I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   A p r il 2 0 2 6 ,   p p .   1 5 6 6 ~ 1 5 7 7   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 2 . p p 1 5 6 6 - 1 5 7 7          1566     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   M ultimo da l f a cia l  ex p ress io n recog nition us ing  resi d ua mo g rifier  lo ng  sh o rt - ter m memo ry       M a m a t ha   K a ri y a pp a   Ra j a nn a 1 ,   T hej a s wini  Sh a nk a r 1 Ra s hm i N a ra s im ha m urt hy 1 ,   Na nd hin Va nn iv edu L a k s hm a na n 2 H a ripra s a d S .   Ana ntha pa dm a na bh a ra o 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   B M S   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y   a n d   M a n a g e me n t ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   G o v e r n m e n t   S r i   K r i s h n a r a j e n d r a   S i l v e r   J u b i l e e   Te c h n o l o g i c a l   I n st i t u t e ,     B e n g a l u r u ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   J a i n   U n i v e r s i t y ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 2 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J an   2 0 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   6 ,   2 0 2 6       M u lt imo d a fa c ial  e x p re ss io n   re c o g n it io n   a ims   t o   imp ro v e   e m o ti o n   a n a l y sis   b y   in teg ra ti n g   v isu a l,   a u d i o ,   a n d   tex tu a l   c u e t o   a c h iev e   a c c u ra c y   a n d   ro b u stn e ss .   Ho we v e r,   e ffe c ti v e l y   re c o g n izin g   fa c ial  e x p re ss io n a c ro ss   v id e o ,   te x t ,   a n d   a u d io   p re se n ts  c h a ll e n g e d u e   t o   in c o n siste n c ies   in   h o w   e m o ti o n a re   e x p re ss e d   a m o n g   t h e se   m o d a li ti e s.  To   o v e rc o m e   th is  issu e ,   th is   re se a rc h   p ro p o se a   re sid u a m o g rifi e lo n g   sh o rt - term   m e m o ry   (RM LS TM )   m o d e to   e n h a n c e   r o b u stn e ss   in   m u lt imo d a fa c ial  e x p re ss io n   re c o g n it io n .   B y   in teg ra ti n g   re sid u a c o n n e c ti o n in to   th e   lo n g   sh o r t - term   m e m o ry   ( LS TM ) th e   m o d e imp r o v e it a b i li ty   to   c a p tu re   c o m p lex   d e p e n d e n c i e a m o n g   v a rio u m o d a li ti e s,  i n c lu d in g   v id e o ,   tex t ,   a n d   a u d i o .   T h e   re sid u a c o n n e c ti o n   o v e rc o m e th e   v a n is h in g   g ra d ie n p r o b lem   a n d   e n su re sta b le   trai n in g   wit h   b e tt e g ra d ien t   flo w   in   d e e p e n e two rk s.  T h e   m o g rifi e m e c h a n i sm   re fin e th e   in p u fe a t u re d y n a m ica ll y ,   e n h a n c i n g   fe a tu re   i n tera c ti o n   a n d   a li g n m e n t   a c ro ss   m o d a li ti e s.  T h e   RM L S TM   a c h iev e 9 9 . 5 7 %   a n d   9 7 . 8 3 %   a c c u ra c y   o n   th e   S AV EE   a n d   Y o u T u b e   d a ta se ts,  re sp e c ti v e ly ,   o u tp e rfo rm i n g   b o t h   th e   mel - fre q u e n c y   c e p stra l   c o e ffici e n ts  t ime - d o m a in   fe a tu re   with   it e ra ti v e   d il a ted   c o n v o lu ti o n a n e u ra n e tw o rk   (M F CC T - 1 DCN N)  a n d   a tt e n t io n - b a se d   m u lt i - m o d a p o p u larity   p re d icti o n   m o d e o s h o rt - fo rm   v id e o s (AM P S ).   K ey w o r d s :   Featu r in ter ac tio n   Gr ad ien t f lo w   Hu m an   ex p r ess io n s   Mu ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n   R e s i d u a l   m o g r i f i e r   l o n g   s h o r t - t e r m   m e m o r y   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma m ath Kar iy ap p a   R ajan n a   Dep ar tm e n o f   E l ec t r o n ics   a n d   C o m m u n i ca ti o n   E n g i n ee r i n g ,   B MS  I n s t it u te   o f   T ec h n o l o g y   an d   Ma n a g em en t   Yela h an k a,   B en g alu r u ,   I n d ia   E m ail: m am ath ak r @ b m s it.in       1.   I NT RO D UCT I O N   E m o tio n   r ec o g n itio n   aim s   to   id en tify   th em o tio n   o f   e v e r y   u tter an ce   with in   d ialo g u e,   wh er h u m an   em o tio n s   ar e   ex p r ess e d   th r o u g h   d i f f er en t   m o d alities ,   s u ch   as  v is u al,   ac o u s tic ,   a n d   tex t u al  [ 1 ] .   T h e   f ield   o f   au to m atic  em o tio n   r e co g n itio n   h as  m ad s ig n if ican p r o g r ess   u s in g   in d i v id u al  m o d alities h o wev er ,   co n s id er ab le   ch allen g es  r em ai n   b e f o r e   th is   p r o b lem   ca n   b e   f u lly   s o lv e d   [ 2 ] .   Hu m a n   em o t io n al  ex p r ess io n   is   in h er en tly   co m p lex ,   as p eo p le  co m b in m u ltip le  em o tio n al  f ac to r s   [ 3 ] .   T h s am em o tio n s   ca n   b r ep r esen ted   with   d iv er s s ig n als,  s u ch   as  v o ca ex p r ess io n s   an d   n o n v er b al  cu es,  in clu d in g   s p o k en   wo r d s ,   f ac ia l   ex p r ess io n s ,   an d   b o d y   m o v e m en ts   [ 4 ] .   T h c o m b in atio n   o f   v a r io u s   in d icato r s   f r o m   al p o ten tial  em o tio n   s o u r ce s   to   b u ild   m u ltimo d al  r ec o g n itio n   s y s tem   h o l d s   g r ea p r o m is f o r   im p r o v in g   th ac cu r ac y   o f     s in g le - s o u r ce   r ec o g n itio n   [ 5 ] .   E m o tio n   r ec o g n itio n   s y s tem s   h av p r ac tical  ap p licatio n s   ac r o s s   b eh av io r al  an aly s is ,   f o r en s ic  wo r k ,   an d   h ea lth ca r e   s ettin g s   [ 6 ] .   R esear ch   in   p s y ch o lo g y   i n d ica tes  th at  d r i v er s   em o tio n al  s tate  d ir ec tly   af f ec t s   r o ad   s af ety ,   with   n e g ativ e m o tio n s   s u ch   as  a n g er   an d   s ad n ess   in cr ea s in g   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Mu ltimo d a l fa cia l e xp r ess io n   r ec o g n itio n   u s in g   r esid u a l m o g r ifier   …  ( Ma ma th a   K a r iya p p a   R a ja n n a )   1567   lik elih o o d   o f   ca r   ac cid e n ts .   As  r esu lt,  tr an s p o r tatio n   s af et y   s y s tem s   r eq u ir r ea l - tim em o tio n   m o n ito r in g   d u to   th cr itical  d r iv in g   h az ar d s   p o s ed   b y   em o tio n al  in s ta b ilit y   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   Dete ctin g   em o t io n s   is   ch allen g in g   b ec au s in d iv id u al  p er ce p tio n s   an d   th d u r atio n   o f   em o tio n al  s tates  im p ac h o em o tio n s   ar ex p r ess ed   [ 9 ] T h in itial  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n   tech n i q u es  r elied   o n   h an d cr a f ted   f ea tu r es,  wh ich   r esu lted   in   lim ited   ac cu r ac y   an d   v u ln er ab le   s y s tem   d esig n   [ 1 0 ] .   Dee p   l ea r n in g   ( DL )   n etwo r k s ,   p ar ticu lar ly   c o n v o lu ti o n al  n eu r al   n etwo r k s   ( C NN)   an d   r ec u r r e n n eu r al   n etwo r k s   ( R NN) ,   h av led   to   s u b s tan tial  ad v a n ce m en ts   in   f ea tu r ex tr ac tio n   an d   class if icatio n ,   en h an cin g   r ec o g n itio n   r esu lts   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   No v el  n etwo r k   ar ch itectu r es  with   atten tio n   m ec h a n is m s ,   as  well  as  d ata  au g m en tatio n   m et h o d s ,   h a v c r ea ted   s o p h is ticated   ap p r o ac h es  to   en h an ce   f ac ial  e x p r ess io n   an a ly s is   an d   g en er aliza tio n .   R esear ch   h as  p r im a r ily   f o cu s ed   o n   d etec tin g   em o tio n s   in   co n tr o lled   s ettin g s   in v o lv i n g   in d iv id u als  [ 1 3 ] .   Mu lti - f a cial  em o tio n   r ec o g n itio n   p r e s en ts   s ig n if ican ch allen g d u to   th m u ltip le  f ac d etec tio n   m o d els th at  im p ac t r ea l - tim o p er atio n   [ 1 4 ] .   T h d ev elo p m en o f   en d - to - e n d   s o lu tio n s   is   s till   in   p r o g r es s ,   as  r esear ch er s   h av p er f o r m ed   lim ited   wo r k   to   ass ess   co llectiv em o tio n s   in   ed u ca tio n al  s ettin g s   i n v o lv in g   s tu d en g r o u p s .   R es ea r ch   in d icate s   th at  r ea l - wo r ld   m u lti - s u b ject  em o t io n   r ec o g n itio n   r e q u ir es  f u r th er   d ev elo p m en b e y o n d   cu r r e n lim itatio n s   [ 1 5 ] Mu ltimo d al  f ac ial   ex p r ess io n   r ec o g n itio n   u tili ze s   v i d eo ,   au d io ,   an d   tex t   d ata   to   en h a n ce   a cc u r ac y .   Ho wev er ,   th m ain   ch allen g es  in clu d e   in co n s is ten cies  in   em o tio n   p r esen tatio n   ac r o s s   d if f er en t   m o d alities ,   m o d el  in s tab ilit y ,   an d   in e f f ec tiv f e atu r f u s io n .   T o   ad d r ess   th ese  ch allen g es,  th is   r esear c h   p r o p o s es  r esid u al   m o g r if ier   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( R ML STM )   th at  im p r o v es  cr o s s - m o d al  alig n m en t   th r o u g h   d y n am ic  f ea tu r tr an s f o r m atio n ,   wh ile  r esid u al  co n n ec tio n s   en s u r s tab le  tr ain in g .   Fu r th er m o r e,   e x p er im en ts   o n   th SAVE E   an d   Yo u T u b d atasets   d em o n s tr ate  th at  R ML ST o u tp er f o r m s   ex is tin g   m eth o d s .   T h is   r esear ch   ex am in es  f ac ial  e x p r ess io n   r ec o g n itio n ,   u tili zin g   v ar io u s   DL   tech n iq u es  al o n g   with   th eir   ad v a n tag es  an d   lim itatio n s .   T h is   an aly s i s   h el p s   id en tify   r esear ch   g ap s   to   en ab le  th d ev elo p m en o f   i m p r o v e d   r ec o g n itio n   tech n iq u es,  lead i n g   t o   b etter   p r ec is io n .   S i n g h   e t   a l .   [ 1 6 ]   s u g g e s t e d   a   3 D   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( 3 D C NN ) - c o n v o l u t i o n a l   l o n g   s h o r t - t e r m   m e m o r y   ( C o n v L S T M )   f r a m e w o r k   f o r   e m o t i o n a l   v i d e o   f a ci a r e c o g n i t i o n .   B y   c o m b i n i n g   C N N   a n d   l o n g   s h o r t - t e r m   m e m o r y   ( L S T M ) ,   t h e   m o d e e f f e c tiv e l y   c a p t u r e d   s p a ti a a n d   t e m p o r a l   d e p e n d e n c i es ,   r e s u l t i n g   i n   d y n a m i c   e m o t i o n   p a t t e r n   r e c o g n i ti o n .   H o w ev e r ,   t h e   3 DC NN - C o n v L S T M   c o m b i n a ti o n   f a c e d   o v e r f i t t i n g   p r o b l e m s   w h e n   d e a l i n g   w i t h   h i g h - d i m e n s i o n al   s p a t i o te m p o r a l   d a t a .   S i n g h   e t   a l .   [ 1 7 ]   d ev elo p ed   a n   atten tio n - b ased   2 DC NN  wit h   L STM   to   p er f o r m   s p ee ch   e m o tio n   r ec o g n itio n   task s .   T h is   ar ch itectu r in teg r ated   f o u r   b lo ck s   o f   2 DC NN  f ea tu r ex tr ac to r s   with   2 DC NN - L STM   d ep en d e n cy   lear n er s   an d   in co r p o r ate d   an   atten tio n   m ec h an is m   to   f ilter   L STM - g en er ated   s ig n if ican d ata,   f o llo wed   b y   d r o p o u o p er atio n   to   en h an ce   em o tio n   r ec o g n itio n .   T h p r o p o s ed   m et h o d   e x h ib ited   s en s itiv ity   to   v ar io u s   s p ee ch   p atter n s   an d   n o is ex p o s u r e,   as th m o d el  f ailed   to   p r o p er ly   id en tify   ess en tial f ea tu r es.   Mid d y et  a l.   [ 1 8 ]   in tr o d u ce d   DL - b ased   m u ltimo d a em o tio n   r ec o g n itio n   s y s tem   u s in g     au d io - v is u al  m o d alities   an d   m o d el - lev el  f u s io n .   Mo d el - le v el  f u s io n   was  p er f o r m e d   to   estab lis h   th b es t   m u ltimo d al  m o d el  f o r   em o ti o n   r ec o g n itio n   b y   c o m b in i n g   au d io   an d   v id eo   m o d ality   d ata.   T h m o d el   d ev elo p e d   an   o p tim al  m u ltim o d al  em o tio n   r ec o g n itio n   s y s tem   th r o u g h   th co m b in atio n   o f   au d io   an d   v id eo   f ea tu r es  at  th e   m o d el  lev el.   Ho wev er ,   wh e n   m o d el - lev el   f u s io n   c o m b in e d   s ep ar ate   f ea tu r ex tr ac t o r s ,   th e   ap p r o ac h   b ec a m p r o n e   to   o v er f itti n g   wh en   wo r k in g   with   s m all  d atasets   with   lim ited   em o tio n al  ex p r ess io n   d iv er s ity .   Allu h aid a n   et  a l.   [ 1 9 ]   in tr o d u ce d   an   m el - f r e q u en cy   ce p s tr al  co ef f icien ts   t im e - d o m ain   f ea tu r with   iter ativ d ilated   co n v o l u tio n al   n eu r al   n etwo r k   ( MFC C T - 1 DC NN)   to   r ec o g n ize  s p ee ch   ex p r ess io n s .   T h C NN  f r am ewo r k   co n tain ed   o n e - d im en s io n al  lay er s   al o n g   with   ac tiv atio n   lay er s ,   m ax - p o o lin g ,   d r o p o u f ea t u r es,   an d   f u lly   co n n ec ted   ( FC )   co m p o n e n ts   f o r   s p ee c h   ex p r ess io n   class if icatio n .   Ho wev er ,   th er was  s p ec tr al  in f o r m atio n   lo s s   in   MFC C T - 1 DC NN  b ec au s it  p er f o r m e d   co n v er s io n   f r o m   t h f r eq u en cy   d o m ain   to   t h e   tim d o m ain .   C h o   et  a l [ 2 0 ]   p r esen ted   an   AM PS   f o r   f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n iti o n .   I in c o r p o r ated   b id ir ec tio n al  lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( B iLST M )   with   s elf - atten tio n   an d   co - atten tio n   m et h o d s ,   wh ich   allo wed   it  to   ac h iev b etter   u n d er s ta n d in g   o f   in tr a -   an d   in te r - m o d al  r elatio n s h ip s .   T h m o d el  s tr u g g led   to   ca p tu r f in d etails  in   tem p o r al  co n n ec tio n s   b etwe en   au d io   an d   v i s u al  co m p o n en ts   d u to   th m ix ed   u tili za tio n   o f   r ec u r r en t a n d   co n v o lu tio n al  la y er s .   T h ex is tin g   tech n iq u es su f f er ed   f r o m   m u ltip le  lim itatio n s ,   in clu d in g   p o o r   ca p ab ilit ies  to   d etec f in tem p o r al  co n n ec tio n s   b etwe en   au d io   an d   v is u al  m o d alities ,   n o is s en s i tiv ity   an d   d iv er s s p ee ch   p atter n s   b ec au s th m o d el  f ailed   to   d i s ce r n   p r o p e r   f ea tu r es  wh ile  h an d lin g   m u ltip le  m o d alities ,   th er eb y   r esu ltin g   i n   co m p licated   in te g r atio n   ch al len g es.  T o   o v er co m e   th ese  is s u es,  th R ML STM   is   p r o p o s ed   in   th is   r esear ch   f o r   f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n .   T h m ain   co n tr ib u tio n s   ar as  f o llo ws:   i)   T h R ML STM   is   p r o p o s ed   in   th is   r esear ch   f o r   m u ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n .   B y   in teg r atin g   r esid u al  co n n ec tio n s   in to   L ST M,   th m o d el  ef f ec tiv ely   ca p tu r es  co m p lex   d e p en d e n cies  am o n g   v a r io u s   m o d alities   s u ch   as v id eo ,   tex t,   an d   au d io .   ii)   T h r esid u al  co n n ec tio n   p r o v id es  s tab le  tr ain in g   an d   b etter   g r ad ien f lo in   d ee p e r   n e two r k s   wh ile  ad d r ess in g   th e   v an is h in g   g r ad ien is s u e.   T h e   m o g r if ie r   m ec h an is m   t r an s f o r m s   i n p u f ea tu r es  d y n am ically ,   t h er eb y   en h a n ci n g   f ea tu r in ter ac tio n   an d   alig n m en t a cr o s s   m o d alities .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 5 6 6 - 1 5 7 7   1568   iii)   E f f icien tNetB 0   is   u s ed   as a n   ex tr ac tiv f ea tu r m ec h an is m   f o r   im ag e/v id e o   s am p les th r o u g h   its   ef f ec tiv e   v is u al  p atter n   r ec o g n itio n   ca p ab ilit ies.   iv )   T ex d ata  is   p r o ce s s ed   th r o u g h   ter m   f r eq u en cy - i n v er s d o c u m en f r eq u en cy   ( T FID F),   wh ich   tr an s f o r m s   v er b al  in f o r m atio n   in to   n u m er ical  v ec to r s   b y   ass ig n in g   s ig n if ican ce   to   im p o r tan t   wo r d s   with o u t   r ed u cin g   th s tan d ar d   ter m s .   v)   MFC C   ar u s ed   to   ex tr ac t   au d io   f ea tu r es  th r o u g h   s p ec tr al  an d   f r e q u en c y - b ased   ch ar ac ter is tics ,   p r o v id i n g   b etter   au d io   s ig n al  r ep r esen tatio n s .   T h is   r esear ch   p ap er   is   f u r t h er   o r g a n ized   as  f o llo ws .   S ec tio n   2   d etails  th p r o p o s ed   m et h o d o lo g y .   S ec tio n   3   p r esen ts   th r esu lts   an d   d is cu s s io n . T h c o n clu s io n   o f   th is   s tu d y   is   p r o v i d ed   in   s ec tio n   4 .       2.   P RO P O SE M E T H O DO L O G Y   I n   th is   r esear ch ,   th e   R ML STM   is   p r o p o s ed   f o r   m u ltimo d a f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n   u tili zin g   d ata  f r o m   t h SAVE E   a n d   Yo u T u b e   s o u r ce s ,   wh ich   in c lu d v i d eo /im ag es,   tex t,  a n d   au d io .   T o   p r o v i d   h ig h - q u ality   in p u ts ,   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  ar ap p lied ,   s u ch   as  im ag n o r m aliza tio n   an d   p u n ctu atio n   r em o v al.   I m ag e   n o r m aliza tio n   is   ap p lied   to   s tan d a r d ize  p ix e in ten s ities ,   p u n ctu atio n   r em o v al  is   u s ed   f o r   tex clea n in g ,   an d   MFC C   f ea tu r es  ar d ir ec tly   ex tr ac te d   f r o m   au d io   d ata  to   ca p tu r k e y   f r e q u e n cy   ch ar ac ter is tics .   T h f ea tu r ex t r ac tio n   s tep   in clu d es  E f f icie n tNetB 0   f o r   v is u al  d ata,   T FID f o r   tex t u a in f o r m atio n ,   an d   MFC C   f o r   s p ee ch   s ig n als.  T h ex tr ac ted   f ea tu r es  f r o m   all  m o d alities   ar f u s ed   to   cr ea te  u n if ied   m u ltim o d al   r ep r esen tatio n .   T h en ,   th is   f u s ed   d ata  is   f e d   in t o   th e   R ML STM   m o d el,   wh ic h   u s es  r esi d u al  co n n ec tio n s   to   o v er co m e   th e   v an is h in g   g r ad i en is s u an d   p r o v id e   m o d el   s tab ilit y ,   wh ile  th e   m o g r if ier   a p p r o ac h   tr a n s f o r m s   in p u f ea tu r es  d y n am ically ,   th er eb y   en h a n cin g   f ea t u r alig n m en an d   in ter ac tio n   a m o n g   v ar io u s   m o d alities .   L astl y ,   th m o d el   class if ies  f ac ial  ex p r ess io n s   b ased   o n   m u ltimo d al  in p u ts .   Fig u r e   1   s h o w s   th f lo w   d iag r am   o f   th is   r esear ch .           Fig u r 1 .   Flo d ia g r am   o f   th m u ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n       2 . 1 .     Da t a s et   T h e   S A V E E   [ 2 1 ] ,   Y o u T u b e   [ 7 ] ,   C K +   [ 1 6 ] ,   a n d   R A V D E E S   [ 1 8 ]   d a t a s e t s   a r e   u s e d   t o   c o l l e c t     d a t a   f o r   t h i s   r e s e a r c h .   T h e s e   d a t a s e t s   a r e   a p p l i e d   t o   c r e a t e   a n   a u t o m a t e d   e m o t i o n   i d e n t i f i c a t i o n   s y s t e m   t h a t   s u p p o r t s   v i d e o ,   i m a g e ,   t e x t ,   a n d   a u d i o .   T h e   S A V E E   d a t a s e t   i n c l u d e s   4 8 0   w o r d s ,   1 0   g e n e r a l   s e n t e n c e s ,   3   s t a n d a r d   s e n t e n c e s ,   a n d   2   e m o t i o n - s p e c i f i c   s e n t e n c e s .   T h e   Y o u T u b e   d a t a s e t   i n c l u d e s     s e v e n   d i s t i n c t   e m o t i o n s :   a n g e r ,   d i s g u s t ,   f e a r ,   h a p p i n e s s ,   n e u t r a l ,   s a d n e s s ,   a n d   s u r p r i s e ,   a l l   o f   w h i c h   a r e   r e c o r d e d   a n d   e v a l u a t e d   b y   1 0   i n d i v i d u a l s .   T h e   C K +   d a t a s e t   c o n t a i n s   5 9 3   s e q u e n c e s   f r o m   1 2 3   s u b j e c t s ,   o f   w h i c h   3 2 7   s e q u e n c e s   a r e   l a b e l e d   w i t h   e m o t i o n s .   S e v e n   e m o t i o n s   a r e   l a b e l e d ,   i n c l u d i n g   s u r p r i s e ,   f e a r ,   d i s g u s t ,   c o n t e m p t ,   s a d n e s s ,   h a p p i n e s s ,   a n d   a n g e r .   T h e   R A V D E E S   d a t a s e t   c o n t a i n s   1 , 4 4 0   a u d i o   f i l e s   r e c o r d e d   b y   1 2   f e m a l e   a n d   1 2   m a l e   a c t o r s ,   c o v e r i n g   e i g h t   d i s t i n c t   e m o t i o n s :   a n g e r ,   c a l m n e s s ,   d i s g u s t ,   f e a r ,   n e u t r a l i t y ,   h a p p i n e s s ,   s a d n e s s ,   a n d   s u r p r i s e .   A l l   r e c o r d e d   a u d i o   f i l e s   h a v e   a   4 8   k H z   s a m p l e   r a t e   a n d   16 - b i t   r e s o l u t i o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Mu ltimo d a l fa cia l e xp r ess io n   r ec o g n itio n   u s in g   r esid u a l m o g r ifier   …  ( Ma ma th a   K a r iya p p a   R a ja n n a )   1569   2 . 2 .     P re pro ce s s ing   Af ter   d ata  co llectio n ,   n o r m aliza tio n ,   an d   p u n ctu atio n   r em o v al  ar ap p lied   to   p r e p r o ce s s   th d ata.   No r m aliza tio n   is   u s ed   f o r   im a g e/v id eo   d ata,   wh ile  p u n ctu ati o n   r em o v al  is   ap p lied   to   tex d ata.   No r m aliza tio n   is   p r e p r o ce s s in g   m eth o d   ap p lied   to   r ed u ce   t h d i f f er en ce s   in   f ac e   im ag es,   s u ch   as  v ar i atio n s   in   lig h tin g ,   t o   ac h iev b etter   im ag e   q u ality .   I t e n h an ce s   im ag in ten s ity ,   r esu ltin g   in   im p r o v e d   clar ity   an d   h ig h er   r ec o g n itio n   p er f o r m an ce .   T h m ath em atic al  ex p r ess io n   f o r   th is   n o r m aliza tio n   is   p r esen ted   in   ( 1 ) .   W h er   d en o tes  th n o r m alize d   im a g e,     an d      d en o t m in im u m   a n d   m a x im u m   im ag in ten s ities .     =   ( 1 )     Pu n ctu atio n   r em o v al   h elp s   t o   s tan d ar d ize  th e   tex tu al  d ata  b y   elim in atin g   u n n ec ess ar y   s y m b o ls   th at   d o   n o co n tr ib u te  to   s em an tic  m ea n in g ,   th u s   en h an cin g   m o d el  ef f icien cy .   B y   r em o v in g   p u n ctu atio n ,   n o is is   r ed u ce d ,   lead in g   to   b etter   t o k en izatio n   a n d   f ea tu r e   ex tr ac tio n .   T h e   f o r m u la   f o r   r em o v in g   p u n ctu atio n   is   p r esen ted   in   ( 2 ) .   W h er   d e n o tes  th s et  o f   p u n ctu atio n   m a r k s   an d     d en o tes  th to k en ized   tex af ter   p u n ct u atio n   r e m o v al.   Af ter   p er f o r m in g   t h p r e p r o ce s s in g ,   f ea tu r e   ex tr ac tio n   is   ap p lied   to   im ag e/v id e o ,   tex t ,   an d   a u d io   d ata  to   ex tr ac m ea n in g f u l a n d   r elev an t in f o r m atio n   f r o m   ea ch   o f   th ese  m o d alities .     = {  : }   ( 2 )     2 . 3 .     F e a t ure  ex t r a ct io n   E f f icien tNetB 0   is   u s ed   as  an   ex tr ac tiv f ea tu r m ec h a n is m   f o r   im a g e/v id eo   s am p les  th r o u g h   its   ef f icien co m p u tatio n   o f   v is u al  p atter n s .   T ex d ata  is   p r o ce s s ed   th r o u g h   T FID F,  wh ich   tr an s f o r m s   v er b al  in f o r m atio n   in to   n u m er ical  v ec to r s   b y   em p h asizin g   s ig n if i ca n wo r d s   with o u d im in is h i n g   s tan d ar d   ter m s .   MFC C   an aly ze s   au d io   s ig n als   th r o u g h   s p ec tr al  a n d   f r eq u en cy - b ased   ch a r ac ter is tics   to   cr e ate  ef f ec tiv au d io   s ig n al  r ep r esen tatio n s .   d etai led   d escr ip tio n   o f   th ese  m eth o d s   is   p r o v id ed   in   th s u b s eq u e n t sectio n s .     2 . 3 . 1 .   E f f icient Net B 0   f o ima g e/v ideo   da t a   E f f icien tNet  is   s ca led - u p   m o d el  th at  o p tim izes  b o th   ac c u r ac y   an d   ef f icien c y .   E f f icien t NetB0   is   a   k ey   lay er   in   t h m o b ile  in v e r ted   b o ttlen ec k   MBC o n v ,   with   co m p o u n d   s ca lin g   ap p lie d   to   th r ee   co m p o n e n ts :   d ep th ,   wid th ,   an d   r eso lu tio n .   T h co n s tan ts   ,   an d     d en o te  d ep th ,   wid th   an d   r eso lu tio n ,   r esp ec tiv ely ,   an d   ar d er iv e d   f o r   b etter   r esu lts   [ 2 2 ] .   E f f icien tNetB 0   s ea r ch es   f o r   th ese  s ca lin g   co e f f icien t s   with   less   s y s te m   ca p ac ity   in   s m aller   m o d els.     2 . 3 . 2 .   T er m   f re qu ency - inv er s do cum ent   f re qu ency   f o t ex t   da t a   T FID F is   ap p lied   to   ex tr ac t f ea tu r es f r o m   r aw  tex t d ata,   wh e r weig h ts   ar ass ig n ed   to   ea ch   ter m   in   a   d o cu m e n b ased   o n   ter m   f r e q u en cy   ( T F)  an d   in v e r s d o c u m en f r e q u en c y   ( I DF) .   Hig h e r - weig h ter m s   h av g r ea ter   s ig n if ican ce   c o m p a r ed   to   lo wer - weig h t te r m s   [ 2 3 ] .   T h weig h t f o r   ea ch   ter m   is   ca lcu lated   u s in g   ( 3 ) .     , =  , ( )   ( 3 )     W h er  ,   is   th n u m b e r   o f   o cc u r r en ce s   o f   ter m     in   d o c u m en   is   th to tal  n u m b er   o f   d o c u m en ts   an d     d en o tes  th d o cu m en ts   with   ter m   .   T FID is   ty p o f   s co r in g   m ea s u r e m en ap p r o ac h   wid ely   u s ed   in   s u m m ar izatio n   an d   d ata  r etr i ev al.   T esti m ates   th f r eq u en cy   o f   to k e n   an d   g iv es  m o r s ig n if ican ce   to   co m m o n   t o k en s   in   g iv en   d o cu m en t.  Ho we v er ,   I DF  esti m ates  th r ar ity   o f   to k en s   in   th co r p u s .   I n   th is   m an n er ,   if   u n co m m o n   w o r d s   ap p ea r   in   m o r th an   o n e   d o c u m en t,  th ey   ar c o n s id er ed   s ig n if ican t.  I n   g r o u p   o f   d o c u m en ts   ,   th I DF  weig h ts   to k en     u s in g   ( 4 ) .   W h er e,   ( )   is   th f r eq u e n cy   o f     in     an d   ( )   is   th in v er s f r eq u en cy .   T h T F - I DF is estima ted   b y   co m b in in g   T F a n d   I DF,  as r ep r esen ted   in   ( 5 ) .     ( ) = ( )   ( 4 )      =  ×    ( 5 )     T FID is   ap p lied   to   esti m ate  th s ig n if ican ter m   weig h ts ,   an d   th f in al  o u t p u o f   T FID is   in   th f o r m   o f   weig h t   m atr ix .   T h s co r es  in cr ea s g r ad u ally   with   th T FID co u n t,  b u a r b alan ce d   b y   t h f r eq u e n cy   o f   th w o r d .   I tr an s f o r m s   v ar iab le - le n g th   tex in to   f ea tu r v ec to r   o f   f ix e d - len g t h   th er eb y   p r o v id i n g   s im p ler   in teg r atio n   with   r ec o g n itio n   m o d els.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 5 6 6 - 1 5 7 7   1570   2 . 3 . 3 .   M F CC  f o a ud io   da t a   T h ac o u s tic  f ea tu r es  o f   an   au d io   s ig n al  r ep r esen th p h y s ical  p r o p er ties   o f   s p ee ch   in   ter m s   o f   am p litu d e,   f r eq u en cy ,   an d   lo u d n ess .   T h ac o u s tic  f ea tu r s e in clu d es  d is tin ct  s p ec tr al  f ea tu r es,  v o ice  q u ality   f ea tu r es,  an d   tim e - d o m ain   f e atu r es  to   d escr ib f ac ial   ex p r ess io n s .   MFC C   p r o v id es  s p e ctr al  in f o r m atio n   o f   s p ee ch   an d   m o d els  h u m a n   au d ito r y   p er ce p tio n .   I n   MFC C ,   th ce p s tr u m   is   o b tain ed   b y   ap p ly in g   d is cr ete   co s in tr an s f o r m   to   th lo g a r ith m   o f   th s h o r t - tim p o wer   s p ec tr u m   o f   t h s ig n al.   T h e   co ef f icien o f   th e     m el - s ca le  s p ec tr u m   is   an   im p r o v ed   tec h n iq u ad a p ted   f r o m   t h ce p s tr u m .   T h e   m el - s ca le  co n s is ts   o f   u n i f o r m   s p ac o f   tr ian g u lar   f ilter   b an k s   [ 2 4 ]   Hen ce ,   th b an d wid th   o f   in d iv id u al  f ilter s   en h a n ce s   th lo g ar ith m ic  s ca le  an d   n o r m alize s   th f r eq u e n cy .   C o n s id er   th m ag n itu d r esp o n s o f   s eq u en c o f   th tr ian g u lar   f ilter ,   g iv e n   as  m el  f r eq u en cy .   T h m el - s ca le  f o r m   is   ex p r es s ed   in   ( 6 ) .   W h er e,    ( )   d en o tes  th m el  f r eq u e n cy   s ca le  an d     d en o tes  th ac tu al  f r eq u en c y .   T h m el  f r eq u en cy   co n v er ts   th ac tu al  f r eq u en c y   o f   p o wer   s p ec tr u m   m ag n itu d es  o f   th e   in p u t sp ee ch   s ig n al  t h r o u g h   m el - s ca le  f ilter   b an k ,   as g i v en   in   ( 7 ) .      ( ) = 2595  10 ( 1 + 700 )   ( 6 )     ( , ) =  ( ( , ) )   ( 7 )     W h er e   ( , )   r ep r es en ts   th e   m e l   f r e q u en cy   co ef f ic ien ts   an d     i s   a   s eq u en c o f   co ef f ic ie n t s   o b t ai n ed   th r o u g h   th m el - s ca le  f il te r   b an k .   M F C C   r ep r e s en t s   th t o n a s p ec t s   o f   s p ee ch   th at  ar s ig n i f ic an f o r   f e te ct io n     f ac ia em o t io n s   b y   p i tch ,   s tr es s   p at te r n s ,   an d   v o c al   in to n at io n .   Fu r th er m o r e ,   i r ed u c e s   h ig h - d im en s io n a l   au d io   in to   lo w - d im en s io n al   f e atu r e   s et   wh i le   p r e s er v i n g   d is cr im in at iv e   f ea tu r e s   th er eb y   en h an c in g   cla s s if i ca tio n   p er f o r m an ce .       2 . 4 .     F e a t ure  f us io n   Featu r f u s io n   is   p e r f o r m ed   af ter   ex tr ac tin g   f ea tu r es  f r o m   E f f icien tNetB 0   f o r   v id eo /i m ag d ata,   T FID f o r   tex t,  an d   MFC C   co ef f icien ts   f o r   au d io .   Fu s io n   is   ca r r ied   o u b y   co n ca ten atin g   th ex tr ac ted     f ea tu r v ec to r s   in to   s in g l v ec to r   f o r   m u ltimo d al  r e p r esen tatio n .   T h is   f u s io n   es tab lis h es  es s en tial   co n n ec tio n s   b etwe en   d if f er e n m o d alities ,   allo win g   th e m   to   lev er ag e   ea ch   o t h er ' s   d ata  to   m ax im iz e   r ec o g n itio n   p er f o r m a n ce .     T h in teg r ated   tech n iq u h el p s   ad d r ess   v ar iatio n s   in   ex p r ess io n   r ep r esen tatio n s   ac r o s s   d if f er en m o d alities .   T h in ter co n n ec ted   f ea tu r v ec to r   p r o v id es a   b et ter   u n d er s tan d i n g   o f   f ac ial  ex p r ess io n s ,   lead in g   to   im p r o v e d   r ec o g n itio n   r esu lts .   R ec o g n itio n   p er f o r m an ce   d e p en d s   o n   th e   co n ca te n ated   f e atu r v ec to r ,   as  i t   s er v es  as  in p u to   th r ec o g n itio n   p r o ce s s ,   wh ich   b en ef it s   f r o m   th ad d itio n al  in f o r m atio n   p r o v id ed   b y   co m b in in g   m u ltimo d al  d ata.     2 . 5 .     Rec o g nitio n   T h f u s ed   f ea tu r es  ar p r o v id ed   as  in p u to   th m u ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n   p r o ce s s .   W h ile  L STM   n etwo r k s   ar wid ely   u s ed   f o r   s eq u en tial  d ata  p r o ce s s in g ,   th ey   s tr u g g le   to   ca p tu r co m p lex   d ep en d e n cies  am o n g   m u ltip le  m o d alities   in   f ac ial  e x p r ess io n   r ec o g n itio n .   T r ad itio n al  L S T [ 2 5 ]   p r o ce s s es   in p u s eq u en ce s   in d ep en d en tl y ,   lim itin g   its   ab ilit y   to   ca p t u r in tr icate   r elatio n s h ip s   am o n g   v is u al,   au d io   an d   tex d ata.   L STM   h as  s ev er al  l im itatio n s ,   s u ch   as  in ef f ec tiv h an d lin g   o f   m u ltimo d al  d e p e n d en cies,  d if f icu lty   in   ca p tu r in g   f in e - g r ain e d   in t er ac tio n s   am o n g   v ar io u s   in p u m o d alities ,   an d   s lo wer   c o n v er g en ce   d u to   u n id ir ec tio n al  p r o ce s s in g .   T h ese  is s u es  r ed u ce   its   ef f icien cy   in   m u ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n ,   wh er b o th   s p atial  an d   tem p o r al  d ep en d e n cies m u s t b m o d e led   ef f ec tiv ely .     Stan d ar d   L STM   s tr u g g les  wit h   h an d lin g   c o m p lex   in ter ac tio n s ,   p ar ticu lar ly   in   m u ltimo d al   s ce n ar io s .   T h m o g r if ier   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( ML STM )   a d d r es s es  th is   b y   in tr o d u cin g   t h m o g r if ier   m ec h an is m ,   wh ich   d y n am ically   tr an s f o r m s   in p u f ea tu r es  m u ltip le  tim e s   b ef o r f ee d in g   th em   in to   th L STM   ce ll.  T h is   en h an ce s   f e atu r e   in ter ac tio n   a n d   d ata  alig n m en ac r o s s   m o d alities ,   im p r o v i n g   m o d el   f le x ib ilit y   an d   f ea t u r e   r ep r esen tatio n   in   f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n .     T h ML STM   im p r o v es  m u lti m o d al  in f o r m atio n   f u s io n   b y   d y n am ically   ad a p tin g   f ea tu r im p o r tan ce ,   en h an cin g   ex p r ess iv p o wer   a n d   g en e r aliza tio n .   I ts   alter n ati v u p d ate  m ec h an is m   allo ws  d ee p er   cr o s s - m o d al  f ea tu r r ef i n em en t,  lea d in g   to   m o r e   ac cu r ate  e m o ti o n   r ec o g n itio n .   B y   im p r o v in g   m u ltimo d al    f ea tu r in teg r atio n ,   m in im izin g   in f o r m atio n   lo s s   an d   en ab li n g   q u ick e r   co n v er g e n ce ,   th ML STM   b ec o m es  h ig h ly   s u itab le  f o r   f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n .   I ex ten d s   th s tan d ar d   L STM   b y   ad d i n g   two   g atin g   u n its   o n   to p   o f   t h L STM ,   en h an cin g   th in ter ac tio n   s p ac b etwe en   n etwo r k   in p u ts   an d   o u tp u ts .   Fig u r 2   s h o ws  th ML STM   s tr u ctu r e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Mu ltimo d a l fa cia l e xp r ess io n   r ec o g n itio n   u s in g   r esid u a l m o g r ifier   …  ( Ma ma th a   K a r iya p p a   R a ja n n a )   1571       Fig u r 2 .   C ell  s tr u ctu r o f   ML STM       I n   ML STM ,   th i n p u ( )   an d   p r ev io u s   tim estam p   o u tp u t   ( 1 )   ar alter n ativ ely   s cr ee n e d   b ef o r e n ter in g   th L STM .   T h in p u ( )   is   p ass ed   th r o u g h   a   s ig m o id   th r esh o ld   u n it  to   att ain   th co n tr o s tate  ( ) .   T h s ig m o id   f u n ctio n   en s u r es  th at  th v alu es  o f   ( )   lie  b etwe en   [ 0 ,   1 ] .   T h ( )   an d   ( 1 )   tr an s f o r m   ev er y   elem en in   ( 1 )   to   v ar io u s   d eg r ee s .   I f   ( )   h as  v al u o f   1   f o r   g iv en   elem en t,  a n d   th co r r esp o n d in g   elem en o f   ( 1 )   is   p ass ed   in to   th n etwo r k   with   its   ac tu al  v al u e.   I f   ( )   m atch es  an   elem en v alu o f   0 . 5   in   ( 1 ) ,   th r esp ec tiv elem en in   ( 1 )   f lo ws  in to   th n eu r al  n etwo r k   af te r   s p litt in g   ev er y   elem e n v alu e   in to   ( ) .   T h v alu o f   ev e r y   el em en in   ( )   is   d er iv ativ e   f r o m   th ( )   weig h at  ea ch   lay er ,   u p d ated   co n tin u o u s ly   d u r in g   tr ain in g   to   r ed u ce   n etwo r k   lo s s .   T h u p d ate  p r o ce s s   f o r   ( )   an d   ( 1 )   ar m ath em atica lly   f o r m u lated   in   ( 8 )   an d   ( 9 ) .     ( ) = ( ( ) + )   ( 8 )     ( 1 ) = 2ℎ ( 1 ) ( 1 ) + ( 1 )   ( 9 )     W h er   is   th we ig h o f   th in p u ( )   th at  co n tr o ls   ( 1 ) ,   an d     is   b i as.  T h ( 1 )   is   co n v er ted   in to   ( )   by  ( 1 ) .   T h f in al   o u tp u o f   th R NN   is   o b tain ed   f r o m   ( ) .   I n   th tr ain i n g   p h ase,   th n eu r al   n etwo r k   is   u p d ated   u s in g   th e   t im s er ies  ( ) .   I f   a   p ar ticu lar   elem en with in   th e   tim s er ies  o f   in p u s h o ws  d r am atic  ch a n g e,   th en   th n e two r k   n ee d s   to   b b etter   tu n ed .   T h e   ML STM   ad d r ess es  th is   b y   i n tr o d u cin g   ( 1 )   as  th r esh o ld   u n it  o f   ( )   co n tr o l.  T h e   ( 1 )   is   p r o ce s s ed   t h r o u g h   s ig m o i d   th r esh o ld   s tr u ctu r to   g en er ate   th c o n tr o s tate  ( ) .   B y   u s in g   ( )   to   tr an s f o r m   ea ch   elem e n ( ) ,   th n etwo r k   u s es  th o b tain ed   lo s s   v alu e   to   f in e - tu n t h weig h ts   o f   th e   lay er   f o r   g r ad ie n u p d ates.  T h u p d ate  p r o ce s s   f o r   ( )   an d     ( 1 )   ar g iv en   in   ( 1 0 )   a n d   ( 1 1 ) .     ( ) = ( ( 1 ) + )   ( 1 0 )     ( ) = 2 ( ) ( ) + ( )   ( 1 1 )     W h er   is   th in p u weig h ( 1 )   o n   ( ) ,   p r o v id in g   a d eq u ate   co n tr o l,  an d     is   th e   b ias  m atr ix ,     ( )   is   co n v er ted   in to   ( )   u s in g   ( ) .   Utilizin g   r esid u al  co n n ec tio n s   with in   ML STM   f o r   m u ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n   en h a n c es  th s y s tem s   ab ilit y   to   p r o c ess   d iv er s in p u m o d alities   in clu d in g   a u d io ,   tex an d   im ag e/v id eo .   R esid u al  c o n n ec tio n s   en s u r th at  th o r ig in al  in p u f ea tu r es  r em ain   in tact  as  th ey   p ass   th r o u g h   u n to u ch ed   tr a n s f o r m atio n s ,   p r eser v in g   ess en tial  d ata  f r o m   all  m o d alities   ac r o s s   v ar io u s   p r o ce s s in g   lay er s .   T h is   s ig n if ican tly   r ed u ce s   th ch an ce   o f   g r ad ien v a n is h in g   d u to   im p r o v ed   g r ad i en f lo with in   th n etwo r k ,   allo win g   d ee p er   ar c h itectu r es  to   p er f o r m   m o r ef f ec tiv ely .   T h ML STM   lev er ag es  th ese  r esid u al  co n n ec tio n s   to   m ain tain   b o t h   tr an s f o r m ed   a n d   r aw  in p u d at a,   en ab lin g   th s y s tem   to   d etec s u b tle  em o tio n al  cu es  ac r o s s   d if f er en m o d alities .   R esid u al  co n n ec tio n s   in   ML STM   im p r o v p r ec is io n   in   d etec tin g   co m p le x   f ac ial  ex p r ess io n s   b y   p r o m o tin g   r ap i d   m o d el  lea r n in g ,   wh ile  m ain tain in g   s tab le  f ea tu r ex tr ac tio n   a n d   co m b in atio n .   T h ey   h elp   p r e s er v f ea tu r es  f r o m   ex ce s s iv d is to r tio n ,   f ac ilit atin g   ef f e ctiv m o d elin g   o f     m icr o - ex p r ess io n s   an d   v o ca t o n v ar iatio n s .   C o n s eq u en tly ,   th s y s tem   b ec o m es  m o r ad ep at  r ec o g n izin g   em o tio n s   in   co n tex t,  a d ap ti n g   to   ch a n g es  i n   s p ea k e r   id en tity   an d   e n v ir o n m en tal   co n d itio n s ,   wh ile   s u cc ess f u lly   p r o ce s s in g   v is u al  in f o r m atio n   lo s s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 5 6 6 - 1 5 7 7   1572   T h R ML STM   in tr o d u ce s   k ey   in n o v atio n s   th at  e n h an ce   m u l tim o d al  f ac ial  e x p r ess io n   r ec o g n itio n   b y   im p r o v in g   f ea tu r e   in teg r atio n   an d   tem p o r al   m o d elin g .   T h e   m o g r if ier   m ec h a n is m   d y n am i ca lly   tr an s f o r m s   an d   r ef in es  in p u in ter ac tio n s   am o n g   m o d alities ,   en s u r in g   ef f ec ti v co n tex tu al  u n d er s tan d i n g   a n d   d ata  f u s io n .   T h R ML STM   ad d r ess e s   v an is h in g   g r ad ien is s u es,  en ab lin g   d e ep er   n etwo r k   tr ain in g   wh ile  r etain in g   lo n g - ter m   d ep en d e n cies.  Ad d itio n ally ,   its   iter ativ f ea tu r r ef in em en o p tim izes  h id d en   s tate  r ep r esen tatio n s ,   lead in g   to   ac cu r ate,   d is cr im in ativ em b e d d in g s   f o r   em o tio n   r ec o g n itio n .   T h r o u g h   th ese  ad v a n ce m e n ts ,   th R ML STM   s ig n if ican tly   im p r o v es r ec o g n i tio n   ac cu r ac y   in   m u ltim o d al  f a cial  ex p r ess io n   an aly s is .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h R ML STM   is   s im u lated   in   MA T L AB   ( R 2 0 2 0 b )   with   s y s tem   r eq u ir em e n ts   o f   W in d o ws  1 0   OS,   16   GB   R AM ,   an d   a n   i7   p r o ce s s o r .   T h e   r ec o g n itio n   p er f o r m an ce   is   e v alu ated   u s in g   m etr ics  o f   ac c u r ac y ,   p o s itiv p r ed ictiv v alu e   ( PP V) ,   s p ec if icity ,   s en s itiv ity ,   an d   Ma tth ews  co r r elatio n   co ef f icien t   ( MCC ) .   T h e   m ath em atica eq u atio n s   f o r   th ese  m etr ics  ar g iv en   in   ( 1 2 )   to   ( 1 6 ) .   W h er e,     ,    ,   an d      a r tr u e   p o s itiv es,  f alse p o s itiv es,  f alse n eg ativ es ,   an d   f alse p o s itiv es,  r esp ec tiv ely .         =  +   +  +  +    ( 1 2 )     =   +    ( 1 3 )       =   +    ( 1 4 )        =   +    ( 1 5 )      =  ×   ×  (  +  ) (  +  ) (  +  ) (  +  )   ( 1 6 )     3 . 1 .     P er f o r m a nce  o f   m ultimo da l f ea t ures f o SAVE E   a nd   Yo uT u be  da t a s et s   I n   th is   s u b s ec tio n ,   th p er f o r m an ce   o f   m u ltimo d al  f ea tu r es   f o r   th SAVE E   an d   Yo u T u b e   d atasets   i s   an aly ze d   u s in g   v ar io u s   m etr ics.  T ab le  1   s h o ws  th p er f o r m a n ce   r esu lts   f o r   th SAVE E   d at aset,  wh ile  T ab le  2   p r esen ts   th p er f o r m an ce   r esu lts   f o r   th Yo u T u b e   d ataset.   T h h y b r id   f ea tu r es  lev er a g e   co m p lete  m o d ality   co m p lem en tar ity   b etwe en   au d io ,   v id e o /im ag e ,   an d   tex t   to   a ch iev o p tim al  p er f o r m an ce .   T h h y b r id   m o d el  in teg r ates  au d io   s ig n als,  v is u a s ig n als  an d   lin g u is tic  in f o r m atio n ,   r esu ltin g   in   s tr o n g er   f ea tu r r ep r esen tatio n s   an d   im p r o v e d   d ec is io n - m ak i n g .   B y   c o m b in i n g   t h p a r ticip atin g   m o d alities ,   th p e r f o r m an ce   m etr ics  s h o s u p er io r   ac cu r ac y   an d   p r ec is io n ,   alo n g s id en h an ce d   s p ec if icity   an d   s en s itiv ity ,   as  well   as  h ig h er   MCC   s co r co m p a r ed   to   in d iv id u al   o r   d u al  m o d alities .   T h e   h y b r id   f ea tu r es  ac h iev e   9 9 . 5 7 %,   9 9 . 3 1 %,  9 9 . 1 6 %,  9 8 . 6 5 %,  an d   9 8 . 8 3 f o r   ac c u r ac y ,   PP V,   s p ec if icity ,   s en s itiv ity ,   an d   MCC ,   r esp ec tiv el y ,   o n   th SAVE E   d ataset.   Similar ly ,   h y b r id   f ea tu r es  ac h iev 9 7 . 8 3 %,  9 7 . 5 6 %,  9 7 . 2 4 %,  9 6 . 2 4 %,  an d   9 6 . 7 5 f o r   ac cu r ac y ,   PP V,   s p ec if icity ,   s en s itiv ity ,   a n d   MCC ,   r esp ec tiv ely ,   o n   t h Yo u T u b d ataset.       T ab le  1 .   Per f o r m an ce   o f   d if f er en t f ea tu r e x tr ac tio n   o n   SAVE E   d ataset   M u l t i m o d a l   f e a t u r e s   A c c u r a c y   ( %)   P P V   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   M C C   ( %)   A u d i o   9 7 . 5 2   9 7 . 2 8   9 7 . 1 4   9 6 . 6 7   9 6 . 8 1   V i d e o / i m a g e   9 5 . 4 3   9 5 . 1 9   9 5 . 0 7   9 4 . 5 8   9 4 . 7 2   Te x t   9 3 . 6 1   9 3 . 3 7   9 3 . 2 2   9 2 . 7 9   9 2 . 9 3   A u d i o + v i d e o   9 9 . 2 1   9 8 . 8 9   9 8 . 7 6   9 8 . 3 4   9 8 . 4 9   V i d e o + t e x t   9 7 . 3 3   9 7 . 1 1   9 7 . 0 5   9 6 . 5 9   9 6 . 7 4   Te x t + a u d i o   9 5 . 4 8   9 5 . 2 6   9 5 . 1 3   9 4 . 6 2   9 4 . 7 9   H y b r i d   f e a t u r e s   ( a u d i o ,   v i d e o ,   t e x t )   9 9 . 5 7     9 9 . 3 1   9 9 . 1 6   9 8 . 6 5   9 8 . 8 3       T ab le  2 .   Per f o r m an ce   o f   d if f er en t f ea tu r e x tr ac tio n   o n   Yo u T u b d ataset   M u l t i m o d a l   f e a t u r e s   A c c u r a c y   ( %)   P P V   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   M C C   ( %)   A u d i o   9 5 . 7 2   9 5 . 4 8   9 5 . 3 1   9 4 . 1 2   9 4 . 3 6   V i d e o   9 3 . 6 1   9 3 . 4 2   9 3 . 2 5   9 2 . 0 7   9 2 . 2 9   Te x t   9 1 . 5 5   9 1 . 3 3   9 1 . 1 7   9 0 . 0 5   9 0 . 2 8   A u d i o + v i d e o   9 7 . 2 1   9 6 . 8 9   9 6 . 6 6   9 5 . 4 1   9 5 . 6 3   V i d e o + t e x t   9 5 . 3 3   9 5 . 1 2   9 4 . 9 8   9 3 . 8 1   9 4 . 0 5   Te x t + a u d i o   9 3 . 4 7   9 3 . 2 6   9 3 . 1 1   9 1 . 8 9   9 2 . 1 2   H y b r i d   f e a t u r e s   ( a u d i o ,   v i d e o ,   t e x t )   9 7 . 8 3       9 7 . 5 6   9 7 . 2 4   9 6 . 4 9   9 6 . 7 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Mu ltimo d a l fa cia l e xp r ess io n   r ec o g n itio n   u s in g   r esid u a l m o g r ifier   …  ( Ma ma th a   K a r iya p p a   R a ja n n a )   1573   3 . 2 .     P er f o r m a nce  o f   re co g ni t io n f o SAVE E   a nd   Yo u T u be  da t a s et s   I n   th is   s u b s ec tio n ,   th p er f o r m an ce   o f   r ec o g n itio n   f o r   th SAVE E   an d   Yo u T u b d atasets   is   an aly ze d   u s in g   v ar io u s   m etr ics.  T ab le  3   p r esen ts   th p er f o r m an ce   f o r   th SAVE E   d ataset,   wh ile  T ab le  4   s h o ws  th p er f o r m an ce   f o r   th Yo u T u b d ataset.   T h R ML STM   o u tp er f o r m s   v is io n   tr a n s f o r m er   ( ViT ) ,   s win   tr an s f o r m er s ,   b id i r ec tio n al  en co d er   r ep r esen tatio n s   f r o m   tr a n s f o r m er   ( B E R T ) ,   m u lti - lay e r   p er ce p tr o n   ( ML P),   R NN,   L STM ,   an d   ML STM   b y   in c o r p o r atin g   a d v an ce d   m ec h an is m s   f o r   d etec tin g   tem p o r al  p atter n s   an d   tr an s f o r m in g   d y n am ic   f ea tu r e   ass o ciatio n s .   T h m em o r y   a n d   g atin g   m ec h an is m s   in   R ML STM   en ab le  it   to   h an d le  s eq u e n tial  d ata  m o r e   ef f ec tiv ely   c o m p ar e d   to   M L an d   R NN.   Ad d itio n al  f e atu r es  in   R ML STM   im p r o v e   u p o n   s tan d a r d   L STM   an d   ML STM   b y   u tili zin g   atten tio n - lik m ec h an is m s   a n d   g r ad ien u p d ate   m eth o d s   to   ad d r ess   n o n - lin ea r   d ata  p atter n s   an d   lo n g - ter m   d ep en d en cies.  T h R ML STM   ac h iev es  9 9 . 5 7 % ,   9 9 . 3 1 %,  9 9 . 1 6 %,  9 8 . 6 5 %,  an d   9 8 . 8 3 f o r   ac cu r ac y ,   PP V,   s p ec if icity ,   s en s itiv ity ,   an d   MCC ,   r esp ec tiv ely ,   o n   th SAVE E   d ataset.   Similar l y ,   R ML STM   ac h iev es  9 7 . 8 3 %,  9 7 . 5 6 %,  9 7 . 2 4 %,  9 6 . 2 4 %,  an d   9 6 . 7 5 f o r   ac cu r ac y ,   PP V,   s p ec if icity ,   s en s itiv ity ,   an d   MC C ,   r esp ec tiv ely ,   o n   th Yo u T u b d ataset.   R ML STM   o u tp er f o r m s   tr an s f o r m er - b ase d   s tr u ctu r es  d u to   its   s u p er i o r   ab ilit y   to   ca p tu r l o n g - te r m   d ep en d e n cies.  I n   co n tr ast  to   tr an s f o r m er s ,   R ML STM   p er f o r m s   b etter   o n   m o d e r ate  d atasets   b y   e f f e ctiv ely   m ain tain in g   s eq u en tial  d ep en d e n cies.  Fu r th er m o r e ,   as  tim e - s er ies   an d   s eq u en tial  m o d el,   R ML STM   d em o n s tr ates  clea r   ad v an tag o v er   t r an s f o r m e r   m o d els in   th is   co n tex t.       T ab le  3 .   Per f o r m an ce   o f   d if f er en t c lass if ier   o n   SAVE E   d ataset   C l a s si f i e r   A c c u r a c y   ( %)   P P V   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   M C C   ( %)   V i   8 7 . 6 4   8 7 . 4 6   8 7 . 2 8   8 6 . 5 2   8 6 . 4 1   S w i n   t r a n sf o r mers   8 9 . 2 7   8 9 . 1 4   8 9 . 0 4   8 8 . 7 6   8 8 . 5 9   B ER T   9 0 . 9 3   9 0 . 5 7   9 0 . 3 6   8 9 . 6 4   8 9 . 4 4   M LP   9 1 . 5 2   9 1 . 3 8   9 1 . 1 9   9 0 . 0 5   9 0 . 2 4   R N N   9 3 . 6 7   9 3 . 4 9   9 3 . 3 1   9 2 . 1 2   9 2 . 3 4   LSTM   9 5 . 7 3   9 5 . 5 8   9 5 . 4 2   9 4 . 1 9   9 4 . 4 5   M LST M   9 7 . 4 9   9 7 . 2 9   9 7 . 0 8   9 6 . 0 7   9 6 . 2 5   R M LSTM   9 9 . 5 7     9 9 . 3 1   9 9 . 1 6   9 8 . 6 5   9 8 . 8 3       T ab le  4 .   Per f o r m an ce   o f   d if f er en t c lass if ier   o n   Yo u T u b d ata s et   C l a s si f i e r   A c c u r a c y   ( %)   P P V   ( %)   S p e c i f i c i t y   ( %)   S e n s i t i v i t y   ( %)   M C C   ( %)   V i   8 5 . 7 3   8 5 . 3 5   8 4 . 5 9   8 4 . 3 1   8 4 . 0 9   S w i n   t r a n sf o r mers   8 7 . 2 7   8 7 . 0 8   8 6 . 7 3   8 6 . 4 7   8 6 . 2 3   B ER T   8 9 . 6 2   8 9 . 2 7   8 8 . 8 5   8 8 . 5 2   8 8 . 1 8   M LP   9 0 . 8 3   9 0 . 5 5   9 0 . 2 7   8 9 . 4 6   8 9 . 7 1   R N N   9 1 . 1 5   9 1 . 7 1   9 1 . 4 6   9 0 . 6 2   9 0 . 0 6   LSTM   9 3 . 4 1   9 3 . 1 4   9 3 . 6 3   9 2 . 0 4   9 2 . 3 3   M LST M   9 5 . 0 6   9 5 . 3 8   9 5 . 0 9   9 4 . 6 0   9 4 . 1 7   R M LSTM   9 7 . 8 3   9 7 . 5 6   9 7 . 2 4   9 6 . 4 9   9 6 . 7 5       T h in teg r atio n   o f   r esid u al   co n n ec tio n s   in   R ML STM   im p r o v es  g r a d ien f lo an d   m itig ates   v an is h in g   g r ad ien t iss u es in   d e ep er   n etwo r k s .   B y   in co r p o r ati n g   th ese  r esid u al  co n n ec tio n s ,   R ML STM   en s u r es   b etter   p r o p a g atio n   ac r o s s   lay er s ,   lead in g   to   en h an ce d   le ar n in g   s tab ilit y   an d   ef f icien cy   d u r in g   tr ain in g .   Sp ec if ically ,   R ML STM   ex ce l s   d u to   its   ab ilit y   to   ca p tu r lo n g - ter m   d ep en d en cies  in   s eq u en tial  d ata  wh ile   h an d lin g   less   co m p u tatio n al  ti m co m p ar e d   to   tr a n s f o r m e r   m o d els.   T ab le  5   s h o ws  th e   co m p lex ity   an aly s is   o f   r ec o g n itio n   m o d el s   f o r   th SAVE E   a n d   Yo u T u b d atasets .   T h ViT ,   Swin   T r a n s f o r m e r ,   B E R T ,   ML P,  R NN,   L STM ,   an d   ML STM   ar e   co n s id er e d   as   ex is tin g   m eth o d s ,   an d   th p r o p o s ed   R ML STM   is   co m p ar ed   with   th ese  m o d els.  T h co m p lex ity   is   an aly ze d   i n   ter m s   o f   tr ain i n g   tim an d   test in g   tim f o r   b o t h   th SAVE E   an d   Yo u T u b d a tasets .   T h R ML STM   ac h iev e s   tr ain in g   tim o f   1 7 4   m i n u tes  an d   test in g   tim o f   0 . 0 3   s ec o n d s   f o r   th SA VE E   d ataset.   Similar ly ,   th R ML STM   ac h iev es  tr ain in g   tim o f   1 7 6   m in u tes  an d   test in g   tim o f   0 . 0 4   s ec o n d s   f o r   th Yo u T u b e   d ataset.   T h is   is   d u to   its   s u p er io r   r esid u al  co n n ec tio n s   an d   g atin g   m ec h an is m s   co m p ar ed   to   ViT ,   s win   tr an s f o r m er ,   B E R T ,   ML P,  R NN,   L STM ,   an d   ML STM .   I n   co n tr ast  to   tr an s f o r m er   m o d els  s u ch   as   ViT ,   s win   tr an s f o r m er ,   an d   B E R T ,   th e   R ML STM   m ain tain s   s eq u en tial  p r o ce s s in g   s tr u ctu r with   lin ea r   tim co m p lex ity .   C o m p ar ed   to   L STM   an d   ML STM ,   th r esid u al  co n n ec tio n   in   R ML STM   p r o v id es  b etter   co n v er g en ce   th r o u g h   e n h a n ce d   g r ad ie n f lo w,   th er eb y   r e d u cin g   t h v an is h in g   g r ad ien t iss u e.   Fu r th er m o r e,   it r eq u ir es f ewe r   p ar am eter s   t h an   ML P a n d   R NN,   th u s   r ed u ci n g   c o m p u tatio n   ti m e.   T h e   p r o p o s ed   R ML STM   ac h iev es  p - v alu es  o f   0 . 0 0 8   an d   0 . 0 0 1 2   f o r   th SAVE E   an d   Yo u T u b d atasets ,   r esp ec tiv ely .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 5 6 6 - 1 5 7 7   1574   T ab le  5 .   C o m p le x ity   an aly s is   o f   r ec o g n itio n   m o d els f o r   SAVE E   an d   Yo u T u b d atasets   C l a s si f i e r   S A V EE   Y o u T u b e   Tr a i n i n g   t i me   ( mi n )   Te st i n g   t i m e   ( s)   Tr a i n i n g   t i me   ( mi n )   Te st i n g   t i m e   ( s)     V i   1 9 8   0 . 2   1 9 5   0 . 2 1   S w i n   t r a n sf o r mers   1 9 4   0 . 1 6   1 9 2   0 . 1 9   B ER T   1 8 9   0 . 1 3   1 8 9   0 . 1 7   M LP   1 8 6   0 . 1 1   1 8 7   0 . 1 5   R N N   1 8 4   0 . 9   1 8 4   0 . 1 2   LSTM   1 8 0   0 . 0 7   1 8 1   0 . 0 9   M LST M   1 7 7   0 . 0 5   1 7 8   0 . 0 7   R M LSTM   1 7 4   0 . 0 3   1 7 6   0 . 0 4       3 . 3 .     Co m pa ra t iv a na ly s is   T h is   s ec tio n   p r esen ts   co m p ar ativ an aly s is   o f   th e   p r o p o s ed   R ML STM   with   ex is tin g   m eth o d s   is   p r o v id e d   f o r   th e   SAVE E ,   Yo u T u b e,   C K+ ,   an d   R AVDE E d atasets .   T h 3 D - C NN - C o n v L STM   [ 1 6 ] L STM + a tten tio n +CNN - 2 [ 1 7 ] DL - b ased   f ea tu r e   ex tr ac to r   n etwo r k s   [ 1 8 ] ,   MFC C T - C N [ 1 9 ] ,   a n d   AM PS   [ 2 0 ]   ar c o n s id er ed   as  ex is tin g   m eth o d s   to   d em o n s tr ate  t h p er f o r m a n ce   o f   th e   p r o p o s ed   R ML STM .   T h R ML STM   ac h iev es  ac cu r ac y   r ates  o f   9 9 . 5 7 %,  9 7 . 8 3 %,  9 7 . 2 8 %,  an d   9 4 . 6 3 f o r   th SAVE E ,   Yo u T u b e ,   C K+ ,   an d   R AVDE E S d ataset s ,   r esp ec tiv ely .   T ab le  6   s h o ws t h co m p a r ativ an aly s is .       T ab le  6 .   C o m p a r ativ an aly s is   o f   p r o p o s ed   m o d el  o n   f o u r   d if f er en t d atasets   D a t a s e t   M e t h o d   A c c u r a c y   ( %)   S A V EE   3D - C N N - C o n v LST M   [ 1 6 ]   9 8 . 8 3   LSTM + a t t e n t i o n + C N N - 2 D   [ 1 7 ]   5 7 . 5 0   DL - b a se d   f e a t u r e   e x t r a c t o r   n e t w o r k [ 1 8 ]   99   M F C C T - C N N   [ 1 9 ]   93   R M LSTM   9 9 . 5 7   Y o u T u b e   A M P S   [ 2 0 ]   7 9 . 7   R M LSTM   9 7 . 8 3   C K +   3D - C N N - C o n v LST M   [ 1 6 ]   9 5 . 1 0   R M LSTM   9 7 . 2 8   R A V D EES   LSTM + a t t e n t i o n + C N N - 2 D   [ 1 7 ]   7 4 . 4 4   DL - b a se d   f e a t u r e   e x t r a c t o r   n e t w o r k [ 1 8 ]   86   M F C C T - C N N   [ 1 9 ]   92   R M LSTM   9 4 . 6 3       3 . 4 .     Dis cus s io n   T h ad v an tag es  o f   R ML STM   an d   th e   lim itatio n s   o f   ex is tin g   m eth o d s   ar e   d is cu s s ed   in   th is   s ec tio n .   T h ex is tin g   tech n iq u es  s u f f er   f r o m   m u ltip le  lim itatio n s ,   in clu d in g   p o o r   ca p a b ilit ies  in   d etec tin g   f in tem p o r al  c o n n ec tio n s   b etwe e n   au d i o   an d   v is u al  m o d alitie s ,   n o is s en s itiv ity   an d   d iv er s s p ee ch   p atter n s .   T h ese  m o d els  f ail  to   d is ce r n   th p r o p er   f ea tu r es  wh ile  h an d lin g   m u ltip le  m o d alities ,   lead in g   to   co m p lex   in teg r atio n   ch allen g es.   T o   o v e r co m t h ese  is s u es,  th R ML STM   is   p r o p o s ed   f o r   m u ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n   b ec au s it  im p r o v es  b o th   f ea tu r e   r ep r esen tatio n   an d   s eq u e n tial  lear n in g   m eth o d s .   E ac h   r esid u al  elem en h elp s   r ed u ce   g r a d ien t   v an is h in g   d u r in g   b ac k p r o p ag atio n ,   en ab lin g   ef f ec tiv e   tr ain in g   in   DL   m o d els.  I n   ML STM ,   th in p u r e p r esen tatio n s   u n d e r g o   c o n tin u o u s   tr an s f o r m atio n s   th at  im p r o v th r elatio n s h ip   b etwe en   tem p o r al  an d   v is u al  f ea tu r es.  T h is   m ec h a n is m   im p r o v es  th e   m o d el' s   ef f icien cy   in   d etec tin g   s u b tle  f ac ial  m o v em en ts   an d   tem p o r al  r elatio n s h ip s .   T h u s o f   R ML STM   s tr en g th en s   th s y s tem 's  p er f o r m an ce   ag ain s f ac ial  ex p r ess io n   n o is e,   r esu ltin g   in   h ig h er   r ec o g n itio n   ac cu r ac y .   T h r esu lts   ar a n aly ze d   in   ter m s   o f   q u an titativ an d   c o m p ar ativ an aly s is   f o r   b o th   th SAVE E   an d   Yo u T u b d atasets .   T h R ML STM   ac h iev es   9 9 . 5 7 %,  9 9 . 3 1 %,  9 9 . 1 6 %,  9 8 . 6 5 %,  an d   9 8 . 8 3 f o r   ac cu r ac y ,   PP V,   s p ec if icity ,   s en s itiv ity ,   an d   MCC   f o r   th SAVE E   d ataset.   Similar ly ,   R ML STM   ac h iev es  9 7 . 8 3 %,   9 7 . 5 6 %,  9 7 . 2 4 %,  9 6 . 2 4 %,   an d   9 6 . 7 5 f o r   ac cu r ac y ,   PP V,   s p ec if icity ,   s en s itiv ity ,   a n d   MCC   f o r   th Yo u T u b d at aset.       4.   CO NCLU SI O N   T h R ML STM   is   p r o p o s ed   in   th is   r esear ch   f o r   m u ltimo d al  f ac ial  e x p r ess io n   r ec o g n i tio n .   T h SAVE E   an d   Yo u T u b d atas ets  ar u s ed ,   wh ich   in cl u d v id eo /im ag es,  tex t,  a n d   a u d i o   m o d alities .   T h r ee   p r elim in ar y   o p er atio n s   ar p er f o r m ed :   n o r m alizin g   im ag es,  r em o v in g   p u n ctu atio n   f r o m   tex d ata,   an d   d ir ec tly   ex tr ac tin g   MFC C   f ea tu r es  f r o m   au d i o   in p u ts .   I n   t h f ea t u r ex tr ac tio n   s tep ,   E f f icien t NetB0   is   u s ed   f o r   p r o ce s s in g   v is u al  d ata,   wh il T FID an d   MFC C   ar e m p lo y ed   f o r   tex t u al  d ata  a n d   s p ee ch   s ig n als,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Mu ltimo d a l fa cia l e xp r ess io n   r ec o g n itio n   u s in g   r esid u a l m o g r ifier   …  ( Ma ma th a   K a r iya p p a   R a ja n n a )   1575   r esp ec tiv ely .   E f f icien tNetB 0   s er v es  as  an   ex tr ac tiv f ea tu r m ec h an is m   f o r   im ag e/v i d eo   s am p les  d u to   its   ef f icien co m p u tatio n   o f   v is u al  p atter n s .   T h e   T FID p r o c ess es  tex d ata   b y   co n v er tin g   v er b al  in f o r m atio n   in to   n u m er ical  v ec to r s ,   en h an cin g   th im p o r tan ce   o f   m ea n in g f u l   wo r d s   with o u d im in is h in g   s t an d ar d   ter m s .   T h MFC C   an aly ze s   au d io   s ig n als   th r o u g h   s p ec tr al  a n d   f r eq u en cy - b ased   ch a r ac ter is tics   to   cr e ate  ef f ec tiv au d io   s ig n al  r ep r esen tatio n s .   Su b s eq u en tly ,   th e   f ea tu r es  f r o m   ea c h   m o d ality   ar f u s ed ,   an d   th e   co m b in e d   f ea tu r es   ar in p u in to   th R ML STM .   T h g atin g   an d   m em o r y   m ec h an is m s   in   R ML STM   en h an ce   its   ca p ab ilit ies   f o r   h an d lin g   s eq u e n tial  d ata,   th e r eb y   en h a n cin g   m u ltimo d al  f ac ial  ex p r ess io n   r ec o g n itio n   p er f o r m a n ce .   T h e   R ML STM   ac h iev es  9 9 . 5 7 an d   9 7 . 8 3 ac cu r ac y   f o r   th SAVE E   an d   Yo u T u b d atasets ,   r esp ec tiv ely .   I n   th e   f u tu r e,   v ar io u s   DL   tech n iq u es  ca n   b e   ap p lied   to   f u r th er   en h an ce   r ec o g n itio n   p er f o r m an ce .   Ad d itio n ally ,   th e   d ev elo p e d   m o d el  co u ld   b i m p r o v e d   to   en h a n ce   r o b u s tn ess   ag ain s n o is y   en v ir o n m e n ts   an d   ad v er s ar ial  attac k s ,   ex p lo r in g   p r e v en tiv m ea s u r es.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au th o r s   g r atef u lly   ac k n o wled g th e   s u p p o r an d   f a cilities   p r o v id ed   b y   B MS  I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   a n d   Ma n ag em en t,  Yela h an k a,   Go v er n m en S r Kr is h n ar ajen d r Sil v er   J u b ilee  T ec h n o lo g ical   I n s titu te,   B an g alo r e,   an d   J ain   Un iv er s ity ,   Kan ak ap u r   C am p u s ,   B en g alu r u ,   f o r   ca r r y in g   o u th is   r esear ch   wo r k .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Ma m ath Kar iy ap p a   R ajan n a                               T h ejaswin i Sh an k ar                               R a s h m i   N a r a s i m h a m u r t h y                               Nan d h in i V an n i v ed u   L ak s h m an an                               Har ip r asad   S .   An an th ap ad m an ab h ar ao                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ataset  g e n er ated   d u r in g   th cu r r en s tu d y   ar e   av ailab l in   th e   SAVE E ,   C K+ ,   an d   R AVDE E S   r ep o s ito r y   at   h ttp ://k ah la n . ep s . s u r r ey . ac . u k /s av ee /,  h ttp s ://g ts . ai/d ata s et - d o wn lo ad / ck - d ataset - ai - d ata - co llectio n / ,   an d   h ttp s ://www. i n n o v atian a . co m /en /d atasets /r av d ess .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Y .   D a i ,   J.  L i ,   Y .   Li ,   a n d   G .   L u ,   M u l t i - m o d a l   g r a p h   c o n t e x t   e x t r a c t i o n   a n d   c o n se n s u s - a w a r e   l e a r n i n g   f o r   e m o t i o n   r e c o g n i t i o n   i n   c o n v e r sa t i o n ,   K n o w l e d g e - Ba s e d   S y st e m s ,   v o l .   2 9 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . k n o sy s . 2 0 2 4 . 1 1 1 9 5 4 .   [ 2 ]   Y .   Le i   a n d   H .   C a o ,   A u d i o - v i su a l   e mo t i o n   r e c o g n i t i o n   w i t h   p r e f e r e n c e   l e a r n i n g   b a se d   o n   i n t e n d e d   a n d   mu l t i - mo d a l   p e r c e i v e d   l a b e l s ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   Af f e c t i v e   C o m p u t i n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   4 ,   p p .   2 9 5 4 2 9 6 9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA F F C . 2 0 2 3 . 3 2 3 4 7 7 7 .   [ 3 ]   H .   M .   S h a h z a d ,   S .   M .   B h a t t i ,   A .   J a f f a r ,   a n d   M .   R a s h i d ,   A   m u l t i - m o d a l   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h   f o r   e m o t i o n   r e c o g n i t i o n ,   I n t e l l i g e n t   Au t o m a t i o n   a n d   S o f t   C o m p u t i n g ,   v o l .   3 6 ,   n o .   2 ,   p p .   1 5 6 1 1 5 7 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 2 6 0 4 / i a sc. 2 0 2 3 . 0 3 2 5 2 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.