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 I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   14 , N o.   5 O c to be r   2025 , pp.  3634 ~ 3646   I S S N 2252 - 8938 ,   D O I 10.11591/ ij a i. v 14 .i 5 .pp 3634 - 3646          3634     Jou r n al  h om e page ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   C om p ar at i ve  an al ysi s of  ge n d e r  c l ass i f i c at i on  m e t h od s u s i n c on vol u t i on al   n e u r al  n e t w or k s       P an c a D e w P am u n gk as ar i 1 , I lh an  A li m  A s f an d im a 2 , A c h m ad  P r at am a R if ai 3 , N gu ye n  H u u  T h o 4   1 I nf or m a t i on S ys t e m s  S t udy P r og r a m F a c ul t y of  C om put e r  I n f or m a t i on  T e c hnol ogy, U ni ve r s i t a s  N a s i on a l , J a ka r t a , I ndone s i a   2 I nf or m a t i c s  S t udy P r og r a m , F a c ul t y of  C om put e r  I n f or m a t i on  T e c hnol ogy, U ni ve r s i t a s  N a s i on a l , J a ka r t a , I ndone s i a   3 D e pa r t m e nt  of  M e c ha ni c a l  a nd I ndus t r i a l  E ngi ne e r i ng,  F a c ul t y of  E ngi ne e r i ng,  U ni ve r s i t a s  G a dj a M a da , Y ogya k a r t a , I ndone s i a   4 F a c ul t y of  E ngi ne e r i ng a nd T e c hnol ogy, N guye n T a t  T ha nh U ni ve r s i t y, H o C h i  M i nh C i t y, V i e t na m       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 O c t   16 2024   R e vi s e J un   19 2025   A c c e pt e J ul   10 2025       Gender  classification  has  become  an  important  application  in  the  fields  of  system  automation  and  artificial  intelligence,  having  important  impli cations  across  various  fields.  The  main  challenge  in  this  classification  t ask  is  variation  in  illumination  that  affects  the  quality  of  facial  images.  This   study   presents  method  for  identifying  genders  with  convolut ional  neural   ne tworks   (CNNs).  To  address  this   issue,  various  preprocessing   methods  are   a pplied,  including  self  quotient  image  (SQI),  locally   tuned  inverse   sine  no nline ar  (LTISN),  histogram  equalization   (HE) difference  of  gaussian  (Do G),  and  gamma  intensity  correction  (GIC),  to  stabilize   the  effects  of   illumi nation  variations  before  the  images  are  processed   by  CNN.  The  CNN   archi tecture  used  consists  of  5   convolut ional  blocks  and   fully   connected  blocks,   which  have  proven  effective  in  image  recognition.  The   results  of  study  sho that  model traine d with DoG me thod achie ved acc uracy  of 91.07%,  makin g it the   best  preprocessing  technique  compared  to  other  methods  such  as  S QI  and   HE,  which  achieved  accuracy  of  90.39%   and  88.76%,  respectively.   These   findings  demonstrate  that  application   of   SQI  in   CNN  can  improve   ac curacy  of  gender  classification  on  facial  images,  providing  better   performance  than   previous  methods These  findings  are  expected  to  serve  as  foundati on  for  further  development in  fa cial  image  cl assificatio and  its   applicati ons  in  various fields.   K e y w o r d s :   C onvolut io na ne ur a ne twor ks   F a c e  r e c ogni ti on   G e nde r  c la s s if ic a ti on   I m a ge  pr oc e s s in g   P r e pr oc e s s in g m e th od   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 :   A c hm a d P r a ta m a  R if a i   D e pa r tm e nt  of   M e c ha ni c a a nd I ndus tr ia E ngi ne e r in g, F a c ul ty  of  E ngi ne e r in g, U ni ve r s it a s  G a dj a h M a da   S t.  G r a f ik a  N o. 2, Yogya ka r ta  55284 , I ndone s ia   E m a il a c hm a d.p.r if a i@ugm.a c .i d       1.   I N T R O D U C T I O N   T he   hum a f a c e   is   th e   f ir s in di c a to r   us e to   id e nt if a   pe r s o n’ s   ge nde r   in   e ve r yda li f e G e nde r   r e c ogni ti on  th r ough  f a c ia a na ly s is   ha s   va r io us   im por ta nt   a ppl ic a ti ons   in   th e   f ie ld   of   s e c ur it y,  s uc a s   ve r if yi ng  ge nde r   dur in r e gi s tr a ti on  or   s e c ur it s ur ve il la nc e   in   s e ns it iv e   a r e a s   [ 1] I m a r ke ti ng,  da ta   a bout   th e   ge nde r   of   c us to m e r s   c a n   a ls b e   us e to   ta il or   m a r ke ti ng  o r   c om m e r c ia [ 2] s of twa r e   [ 3] or   s e r vi c e s   to   m or e   pr e c is e ly   ta r ge th e   r ig ht   a udi e nc e A ddi ti ona ll y,  it   c a be   ut il iz e in   va r io us   ty pe s   of   da ta   a na ly s i s   to   id e nt if us e f ul   tr e nds   in   f ie ld s  s uc a s   s o c io lo gy,  ps yc hol ogy   [ 4] or   e c onomi c s . T he   te c hnol ogy   us e f or   th is   ta s m us be   a bl e   to   c a pt ur e   a nd  a na ly z e   f a c ia f e a tu r e s w hi c h   c a th e be   us e to   c la s s if w he th e r   a   pe r s on   is   m a le   or   f e m a le .   G e nde r   c la s s if ic a ti on  m e th ods   e m pl oy  di s ti nc c ha r a c te r is ti c s s uc a s   pa tt e r r e c ogni ti on   m e th ods to   di f f e r e nt ia te   be twe e m a s c ul in e   a nd  f e m in in e   a tt r i but e s   [ 5] M e a nw hi le m e th ods   f or   id e nt i f yi ng   ge nde r  c a n be  br oa dl y c a te gor iz e d i nt o f e a tu r e - ba s e [ 6]   a nd a p pe a r a nc e - ba s e d a ppr oa c he s   [ 7] , [ 8] .   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       C om par at iv e  analy s is  of  ge nde r  c la s s if ic at io n m e th ods  u s in g c o nv ol ut io nal     ( P anc a D e w P am ungk as ar i )   3635   C la s s if yi ng  obj e c t s   ba s e on  im a g e   da ta   c a b e   a c hi e v e us in g  a dva nc e m a c hi ne   te c hnol ogi e s . T he   te c hnol ogy be hi nd t he  a bi li ty  of  m a c hi ne s  t o r e c ogni z e  a  pe r s on’ s  f a c e  i s  m a c hi ne  l e a r ni ng. M a c hi ne   le a r ni ng  is   a   br a nc of   a r ti f ic ia in te ll ig e nc e s pe c if ic a ll f oc us e on  how   c om put e r s   c a le a r f r om   da ta   to   im pr ove   th e ir   in te ll ig e nc e   [ 9] M a c hi ne   le a r ni ng  pl a y s   a   c r uc ia r ol e   in   c la s s if yi ng  a nd  d e te c ti ng  obj e c ts .   O ne   of   th e   e vol vi ng  f ie ld s   is   de e le a r ni ng  ( D L ) DL   is   a   b r a nc of   m a c h in e   le a r ni ng  c lo s e ly   r e la te to   a r ti f ic ia ne ur a l   ne twor ks   ( A N N ) U nl ik e   tr a di ti ona A N N s D L   in vol ve s   de e pe r   a r c hi te c tu r e   c om pos e of   m ul ti pl e   la ye r s ,   e na bl in g t he  m ode to  l e a r n hi e r a r c hi c a r e pr e s e nt a ti ons  of  da t a   th r ough s uc c e s s iv e  c onvolut io ns   [ 10] .   V a r io us   a lg or it hm s   e na bl e   m a c hi ne s   to   c la s s if im a ge   da ta w it th e   c onvolut io na l   ne ur a ne twor k   ( C N N )   be in one   of   th e   m os w id e ly   us e m e th ods   [ 11] [ 12 ] C N N   is   a not he r   e f f e c ti ve   te c hni que   in   th e   f e a tu r e   e xt r a c ti on  pr oc e s s .   C N N   is   a   ty pe   of   DL   a lg or it hm   th a t   pr oc e s s es   in put   im a ge s   by  a ppl yi ng  f il te r s   or   ke r ne ls   to   id e nt if a nd  e xt r a c im por ta nt   f e a tu r e s   [ 13] T hi s   te c hni que   c a e f f e c ti ve ly   e xt r a c hi e r a r c hi c a f e a tu r e s   f r om   im a ge s e na bl in m or e   a c c ur a te   a nd  c om pl e pa t te r r e c ogni ti on.  T he   s uc c e s s   of   C N N   in   ta s k s   s uc a s   obj e c r e c ogni ti on  a nd  c la s s if ic a ti on  m ot iv a te s   th is   s t udy  to   us e   C N N   f or   ge nde r   c la s s if ic a ti on  on  f a c ia im a ge s .   T he r e   a r e   m a ny  f a c to r s   th a in f lu e nc e   th e   pr oc e s s   of   f a c e   r e c ogni ti on,  a s   m e nt io ne in   [ 14] ,   w hi c s ta t e s   t ha di f f e r e nc e s   in   il lu m in a ti on  i nt e n s it y - h ig he r   or   lo w e r   in   s om e   a r e a s - w il a f f e c t he   f a c e   r e c ogni ti on pr o c e s s , w he r e  t he s e  m e th od s  di d n ot  pr ovi d e  good  r e s ul t s A s  m e nt io n e d i [ 15] ,   w hi c s ta t e s  t ha t   be c a us e   th e   il lu m i na ti o in te ns it of   th e   e n vi r onm e nt   di f f e r s th e   f a c e   r e c ogni ti on  r a t e   i s   of te n   lo w I ge n de r   c la s s if i c a ti on  on  f a c ia im a g e s im a g e   pr o c e s s i ng  is   c lo s e ly   r e la te d.  T he r e   a r e   m a ny  m e th od s   th a c a b e   us e d   to   e nha nc e   im a g e s R a g ha v a a n A hm a di   [ 16]   pr ov e d   th a a ddi ng  pr e pr oc e s s in te c hni qu e s   im pr ove s   a c c ur a c in   f a c e   r e c ogni ti o n.  T he   be s t - p e r f or m in t e c h ni qu e   in   th e   s tu dy   of   R a gh a va a n A hm a di   [ 16]   w a s   S Q I , w hi c h i m pr ove d a c c ur a c y by 2.6%  c om pa r e d t o r e s ul ts  be f or e  us in g S Q I .   T he   ba c kgr ound  of   th is   s tu dy  be gi ns   w it th e   unde r s ta ndi ng  th a ge nde r   c la s s if ic a ti on  on  f a c ia l   im a ge s  i s  a n i m por ta nt  t opi c  i n va r io us  f ie ld s , a s  i pl a ys  a  c r uc i a r ol e  i n e nha nc in g t he  a c c ur a c y of  bi om e tr ic   id e nt if ic a ti on,  im pr ovi ng  us e r - c e nt r ic   s e r vi c e s a nd  e n a bl in a dva nc e d   a na ly ti c s   in   s e c to r s   s uc a s   s ur ve il la nc e he a lt hc a r e a nd  di gi ta m a r ke ti ng.  M us ta f a   a nd  M e e ha [ 17]   s uc c e s s f ul ly   a ppl ie C N N   w it a n   a c c ur a c of   85% I a not he r   s tu dy,  I s la m   e al .   [ 18]   de ve lo pe a   f a c e   r e c ogni ti on  m ode u s in tr a ns f e r   le a r ni ng  vi a   P a r e to   f r ont ie r   C N N B e nka ddour   [ 19]   a ls pr opo s e C N N   m ode ls   f or   ge nde r   c la s s if ic a ti on  a nd   a ge   e s ti m a ti on.  B e f or e   C N N s e ve r a s tu di e s   pr opos e va r io us   m e th ods   f or   th e s e   pr obl e m s s uc a s   lo c a l   bi na r pa tt e r ns   [ 20] bi o - in s pi r e f e a tu r e s   [ 21] s uppor ve c to r   m a c hi ne   [ 22] a nd  hi e r a r c hi c a c la s s ifi e r   [ 23] H ow e ve r s uc m e th ods   a r e   r e la ti ve ly   out   of   f a vor   in   r e c e nt   ye a r s   due   to   th e   s upe r io r it of   C N N   in   im a ge   c la s s if ic a ti on,  a s   in di c a te by   [ 24] [ 25] T he r e f or e th is   s tu d opt s   to   de ve lo C N N   m ode ls   w it va r io us   pr e pr oc e s s in g m e th ods  f or   th e   ge nde r  c la s s if ic a ti on pr obl e m .   T he   c ont r ib ut io of   a ppl yi ng  va r io us   pr e pr oc e s s in m e th ods s e lf   quot ie nt   im a ge   ( S Q I ) l oc a ll y   tu ne in ve r s e   s in e   nonl in e a r   ( L T I S N ) hi s to gr a m   e qua li z a ti o ( H E ) di f f e r e nc e   of   G a us s ia ( D oG ) a n d   ga m m a   in te ns it c or r e c ti on  ( G I C )   is   to   e nha nc e   th e   qua li ty   a nd   c ons is te n c of   f a c ia im a ge s w hi c i s   c r uc ia l   f or   im pr ovi ng  ge nde r   c la s s if ic a ti on  a c c ur a c y.  E a c m e th od  a ddr e s s e s   s pe c if ic   c ha ll e nge s   in   im a ge   pr e pr oc e s s in g:   S Q I   r e duc e s   th e   e f f e c ts   of   va r yi ng  li ght in c ondi ti ons HE   e nha nc e s   im a ge   c ont r a s t,     L T I S N   m in im iz e s   non - uni f or m   il lu m in a ti on,  G I C   a dj us ts   in te ns it f or   be tt e r   f e a tu r e   vi s ib il it y,  a nd  D oG   e m pha s iz e s   e dge s   a nd  te xt ur e s   by  r e duc in noi s e   w hi le   r e ta in in e s s e nt ia de ta il s B s y s te m a ti c a ll y   e va lu a ti ng  th e   pe r f or m a nc e   of   th e s e   m e th ods th is   s tu dy  a im s   to   id e nt if th e   m os e f f e c ti ve   a ppr oa c or   c om bi na ti on  of   te c hni que s   th a c a n s ig ni f ic a nt ly   im pr ove   th e   r obus tn e s s  a nd  r e li a bi li ty   of   C N N - ba s e ge nd e r   c la s s if ic a ti on mode ls .       2.   P R E P R O C E S S I N G   M E T H O D   P r e pr oc e s s in te c hni que s   a r e   us e to   e nh a nc e   th e   qua li ty   of   im a ge s   s th a th e   in f or m a ti on  c ont a in e in   th e   im a g e s   i s   e a s ie r   to   e xt r a c t   a nd  a n a ly z e T he s e   te c hni que s   in c lu de   r e s iz in g,  nor m a li z a ti on,  noi s e   r e duc ti on,  a nd  c ont r a s a dj us tm e nt w hi c a im   to   s ta n da r di z e   im a ge   da ta   a nd  m in im iz e   va r ia ti ons   c a us e by  li ght in c ondi ti ons b a c kgr ound  c lu tt e r or   im a ge   r e s ol ut io n.  E f f e c ti ve   pr e pr oc e s s in is   c r uc ia f or   im pr ovi ng  th e   a c c ur a c a nd  r obus tn e s s   of   im a ge   c l a s s if ic a t io a nd  r e c ogni ti on  s ys te m s .   P r e pr oc e s s in g   f oc us e s  on r e duc in g nois e , i ll um in a ti on va r ia ti ons , a nd l ow  c on tr a s in  i m a ge s .     2.1.  S e lf  q u ot ie n t  i m age   S Q I   is   a il lu m in a ti on - in va r ia nt   a lg or it h m   de s ig ne to   a ddr e s s   va r ia ti ons   in   li ght in a nd  s ha dow s .     I is   c om put e by  ta ki ng  th e   r a ti be tw e e th e   or ig in a im a ge   in te ns it a nd  a   s m oot he ve r s io of   th e   s a m e   im a ge , a s  s how n i n ( 1) .     ( , ) =   ( , ) ( , ) =   ( , )  ( , ) ( , )   ( 1)   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 , N o.  5 O c to be r   20 25 3634 - 3646   3636   W he r e   ( , )   is   th e   f a c e   im a ge   a nd  ( , )   is   th e   s m oot he ve r s io of   th e   im a ge a nd  is   th e   c onvolut io n   ope r a ti on.    is   th e   ke r ne f or   s m oot hi ng   th e   im a ge w hi c in   th is   c a s e   is   a   G a us s ia f il te r a nd    is   th e   r e s ul t   of  t he  S Q I  c a lc ul a ti on  [ 16] .     2.2.  Hi s t ogr am  e q u al iz at io n   A im a ge   hi s to gr a m   is   a   gr a phi c a r e pr e s e nt a ti on  th a s how s   how   pi xe in te ns it va lu e s   a r e   di s tr ib ut e a c r os s   a e nt ir e   im a ge   or   a   s e le c te r e gi on  of   it H E   is   a im a ge   e nha nc e m e nt   m e th od  w he r e   th e   pi xe hi s to gr a m   of   th e   im a ge   be c om e s   m or e   s pr e a out   a nd   uni f or m S in c e   th e   hi s to gr a m   r e pr e s e nt s   th e   pr oba bi li ty  of  pi xe ls  w it h c e r ta in  gr a y l e ve ls , t he  f or m ul a  f or  c a lc ul a ti ng  HE   is   us e d   in  ( 2) .     = ( 1 ) ( ) = 0   ( 2)     W he r e   th e   gr a le ve kkk  i s   nor m a li z e a g a in s th e   hi ghe s gr a le ve ( L - 1) T he   va lu e   = 0   r e pr e s e nt s   bl a c k, a nd  = 1   r e pr e s e nt s  w hi te  on a  de f in e d gr a ys c a le   [ 26] .     2.3.  L oc al ly  t u n e d  i n ve r s e  s in e  n on - li n e ar   L T I S N   is   a   nonl in e a r   a pp r oa c th a ope r a te s   on  e a c pi xe l T he   c or r e c te in te ns it va lu e   is   c a lc ul a te by  a ppl yi ng  a in ve r s e   s in e   f unc ti on .   T hi s   f unc ti on  us e s   a dj us ta bl e   p a r a m e te r s   ba s e on  th e   s ur r ounding pi xe va lu e s , a s  gi ve n i n ( 3)   [ 16] .      ( , ) = 2 1 ( ( , )   2 )   ( 3)     2.4.  Gam m a i n t e n s it y c or r e c t io n   G r a in te ns it c or r e c ti on  ( G I C )   is   a   nonl in e a r   gr a y - le ve tr a n s f or m a ti on  te c hni que   th a a dj us ts   th e   im a ge ' s   gr a le v e ls   by   r e pl a c in g   e a c h   or ig in a gr a va lu e   w it h   a   c or r e s ponding   G I C - a dj us te gr a le ve l,   a s   de s c r ib e d i n ( 4) .     ( , ) = ( , )   1 /   ( 4)     F or   a   ga m m a   v a lu e   le s s   th a 1.0,   th e   im a g e   w il b e c om e   da r ke r a nd  f or   a   g a m m a   va lu e   gr e a te r   th a 1.0,   th e   im a ge  w il be c om e  br ig ht e r . W he n t he  ga m m a  va lu e  i s  1.0, no  e f f e c is  pr oduc e [ 16] .     2.5.  Dif f e r e n c e  o f  G au s s ia n   D oG   is   a   g r a ys c a le   im a ge   e nha nc e m e nt   a lg or it hm   th a in vol ve s   s ubt r a c ti ng  th e   s m oot he ve r s io of   th e   or ig in a im a ge   f r om   a not he r   ve r s io of   th e   or ig in a im a ge   t ha is   not   a s   s m oot hl f il te r e d.  T he   s m oot he d   im a ge s   a r e   obt a in e by  c onvolvi ng  th e   gr a ys c a le   im a ge   w it a   G a us s ia f il te r   ke r ne w it di f f e r e nt   s ta nda r d   de vi a ti ons , a s  gi ve n i n ( 5)   [ 16] .      ( , ) = 1 2 1 2 2 + 2 2 1 2   1 2 2 2 2 + 2 2 2 2   ( 5)     w he r e   1   a nd  2   th e s e   a r e  t he  w id th s  of  t he  G a us s ia n f il te r  ke r ne l.       3.   S Y S T E M  D E S I G N   T hi s   s ys te m   c ons i s ts   of   s e ve r a s ta ge s   to   c l a s s if g e nde r   us in g   th e   C N N   m e th od:   c ol le c ti ng  d a ta s e t s   f r om   r e li a bl e   s our c e s pr e pr oc e s s in th e   da ta s e ts   to   im pr ove   i m a ge   qua li ty   a nd  c ons is te nc y,  a nd  tr a in in th e   da ta  us in g t he  C N N  m od e to  r e c ogni z e  a nd pr e di c ge nd e r  w it h hi gh a c c ur a c y.     3.1.  Dat as e t   T hi s   s tu dy  u s e s   a   d a ta s e c on s is ti ng  of   f a c ia im a ge s   of   bot m e a nd  w om e n.  T he   r e s e a r c ut il iz e s   two  ty pe s   of   da ta s e c onda r da ta   obt a in e f r om   K a ggl e   a nd  pr im a r da ta ,   w hi c w a s   pe r s ona ll r e que s te d   f r om  t he  s our c e s  w it h pe r m is s io n. T he  da ta s e w il be  di vi de d i nt o t hr e e  pa r ts K a ggl e  t r a in in g da ta  f o r  m ode l   le a r ni ng,  K a ggl e   te s da ta   f or   in it ia pe r f or m a nc e   e va lu a ti on,  a nd  pr im a r te s da ta   f or   f in a va li da ti on  to   a s s e s s  t he  m ode l' s  a c c ur a c y a nd r obus tn e s s  on e xt e r na da ta .   T he  da ta s e c ons is t s  of  bot h t r a in in g a nd  te s da ta  s our c e d f r om  K a ggl e  a nd pr im a r y da ta  s pe c if ic a ll c ol le c te f or   th is   r e s e a r c th a a s   s e e in   F ig ur e   1.  T he   tr a in in da ta s e in c lu de s   10,582  im a ge s - 5,291  m a le   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       C om par at iv e  analy s is  of  ge nde r  c la s s if ic at io n m e th ods  u s in g c o nv ol ut io nal     ( P anc a D e w P am ungk as ar i )   3637   a nd  5,291  f e m a le - f e a tu r in f a c ia im a ge s   th a t   a r e   not   in f lu e nc e by  il lu m in a ti on  c ondi ti ons T he   te s da ta s e c ont a in s   2,646   im a ge s - 1,323  m a le   a nd   1,323  f e m a l e - w it f a c ia l   im a ge s   a f f e c te by   il lu m in a ti on  f r om   va r io us   a ngl e s W he r e a s   th e   pr im a r da ta s e a l s in c lu de s   95  im a ge s - 4 m a le   a nd  50  f e m a le - de pi c ti ng  f a c i a im a ge s   unde r  di f f e r e nt  i ll um in a ti on c ondi ti ons  f r om  m ul ti pl e  di r e c ti ons .           F ig ur e  1. E xa m pl e  of  t r a in in g da ta       T he  t e s da ta  f e a tu r e s  va r yi ng i ll um in a ti on c ondi ti ons  w it th e   goa of  e va lu a ti ng t he  pe r f or m a nc e  of   th e   pr e pr oc e s s in m e th ods I a ll ow s   us   to   de te r m in e   w hi c m e th od  is   m os e f f e c ti ve   in   ha ndl in di f f e r e nt   il lu m in a ti on  c ondi ti ons T he   di s tr ib ut io of   f a c ia im a ge s   in   th e   da ta s e a c r os s   di f f e r e nt   c a te gor ie s   is   di vi de in to   th r e e   pa r ts tr a in in da ta te s t   da ta a nd  pr im a r da ta ,   a s   s e e in   T a bl e   1.  T he   te s da ta   f e a tu r e s   va r yi ng   il lu m in a ti on  c ondi ti ons   w it th e   go a of   e va lu a ti ng   th e   pe r f or m a nc e   of   th e   pr e pr oc e s s in g   m e th ods .   I a ll ow s   us  t o de te r m in e  w hi c h m e th od i s  m os e f f e c ti ve  i n ha ndl in g di f f e r e nt  i ll um in a ti on c ondi ti ons . T he  di s tr ib ut io n   of   f a c ia im a ge s   in   th e   da ta s e a c r os s   di f f e r e nt   c a te gor ie s   is   di vi de in to   th r e e   pa r ts 5 , 291  im a ge s   of   th e   tr a in in da ta 1 , 323  im a ge s   of   th e   te s t   da ta a nd  t he   pr im a r da ta   c ons i s ts   of   50   im a ge s   a nd  45   im a ge s   of   th e   f e m a le s   pr im a r a nd  m a le s ,   r e s pe c ti ve ly A ll   m ode ls   a r e   tr a in e a nd  e va lu a te us in th e   s a m e   tr a in in g,  te s ti ng,  a nd  pr im a r da ta   to   e ns ur e   f a ir   c om pa r is on  of   th e   m od e ls   pe r f or m a nc e I a ddi ti on,  he r e th e   te s ti ng   a nd  pr im a r da ta   f or   e va lu a ti on  a r e   dr a w f r om   di f f e r e nt   s ubj e c t s   to   a s s e s s   th e   g e ne r a li z a ti on  of   th e   tr a in e m ode ls  i n r e c ogni z in g ne w  da ta .   A f t e r w a r d , da t a   a ugm e n ta ti o i s   p e r f or m e t o a r t if i c i a ll i nc r e a s e   t he  s i z e   a nd   di ve r s it y   of   a   d a t a s e b a pp ly i ng  va r io us   tr a n s f or m a t io ns   to   t h e   e xi s ti ng  da ta D a t a   a ug m e n ta ti o i s   e s pe c i a l ly   v a l ua bl e   w he t he r e   i s   li m it e d   d a t a   a va il a bl e .   G e n e r a ti ng   a ugm e n te s a m p le s   h e lp s   c r e a t e   a   la r ge r   a nd   m or e   d iv e r s e   d a t a s e t w h ic i s   c r it ic a l   f or   tr a i ni n DL   m o de ls   t ha ty p ic a l ly   r e qui r e   l a r g e   d a t a s e t s D a ta   a ug m e nt a ti on   th a t   i m pl e m e nt e ge o m e tr i c   tr a n s f or m a t io n s   ( r ot a ti o n,   f l ip p in g,   s c a li ng c r o ppi n g) ,   a nd   p hot om e tr i c   a dj u s t m e nt s   ( br i ght n e s s c on tr a s t,   no i s e   a ddi ti o n) .   T h e s e   t e c hn iq u e s   e nh a n c e   v a r i a ti on,   r e d uc i ng   o ve r f it t in g   a nd   i m pr ovi ng   ge n e r a li z a ti on.   D a t a   di s tr ib u ti o i s   c a r e f ul ly   m a in t a i ne t p r e v e nt   c la s s   im b a l a n c e ty p ic a l ly ,   e a c h   c l a s s   r e c e i ve s   a e q ua pr opo r ti on of   a ugm e n te d s a m pl e s . E n s ur in a  d iv e r s e  y e ba la nc e d a ta s e a ll ow s   th e  m o de to   le a r in v a r i a n f a c ia f e a t ur e s e nh a nc i ng   r e c o gni ti o a c c ur a c a c r o s s   d if f e r e nt   l ig ht i ng  c o ndi ti o ns a n gl e s a nd   oc c lu s io n s  i n  r e a l - w or ld   a p pl i c a ti on s .   T h e   num be r  of  i m a g e s   a f t e r  d a ta   a ug m e nt a ti on  is  pr e s e nt e d  i n   T a bl e  2 .       T a bl e  1. D a ta  di s tr ib ut io n   C a t e gor y   T r a i ni ng da t a   T e s t  da t a   P r i m a r y da t a   F e m a l e   5,291   1,323   50   M a l e   5,291   1,323   45   T ot a l   10,582   2,646   90       T a bl e  2. D a ta  di s tr ib ut io n a f te r  a ugm e nt a ti on   C a t e gor y   T r a i ni ng  da t a   T e s t   da t a   P r i m a r da t a   F e m a l e   8 , 142   1 , 985   835   M a l e   8 , 142   1 , 985   825   T ot a l   16 , 284   3 , 970   1 , 660       3.2.  Ap p ly  p r e p r oc e s s in g m e t h od s  t o i m age s   I th e   pr e p r oc e s s in s ta ge im a ge s   a r e   r e s iz e to   96 × 9 pi xe ls   to   e ns u r e   un if or m   in p ut   di m e ns i ons w h ic is   c r u c ia f o r   c o ns is te n m ode pe r f o r m a nc e A f te r   r e s iz i ng,   no r m a l iz a ti o is   a p pl ie to   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 , N o.  5 O c to be r   20 25 3634 - 3646   3638   s c a le   th e   p ix e v a l ue s   to   a   [ 0,   1 ]   r a n ge ,   s ta nda r d iz in g   t he   da t a   a n e nha nc i ng   th e   le a r ni ng   p r oc e s s .   I l lu m i na t io c o nd it io ns   c a s ig n i f ic a nt ly   i m pa c im a ge   qua li t y,  s ha nd li ng  il lu m i na ti o e f f e c ti ve l d ur in g   pr e pr oc e s s in g   is   vi ta l.   V a r io us   m e t hods i nc lu d in g r a ys c a l e   c onve r s io n S Q I H E L T S I N G I C a nd  D o G ,   a r e   e m p lo ye to   a dd r e s s   th e s e   va r ia ti ons T he   e f f e c ts   o f   t he s e   i ll um in a ti on  a dj us t m e n t e c h ni que s   on   pr e pr oc e s s in g   a r e   il lu s t r a te in   F ig ur e   2 w he r e   di f f e r e n m e t hods   de m o ns t r a te   th e i r   e f f e c t iv e ne s s   in   c r e a ti ng   m o r e   c o ns is te n a nd   r e l ia b le   da t a   f o r   m o de l   t r a in i ng.   T he   S Q I   a n D o G   m e th ods   e f f e c ti ve ly   r e d uc e   il lu m in a t io c on di ti ons H ow e ve r th e   D o G   m e t ho p r i m a r i ly   s h a r pe ns   e dge s w h ic c a le a to   a   lo s s   o f   in f o r m a t io n H E   a nd  G I C   a ls o   he lp   in   m i ni m iz in i ll u m in a t io n   va r ia ti ons b ut   bot m e t hods   te nd  to   da r ke n  a r e a s   th a a r e  no a f f e c te d  by  l ig ht .           F ig ur e  2. C om pa r is on of  pr e pr oc e s s in m e th ods       3.3.  Con vol u t io n al   n e u r al  n e t w or k s   A   C N N   is   a   ty pe   of   ANN   de s ig n e f or   im a ge   r e c ogni ti on.  C N N s   a ut om a ti c a ll le a r a nd  e xt r a c t   f e a tu r e s   f r om   in put   im a ge s   a nd  in te gr a te   th e s e   f e a tu r e s   w it h   a   c la s s if ic a ti on  m e c ha ni s m O ne   of   th e   k e a dva nt a ge s   of   C N N   c la s s if ie r s   is   th e ir   r e la ti ve ly   s im pl e   a r c hi te c tu r e   c om pa r e to   ot he r   m e th ods ,   w it a   c le a r   s e que nc e   of   la ye r s   th a tr a ns f or m   in put   da ta   in to   out put   pr e di c ti ons   [ 27] T ypi c a ll y,  C N N s   ope r a te   in   two   m a in   s ta ge s f e a tu r e   e xt r a c ti on  a nd  c la s s if ic a ti on.  T he   f e a tu r e   e xt r a c ti on  pha s e   de r iv e s   m e a ni ngf ul   f e a tu r e s   f r om   th e   or ig in a da ta s e t,   w hi c he lp s   r e duc e   c om put a ti ona r e s our c e s   w hi le   pr e s e r vi ng  c r it ic a in f or m a ti on   [ 28] I th e   c la s s if ic a ti on  pha s e f ul ly   c onne c t e la ye r s   a c a s   t he   c la s s if ie r a s s ig ni ng  pr oba bi li ti e s   to   pr e di c th e  obj e c pr e s e nt  i n t he  i m a ge  ba s e d on the  e xt r a c te d f e a tu r e s   [ 29] .   T he   C N N   m ode a r c hi te c tu r e ,   c ons is t s   of   c onvolut io na bl oc ks   a nd  f ul ly   c onne c te la ye r s T he   in put   la ye r   ha s   a   s iz e   of   96 × 96  pi xe ls   w it a   c ol or   c ha nne o f   1,  r e s ul ti ng  in   a in pu la ye r   c om pos it io n   of   ( 96,  96,  1) T he   im a ge   th e unde r goe s   f e a tu r e   le a r ni ng  th r ough  c onvolut io na ope r a ti ons   pe r f or m e by  th e   c onvolut io na bl oc ks S ubs e que nt ly th e   im a ge   w il l   be   f la tt e n e d,  c onve r ti ng  th e   r e s ul ts   of   f e a tu r e   le a r ni ng   in to   a   ve c to r T he   f in a s ta ge   in vol ve s   c la s s if ic a ti on  us in th e   f ul ly   c onne c te la ye r s F ig ur e   il lu s tr a te s   th e   m ode a r c hi te c tu r e  us e d i n t hi s  s tu dy.   A s   s how in   F ig ur e   3,  th e r e   a r e   c onvol ut io n a bl oc ks   a nd  f ul ly   c o nne c te b lo c k s T he   c onvol ut io n a l a ye r   i s   t he   e a r li e s t   la y e r   i n a   C N N . T h e  pa r a m e te r s   in   th e  c on vol ut io na l   la ye r  a r e   d e te r m in e d   by   th e   num be r   of  ke r ne ls  us e in  t he  c onv ol ut io n a o pe r a ti on. T h e  ope r a ti on  i s   pe r f or m e on   th e   in put   to   pr od uc e   th e   ne ur on s   out p ut   [ t e nha nc e   - 30] T hi s   i s   f ol lo w e b poo li ng  to   e xt r a c f e a tu r e s   f r om   th e   in p ut   im a ge   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       C om par at iv e  analy s is  of  ge nde r  c la s s if ic at io n m e th ods  u s in g c o nv ol ut io nal     ( P anc a D e w P am ungk as ar i )   3639   s e qu e nt i a ll y.   T he   p ool in g   la y e r a ls o   kno w a s   s ub s a m pl in or   dow n s a m pl i ng,  r e duc e s   th e   s pa ti a di m e n s io n s   of   e a c f e a tu r e   m a p w hi le  pr e s e r vi n th e   m o s im p or ta nt   in f or m a ti on  [ 30] [ 3 3] T he   pur p os e   of   us in pool in g   is   to   r e du c e   th e   num be r   of   f e a tu r e s   f r om   th e   c on vol ut io na l   la y e r s   out p ut   or   f e a t ur e   m a p,   th e r e by  s p e e di ng  u th e   m ode l’ s   tr a in i ng  pr oc e s s .   A f te r   p a s s in g   th r o ugh   a ll   th e   la y e r s th e   da t a   is   f or w a r de d   to   th e   f ul ly   c onne c te d/ de ns e   l a ye r I n   th i s   l a y e r e a c ne ur on   i s   l in ke to   e v e r a c ti v a ti on   f r om   th e   pr e c e di ng   la y e r W h e th e s e  f ul ly   c onn e c t e d l a ye r s  a r e   c om bi ne w it h a   S of t M a x   f unc ti on, t he y f or m  a  m ul t i - la y e r  pe r c e pt r on ( M L P ) w hi c s e r ve s  a s  t h e   c la s s if i e r  i th e   ne tw or [ 14] .           F ig ur e  3. C N N  m ode a r c hi te c tu r e       I th e   C N N   a r c hi te c tu r e e a c la y e r   in c lu de s   th e   s c a le e xpo ne nt ia li ne a r   uni ( S e L U )   a c ti va ti on   f unc ti on  to   e na bl e   hi gh - le ve a bs tr a c r e pr e s e nt a ti ons S e L U   ha s   th e   pr ope r ty   of   s e lf - nor m a li z a ti on,  w hi c h   a ut om a ti c a ll dr iv e s   th e   out put   to w a r a   m e a of   z e r a nd  va r yi ng  uni ts   [ 34] [ 36 ] T hi s   he lp s   m a in ta in   gr a di e nt  s ta bi li ty  dur in g t r a in in g a nd a c c e le r a te s  c onv e r ge nc e T he  S e L U  e qua ti on c a n be   s e e n i n ( 6) .     ( ) = {                                                                0   (   1 )                          <   0   ( 6)     A ddi ti ona ll y,  e a c c onvolut io na la ye r   in c or por a te s   ba tc nor m a li z a ti on  a nd  dr opout.  B a tc h   nor m a li z a ti on  he lp s   m in im iz e   in te r na c ova r ia te   s hi f by  nor m a li z in th e   out put s   of   th e   pr e vi ous   a c ti va ti on  la ye r th is   is   done   by  s ubt r a c ti ng  th e   ba tc m e a a nd  di vi di ng  by  th e   ba tc s ta nda r de vi a ti on,   w hi c h   im pr ove s   th e   ne twor k’ s   s ta bi li ty   a nd s pe e d s   up  tr a in in [ 37] T he   dr opout  te c hni que   is   in tr oduc e to   m it ig a te   ove r f it ti ng  by  te m por a r il de a c ti va ti ng  a   s ubs e of   ne ur ons   du r in tr a in in g,  ba s e on  a   s pe c if ie pr oba bi li ty     (    0 < < 1 )   [ 38] .   T he   e xpe r im e nt a c ondi ti ons   a r e   out li ne in   T a bl e   3.  T he   ta bl e   s how s   th a th e   ba tc nor m a li z a ti on  s iz e   i s   s e to   64,  e ns ur in s ta bl e   tr a in in g.  O pt im iz a ti on  i s   pe r f or m e us in th e   A da m   opt im iz e r   w it a   le a r ni ng  r a te   of   0.001,  pr ovi di ng  e f f ic ie nt   c onve r ge nc e T he   out put   la ye r   e m pl oys   th e   S of tM a f unc ti on,  s ui ta bl e   f or   c la s s if ic a ti on  ta s ks ,   w hi le   th e   hi dde l a ye r s   u s e   S e L U   f or   s e lf - nor m a li z a ti on.  A ddi ti ona ll y,    pool in is   a ppl ie to   r e duc e   s pa ti a di m e ns io ns a nd  in pu da ta   is   r e s c a le by  1/ 255,  no r m a li z in pi xe l   va lu e s  t o a  [ 0,   1]  r a nge  f or  c ons is te nt  a nd e f f e c ti ve  t r a in in g.     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 , N o.  5 O c to be r   20 25 3634 - 3646   3640   T a bl e  3. M od e s pe c if ic a ti on s   S pe c i f i c a t i on   V a l ue   O pt i m i z e r   A da m   L e a r ni ng  r a t e   0.0001   B a t c s i z e   64   E poc h   40   A c t i va t i on  f unc t i on  ( hi dde n )   S e L U   A c t i va t i on  f unc t i on  ( out put )   S of t M a x   P ool i ng   2 × 2   R e s c a l e   1/ 255       4.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N   A th is   s t a ge th e   tr a in in of   th e   m ode l   w il be   c onduc te u s i ng  s e c ond a r da ta w it h   th e   tr a in in da ta   10,582  s a m pl e s   a nd  th e   te s d a ta   2,098  s a m pl e s   w it pr e pr oc e s s in m e th od.  T he   m ode w il be   tr a in e a c c or di ng  to   th e   s pe c if ic a ti ons   m ode l.   D ur in tr a in in g,  th e   m ode w il e va lu a te   th e   te s da t a   a nd  pr oduc e   a c c ur a c m e tr ic s   a e a c e poc h.  O nc e   a ll   m ode ls   a r e   tr a in e d,  th e   e va lu a ti on  w il be   pe r f or m e on   pr im a r y   da ta  t o de te r m in e  t he  be s pr e pr oc e s s in g m e th od f or  ge nde r  c la s s if ic a ti on.     4 .1.   T r ai n in g r e s u lt s   T he   C N N   m ode l s   a r e   tr a in e in   40   e poc h s T he   obt a in e a c c ur a c a nd  lo s s   of   e a c h   e poc h   dur in tr a in in pr ogr e s s   of   th e   m ode ls   a r e   s how in   F ig ur e   4.  F or   th e   gr a ys c a l e   m ode l,   th e   a c c ur a c gr a ph   in     F ig ur e   4( a )   s ho w s   a   c o n s i s te n u pw a r d   t r e n d   w it h   m in or   r ip p le s ,   i nd i c a ti n p e r io d s   o f   s l ow e r   g a i n s .   T h e   l o s s   g r a p h   s i m i la r l y   r e f l e c t s   a   g e n e r a l   d e c li n e   w it h   o c c a s i on a f l u c t u a t io n s s u gg e s ti ng   t h e   m od e l’ s   o ng o in g   a d j u s t m e nt s  i n   m i ni m i z i ng  e r r or s .   T he   S Q I  t e s t   d a ta   r e s ul t s  i n a  s m o ot h e r   c ur v e  c om p a r e d t o   t h e   gr a y s c a l e   m od e l   a s   v i s u a li z e d  i n  F i g ur e   4( b) in di c a ti ng  t h a t  t h e   m od e w a s   tr a i n e d  a d e qu a t e l to   ha n dl e  v a r i a t io n s   i il lu m i n a t io n.     M e a nw h il e ,   th e   r e s ul t s   f r o m  t h e  H E   m o de ls   i n F ig ur e   4 ( c )   r e v e a l   a  w a vy   a nd   u ne ve n c ur v e ,   s ug ge s t in th a th e  m od e w a s  n ot   e f f e c ti v e l y t r a in e to  h a ndl e  v a r i a t io n s  i il lu m in a ti on T hi s  i r r e gul a r i ty  i ndi c a t e s  t h a t h e   m od e s tr ug gl e s   w i th   ge n e r a li z in a c r os s   di f f e r e nt   il lu m i n a ti on  c ondi ti o n s D e s pi t e   t h e s e   is s ue s th e   m od e l   w a s   e v a lu a t e d   w it pr im a r y   da t a   a nd   a c hi e v e d   a n   a c c ur a c of   88 .7 6 % W h il e   t hi s   a c c ur a c y   i s   r e l a t iv e ly   s tr ong ,   th e   ob s e r ve c ur v e   c h a r a c t e r i s ti c s   hi g hl i ght   li m it a ti on s   i th e   m od e l s   tr a i ni n g,  poi nt i ng  t p ot e nt ia im p r ov e m e n ts   ne e d e d   i ha ndl in g   di v e r s e   il lu m in a t io n   s c e na r io s   to   e n ha nc e   ov e r a ll   p e r f or m a nc e   a nd   c on s i s te nc y.   F ig ur e   4( d)   il lu s tr a te s   th e   L T I S N   m ode l,   w hi c di s pl a ys   a   r e la ti ve ly   s ta bl e   a c c ur a c tr e nd,  th ough  m in or   f lu c tu a ti ons   a r e   pr e s e nt   in   la te r   e poc hs .   T hi s   in di c a t e s   th a th e   m od e w a s   m od e r a te ly   s uc c e s s f ul   in   a da pt in g   to   va r ia ti ons   in   il lu m in a ti on, s how in g be tt e r  c ons is te nc y c om p a r e d t o t he  H E  m ode but  s ti ll  l e a vi ng r oom  f or  i m pr ove m e nt   S im il a r   to   th e   H E   m ode ls th e   te s da ta   c ur ve   of   G I C   m ode pr oduc e s   a   ja gge a nd  une ve c ur ve ,   a s   s how in   F ig ur e   4 ( e ) w it h   a c c ur a c e xhi bi ti ng  a uns ta bl e   d e c li ne   a f te r   e poc 25.  T hi s   s ugge s ts   th a th e   m ode ha s   not   be e a de qua te ly   tr a in e to   m a na ge   va r ia ti ons   i il lu m in a ti on.  F in a ll y,  th e   te s da ta   c ur ve   of   D oG   m ode s how in   F ig ur e   4( f )   pr oduc e s   a   r e la ti ve ly   s m oot c ur ve w it a   m in or   a c c ur a c dr op  ob s e r ve a f te r   e poc 34.  T hi s   s ugge s ts   th a th e   m ode is   a de qua te ly   t r a in e to   m a na ge   va r ia ti ons   in   il lu m in a ti on .   E va lu a te w it pr im a r da ta th e   m ode a c hi e ve d a a c c ur a c o f   91.07% T hi s   pe r f or m a nc e   in di c a te s   th a th e   m ode is   e f f e c ti ve ly   ha ndl in th e   c ha ll e nge s   pos e by  di f f e r e nt   il lu m in a ti on  c ondi ti ons de m ons tr a ti ng  it s   r obus tn e s s   a nd  r e li a bi li ty   in   ge nde r   c la s s if ic a ti on  ta s k s T he   s m oot c ur ve   a nd  hi gh  a c c ur a c unde r s c or e   th e   m ode l’ s  pr of ic ie nc y i n a da pt in g t o va r ia ti ons  a nd e ns ur in g c ons is te nt  r e s ul ts .     4 .2.   T e s t  r e s u lt s   T he   te s r e s ul ts   a r e   f ur th e r   pr e s e nt e in   th e   c onf us io m a tr ix   i F ig ur e   5.  T he   gr a ys c a le   m ode f o r   ge nde r   c la s s if ic a ti on  de m on s tr a te s   a ove r a ll   a c c ur a c of   87% A s   s how in   F ig ur e   5( a ) th e   m ode s how s   hi gh  pr e c is io f or   f e m a le s   ( 97% ) but   a   lo w e r   r e c a ll   ( 76% ) in di c a ti ng  a   te nde nc to   m is c la s s if f e m a le s   a s   m a le s I c ont r a s t,   m a le   c la s s if ic a ti ons   e xhi bi a   r e c a ll   of   9 7%   but   a   lo w e r   pr e c is io ( 80% ) s ugge s ti ng  oc c a s io na m is c la s s if ic a ti on  of   m a le s   a s   f e m a le s T he   F 1 - s c or e s   f or   f e m a le s   a nd  m a le s   a r e   0.85  a nd  0.88,   r e s pe c ti ve ly r e f le c ti ng  a   good  ba la n c e   be tw e e pr e c i s io a nd  r e c a ll W hi le   th e   m ode pe r f or m s   w e ll   ov e r a ll im pr ovi ng r e c a ll  f or  f e m a le  c la s s if ic a ti ons  c oul d e nha nc e  i ts  e f f e c ti ve ne s s .     T he   S Q I   m ode a c hi e ve s   a a c c ur a c of   90%   f or   ge nde r   c la s s if ic a ti on  w it th e   c onf us io m a tr i x   s how in   F ig ur e   5( b) P r e c is io a nd  r e c a ll   f or   bot f e m a le   a nd  m a le   c la s s e s   a r e   ba la n c e d,  w it va lu e s   of   0.91  a nd  0.89  f or   f e m a le s a nd   0.90  a nd   0.91  f or   m a le s r e s p e c ti v e ly T he   F 1 - s c or e s   f or   bot c la s s e s   a r e   0.90.  T he s e   r e s ul ts   in di c a te   th a th e   S Q I   pr e pr oc e s s in te c hni que   e f f e c ti ve ly   e nha nc e s   c la s s if ic a ti on  pe r f or m a nc e   unde r   va r yi ng  il lu m in a ti on  c ondi ti ons S im il a r ly th e   H E   m o de l   a c hi e ve s   a a c c ur a c of   89%   f or   ge nde r   c la s s if ic a ti on.  T he   pr e c is io a nd  r e c a ll   f or   th e   f e m a le   c la s s   a r e   0.88  a nd  0.90,  w hi le   f or   th e   m a le   c la s s   th e a r e   0.90  a nd  0.87,  r e s pe c ti ve ly B ot c la s s e s   ha ve   a F 1 - s c or e   of   0.89.  T he s e   r e s ul ts   in di c a te   th a th e   H E   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       C om par at iv e  analy s is  of  ge nde r  c la s s if ic at io n m e th ods  u s in g c o nv ol ut io nal     ( P anc a D e w P am ungk as ar i )   3641   pr e pr oc e s s in te c hni que   a ls pr ovi de s   ba la nc e pe r f or m a nc e   a s   vi s ua li z e in   F ig ur e   5( c ) ,   th ough  s li ght ly   lo w e r  t ha n t he  S Q I  m e th od, with e f f e c ti ve  ha ndl in g of  i ll um in a t io n va r ia ti ons .   T he   L T I S N   m ode a c hi e ve s   a a c c ur a c of   82% F ig ur e   5( d)   s how s   hi gh  pr e c is io f or   f e m a le s   ( 0.97)   but   lo w e r   r e c a ll   ( 0.66) w hi le   m a l e s   h a ve   a   lo w e r   pr e c is io ( 0.74)   but   a   hi gh  r e c a ll   ( 0.98) T he     F1 - s c or e s   a r e   0.78  f or   f e m a le s   a nd  0.84   f or   m a le s .   T h e s e   r e s ul ts   in di c a te   a n   im ba la nc e   in   th e   m ode l’ s   pe r f or m a nc e pa r ti c ul a r ly   in   m is c la s s if yi ng  a   s ig ni f ic a nt   num be r   of   f e m a le s   a s   m a le s w hi c h   a f f e c ts   ove r a ll   a c c ur a c y.  T he   G I C   m ode a c hi e ve s   a a c c ur a c of   86% T he   c onf us io m a tr ix   of   G I C   m ode in   F ig ur e   5( e )   s how s   s tr ong  pr e c is io f or   f e m a le s   ( 0.92)   but   lo w e r   r e c a ll   ( 0.8 0) w hi le   m a le s   ha ve   a   lo w e r   pr e c is io ( 0.82)   but   a   hi ghe r   r e c a ll   ( 0.93) .   T he   F 1 - s c or e s   a r e   0.85  f o r   f e m a le s   a nd  0.87  f or   m a le s T he s e   r e s ul ts   in di c a te   ba la nc e d ove r a ll  pe r f or m a nc e , w it h a  s li ght ly  hi ghe r  a bi li ty  t o c or r e c tl y c la s s if y m a le s .   T he  D oG  m ode a c hi e ve s  a n a c c ur a c y of  91% F ig ur e  5( f )  s ho w s  t ha D oG  m ode l  ha s  hi gh pr e c is io n   ( 0.87)   a nd  r e c a ll   ( 0.96)   f or   f e m a le s w hi le   m a le s   c la s s   d e m ons tr a te   hi ghe r   pr e c is io n   ( 0.96)   but   lo w e r   r e c a ll   ( 0.86) T he   F 1 - s c or e s   a r e   0.92  f or   f e m a le s   a nd  0.91  f or   m a le s T h e s e   r e s ul ts   in di c a t e   s tr ong  ove r a ll   pe r f or m a nc e w it th e   m ode l   s how in b e tt e r   r e c a ll   f or   f e m a l e s   a nd   hi ghe r   pr e c is io n   f or   m a le s ,   le a di ng  to   ba la nc e d c la s s if ic a ti on outc om e s .               ( a )   ( b)   ( c )               ( d)   ( e )   (f)     F ig ur e  4. T r a in in g pr ogr e s s  of  ( a )  gr a ys c a le  m ode l,  ( b)  S Q I  m o de l,  ( c )  H E  m ode l,  ( d)   L T I S N  m ode l,     ( e )  G I C  m ode l,  a nd ( f )  D o G   m ode l   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 , N o.  5 O c to be r   20 25 3634 - 3646   3642       ( a )   ( b)           ( c )   ( d)           ( e )   (f)     F ig ur e  5. C onf us io n m a tr ix  of  a ll  m ode ls ( a )   gr a ys c a le   m ode l,  ( b)  S Q I  m ode l,  ( c )  H E  m ode l,     ( d)  L T I S N  m ode l,  ( e )   G I C  m ode l,  a nd ( f )  D o G  m ode l       4.3.  M od e c om p ar is on   T a bl e   4   is   pr ovi de to   s im pl if th e   c om pa r is on   of   pe r f or m a nc e   m e tr ic s   f r om   va r io us   pr e pr oc e s s in m e th od  a ppl ie d,  a ll ow in a   c le a r e r   e v a lu a ti on  of   th e ir   im pa c on  th e   m ode l' s   a c c ur a c a nd  e f f ic ie nc y.  T hi s   c om pa r is on  he lp s   id e nt if w hi c m e th od  de li ve r s   th e   m os t   opt im a r e s ul f o r   th e   gi ve da ta s e t.   T he   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       C om par at iv e  analy s is  of  ge nde r  c la s s if ic at io n m e th ods  u s in g c o nv ol ut io nal     ( P anc a D e w P am ungk as ar i )   3643   c om pa r is on  is   ba s e on   ke pe r f or m a nc e   m e tr ic s   s u c a s   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,   a nd  F 1 - s c or e   f or   bot f e m a le   a nd  m a le   c la s s if ic a ti ons A c c ur a c is   a   c r it ic a m e tr ic r e f le c ti ng  th e   ove r a ll   c or r e c tn e s s   of   th e   m ode l .   T he   D oG   m ode a c hi e ve th e   hi ghe s a c c ur a c of   91% c lo s e ly   f ol lo w e by  S Q I   w it 90% a nd  H E   w it h   89% T he s e   r e s ul ts   s ugge s th a th e   D oG   a nd  S Q I   m e th ods   a r e   m or e   e f f e c ti ve   in   im pr ovi ng  th e   m ode l' s   a bi li ty   to   c or r e c tl c la s s if bot ge nd e r s   a c r os s   va r io us   il lu m i na ti on  c ondi ti ons O n   th e   lo w e r   e nd,  L T I S N   pr oduc e a a c c ur a c of   82% in di c a ti ng  le s s   r e li a bl e   ov e r a ll   pe r f or m a nc e e s pe c ia ll in  c or r e c tl id e nt if yi ng  f e m a le  i m a ge s .       T a bl e  4. M od e pe r f or m a nc e  m e tr ic s   M ode l   A c c ur a c (%)   L os s   P r e c i s i on  ( F e m a l e )   R e c a l l   ( F e m a l e )   F 1 s c or e   ( F e m a l e )   P r e c i s i on  ( M a l e )   R e c a l l   ( M a l e )   F 1 s c or e   ( M a l e )   G r a ys c a l e   86.84   0.3088   0.97   0.76   0.85   0.80   0.97   0.88   S Q I   90.39   0.1085   0.91   0.89   0.90   0.90   0.91   0.90   HE   88.76   0.3330   0.88   0.90   0.89   0.90   0.87   0.89   L T I S N   81.56   0.1937   0.97   0.66   0.78   0.74   0.98   0.84   G I C   86.26   0.3830   0.92   0.80   0.85   0.82   0.93   0.87   D oG   91.07   0.2504   0.87   0.96   0.92   0.96   0.86   0.91       P r e c is i on   m e a s u r e s   t he   pe r c e nt a g e   o f   c or r e c tl i de nt i f ie in s t a nc e s   o u of   a l i ns ta nc e s   p r e di c t e d   a s   a   s pe c if i c   ge nd e r .   T he   L T I S N   m o de l   de m on s t r a t e d   th e   hi g he s t   p r e c is io n   f o r   th e   f e m a l e   c l a s s   ( 0 . 97 ) b u th is   is   o f f s e by  l ow e r   r e c a l va lu e s ,   i nd i c a ti ng   t ha w h il e   i i s   h i gh ly   a c c u r a t e   i th e   p r e d ic t io ns   i m a ke s ,   i t   f a i ls   t o   d e te c t   m a ny   t r u e   p os it i ve s .   T h e   D o G   m o de l,   w hi le   ha vi n g   a   s li g ht l l ow e r   p r e c i s i on   f o r   f e m a le s   ( 0. 87 ) m a i nt a i ns   a   m uc m or e   ba la nc e d   p e r f o r m a nc e   w i t hi g p r e c is io f o r   m a l e s   ( 0. 96 ) i n d ic a t in g   f e w e r   f a ls e   po s i t iv e s   a c r os s   b ot h   c la s s e s S Q I   a n d   H E   a ls s h ow   b a l a n c e p r e c is i on   a c r os s   b o t c l a s s e s ,   w i th   v a lu e s   a r o un d   0 .9 0 de m ons t r a t in g   r e li a bl e   pe r f o r m a n c e   i n   c o r r e c t ly   id e n t i f y in   b o t ge nd e r s .   R e c a l l,   w h ic r e f le c ts   t he   a bi li ty   o f   th e   m o de l   t c or r e c tl i de nt i f a l in s t a nc e s   o f   a   pa r t ic u la r   c la s s ,   is   w he r e   t he   D o G   m ode s ta nds   o ut e s pe c i a l ly   f or   f e m a le s w it a   r e c a ll   o f   0.9 6.   T hi s   h ig h   r e c a ll     f o r   f e m a le s   m e a ns   th e   D o G   m od e is   hi gh ly   e f f e c ti v e   i id e n ti f yi ng  a lm os a ll   f e m a le   im a ge s w i th   m in im a f a ls e   ne ga t iv e s I c o nt r a s t,   L T I S N de s p i te   i ts   h ig pr e c is io f or   f e m a l e s ha s   a   s ig ni f ic a n tl y   lo w e r   r e c a ll   ( 0.6 6 ) m e a n in i f a i ls   t c o r r e c tl y   c la s s i f a   s u bs ta n ti a po r t io o f   f e m a le   im a ge s T he   G I C   m ode e xhi bi ts   a   m o r e   ba la nc e r e c a ll   be twe e bo th   ge n de r s ,   w it va lu e s   o f   0. 80  f o r   f e m a le s   a nd  0.9 f o r   m a le s r e f le c ti ng  a   r e li a bl e   a b il it y   to   c a p tu r e   m os t   in s ta n c e s   o f   e a c ge nde r th ou gh  s l ig ht ly   bi a s e t ow a r d   m a le  c l a s s i f ic a t io ns .   T he   F 1 - s c o r e   ba la nc e s   pr e c is io n   a n r e c a l l,   o f f e r in a   m or e   c o m p r e he ns iv e   v ie w   o f   m o de l   pe r f o r m a nc e D o G   a nd  S Q I   a g a in   de m ons t r a te   s upe r io r   r e s ul ts w it F 1 - s c o r e s   o f   0 .9 f o r   f e m a le s   a nd   0.9 f o r   m a le s   in   th e   D o G   m o de l   a nd  ba l a nc e 0.9 s c or e s   f or   b ot h   g e nde r s   i th e   S Q I   m ode l.   T he s e   s c or e s   h ig hl ig h th e i r   a bi li ty   to   m a i nt a in   a   s tr on tr a de - o f f   b e twe e p r e c is i on   a n r e c a ll m a k in t he m   th e   m os t   ba la nc e d   m ode ls   in   t hi s   c o m pa r is on I n   c o nt r a s t L T I S N ,   de s pi te   it s   h ig pr e c is io n   f o r   f e m a le s ,   s uf f e r s   f r om  a   lo w e r  F 1 - s c o r e   ( 0.7 f o r   f e m a l e s )  du e   to   it s  w e a r e c a ll , l i m i ti n it s  ov e r a l e f f e c t iv e ne s s .   E a c m ode pr e s e nt s   a   di f f e r e nt   s e t   o f   s tr e ng th s   a nd   w e a kne s s e s D o G   e m e r ge s   a s   t he   be s t   ov e r a ll   m ode l,   a c hi e v in g   hi gh   a c c ur a c y ba l a nc e d   p r e c is io n,   a nd   r e c a ll ,   a l on g   w i th   s tr on F 1 - s c or e s   f or   bot h   ge nd e r s T h is   b a la nc e   s ugg e s ts   th a D o G   is   hi gh ly   e f f e c ti ve   in   r e a l - w or ld   s c e na r io s   w he r e   il lu m i na t io n   c ond it io ns   c a n   va r y   s ig n i f ic a nt ly S Q I   a ls pe r f or m s   w e l l   a c r os s   a ll   m e t r ic s m a ki n i a no th e r   s t r o ng   c a nd id a te   f o r  r e l ia b le   ge n de r  c la s s i f ic a t io n.  L T I S N ,  w h il e  e xc e ll in g   in   p r e c is io f o r   f e m a le s ,  s t r u ggl e s  w it h   r e c a ll le a di n g   t m a n m is c la s s if ic a ti ons   i th is   c la s s .   I ts   h ig h   pr e c is io n   but   lo w   r e c a ll   f o r   f e m a le s   s ugge s ts   th a w hi le   i m a ke s   a c c ur a te   p r e d ic t io ns   f o r   th e   i m a g e s   i c la s s i f ie s   a s   f e m a le ,   i f a il s   to   i de n ti f a   s ig n i f ic a nt   po r ti on  o f   a c tu a f e m a le   i m a g e s T hi s   im ba l a nc e   m a ke s   i le s s   s u it a bl e   f o r   a pp li c a t io ns   w h e r e   i t   is   c r i ti c a l   to   c o r r e c tl c la s s i f y   a l f e m a le   i ns ta nc e s H E   a nd   G I C   o f f e r   m o r e   ba la nc e d   pe r f o r m a nc e   t ha n   L T I S N bu th e i r   a c c u r a c y   a nd   F 1 - s c o r e s ,   w h il e   c om pe t it iv e f a ll   s l ig h tl s ho r t   o f   t he   to p - pe r f o r m in g   m ode ls ,   D o G   a nd   S Q I .   T he s e   m od e ls   m ig ht   b e   c ons id e r e d   r e l ia b le   b ut   l e s s   r obus t   w h e n   de a l in g   w it h   hi g hl y v a r ie d  o r  c ha ll e ng in g  i m a ge  da ta s e ts .   I n   c o nc l us i on,   th e   D o G   a nd   S Q I   m od e ls   de m o ns t r a t e   s upe r i or   pe r f o r m a nc e   a c r os s   ke m e tr ic s ,   pa r ti c ul a r ly   in   ba l a nc in g   p r e c is io n,  r e c a ll a nd  F 1 - s c o r e s   f o r   bot g e nde r s D o G   s l ig ht ly   e dge s   ou S Q I   w it it s   hi ghe r   r e c a ll   f o r   f e m a le s   a nd   ov e r a l a c c ur a c y T he s e   m o de ls   a r e   t hus   w e l l - s u it e f o r   a pp li c a ti ons   th a r e q ui r e   h ig a c c u r a c in   ge nde r   c la s s i f ic a ti on   u nde r   va r y in g   il lu m in a t io n   c ond it io ns .   W h il e   L T I S N   a nd   G I C   e xh ib it   s tr ong   pe r f or m a n c e   in   s p e c i f i c   a r e a s ,   th e y   a r e   le s s   r e l ia bl e   d ue   to   im ba la nc e s   be twe e n   pr e c is i on  a nd  r e c a l l,   m a k in g   th e m   le s s   e f f e c t iv e   f or   ge ne r a us e F ut ur e   i m p r ov e m e nt s   m i gh f oc us   on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.