p er f o r m ed ,   th e n   th e  Ho u g h   tr an s f o r m   f o r   t h e  ir is /p u p il  b o u n d ar y   w a s   p er f o r m ed   w it h i n   th e  ir i s   r eg io n ,   i n s tead   o f   t h e  w h o le  ey e  r eg io n ,   s i n ce   th e  p u p il  is   al w a y s   w i th in   t h e  ir i s   r eg io n .   A f ter   th is   p r o ce s s   w as   co m p lete,   s i x   p ar a m eter s   ar e  s to r ed ,   th e  r ad iu s   an d   x   an d   y   ce n ter   co o r d in ates   fo r   b o th   cir cles.  E y elid s   w er e   is o lated   b y   f ir s t  f itt in g   a  lin e  to   th e  u p p er   an d   lo w er   e y e lid   u s i n g   t h e  lin ea r   Ho u g h   tr a n s f o r m .   A  s ec o n d   h o r izo n tal  lin e   is   th e n   d r a w n ,   w h ic h   i n ter s ec t s   w it h   t h e  f ir s t   lin e  a t  t h e  ir is   ed g e  th at  i s   clo s es t  to   th e  p u p il.  T h is   p r o ce s s   is   d o n e  f o r   b o th   t h e  to p   an d   b o tto m   e y elid s .   T h e   s ec o n d   h o r izo n tal   lin e  allo w s   m a x i m u m   i s o latio n   o f   e y e lid   r eg io n s .   Fig u r e   7   s h o w s   e x a m p le s   o f   co r r ec t seg m en ted   ir is es .           Fig u r e   7 .   E x a m p les o f   co r r ec t seg m e n ted   ir is es     UB I R I S  ir is   d atab ase  i s   u s ed   to   ev al u ate  t h e  p r o p o s ed   s eg m e n tat io n   al g o r ith m .   T h is   d atab ase  is   co m p o s ed   o f   1 2 1 0   m a g es  co ll ec ted   f r o m   2 4 2   e y es.  T ab le  1   p r esen ts   a  co m p ar is o n   b et w e en   th e  ac c u r ac y   o f   th e  s e g m en ta tio n   f o r   th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   an d   s o m e  p r ev i o u s   alg o r it h m s   [ 1 5 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938     I n t J   A r ti f   I n tell ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,  Ma r ch   20 20 :   58   –   64   64   Ta b le  1 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   th e  ac cu r ac y   o f   p r o p o s ed   alg o r ith m   a n d   s o m e  p r ev io u s   al g o r ith m s   M e t h o d   A c c u r a c y   ( %)   D a u g ma n   9 5 . 2 2   C a m u s  a n d   W i l d e s   9 6 . 7 8   M a r t i n - R o c h e   P r o p o se d   7 7 . 1 8   9 7 . 8 3       4.   CO NCLU SI O NS   I r is   p atter n s   h a v e  b ee n   p r o v en   to   b e  u s e f u l  a n d   ac cu r ate  in   r ec o g n it io n   o f   th e   p er s o n s   [ 6 ] .   Au to m a tin g   th e   p r o ce s s   r eq u ir es  r o b u s t  i m p le m en tatio n   o f   t h e  ir is   s eg m e n tatio n ,   n o r m aliza t io n ,   a n d   r ec o g n itio n   p h ases .   I f   o n e  p h ase  is   lack i n g   i n   ac cu r ac y   o r   p r ec is io n ,   th e  ef f ec t iv e n es s   o f   th e  s y s te m   a s   a   w h o le  is   d ec r ea s ed .   T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   o f   s e g m en tatio n   ad d ed   a  n e w   p r e - p r o ce s s in g   s tep   to   s eg m e n tatio n   s tep s   w h ic h   is   clu s ter i n g   th e  ir is   i m a g e  u s i n g   u n s u p er v is ed   n e u r al  ap p r o ac h .   A f ter ,   T h e  Ho u g h   T r an s f o r m   i s   e m p lo y ed   to   d et er m in e   t h e  ce n ter   an d   r ad iu s   o f   t h e  p u p il   an d   t h e  ir is .   Fin a ll y ,   E y elid s   ( u p p er   an d   lo w er )   w er e  is o lated   u s i n g   th e  li n ea r   Ho u g h   tr an s f o r m .   T h e  alg o r ith m   o f   s eg m e n tati o n   p r esen ted   in   t h i s   p ap er   p e r f o r m s   w ell  o n   m o s t i r is   i m a g es,  t h e  s e g m e n tat io n   s y s te m   f ails   w h e n   i m ag e s   h a v e  s ev er e  o cc lu s io n .       RE F E R E NC E S    [1 ]   F A N G ,   Bin   e t  T A N G ,   Yu a n   Ya n .   Im p ro v e d   c las s  sta ti stics   e stim a t io n   f o r  sp a rse   d a ta  p r o b lem s  in   o ff li n e   sig n a tu re   v e ri f ica ti o n .   IEE E  T r a n sa c ti o n s   o n   S y ste ms ,   M a n ,   a n d   Cy b e rn e ti c s,  Pa rt   C  ( Ap p li c a ti o n s  a n d   Rev i e ws) ,   2 0 0 5 ,   v o l.   3 5 ,   n o   3 ,   p .   2 7 6 - 2 8 6 .   [2 ]   GA O,  X in b o ,   ZHON G ,   Ju a n ju a n ,   L I,   Jie ,   e t  a l.   F a c e   s k e tch   s y n t h e sis  a lg o rit h m   b a s e d   o n   E - HM M   a n d   se lec ti v e   e n se m b le.  IEE E  T r a n sa c ti o n s   o n   Circ u it s a n d   S y ste ms   fo r V i d e o   T e c h n o l o g y ,   2 0 0 8 ,   v o l.   1 8 ,   n o   4 ,   p .   4 8 7 - 4 9 6 .   [3 ]   YU ,   L i,   ZH AN G ,   D a v id ,   e t  WANG ,   Ku a n q u a n .   T h e   re lativ e   d istan c e   o f  k e y   p o in t  b a se d   iri s  re c o g n it io n .   Pa tt e rn   Rec o g n it io n ,   2 0 0 7 ,   v o l.   4 0 ,   n o   2 ,   p .   4 2 3 - 4 3 0 .   [4 ]   ZHA N G ,   T a ip in g ,   F A N G ,   Bin ,   L IU,  W e in in g ,   e t  a l.   T o tal  v a riatio n   n o rm - b a se d   n o n n e g a ti v e   m a t rix   f a c to riz a ti o n   f o r  id e n ti fy in g   d isc rim in a n t  re p re se n tatio n   o f   im a g e   p a tt e rn s.  Ne u ro c o mp u ti n g ,   2 0 0 8 ,   v o l.   7 1 ,   n o   1 0 ,   p .   1 8 2 4 - 1 8 3 1 .   [5 ]   DA U G M A N,  J.  Bio m e tri c   p e rso n a l  id e n ti f ica ti o n   sy ste m   b a se d   o n   iri s  a n a ly sis,  Un it e d   S tate s  P a ten t ,   US  5 2 9 1 5 6 0 .   1 9 9 4 .   [6 ]   M A S EK,   L ib o r,   e t  a l.   Re c o g n it io n   o f   h u m a n   iri s p a tt e rn s f o r  b i o m e tri c   id e n ti f ica ti o n .   2 0 0 3 .   [7 ]   S A HMOUD ,   S h a a b a n   A .   e t  ABU H A IB A ,   Ib ra h im   S .   E ff icie n t  iri s  se g m e n tatio n   m e th o d   in   u n c o n stra i n e d   e n v iro n m e n ts.  Pa tt e rn   Rec o g n it i o n ,   2 0 1 3 ,   v o l.   4 6 ,   n o   1 2 ,   p .   3 1 7 4 - 3 1 8 5 .   [8 ]   T i m o u y a s  M . ,   Ed d a ro u ich   S .   a n d   Ha m m o u c h   A .   (2 0 1 7 ).   “ M o d e   re g io n   d e tec ti o n   u sin g   im p ro v e d   Co m p e ti ti v e   He b b ian   L e a rn in g   f o r  u n su p e rv ise d   c lu ste rin g ” ,   En g in e e rin g   S c i e n c e   a n d   T e c h n o lo g y :  An   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   ( ES T IJ ) ,   IS S N:  2 2 5 0 - 3 4 9 8   Vo l. 7 ,   No . 4 ,   p p .   2 6 - 35.   [9 ]   P a rz e n ,   E.   ( 1 9 6 2 )   ‘A n   Esti m a ti o n   o f   a   P r o b a b il it y   De n sity   F u n c ti o n   a n d   M o d e ’,   An n .   M a t h .   S t a t . ,   v o l.   3 3 ,   p p . 1 0 6 5 - 1 0 7 6 .   [1 0 ]   P o sta ire,  J. - G . ,   &   V a ss e u r,   C.   P .   A .   (1 9 8 2 )   ‘A   f a st  A l g o rit h m   f o r  n o n   P a ra m e tri c   P ro b a b il it y   De n sity   Esti m a ti o n ’,   IEE E,   T r a n s.  o n   Pa tt e rn   A n a l .   a n d   M a c h i n e   In tel .   P A M I - 4 ,   n ° 6 ,   p p .   6 6 3 - 6 6 6 .   [1 1 ]   Ed d a ro u ich ,   S . ,   &   S b ih i,   A .   (2 0 0 7 )  ‘Ne u ra l  Ne tw o rk   f o r  M o d e s   De tec ti o n   in   P a tt e r n   Clas sif ic a ti o n ’.   ICT IS ’0 7 ,   M o ro c c o ,   F e z ,   3 - 5   p p .   3 0 0 - 3 0 3 .   [1 2 ]   T i m o u y a s,  M . ,   Ed d a ro u ic h ,   S . ,   &   Ha m m o u c h ,   A .   (2 0 1 2 ).   A   n e w   a p p ro a c h   o f   c las si f ica ti o n   f o r  n o n - G a u ss ian   d istri b u ti o n   u p o n   c o m p e ti ti v e   train in g ,   (ICCS ’ 1 2 ) ,   A g a d ir,   M o r o c c o ,   p p . 1 - 6.   [1 3 ]   Ed d a ro u ich ,   S . ,   &   S b i h i,   A .   (2 0 0 2 )  ‘Dé tec ti o n   d e s  M o d e s  p a r  A p p ro c h e   Ne u ro n a le  p o u r   la  Cl a ss if i c a ti o n   d e s   Do n n é e s  d ’u n   M é lan g e   d e s  Dist rib u ti o n s  No rm a les ’ ,   P ro c e e d in g   o f   th e   6 th   Af rica n   Co n f e re n c e   o n   Re se a rc h   in   Co m p u ter S c ien c e   (CA RI’0 2 ),   Ya o u n d é ,   Ca m e ro o n ,   p p .   6 1 - 6 8     [1 4 ]   W I L DES ,   Rich a rd   P .   Iris  re c o g n i ti o n :  a n   e m e rg in g   b io m e tri c   te c h n o l o g y .   P ro c e e d in g s  o f   th e   IEE E,   1 9 9 7 ,   v o l.   8 5 ,   n o   9 ,   p .   1 3 4 8 - 1 3 6 3 .   [1 5 ]   Hu g o   P r o e n c a ,   T o wa rd s  n o n - c o o p e ra ti v e   b io m e tri c   iri s   re c o g n it io n   ( P h D  th e sis),  Un iv e rsit y   o f  Be ira  In terio r,   Oc to b e r  2 0 0 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.