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.   15 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 2 6 ,   p p .   4 7 0 0 ~ 4 7 1 0   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 5 . p p 4 7 0 0 - 4 7 1 0           4700       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Facia l emo tion re co g nition throug h  artificial  i ntellige nce       Ana s   Q ute is ha t 1, 2 ,   M o ha m ma d H a s s a n 1 ,   Ash ra f   Al  Sh a ra h 2 ,   Ahm e d Q uta is ha t 3   1 D e p a r t me n t   o f   C o mm u n i c a t i o n   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   Al - A h l i y y a   A mm a n   U n i v e r si t y ,   A mm a n ,   J o r d a n   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   Te c h n o l o g y ,   A l - B a l q a   A p p l i e d   U n i v e r si t y ,   A l   S a l t ,   Jo r d a n   3 G e n e r a l   F o u n d a t i o n   P r o g r a m,  S o h a r   U n i v e r si t y ,   S o h a r ,   O m a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  2 9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 2 9 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Au g   1 2 ,   2 0 2 6       Th is  p a p e r  p re se n ts  a   fu z z y   m in - m a x   d e e p   n e u ra l  n e tw o rk   (F M M DN N)  fo r  fa c ial  e m o ti o n   re c o g n it io n   (F E R).   Th e   fu z z y   m in - m a x   n e u ra l   n e two rk   (F M M NN )  will   re p lac e   th e   c las s ifi c a ti o n   lay e r  i n   th e   c o n v o l u ti o n a l  n e u ra l   n e two rk   (CNN ).   Th e   fu z z y   m in - m a x   (F M M )  e x h i b it s  a p p e a li n g   fe a tu re s  su c h   a s o n li n e   a d a p tati o n ,   fa st t ra in in g ,   i n terp re tab il it y ,   a n d   n o ise   r o b u stn e ss .   Th e   fu ll y   c o n n e c ted   s o ftma x   lay e r  in   t h e   CNN   is   re p lac e d   b y   th e   F M M NN ,   wh e re   h y p e rb o x e s   will   b e   c re a te d   a n d   u se d   f o r  c las sifica ti o n   p u r p o se s .   Th e   F ER2 0 1 3   d a tas e t  is  u se d   to   tes t   th e   p e rf o rm a n c e   o f  t h e   p r o p o se d   m e th o d .   Th e   e m p iri c a l  re s u lt s  s h o w   th a t  a d d in g   an   F M M NN   lay e r  t o   th e   CNN   n e two rk   imp ro v e s th e   p e rfo rm a n c e .   K ey w o r d s :   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   Dee p   lear n in g   Facial  em o tio n al  r ec o g n itio n   Fu zz y   m in - m a x   n eu r al  n etwo r k   Haa r   ca s ca d e  alg o r ith m   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   An as Qu teis h at   Dep ar tm en t o f   C o m m u n icatio n   an d   C o m p u ter   E n g in ee r i n g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g   Al - Ah liy y a  Am m an   Un i v er s ity   Am m an ,   J o r d a n   E m ail:  a. q u teis h at@ am m an u . e d u . jo       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  p u r s u it  o f   lin k in g   h u m a n   co m m u n icatio n   with   m ac h i n e  s y s tem s   h as  d r iv en   ar tific ial  in tellig en ce   d ev elo p m e n t  an d   im p r o v em e n ts   in   h u m an - co m p u ter   in ter ac tio n   with in   an   elec tr o n ic  wo r ld   [ 1 ] – [ 5 ] .   T h e   ad v an ce m e n t  o f   f ac ial  em o tio n   r ec o g n itio n   ( FER)  en ab les  t h is   r esear ch   to   i n ter p r et   h u m a n   em o tio n al  s ig n als  wh ich   s tan d   as  a  co r e  c o m p o n en t  o f   th is   wo r k .   R esear ch er s ,   to g eth er   with   tech n o lo g is ts   u s e  f ac ial  ex p r ess io n   d ata  to   ac h iev e  m ac h in e - b as ed   h u m a n   em o tio n   p er ce p tio n   an d   u n d er s tan d i n g   s o   m ac h in es  ca n   r esp o n d   em p ath etica lly   in   h u m an - m ac h in e  in ter ac tio n s   [ 6 ] .   M u ltip le  p r o f ess io n al  s ec to r s   alo n g   wi th   o p e r atio n al  a r ea s   r ec eiv e  im p licatio n s   f r o m   th e  r esear ch   f in d in g s .   Ap p ly in g   m o d er n   tech n o lo g y   to   h u m a n - c o m p u ter   in ter ac tio n   wo u ld   r en d er   s y s tem s   ca p a b le  o f   in ter p r etin g   h u m a n   e m o tio n s   an d   c r ea tin g   r esp o n s es  with   in cr ea s ed     n atu r al  u n d er s tan d in g .     FER  f u n ctio n s   as  a  v ital  f ield   f o r   h u m an - c o m p u te r   in ter ac ti o n   an d   a f f ec tiv e  co m p u tin g   s in ce   it  h elp s   n u m er o u s   in d u s tr ies ,   in clu d i n g   h ea lth ca r e,   ed u ca tio n ,   an d   en ter tain m en t  co m p an ies ,   r u n   th eir   o p e r atio n s .   T ax o n o m ic  r esear ch   i n   FER  g en er ates  au to m atic  m eth o d s   th at   an aly ze   f ac ial  e x p r e s s io n s   to   d is co v er   em o tio n al  s tates  in   h u m an s   e f f ec tiv ely   [ 7 ] .   FER  m eth o d s   d u r in g   th eir   in itial  s tag e  ex tr ac ted   s p ec if ic  f ac ial  f ea tu r es  b ased   o n   m an u al  f a c e  lan d m ar k s   s u ch   as  ey e - to - e y e  an d   e y e - to - n o s e - to - m o u th   d is tan ce s .   T h e  f ac ial  f ea tu r e  e x tr ac tio n   p r o ce s s   d ep en d ed   o n   p r i n cip al   c o m p o n en t   an aly s is   ( PC A )   an d   lo ca l   b in ar y   p atter n s   ( L B P) ,   am o n g   o t h er   tech n iq u es,  to   ex tr ac t  d ata ,   wh ich   th en   r eq u ir ed   class if icatio n   [ 8 ] .   T h ese  tech n iq u es   d em o n s tr ated   ex citin g   p r o g r es s   u n til  th ey   f ailed   to   d eliv er   e x p ec ted   r esu lts   wh en   f ac e d   wi th   s h if tin g   li g h tin g   co n d itio n s ,   d i f f er en t  h ea d   p o s itio n in g ,   a n d   p a r tial o b s cu r atio n   o f   s p ec if ic  f ac e  ar ea s .   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       F a cia l e mo tio n   r ec o g n itio n   th r o u g h   a r tifi cia l  in tellig en ce   ( A n a s   Qu teis h a t )   4701   W ith   th e  in tr o d u ctio n   o f   d ee p   lear n in g ,   it  h as  b ec o m e  th e  b ac k b o n e  o f   ar tific ial  in tellig en ce   as  we  k n o w  it  to d ay .   I t  h as  f o u n d   its   way   to   FE R   an d   g av e  s ig n if ican t  r esu lts   b ec au s e  th e  f ea tu r es  ar e  ex tr ac ted   as  p ar t  o f   t h e  d ee p   lear n in g   s tr u ctu r e ,   an d   th is   m ad e  th e   n etw o r k   im m u n e  to   th e  n o is e  av ailab le  in   th e  im a g es.  On e  o f   th e  m o s t  co m m o n ly   u s ed   d ee p   lear n in g   p ar ad i g m s   is   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN)   [ 9 ] – [ 1 2 ] .  Ho wev er ,   th e  s tan d ar d   ar c h itectu r e  o f   a  C NN  f o r   class if icatio n   ty p ically   en d s   with   o n e  o r   m o r e  f u ll y   co n n ec ted   lay er s ,   f o llo wed   b y   a  s o f tm ax   ac tiv atio n   f u n ct io n .   W h ile  p o wer f u l,  th is   a p p r o ac h   h as  k n o wn   lim itatio n s   s u ch   as o v er co n f id en ce   in   p r e d ictio n s .   T h e  s o f tm ax   p r o d u ce s   a  p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n   th at  alwa y s   s u m s   to   1 ,   o f ten   y ield in g   h i g h   co n f id en ce   ev en   f o r   am b ig u o u s   o r   o u t - of - d is tr ib u tio n   s am p les   [ 1 3 ] .   T h e   s ec o n d   lim itatio n   is   th e  f ac t th at  th e  f u lly   co n n ec ted   lay e r s   ar e  co n s id er ed   as b lack   b o x es,  m ak in g   an y   attem p t   to   ex p lain   th e  s o lu tio n   im p o s s ib le.   Fin ally ,   C NNs   ar e  u n ab le  to   h an d le  am b ig u ity   an d   u n ce r tain ty ,   wh ich   is   esp ec ially   co n ce r n i n g   in   th e  F E R   d ataset ,   wh er e  an   e x p r ess io n   ca n   lie  b etwe en   " h ap p y "  a n d   "su r p r is e, "  o r   b e   a  b len d   o f   m u ltip le  em o tio n s .   T h e  cr is p ,   d eter m in ed   n atu r e   o f   s o f tm a x   d o es  n o t  m o d el   th i s   u n ce r tain ty   well ,   r esu ltin g   in   lo wer - t h an - ex p ec t ed   test in g   ac cu r ac y .   I n   th is   p ap e r ,   th e   f u zz y   m in - m ax   n eu r al  n etwo r k   ( FMM N N)   [ 1 4 ] – [ 1 7 ]   is   in tr o d u ce d   to   r ep lace   th e   s o f tm ax   lay er   in   th e  C NN  to   s o lv e  th e  s h o r tc o m in g s   o f   th e  s o f tm ax   f u lly   co n n ec ted   lay e r .   T h e  f u zz y   m in - m a x   d ee p   n eu r al  n etwo r k   ( FMM DNN)   will  u s e  th e  C NN  ab ilit y   to   ex tr ac t  f ea t u r es  an d   will  b e  tr ain ed   b y   th ese  f ea tu r es.  I n   th e   liter atu r e ,   d if f er en t  s tu d ies  in t r o d u ce d   f u zz y   m in - m a x   ( FMM )   in   d ee p   lea r n in g   [ 1 6 ] – [ 1 8 ] .   I n   th is   p ap er ,   th e  lear n in g   ab ilit y   of   FMM NN  is   u s ed   as  th e  f u lly   co n n ec ted   n etwo r k   in   th e  C NN.   T h e  d etails  o f   th e  p r o p o s ed   n etwo r k   ar e   p r e s en ted   in   th e   n ex t   s ec tio n .   T h e  p r o p o s ed   m o d el  led   t o   a  m o d el  th at   is   m o r e   in ter p r etab le,   b etter   at  q u a n tif y in g   u n ce r tain ty ,   a n d   p o ten tial ly   m o r e  r o b u s t  to   th e   n o is y   an d   am b ig u o u s   lab els  f o u n d   in   d atasets   lik e  FER2 0 1 3 .   T h e  r em ain d er   o f   t h e  p a p er   is   o r g an ize d   as  f o llo ws .   S ec tio n   2   p r esen ts   th e  m eth o d o lo g y   th at   co n tain s   th e  C NN  n etwo r k   alo n g   with   th e  FMM   n etwo r k   i n   o r d er   to   c r ea te  th e  FMM DNN.   T h e  r esu lts   an d   d is cu s s io n   ar e  p r esen ted   in   s ec tio n   3 .   L astl y ,   s ec tio n   4   p r esen ts   th e  co n clu s io n   o f   th is   wo r k .       2.   M E T H O D   On e  o f   th e  m o s t  u s ed   d ee p   lea r n in g   n e u r al  n etwo r k s   is   th e  C NN,   th is   n etwo r k   au to m atica lly   ex tr ac ts   th e  f ea tu r es  with o u t  an y   h u m a n   s u p er v is io n   [ 1 9 ] .   I n   C NNs,   f ea tu r es  ar e  lear n ed   d ir ec tly   f r o m   th e  d ata  d u r in g   th e  tr ain in g   p r o ce s s ,   r ed u cin g   th e  n ee d   f o r   m a n u al  p r e p r o ce s s in g   o f   th e  in p u t  d ata.   I n   f ac t,  th is   f ea tu r e  is   f o r   d ee p   lear n in g   tech n i q u es  in   g en er al.   C NNs  lear n   h ier ar ch i ca l  r ep r esen tatio n s   o f   d ata,   s tar tin g   f r o m   s im p le   f ea tu r es  ( lik e  d o ts   an d   lin es)  i n   th e  in itial  lay er s   t o   m o r e  co m p lex   f ea tu r es  ( lik e  s h ap es  a n d   o b jects)  in   d ee p e r   lay er s .   T h is   allo ws  C NN s   to   ef f ec tiv ely   ca p tu r e  co m p lex   p atter n s   in   d ata  lik e  im ag es  an d   v id eo s .   Fig u r e  1   p r esen ts   th e  d if f er e n t la y er s   in v o lv ed   i n   b u ild i n g   a  C NN  [ 1 9 ] .           Fig u r e  1 .   Hier ar c h ical  s tr u ctu r e  o f   C NNs       I n   ad d itio n ,   C NNs  r eu s e  th e   s am e  f ilter s   ac r o s s   th e  e n tire   i m ag e,   s ig n if ican tly   r e d u cin g   t h e  n u m b er   o f   f ea tu r es  to   b e  lear n ed   c o m p ar ed   to   tr ad itio n al  n eu r al  n et wo r k s .   T h r o u g h   th eir   p o o lin g   lay er s ,   C NNs  ca n   r ec o g n ize   p atter n s   r eg ar d less   o f   th eir   p o s itio n   in   th e   im ag e .   T h is   is   p ar ticu lar ly   u s ef u l   f o r   task s   lik e   o b ject   d etec tio n   an d   im ag e  class if icatio n .   T h ey   also   r ed u ce   th e  s ize  o f   d ata  r ep r esen tatio n s ,   d ec r ea s in g   co m p u tatio n al   co m p lex ity   an d   in cr ea s in g   ef f icien cy .   An o t h er   im p o r tan t   f ea tu r e   is   p a r al lelizatio n ,   as  C NNs   ca n   p r o ce s s   m u ltip le  p ix els  s im u ltan eo u s ly   d u e  to   th eir   ar ch itectu r e,   lead in g   to   f a s ter   tr ain in g   tim es     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.  15 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 2 6 :   4 7 0 0 - 4 7 1 0   4702   co m p ar ed   to   s eq u e n tial  d ata  p r o ce s s in g   m eth o d s .   T h is   f ea tu r e  is   a  s ig n if ican t  ad v an tag e   wh en   d ea lin g   with   lar g e  d atasets   [ 1 9 ] .   I n   a  C N N ,   t h e   i n p u t   l a y e r   f i r s t   r e c e i v es   t h e   r a w   d a t a   ( t h e   m a i n   t y p e   o f   i n p u t   d a t a )   p r o v i d e d   t o   t h e   m o d e l .   T h i s   l a y e r   s i m p l y   p as s es   t h e   i m a g e   t o   t h e   n e x t   l a y e r   w it h o u t   a n y   c o m p u t a t i o n s ,   b u t   i t   m u s t   b e   a d j u s t e d   t o   a c c o m m o d a t e   t h e   i m a g e   p r o p e r t i e s   ( s u c h   as   h e i g h t ,   wi d t h ,   a n d   n u m b e r   o f   c h a n n e l s )   a s   t h es e  p r o p e r t i e s   m u s t   b e  u n i f o r m .   T h e n ,   t h e   i m a g e  i s   f ed   i n t o   t h e   c o n v o l u ti o n   l a y e r ,   wh i c h   p e r f o r m s   a   c o n v o l u t i o n   o p e r a t i o n   b e t w ee n   t h e  i m a g e   a n d   o n e   o r   m o r e   f i l t e r s   ( a ls o   c a l l e d   k e r n el s )   t o   r es u l t   i n   a   f e a t u r e   m a p   c o n ta i n i n g   t h e   a u t o m a t i c al l y   e x t r a c t e d   f e at u r e s .   T h e   i n p u t   im a g e s   c a n   h a v e   o n e   o r   m o r e   c h a n n e l s ,   a n d   t h e   f il t e r s   h a v e   t h e   s a m e   n u m b e r   o f   c h a n n e l s   ( e a c h   f i l te r   h a s   a   c h an n e l   f o r   e a c h   c h a n n e l   i n   t h e   i n p u t   i m a g e ) .   T h e   i m a g e  a n d   t h e  f i l t e r ,   m ea n i n g   e a c h   c h a n n e l   i n   t h e   i m a g e   w i t h   i ts   c o r r e s p o n d i n g   c h a n n e l   i n   t h e   f i l t e r ,   a r e   c o n s i d e r e d .   B o t h   t h e   i m a g e   a n d   t h e   f i l t e r   a r e   t r e a t e d   a s   t w o - d i m e n s i o n a l  m a t r i c e s ,   w h e r e   t h e   i m a g e   m a t r i x   r e p r e s e n ts   p i x e l   v a l u e s ,   an d   t h e   f i l t e r   m a t r i x   c o n t a i n s   w ei g h t   v a l u e s .   T h e   f i l t e r   m a t r i x   is   t y p i c al l y   m u c h   s m a l l e r   i n   h e i g h t   a n d   w i d t h .   I n   t h e   c o n v o l u t i o n   o p e r a t i o n ,   t h e   f i l t e r   s l i d es   o v er   t h e   i m a g e   o n e   s t r i d e  a t  a   t im e   f r o m   t h e   b e g i n n i n g   o f   t h e  i m a g e   ( t h e   t o p - l e f t  c o r n e r )   t o   t h e   e n d   o f   t h e   r o w ,   t h e n   s t a r t s   a g a i n   f r o m   t h e   b e g i n n i n g   o f   t h e   r o w   o n e   s t r i d e   b e l o w   t h e   p r e v i o u s   p o s i t i o n ,   a n d   c o n t i n u es   u n t i l   i t   h a s   g o n e   t h r o u g h   t h e   e n t i r e   i m a g e ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .           Fig u r e  2 .   T h e  p o s itio n s   o f   a  3   ×  3   f ilter   o n   a  5   ×  5   im ag e   with   a  2   ×  2   s tr id e       T h is   r eq u ir es  p r ec is io n   i n   ca lc u latin g   th e  d im e n s io n s   o f   b o t h   th e  f ilter   an d   th e  s tr id e  s o   t h at  th ey   f it  th e  in p u t   im ag e  d im en s io n s .   Ass u m in g   th at  th e  d im e n s io n s   o f   th e   in p u t  im ag e  a r e  ℎ   ×  ,   th e  d im en s io n s   o f   th e  f ilter   ar e  ℎ   ×  ,   an d   th e   d im e n s io n s   o f   th e   s tr id e  ar e  ℎ   ×  ,   th e  f ea tu r e  m a p   will  b e  a   ℎ   ×    m atr ix   as sh o wn   in   ( 1 )   an d   ( 2 ).     ℎ = ℎ − ℎ ℎ + 1   ( 1 )     = − + 1   ( 2 )     T h ese  two   am o u n ts   m u s t  b e  n atu r al  n u m b er s .   Oth er wis e,   p a d d in g   th e   in p u t  im a g e  m ay   b e   n ee d ed   ( c h an g e   its   d im en s io n s   b y   ad d i n g   ze r o s   ar o u n d   it).   Ad d itio n ally ,   ea c h   s tr id e  d im en s io n   m u s t  n o t  b e  g r ea ter   th an   its   co r r esp o n d in g   f ilter   d im e n s io n   to   en s u r e  th at  all  p ar ts   o f   th e  in p u t  im a g e  ar e   p ass ed   th r o u g h .   E ac h   e n tr y   in   th e  m en tio n e d   m atr ix   co r r esp o n d s   ( in   o r d e r )   to   o n e  o f   th e   p o s itio n s   th r o u g h   wh ic h   th e  f i lter   p ass es.  At  ea ch   p o s itio n   th e  f ilter   p ass es th r o u g h   d u r in g   its   s tr id in g ,   an   en t r y - wis e   p r o d u ct  is   p er f o r m ed   b e twee n   th e  f ilter   an d   th e  co r r esp o n d in g   p atc h   o f   th e  im ag e.   T h e  en tr y - wis e   p r o d u ct  o p er atio n   b etwe en   two   m atr ices  o f   id en tical   d im en s io n s   is   p er f o r m ed   as  ( 3 ) .     [ 11 12 13 21 22 23 31 32 33 ] × [ 11 12 13 21 22 23 31 32 33 ] = [ 11 11 12 12 13 13 21 21 22 22 23 23 31 31 32 32 33 33 ]   ( 3 )     T h en ,   all  th e  v alu es  r esu ltin g   f r o m   th e   en tr y - wis e   p r o d u ct  o p er atio n s   ar e  s u m m e d   with   a  d if f er en t  v alu e  f o r   ea ch   f ilter ,   ca lled   th e  b ias,  to   p r o d u ce   th e   co r r esp o n d in g   e n tr y   o f   th e   f ea tu r e   m ap .   So ,   if     is   th e  in p u t   im ag e ,   W   is   th e  f ilter ,   an d     is   th e  b ias,  th en   ev er y   en tr y   o f   th e  f ea tu r e  m ap     is   co m p u ted   as in   ( 4 ).     , = ∑ ( ( , , ) ( + , + , ) ) , , +   ( 4 )     T h e  o u tp u t  o f   t h e  co n v o l u tio n   lay er   is   a   s et  o f   f ea tu r e   m ap s ,   o n e   f o r   ea ch   f ilter .   T h ese  f ea tu r e  m ap s   h ig h lig h t  th e  d if f er e n t  f ea tu r e s   lear n ed   f r o m   th e  in p u t  im a g e.   On   th e  o t h er   h a n d ,   th e  f i lter s   ar e  lear n ab le  p ar am eter s   ( lik e  weig h ts   in   ar tific ial  n eu r al   n etwo r k s ) .   T h e  m u ltip le  f ilter s   lear n   d if f er e n t  p atter n s     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       F a cia l e mo tio n   r ec o g n itio n   th r o u g h   a r tifi cia l  in tellig en ce   ( A n a s   Qu teis h a t )   4703   ( d etec t  d if f er en t   f ea tu r es).   An   ac tiv atio n   f u n ctio n   is   ap p lied   af ter   th e  c o n v o lu tio n   lay er ,   a d d in g   n o n - lin ea r ity   to   th e  m o d el.   On e  c o m m o n   ac tiv atio n   f u n ctio n   u s ed   in   C NNs  is   th e  s ig m o id   ( ) ,   wh ich   is   u s ed   in   t h e  co n tex t   o f   b in ar y   class if icatio n   an d   p r o b ab ilis tic  in ter p r etatio n   task s ,   wh er e  it  tr an s f o r m s   its   in p u t  in to   an   o u tp u t  in   th e  r an g e  o f   0   to   1 ,   b ased   o n   ( 5 ).     ( ) = 1 1 + −   ( 5 )     Of   co u r s e,   th e  in p u ts   to   th ese  f u n ctio n s   ar e  th e  f ea tu r e  m a p s   f r o m   th e  p r e v io u s   co n v o lu ti o n   lay er s ,   wh ich   ar e  m atr ices.  So ,   th ese   f u n ctio n s   ar e  a p p lied   t o   ea c h   en tr y   o f   th e  i n p u t   m atr ix .   T h e  o u t p u t  is   th e n   p ass ed   to   th e   p o o lin g   lay er ,   w h ich   r e d u ce s   th e   s ize  o f   th e  d ata  to   d ec r ea s e  th e  c o m p le x ity   o f   th e   m o d el   an d   in cr ea s e  its   ef f icien cy   an d   r esis tan ce   to   s m all  v ar iatio n s   in   t h e  in p u t  im ag es.  Ma x   p o o li n g ,   wh ich   s elec ts   th e   m ax im u m   v alu e  f r o m   a  s p ec i f ic  r eg io n   ( ca lled   a  win d o w) ,   is   co m m o n ly   u s ed .   T h e   co n ce p t  o f   s tr id e  is   also   p r esen t h er e ,   with   t h e  o n l y   d if f er en ce   b ei n g   th at  th e   win d o w   r ep lace s   th e  f ilter ,   as sh o wn   i n   Fig u r e  3 .           Fig u r e  3 .   Ma x   p o o lin g   with   a  2   ×  2   win d o w  an d   a  2   ×  2   s tr id e       A  s eq u en ce   o f   c o n v o lu tio n   la y er ,   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   an d   p o o lin g   lay er   is   u s u ally   r ep e ated   m o r e   th an   o n ce   in   C NNs,  im m ed iately   af ter   th e  in p u t  lay er .   B u t  in s tead   o f   th e  r aw  im ag es,  th e  in p u t  o f   ea ch   s u b s eq u en t  c o n v o lu tio n   lay er   is   th e   o u tp u t  o f   its   p r ev io u s   lay er ,   wh ich   will  b e   o n e  o r   m o r e  f ea tu r e   m ap s .   Ad d itio n ally ,   m u ltip le  f ea t u r e  m ap s   ar e   tr ea ted   as  ch a n n els  o f   a   s in g le  i n p u t   im ag e  wh en   f ed   in to   a  co n v o l u tio n   lay er .   Af ter   th em   co m es  th e  r o le  o f   th e  f latten in g   lay er   to   c o n v e r t  th e  m u lti - d im en s io n al  in p u t  m atr ices in to   v ec to r s ,   as sh o w n   in   Fig u r e  4 .           Fig u r e  4 .   T h e  f u lly   co n n ec ted   lay er       I n   th is   p ap er ,   th e  f u lly   co n n e cted   n etwo r k   is   a  FMM NN,   r ep lacin g   th e  o r i g in al  s o f tm ax   n etwo r k .   T h e  FMM NN  r eq u ir es  a  f ix ed - s ize   f ea tu r e  v ec to r   in   o r d e r   to   en s u r e  co n s is ten t  r esu lts   w ith in   th e  d ataset.   Fo r   th is   to   b e  im p lem en ted ,   a  f ea tu r e  v ec to r   o f   2 5 6   is   u s ed .   T h is   is   d o n e  b y   en s u r in g   th at  th e  g lo b al  av er ag e   p o o lin g   ( GAP)   lay er   h as a   s iz e  o f   2 5 6 ,   as sh o wn   in   T ab le  1 .   T h e  f ea tu r e   v ec to r   h as  a  f ix e d   len g th   o f   2 5 6 ,   a n d   t h is   is   f ed   to   th e  FMM   f o r   tr ain in g .   T h e   FMM   wa s   in tr o d u ce d   in   1 9 9 2   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   FMM   cr ea tes  f u zz y   h y p er b o x es  as  d ec is io n   r eg io n s .   E ac h   class   i s   r ep r esen ted   b y   o n e  o r   m o r e  h y p e r b o x es  i n   th e  f ea tu r e   s p ac e  d e p en d in g   o n   a  p r ed ef in e d   h y p er b o x   s ize.   Hy p er b o x es  a r e  d escr ib ed   b y   m in im u m   an d   m ax im u m   p o i n ts .   A  m em b er s h ip   f u n ctio n   th en   q u an tifie s   h o w  m u ch   a  g iv e n   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.  15 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 2 6 :   4 7 0 0 - 4 7 1 0   4704   s am p le  b elo n g s   to   ea ch   h y p er b o x ,   h en ce   to   ea ch   class .   T h e   m em b er s h ip   v alu e  f o r   a n   in p u t  p atter n   is   s aid   t o   b e  o n e  if   it is   f u lly   co n tain ed   with in   th e  h y p er b o x .   T h e  d ef i n itio n   o f   ea c h   h y p er b o x   f u zz y   s et    is   as in   ( 6 ) .     = { , , , ( , , ) }   ∀ ∈   ( 6 )     W h er e    an d     ar e  m ax   a n d   m i n   p o in ts ,   r esp ec tiv ely .   A  h y p e r b o x   in   th r ee   d im en s io n s   is   s h o wn   in   Fig u r e  5 .       T ab le  1 .   Deta iled   co n f ig u r atio n   o f   th e   C NN  f ea tu r e  ex tr ac to r   La y e r   t y p e   K e r n e l / p o o l   si z e   S t r i d e   O u t p u t   s h a p e   P a r a me t e r s   P u r p o se   I n p u t   N / A   N / A   4 8   ×   4 8   ( 1   f e a t u r e   m a p )   0   I n p u t   i m a g e   ( g r a y s c a l e )   C o n v 1   3   ×   3   1   4 8   ×   4 8   ( 3 2   f e a t u r e   ma p )   3 2 0   I n i t i a l   f e a t u r e   d e t e c t i o n   C o n v 2   3   ×   3   1   4 8   ×   4 8   ( 3 2   f e a t u r e   ma p )   9 , 2 4 8   D e e p e n s   f e a t u r e   m a p   M a x P o o l 1   2   ×   2   2   2 4   ×   2 4   ( 3 2   f e a t u r e   ma p )   0   D o w n sa mp l i n g   a n d   t r a n s l a t i o n   i n v a r i a n c e   C o n v 3   3   ×   3   1   2 4   ×   2 4   ( 6 4   f e a t u r e   ma p )   1 8 , 4 9 6   I n c r e a se d   f e a t u r e   c o m p l e x i t y   C o n v 4   3   ×   3   1   2 4   ×   2 4   ( 6 4   f e a t u r e   ma p )   3 6 , 9 2 8   D e e p e n s   f e a t u r e   m a p   M a x P o o l 2   2   ×   2   2   1 2   ×   1 2   ( 6 4   f e a t u r e   ma p )   0   F u r t h e r   d o w n sa mp l i n g   C o n v 5   3   ×   3   1   1 2   ×   1 2   ( 1 2 8   f e a t u r e   ma p )   7 3 , 8 5 6   H i g h - l e v e l   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   C o n v 6   3   ×   3   1   1 2   ×   1 2   ( 1 2 8   f e a t u r e   ma p )   1 4 7 , 5 8 4   D e e p e n s   f e a t u r e   m a p   M a x P o o l 3   2   ×   2   2   6   ×   6   ( 1 2 8   f e a t u r e   m a p )   0   F i n a l   s p a t i a l   r e d u c t i o n   C o n v 7   3   ×   3   1   6   ×   6   ( 2 5 6   f e a t u r e   m a p )   2 9 5 , 1 6 8   F i n a l   f e a t u r e   ma p   g e n e r a t i o n   GAP   6   ×   6   N / A   2 5 6   f e a t u r e   ma p   0   I n t e r f a c e   t o   F M M N N   2 5 6   f e a t u r e   m a p           Fig u r e  5 .   A  th r ee - d im e n s io n al   h y p er b o x       T h e  co m b i n ed   f u zz y   s et  class if y in g   th e   K th   p atter n   class ,   ,   is   d ef in ed   b y   a p p ly in g   th e  d ef in itio n   o f   a  h y p er b o x   f u zz y   s et   as in   ( 7 ) .     = ∪ ∈     ( 7 )     W h er e    is   th e  n u m b er   o f   s et  h y p er b o x es  lin k e d   to   class   .  T h e   in d e x   s et  o f   th o s e  h y p er b o x es   ass o ciate d   with   class   .   A  k ey   asp ec t  o f   t h is   m eth o d   in v o lv es  id en tify i n g   an d   a d ju s tin g   class   b o u n d ar ies,  as  d ep icted     in   Fig u r e  6 .           Fig u r e  6 .   T h e  d ec is io n   b o u n d a r y   cr ea ted   b y   FMM       I n   FMM ,   if   two   h y p e r b o x es  o f   th e  s am e  class   o v er lap ,   n o th in g   will  h ap p en ,   o n   th e  o th er   h an d   if   o v er lap p i n g   o cc u r s   b etwe en   d if f er en t  class es ,   th en   a  co n tr a ctio n   p r o ce s s   is   in itiated .   T h e   d eg r ee   to   wh ich   a   p atter n   b elo n g s   to   a  h y p er b o x   is   m ea s u r ed   b y   th e  m em b er s h ip   f u n ctio n   ( ℎ ) .   T h e  m em b er s h i p   f u n ctio n   is   d ef in ed   as   ( 8 ) .   m ax   p o i n t     mi n   p o i n t     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       F a cia l e mo tio n   r ec o g n itio n   th r o u g h   a r tifi cia l  in tellig en ce   ( A n a s   Qu teis h a t )   4705   ( ℎ ) = 1 2 ∑ [  ( 0 , 1 −  ( 0 , ( 1 , ℎ −  ) ) ) = 1 + ( 0 , 1 −  ( 0 , ( 1 ,  − ℎ ) ) ) ]   ( 8 )     T h e  co n tr ac tio n   an d   e x p an s io n   p r o ce s s es  u s e   th e  lear n in g   a lg o r ith m   in   FMM .   T h e  lea r n i n g   p r o ce s s   in   FMM   is   a  s u p er v is o r   p r o ce s s   wh er e  a  p air   o f   in p u t  v ec to r s   an d   an   ass o ciate d   class   is   g iv en   { ℎ , ℎ }.   T h e  lear n in g   p r o ce s s   b eg in s   b y   cr ea tin g   n ew  h y p e r b o x es  f o r   ea ch   class ,   as  th e  tr ain in g   p atter n s   ar e  p r esen ted   to   th e  n etwo r k ,   eith er   n ew  h y p er b o x es  ar e  cr ea ted   o f   th e  c u r r e n t  h y p er b o x es   ar e  ex p a n d ed   a n d   co n tr ac ted .   T h is   is   co n tr o lled   b y   th e  s ize  o f   t h e   h y p er b o x   an d   t h e  n u m b er   o f   class es  th e  d ata  is   as s o ciate d   with .   T h e  ex p a n s io n   cr iter ia  is   r estricte d   b y   a  r e q u i r em en t th at  as in   ( 9 ) .      ≥ ∑ ( ma x (  , ℎ ) − min (  , ℎ ) ) = 1   ( 9 )     W h er e  0 ≤ ≤ 1   is   th e  h y p er b o x   s ize.   Sh o u ld   n o   h y p e r b o x   b e   f o u n d   to   m ee t  t h e  ex p an s io n   cr iter i a,   a  n ew   h y p er b o x   is   cr ea ted   i n   th e  n et wo r k .   C lass es  ca n   b e  f o r m ed   th at  ar en ' t  lin ea r ly   s ep ar ab le  t h r o u g h   th is   g r o wth   p r o ce s s .   New   class es  ca n   b e   ad d e d   with o u t  r etr ain in g .   Ov er lap p in g   is   a   p o s s ib ilit y   wh en   ex p an s io n   is   p r esen ted .   T o   s o lv e   th is   is s u e,   an   o v e r lap   test   is   co n d u cte d ,   an d   if   th e  o v er lap   o cc u r r ed   b etwe en   d if f er e n t   class es,  th en   co n tr ac tio n   is   d o n e;  o th er wis e,   th er e  is   n o   n ee d   to   p er f o r m   a n y   o p er atio n .   Alg o r ith m   1   s h o ws th e  p s eu d o   co d e  f o r   th e  FMM NN.       Alg o r ith m   1 .   Ps eu d o   co d e  f o r   th e  FMM NN   Step 1: Initialization   Initialize an empty hyperbox set  ℋ = ∅     Step 2: For each training sample ( , ) ∈                Membership Evaluation: Compute membership value of  to all hyperboxes in  ℋ that  belong to class                 Hyperbox Selection: Select the hyperbox  ℎ ∗ with the highest membership value                Expansion Check: If expanding  ℎ ∗ with  satisfies the size constraint:   max (  −  ) ≤ ∀                  then expand the hyperbox, else, create a new hyperbox with                                                                  = , =                Overlap Test: Check for overlaps between the expanded hyperbox and hyperboxes  of other classes                Contraction: If overlap exists, apply contraction rules to eliminate overlap  while minimizing distortion   Step 3: Repeat   Continue until all samples are processed   Step 4: Return   Return the final set of hyperboxes  ℋ       W h en   d esig n in g   a  FMM NN  th er e  ar e  s ev er al   h y p er p ar a m eter s   th at  n ee d   to   b e  c h o s en .   T h e  m o s t  cr itical  h y p er p ar a m eter   is   th e  h y p er b o x   s ize  θ.   As m en tio n e d   ab o v e  θ  ca n   b e  an y   v alu e  f r o m   0   to   1 .   W h en   θ  is   v er y   s m all  ( a  v al u e  clo s e  t o   0 ) ,   th e   n etwo r k   will  ten d   to   c r ea te  a  h y p er b o x   f o r   ea ch   in p u t  s am p le,   th is   will   ca u s e  o v er f itti n g   in   th e  n etwo r k .   On   th e  o th er   h a n d ,   wh en   θ   is   lar g e ,   th e  n etwo r k   will  b e  s m aller   an d   f aster   to   lear n   b u t  lo s es  th e   ab ilit y   to   co r r ec tly   class if y   p atter n s   in   o th er   wo r d s ,   t h e  n etwo r k   is   o v er f itted .   T h e  m o s t  co m m o n l y   u s ed   s ize  f o r   th e  h y p er b o x es  is   0 . 0 5 ,   th is   s ize  is   co n s id er ed   m o d er ate ,   s o   th e   n etwo r k   ca n   lear n ,   an d   h y p er b o x es  will  b e  cr ea t ed ,   ex p a n d ed ,   an d   co n tacte d   ac co r d in g l y .   T h e   s ec o n d   h y p er p ar am eter   is   th e   s en s itiv ity   p ar am eter   γ .   T h e   p ar am eter   is   u s ed   in   th e   m em b er s h ip   f u n ctio n ;   it  c o n tr o ls   h o w  f ast  th e  m em b er s h ip   v alu e   d ec r ea s es  wh en   th e   in p u t  lies   o u ts id e  a   h y p er b o x   b o u n d a r y .   T h e   v alu e  o f   γ   v ar ies  b etwe en   0 . 5   an d   5 .   I n   th is   p a p er   γ   =   1 ,   s in ce   th is   is   th e  ty p ical  v alu e  c h o s en   in   th e  liter atu r e.       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  ex p er im en ts   co n d u cted   wer e  b ased   o n   th e  FER2 0 1 3   d ataset,   wh ich   was  in tr o d u ce d   as    p ar t  o f   an   in ter n atio n al  co n f er en ce   o n   m ac h i n e  lear n in g   r ep r esen tatio n - lear n in g   ch allen g e  an d   m a d e  p u b lic  in   2013   [ 2 0 ] .   T h e  d ataset  co n ta in s   3 5 , 8 8 7   g r ay s ca le  f ac e  im ag es  s ized   4 8   ×   4 8   p ix els,  l ab elled   with   s ev en   em o tio n   class es:  an g er ,   d is g u s t,  f ea r ,   h ap p in ess ,   s ad n ess ,   s u r p r is e,   an d   n eu t r al.   I m a g es  wer e  g ath er ed   f r o m   th e  web   an d   au to m atica lly   r e g is ter ed   s o   t h at  f ac es   ar e  a p p r o x im ately   ce n ter ed .   T h e   o r ig i n al  d escr ip tio n   an d   d ataset  s tati s tics   ( p er - class   co u n ts )   ar e  r ep o r ted   in   t h e  ch al len g e  p ap e r /an n o u n ce m e n t.  FER2 0 1 3   b ec am e   a     d e  f ac to   b en ch m a r k   f o r   d ee p   lear n in g   FER  wo r k   b ec au s e  it  is   lar g e,   r ea lis tic,   an d   ea s ily   ac ce s s ib le.   T h es e   q u alities   m ad e  it  a  co m m o n   te s tb ed   f o r   c o n v o lu tio n al  a r ch it ec tu r es,  tr an s f er   lear n in g ,   an d   d ata - au g m en tatio n   s tr ateg ies  [ 2 1 ] .   T o   f u r th e r   im p r o v e  th e  d ataset,   av o id   th e  r i s k   o f   o v er f itti n g ,   wh ic h   is   a  c o m m o n   is s u e  with   d atasets   tr ain ed   o n   lim ited   d atasets ,   an d   to   en h an ce   th e  m o d el’ s   r o b u s tn ess   to   v ar iatio n s   in   f ac ial  p o s es  an d   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.  15 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 2 6 :   4 7 0 0 - 4 7 1 0   4706   lig h tin g ,   a  s et  o f   d ata  au g m e n tatio n   tech n iq u es is   ap p lied   to   th e  tr ain in g   s et  [ 2 2 ] .   T a b le  2   s h o ws th e  g eo m etr ic   an d   p h o to m etr ic  tr a n s f o r m atio n s   ap p lied   r a n d o m l y   to   ea ch   tr ain in g   im ag e  a f ter   ea ch   e p o ch .       T ab le  2 .   Au g m en tatio n   tec h n i q u es a p p lied   A u g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e   P a r a me t e r / r a n g e   P u r p o se   R a n d o m  h o r i z o n t a l   f l i p   P   =   0 . 5   S i mu l a t e s f a c e s   l o o k i n g   i n   t h e   o p p o s i t e   d i r e c t i o n ,   i n c r e a si n g   p o s e   i n v a r i a n c e   R a n d o m r o t a t i o n   ± 1 0   d e g r e e s   A c c o u n t s   f o r   s l i g h t   h e a d   t i l t s a n d   m i n o r   p o s e   v a r i a t i o n s   R a n d o m w i d t h / h e i g h t   sh i f t   ±   0 . 1   ( 1 0 %   o f   t o t a l )   S i mu l a t e s m i n o r   mi s a l i g n me n t s i n   f a c e   d e t e c t i o n / c r o p p i n g   R a n d o m  z o o m   0 . 9   t o   1 . 1   S i mu l a t e s  v a r i a t i o n s   i n   d i s t a n c e   f r o m  t h e   c a mera   B r i g h t n e ss  a d j u s t me n t   ±   0 . 2   I n c r e a ses  r o b u s t n e ss  t o   v a r y i n g   l i g h t i n g   c o n d i t i o n s       T h e  au g m en tatio n   will  n o t   af f ec t  th e  t o tal  n u m b er   o f   im ag es  in   th e   d ataset,   in s tead ,   ev e r y   tim e   an   im ag e  is   p r esen ted   in   a   n ew  ep o ch ,   a   r an d o m   tr a n s f o r m ati o n   is   ap p lied   t o   th is   im ag e .   T h is   g u ar an tees  th e   C NN  n ev er   s ee s   th e  s am e  im a g e  twice.   T h e  d ataset   was  d iv id ed   in to   two   s ets,  8 0 %  o f   th e   d ata  was  u s ed   f o r   tr ain in g   ( 2 8 , 7 0 9   s am p les,  d iv i d ed   in   ev e n   p r o p o r tio n s   b etwe en   s ev en   class es)  an d   2 0 %  o f   th e  d ata  f o r   test in g .   Sev er al  to o ls   a n d   tech n iq u es  wer e  u s ed   in   th e   m o d el  tr ai n in g   p r o ce s s ;  a n ac o n d a   in teg r ated   d e v elo p m e n t   en v ir o n m en t  ( I DE )   was  u s ed   to   im p lem e n t  th e   FMM DNN.   Op en C V  lib r a r y   was   u s ed   t o   in clu d e   th e   Haa r   ca s ca d e  alg o r ith m ,   an d   th e   f u l ly   co n n ec ted   n etwo r k   was  r ep l ac ed   b y   th e   FMM NN.   T h e  F MM NN  was  s et  to   a  h y p er b o x   s ize  o f   0 . 0 5 .   T h e  m o d el  was  tr ain ed   an d   test ed   1 0   tim es,  th e  co n f u s io n   m at r ix   f o r   t h e  av er a g e   r esu lts   is   s h o wn   in   T ab le  3 .       T ab le  3 .   C o n f u s io n   m atr ix   f o r   th e  FER2 0 1 3   d ataset   Tr u e / P r e d i c t e d   A n g r y   D i sg u st   F e a r   H a p p y   S a d   S u r p r i s e   N e u t r a l   R e c a l l   ( %)   A n g r y   5 7 4 . 8   4 7 . 9   1 2 4 . 5 4   2 8 . 7 4   5 7 . 4 8   2 8 . 7 4   9 5 . 8   60   D i sg u st   5 . 5 5   6 7 . 7 1   6 . 6 6   2 . 2 2   1 5 . 5 4   3 . 3 3   9 . 9 9   61   F e a r   1 1 2 . 6 4   3 0 . 7 2   6 1 4 . 4   3 0 . 7 2   1 1 2 . 6 4   6 1 . 4 4   6 1 . 4 4   60   H a p p y   5 3 . 2 2   1 7 . 7 4   3 5 . 4 8   1 5 9 6 . 6   3 5 . 4 8   1 7 . 7 4   1 7 . 7 4   90   S a d   1 3 7 . 1 7   2 4 . 9 4   8 7 . 2 9   3 7 . 4 1   7 7 3 . 1 4   3 7 . 4 1   1 4 9 . 6 4   62   S u r p r i s e   3 3 . 2 8   1 6 . 6 4   9 1 . 5 2   2 4 . 9 6   1 6 . 6 4   6 3 2 . 3 2   1 6 . 6 4   76   N e u t r a l   1 3 5 . 5 2   3 6 . 9 6   2 4 . 6 4   3 6 . 9 6   7 3 . 9 2   3 6 . 9 6   8 8 7 . 0 4   72   P r e c i s i o n   ( %)   42   67   48   90   48   78   53         T h e  co n f u s io n   m atr ix   r ev ea ls   d is tin ct  p atter n s   o f   m is class if icatio n   th at  a r e  c o m m o n   in   th e  FER   s y s tem s ,   th is   p r o v id es  a   d ee p er   u n d er s tan d in g   o f   th e   m o d e l’ s   d ec is io n   b o u n d ar y .   T h e   m o d el  s h o ws  th at   th e  h ap p y   em o tio n   h as  th e  h ig h es t  ac cu r ac y   s in ce   a r o u n d   2 5 %  o f   th e  im a g es  ar e  o f   h a p p y   e m o tio n   th is   g a v e  th e   m o d el  lar g e  n u m b e r   o f   t r ain in g   s am p les.  On   th e   o th er   h a n d ,   d is g u s t  h a d   th e   lo west  n u m b e r   o f   s am p les  in   th e   d ataset  with   a  p er ce n tag e  o f   1 . 5 %  o f   t h e  3 5 8 8 7   im ag es.  T h e  m o d el  class if ied   d is g u s t  w ith   an   ac cu r ac y   o f   6 1 %  wh ich   is   s im ilar   to   th e  o th er   em o tio n s .   T h is   s h o ws  th at  th e  m o d el  is   n o t  af f ec ted   b y   th e  lo w  n u m b er   o f   s am p les,  th is   is   d u e  to   th e  u s e  o f   au g m en tatio n   in   th e  d ataset .     T o   f u r th er   an aly ze   th e   p er f o r m an ce   o f   t h e  m o d el  r ec all ,  p r ec is io n ,   an d   F1 - s co r e  a r e  u s ed .   T h ese  q u an titi es a r e  d ef in e d   as f o llo ws.   i)   R ec all:  th e  r atio   o f   co r r ec t  p r e d ictio n s   f o r   a  s p ec if ic  em o tio n   to   th e  to tal  n u m b er   o f   im ag es   th at  ac tu ally   b elo n g   t o   th at  em o tio n .   R ec all  is   d ef in ed   as ( 1 0 ) .       =         +       ( 1 0 )     ii)   Pre cisi o n :  th e  r atio   o f   c o r r ec t   p r ed ictio n s   f o r   a   s p ec if ic  em o tio n   to   t h e  to tal  n u m b e r   o f   p r ed ictio n s   th at  wer e  class if ied   as b elo n g in g   t o   th at  em o tio n   [ 2 3 ] .   Pre cisi o n   is   d ef in ed   as ( 1 1 ) .       =         +       ( 1 1 )     iii)   F1 - s co r e:  r ep r esen ts   th e  h ar m o n ic  m ea n   o f   p r ec is io n   an d   r e ca ll,  an d   is   u s ed   as  a  p er f o r m an ce   m etr ic  t o   ev alu ate  class if icatio n   m o d els with   im b alan ce d   d ataset.   I t is  d ef in ed   as ( 1 2 ) .     1 − s c or e = 2   ×      ×       +      ( 1 2 )     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       F a cia l e mo tio n   r ec o g n itio n   th r o u g h   a r tifi cia l  in tellig en ce   ( A n a s   Qu teis h a t )   4707   T ab le  4   s h o ws  th e  p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e  f o r   th e   FER  d ataset.   T h e  F1 - s co r e  is   u s ed   to   ev alu ate  th e  p er f o r m an ce   o f   class if icatio n   m o d els.  Sin ce   t h e  FER2 0 1 3   d ataset   is   an   im b alan ce d   d ataset,     th e  r esu lts   in   t h e  co n f u s io n   m atr ix   will  n o t  r ef lect   th e  f u ll  s to r y   b e h in d   th e  r esu lts .   T h e  p r o p o s ed   m o d el  ac h iev es  ex ce p tio n al  p er f o r m an ce   o n   h ap p y   ( 9 0 %  r ec all,   9 0 %  p r ec is io n ,   an d   9 0 %  F1 - s co r e)   an d   s tr o n g   p er f o r m an ce   o n   s u r p r is e  ( 7 6 %  r ec all,   7 8 %  p r ec is io n ,   an d   7 7 %  F1 - s co r e) .   T h ese  em o tio n s   ar e  ch ar ac ter ized   b y   h ig h l y   d is tin ct  an d   ea s ily   r ec o g n izab le  f ac ial  ac tio n   u n its   ( AUs):  f o r   in s tan ce ,   h ap p y   h as  ch ee k   r aiser   ( AU6 )   an d   lip   co r n e r   p u ller   ( AU1 2 ) ,   wh ile  s u r p r is e  h as  i n n er   b r o w  r aiser   ( AU1 ) ,   o u ter   b r o w  r aiser   ( AU2 ) ,   an d   u p p er   lid   r aiser   ( AU5 ) .   T h e  C NN  f ea tu r e  ex tr ac to r   s u cc ess f u lly   is o lates  th ese  u n iq u e  f ea tu r es,  r esu ltin g   in   a  well - s ep ar ated   h y p er b o x   i n   th e  FMM NN  f ea tu r e  s p ac e.       T ab le  4 .   C lass if icatio n   r esu lts   o f   th e  p r o p o s ed   m o d el   Emo t i o n   P r e c i s i o n   ( %)   R e c a l l   ( %)   F1 - sc o r e   ( %)   A n g r y   42   60   49   D i sg u st   67   61   64   F e a r   48   60   53   H a p p y   90   90   90   S a d   48   62   54   S u r p r i s e   78   76   77   N e u t r a l   53   72   61       On e  ca n   also   n o tice  f r o m   T ab l es  1   an d   2   th at  th e   f ea r   an d   s u r p r is e  em o tio n s   h av e  s ig n if ica n t o v er lap ,   th is   is   o b v io u s   s in ce   th e   m o d e l  m is class if ied   9 1 . 5 2   f ea r   s am p les  as  s u r p r is e  s am p les.  T h is   ca n   b e   ju s tifie d   b y   lo o k in g   at  th e  b io lo g ical   asp ec ts   o f   b o t h   f ea r   an d   s u r p r is e  em o tio n s .   B o th   em o tio n s   s h ar e   k ey   AUs,  n o tab l y   AU1   an d   AU2 ,   wh ic h   ca u s e  t h e  ey es  to   wid en .   T h e   p r im a r y   d if f er en ce   lies   in   th e   m o u th   s h ap e  ( s tr etch e d   in   f ea r ,   d r o p p ed   jaw  in   s u r p r is e ) .   T h e   lo w - r eso lu tio n   4 8   ×  4 8   im ag es,  c o m b in e d   with   th e   i n h er en t   s u b tlety   o f   th ese  d if f er en ce s ,   lead   to   o v er l ap p in g   f ea t u r e  v ec to r s   in   th e  2 5 6   s p ac e.   T h is   in   tu r n   s u g g ests   th at  th e  FMM NN   h y p er b o x es  f o r   f ea r   an d   s u r p r is e  ar e  ad jace n t  o r   s lig h tl y   in ter s ec t  in   th e  f ea tu r e  s p ac e,   r ef lectin g   th e  am b ig u ity   o f   th e  in p u t d ata   its elf .   T h e  class es  an g r y   ( 4 2 %  p r ec is io n ) ,   f ea r   ( 4 8 %  p r ec is io n ) ,   a n d   s ad   ( 4 8 %  p r e cisi o n )   ex h ib it  th e  lo west  p r ec is io n   s co r es.  T h is   in d icate s   th at  th e  m o d el  f r eq u en tly   m i s class if ies o th er   em o tio n s   as th ese  th r ee .   A  clo s er   lo o k   at   th e   an g r y   e m o tio n   o n e  ca n   n o tice  t h at  th e   m o d el  m is class if ies  1 3 7 . 1 7   s ad   s am p les  an d   1 1 2 . 6 4   f ea r   s am p les  as  an g r y .   T h is   is   lik ely   d u e   to   th e   s h ar ed   p r esen c e  o f   b r o w  lo wer e r   ( AU4 )   i n   b o th   a n g r y   a n d   s ad   ex p r ess io n s ,   an d   th e   g en e r al  in ten s ity   o f   n e g ativ e  em o ti o n s .   Similar ly ,   in   th e  s ad   e m o tio n   th e  m o d e l   m is class if ies  1 4 9 . 6 4   n eu tr al  s am p les  as  s ad .   T h is   is   a  co m m o n   c h allen g e,   as  a  " n eu tr al "  f ac e  with   s lig h t   f atig u e  o r   r elax atio n   ca n   b e  e asil y   co n f u s ed   with   a  lo w - in ten s ity   " s ad "  ex p r ess io n ,   esp ec ially   in   th e  ab s en ce   o f   d y n am ic  in f o r m atio n .   T o   f u r th er   th e  o v er all  ac cu r a cy   o f   th e  s y s tem   co m p ar ed   with   ac cu r ac ies  f r o m   th e  liter atu r e  ar e   s h o wn   in   T ab le  5 .   T h e  r esu lts   s h o w  th at  th e  p r o p o s ed   d ee p   FMM   clas s if icatio n   s y s tem   g av e  r esu lts   th at   ar e   v er y   n ea r   to   th e  r esu lts   p u b lis h ed   in   th e   liter atu r e.   T h is   s h o ws  th at  wh en   o th er   v e r s io n s   o f   th e   FMM NN  ar e  u s ed   th e  r esu lts   will  im p r o v e,   as  th e  n ewe r   v er s io n s   o f   th e   n etwo r k   h a v e  h i g h er   ac cu r ac y   an d   h a v e  th e   ab ilit y   to   ex p lain   th e   o b tain e d   r esu lts .       T ab le  5 .   Per f o r m an ce   co m p a r is o n   b etwe en   o b tain ed   r esu lts   a n d   p u b lis h ed   r esu lts   P a p e r / M o d e l   Te st   a c c u r a c y   ( %)   P r e c i s i o n   ( %)   R e c a l l   ( %)   F1 - sc o r e   ( %)   R e sN e t 1 5 2   [ 2 0 ]   39   69   68   68   VGG - 19  [ 2 0 ]   44   71   72   70   Tr a n sf e r   l e a r n i n g   ( A l e x N e t )   [ 2 4 ]   66   -   -   -   D e e p e r   C N N   [ 2 5 ]   75   -   -   -   R e si d u a l   a t t e n t i o n   ( R A N )   [ 2 6 ]   72   -   -   -   S e l f - c u r e   n e t w o r k   ( S C N )   [ 2 7 ]   89   -   -   -   F M M D N N   71   61   69   64       As  ex p lain ed   ea r lier ,   t h e  p a p er   in tr o d u ce s   th e  FMM NN  in s tead   o f   th e  s o f tm a x   lay er ,   th e  m ain   ad v an tag e   o f   u s in g   th e   FMM NN  is   th e  g e o m etr ic  in te r p r et ab ilit y   an d   a  r o b u s t  m ec h an is m   f o r   u n ce r tain ty   q u an tific atio n   in   th e  class if icatio n   p r o ce s s .   T h e  C NN  is   co n s id er ed   a   b lack   b o x   s in ce   weig h t  m atr ices  ar e   o p aq u e .   T h e  FMM NN  o n   th e   o th er   h a n d ,   in tr o d u c es  g eo m et r ical  in ter p r etab ilit y   to   h an d le   th e  u n ce r tain t y   o f   th e  class if icatio n   p r o ce s s .   E ac h   class   is   p r esen ted   at  least  o n e  h y p e r b o x ,   an d   a  d ec is io n   b o u n d ar y   is   cr ea ted   b etwe en   th ese  h y p er b o x es.  Fu r th er m o r e,   s in ce   th e  h y p er b o x es  ar e  b o u n d ed   b y   m i n im u m   an d   m ax im u m   p o in ts   f u zz y   if - th en   r u les ca n   b e  ex tr ac ted   to   ju s tify   th e  r ese ar ch   d ec is io n 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.  15 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 2 6 :   4 7 0 0 - 4 7 1 0   4708   I n   th e  s o f tm ax   class if ier   u n ce r tain ty   is   in f er r ed   f r o m   th e  p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n ,   h o wev er ,   in   FMM NN,   u n ce r tain ty   is   ex p licitly   q u an tifie d   b y   th e   f u zz y   m em b er s h ip   f u n ctio n ,   w h ich   q u an tifie s   th e  d eg r ee   to   wh ich   a n   in p u t  f ea tu r e  v e cto r   b elo n g s   to   a   h y p er b o x .   T o   f u r th er   illu s tr ate  th is   p o in t,  two   s am p les  ar e   s tu d ied   f r o m   th e  d ataset  s h o wn   in   T ab le  6 .   T h e  f ir s t  s am p le  is   a  c lear   s am p le  with   a   tr u e  class   “ h ap p y ”,   th is   s am p le  th e  s o f tm ax   p r o b ab i lity   was  0 . 9 8   an d   th e  FM MN N  m em b er s h ip   was  0 . 9 9   f o r   th e  m a x im u m   m em b er s h ip .   T h e  s ec o n d   s am p le  was  an   am b ig u o u s   s am p le,   in   th is   s am p le  th e  s o f tm ax   g av e  a   m ax im u m   p r o b a b ilit y   o f   0 . 5 5 ,   wh ile  th e  FMM NN  m em b er s h ip   was  0 . 4 8   f o r   t h e  co r r ec t  class   ( f ea r )   an d   0 . 4 5   f o r   wr o n g   f ea tu r e.   T h is   h i g h   co m p etitio n   b etwe en   th e  class es p r o v id es  a  m o r e  tr a n s p ar en t m ea s u r e   o f   u n ce r tain ty .         T ab le  6 .   C o m p a r is o n   b etwe en   s o f tm ax   an d   FMM NN  u n ce r ta in ty   h an d lin g   S a mp l e   Tr u e   c l a ss   S o f t M a x   m a x   p r o b a b i l i t y   F M M N N   ma x   me mb e r sh i p   F M M N N   s e c o n d   ma x   m e mb e r sh i p   C l e a r   sa mp l e   H a p p y   0 . 9 8   ( h a p p y )   0 . 9 9   ( h a p p y )   0 . 0 1   ( n e u t r a l )   A mb i g u o u s s a mp l e   F e a r   0 . 5 5   ( f e a r )   0 . 4 8   ( f e a r )   0 . 4 5   ( su r p r i se)       4.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen te d   a  d ee p   le ar n in g   n e u r al  n etwo r k   b ased   o n   C NN   an d   FMM .   T h e  s o f tm a x   lay er   in   th e  C NN  was  r ep lace d   b y   an   FMM NN .   T h e  p r o p o s ed   n etw o r k   will  u s e  th e   ex tr ac ted   f ea t u r es  f r o m   t h e  C NN  an d   cr ea te  a n d   r ef in e  h y p e r b o x es.  T h e  c r ea ted   h y p e r b o x es   ar e  th en   ex p a n d ed   an d   co n tr ac ted   ac co r d i n g   to   th eir   ass o ciate d   class e s .   T h e  p r o p o s ed   n etwo r k   is   test ed   o n   th e  FER   d ataset.   T h e  r esu lts   o b tain ed   s h o w  th a t   th e  p r o p o s ed   n etwo r k   ca n   d et ec t  em o tio n s   in   p ictu r es  with   g o o d   ac cu r ac y .   Fu r th er m o r e,   o th er   ty p es  o f   FMM   n eu r al  n etwo r k s   ca n   b e  u s ed   t o   im p r o v e  th e  r esu lts   in   f u tu r e   wo r k ,   an d   o th er   d atasets   ca n   b e  u s ed   to   tr ain   th e   p r o p o s ed   n etwo 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 R  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 e  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 e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   An as Qu teis h at   ✓   ✓   ✓   ✓       ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓     Mo h am m ad   Hass an     ✓       ✓   ✓     ✓     ✓   ✓         Ash r af   Al  Sh ar ah   ✓     ✓   ✓     ✓         ✓   ✓         Ah m e d   Qu tais h at             ✓     ✓     ✓             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 e  d ata  th at  s u p p o r t  th e  f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e  o p en ly   av ailab le  in   Kag g le  at   h ttp s ://www. k ag g le. co m /d atasets /m s am b ar e/f er 2 0 1 3 .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   J.  P u st e j o v sk y   a n d   N .   K r i s h n a sw a m y ,   “ Emb o d i e d   h u ma n   c o m p u t e r   i n t e r a c t i o n , ”   K I   -   K ü n st l i c h e   I n t e l l i g e n z ,   v o l .   3 5 ,   n o .   3 – 4 ,     p p .   3 0 7 – 3 2 7 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 3 2 1 8 - 021 - 0 0 7 2 7 - 5.   [ 2 ]   Z.   L y u ,   “ S t a t e - of - t h e - a r t   h u ma n - c o mp u t e r - i n t e r a c t i o n   i n   m e t a v e r se, ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   H u m a n – C o m p u t e r   I n t e r a c t i o n ,    v o l .   4 0 ,   n o .   2 1 ,   p p .   6 6 9 0 – 6 7 0 8 ,   N o v .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 1 0 4 4 7 3 1 8 . 2 0 2 3 . 2 2 4 8 8 3 3 .   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       F a cia l e mo tio n   r ec o g n itio n   th r o u g h   a r tifi cia l  in tellig en ce   ( A n a s   Qu teis h a t )   4709   [ 3 ]   Z.   Lv ,   F .   P o i e si ,   Q .   D o n g ,   J.   L l o r e t ,   a n d   H .   S o n g ,   “ D e e p   l e a r n i n g   f o r   i n t e l l i g e n t   h u m a n – c o m p u t e r   i n t e r a c t i o n , ”   A p p l i e d   S c i e n c e s ,  v o l .   1 2 ,   n o .   2 2 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 2 2 2 1 1 4 5 7 .   [ 4 ]   J.  L i u ,   “ C h a t G P T :   p e r s p e c t i v e s  f r o m   h u ma n – c o mp u t e r   i n t e r a c t i o n   a n d   p s y c h o l o g y , ”   Fr o n t i e rs   i n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   7 ,   Ju n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f r a i . 2 0 2 4 . 1 4 1 8 8 6 9 .   [ 5 ]   I .   N a f i sah   e t   a l . ,   “ D e e p   l e a r n i n g - b a sed   f e a t u r e   s e l e c t i o n   f o r   d e t e c t i o n   o f   a u t i sm  s p e c t r u m  d i so r d e r , ”   Fr o n t i e rs  i n   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   8 ,   J u n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f r a i . 2 0 2 5 . 1 5 9 4 3 7 2 .   [ 6 ]   I .   G o o d f e l l o w ,   Y .   B e n g i o ,   a n d   A .   C o u r v i l l e ,   D e e p   l e a r n i n g .   C a m b r i d g e ,   U n i t e d   K i n g d o m:   M I T  P r e ss,  2 0 1 6 .   [ 7 ]   S .   A l Zu ’ b i   e t   a l . ,   “ A   n o v e l   d e e p   l e a r n i n g   t e c h n i q u e   f o r   d e t e c t i n g   e mo t i o n a l   i m p a c t   i n   o n l i n e   e d u c a t i o n , ”   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   1 1 ,     n o .   1 8 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 1 1 8 2 9 6 4 .   [ 8 ]   M .   K h a n   e t   a l . ,   “ A   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h   f o r   f a c i a l   e m o t i o n s   r e c o g n i t i o n   u si n g   p r i n c i p a l   c o m p o n e n t   a n a l y si s a n d   n e u r a l   n e t w o r k   t e c h n i q u e s, ”   T h e   Ph o t o g ra m m e t r i c   Re c o r d ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 8 0 ,   p p .   4 3 5 – 4 5 2 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 1 1 / p h o r . 1 2 4 2 6 .   [ 9 ]   H .   S .   G i l l   a n d   B .   S .   K h e h r a ,   “ A n   i n t e g r a t e d   a p p r o a c h   u si n g   C N N - R N N - LSTM   f o r   c l a ssi f i c a t i o n   o f   f r u i t   i mag e s,”   M a t e ri a l s   T o d a y :   Pro c e e d i n g s ,   v o l .   5 1 ,   p p .   5 9 1 – 5 9 5 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . ma t p r . 2 0 2 1 . 0 6 . 0 1 6 .   [ 1 0 ]   S .   A l g h y a l i n e ,   “ O p t i m i se d   C N N   a r c h i t e c t u r e s  f o r   h a n d w r i t t e n   A r a b i c   c h a r a c t e r   r e c o g n i t i o n , ”   C o m p u t e rs,   M a t e r i a l s  &  C o n t i n u a ,  v o l .   7 9 ,   n o .   3 ,   p p .   4 9 0 5 – 4 9 2 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 2 6 0 4 / c mc . 2 0 2 4 . 0 5 2 0 1 6 .   [ 1 1 ]   Y .   Zh a n g   e t   a l . ,   “ C a r r y i n g   o u t   C N N   c h a n n e l   p r u n i n g   i n   a   w h i t e   b o x , ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   N e u r a l   N e t w o r k s  a n d   L e a rn i n g   S y s t e m s ,   v o l .   3 4 ,   n o .   1 0 ,   p p .   7 9 4 6 – 7 9 5 5 ,   O c t .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN N LS . 2 0 2 2 . 3 1 4 7 2 6 9 .   [ 1 2 ]   K .   S h a h e e d   e t   a l . ,   “ D S - C N N :   A   p r e - t r a i n e d   X c e p t i o n   m o d e l   b a se d   o n   d e p t h - w i s e   se p a r a b l e   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   f i n g e r   v e i n   r e c o g n i t i o n , ”   E x p e rt   S y st e m s w i t h   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 9 1 ,   A p r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e sw a . 2 0 2 1 . 1 1 6 2 8 8 .   [ 1 3 ]   T.   P e a r c e ,   A .   B r i n t r u p ,   a n d   J .   Z h u ,   “ U n d e r st a n d i n g   s o f t ma x   c o n f i d e n c e   a n d   u n c e r t a i n t y , ”   2 0 2 1 ,  a rX i v : 2 1 0 6 . 0 4 9 7 2 .   [ 1 4 ]   P .   K .   S i m p s o n ,   “ F u z z y   m i n - m a x   n e u r a l   n e t w o r k s   -   p a r t   1 :   c l a ss i f i c a t i o n ,”  I EEE  T ra n s a c t i o n s   o n   N e u ra l   N e t w o rks ,   v o l .   3 ,   n o .   5 ,     p p .   7 7 6 – 7 8 6 ,   1 9 9 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 7 2 . 1 5 9 0 6 6 .   [ 1 5 ]   P .   K .   S i m p s o n ,   “ F u z z y   mi n - ma x   n e u r a l   n e t w o r k s  -   p a r t   2 :   c l u s t e r i n g , ”   I EEE  T r a n sa c t i o n s   o n   F u zzy   S y s t e m s ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,     F e b .   1 9 9 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TFU ZZ. 1 9 9 3 . 3 9 0 2 8 2 .   [ 1 6 ]   T.   R .   C h a v a n   a n d   A .   V .   N a n d e d k a r ,   “ A   c o n v o l u t i o n a l   f u z z y   mi n - ma x   n e u r a l   n e t w o r k , ”   N e u ro c o m p u t i n g ,   v o l .   4 0 5 ,   p p .   6 2 – 7 1 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m. 2 0 2 0 . 0 4 . 0 0 3 .   [ 1 7 ]   W .   H u a n g ,   M .   S u n ,   L .   Z h u ,   S . - K .   O h ,   a n d   W .   P e d r y c z ,   “ D e e p   f u z z y   mi n – ma x   n e u r a l   n e t w o r k :   a n a l y s i s  a n d   d e si g n , ”     I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   N e u ra l   N e t w o rks   a n d   L e a r n i n g   S y s t e m s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   6 ,   p p .   8 2 2 9 – 8 2 4 0 ,   J u n .   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN N LS. 2 0 2 2 . 3 2 2 6 0 4 0 .   [ 1 8 ]   M .   K a l b h o r ,   S .   S h i n d e ,   D .   E .   P o p e s c u ,   a n d   D .   J .   H e m a n t h ,   “ H y b r i d i z a t i o n   o f   d e e p   l e a r n i n g   p r e - t r a i n e d   mo d e l s  w i t h   m a c h i n e   l e a r n i n g   c l a ss i f i e r s  a n d   f u z z y   mi n – m a x   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   c e r v i c a l   c a n c e r   d i a g n o si s , ”   D i a g n o st i c s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   7 ,   A p r .   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / d i a g n o st i c s 1 3 0 7 1 3 6 3 .   [ 1 9 ]   T.   K a t t e n b o r n ,   J.  Le i t l o f f ,   F .   S c h i e f e r ,   a n d   S .   H i n z ,   “ R e v i e w   o n   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s  ( C N N )   i n   v e g e t a t i o n     r e mo t e   se n si n g , ”   I S PR S   J o u rn a l   o f   P h o t o g r a m m e t ry   a n d   Re m o t e   S e n s i n g ,   v o l .   1 7 3 ,   p p .   2 4 – 4 9 ,   M a r .   2 0 2 1 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i sp r s j p r s . 2 0 2 0 . 1 2 . 0 1 0 .   [ 2 0 ]   P .   G i a n n o p o u l o s,   I .   P e r i k o s,   a n d   I .   H a t z i l y g e r o u d i s,   “ D e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h e s   f o r   f a c i a l   e m o t i o n   r e c o g n i t i o n :   a   c a se     st u d y   o n   F ER - 2 0 1 3 , ”   i n   Ad v a n c e s  i n   H y b r i d i z a t i o n   o f   I n t e l l i g e n t   Me t h o d s ,   C h a m,  S w i t z e r l a n d :   S p r i n g e r ,   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 16 ,    d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 319 - 6 6 7 9 0 - 4 _ 1 .   [ 2 1 ]   T.   K a n a d e ,   J .   F .   C o h n ,   a n d   Y .   T i a n ,   “ C o mp r e h e n s i v e   d a t a b a s e   f o r   f a c i a l   e x p r e ssi o n   a n a l y si s , ”   i n   Pro c e e d i n g s  F o u rt h   I EE E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   A u t o m a t i c   F a c e   a n d   G e s t u re  Re c o g n i t i o n ,   2 0 0 0 ,   p p .   4 6 – 53 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A F G R . 2 0 0 0 . 8 4 0 6 1 1 .   [ 2 2 ]   M .   R .   H a ssa n   e t   a l . ,   “ I n t e g r a t i n g   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l s   a n d   d a t a   a u g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e s  f o r   i m p r o v e d   b r e a st   c a n c e r   d e t e c t i o n , ”   J o u rn a l   o f   W i re l e ss   M o b i l e   N e t w o r k s,  U b i q u i t o u s   C o m p u t i n g ,   a n d   D e p e n d a b l e   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   2 ,   p p .   5 1 7 – 5 3 4 ,     Ju n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 5 8 3 4 6 / JO W U A . 2 0 2 5 . I 2 . 0 3 1 .   [ 2 3 ]   S .   D u ,   Y .   Ta o ,   a n d   A .   M .   M a r t i n e z ,   “ C o m p o u n d   f a c i a l   e x p r e ssi o n s  o f   e m o t i o n , ”   Pr o c e e d i n g s  o f   t h e   N a t i o n a l   A c a d e m y   o f   S c i e n c e s ,   v o l .   1 1 1 ,   n o .   1 5 ,   p p .   E1 4 5 4 – E1 4 6 2 ,   A p r .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 7 3 / p n a s. 1 3 2 2 3 5 5 1 1 1 .   [ 2 4 ]   S .   R a m a l i n g a m  a n d   F .   G a r z i a ,   “ F a c i a l   e x p r e ss i o n   r e c o g n i t i o n   u si n g   t r a n sf e r   l e a r n i n g , ”   i n   2 0 1 8   I n t e r n a t i o n a l   C a rn a h a n   C o n f e re n c e   o n   S e c u ri t y   T e c h n o l o g y   ( I C C S T ) ,   O c t .   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C C S T. 2 0 1 8 . 8 5 8 5 5 0 4 .   [ 2 5 ]   O .   A r r i a g a ,   M .   V .  - T o r o ,   a n d   P .   G .   P l ö g e r ,   “ R e a l - t i me  c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s  f o r   e m o t i o n   a n d   g e n d e r   c l a ss i f i c a t i o n , ”   i n   ES A N N   2 0 1 9   -   Pr o c e e d i n g s ,   2 7 t h   E u ro p e a n   S y m p o s i u m   o n   Art i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o rks ,   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   Ma c h i n e   L e a r n i n g ,   2 0 1 9 ,   p p .   2 2 1 – 2 2 6 .   [ 2 6 ]   T.   S h e n   a n d   H .   X u ,   “ F a c i a l   e x p r e ssi o n   r e c o g n i t i o n   b a s e d   o n   m u l t i - c h a n n e l   a t t e n t i o n   r e s i d u a l   n e t w o r k , ”   C o m p u t e r  M o d e l i n g   i n   En g i n e e ri n g   &  S c i e n c e s ,   v o l .   1 3 5 ,   n o .   1 ,   p p .   5 3 9 – 5 6 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 2 6 0 4 / c mes. 2 0 2 2 . 0 2 2 3 1 2 .   [ 2 7 ]   K .   W a n g ,   X .   P e n g ,   J .   Y a n g ,   S .   L u ,   a n d   Y .   Q i a o ,   “ S u p p r e ss i n g   u n c e r t a i n t i e s   f o r   l a r g e - sc a l e   f a c i a l   e x p r e ss i o n   r e c o g n i t i o n , ”   i n   2 0 2 0   I EEE/ C VF  C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r  Vi s i o n   a n d   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n   ( C V PR) ,   J u n .   2 0 2 0 ,   p p .   6 8 9 6 – 6 9 0 5 ,    d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R 4 2 6 0 0 . 2 0 2 0 . 0 0 6 9 3 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ana s  Q u te ish a t          re c e iv e d   h i s  B. S c .   i n   El e c tro n ic  E n g i n e e rin g   fro m   P rin c e ss   S u m a y a   Un iv e rsity   f o r  Tec h n o l o g y ,   J o rd a n   i n   2 0 0 3 .   In   2 0 0 5   h e   fin ish e d   h is   M . S c .   in   El e c tro n ic  S y ste m   De sig n   fro m   th e   Un iv e rsiti   S a in s  M a lay sia .   H e   g o t  h is  P h . D.   in   2 0 0 9   i n   Co m p u tati o n a l   In tell ig e n c e   fr o m   th e   Un i v e rsiti   S a in s   M a lay sia .   He   is  h e a d   o f   t h e   D e p a rtme n t   o f  Co m m u n ica ti o n   a n d   C o m p u ter  En g in e e rin g ,   Al - Ah li y y a   Am m a n   Un iv e rsit y .   C u rre n tl y ,   h e   is  a n   a ss o c iate   p ro fe ss o r  a t   Al - Ba lq a   Ap p l ied   Un i v e rsity .   His   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   a rti ficia l  n e u ra l   n e two r k s,  p a tt e rn   re c o g n it io n ,   in tel li g e n t  sy ste m s,  a n d   e m b e d d e d   s y ste m s.  He   h a s  p u b li s h e d   m a n y   re se a rc h   p a p e rs  in   i n tern a ti o n a l  jo u rn a ls.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :   a n a s.q u teish a t@ b a u . e d u . j o .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.