I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   14 , N o.   4 ,  A ugus t  2025 , pp.  3274 ~ 3286   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v 14 .i 4 .pp 3274 - 3286          3274       Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   M od i f i e d  z e r o - r e f e r e n c e  d e e p  c u r ve  e st i m at i on  f or  c on t r ast   q u al i t y e n h a n c e m e n t  i n  f ac e  r e c ogn i t i on       M u h am m ad  K ah f i  A u li a 1 , D yah  A r u m in g T ya s 2   1 M a s t e r  P r ogr a m  i n C om put e r  S c i e nc e s , F a c ul t y of  M a t he m a t i c s  a nd N a t ur a l  S c i e nc e s ,  U ni ve r s i t a s  G a dj a h  M a da , Y ogya k a r t a , I ndone s i a   2 D e pa r t m e nt  of  C om put e r  S c i e nc e  a nd E l e c t r oni c s , F a c ul t y of  M a t he m a t i c s  a nd  N a t ur a l  S c i e nc e s ,   U ni ve r s i t a s  G a dj a h  M a da ,  Y ogya ka r t a , I ndone s i a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  J ul  11, 2024   R e vi s e d  A pr  11, 2025   A c c e pt e d  J un 8, 2025       Face  recognition  systems  remain  challenged  by  variable  lighting  cond itions.  While  zero - reference  deep  curve  estimati on   ( Zero - DCE )  effe ctively  enhances  low - light  images,  it  frequently   induces  overexposure  in   n ormal -   and  high - brightness  scenarios.  This  study  introduces  modified  Zero - DCE  combined  with t hree establ ished enh ancement t echniques : contras t stre tching  (CS),  contrast  limited  adaptive   histogram  equalization   (CLAHE ),  and  brightness  preserving  dynamic  histogram  equalization   (BP DHE).  Evaluations  employed  the  extended   Yale   face   database  B  an d  face   recognition   technology  (FERET)  datasets,  with  10  representative  s amples  assessed  usi ng  the  blind/referenceless  image   spatial  quality  ev aluator  (BRISQUE)  metric.  Modified  Zero - DCE  with  BPDHE   produced  o ptimal  enhancement   quality ,  achieving   a  mean  BRISQUE   score  of  16.018.   On  the  extended  Yale  face  database  B,  visual  geometry  group  16  ( V GG16 )   integrated   with  modified  Zero - DCE  and  CLAHE  attained  8 3.65%  recognition   accuracy,  representing  a   6.08 - percentage - point  impro vement  over  conventional  Zero - DCE.   For  the   200 - subject  FERET   subset,  r esidual  network   50  ( ResNet50 )   with  modified  Zero - DCE  and   CLAHE  ac hieved  67.41%  accuracy.  Notably,  standard   Zero - DCE  with  CLAHE   demon strated  superior  robustness  in  extremely  low - light   conditions,  highlighti ng  the  illumination - dependent  performance  characteristics  of  these  enhan cement  approaches.   K e y w o r d s :   B r ig ht ne s s   D e e p l e a r ni ng   F a c e  r e c ogni ti on   I m a ge  c ont r a s t  e nha nc e m e nt   Z e r o - r e f e r e nc e  de e p c ur ve   e s ti m a ti on   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   D ya h A r um in g T ya s   D e pa r tm e nt  of  C om put e r  S c ie nc e  a nd E le c tr oni c s , F a c ul ty  of  M a th e m a ti c s  a nd N a tu r a l  S c ie nc e s   U ni ve r s it a s  G a dj a h M a da   B ul a ks um ur , C a tu r tu ngga l,  D e pok, S le m a n, Y ogya k a r ta , I ndone s ia   E m a il :  dya h.a r um in g.t @ ugm .a c .i d       1.   I N T R O D U C T I O N   F a c e   r e c ogni ti on  is   c r uc ia l  f or   id e nt if yi ng  a nd  ve r if yi ng  f a c ia l  c la im s   [ 1] .  H ow e ve r ,  f a c e   r e c ogni ti on  s ys te m s   f a c e   c ha ll e ng e s   due   to   dyn a m ic   e nvi r onm e nt s ,  pa r ti c ul a r ly   dyna m ic   li ght in g  a nd  lo w - li ght   s c e na r io s .  T he s e  a f f e c t  th e   f a c ia l  f e a tu r e s ,  r e duc in g  a c c ur a c y  a nd  in c r e a s in g  m is id e nt if ic a ti on  [ 2] ,  [ 3 ] .  A ddr e s s in g  th e s e   c ha ll e nge s   r e qui r e s   in nova ti ve   a ppr oa c he s   to   e nha n c e   im a ge   qua li ty   be f or e   r e c ogni ti on,  e m pha s iz in g  th e   ne e d f or  e f f e c ti ve  pr e pr oc e s s in g m e th ods .   O ne   pr om is in g  a ppr oa c h,  z e r o - r e f e r e nc e   de e p  c ur ve   e s ti m a ti on   ( Z e r o - D C E )   [ 4] ,  ha s   pr ove n   e f f e c ti ve   in   e nha n c in g  th e   c ont r a s t  qu a li ty   of   lo w - li ght   im a ge s .  Z e r o - D C E   is   li ght w e ig ht   a nd c om put a ti ona ll y  e f f ic ie nt ,  m a ki ng  it   s ui ta bl e   f or   r e a l - ti m e   a ppl ic a ti ons   [ 5] .  H o w e ve r ,  it s   li m it a ti ons   s uc h  a s   ove r e xpos ur e   in   nor m a l  or   hi gh - br ig ht ne s s   im a ge s   hi ghl ig ht   th e   ne e d  f or   m odi f ic a ti ons   to   im pr ove  a da pt a bi li ty   a c r o s s   br oa d e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M odi fi e d z e r o - r e fe r e nc e  d e e p c u r v e  e s ti m at io n f or  c ont r a s t  qua li ty   …   ( M uhamm ad K ahf i  A ul ia )   3275   li ght in g  c ondi ti ons   [ 6] .  O ve r e xpos ur e   c a n  le a d   to   lo s s   of   f a c ia l  f e a tu r e s ,  de c r e a s in g  f a c e   r e c ogni ti on  a c c ur a c y  or   c a us in g  m is id e nt if ic a ti on  [ 7] ,  [ 8] .  P r e vi ous   s tu di e s   ha v e   p r opos e d  va r io us   e nha n c e m e nt s   to   Z e r o - D C E ,   s uc h  a s   Z e r o - D C E + +   [ 5]   a nd  Z e r o - D C E   T in y  [ 9] ,  bu t  th e s e   m odi f ic a ti ons   of te n  f a ll   s hor t   of   s ig ni f ic a nt ly   im pr ovi ng  im a ge   qua li ty .   T he s e   li m it a ti ons   unde r s c or e   th e   ne e d  f or   a lt e r na ti ve   a ppr oa c he s   to   ba la nc e   e f f ic ie nc y a nd pe r f or m a nc e .   T hi s   s tu dy  pr opos e s   m odi f ie d  Z e r o - D C E ,  de s ig ne d  to   ov e r c om e   th e s e   s hor tc om in gs   th r ough  a r c hi te c tu r a l  c ha nge s   a nd  in te gr a ti on  w it h  tr a di ti ona l  c ont r a s t  e nha nc e m e nt   m e th ods :   c ont r a s t  s tr e tc hi ng   ( C S )   [ 10] ,  c ont r a s t  li m it e d  a da pt iv e   hi s to gr a m   e qua li z a ti on  ( C L A H E )   [ 11] ,  a nd  br ig ht ne s s   pr e s e r vi ng  dyna m ic   hi s to gr a m   e qua li z a ti on   ( B P D H E )   [ 12] .  T he s e   tr a di ti ona l  m e t hods   ha ve   be e n  w id e ly   us e d  in   dom a in s   li ke   m e di c a l  im a gi ng  a nd  f a c ia l  r e c ogni ti on  due   to   th e ir   a da pt a bi li t y  to   va r yi ng  br ig ht ne s s   le ve ls .  B y  c om bi ni ng  th e   s tr e ngt hs   of   bot h   tr a di ti ona l  a nd  de e p  le a r ni ng - ba s e d   m e th ods ,  w e   a im   to   a ddr e s s   dyna m ic   li ght in g  c ha ll e nge s  m or e  e f f e c ti ve ly .   T o  e va lu a te   th e   pr opos e d  m e th od,  w e   e m pl oy  two  c om pl e m e nt a r y  m e tr ic s :  th e   bl in d/ r e f e r e nc e le s s   im a ge   s pa ti a l  qua li ty   e va lu a to r   ( B R I S Q U E )   [ 13 ]   a nd  c la s s if ic a ti on  a c c ur a c y.  B R I S Q U E   m e a s ur e s   pe r c e pt ua l   qua li ty   w it hout   r e qui r in g  a   r e f e r e nc e   im a ge ,  m a ki ng  it   id e a l  f or   a s s e s s in g  c ont r a s t  e nha n c e m e nt   e f f e c ts .   C la s s if ic a ti on a c c ur a c y di r e c tl y e va lu a te s  t he  pe r f or m a nc e  of  f a c e  r e c ogni ti on mode ls  ( vi s ua l  ge om e tr y gr oup   16  ( V G G 16 )   [ 14]   a nd  r e s id ua l  ne twor k   50  ( R e s N e t5 0 )   [ 15] )   p r e pr oc e s s e d  w it h  our   m e th ods .  T he s e   m e tr ic s   c om pr e he ns iv e ly  unde r s ta nd t he   e nha nc e m e nt s '  i m pa c t  on i m a g e  qua li ty  a nd r e c ogni ti on a c c ur a c y.   T he   da ta s e ts   u s e d  in   th is   s tu dy  a r e   th e   e xt e nde d  Y a le   f a c e   d a ta ba s e   B  [ 16]   a nd  f a c e   r e c ogni ti on   te c hnol ogy  ( F E R E T )   [ 17] ,  [ 18 ] ,  c hos e n  f or   th e ir   di ve r s e   li ght in g  c ondi ti ons   a nd  s ubj e c t  va r ia bi li ty .  T he   e xt e nde d  Y a le   f a c e   da t a ba s e   B   in c lu d e s   im a g e s   c a pt ur e d  unde r   c ont r ol le d  li ght in g  va r ia ti ons ,  w hi le   F E R E T   of f e r s   a   w id e   r a nge   of   pos e s ,  e xpr e s s io n s ,  a nd  s ubj e c t  de m ogr a phi c s .  T he   in c lu s io n  of   th e   lo w - li ght   da ta s e t  ( L O L )   [ 19]   or   tr a in in g  m odi f ie d  Z e r o - D C E   e ns ur e s   th e   m ode l  is   opt im iz e d  f or   lo w - li ght   c ondi ti ons ,  a li gn in g   w it h t he  s tu dy' s  obj e c ti ve  t o a ddr e s s  l ig ht in g c ha ll e nge s  c om pr e he ns iv e ly .   T hi s   s tu dy   br id ge s   Z e r o - D C E ' s   a da pt a bi li ty   ga p  in   dyn a m ic   li ght in g  by  c om bi ni ng  m odi f ie d     Z e r o - D C E   w it h  tr a di ti ona l  e nha nc e m e nt   m e th ods ,  im pr ovi ng  b ot h  c ont r a s t  qua li ty   a nd  r e c ogni ti on  a c c ur a c y.   T he   a ppr oa c h  e nh a nc e s   r e li a bi li ty   f or   r e a l - w or ld   a ppl ic a ti on s   li ke   s ur ve il la n c e   a nd   m obi le   a ut he nt ic a ti on.  R e s ul ts   d e m ons tr a te   m odi f ie d  Z e r o - D C E ' s   pot e nt ia l  to   a dva nc e   f a c e   r e c ogni ti on  a dopt io n,  und e r s c or in g  c ont r a s t  e nha nc e m e nt ' s  c r it ic a l  r ol e  i n opti m iz in g de e p l e a r ni ng mode ls .       2.   L I T E R A T U R E   R E V I E W   R e s e a r c h   on  f a c ia l   r e c ogni ti on  e xpl or e s   va r io us   m e th odol ogi e s .  A   c om m on  a ppr oa c h   in vol ve s   c onvolut io na l  ne ur a l  ne tw or ks   ( C N N )   w it h  pr e tr a in e d  m ode ls   li ke   V G G 16  a nd  R e s N e t5 0  [ 20] ,  [ 21] .  W he n  te s te d  on  th e   e xt e nde d  Y a le   f a c e   da ta ba s e   B ,   V G G 16  a nd  R e s N e t5 0  a c hi e v e d  46.64   a nd   46.73%   a c c ur a c y,   r e s pe c ti ve ly   [ 20] .  A not he r   s tu dy  r e por te d  hi ghe r   a c c ur a c ie s   of   70.78  a nd  64.87%   [ 21] .   D e s pi te   im pr ove m e nt s , t he s e  m ode ls   s tr uggl e  w it h br ig ht ne s s  va r ia ti ons , r e qui r in g a ddi ti ona l  e nha nc e m e nt s .   Z e r o - D C E   im p r ove s   c ont r a s t  in   lo w - li ght   i m a ge s   [ 4] .  Z e r o - D C E   is   li ght w e ig ht ,  f a s t,   a nd  s upe r io r   i n   non - uni f or m   li ght in g  c ondi ti ons   a nd  lo w - li ght in g   c a s e s   [ 5] .  L i  e t  al .   [ 22]   us e d  Z e r o - D C E   f or   d r ow s in e s s   de te c ti on,  in c r e a s in g   a c c ur a c y  f r om   73.56  to   86.75% .  Z hou  [ 23]   a ppl ie d  it   f or   bl in k  de te c ti on,  im pr ovi ng  a c c ur a c y  f r om   58.80  to   76.50 %   ( r ig ht   e ye )   a nd   70.60  to   94.1 0%   ( le f t   e ye ) .  G uo  e t  al .  [ 4]   f ound  Z e r o - D C E   ne a r ly   m a tc he d  R e ti ne xN e t  in   pr e c is io n - r e c a ll   but   ou tp e r f or m e d  ot he r   m e th ods   l ik e   lo w - li ght   im a ge   e nha nc e m e nt  ( L I M E )   a nd E nl ig ht e n G A N . W e i  e t  al .   [ 6]   m od if i e d Z e r o - D C E  t o ope r a te  i n t he   hue , s a tu r a ti on,   a nd va lu e   ( H S V )   c ol or  s pa c e , a c hi e vi ng t he  hi ghe s t  pe a k  s ig na l - to - noi s e  r a ti o   ( P S N R )   o f   16.75 dB  a nd l ow e s t  m e a n  a bs ol ut e   e r r or   ( M A E )   of   98.78,  out pe r f o r m in g  E n li ght e n G A N   a nd  R e ti ne xN e t.   H ow e ve r ,  va r ia nt s   li ke   Z e r o - D C E + +   [ 5]   a nd  Z e r o - D C E   T in y  [ 9]   s how e d  m in im a l   i m pr ove m e nt .  M or e   a dva nc e d  m odi f ic a ti ons ,  in c lu di ng  z e r o - r e f e r e nc e   r e s id ua l   a tt e nt io n  de e p   c ur ve   e s ti m a t io n  ( Z e r o - R A D C E )   [ 24] ,  z e r o - r e f e r e nc e   lo w - li ght   im a ge   e nha n c e m e nt   w it h   in tr in s ic   noi s e   r e duc ti on   ( Z e r o - L E I N R )   [ 25] ,  a nd  B é z i e r   c ur ve   e s ti m a ti on  ( B é z ie r CE )   [ 26] , e nha nc e  c ont r a s t  a nd r e duc e  noi s e .   T r a di ti ona l  c ont r a s t  e nha nc e m e nt  t e c hni que s , s uc h a s  C L A H E ,  ha ve  a ls o i m pr ove d f a c e  r e c ogni ti on.   W it hout   e nha nc e m e nt ,  C N N   a c hi e ve d  97.2%   a c c ur a c y,  but   w it h  e nha nc e m e nt s ,  a c c ur a c y  r os e   to   99.8%   [ 27] .  S im il a r   im pr ove m e nt s   w e r e   not e d  w it h  C S   a nd  hi s to gr a m   e qua li z a ti on  on  f a c ia l  e m ot io n  r e c ogni ti on  ( F E R )   da ta s e ts   [ 28] .  O th e r   s tu di e s   a ppl ie d  C S   to   m a gne ti c   r e s ona nc e   im a gi ng  ( M R I )   im a ge s   [ 29 ] ,  C L A H E   to   f a c ia l  s ki n  im a ge s   [ 30] ,  a nd  B P D H E   to   X - r a y  im a ge s   [ 31] .  W he n  a ppl ie d  to   pa r ti c ul a r   r e s e a r c h  obj e c ts ,  th e   C S ,   C L A H E ,  a nd  B P D H E   m e th ods   a r e   th e   s up e r io r   c ont r a s t  qua li ty   e nha nc e m e nt   m e th od s .  H ow e ve r ,  f ur th e r   r e s e a r c h  is   ne e de d  to   de te r m in e   w hi c h  m e th od  is   s ui ta bl e   f or   ove r c om in g  th e   w e a kne s s e s   of   th e   Z e r o - D C E   m e th od on f a c ia l  im a ge s  w it h br ig ht ne s s  pr obl e m s .   T hi s   s tu dy  m odi f ie s   Z e r o - D C E   to   c r e a te   m odi f ie d  Z e r o - D C E   a nd  e va lu a te s   C S ,  C L A H E ,  a nd  B P D H E   c om bi ne d  w it h  Z e r o - D C E   f or   f a c e   r e c ogni ti on  us in g  V G G 16  a nd  R e s N e t5 0.  M e th ods   a r e   c om pa r e d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol . 14, No. 4, A ugus t  2025 :  3274 - 3286   3276   us in g  B R I S Q U E   [ 13]   f or   c ont r a s t  qua li ty   a nd  c la s s if ic a ti on  a c c ur a c y.  T he   be s t  e nha n c e m e nt   m e th od  ha s   th e   lo w e s t  B R I S Q U E , a nd t he  be s t  m od e l  a c hi e ve s  t he  hi ghe s t  a c c u r a c y.       3.   M E T H O D   T hi s   s e c ti on  d e s c r ib e s   th e   d a ta s e t,   m e th odol ogy,  a nd   ke y  m odi f ic a ti ons   to   Z e r o - D C E   f or   L I M E .    I t  in tr oduc e s   th e   or ig in a l   Z e r o - D C E ,   th e   pr opos e d  m odi f ie d  Z e r o - D C E ,  a nd  tr a di t io na l  c ont r a s t  e nha nc e m e nt   te c hni que s .  F in a ll y, i t  di s c us s e s  t h e  f a c e  de te c ti on a nd de e p l e a r ni ng mode ls  us e d f or  e va lu a ti on.     3.1.   D at as e t s   T hi s   s tu dy  ut il iz e s   th e   e xt e nde d  Y a le   f a c e   da t a ba s e   B   [ 1 6]   a nd  F E R E T   [ 17] ,  [ 18]   f or   f a c e   r e c ogni ti on  a nd  th e   L O L   da ta s e t  [ 19]   to   tr a in   m odi f ie d  Z e r o - D C E .  T he   e xt e nde d  Y a le   f a c e   d a ta ba s e   B ,  w it h   2,414  im a ge s   of   38  s ubj e c ts ,   w a s   c hos e n  f or   it s   c ont r ol le d  li ght in g  va r ia ti ons ,  w hi le   th e   F E R E T   da ta s e t,   c ont a in in g  14,051  im a ge s   of   1,204  s ubj e c t s ,  pr ovi de s   di ve r s e   pos e s   a nd  e xpr e s s io ns .  T he   L O L   da ta s e t  w a s   s e le c te d t o m a in ta in  c on s is te nc y  w it h t he  or ig in a l  Z e r o - D C E  t r a in in g s e tu p, e ns ur in g a  f a ir  c om pa r is on.   S om e  F E R E T  c la s s e s  c ont a in  onl y t w o i m a ge s , m a ki ng da ta s e t  s pl it ti ng i m pr a c ti c a l.  T o a ddr e s s  t hi s ,  im a ge s   w e r e   dupl ic a te d  to   c r e a te   te n  pe r   c la s s ,  in c r e a s in g  th e   da ta s e t  s iz e   to   14,291  im a ge s .  T hi s   dupl ic a ti on  di f f e r s  f r om  a ugm e nt a ti on, a s  dupli c a te d i m a ge s  r e m a in  unc ha n ge d but c a n s ti ll  unde r go a ugm e nt a ti on dur in g  tr a in in g.  F a c e   de te c ti on  us in g  m ul ti - ta s k  c a s c a de d  c onvolut io na l  ne twor ks   ( M T C N N )   [ 32]   w a s   a ppl ie d  to   F E R E T  i m a ge s  be f or e  t r a in in g t he  f a c e  r e c ogni ti on mode l.  S a m pl e s  of  t he   e xt e nde d  Y a le   f a c e  d a ta ba s e   B  a nd   F E R E T  da ta s e ts  a r e   s how n i n F ig ur e s  1 a nd 2.                    F ig ur e  1. T he  e xt e nde d  Y a le   f a c e  da ta b a s e   B  s a m pl e s   [ 16]                   F ig ur e  2. F E R E T  s a m pl e s   [ 17] , [ 18]       T he   L O L   da t a s e t  c on s i s ts   of   500   lo w - br ig ht   a n d  5 00  nor m a l - br ig ht   im a g e s .   S in c e   Z e r o - D C E   a nd   m odi f ie d   Z e r o - D C E   r e ly   on  de e p  c ur ve   e s ti m a ti on  n e twor k   ( D C E - N e t) ,   a n   un s up e r vi s e d  l e a r n in g  m e th od ,  tr a in in g  do e s   n ot   r e qui r e   s t a nda r d  br i ght n e s s   im a g e s .  M odi f ie d  Z e r o - D C E   w a s   tr a in e d  u s in g  485     lo w - br ig ht n e s s  i m a g e s  f or  t r a in in g a nd v a li da t io n. F i gur e   3 s ho w s   a  s a m pl e  of  t h e  l o w - br ig ht n e s s  L O L   da t a s e t.               F ig ur e  3. L O L  s a m pl e s   [ 19]       3.2.   M e t h od  d e s ig n   T hi s   r e s e a r c h  m e th od   c ons i s ts   of   th r e e   s ta ge s :  m odi f yi ng  Z e r o - D C E ,  pr e pr oc e s s in g,  a nd  f a c e   r e c ogni ti on  m ode li ng.  I n  m odi f yi ng  Z e r o - D C E ,  w e   r e m ove   a   lo s s   f unc ti on  w it h  m in im a l  im pa c t   a nd  a dj us t  th e   D C E - N e t  a r c hi te c tu r e   by  m odi f yi ng  hype r pa r a m e te r s   or   l a ye r s ,  in s pi r e d  by  pr io r   s tu di e s   [ 33]   s how in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M odi fi e d z e r o - r e fe r e nc e  d e e p c u r v e  e s ti m at io n f or  c ont r a s t  qua li ty   …   ( M uhamm ad K ahf i  A ul ia )   3277   th a t  c e r ta in   lo s s   f unc ti ons   c ont r ib ut e   li tt le   to   c ont r a s t  e nha nc e m e nt .  F ig ur e   4  il lu s tr a te s   th is   pr oc e s s ,  w hi c h  in vol ve s   s e le c ti ng  a n  a ppr oa c h,  r e m ovi ng  a   lo s s   f unc ti on,  m odi f yi ng  th e   D C E - N e t,   a nd   e va lu a ti ng  r e s ul ts   to   f in a li z e  t he   m odi f ie d  Z e r o - D C E .           F ig ur e  4. M odi f yi ng Z e r o - D C E  s ta ge       T he   pr e pr oc e s s in g  s ta g e   in vol ve s   a ppl yi ng  Z e r o - D C E   or   m odi f ie d  Z e r o - D C E ,  c onve r ti ng  im a ge s   to   gr a ys c a le ,  a nd  opt io na ll y  e nha nc in g  c ont r a s t  u s in g  C S ,  C L A H E ,  or   B P D H E ,  r e s ul ti ng  in   s ix   da ta s e t  va r ia ti ons .  B R I S Q U E   s c or e s  a r e   c a lc ul a te d   on  a   s ub s e t  of   10  i m a ge s   f r om   th e   e xt e nde d  Y a l e   f a c e   da ta b a s e   B  a nd  F E R E T   da ta s e ts   to   a s s e s s   e nha nc e m e nt   e f f e c ti ve ne s s ,  f ol lo w e d  by  e va lu a ti ons   on  th e   f ul l  da ta s e ts   f or   va li da ti on. F ig ur e  5 outl in e s  t hi s  pr e pr oc e s s in g s t a ge  be f or e  m o vi ng t o f a c e  r e c ogni ti on mode li ng.   I n  th e   f a c e   r e c ogni ti on  m ode li ng   s ta ge ,   th e   da t a s e t s   a r e   s pl it   in to   60%   tr a in in g,  20%   va li da ti on,  a nd  20%   te s t  da ta ,  w it h  a ugm e nt a ti on  te c hni que s   a ppl ie d.  V G G 16  a nd  R e s N e t5 0  m ode ls   a r e   tr a in e d  f or     20  e poc hs   us in g  A da m   opt im iz a ti on  w it h  a   0.001  le a r ni ng   r a t e   a nd  de c a y  r a te s   of   0.9  a nd  0.999.  F ig u r e   6   de ta il s   th is   s ta ge ,  w he r e   m ode ls   a r e   te s te d  f or   a c c ur a c y  to   de te r m in e   th e   be s t  a ppr oa c h  f o r   ha ndl in g   br ig ht ne s s  va r ia ti ons  i n f a c e  r e c ogni ti on.           F ig ur e  5. P r e pr oc e s s in g s ta ge           F ig ur e  6. F a c e  r e c ogni ti on mode li ng s ta ge       T o  e va lu a te   th e   im pa c t  of   our   m odi f ic a ti ons ,  w e   us e   B R I S Q U E   f or   im a ge   qua li ty   a s s e s s m e nt   a nd  c la s s if ic a ti on a c c ur a c y f or  m ode l  pe r f or m a nc e . B R I S Q U E , a  no - r e f e r e nc e  m e tr ic , i s  e s s e nt ia l  f or  da ta s e ts  l ik e   th e   e xt e nde d  Y a le   f a c e   da ta ba s e   B   a nd  F E R E T ,  w hi c h  la c k  n or m a l  il lu m in a ti on   r e f e r e nc e s .  B y  c om bi ni ng   pe r c e pt ua l  qua li ty   a s s e s s m e nt   w it h  c la s s if ic a ti on  a c c ur a c y,  w e   e ns ur e   th a t  th e   pr opos e d  m odi f ic a ti ons   e nha nc e  bot h i m a ge  qua li ty  a nd f a c e  r e c ogni ti on pe r f or m a nc e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol . 14, No. 4, A ugus t  2025 :  3274 - 3286   3278   3.3.  Z e r o - r e f e r e n c e  d e e p  c u r ve   e s t im at io n   Z e r o - D C E   [ 4]   e nha nc e s   lo w - li ght   im a ge   c ont r a s t  by  e s ti m a ti ng  hi gh - or de r   c ur ve s   th a t  a dj us t     pi xe l - w is e   dyna m ic   r a nge ,  im pr ovi ng  br ig ht ne s s   w hi le   pr e s e r vi ng  c ont r a s t.   U nl ik e   C N N -   or   ge ne r a ti ve   a dve r s a r ia l  ne twor k  ( G A N ) - ba s e d  m e th ods ,  it   ope r a te s   w it hout   pa ir e d  or   unpa ir e d  tr a in in g  da ta .  T h e   e nha nc e m e nt   i s   dr iv e n  by   th e   li ght - e nha nc e m e nt   c ur ve   ( L E - c ur ve ) ,  ba s e d   on  a   qua dr a ti c   f unc ti on,  w it hi n  th e   D C E - N e t,  a s  s how n i n F ig ur e  7.           F ig ur e  7. D C E - N e t  a r c hi te c tu r e   [ 4]       D C E - N e t  c ons is ts   of   s e v e n  c onvolut io n  la ye r s   w it h  s ym m e t r ic a l  s ki p  c onne c ti ons .  T h e   f ir s t  s ix   la ye r s   us e   32  c onvolut io n  ke r ne ls   ( 3× 3,  s tr id e   1)   w it h  R e L U   a c ti va ti on,  w hi le   th e   f in a l  la ye r   ha s   24  ke r ne l s   ( 3× 3,  s tr id e   1)   w it h   T a nh  a c ti va ti on,   ge ne r a ti ng  24   c ur ve   p a r a m e te r   m a ps   f or   e ig ht   it e r a ti ons   ( th r e e   pe r   R G B   c ha nne l) .  A s   a n  uns up e r vi s e d  m e th od,  Z e r o - D C E   r e li e s   on  f our   lo s s   f unc ti ons :  s pa ti a l  c ons i s te nc y,  e xpo s ur e   c ont r ol , c ol or  c ons ta nc y, a nd i ll um in a ti on s m oot hne s s .   S pa ti a l  c ons is te nc y l o s s  i s   s how n i n ( 1) .     = 1 ∑ ∑ ( | − | − | − | ) 2 ∈ ( ) = 1   ( 1)     W he r e   K   is   th e   num b e r   of   lo c a l  r e gi ons ,  Ω ( i)   is   th e   pi xe l  a dj a c e nt   to   th e   c e nt e r   pi xe l,   Y   a nd   I   a r e   th e   a ve r a g e   in te ns it y  va lu e s   of   th e   lo c a l  r e gi ons   in   th e   ups c a le d  a nd  or ig in a l  im a ge ,  r e s pe c ti ve ly .  E xpos ur e  c ont r ol   lo s s   i s   s how n i n ( 2) .     = 1 ∑ | − | = 1   ( 2)     W he r e     is   th e   num be r   of   lo c a l  non - ove r la ppi ng  r e gi ons ,  a nd    is   th e   good  e xpos ur e   le v e l  ( de f a ul t  va lu e   is   0.6) .   C ol or  c ons ta nc y l os s  i s  s how n i n ( 3) .     = ∑ ( − ) 2 , = { ( , ) , ( , ) , ( , ) } ∀ ( , ) ∈   ( 3)     W he r e     is   th e   a ve r a ge   in te n s it y  va lu e   of   c ha nne l    of   th e   e nha nc e d  im a ge ,    is   th e   a ve r a ge   in te n s it y  va lu e   of   c ha nne l  ,  ( , )   is   th e   c ha nne l   pa ir ,    is   r e d   c ha nne l,     is   gr e e n  c ha nne l,   a nd    is   bl u e   c h a nne l.   I ll um in a ti on s m oot hne s s  l os s  i s  s how n i n ( 4) .     = 1 ∑ ∑ ( | + | ) 2 , = { , , } ∈ = 1   ( 4)     W he r e     is   th e   pi xe l - w is e   a lp ha   m a p  f or   one   of   ,   or     c ha nne l  a t  th e   - th   it e r a ti on,     is   th e   num be r   of   it e r a ti ons ,  ∇   a nd  ∇   a r e   th e   hor iz ont a l  a nd  ve r ti c a l  gr a di e nt   ope r a t io ns .  T he s e   gr a di e nt s   m e a s ur e   how   th e   in te ns it y i n    c ha nge s   a c r os s   a dj a c e nt  pi xe l s .   T he  t ot a l  lo s s  of  t h e  f our  l os s  f unc ti ons  i s  de s c r ib e d i n ( 5) .     = + + +    ( 5)     W he r e     a nd    a r e  l os s  w e ig ht s .     3. 4 .   M od if ie d  Z e r o - r e f e r e n c e  d e e p  c u r v e  e s t i m at io n   A   m odi f ic a ti on  e xpe r im e nt   w a s   c onduc t e d  by  r e m ovi ng  on e   lo s s   f unc ti on  f r om   th e   f our   lo s s   f unc ti ons  i n Z e r o - D C E .  T he  r e s ul ts  of  r e m ovi ng one  l os s  f unc ti on w e r e  t e s te d on a n i m a ge  f r om  t he  e xt e nde d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M odi fi e d z e r o - r e fe r e nc e  d e e p c u r v e  e s ti m at io n f or  c ont r a s t  qua li ty   …   ( M uhamm ad K ahf i  A ul ia )   3279   Y a le   f a c e   da ta ba s e   B .  T he   r e s ul ts   of   th e   lo s s   f unc ti on  r e m ova l   e xpe r im e nt s   a r e   s how n   in   F ig ur e   8.   F ig ur e   8   il lu s tr a te s   th e   im pa c t  of   r e m ovi ng  e a c h  lo s s   f unc ti on.  F ig ur e   8( a )   is   th e   in put   im a ge ,  w hi le   F ig ur e   8( b)   s how s   Z e r o - D C E   w it h  a ll   lo s s e s .   R e m ovi ng  s pa ti a l  c ons is te n c y  lo s s   ( )   ( F ig ur e   8( c ) )   le a ds   to   ove r e xpos ur e ,  w hi le  r e m ovi ng e xpos ur e   c ont r ol   lo s s   ( )  ( F ig ur e  8( d ) ) ,  a f f e c ts  l um in a nc e  c ont r ol . F ig ur e  8( e )   s how s  c ol or   c ons ta nc y   lo s s   ( )  r e m ova l,   r e duc in g  c ol or   f id e li ty ,  a nd  F ig u r e   8( f )   i ll us tr a te s   how   r e m ovi ng  i ll um in a ti on   s m oot hne s s   lo s s   ( ) ,  in tr oduc e s   a r ti f a c ts .   W hi le   a ll   lo s s e s   a r e   im por ta nt ,    ha d  m in im a l  im pa c t  on  br ig ht ne s s   a nd  f a c ia l  de ta il s .  R e m ovi ng  it   in   m odi f ie d  Z e r o - D C E   im pr ove d  e f f ic ie nc y  w it hout   s a c r if ic in g   c ont r a s t,  us e f ul  f or  r e a l - ti m e  f a c e   r e c ogni ti on . T he  f or m ul a   f or  t ot a l  lo s s  us e d i n  m odi f ie d  Z e r o - D C E , i ni ti a ll y   s how n i n ( 5) , now c ha nge s  t o ( 6) .     = + +    ( 6)                   ( a )   ( b)   ( c )   ( d)   ( e )   (f)     F ig ur e   8.   T h e  r e s ul ts  of  t h e   lo s s   f un c ti on  r e m ov a l  e xp e r im e n ts   of   ( a )  i np ut   im a g e ,  ( b)  Z e r o - D C E ,     ( c )   w it hou t  ,   ( d)  w it hout   e x p ,   ( e )  w it hout   co l , a nd   ( f )  w it hout   tv A       T he   a r c hi te c tu r e   of   m odi f ie d  Z e r o - D C E   ( m odi f ie d  D C E - N e t)   is   not   to o  di f f e r e nt   f r om   th a t  of     Z e r o - D C E   ( D C E - N e t) .  T he   m ode l  us e s   f e w e r   f il te r s   ( 8  in s t e a d  of   32)   in   th e   c onvolut io n  la ye r .  I t  a ls o  in c lu de s   a n  e xt r a   pool in g  la ye r   ( M a xP ool 2D )   a f te r   e a c h  c onc a t e na ti on  a nd  dr opout  la ye r .  T hi s   pool in g  la ye r   is   in s pi r e d  by   th e   s pa ti a l  a tt e nt io n  m e c ha ni s m   in   Z e r o - R A D C E   [ 24] .  F ig ur e   9  il lu s tr a te s   th e   a r c hi te c tu r e   of   m odi f ie d  Z e r o - D C E , i .e .,  m odi f ie d  D C E - N e t.           F ig ur e  9. M odi f ie d Z e r o - D C E  a r c hi te c tu r e       I n  F ig ur e   9,  th e   gr a y  bl oc k  is   th e   c onvolut io n  la ye r ,  th e   r e d  bl oc k  is   th e   dr opout  la ye r ,  a nd  th e   bl ue   bl oc k  is   th e   pool in g  la ye r .   M odi f ie d   D C E - N e t  ha s   7,776  pa r a m e te r s ,  s ig ni f ic a nt ly   f e w e r   th a n  D C E - N e t’ s   79,416,  due   to   r e duc e d  f il te r s   pe r   la y e r .  T hi s   m a ke s   it   li ght e r   a nd  f a s te r   f or   im a ge   e nha nc e m e nt .  S in c e     doe s   not   ha ve   a   s ig ni f ic a nt   e f f e c t  on  th e   Z e r o - D C E   ba s e d   on  F ig ur e   10,  a n  a tt e m pt   w a s   m a de   to   e li m in a te     in  t he   m odi f ie d  Z e r o - D C E .  T he  r e s ul ts  of  t he  Z e r o - D C E  a nd  m odi f ie d  Z e r o - D C E  c om pa r is on s ta ge  w it h   a nd w it hout     a r e  s how n i n F ig ur e  10.   F ig ur e   10  c om pa r e s   Z e r o - D C E   a nd  m od if ie d  Z e r o - D C E   w i t h  a nd  w it hout   .  A s   a   ba s e li ne ,  F ig ur e  10( a )  s how s  t he  i nput  i m a ge  us e d f or  e nha nc e m e nt .  F ig ur e s  10( b)  a nd 10( d)  s how  m in im a l  d if f e r e nc e s   w he n    is   pr e s e nt .  H ow e ve r ,  F ig ur e s   10( c )   a nd  10( e )   r e ve a l  th a t  r e m ovi ng    in   m odi f ie d   Z e r o - D C E   e f f e c ti ve ly   r e duc e s   ove r e xpos ur e ,  c ont r a di c ti ng  ’ s   in te nde d  f unc ti on  in   Z e r o - D C E .  T hi s   hi ghl ig ht s   th e   ne e d  f or   f ur th e r   a na ly s is   of     in   m odi f ie d  Z e r o - D C E .  S in c e   m od if ie d  Z e r o - D C E   ha s   be e n  f ound,  it   c a n  be   us e d  f or   f a c e   im a ge   pr e pr oc e s s in g  a lo ng  w it h  Z e r o - D C E ,  C S ,  C L A H E ,  a nd  B P D H E ,  th e n  c om bi ne d  a nd   e va lu a te d us in g B R I S Q U E  a nd e nde d w it h a  c om pa r a ti ve   s tu dy.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol . 14, No. 4, A ugus t  2025 :  3274 - 3286   3280             ( a )   ( b)   ( c )   ( d)   ( e )     F ig ur e  10.  C om pa r is on of  Z e r o - D C E  a nd  m odi f ie d  Z e r o - D C E   w it h a nd w it hout       of   ( a )  i nput  i m a ge ,   ( b)   Z e r o - D C E ,   ( c )   Z e r o - D C E  w it hout   ,   ( d)  M odi f ie d Z e r o - D C E  w it h  s p a , a nd   ( e )  M odi f ie d Z e r o - D C E   w it hout   s p a       3.5.  T r ad it io n al  c on t r as t  q u al i t y e n h an c e m e n t  m e t h od s   T hi s   s tu dy  us e d  th r e e   tr a di ti ona l  c ont r a s t  e nha nc e m e nt   m e th ods :  C S ,  C L A H E ,  a nd  B P D H E .  C S   s tr e tc he s  i m a ge  c ont r a s t  by e xpa ndi ng i nt e ns it y va lu e s  be twe e n  t he  m in im um  a nd ma xi m um  pi xe l  li m i ts   [ 28] ,  ty pi c a ll y  f or   8 - bi t  im a ge s   ( 0 - 255) .  C L A H E   r e duc e s   noi s e   a nd   a r ti f a c ts   by  di vi di ng  th e   im a ge   in to   s ub - bl oc ks ,   c om put in g  hi s to gr a m s ,  a nd  a ppl yi ng  a   tr a n s f or m a ti on  w it h  a   c li p  bounda r y  pa r a m e te r   [ 34] .  T he   m odi f ie d  hi s to gr a m s   a r e   in te r pol a te d   to   a dj us t   pi xe l  in te n s it y.  B P D H E ,  i nt r oduc e d  by  I br a hi m   a nd  K ong   in   2007  [ 12] ,  nor m a li z e s   c ont r a s t  w hi le   pr e s e r vi ng  a ve r a ge   in t e ns it y.  I t  f ol lo w s   f iv e   s te p s :  hi s to gr a m   s m oot hi ng,  de te c ti ng  lo c a l  m a xi m a ,  m a ppi ng  pa r ti ti ons ,  e qua li z in g  pa r ti ti ons ,  a n d  nor m a li z in g  c ont r a s t.   B P D H E   r e qui r e s   no   pa r a m e te r  t uni ng, i nt r oduc e s  m in im a l  a r ti f a c ts , a nd i s  s ui ta bl e  f or  r e a l - ti m e  s ys te m s .     3. 6 .   F ac e  d e t e c t io n   T he   F E R E T   da ta s e t  c ont a in s   non - f a c e   c ha r a c te r is ti c s ,  r e qui r in g  f a c e   de te c ti on  be f or e   tr a in in g   a   r e c ogni ti on mode l.  M T C N N   [ 32]   w a s  us e d f or  t hi s  t a s k, a s  i t  a c c ur a te ly  de te c ts  f a c e s  a nd f iv e  ke y l a ndm a r ks .  T hi s   s te p  e ns ur e s   hi gh - qua li ty   f a c e   lo c a li z a ti on  b e f or e   a ppl yi ng  V G G 16  a nd  R e s N e t5 0,  im pr ovi ng  r e c ogni ti on  a c c ur a c y  unde r   va r ie d  li ght in g.  H ow e ve r ,  s om e   i m a ge s   w e r e   not   de te c te d,  r e duc in g  th e   da ta s e t   f r om  14,291 to 13,783 i m a ge s . F ig ur e  11 s how s  t he  f a c e  de te c ti on r e s ul t  f or  t he  f ir s t  s ubj e c t.           F ig ur e  11.  F a c e  de te c ti on r e s ul ts  on t he  f ir s t  s ubj e c t  of  t he  F E R E T  da ta s e t       3. 7 .   D e e p  l e ar n in g m od e ls   T he   de e p  le a r ni ng  m ode ls   us e d  in   th is   s tu dy  a r e   V G G 16  a nd  R e s N e t5 0.  V G G 16  [ 14 ]   is   a   C N N   w it h  13  c onvolut io n  la ye r s ,  f iv e   pool in g   la ye r s ,  a nd  th r e e   f ul ly   c onne c te d  la ye r s ,  tr a in e d  on  I m a ge N e t  w it h  224× 224  R G B   im a ge s .  I t  us e s   f iv e   m a x - pool in g  la ye r s   a n d  e nds   w it h  a   S of tM a x   a c ti va ti on  f unc ti on.  R e s N e t5 0   [ 15]   is   a   d e e pe r   C N N   w it h  50   c onvolut io n  la ye r s ,  of f e r in g  lo w e r   e r r or   r a te s   a nd  f a s te r   c la s s if ic a ti on  th a n  V G G 16.   B ot h  m ode ls   a r e   w id e ly   us e d  in   f a c ia l  r e c ogni ti on,  w it h  V G G 16  e xc e ll in g  i n   a c c ur a c y  a nd  R e s N e t5 0  be ne f it in g  f r om   r e s id ua l  c onne c ti ons   f or   e f f ic ie nc y.  T hi s   pr ovi de s   a   ba la nc e d  c om pa r is on of  c ont r a s t  e nha nc e m e nt  e f f e c ts  on dif f e r e nt  ne twor k de pt hs .       4.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N   T hi s   s e c ti on  e va lu a t e s   th e   m odi f ie d  Z e r o - D C E   m e th od,  a na ly z in g  it s   be ha vi or   a nd  c ha r a c te r is ti c s .    I t  di s c us s e s   th e   r e s ul ts   of   a ppl yi ng  m odi f ie d  Z e r o - D C E   a nd  ot he r   m e th ods   f or   im a ge   e nha nc e m e nt .  F in a ll y,    it  pr e s e nt s  t he  f a c e  r e c ogni ti on mode li ng r e s ul t s  t o a s s e s s  t he  m e th od’ s  i m pa c t.     4 .1.   M od if ie d  Z e r o - r e f e r e n c e  d e e p  c u r v e  e s t i m at io n  an al ys is   T e n  im a g e s   w e r e   r a ndoml y  s e le c t e d,  f iv e   f r om   th e   e xt e nde d   Y a le   f a c e   da ta ba s e   B   a nd  f iv e   f r om   F E R E T .  Z e r o - D C E   a nd  m odi f ie d  Z e r o - D C E   w e r e   a ppl ie d,   w i th   r e s ul ts   s how n  in   F ig ur e s   12  a nd  13,   w he r e   m odi f ie d  Z e r o - D C E   p r oduc e d  c le a r e r   im a ge s .  T he   a na ly s is   e xa m in e s   ’ s   c ont r a di c to r y  e f f e c ts ,   c ons id e r in g  pool in g,  dr opout,  r e duc e d  f il te r s   ( 8  vs .  32) ,  a n d    r e m ova l,   w it h  r e s ul ts   s um m a r iz e d  in     T a bl e  1 , w he r e  " W /o "  s ta nd s  f or  " w it hout ."     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M odi fi e d z e r o - r e fe r e nc e  d e e p c u r v e  e s ti m at io n f or  c ont r a s t  qua li ty   …   ( M uhamm ad K ahf i  A ul ia )   3281         F ig ur e  12. Z e r o - D C E   r e s ul ts             F ig ur e  13. M odi f ie d  Z e r o - D C E  r e s ul ts       T a bl e   1   s how s   th a t  w hi le   bot h  th e   pool in g  la ye r   a nd     ut il iz e   s pa ti a l  c ha r a c te r is ti c s ,  th e   num be r   of  c onvolut io n f il te r s  ha s  t he  m os t  s ig ni f ic a nt  i m pa c t  on Z e r o - D C E  r e s ul ts . I n  m odi f ie d  Z e r o - D C E , pooli ng  i s   m or e   e f f e c ti ve   th a n    in   r e duc in g  ove r e xpos ur e ,  a ll ow in g  lu m in a nc e   a dj us tm e nt   w it hout   e qua li z in g  lo c a l   r e gi ons . T hi s  m odi f ic a ti on i m pr ove s  i m a ge  c l a r it y a nd r e duc e s   c om put a ti ona l  lo a d.       T a bl e  1. O bs e r va ti on r e s ul ts  ba s e d on the  numbe r  of  f il te r s   O bs e r va t i on   P ool i ng +  w / o    P ool i ng +  w / o    W / o pool i ng +     W / o pool i ng +  w / o    U s i ng 8 f i l t e r s           U s i ng 32 f i l t e r s               T h e  s e c o nd   f o c u s  of  a n a l y s i s   i s  t h e   e f f e c t   of   t he  dr o pou t  la ye r  i n   m odi f ie d   Z e r o - D C E ,  w h e r e  t h e  m od e l   us e s   8   f il te r s ,   poo li n g,   a nd   n o   .  T h e   dr o po ut   la y e r   he lp s   r e d uc e   ov e r f i tt i ng   b y  r a n dom ly   s e tt i ng   s om e   e l e m e nt   v a l ue s   t o   z e r o  in   f e a tu r e   m a pp in g,   a f f e c t in g   th e   lo s s   f unc ti o n   c a l c u la ti o n.   T a bl e   2   s h ow s   t ha t  w h il e   dr op out  s lo w s  t ot a l   lo s s  c on v e r g e n c e ,  it   a c c e l e r a t e s   c on ve r ge nc e   in  s p e c if i c   l os s  c o m p on e nt s ,   s u c h a s   .  T he   r e s ul ts  of  t h e   m od if i e d   Z e r o - D C E   out pu t  im a ge  w i th   a nd  w it ho ut  t h e   dr op ou t  l a y e r   c a n  b e   s e e n  i n F i gur e   14.       T a bl e  2.  O bs e r va ti on   r e s ul ts  ba s e d on the  numbe r  of  f il te r s   D r opou t  l a ye r s               E xi s t           N ot   E xi s t               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol . 14, No. 4, A ugus t  2025 :  3274 - 3286   3282   F ig ur e   14  c om pa r e s   th e   out put   of   m odi f ie d  Z e r o - D C E   w it h  a nd  w it hout   th e   dr opout  la ye r .     F ig ur e  14( a )  s how s  t he  r e s ul t  w it h d r opout, whil e  F ig ur e  14( b )   s how s  t he  r e s ul t  w it hout  dr opout. T he  dr opout   la ye r   s ig ni f ic a nt ly   im pa c ts   th e   m ode l  by  s e tt in g  s om e   e le m e nt   va lu e s   to   z e r o  in   f e a tu r e   m a ppi ng,  pr e ve nt in g  ove r - br ig ht e ni ng a nd e nha nc in g i m a ge  qua li ty . T he  pr e s e nc e  of  dr opout a m pl if ie s  t he  a bs e nc e  of   , a f f e c ts   th e   be ha vi or   of   c onvolut io n  f il te r s ,  a nd   im pr ove s   th e   e f f e c ti ve ne s s   of   pool in g.  T he s e   m odi f ic a ti ons   c ol le c ti ve ly   c ont r ib ut e   to   r e duc in g  ove r e xpos ur e   a nd  e nha nc in g  lu m in a nc e   a dj us tm e nt .  A s   a   r e s ul t,   m odi f ie d  Z e r o - D C E   a c hi e ve s   a   m or e   ba la nc e d   im a ge   e nh a nc e m e nt   pr oc e s s .  P r oc e s s in g  s pe e d  t e s ts   w e r e   c ondu c te d  on   2,414  im a ge s   f r om   th e   e xt e nde d   Y a le   f a c e   da ta ba s e   B   us in g  a n  I nt e l  C or e   i5 - 8250U  la pt op  w it hout   a   G P U .   T a bl e   3  s how s   th a t  m odi f ie d  Z e r o - D C E   p r oc e s s e s   im a ge s   f our   ti m e s   f a s te r   th a n  Z e r o - D C E .  T hi s   r e s ul t   hi ghl ig ht s   th e   e f f ic ie nc y  of   th e   pr opos e d  m e th od  in   r e a l - w or ld   a ppl ic a ti ons .  T h e   ne xt   s t e p  is   to   c om bi ne   th i s   a ppr oa c h  w it h  tr a di ti ona l  c ont r a s t  e nha nc e m e nt   m e th ods   a nd  pe r f or m   a   qua nt it a ti ve   e va lu a ti on  us in g   B R I S Q U E . T he  gr e e n - c ol or e d c e ll s  i ndi c a te  t he  be s t.           ( a )   ( b)     F ig ur e  14. C om pa r is on of   m odi f ie d Z e r o - D C E   of   ( a )  w it h d r op out  l a ye r  a nd ( b)  w it hout  dr opout l a ye r       T a bl e   3 .  T im e  c om pa r is on r e s ul ts  of  Z e r o - D C E  a nd  m odi f ie d  Z e r o - D C E   M e t hods   T ot a l  t i m e  ( s )   A ve r a ge  t i m e  ( s )   Z e r o - D C E   767.3902   0.3179   M odi f i e d Z e r o - D C E   206.8746   0.0857       4 .2.   P r e p r oc e s s in g s t age   r e s u lt s   T he   c om bi na ti on  pr oc e s s   w a s   f ir s t  te s te d  on  te n  s e le c te d  im a ge s   us in g  Z e r o - D C E   a nd  m odi f ie d   Z e r o - D C E   w it h   C S ,  C L A H E ,   a nd  B P D H E .   E va lu a ti on  w a s   c o nduc te d  w it h  a nd  w it hout   tr a di ti ona l  c ont r a s t   e nha nc e m e nt   m e th ods ,   a nd  th e   r e s ul t s   f or   th e   f ir s t  s a m pl e   a r e   s how n  in   T a bl e   4,  w it h  th e   be s t  r e s ul ts   hi ghl ig ht e d  in   gr e e n.  T o  c onf ir m   r obus tn e s s ,   a ll   im a ge s   f r om   t he   e xt e nde d   Y a le   f a c e   da ta ba s e   B   a nd   F E R E T   da ta s e ts  w e r e  t e s te d.       T a bl e  4. B R I S Q U E  e va lu a ti on r e s ul ts  of  f ir s t  s a m pl e   I nput   Z e r o - D C E   Z e r o - D C E  +  CS   Z e r o - D C E  +  C L A H E   Z e r o - D C E  +  B P D H E   M odi f i e d  Z e r o - D C E   M odi f i e d  Z e r o - D C E  +  CS   M odi f i e d  Z e r o - D C E  +  C L A H E   M odi f i e d  Z e r o - D C E  +  B P D HE                     S c or e   57.8683   48.4495   43.6969   37.5207   37.5892   35.5319   32.8356   31.7629       T he  a ve r a ge   B R I S Q U E  va lu e  w a s  c a lc ul a te d f or  e a c h i m a ge  a n d c ont r a s t  e nha nc e m e nt  m e th od, with   a nd  w it hout   c om bi na ti on.  T a bl e   5  pr e s e nt s   th e   a ve r a g e   B R I S Q U E   s c or e s   f or   th e   te n  s a m pl e   im a ge s ,  he lp in g  to   de te r m in e   th e   m os t  e f f e c ti ve   a ppr oa c h  f or   m in im iz in g  s c o r e s   w hi le   pr e s e r vi ng  f a c ia l  de ta il s .  F r om   th e   r e s ul ts ,  m odi f ie d  Z e r o - D C E + B P D H E   a c hi e ve d  th e   be s t  pe r f o r m a nc e   w it h  a n  a ve r a ge   B R I S Q U E   s c or e   of   16.0177, while B P D H E  out pe r f or m e d C S  a nd C L A H E  w he n a ppl ie d t o Z e r o - D C E .       T a bl e  5. A ve r a ge   B R I S Q U E  e va lu a ti on r e s ul ts  of  10 s a m pl e s   M e t hods   W / o c om bi na t i on   CS   C L A H E   B P D H E   Z e r o - D C E   43 . 6404   36 . 6863   27 . 9842   23 . 7520   M odi f i e d   Z e r o - D C E   29 . 3021   26 . 5361   19 . 7596   16 . 0177     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M odi fi e d z e r o - r e fe r e nc e  d e e p c u r v e  e s ti m at io n f or  c ont r a s t  qua li ty   …   ( M uhamm ad K ahf i  A ul ia )   3283   W it hout   tr a di ti ona l  c ont r a s t  e nha nc e m e nt ,  bot h  Z e r o - D C E   a nd  m odi f ie d  Z e r o - D C E   y ie ld e d  lo w e r   s c or e s ,  de m on s tr a ti ng  th e   e f f e c ti ve ne s s   of   c onve nt io na l  m e th ods .  T h e   c om bi na ti on  of   th e s e   m e th ods   c ons is te nt ly   im pr ove d  B R I S Q U E   s c or e s   c om pa r e d  to   us in g  t he m   a lo ne .  A ddi ti ona ll y,  m odi f ie d  Z e r o - D C E   e xhi bi te d  s upe r io r   pr oc e s s in g  e f f ic ie nc y  a nd  be tt e r   c ont r a s t  qua li ty   th a n  Z e r o - D C E .  T he   ne xt   s te p  is   c a lc ul a ti ng  th e   a ve r a ge   B R I S Q U E   s c or e   f or   e a c h  im a g e   c ont r a s t  e nha nc e m e nt   m e th od  a nd  da ta s e t.   F ur th e r m or e ,  th e   a ve r a ge   B R I S Q U E   s c or e   f or   th e   e xt e nde d  Y a le   f a c e   da ta ba s e   B   da ta s e t  c a n  be   s e e n  in     T a bl e  6.  T he  gr e e n - c ol or e d c e ll  i ndi c a te s  t he  be s t.   F or   th e   e xt e nde d  Y a le   f a c e   da ta ba s e   B   da ta s e t,   T a bl e   6  s h ow s   th a t  Z e r o - D C E   c om bi ne d  w it h   C L A H E   a c hi e ve d  th e   be s t  B R I S Q U E   s c or e   of   18.1781.  T he   us e   of   C L A H E   a nd  B P D H E   s ig ni f ic a nt ly   im pr ove d  r e s ul ts ,  pa r ti c ul a r ly   f or   L O L   da ta s e ts .  M odi f ie d  Z e r o - D C E   a ls o  pe r f or m e d  w e ll ,  e nha nc in g  out c om e s   c om pa r e d  to   Z e r o - D C E   a lo ne .  T he s e   f in di ngs   c onf ir m   th a t  tr a di ti ona l  c ont r a s t  m e th ods   a r e   e s s e nt ia l  f or   im pr ovi ng  B R I S Q U E   s c or e s .  T a bl e   7  pr e s e nt s   t he   a ve r a ge   B R I S Q U E   s c or e s   f or   th e   F E R E T   da ta s e t.   T he  gr e e n - c ol or e d c e ll  i ndi c a te s  t he  be s t.       T a bl e  6. A ve r a ge   B R I S Q U E  e va lu a ti on r e s ul ts  of  t he  e xt e nd e d  Y a le   f a c e  da ta b a s e   B   M e t hods   W / o c om bi na t i on   CS   C L A H E   B P D H E   Z e r o - D C E   30.8752   29.8683   18.1781   22.2609   M odi f i e d   Z e r o - D C E   28.1670   27.9141   22.2711   21.7172       T a bl e  7. A ve r a ge   B R I S Q U E  e va lu a ti on r e s ul ts  of  F E R E T   M e t hods   W / o c om bi na t i on   CS   C L A H E   B P D H E   Z e r o - D C E   43.2518   18.5525   12.1491   9.3183   M odi f i e d   Z e r o - D C E   22.0140   10.3947   10.5732   7.2470       T a bl e   7  pr e s e nt s   th e   a ve r a ge   B R I S Q U E   s c or e s   f or   th e   F E R E T   da ta s e t,   w h e r e   m odi f ie d    Z e r o - D C E + B P D H E  a c hi e ve d t he  be s t  r e s ul t  w it h a n a ve r a ge  B R I S Q U E  s c or e  of  7.2470. T he  e f f e c ti ve ne s s  of   B P D H E   in   im pr ovi ng  bot h  Z e r o - D C E   a nd  m odi f ie d  Z e r o - D C E   is   e vi de nt ,  a s   it   c ons i s te nt ly   pr oduc e d  s c or e s   unde r   10.  M odi f ie d  Z e r o - D C E   pe r f or m e d  w e ll   on  th e   F E R E T   da ta s e t,   w hi c h  h a s   nor m a l  or   s li ght ly   da r k   br ig ht ne s s   le ve ls ,   w he r e a s   Z e r o - D C E   of te n  c a us e d  ove r e xpo s ur e .  A s   s how n  in   T a bl e s   5  a nd   6,  c om bi ni ng  tr a di ti ona l  c ont r a s t  e nha nc e m e nt  m e th ods  yi e ld s  be tt e r  B R I S Q U E  s c or e s  t ha n w it hout  c om bi na ti on.   F r om   T a bl e s   5   to   7,  Z e r o - D C E   c ons i s te nt ly   ha d  th e   hi ghe s t  B R I S Q U E   s c or e s ,   in di c a ti ng  th a t   m odi f ic a ti ons   a nd  c ont r a s t   e nha nc e m e nt   m e th ods   s ig ni f ic a nt ly  i m pr ove d  im a ge   qua li ty .  M odi f ie d  Z e r o - D C E ,  e ve n  w it hout   c om bi na ti on,   out pe r f or m e d  Z e r o - D C E .  G iv e n  th e   w id e   in te n s it y  r a nge   of   da ta s e t  im a ge s ,  C L A H E   a nd  B P D H E   yi e ld e d  be tt e r   im pr ove m e nt s   th a n  C S .  T he   ne xt   s te p  is   to   di vi de   th e   da ta   in to   tr a in in g,  va li da ti on, a nd t e s t  s e t s  f or  t he  f a c e  r e c ogni ti on mode l.     4 . 3 .   F ac e  r e c ogn it io n  m od e li n g r e s u lt s   T he   c l a s s if ie r  a nd  tr a ns f e r   le a r ni ng  a r c hi te c tu r e  s e le c ti on   a r e   il l us tr a te d  in   F ig ur e   15,   s how c a s in g  th e   be s t - pe r f or m in g  m ode ls   ba s e d  on   th e   e xp e r im e nt a l  r e s ul ts .  I n   th is   c onf ig ur a ti on,  th e   f in a l  f ul ly   c onne c te d   la ye r  of  V G G 16 / R e s N e t5 0 i s  r e m ove d. F e a tu r e  e xt r a c ti on i s  pe r f or m e d f r om  t he  l a s t  c onvolut io na l  bl oc k, a nd   th e  r e s ul ti ng f e a tu r e s  a r e  t he n pa s s e d t hr ough a  ba tc h nor m a li z a ti on l a ye r .           F ig ur e  15. T r a ns f e r  l e a r ni ng a r c hi te c tu r e       T he   a c c ur a c y  r e s ul ts   of   th e   f a c e   r e c ogni ti on  m ode l  f or   th e   e xt e nde d  Y a le   f a c e   da ta b a s e   B   a r e   s how n   in   T a bl e   8.  T he   gr e e n - c ol or e d  c e ll   in di c a te s   th e   be s t - pe r f or m in g  m ode l  ba s e d  on  a c c ur a c y  m e tr ic s .  T hi s   c om pa r is on  hi ghl ig ht s   th e   im pa c t  of   d if f e r e nt   c ont r a s t  e nha nc e m e nt   m e th ods   on  r e c ogni ti on  a c c ur a c y,  de m ons tr a ti ng t he  e f f e c ti ve ne s s  of   m odi f ie d  Z e r o - D C E  i n i m p r ovi ng f a c ia l  f e a tu r e  c la r it y.   T a bl e   8  pr e s e nt s   a c c ur a c y  r e s ul ts .  T he   be s t  pe r f or m a nc e   ( 83.65% )   is   a c hi e ve d  by  V G G 16+ m odi f ie d   Z e r o - D C E + C L A H E ,  s how in g  a   6.08%   im pr ove m e nt   ove r   Z e r o - D C E   a lo ne .  W hi le   Z e r o - D C E   s li ght ly   out pe r f or m s   m odi f ie d  Z e r o - D C E   in   e xt r e m e   lo w - li ght   c a s e s ,  t he   la tt e r   c om bi ne d  w it h  C L A H E   s ig ni f ic a nt ly   e nha nc e s   a c c ur a c y.  F or   R e s N e t5 0,  Z e r o - D C E   r e duc e s   a c c ur a c y,  but   m odi f ie d  Z e r o - D C E   a lo ne   r e a c he s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.