Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   13 ,  No.   3 Ma rch   201 9 , p p.   1191 ~ 1198   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 3 .pp 1191 - 1 198          1191       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Detectio n of k erato co nu s i n anteri or segm en t photograph ed  images u sing co rn ea curvatu re fe atures       Ma ri z ua n a M at Daud 1 , Wa n M im Diyan W an Z ak i 2 , Aini  Hu ssa in 3 ,  Ha li z A bdul  M u t alib 4   1 ,2,3 Cent er   for  In t egr ated  S y s te m Engi ne eri ng  and   Advanc ed   T ec h nologi es  (INT E GRA ),     Facul t y   of Engin ee ring   and   Buil t Envi ronm ent ,   N at ion al   Univ ersity   of  Mal a y s ia, M al a y s ia   4 Optom et r y   and   Vision  Scie n ce Program m e,   School  of  He althca r Sci ences,  Fa cu lty   of   Hea lt Sc i enc es,     Nati ona Unive r sit y   of  Ma lay si a, Ma lay si a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Sep   1 5 , 201 8   Re vised  D ec  2 ,  2018   Accepte D ec   19 , 201 8       Kera toc onus  is  cor n ea ecta t ic  disorder   with  c om ple ae t iol og y   and  m a y   induc m il to   seve re  visual   impairment  and   conse quent l y   dec re ase   the  qual ity   of  life.   T his  pape pr ese nt new  ker at oco nus  det ection  m e thod  using   cor neal  cur vat u r fea tur es  to  diffe ren t ia t norm al   and  ker a toc o nus  ca ses.    In  thi stud y ,   t he  e y e   i m age known  as  anteri or  segm ent ed  p hotogra phe d   images  (AS PIs are   c apt ur ed  fro m   side  vie using  sm art phone’ ca m era.  For  the   side - view   images,   the   c orne al   cur vat ur e   is  segm ent ed  using  splin e   func ti on  to  m e asure   the   cor n e al   cur va ture.  te m pla te   dis c   m et h od  is   implemente to   quant itati v ely  m ea sure  the   stee pen ing  of  the   cor n eal   cur vat ur of  the  ca pture AS PIs .   Para m et ers  obta in ed  from   thre diffe r ent  te m pla t e   disc   m et hods,  n amel y ,   non li n ea r,   ,   cro ss over   poin t,   ,   and   tri gonom et ri c,    ,   are   in vesti g at ed   to  rep r ese nt  the  m ost  suita ble   cu rva ture  fea tur e.   SV is  the emplo y ed   to  class if y   nor m al   and  ker at oc onus  e y es .   Result rev eal  th at   standalone  nonli ne ar  m et hod  give rel ia b l par ameter  with  90%  a cc u racy   in   class if ying  the  data.   How eve r,   th c la ss ifi c at io n   per form anc has   inc rea sed  to  99 . 5%  accura c y   w it the   use  of  all  combined   fea tur es  known  as  a   feature  vec tor ,   = <  ,  ,  > .   Addit iona l l y ,   cl assifi ca t ion  wi th  th e   proposed     has  succ essfull y   disti nguished   no rm al   a n d   ker at o con us  ca s es  with  sensiti vi t y   and  spec ifi c ity   ra te of  99%  and  100%,   respe ctively .   Th result port ra y   th brigh p ote ntial  of   thi s   m et hod  in   assisting  expe rts   during  ocul ar  s cre en ing  spec if i ca l l y   to  detec k era to conus  disea se.   Ke yw or ds:   An te rior  s e gme nt    Corneal  cur vatur e     Ker at ocon us     Photo gr a phed   i m ages    Tem plate  d isc   Copyright   ©   201 9   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in Aut h or :   Wan M im i Diy ana  Wab Za ki,    Ce nter fo r In te gr at e Syst em s  Enginee rin a nd Ad van ce d Tec hnol og ie s  (INT EGR A),    Faculty  of E ngineerin a nd B uilt  Environm ent,     Nati on al   U niv e rsity  o f  Mal ay sia , Mal ay sia .   Em a il : w m diyan a@ ukm .ed u.m y       1.   INTROD U CTION     Ker at ocon us   ( KC)  is  a ocul ar  disease  i nvolv in t he  pro gr essi ve  a nd  non - in flam m at or co rn ea l   thinn i ng  a nd  ste epen i ng  of   the  c orneal  curvatu re.   H oweve r,  the  no n - i nf la m m a tory  conditi on  ha bee qu e sti on e due   to  the   existe nc of  in flam matory  c om po ne nts  [ 1],   [2 ] Th aet iolog of  KC  is  heter og e ne ous   and  va ries  wide ly   dep e nd i ng  on  ge ogra phic al   factor,  fam i l histor a nd  r aces.  T he  pr e va le nce  of  t his  disease   in  the  ge ogra phic al   locat ion s   of   c ountry  with  hot  cl i m at is  hig he than  t hat  of   country  wit coo l e r   cl i m at e.  KC  is  al so   a h ere ditar disea se. H ow ever,  ey r ubbi ng  an al le r gy  are  the  m os co ns ist ent  fi nd i ngs  in   con t rib ution s  t the  accel erati on of c orneal c urvatu re a dv a nc e m ent [ 3] - [6 ] .     KC  is  a unc om m on   disease  with  case  out  of  20 00  in div i du al [ 7];   none thele ss,  r ecent  pr e valenc e   stud ie ha ve  s how m ajo r  g e ogra phic al  v aria ti on s, wit t he hig hest cases  of 3.5 9%  r e port ed  in  Tehra [ 8]  an Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1 1 9 1     1 1 9 8   1192   the  lo west  pr e valence   of  0.0 0017%  i Ja pa [9 ] .   Des pite  this  fin ding,   only   few  e pid em iolog ic al   stu dies   hav e   been  pe r form ed  in  Asia,  es pecial ly   in  Ma la ysi a,  be cause  t he  fo c us   was   f or m erly   on  ot her  di seases.     On ly   on e  K C  prevale nce  resea rch has  b ee c onduct ed wit h a re ported p reval ence of  1.2%  [10 ]   Seve ral  m et ho ds   an eq uip m ent,  su c as  pl aci do   disc,  co r neal  topo gr a phy  and   pe ntaca m ,   can  be   us e to   dia gnose   KC.   H owe ve r,   detect ing  th early   phase   of  KC  wh e re  t he   co rn ea   lo oks   relat ively   heal thy  is  diff ic ult.  T he  l at est   extensi ve   eq uip m ent  in cl ud es   co r neal  tom og ra ph y,   corneal  bio m e chan ic s   an in   vivo   conf ocal  m ic ro sc op y.  T hese   ty pes  of   e qu i pm ent,  wh ic can  dete ct   ea rly   sign of   KC,  pr ov i de  detai le analy sis  of  the  corneal  thic kness  an in f or m at ion   on  the  c orneal  s ha pe  of   anterio a nd  po ste rior   segm ent  [11] .   Howe ver,  m os of   these  ty pe of   cl inica eq uip m ent  are  ex pensi ve,   heav y   and   im m ob il e   and   r eq uire  e xp e rts  o well - t raine d cl inici ans.  I a dd it io to u si ng these ty pes  of equ i pm ent, o ph t halm olo gists al so   m anu al ly  r efer  to  ot her  cl inica sign s s uc as   in  Ri zz uti  sig n,   V og t   stria and  Mu nson  [ 12]   sig n,  as  guideli nes  i diag no si ng   KC cases   W it t he  high   pace   of  te c hnology  I nter net   of  T hings,   re searche rs   can   integrate  im age  proce ssin te chn iq ues  with  sm artph ones   via  cl oud  c om pu ti ng Tar e pate nted  his  work   on  the  s yst e m   and   m e t hod  for   ophth al m olo gi cal   i m aging   usi ng   m ob il pr oc essing  dev ic e   [13].  He  de ve lop e de v ic wh ic m i m ick ed  a   topogra ph ic al   con ce pt  us in frust um   cone  segm ent,  opt i m isa t ion   le ns   an ver te x - a ngulati on  posit ion i ng   li gh t.  T t he  best  of   our   kn ow le dg e on ly   fe w orks   re ported   on  KC   detect io a ppro ac us in m achine   le arn in a nd  i m age  proces sing  m et ho ds   [13] - [ 16] H owe ver,  these   w or ks   did  not  in ve sti gate  the  relat ion s hip  of co rn eal  c urv at ur of ASP I a nd the  presen ce o f KC.   Nu m erous  stu di es  wer c ondu ct ed  on  ot her   oc ular  disease  de te ct ion   m et ho ds   [ 17] - [ 20 ]   usi ng   im age   processi ng.  Ante rior   segm ent  ph otogra ph e i m age  (A SPI)   is  an  i m age  t aken   us in sm artphon e ’s  ca m era,     dig it al   cam era  or  a ny  ty pe  of  cam eras.  Nay ak  [21]  propos ed  a a uto m at i cl assifi cat ion  of  norm al catar act   and  post - cat ar act   of  A SP Is  us in SV M   cl assifi er.   The   a lgorit hm   cou ld   cl assi fy  co rre ct ly   with  nea rl 90%  accuracy.   Ra ih anah  et   al .   [ 22 ]   pro posed   scr eenin syst em   wh ic ca dete ct   an cl assify   pterygi um   and   non - pterygi um   of   AS P Is  us i ng   i m age  processi ng   te ch nique  that  was  com bin ed  with  m ach ine  le arn in al gorithm The  syst em   per for m ed  with  accuracy  of  95. 6% Ma so ud  et   al [23]  us ed  th tem plate  disc  m et ho to  cal culat the  to rtu os it of  reti nal  bloo vessel  of  fundus   im ages  f or  an   a uto m ated   gr a ding   of  diabeti reti nopathy .     They  i m pr ovi sed  the  m et ho ds   a nd  pro duced  t he  ot he two  m et h ods,  nam ely,  cro ss over  point   an trigon om et ric  m et ho ds,  wh ic a re a dap te i this  work.     ne m et ho of   KC  detect i on   was  de velo ped   us i ng   t he  corneal  cu r vatur of   ASPI The  c orneal  curvatu re  cal culat ed  us i ng   te m pla te   disc  is  pr ese nted  i th is  pap e r.   Q ualit at ively cor ne al   cur vat ur m easure from   a   side  view  of   AS P can  be  us e as  an  ind ic at io of   KC  se ver it y.  The  cu rv at ure  of   side  view  of   a   patie nt’s  ey im age  will   be  m easur ed  befo re  validat in th ey e’s  conditi on   us in to pogra ph m achi ne  with   an  ex per t ’s  ad vice.  T he  pro pose m e thod  is  exp la ine in  t he  ne xt  sect ion,  w her eas  t he  r esults  an disc us si on   are  discuss e i Sect io n 3. La stl y, the concl usi on su m m aris es the e ntire  w ork  i Sect io n 4.       2.   PROP OSE D   METHO D   The  pr opos e m et ho c on sis ts  of   f our  par t s;  pr e processi ng,  segm entat ion,  featu re  e xtracti on   a nd  cl assifi cat ion  a s in  Fi gure  1.           Figure  1.  Flo w  ch a rt of  ker at oc onus detec ti on syst em       2.1.   Preproces sing     The  ASPIs  a r captur e f rom   the  side  vie of   patie nts’  ey es  us ing   s m artphon ca m eras.   In   this   stud y,  H uaw ei   P9   a nd  iP hone   SE  ar use to  capt ur e   th ey i m ages  colle ct ed  f ro m   the  O phthalm ology   Dep a rtm ent,  Ku al Lum pu Ho s pital .   total   of   106  norm al   i m ages  and   112  KC  im age are  colle ct ed,  and   al l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Detect ion   of ke ra toc onus i n a nterior  seg me nt  p hoto gra ph e d i mages   us i ng  cor nea l . ..   ( M ari zu an a   M at Da ud )   1193   i m ages  are  validat ed  by  colla borati ve  opto m et rist  us ing   Corneal   To pogr aph (CT ).   CT   gen erates  dif fer e nt  topogra ph m ap  in  dif fer e nt   ey conditi on s,  su c a on   Fig ur (a)  an (c f or  KC  an norm al   ey e,  resp ect ively T opogra phy  m a is  colour - ba sed  m ap,   wh e re  co ol  colo ur s   (cyan  to  blu e )   denote  flat   cur ves ,   m il colo ur s   ( gr ee t or a nge)   sp e ci fy  m edium   curvatu re  a nd  wa rm   colo ur s   ( re t black pr es e nt  hi gh  curvatu re.  T he  range  of  colo ur   is  dep en den on  the  ty pe  of   e qu i pm ent.  Howev e r,   we  on l fo cus  on  p r oc essing  the co ll ect ed  ASPIs  u si ng im a ge pr o cessi ng  appr oach.   Corneal   is  the  transpare nt  fron str uctu re  of   the  ey e.  I norm al  cor ne as,  the  li gh s cat te ring   is   m ini m al  because   of   the  tran s par e ncy  char ac te r;  ho w eve r,   f or   ab norm al   cor neas the  li gh t   scat te ring   incr eases,  and   c onseq ue nt   loss  of   c orne al   transp a renc occu r [ 24 ] Give this  co ndit ion ASPIs  hav noise suc as  ref le ct io n,   un e ven  il lum inatio an lum inosi ty Thu s ga m m cor recto r   te chn i qu e   is  app li ed   to  t he   i m age   durin pr e proc essing  t co ntr ol  the  lum ino sit of   A SPI s th ereb in directl e nh a ncin th edg e of  the co r ne a   and re duci ng t he reflect io n.         (a)       (b)       (c)     (d)     Figure  2. The  s ide - view  im age of  (a ) KC ey e w it h ( b)  t opogra phic al  m ap,  and  (c)   norm al  ey e w it h   (d)  to pogra ph i cal   m ap       2. 2.   Segmenta tio   Im age  segm entat ion   is  a   pa rtit ion   of  pix el in to  s ubreg i on  to   sim plify  the  i m age  into  so m et hin that   is  rem ark able.   In  this   w ork a   s em i - autom ated   segm entat ion   a ppr oac is   perform ed  by   sel ect ing   t he  points   ( , )   ar ound the  cor neal cu r ve,   as   s how in  Fig ure  3           Figure  3. Co rneal  cu r vatu re se gm ented  us i ng S pline  f un ct i on       Sp li ne  li nea i nter po la ti on  is   then  us e to  connect  the  po ints  with  li nes ,   wh ic are   the   red   li ne   as  sh ow in  Fi gur e 4 .  T he  sel ect ion m us t be  on  the edge  of the  curve  w it h m or e tha n five  co ordinates.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1 1 9 1     1 1 9 8   1194     (a )   Gr ay scal Im a ge              b) Bi na ry im a ge     Figure  4. Co rneal  cu r vatu re e xtracted  into  b i nar y i m age       Our  ex pe rim en sh ows  that  th best  num ber   of  p oi nt   sel ect ion   is 10  points nev e rtheless, m or po int s   chosen  will   yield  m or accurate  curvatu re.   Sp li ne  is  c on ti nu ous  f unct ion   w hich  i nter po la te the   data   b et wee tw points  w he re  it   i const ru ct e f or m   li near   fun ct ion inter pola ti ng   poly nom i al s.  The  re c urve  is   then  e xtracte to  obta in  t he  bi nar pr e sentat ion  as  s how i Fig ur e   b.  C urvatu re  m easur em ent  is  cal culat ed  in the ne xt sect ion .     2.3.   Feature  E xt r ac tion    Estim ati on Cur vat ur C alcula tion   Curvat ure  is  an  ind ic at io of  local   twist ed ness  of  cu r ve  [ 23 ] - [ 25] Seve ral  m et ho ds   exist  f or  m easur in c urvatu re  of  c urve.  T he  c urvat ur is  im plied  as  an  a bsolute value o f   cu rv at ur e b not  c onsideri ng  the  r otati on  of  the  ta ng e nt.   The  pa ram et ri re pr ese ntati on  when   co ord inate = ( )   an = ( )   a re    giv e n,   [ 23 ]     = " + " [ ( ) 2 + ( ) 2 ] 3 / 2     (1)     This  ap proac known  as  te m pla te   disc,  w her f( x)   is  c urve,  i this  ca se,  refe rs  to  c orneas  c urve.   te m plate   disc  of  r adi us ,   d   i create at   the   centre   of  t he  c urve  as   in   Fig ure  to   cal culat the  c urvatu re   at   a   po i nt  ( x, y) .           Figure  5. Tem plate  d isc       The  fun dam ent al   idea  of  this  m et ho is  t he  r el at ion sh i between  the  a reas   of  the  c urve . Th te m plate  disc  of  su it a ble  rad i us   is  pl aced  with  it centre  at   the  pa rtic ular  point   of   the  c urve.  Ra diu d   sho ul be   sm a ll er th an ra diu s   r . Mat hem at ic al ly , th e p os it ion   of  t he  te m pla te  d isc  and c urvatu re im ply t he follo wi ng :     = 1 2 2 + ( 3 )   (2)     wh e re  is  cu r vatu re  at   or i gin   an ( 3 )   denotes   higher  order   t erm The  norm al isa ti on   in  pol ar  co ordinates  (r, )   can  b e  writ te as:   sin = 1 2 2 cos + ( 3  3 )   (3)     wh e re  =   an = . T hen, ass um e that  0     ( ) = sin 1 [ 1 2  + ( 2 ) ]   (4)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Detect ion   of ke ra toc onus i n a nterior  seg me nt  p hoto gra ph e d i mages   us i ng  cor nea l . ..   ( M ari zu an a   M at Da ud )   1195   The  a ngle     can  now   be   de note as  th a ngle   betwee th ta ngent  li ne   passing  t hro ugh  th or ig i wh il e a rea  ca n be ass um ed  as the a rea  betw een th e  cor neal cu rv e   an t he disc as     =  1 0  ( ) ( )   (5)     wh e re  = 2 . Replac ed  17164  ( 4) in to (5) w hile i gnori ng t he hig h o rd e te rm  an d i te rm s o f   y ie ld     3 3 3 2   (6)     wh e re    is t he  c om ple m ent o . H e nce 17 164   c   and no nlinear   est i m ation   of a  curve  is d e fine as        (7)     The  hypothe sis  of  this   w ork   is  that  the   m or e conve of  the  co r nea,   the   m or se ver e   the   K cornea   is.   Qu a ntit at ively high  ind ic at es  the  hi gh  se ver it of  KC.   On   t he  basis  of  [ 23 ] Ma s oud  et   al cl aim ed  that  this  m et ho be com es  inaccur at wh e the   con ce rn   was  high  est i m at io cu rv at ur e.  T her e fore,  th rou gh   it s   si m plici t y,  Ma so ud  m od ifie the  m et ho usi ng   t he  c ro ss ov er  point,      at     and   t rig onotrim et rical   m et ho d,   . T he  a ppro xim at ion of cu r va ture  a re as  foll ow s      1 2   (8)      2 sin c os 2   (9)     We  a da pt  the   three   feat ur e  ,      a nd      in to  on e   feat ure  vect or ,   = <  ,  ,  >   The   feat ur e   of     an d      is  a   form   of  inte gr at io wh ic only   rely   on   area   cal cu la ti on th us ,   t he se  featur e a r rob us t an yi el sm oo th  r es ul ts.   The  co m pari so n i s d isc us s ed  in  the  ne xt s ect ion .     2.4.   Clas sific at i on   Be fore  the  e va luati on   of  th pro po s ed  m et hods one - w ay   analy sis  of  va riance  ( A NOV A)   is  e m plo ye to   determ ine  the  sta ti sti cal l sign ific a nt  val ue bet ween  norm al   and   K corneal  c urvatu res.  ANO VA   is  sta ti sti ca m et ho us e to  fin the  opti m u m   featur an th existe nce  of  sign ific a nt  dif f eren ce   betwee set s.  The  res ults  s how  t hat  on ly   1 = <  >   f or   the   le ft  ey is   no t   sig nificant   ( p = 0.8 84),  as  bolde in  Table  1,   whereas  that  f or   r igh ey is  sig nificant  ( p < 0.0 5)   for  al featu res.   T hus,  al f eat ur es  a re  fe into  Suppor t  V ect or Mac hin e  ( S V M)  cl assifi er.     The  cl assifi cat ion   of  co r neal  curvatu re  is  te ste us i ng   S VM  an decisi on   tree s.  S VM  is  ty pe  of  patte rn  cl assifi er  ba sed   on  a   novel  sta ti sti cal   le arn in te chn i qu e   [ 21] This  ste is  c ru ci al   to   analy se  the   curvatu re  ei ther  norm al   or   KC.  More over this  ste p   will   evaluate  the  disti nctivenes of   the  ap proache al gorithm .       Table  1.   A NOVA ( p - value Re su lt f ro m   Each F eat ur e   Featu res   Rig h t   Left   1 <  >   1 .64 E - 02   8 .84 E - 01   2 <  >   3 .60 E - 07   3 .40 E - 07   3 <  >   4 .80 E - 08   1 .30 E - 06       Thr ee   sta ndal one  feat ur es   1 = <  > , 2 = <  > , 3 = <  >   and  f our  c om bi ned  featu re s   vecto 12 = <  ,  > , 13 = <  ,  > , 23 = <  ,  > , = <  ,  ,  >   are  use t cl assif the  corneal  cu rv at ur e.  T raini n im ages  are  fed   int the  SV cl assifi e for  trai ni ng.  The  trai ne cl assifi er  pr e dicts  the  te sti ng   database  without  kn ow i ng   t he  cl ass  of   the  i m age.  Ke rn el - base f un ct ion incl ud li near  kernel functi on , p olyn om ia l  k ern el  fun ct io n,   Gau s sia Ke rnel  an Ra dia l B asi s Fu nctio n (RB F) A fter sev eral   te sti ng   an ex per im ental   on  the  trai ning  data  us in po l ynom ia ker ne fu nctio n,   c ubic   kernel  f un ct ion   is   sel ect ed  in  S VM  for  cl assi ficat ion   w he re   the  input  dat are  trans for m ed  into  hi gh  dim ension al   sp ace  to  beco m e d is cret e com par ed  w i th the o rigin al   sp ace.       Κ ( , ) = ( . + 1 )   (10)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1 1 9 1     1 1 9 8   1196   wh e re  is a  tu nab le   pa ram et e r; for  cubic  kernel,  p =3 .   decisi on  tre is  an  arr ay   of  “i f - the n - el se”   ru le f or   al loc at ion   cl ass  la be to  exem plif the  data  set  in  the  f or m   of   t ree  str ucture   [26 ] - [ 27] decisi on  nod c ons ist of   tw or  m or br anc hes ,   wh e reas  le af   node   represe nts  de ci sion .   T he  proces of  de ve lop in tree   involve th ree  ste ps (a s plit ti ng   t he  data  s et   int su bse ts,  wh e re   nu m ber   of  sp li ts  are  m ade;  (b )   pru ning  is  trun c at ing   t he  bra nch e an (c tree  sel ec ti ng   is   fin ding  the  sm al le st  tree  that  yi el ds   the  lowe st  cro ss - valid at ed  error.  T he   deep e the  tre e,  the  fitt er  the   m od el   with  m or co m plex  of   decisi on   ru le is H ow e ve r,   the   tre m us pr une  t he  data  well ot herwise,  it   m i gh be   ov e r - fitt ing w hich  le ad into   false  cl assifi cat ion We  us si m ple  decisi on  tree,  a nd  the   perform ance  r esults  are  discuss e i the  n e xt secti on.       3.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   The  local   data set   con sist in of   218  im ages  is  us ed  to  te st   the  reli abili ty   o the  pro pose al gorith m   us in f our  m ain   ste ps   as  e xp l ai ned   in  Me th odology  sect io n.   T he  norm al   and   KC  A SPI s   include  t he  le ft  a nd   rig ht  ey es  capt ur e from   the  side  vie w.   For  these  side - vie im ages,  the  corneal  c urvatur is  segm ented  us in sp li ne  functi on   to   m easur th corneal  c urv at ur before   si gn i ficant  feat ures  are   ext racted.  Fig ur es  and  pr ese nt  t he  re s ults  of  218  im ages,   both   ey es,  cl assifi e usi ng   SV M   an decisi on  tree Both  cl assi fier are   app li ed   in  this  work  us i ng  the   sta nd al on e   an com bin at io ns  featu res,   <  ,  ,  > nonlinear  e stim ation,   cro ss over   poi nt   an tri gono m et rical   m et h od s T he   S V cl assifi er  pe rfor m well   with  t he  tw o - com bin ed   featur e 12 = <  ,  >   fo bo t ey es  wit ave ra ge  acc ur acy   of   98. 4%   (F ig ure  6)   com par ed  wi th  sta nd al on feat ur 1 = <  >   an 2 = <  >   wh ic is  only   belo tha 90% T he  wea kest  c om bin at ion   is  23 = <  ,  >   f or  rig ht  ey with  72. 6%  and  f or  le ft  ey is  65. 4%.  O ve rall the  SV M   achiev es  99.5%   accuracy  f or   both  ey es;   w he reas  the   decisi on  tree  only   at ta ins  96. 3%  a nd  83. 8%   f or  rig ht  an le ft  ey es,  resp ect ively ,   w it the   c om bin at ion  of  al l   fea tures   = <  ,  ,  > Hen ce the  c orneal   cu r vatu re  m et hod  is reli able a nd  com petent to c la ssify t he KC  and no n - KC ey e u si ng S VM c la ssifie r.             Figure  6. Perce ntage o acc ur a cy  f or eac a nd co m bin at ion f eat ur es cla ssi fied usin g SVM           Figure  7. Perce ntage o acc ur a cy  f or eac a nd co m bin at ion f eat ur es cla ssi fied usin g decisi on tree   90 7 3 . 7 7 3 . 2 9 8 . 4 9 8 . 4 7 2 . 6 9 9 . 5 8 1 . 5 6 3 . 2 6 6 . 5 9 8 . 4 9 5 . 7 6 5 . 4 9 9 . 5 0 20 40 60 80 1 0 0 1 2 0 Cnl Cc p Ct r Cnl  +  Ccp Cnl  +  Ct r Cc p + Ctr Cnl  +  Ccp +  Ct r Rig ht Left 9 1 . 1 6 6 . 3 6 5 . 3 9 6 . 3 9 5 . 3 6 3 . 7 9 6 . 3 7 4 . 6 6 5 . 9 6 4 . 9 8 2 . 7 80 6 3 . 2 8 3 . 8 0 20 40 60 80 1 0 0 1 2 0 Cnl Cc p Ct r Cnl  +  Ccp Cnl  +  Ct r Cc p + Ctr Cnl  +  Ccp + Ct r Rig ht Left Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Detect ion   of ke ra toc onus i n a nterior  seg me nt  p hoto gra ph e d i mages   us i ng  cor nea l . ..   ( M ari zu an a   M at Da ud )   1197   The  sen sit ivit of   the  appr oach   m et ho is  99 %,  a nd   t he  sp eci fici ty   is  10 0% I this  co ntext,  sensiti vity   ind i cat es  that  the  al gorithm   can  cl assify   the  K disease  in  KC  gr oup;  w he reas  the  sp ec ific it sp eci fies  t hat  t he  syst em   is  com petent  to  cl assify   the   no n - KC  disease  in  norm al  gr ou p.   Howe ver,  on ly   on e   case  of  KC  cl a ssifie in   norm al   group  is  i de ntifie as  false   ne gative.  T he  ov e rall   pe rform ance  of  this  syst e m   is reli able in  d e te ct ing  K C  eye .       4.   CONCL US I O N     new  detect io m et ho f or   KC  wa propo sed  us in l ocal  databa se  a nd  f our  ne m od ul es,  nam ely,   pr e processi ng,  featur e xtracti on,  segm entat ion   a nd  cl assifi cat ion AS P was  ca ptu re f ro m   side  view   of   a n   ey i m age,  and   the  co r neal  curvatu re  was  cal culat ed  us i ng  the  th ree  pa ram et ers  of   te m pla te   disc  m et hod,  nam ely,  nonlin ear,  c ro s sover   po i nt  an tri gon om et rical   m eth od.   The   feat ure  vect or,  = <  ,  ,  >   was   then  fed   i nto   S VM  to  cl assify   the  ey i m ages  with  acc ur ac of   99. 5% se ns it ivit of   99 an sp eci fici ty   of   100% This  syst e m   m a pr ov ide  scree ning  platf orm   fo KC  detect io cases  nam el people  li ving  i r ur al   area,  w he re  op hth al m olo gists   are  hard  to  be   reache d.   I li ne  with  that  pur pose,  a aut om at ed  seg m e ntati on   appr oach   sho ul be  de velo pe to  pro duce   us e r - fr ie nd l syst e m   in  assist ing   e xp e rt duri ng   t he  c orneal   exam inati on .       ACKN OWL E DGE MENTS     The  aut hors  wi sh   to  tha nk   the   oth er  m e m ber of   the  Ce nte r   fo In te gr at e Syst e m Eng in eerin an Adva nced   Tec hnologies  ( I N TEGR A)   UKM   fo t heir  s uppo rt.  Fun ding This  w ork  was  s upported   by  the  Mi nistry of Hi gh e E ducat io n, Ma la ysi a w it h gr a nt  no.   FR GS /1/ 2016/IC T0 1/UKM /02 / 4.       REFERE NCE   [1]   Galvi s V . e a l. ,   Kera toc onus:   a inflam m at or y   disorder ?   E ye ,   vol/ issue:  29(7) ,   pp.   843 59 201 5 .   [2]   Gatz iouf as  Z . et   al . ,   Kera to c onus:  i it   N on - infl amm at or Disea se ?   M e dic al  Hypo the si s,  Discov ery   &   Innov ati on   Opht halmology   Journal ,   vo l/ issue:   6(1 ) ,   pp .   6 7 2017   [3]   Xu L . et   al . ,   Preva l enc e and  associations  of  steep c orne a/ Ke rat o conus  in  Grea te r   Bei ji ng .   The   Be ij ing  E y Stud y ,”   PLoS  One ,   vol/is sue:  7(7) 2012   [4]   Davidson  A E . et   a l. ,   The path ogene s is of   ker a t oconus ,”   Eye  ( Lond) ,   vol/ issue:   28(2) ,   pp .   189 95 2014   [5]   Sharif  R . et   al . ,   Pathoge nesis  of  Kera toc onus:  T he  int rigu ing  therape ut ic   pot ent i a l   of  Prolac t in - in duci bl protein ,”   Prog  Retin Eye  Re s . ,   pp.   1 17 2 018   [6]   Carl son A N. ,   Kera toc onus ,”   O phthal mology ,   v ol/ issue:  1 16(10) ,   pp .   2036 7 20 09 .   [7]   Kenne d y   R H . et   al . ,   48 - y e ar  clinical  and  e pide m iol ogi stu d y   of  k era to con us ,”   Am  Opht halmol ,   vol /i ss ue:   101(3) ,   pp .   267 73 1986   [8]   Hashem H . et   al . ,   High  pre va le nc and   famil i al   aggr egation  o ker a toc onus  in   an  Ir ani an   rura popul a ti on:   A   popula ti on - b ase stud y ,”   Ophth almic   Phy siol   O pt . ,   pp.   1 9 201 8   [9]   U.  Ta nab e,   et   a l. ,   Preva l ence  o ker at oconus  pat i ent in  Japa n ,”   Nihon  Gank Gakk ai  Zas shi ,   vol/ issue:  85(3 )   pp.   407 1985   [10]   Mohd   Ali  B . et   al. ,   Cli ni ca ch a rac t eri sti cs  of  ker at oconus  pat i en ts  in  Malay si a:   rev ie from   a   cor nea   spec i al is ce ntr e ,”   Optom ,   vol /i ss ue:  5(1) ,   pp.   38 42 2012   [11]   Gokul  A . et   al. ,   Advanc ed  ant e rior  segm ent   i ma ging  in  ker a toconus rev ie w ,”   Cli Ex Ophthalmol ,   vol/ issue :   46(2) ,   pp .   122 32 2018   [12]   Kok Y O . e a l. ,   Review:  ke ratoconus i As ia ,”   Cornea ,   vol/is sue:  31(5) ,   pp .   58 1 93 2012   [13]   Nabha T I. ,   S y stem  and  m et hod  for  ophtha l m ologi ca imagi ng  ada pte to  a   m obil proc essing  devi c e ,”   US   2018/0092534  ( Pate nt) ,   2018 .   [14]   Us m an  M . et   a l. ,   Com pute Vision  Te chn iq ues  Applie for   Diagnosti An aly s is  of  Retina OCT  Im age s:  A   Revi ew ,”   Arch Com put  Me thod s E ng . ,   pp .   1 17 2016   [15]   Tout ounchian  F . et   al. ,   Dete cti on  o Kera toc on us  and  Su spec Kera toc onus  b y   Mac hine   Vision ,”   Inte rnational   Mult ic on fe ren ce  of  Eng ine ers an Computer  Sc ientists.  Hong Kon g ,   vol .   1 ,   pp .   14 6 2012   [16]   Arbel aez  M C . et   al. ,   Us of  support  vec tor  m ac hine   for  ker at oconus  and  su bcl inica ker a toconus   det ec t ion  b y   t opogra phi a nd  tomographic   d ata ,”   Ophthalmolo gy ,   vo l/ issue:   11 9(11) ,   pp .   2231 8 2012   [17]   Mathe M K . et   al. ,   Vari ous  Cat ar ac De te c tion  Methods - Surve y ,”   In Re Eng  Technol . ,   vol/ issue:  4(1)   pp.   1517 9 201 7   [18]   Fuadah  Y N . e al. ,   Mobile   Cat ar ac De tecti o using  Optimal  Com bina ti on  of  Stat isti ca Te xt ure   Anal y s is ,”   I n t   Conf  Instrum entation, Commun ,   Inf  Techno l Bi o med  Eng. B andu ng ,   pp .   232 6 2 015   [19]   Li   H . et  al . ,   I m age   base gra ding  of  nuclea r   ca t aract   b y   SV reg ression ,”   SPIE   Me d   Imaging ,   vol .   6915   pp.   691536 - 691 536 8 2008   [20]   Patwar A U. ,   Dete c ti on,   C at eg oriz a ti on,   and  As sessment  of  E y Cat ar acts  Us ing  Digit al   Im age   Proce ss ing ,”   The   Fi rs Int ernati on al  Conf ere nce o Inte rdisc ipl ina ry  Re search   and  Dev el opmen t. Thail and ,   pp.   1 5 2011   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1 1 9 1     1 1 9 8   1198   [21]   Na y ak  J. ,   Autom at ed  class ifi c ation  of  norm al ,   c at ar ac t   and  post  ca t aract   opt ical  e y e   images  using  SV cl assifie r ,”   Proc  World  Con gr E ng . ,   vol .   1 ,   p p.   23 5 2013   [22]   W an  Za ki  W M D . et   al . ,   Autom at ed  pte r y gium   detec t ion   m et hod  of  ant e r ior  segm ent   photogra phed  ima ges ,”   Comput  Me thod s P rogr ams   Bi omed vol .   154 ,   p p.   71 8 2018 .   [23]   Agham ohamadia n   S .   M . et   a l. ,   Novel  Curvat ure   B ase Alg orit hm   for  Autom at ic   Gradi ng   o Ret in al   Blood   Vess el   Tort uosi t y ,”   I EEE  B iomed  Heal   Informa ti cs ,   vol/is sue:  2 0(2) ,   pp .   586 - 59 5 2015   [24]   Mee K M .   and   Knupp C. ,   Cor nea l   struct ur e an tra nspar ency ,”   Prog  Retin Eye  Re s . ,   vol .   49 ,   pp .   1 16 2015 .   [25]   T .   F.   Ban chof f   and   S .   T.  Lov ett ,   Diffe r ent i al  geometr y   of   cur ves  and  surf ac es ,”   First   Edition ,   New  York:  K   Pete rs/CRC Pres s ,   2010.     [26]   Twa   M D . et   al .,   Autom at ed  dec ision  tr ee   class ifi c at ion  of  cor n ea shape ,”   Opto metry   and  vi sion  scie nce of fi c ial  publi cation  o th Ame ri can Ac a demy   of   Optome try ,   vo l/ issue:   82 (12) ,   pp .   1038 2 005 .   [27]   Twa   M D . et  al .,   Dec ision  tr ee   cl assifi cation   of  spat ia l   da ta  pat t ern from   vide oker at og rap h y   using   Z ern ik pol y nom ials ,”   P roce edi ngs In te r nati onal  Con fe re nce   on   Data  M in ing.   San   Franc isco pp .   3 - 12 200 3 .       BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS          Mariz uan Mat   Daud  is  a   PhD   ca ndid at e   at  Univer siti   Keb a ngsaa Mal a y s i a.   Her   rese arc int er ests  include   image  pro ce ss i ng  with  m ac h in l ea rning   foc us ing  on  biomed ical  f ie ld .   More  spec ifica l l y ,   h er  work  exa m ine how  image  proc essing  with  m ac hine   learni ng  te c hnique coul d   cont ribute  towa rds  bet te and  m ore   eff ic i ent   wa y of  an aly z i ng  and  under st andi ng  m edi c al  images.   Apar fr om   tha t,  her   rese arc int er est  al so   inc lud es  assistiv t ec hnolog ie f or  people  with   disabi litie s .           W an  Mim Di y a na  W an  Za k ob ta in ed  her   B ac h el or   degr ee   ( El e ct roni cs  Engi ne e ring)  in  2000,   Master   degr ee   ( Engr.   Sc. in  2005  and  PhD  degr ee   in  2012,   al f rom   the   Multi me dia   Univer si t y   (MM U),  C y ber j a y a,  Malay si a.  She  is  cu rre nt l y   a   rese ar che r   and  senior  l ec tur er  a the  Centre  of   Inte gra te S y st e m Engi ne eri ng  and  Advanc ed  T ec hnolog y   (INT EGRA),  Univer siti   Keba ngsa an  Malay s ia   (UK M),  which  she   joi ned  in  200 8.   Her  rese a rch   spec ialisation  i in  biomedic al   engi ne eri ng,   an her   rese arc i nte rests  include   int el l ige n s y st ems ,   image  proc essing  and  IoT  rel a te h eal thcar t ec hnolog y .           Aini  Hus sain   o bta in ed  her   B. Sc.   in  Elec tr ical  Engi ne eri ng  fro m   Loui siana   Stat Univer si t y   (LSU),  Bat on   R ouge,   US A;  M. Sc.   in   S y st ems   and  Contro fro m   the   Unive rsit y   o Manc h este r   Instit ute   of  Science   and  Techno log y   (UM IST),   Manc heste r ,   U. K.,   and  Ph.D.  in  El ec t rical  and   El e ct roni Eng i nee ring   from   th Nati on al  Uni ver sit y   of  Ma lay sia   in  1985 ,   1 991  and  1997 ,   respe ctively .   Sh is  Profess or  and  cur r entl y ,   th Cha ir  of   the  I NTEGRA  rese ar ch  c enter  a lso  known  as  Cent re  for  Int egr at ed  S y s te m Engi ne eri ng  an Advanc ed  T ec hnolo g ie s”.     Her  rese ar ch,   fo which  she  has   rec e ive fund i ng,   foc uses  on  Inte lligen S y st e m and  Im ag e   Proce ss ing.   Her  cur ren r ese arc int er ests  are   in  m ac hine   learni n g,   pat t ern   rec og nit ion  and  vid eo   image   proc essing.           Hali z Abdul  M uta li b   is  an   As sociate   Profess or   in  Cen tre  for  Com m unit y   Hea lt h,   Facult y   of  Hea lt Sc ie n ce s,   Nati ona Unive rsit y   of  Mal a y s i since  y e ar  20 08.   She  spec iali ze in  Con ta c Le nses  Corne al   Morpholog y .   Her  cur ren r ese arc intere sts  ar on  m orphologi ca ch ange in   c ontact  l ens  wea r,   observa t ion  of   ph y siolog ic a c orne al   ce l cha n ges  using  conf oc al   m ic roscop y ,   the rap eut i contac l ense s,  contac l ens  and  cl e ani ng  reg ime  ef fec to  ocu la st at us  and  othe r   topi cs  relate to   cont act  le nses.  She  was  conf err ed  MS in  Ophthal m olog y   Vi sion  Scie nce s   (1997)  and  P hD  (Optom et r y )   from   UM IST,   Unite d   Kingdo m   in  2000.   She  m ana ged   to   complet e   her   PhD   in  23  m onths  and  was  awa rde with  VD Pet er  Abel   Aw ard   ( Germ an y fo r   Best  Th esis  in   C onta c L ens  Res ea rch .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.