I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   25 ,   N o .   1 J a n ua r y   2022 ,   pp.   589 ~ 600   I S S N:  2502 - 4752,   DO I 10 . 11591/i j e e c s . v 25 .i 1 . pp 589 - 600             589       Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   A  d e e p  l e ar n in g ap p r oac h  b as e d  on  st oc h ast ic  gr ad ie n t  d e sc e n t   an d  l e ast   a b sol u t e   s h r in k age   an d   s e le c t io n   o p e r at or   f o r   id e n t ify in g d ia b e t ic  r e t in op at h y       T h ir u m a l aim u t h u   T h ir u m a l aiap p an   Ram an at h an 1 M d .   Jak ir   Hos s e n 2 M d .   S h oh e l   S aye e d 1   Jos e p h   E m e r s on   Raj a 2   1 F a c ul t y   of  I n f or ma ti o n S c i e nc e  a nd  T e c hn o l o g y  ( F I S T ) , M ul ti me di a  U ni v e r s it y  ( M M U ) , M e la ka , M a la y s ia   2 F a c ul t y   of  E ngi n e e r in g a nd  T e c hn o l o g y  ( F E T ) , M ul ti m e di a  U ni ve r s it y  ( M M U ) , M e la ka , M a la y s ia       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve J u l   10 2021   R e vi s e No v   25 2021   A c c e pt e De c   2 2021       Mo re   t h an   ei g h t y - fi v e   t o   n i n e t y   p e r cen t ag e   o t h e   d i ab e t i c   p at i en t s   are   affec t ed   w i t h   d i ab e t i r e t i n o p at h y   ( D R)  w h i c h   i s   a n   ey d i s o r d e r   t h at   l e a d s   t o   b l i n d n e s s .   T h e   co m p u t at i o n a l   t ech n i q u e s   c an   s u p p o rt   t o   d e t ec t   t h e   D b y   u s i n g   t h e   r e t i n al   i m ag e s .   H o w ev e r,   i t   i s   h ard   t o   me as u r e   t h e   D w i t h   t h e   ra w   re t i n a l   i m a g e .   T h i s   p ap e p ro p o s e s   an   e ff ec t i v e   me t h o d   fo i d en t i fi c at i o n   o f   D fro t h e   r e t i n al   i m ag e s .   In   t h i s   r e s e ar ch   w o rk ,   i n i t i al l y   t h e   W e i n e fi l t e r   i s   u s ed   f o p re p ro ce s s i n g   t h e   ra w   r e t i n al   i m ag e.   T h e n   t h p re p ro ce s s e d   i m ag i s   s e g me n t e d   u s i n g   fu zz y   c - me a n   t ech n i q u e .   T h e n   f ro m   t h e   s e g men t ed   i m ag e ,   t h e   f e at u r e s   are   e x t rac t ed   u s i n g   g r ey   l ev e l   co - o cc u rr en ce   m at ri x   (G L CM).   A ft e e x t rac t i n g   t h e   fu n d u s   i m a g e ,   t h e   fe at u r e   s e l ec t i o n   i s   p e rfo r me d   s t o ch as t i c   g rad i e n t   d e s cen t ,   an d   l e as t   ab s o l u t e   s h r i n k ag e   a n d   s e l ec t i o n   o p e rat o (L A SSO fo accu rat e   i d e n t i f i c at i o n   d u r i n g   t h c l as s i fi c at i o n   p ro ce s s .   T h en   t h e   i n ce p t i o n   v 3 - co n v o l u t i o n al   n e u ra l   n e t w o r k   (I V 3 - CN N mo d el   i s   u s e d   i n   t h e   c l as s i fi c at i o n   p ro ce s s   t o   c l as s i f y   t h e   i m ag as   D i m a g e   o r   n o n - D i m a g e .   B y   ap p l y i n g   t h e   p r o p o s e d   me t h o d ,   t h c l as s i fi c at i o n   p e rf o r m an ce   o IV 3 - CN N   m o d e l   i n   i d e n t i fy i n g   D i s   s t u d i ed .   U s i n g   t h e   p ro p o s ed   me t h o d ,   t h e   D i s   i d e n t i f i e d   w i t h   t h e   a ccu racy   o ab o u t   9 5 % ,   an d   t h e   p ro ce s s ed   r e t i n al   i m ag i s   i d e n t i f i e d   as   mi l d   D R .   K e y w o r d s :   De e n e ur a l   ne t wor k   D i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   L A S S O   S to c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   W e i ne r   f il t e r   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   M d.   J a k i r   Ho s s e n   F a c u l t y   o f   E n g i ne e r i ng  a n T e c hn o l o g y   ( F E T ) ,   M u l t i m e d i a   Uni ve r s i t y   ( M M U)   M e l a ka ,   M a l a y s i a   E m a i l j a k i r . h o s s e n@mm u. e du. m y       1.   I NT RODU C T I ON   T h e   a r t i f i c i a l   i n t e ll i ge n c e   t e c hni que s   a r e   w i de ly  us e f o r   c l a s s i f i c a t i o n   a n pr e d i c t i o n   i m a ny  a pp l i c a t i o ns   [ 1 ] - [ 5] .   I n   m e d i c a l   d i a g n o s i s ,   t h e   de e l e a r ni ng  m o de l s   a r e   be c o m i ng  m o r e   po p u l a r   f o r   i de n t i f y i ng  v a r i o us   d i s e a s e s   [ 6 ] [ 7] .   Di a b e t i c   r e t i no pa t hy   ( DR )   i s   o n e   o f   t h e   s e r i o us   e y e   d i s e a s e s   w hich   n e e d s   to   b e   a c c ur a t e l y   i de n t i f i e d.   T h e   de f i c i e n c y   o f   i ns u l in   o r   i n c o m p l e t e   a c t i vi t y   o f   i ns u li c a u s e s   d i a b e t e s   m e ll i t us   whi c h   i s   a   s uga r   m e t a b o l i s m   d i s o r de r ,   a n i t   i s   i de n t i f i e by   i nc r e a s e g l uc o s e   l e v e l   i t h e   bl o o d.   T hi s   i nc r e a s e bl o o g l uc o s e   l e v e l   da m a ge s   t h e   bl o o v e s s e l s   t h r o ugh   whi c h   t h e   bl o o i s   c a r r i e to   a l l   o r ga n s   o f   t h e   b o d y   a n r e s u l t s   i DR .   T he   e f f e c t   o f   D R   i s   i n c r e a s e a s   pe r   t he   t i m e   a n d   e n ds   w i t h   vi s u a l   bli nd n e s s .   T h e   a c c ur a t e   a n e f f i c i e n t   f u n c t i o n a l   e nh a n c e m e n t   o f   d i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   c a n   be   a n a ly z e by   D R   c o m put e r   a i de d   d i a g n o s i s   ( C A D)   [ 8]   s y s t e m .   T h us ,   t h e   d i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   bli nd n e s s   c a n   b e   r e c t i f i e i f   i t   i s   de t e c t e e a r ly   a n a ut o m a t e DR   s c r e e ni ng  [ 9]   i s   u s e f o r   a c c ur a c y   a n c o m p l e x   t a s ks .   T o   i de n t i f y   d i a b e t i c   r e t i n o pa t h i s s ue s ,   bl o o v e s s e l s   f r o m   t h e   r e t i n a   s h o u l b e   e x t r a c t e a n t hi s   e x t r a c t i o n   c a n   b e   pe r f o r m e by   m a t c h e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   1 J a n ua r y   20 22 589 - 600     590   f i l t e r   a n L a p l a c i a n   o f   Ga us s i a n   f il t e r   [ 10] .   T h e   p i x e l   l e v e l   a n a ly s i s   c a n   b e   do n e   by   m u l t i p l e   i ns t a n c e   l e a r ni ng   ( M I L )   [ 11]   a t   e a c h   l e v e l   o f   i m a ge   i n t e r pr e t a t i o n   f o r   a c c ur a t e   de t e c t i o n   o f   DR   l e s i o n s .   F o r   b e tt e r   i de n t if i c a t i o o f   DR ,   t h e   pa tt e r n   c l a s s if i c a t i o n   c a n   be   pe r f o r m e d   by   M i c r o - a n e ur y s m s   [ 12]   f o r   c l a s s if yi ng  t h e   c h a nge a n d   un c h a n g e r e t i n a l   a r e a s .     T h e   e a r ly   de t e c t i o o f   DR   i s   h a r d,   a n d   i t   c o n s u m e s   m o r e   t i m e   f o r   d i a g n o s i s .   Ho we v e r ,   t h e   r e f e r a bl e   DR   c a n   b e   d i a g n o s e by   c l a s s i f yi ng  c o l o r e r e t i na l   i m a ge   w i t h   t h e   c o m bi na t i o n   o f   C A a n de e l e a r ni ng  a l go r i t hm   [ 13] .   T h e   a ut o m a t i c   de t e c t i o n   o f   d i a be t i c   r e t i n o pa t hy   f r o m   d i f f e r e n t   c l a s s e s   o f   r e t i n a l   i m a ge s   w i t i m pr o v e d   f e a tu r e s   a n d   s ta ge   c l a s s i f i c a t i o n s   c a n   b e   pe r f o r m e d   by   c o n v o l u t i o n a l   n e ur a l   n e tw or k   ( C N N )   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   T h e   c o nv o l ut i o n   o f   i r r e l e v a n t   da t a   i s   i m pr o v e w he n   t h e   C NN   i s   a pp li e to   o n e - d i m e n s i o n   da t a   s e t .   T h e   DR   c a n   b e   de t e c t e qui c k ly   by   us i ng  t h e   da t a   f r o m   e l e c t r o ni c   h e a l t h   r e c o r [ 16 ]   a n t h us   t h e   m a c hi ne   l e a r ni ng   m o de l s   a r e   us e w i t h   t he s e   da t a   t o   o b t a i n   b e t t e r   a c c ur a c y .   T h e   a ut o m a t i c   d i a g n o s i s   a n a pp r o p r i a t e   im p li c a t i o n   f o r   DR   i s   o b t a i n e by   de e ne ur a l   n e t wo r [ 17 ]   w i t h   da t a   s e t   o f   f u n dus   DR   im a g e .   T h e   C A is   us e to   di a g n o s e   DR   m e d i c a l   im a ge   da t a ;   h o we v e r ,   t h e   de c i s i o n   m a k i ng  i s   d i f f i c u l t   a n t o   i m p r o v e   t h e   de c i s i o n   m a k i n o f   DR   im a ge ,   t h e   c l a s s - e nha n c e a tt e n t i v e   r e s po ns e   d i s c o v e r y   r a d i o m i c s   ( C L E A R - DR )   [ 18]   i s   ut i li z e d.   T h e   a n a ly s i s   o f   m e d i c a l   im a ge   w i t h   lo l a t e nc y   a n pe r f o r m a n c e   o f   t h e   s e g m e n t a t i o c a b e   im pr o v e by   c o m bi ni ng  C NN   w i t h   b o t h   de e l e a r ni ng  a n gr a p hi c s   pr o c e s s i ng  u ni t   [ 19] .   T h us ,   t h e   f e a t ur e s   a n d e pe n de n c e   o f   DR   c a b e   s e l e c t i v e ly   a c hi e ve by   c r o s s - d i s e a s e   a tt e n t i o n e t wor [ 20] ,   a n t hi s   n e t wo r k   i s   u s e o nly   f o r   i m a ge   l e v e l   o b s e r v a t i o n .   W hil e   d e t e c t i n d i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   m e d i c a l   im a ge ,   i t   c onv e y s   t he   n o n - DR   l e s i o n   a s   DR   l e s i o n s .   T o   c o m pe ns a t e   t hi s   m e d i c a l   im a ge   i de n t i f i c a t i o n ,   t h e   m e t h o ba s e o n e o v e s s e l   l i k e   s t r uc t ur e s   [ 21]   c a n   b e   u s e w h e r e   th e   pr e - e xi s t e n t   i m a ge   o f   r e t i n a   i s   pr o vi de d.   M a n u a l ly   D R   c a n   b e   de t e c t e by   a na l y z i ng  t h e   f u n dus   r e t i n a l   i m a ge   w hi c h   r e qu i r e s   m o r e   t i m e ,   a n i t   i s   v e r y   c o m p l e x   t e x e c ut e .   Ho we v e r ,   i n   t r a d i t i o na l   a ppr o a c t h e   a r t i f i c i a l   i n t e ll i ge nc e   [ 22]   i s   ut i li z e w hi c p l a y   a   m a jo r   r o l e   i n   i de n t i f y i ng  DR   a t   i t s   e a r l y   s t a ge .   T h e   qua n t i t a t i v e   t oo l   t h a t   i s   us e d   f o r   i de n t i f yi ng  d i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   i s   g i ve by   ge n e r a t i n r e g i o o f   i n t e r e s t   [ 23 ] ;   w i t h   t hi s   t h e   i m a g e s   a r e   r e c o n s t r u c t e a n t h e n   t h e   hi s t o gr a m   a n c l u s t e r i n i s   o b t a i ne f o r   DR   i m a ge .   T e qua l i z e   t h e   i n t e n s i t y   a n f o r   i m pr o vi n t h e   qua li t y   o f   i m a ge   c o n t r a s t ,   l im i t e d   a da pt i v e   hi s t o gr a m   e qu a l i z a t i o n   [ 24]   i s   ut i li z e d ;   w i t h   t hi s   m e t h o DR   im a ge   e f f i c i e n c y   i s   u nif o r m   a n i n t e n s i t y   o f   r e t i n a l   da m a g e   i s   i m pr o v e d.   F r o m   t h e   o b t a i n e u nif o r m   i m a ge ,   c l a s s i f i c a t i o n   i s   pe r f o r m e by   d i v i d in l a r ge   da t a   s e t   i n t o   s m a ll e r   da t a   s e t   a n t o   a tt a i n   b e t t e r   a c c ur a c y   l e v e l ,   de e C NN   [ 25]   i s   e m p l o y e d.   T h us ,   th e   C NN   i s   o pt i m i z e f o r   de v e l o p i ng  o pt i c a l   c o h e r e n c e   to m o gr a phy   [ 26]   a n by   e x t r a c t i n t h e   r e t i n a l   im a ge ,   t he   pe r f o r m a n c e   i s   im pr o v e d.   I t   i s   ne c e s s a r y   t o   c l a s s i f y   D R   i m a ge   a s   pe r   i t s   s e ve r i t y   a n t hi s   s e ve r i t y - b a s e d   c l a s s if i c a t i o n   c a n   b e   p e r f o r m e by   hy pe r   pa r a m e t e r   t uni n i nc e pt i o n - V4  [ 27] ,   f o r   i d e n t i f yi ng  i t s   in t e ns i t y   m o r e   a c c ur a t e l y .   Ho we v e r ,   d i a be t i c   e y e   d i s e a s e   k n o wn   t o   b e   d i a b e t i c   r e t i n o pa t hy   i s   d e t e c t e by   e va l ua t i n g   t h e   f o l l o w i ng  a s pe c t s   l i ke   a v a il a bl e   da t a s e t ,   i m a ge   pr o c e s s i n t e c hni que s ,   de e l e a r ni n m o de l s   a n d   t h e n   by  i t s   pe r f o r m a nc e   [ 28] .   T h e   pe r f o r m a n c e   a n f e a t ur e s   o f   D R   i m a ge   c a n   b e   e x t r a c t e by   us i ng  a ni s o t r o p i c   dua l - t r e e   c o m p l e x   wa v e l e t   t r a n s f o r m   [ 29] ;   w i t h   t hi s ,   t h e   DR   m e d i c a l   i m a ge   i s   o b t a i n e d.   T h e   s pa t i a l   r e pr e s e n t a t i o o f   DR   l e s i o n s   c a n   b e   o b t a i n e by   m u l t i s pe c t r a l   i mag i n [ 30]   i w hi c h   t h e   s t r uc t u r e   a n t hi c k n e s s   o f   r e t i n a   is   d i s t i n gu i s he d.   T h e   i n t e r i o r   l e s i o n s   o f   DR   c a n   be   i de n t i f i e by   e m p l o yi ng  M I L   [ 31]   w hi c h   i s   be tt e r   f o r   i r r e gu l a r   l e s i o n s   o f   DR .   Ho we v e r ,   t h e   m o r ph o l o g i c a l   va r i a t i o ns   o r   i t s   c o m p li c a t i o n   a l s o   l e a d s   t o   t h e   de v e l o p m e n t   o f   DR   [ 32] ,   f ur t h e r   t h e s e   t e c h ni que s   do   n ot  o v e r c o m e   d i a b e t i c   r i s f a c t or s   a n c o m p li c a t i o n s .     T hi s   pa pe r   pr o po s e s   a   m e t h o to   e x p l o r e   s u i t a ble  f e a t ur e s   f o r   c l a s s if yi ng  DR   im a g e   b a s e o n   i t s   s e v e r i t y   l e v e l .   T h e   a c c ur a c y   o f   DR   im a ge   c l a s s i f ica t i o n   i s   i m p r o v e by   u n d e r go i n s e ve r a l   s t e ps   w h e r e   i t   i s   i n i t i a t e w i t h   pr e pr o c e s s i n t e c hni que   a n e n d s   w i t h   c l a s s i f i c a t i o n   pr o c e s s .   He r e ,   c l a s s if i c a t i o n   i s   pe r f o r m e d   by   i nc e pt i o n   V3 -   C NN   ( I V3 - C NN )   t o   o b t a i b e t t e r   a c c ur a c y .   T h e   r e s t   o f   t hi s   p a pe r   i s   s t r uc t u r e a s   f o l l o ws :   t h e   f u n c t i o n   o f   t h e   e n t i r e   pr o p o s e m e t h o i s   g i ve n   i s e c t i o n   2 .   T h e   r e s u l t   a n p e r f o r m a n c e   a n a ly s is   o f   t hi s   pr o p o s e m e t h o i s   g i v e n   i n   s e c t i o n   a n o ur   p r opo s e m e t h o i s   c o n c l ude i n   s e c t i o n   4.       2.   T HE   P ROP OS E D   M E T HO D     T h e   a im   o f   t h e   pr o po s e m e t h o i s   t o   de t e c t   DR .   F i gur e   s h o ws   a r c hi t e c t ur e   o f   t h e   pr o po s e d   m e t h o d.   A c c o r di n t o   t h e   pr o p o s e m e t h o d,   i ni t ia l ly   t h e   pr e pr o c e s s i n i s   p e r f o r m e to   c o n ve r t   r e d - gr e e n - bl ue   ( R GB )   im a ge   o f   DR   i n t o   gr e y   im a ge   a n d   t h e   n o i s e   pr e s e n t   i t h e   i m a ge   i s   r e m o v e d.   T hi s   pr e - pr o c e s s e d   im a ge   i s   s e g m e n t e a n t h e n   f e a t ur e s   o f   DR   a r e   c l a s s if i e d,   t h r o ugh   t hi s   s e v e r i t y   l e ve l   o f   D R   i s   o b t a i n e by  f o l l o w i n g   v a r i o us   c l a s s if i c a t i o n   l e v e l s .   He r e ,   I V3 - C NN   c l a s s if i e r   i s   e m p l o y e d   to   pe r f o r m   t h e   c l a s s if i c a t i o pr o c e s s .   F or   a c c ur a t e   de t e r m i na t i o n   o f   DR ,   t h e   i n p ut  r e t i n a l   i m a ge   i s   pa s s e t h r o ugh   t h e   f o l l o w i ng  f i v e   s t e ps .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   de e lear ning  appr o ac bas e on  s tochas ti     ( T hir umalaimuthu  T hir umalaiappan  R amanathan )   591   2. 1.     P r e p r oc e s s in   T h e   i ni t i a l   s t a ge   a t   e a c h   i m a ge   pr o c e s s i n t e c hni qu e   i s   t h e   pr e pr o c e s s i ng  a n e nh a n c e m e n t ;   w i t h   t hi s   t h e   s us p i c i o us   r e g i o n   i f u n dus   im a ge   i s   d e t e c t e d.   T h e   r e m o va l   o f   n o i s e   a n e dge   r e duc t i o n   i s   pe r f o r m e by   t h e   pr e pr o c e s s i ng  m e t h o d.   He r e ,   t h e   W e i ne r   f il t e r   i s   ut i li z e d.   T hi s   f il t e r   c o n t a i n s   v a r i o us   a d va n t a ge s   l ike  e dge   e nh a nc e m e n t   a n d   n o i s e   r e duc t i o n .   B y   t hi s   f il t e r ,   t h e   R GB   im a g e   i s   c o nv e r t e i n t o   gr e y   im a ge   t o   pe r f o r m   c o m put a t i o n   a c c ur a t e l y .   T h e   W e i ne r   f il t e r   i s   o ne   o f   t he   l o w - pa s s   f il t e r s   a n i t   i s   b a s e o a   s t a t i s t i c a a ppr o a c h   whe r e   t h e   s i g n a l   a n n o i s e   a r e   a s s u m e w i t h   s pe c t r a l   c h a r a c t e r i s t i c s .   T hi s   f il t e r   i s   r e g is t e r e i v a r i o us   c o n t e x t   f o r   r e e s t a bli s hi ng  n o i s e   de gr a de s i g na l   a n b a s e o n   t h e   p e r f o r m a n c e ,   t h e   W e i ne r   f il t e r   i s   s a i t o   b e   s upe r i o r .   Ho we v e r ,   t h e   W e i ne r   f il t e r   is   a l s o   s a i d   a s   a n   a da pt i v e   f il t e r   a s   i t   e va l ua t e s   m e a a n v a r i a n c e   o f   ne i g hb o r i n a t   t h e   s i t ua t i o n   i n   w hi c t h e   v a r i a t i o n   i s   m a xim u m   t h e n   t h e   a pp l i e s m o ot hi n i s   mi n im u m ,   l i ke w i s e   w h e n   t h e   v a r i a t i o n   i s   l o t h e n   t h e   a pp l i e s m o ot hi n i s   hi g h .           F i gur e   1.   A r c hi t e c t ur e   o f   t h e   pr o p o s e m e t h o d       T h e   e r r o r   t h a t   o c c ur s   i n   b e t we e n   t h e   e s t i m a t e s i g n a l   a n o r i g i na l   s i g n a l   i s   mi n im i z e by   t h e   W e i ne r   f i l t e r .   He r e ,   t h e   un c o r r up t e d   f u n dus   i m a g e   i s   r e pr e s e n t e a s   f ,   t h e   e s t i m a t e f u n du s   i m a ge   i s   g i ve n   a s   ̂ ,   a n t h us   t h e   e r r o r   i s   m e a s ur e a s   ( 1) :     2 = { ( ̂ ) 2 }   ( 1)     H e r e ,   t h e   v a l ue   f o r   a r gu m e n t   i s   g i ve n   by   E {. }.   T h e   c h a nc e   f o r   o b t a i ni ng  i s   r e duc e by   mi n im u m   qua dr a t i c   e r r o r   f u n c t i o n .   T o   a c c o m p li s t hi s ,   t h e   f r e qu e n c y   d o m a i i s   e m p l o y e d,   a n t h e   f o l l o w i ng  s pe c u l a t i o n   i s   do n e n o i s e   a n im a ge   c o n t a i ns   z e r o   m e a n ,   a n t he   l i ne a r   f u nc t i o ns   a r e   u s e t o   de gr a de   t h e   l e v e l   o f   i n t e n s it y   i t h e   e s t i m a t e i m a ge .   T h e   m i n im u m   e r r o r   i s   il l us t r a t e d   by   f o l l o w i ng  t h e s e   c o n d i t i o n s   a s   ( 2) :     ̂ ( , ) = [ ( , ) ( , ) ( , ) | ( , ) | 2 + ( , ) ] ( , )   ( 2)     I n   t hi s   t h e   e s t i m a t e f u n dus   i m a g e   w i t h   f r e que n c y   do m a i i s   r e pr e s e n t e a s   ̂ ( , ) ,   t h e   t r a n s f o r m   f o r   de gr a da t i o n   f u nc t i o n   i s   g i ve n   a s   H( u, v )   a n t h e   de gr a de i m a ge   i s   g i ve n   a s   G( u, v ) ,   t h e   c o nj uga t e   o f   H( u, v )   i s   g i ve n   a s   H*( u, v ) ,   a n t h e   n o n - de gr a da bl e   im a ge s   po we r   s pe c t r um   i s   r e pr e s e n t e a s   ( , ) = | ( , ) | 2 .   T h e   pr o duc t   o f   c o m p l e x   va l u e   w i t h   c o nj uga t e   v a l ue   e qua t e s   s qua r e c o m p l e x   v a l ue   w hi c h   i s   t h e   ge n e r a l   pr i n c i p l e   o f   f i l t e r .   T h e r e f o r e ,     ̂ ( , ) = [ 1 ( , ) | ( , ) | 2 | ( , ) | 2 + ( , ) / ( , ) ] ( , )   ( 3)     h e r e ,   t h e   p o we r   s pe c t r um   o f   n o i s e   i s   g i v e n   a s   ( , ) = | ( , ) | 2 .   Due   to   t h e   un kn o w i n o f   n o n - de gr a de f u n dus   i m a ge ,   ( , ) / ( , )   i s   s u b s t i t ut e d   wi t h   c o n s t a n t   k.   A di g i t a l   im a ge   pr o c e s s i n g,   t h e   pe r s i s t e n po we r   a ddi t i v e   n o i s e   i s   de gr a de by   t h e   W e i ne r   f i lt e r ,   a n t h e   pa r a m e t e r s   o f   t h e   f il t e r   a r e   a r e a ,   s i z e ,   a n n o i s e   po we r .   I n   W e i ne r   f il t e r ,   t h e   o pt i m a l   t r a de - o f f   i s   e x e c ut e a m o n i nve r s e   f il t e r i n g   a n n o i s e   s m o o thi ng,   t h e   n o i s e   i s   r e m o v e s im u l t a n e o us l y ,   a n t h e   o c c ur r e d   bl ur   i s   i nv e r t e d.     2. 2.     S e gm e n t at ion   T h e   s e g m e n t a t i o n   i s   pe r f o r m e d   i t h e   pr e pr o c e s s e i nput   i m a ge .   I n   t h e   s e g m e n t a t i o m e t h o d,   t h e   im a ge   i s   s e g m e n t e i n t s e v e r a l   s e t   o f   r e g i o n s   a n e a c h   r e g i o n   c o n t a i n s   i n f o r m a t i o n   l i k e   t e x tur e   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   1 J a n ua r y   20 22 589 - 600     5 92   i n t e n s i t y .   T he   hi s t o gr a m   i s   ge ne r a t e a l o n w i t h   t h e   s e g m e n t a t i o n   t o   o b t a i n   n o r m a li z e c o l o r   i n t e n s i t y .   T h e   r e t i n a l   va s c u l a t ur e   s e g m e n t a t i o n   i s   t h e   m o s t   i m po r t a n a s   i t   c o n t a i n   de t a i l e i nf o r m a t i o n   a b o ut  t h e   pa t i e n t s   h e a l t h .   F o r   t h e   r e c o gni t i o n   o f   DR   a n t o   pe r f o r m   s pa t i a l   a li g nm e n t   a n r e g i s t r a t i o n   o f   t h e   im a ge ,   a n   a c c ur a t e   s e g m e n t a t i o n   i s   r e qu i r e d.   He r e ,   t h e   f uz z y   c - m e a i s   e m p l o y e t o   pe r f o r m   s e g m e n t a t i o n   pr o c e s s   b e c a us e   i t   t e r m i na t e s   f a l s e   a l a r m s .   E a c h   s e g m e n t e r e g i o n   i s   c o n s i de r e a s   a   f u z z y   z o n e   a n o t h e r   r e g i o n s   a r e   c o n s i de r e a s   b a c kgr o un d.   F uz z y   c - m e a n   c o nv e r t s   e a c h   t a r ge t   i n t o   a   c l us t e r   wh e r e   t h e   m e m be r s   w i t h   s a m e   c h a r a c t e r i s t i c s   a r e   gr o upe i n   a   s a m e   c l a s s .   T h e   c lus t e r   c e n t e r   i s   e v a l u a t e by   m e a s ur i ng  t h e   d i s t a n c e   b e t we e c l u s t e r   a n pi xe l   a s   ( 4) ,      = (  ) 2  = 1 (  ) 2 = 1   ( 4)     wh e r e   r e pr e s e n t s   t h e   m e m be r s hi p   f u nc t i o n ,   n   r e pr e s e n t s   t h e   n u m be r   o f   p i xe l s ,   r e pr e s e n t s   t h e   p i xe l   va l u e ,   a n r e pr e s e n t   t h e   c l us t e r   a m o un t ,   a n d   C   r e pr e s e n t s   t h e   c l us t e r   c e n t e r .   W hil e   m e a s ur i n g,   t h e   m e m be r s hi p   v a l ue   b e c o m e s   hi g h   w h e n   p i xe l   i s   ne a r e r   to  t h e   c l u s t e r   a n t h e   m e m be r s hi v a l ue   b e c o m e s   l o wh e pi xe l   is   f a r   f r o m   t h e   c l u s t e r .   T h e   c l u s t e r   c e n t e r   v a l ue   a n d   m e m be r s hi v a l ue s   a r e   upgr a de i e a c h   i t e r a t i o n   u n t i l   i t   s a t i s f i e s   t h e   c o nv e r ge n c e   c r i t e r i o n .   I n   f uz z y   c - m e a n ,   t h e   p i xe l   f r o m   o n e   c l u s t e r   h a s   t he   a bil i t y   t o   b e c o m e   a   m e m be r   o f   a n o t h e r   c l us t e r ,   a n e a c h   p i xe l   v a l ue   i s   r e ve r s e f o r   e a c h   c l u s t e r   c e n t e r .   T h e   pr e s e n c e   o f   l a r ge   n u m be r   o f   c l u s t e r s   m a y   r e s u l t s   i n   do wns i de ;   h o we v e r ,   by   i nc r e a s i ng  t h e   i t e r a t i o n   l e v e l   t h e   a c c ur a c y   c a n   b e   im pr o v e d.   B e l o de s c r i b e s   t h e   f u z z y   c - m e a n   a l go r i t hm .     I n   f uz z y   c - m e a n ,   t h e   gr o up  o f   e l e m e n t s   ( = { 1 , 2 , , } )   a r e   c onv e r t e a s   a   f uz z y   c - m e a n   c l u s t e r   ( = { 1 , 2 , , } ) .   S t e p   1.   C l us t e r   c e n t e r   C   i s   s e l e c t e r a n do m ly .   S t e p   2.   F uz z y   m e m be r s hi    i s   e v a l ua t e by      = 1 (   ) = 1 ( 2  1 )   ( 5)     S t e p   3.   T h e   f uz z y   c e n t e r     i s   a s s e s s e by     = ( (  ) = 1 ) ( (  ) = 1 ) , = 1 , 2 , . . .   ( 6)     S t e p   4.   B ot h   t h e   s t e 2   a n a r e   r e pe a t e t i l l   a c hi e vi ng  t h e   m i n im u m   J   v a l ue   e l s e   ( + 1 ) ( ) < ,   B   =   0. 01.     =  2 = 1 = 1   ( 7)     W h e r e   K’   r e pr e s e n t s   t h e   i t e r a t i o n   s t e p,   B   r e pr e s e n t s   t h e   t e r m i na t i o n   c r i t e r i o n   i n   t h e   r a n ge   o f   [ 0, 1] ,   =   (  ) ,   U’   r e pr e s e n t s   t h e   f uz z y   m e m be r s hi m a t r i x ,   a n J   r e pr e s e n t s   t h e   o bj e c t i ve   f u n c t i o n .   T h e   i nd i v i dua l   c l us t e r s   a r e   o b t a i n e by   s e l e c t i n t h e   f u z z y   m e m be r s hi m a t r i x ,   a n t h e   m a t r i x   i s   f o r m e b y   c l u s t e r s .   He r e ,   t h e   l o we s t   m e a n   v a l ue   i s   c o n s i de r e a s   t h e   f i r s t   c l u s t e r ,   t h e   hi g h e s t   m e a v a l ue   i s   c o n s i d e r e d   a s   t h e   l a s t   c l us t e r ,   a n t h e   m i dd l e   m e a n   va l u e   i s   c o n s i d e r e a s   t h e   m i dd l e   c l u s t e r .     2. 3.     F e at u r e   e x t r ac t ion   I n   t h e   f e a t ur e   e x t r a c t i o n   m e t h o d,   t h e   l a r ge   s e t   o f   i n put   da t a   m e a s ur e m e n t   i s   c o nv e r t e i n t o   a   mi n im i z e s e t   o f   f e a t ur e s .   I n   t hi s   m e t h o d,   t h e   s e l e c t e t e x t u r e   a n r e t r i e vi ng  f e a t ur e s   o f   t h e   s e g m e n t e f u n du s   im a ge   a r e   e x t r a c t e by   gr e y   l e ve l   c o - o c c ur r e n c e   m a t r i x   ( GL C M ) .   T h e   c o - o c c ur r e n c e   m a t r i x   i s   c o ns i d e r e a s   a n   i n t e r m e d i a t e   m a t r i x   b e c a us e   i t   c o n s t i t u t e s   t h e   r e l a t i o n   a m o n p i xe l s   t h a t   a r e   s i t ua t e i n   t h e   im a ge   a t   d i f f e r e n t   d i r e c t i o n   a n c o - r e l a t i o n .   T hi s   c o - o c c u r r e n c e   m a t r i x   i s   u s e i n   G L C M .   T h us ,   i t   i s   k n o wn   a s   a   s e c o n d - o r de r   s t a t i s t i c a l   f e a t ur e   e x t r a c t i o n .   I GL C M ,   t h e   n u m be r   o f   r o ws   a n c o l u m ns   a r e   s im il a r   t t h e   gr e y   l e v e l s .     T h e   GL C M   i s   k n o wn   a s   a   s qua r e   m a t r i x   ( L × L )   f o r   t h e   gr e y s c a l e   im a ge   I   w i t h   s pa t i a l   d im e ns i o M × a n t h e   r a n ge   o f   gr e y   l e v e l   i s   g i ve n   a s   = [ , ] × .   T h e   gr e y   v a l ue   t r a n s mi s s i o ns   a r e   s pe c if i e by   e a c h   m a t r i x   e l e m e n t s .   T h e   s pe c i a l   c o - o r di n a t e   ( m , n )   o f   e a c h   p i xe l   i t h e   i m a ge   e m b r a c e s   gr e y   v a l ue   o f   f ( m , n ) .   T h e   n e a r e s t   a d j a c e n t   p i x e l s   a r e   c a l c u l a t e a t   t h e   l o c a t i o n ( m + 1,   n ) ,   ( m - 1,   n ) ,   ( m ,   n + 1) ,   a n ( m ,   n - 1) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   de e lear ning  appr o ac bas e on  s tochas ti     ( T hir umalaimuthu  T hir umalaiappan  R amanathan )   593   T h e   gr e y   l e ve l   f ( m , n )   i s   v a r i e by   i t s   c o r r e s p o n d i ng  gr e y   l e v e l s   t o   f o r m   c o - o c c ur r e n c e   m a t r i x f ( m + 1 , n ) ,   f ( m - 1, n ) ,   f ( m , n + 1) ,   a n f ( m , n - 1) .   T h e   c o - o c c ur r e n c e   m a t r i x   i s   f o r m e by   b o t h   gr e y   l e ve l   i   a n j ,   a l s o   by   c o ns i de r i n g   t h e   l o we r   t r a n s i t i o n s   o n   ve r t i c a l   a n h o r i z o n t a l   a s   g i ve n   ( 8) .     , = = 1 = 1   ( 8)     W h e r e     = { 1    { ( , ) =     ( , + 1 ) = ( , ) =     ( + 1 , ) = 0        ( 9)     b y   n o r m a li z i ng  t h e   t r a n s i t i o n   l e v e l   a t   c o - o c c ur r e n c e   m a t r i x ,   t h e   gr e y   l e ve l   i   t o   gr e y   l e v e l   j   t r a ns i t i o n   i s   o b t a i n e l i k e   ( 10 ) ,     , = , , = 1 = 1   ( 10)     g r e y   l e ve l   o f   GL C M   i s   r e pr e s e n t e a s   ( 1 1) ,     ( , ) = ( 0 , 0 0 , 1 0 , 1 1 , 0 : : 1 , 0 1 , 1 1 , 1 )   ( 11)     i t   i s   a   N × m a t r i x ,   wh e r e :     i , j = n u m b e r   o f   p i x e l s   p a i r s   w i t h   i n t e n s i t y   ( i , j ) t o t a l   n u m b e r   o f   p a i r s   c o n s i d e r e d   ( 12)     He r e ,   ,   de f i ne s   t h e   n u m be r   o f   gr e y   l e ve l   pa i r   ( i , j )   t h a t   r a i s e w h e n   p i x e l s   a r e   s e pa r a t e wi t h   t h e   d i s t a n c e   a n a n g l e     a n P   r e pr e s e n t   t h e   tot a l   a m o u n t   o f   n o r m a li z e e l e m e n t   t h a t   n e e ds   to   c o nf i gur e   GL C M .     I n   t h e   im a ge ,   t h e   pr e s e n c e   o f   l o c a l   v a r i a t i o ns ,   i n t e ns i t y   a m o n t h e   p i xe l s   a n i t s   n e i g hb o r   a r e   m e a s ur e by   ( 13) ,     11 2 00 () NN ij ij C o n t r a s t i j P       ( 13)     wh e r e   GL C M   p i xe l   i s   r e pr e s e n t e by      T h e   c l o s e n e s s   o f   t h e   GL C M   i m a ge   d i s t r i b ut i o n   i s   r e pr e s e n t e a s   (1 4) ,       =  ( 1 + | , | ) 1 = 0 1 = 0   ( 14)     T h e   g r e y   l e v e l   de pe n de n c y   i n   c o - oc c u r r e n c e   m a t r i x   i s   kn own   to  b e   c or r e l a t i o n ,   a n d   i i s   r e p r e s e n ted   a s ,      = ( ) ( ) 1 = 0 1 = 0   ( 15)     wh e r e   t h e   m e a n ,   a n s t a n da r de vi a t i o n   o f   p i xe l   i   a n j   a r e   r e pr e s e n t e a s   , , , .   T h e   s m o o t h n e s s   a n unif o r m i t y   o f   t e x t ur e   i n   t h e   i m a ge   i s   o b t a i ne by   t h e   s qua r e e l e m e n t   s u m m a t i o n   i n   c o - o c c ur r e n c e   m a t r i x ,   whi c h   i s   r e pr e s e n t e a s ,       =  2 1 = 0 1 = 0   ( 16)     wh e r e   t h e s e   o b t a i n e f e a t ur e s   a r e   us e to  e x t r a c GL C M   t e x t ur e   f e a t ur e s   o f   t h e   i m a ge   a n f e a t ur e s   o f   t h e   s e g m e n t e i m a ge s   a r e   r e t r i e v e by   e l im i na t i n t h e   r e dun da n t   da t a .   T h e   f e a t ur e   s e l e c t i o n   pr o c e s s   i s   p e r f o r m e d   us i n t h e   e x t r a c t e i m a ge .       2. 4.     F e at u r e   s e l e c t ion     Af t e r   e x t r a c t i n g   t h e   f u n du s   im a ge ,   f e a t ur e   s e l e c t i o n   pr o c e s s   i s   p e r f o r m e d.   T h e   f e a t ur e   s e l e c t i o pr o c e s s   i s   i m p l e m e n t e by   c o ns i de r i n g   t h e   s m a ll e s t   da t a   s o   t h a t   t h e   da t a   a c c ur a t e   pr e di c t i o o f   e x t r a c t e d   im a ge   c a n   b e   pe r f o r m e by   mi n im i z i ng  t h e   c o m p ut a t i o n   t i m e .   He r e ,   t h e   s t o c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   m e t h o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   1 J a n ua r y   20 22 589 - 600     594   w i t h   l e a s t   a b s o l ut e   s h r i n ka ge   a n s e l e c t i o n   o pe r a to r   ( L A S S O)   r e gr e s s i o n   i s   us e t o   pe r f o r m   t h e   f e a t ur e   s e l e c t i o n   pr o c e s s   by   e li mi na t i n r e dun da n t   a n i r r e l e v a n t   f e a t ur e s   o f   t h e   i m a ge .     T h e   we ll - o r ga ni z e a ppr o a c h   t o   o b t a i n   t h e   f i ne s t   r e s ul t   f o r   s m a l l e s t   da t a   i s   s t o c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   i w hi c h   t he   s l o p e   i s   r e f e r r e a s   gr a d i e n t   a n t h e   s l o pe   i s   m o v e d   i t h e   do wn wa r d i r e c t i o to  i n f l u e n c e   t h e   l o we s t   po i n t .   He r e ,   t h e   do wn wa r mo v e m e n t   i s   pe r f o r m e d   u n t i l   i t   r e a c h e s   t h e   mi n im u m   po i n t .   F o r   s to c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t ,   a   s m a ll   s e t   o f   da t a   i s   t r a i n e d   i ns t e a o f   t r a i n i ng  t h e   e n t i r e   da t a .   Ho w e v e r ,   t h e   s m a l l   s e t   o f   da t a   i s   us e f o r   e a c h   i t e r a t i o n   a n e a c s m a ll   d a t a   s e i s   k n o wn   a s   b a t c h .   T h e   s t o c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   m o de l   i s   s a i t o   b e   a   d i s c r i mi na t i v e   l e a r ni ng  m o de l   b e c a u s e   i t   s e l e c t s   b a t c h   f r o m   t h e   o b s e r v e da t a .   T h e   s i z e   o f   ba t c h   i s   c o n s i de r e a s   o n e   be c a us e   t h e   ba t c h   us e f o r   i t e r a t i o n   i s   o ne   a n t h e   c o m put a t i o o f   s i ng l e   s a m p l e   i s   pe r f o r m e f o r   gr a d i e n t   c o s t   f u n c t i o n .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   s t o c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   i s   f a s t e r   b e c a us e   i t   upda t e s   t h e   i n f o r m a t i o i ns t a n t l y   a f t e r   e a c h   i t e r a t i o n .   T h u s ,   t h e   t i m e   r e qu i r e f o r   i t e r a t i o i s   mi n im i z e d.   B e l o w   de s c r i b e s   t h e   s t o c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   a l go r i t hm .     S t e p   1.   I ni t i a ll y   t h e   l o s s   f u n c t i o n   f o r   e a c h   i t e r a t i o n   i s   c o ns i d e r e a n r e pr e s e n t e a s   ( 17) ,     2 ( ) ( ) ( ) J y y x    ( 17)     wh e r e   ̌   r e pr e s e n t s   pr e di c t e v a l ue   a n y   r e pr e s e n t s   a c t ua l   v a l ue .   B ot h   ̌   a n y   a r e   s e l e c t e w i t h   r e s pe c t   to  x .   S t e p   2.   Gr a di e n t     o f   t h e   l o s s   f u nc t i o n   i s   c o m put e i n   s t e 1.   S t e p   3.   I ni t i a l   v a l u e   o f   t h e   f e a t ur e s   i s   c o n s i de r e r a n do m ly   t o   b e g i n   0 .   S t e p   4.   T h e   gr a di e n t   f u n c t i o n s   a r e   upda t e wi t h   t h e   f e a t ur e   v a l ue s .   S t e p   5.   S t e s i z e   i s   c o m put e a s   ( 18 ) ,     Step  s iz e   =   Gr adient   L e ar ning  r ate     ( 18)     S t e p   6.   Ne f e a t ur e   v a l ue   i s   c o m put e a s ,   Ne v a l ue   =   O l v a l ue     S t e p   s i z e .   T hi s   n e v a l ue   i s   upd a t e i n   t h e   o pp o s i t e   di r e c t i o n   o f   gr a d i e n t .     10 ( * ( ) )    S t e p s i z e j   ( 19)     S t e p   7.   F o r   e a c h   i t e r a t i o n ,   t h e   s a m p l e s   a r e   r e a r r a n ge d,   a n s t e 3   to   5   i s   r e pe a t e t i ll   t h e   gr a d i e n t   v a l u e   b e c o m e s   ne a r e r   to  z e r o .   T h e   r o b us t   m e t h o to   pe r f o r m   t h e   f e a t ur e   s e l e c t i o n   a n r e gu l a r i z a t i o n   t a s i s   L A S S t e c hni qu e   i whi c h   t h e   e r r o r   a n o v e r   f i t t i n g   i s   mi n im i z e d.   T h e   s u m   o f   pa r a m e t e r   s c o r e s   i s   c a l c u l a t e a b s o l ut e l y   by  L A S S a n t h e   r e s t r i c t i o i s   a pp li e f o r   e a c s c o r e   t h a t   t h e   o b t a i n e d   s u m   s h o u l b e   l e s s   t h a n   upp e r   b o un d   l e v e l .   I n   s o m e   c a s e ,   L A S S i s   puni s he w i t h   l e a s t   s qua r e   r e gr e s s i o n   a n L 1 -   pe n a l t y   f u n c t i o n .   T h e   L A S S i s   e s t i m a t e a s   ( 20) ,     ̂  =   { 1 2 ( 0  = 1 ) 2 + | | = 1 = 1 }   ( 20)     i t   c a n   a l s o   b e   r e pr e s e n t e a s   ( 21 ) :     ̂  =   ( 0  = 1 ) 2 = 1   ( 21)     E a c h   c o - e f f i c i e n t   i n   t h e   L A S S i s   t r a ns f o r m e by   c o ns t a n t     a n d im i n i s h e t o   z e r o ,   a n t hi s   i s   k no wn   a s   f o r wa r l o o ki n s e l e c t i o n   m e t h o d.   T h us ,   t h e   pr e d i c t e a c c ur a c y   a n i n t e r pr e t a bi li t y   i s   im pr o v e by   L A S S O.   I f   t h e   pr e s e n c e   o f   pr e d i c t o r   gr o ups   i s   hi g h ,   L A S S s e l e c t s   o nl y   o n e   a n m i n im i z e   ot h e r s   to  z e r o.   B y   t hi s   mi n im i z a t i o n ,   v a r i a bi li t y   a m o n t h e   e s t i m a t i o n   i s   r e duc e d.     T h e   L A S S m e t h o i s   n o t   c o n s t a n t   i n   s o m e   a pp li c a t i o n s   w hi c h   i s   t h e   m a j o r   dr a wb a c k.   T h u s ,   t h e   f e a t ur e   s e l e c t i o n   pr o c e s s   i s   p e r f o r m e m o r e   a c c ur a t e l y   a n qu i c k ly   by   t h e   s t o c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t e c h ni que   w i t h   L A S S t e c hni que   wh e r e   t h e   e r r o r   a n o v e r   f i t t i n i s   m i n im i z e d.   W i t h   t h e   b e ne f i t   of   f e a t ur e   s e l e c t i o n   pr o c e s s ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   c l a s s if i c a t i o i s   e nh a n c e d.     2. 5.     Cl as s if i c at ion   T h e   c l a s s if i c a t i o n   i s   pe r f o r m e t o   i m pr o v e   t h e   o ut c o m e   o f   t he   f e a t ur e   s e l e c t i o n   pr o c e s s .   He r e ,   t h e   I V3 - C NN   m o de l   i s   e m p l o y e f o r   t h e   c l a s s if i c a t i o n   pr o c e s s .   F i gur e   2   s h o ws   I V3 - C NN   a r c hi t e c t ur e .   I I V3 - C NN   a r c hi t e c t ur e ,   t h e   i m a ge   c a t e go r i z a t i o n   i s   pe r f o r m e d   by   f i ve   c o nv o l ut i o l a y e r ,   t w o   m a x - poo l in l a y e r ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   de e lear ning  appr o ac bas e on  s tochas ti     ( T hir umalaimuthu  T hir umalaiappan  R amanathan )   595   11  i n c e pt i o n   m o du l e s ,   o n e   a v e r a ge   po o l i ng  l a y e r   a n o ne   f u ll y   c o nn e c t e l a y e r .   T he   s m a ll   n o de s   w hi c h   a r e   s i mi l a r   t o   e a c o t h e r   a r e   m a de   i n t o   a   c l u s t e r   f o r   i m pr o vi n g   t h e   ne t wor de pt h   a n w i dt h ,   a n d   t h us   t h e   c o m put a t i o n   pr o c e s s   i s   r e duc e e f f i c i e n t l y .   T he   n e t w o r i s   t r a i ne by   im a g e - n e t   da t a s e t   [ 33 ]   a n gr oun t r u t h   t a bl e   i s   us e i w hi c 1, 000  c a t e gor i e s   a r e   i de n t i f i e d.   T h e   i n t e ns i t y   o f   p i xe l s   i e a c h   i m a ge   a r e   g i ve n   t o   t hi s   n e t wo r s o   t h a t   t h e   pa r a m e t e r s   i n e t wo r ks   a r e   a d j us t e a uto m a t i c a ll y   t o   pr o vi de   a a c c ur a t e   pr e d i c t i o n .   T h e   o b t a i n e pe r f o r m a n c e   e r r o r   i s   i d e n t i f i e by   c o m p a r i n g   t h e   d i f f e r e n c e   a m o n ge n e r a t e n e t wo r k   o u t pu a n d   gr o un tr u t h   t a bl e .   T hi s   c o m pa r i s o n   i s   r e pe a t e f o r   e a c h   s a m p l e   im a ge   u n t i l   t he   n e t wo r b e c o m e s   m o r e   a ppr o p r i a t e .   T h e   s m a ll   s e t s   o f   r e t i na l   im a g e s   a r e   f ur t h e r   t r a i n e by   I m a ge - Ne t   da t a s e t   by   t r a n s f e r r i n i t   t h r o ugh   I V3 - C NN .   I t   i s   f i ne ly   t un e t o   r e duc e   t i m e   a n d   t h e   a c c ur a c y   o f   r e t i n a l   im a g e   i s   im pr o v e d.   T he   t r a n s f e r   l e a r ni ng  i s   c o m bi ne w i t I V3 - C NN   f o r   c l a s s i f yi ng  t h e   r e t i n a l   i m a ge .   T h e   pr e - t r a i n e we i g h t s   t h a t   a r e   o b t a i n e f r o m   I m a ge - Ne t   da t a s e i s   i n i t i a l i z e a t   c o n v o l ut i o n   l a y e r   t s pe e up  t h e   tr a i ni ng  pr o c e s s   a n t h e   r e dun da n c y   i s   m i n im i z e d.   I n   I V3 - C NN ,   t he   r e t i n a i m a g e s   a r e   l e a r n e d   by   f u ll y   c o nn e c t e l a y e r .   Ho we v e r ,   in  o r de r   to   tr a i 1, 000  o u t pu t   c a t e g or i e s ,   t h e   f u l ly  c o n ne c t e l a y e r   t r a i n s   t h e   I m a ge - Ne t   i n t o   f i ve   o u t pu c a t e g o r i e s .   T h e   D R   i s   i de n t i f i e by   f i xe we i g h t s   t h a t   a r e   o b t a i n e f r o m   t h e   c o nv o l ut i o n   l a y e r   a n m a x - poo l i ng  l a y e r ,   a n t h e   i n i t i a li z e w e i g h t s   a r e   upd a t e t h r o ugh o u t   t h e   tr a i ni ng  pr o c e s s .   A t   e a c h   t r a i ni ng,   t h e   da t a s e t   o f   f u n dus   im a g e   i s   pa s s e o v e r   s e ve r a l   f e a t ur e s   a n t h e   da t a   a r e   r e t r a i n e u n t i l   t h e   v a li d a t a s e t   i s   a c hi e ve d.   B y   t hi s   va l i d   da t a ,   t h e   I V3 - C NN   i de n t i f i e s   t h e   l e v e l   o f   DR   i f u n du s   im a ge   w i t h   r e duc e d   pa r a m e t e r s   a n c o m p l e xi t y .           F i gur e   2.   I V3 - C NN   a r c hi t e c t ur e       3.   RE S U L T S   A ND  DI S CU S S I ONS     T h e   pr o p o s e c l a s s i f i c a t i o n   m e t h o i s   e x e c ut e us i ng  p y t h o n   e nvi r o nm e n t   wh e r e   t h e   l e v e l   o f   DR   i s   t r a c e by   pa i r i ng   e a c h   im a g e   w i t h   t h e   s i z e   256*2 56.   T h e   s e ve r i t y   o f   D R   i s   i de n t i f i e d   by   r e c o v e r i n s e v e r a l   s a m p l e s   a n t h e   c l a s s i f i c a t i o n   i s   pe r f o r m e a c c ur a t e l y   by   us i ng  I V3 - C NN   a r c hi t e c t ur e .   T h e   pr o p o s e d   c l a s s if i c a t i o n   m e t h o c o n s i s t s   o f   s e v e r a l   s t e ps   t o   a c hi e v e   a   hi g h - l e v e l   c l a s s if i c a t i o n .   F i gur e   s h o ws   th e   r e t i n a   i nput   i m a ge .             F i gur e   3.   I n put  i m a ge   o f   r e t i n a       T h e   qua li t y   o f   i nput   i m a g e   i s   e nh a n c e d   by   n e x t   s t e p.   I n i t i a ll y   t he   i nput   i m a ge   i s   i R GB   a n i t   i s   c o n v e r t e i n to   gr e y   i m a g e   by   t h e   W e i ne r   f i l t e r .   De - n o i s e a n r e s i z e im a ge s   a r e   o b t a i ne us i ng  t h e   W e i ne r   f i l t e r .   I t   a l l o ws   t h e   f r e qu e n c y   t o   b e   pa s s e w i t h   mi nim u m   l o s s   by   e nha n c i ng  t h e   im a ge .   F i gur e s   4( a ) - ( c )   s h o t h e   gr a y   s c a l e   i m a g e ,   n o i s e   r e duc e da t a ,   a n f il t e r e i m a ge ,   r e s pe c t i ve l y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   1 J a n ua r y   20 22 589 - 600     596   T h r e s h o l p l a y s   a   m a j o r   r o l e   i p e r f o r m i ng  s e g m e n t a t i o n   u s i n w hi c h   t h e   a c ut e ne s s   o f   im a g e   i s   i de n t i f i e d.   T h e   gr a y   im a g e   i s   c o nv e r t e i n t o   bi n a r y   im a ge   w i t h   a   f i xe t h r e s h o l d   v a l ue   w h e r e   t h e   im po r t a n c h a r a c t e r i s t i c s   a r e   p i xe l   b a c kgr o un a n o bj e c t .   T h e   t h r e s h o l i s   pe r f o r m e t o   s e pa r a t e   o bj e c t   f r o m   t h e   b a c kgr o un d.   I f   t h e   p i x e l   v a l ue   i s   hi g h e r   t h a n   t h e   th r e s h o l v a l ue ,   t h e n   i t   a ppe a r s   a s   a   b r i g h t   s pot  a n i f   t h e   p i x e l   v a l ue   i s   l e s s   t h a t h e   t h r e s h o l v a l ue ,   t h e i t   a ppe a r s   a s   a   da r s po t.   F i gur e s   5( a )   a n d   ( b )   s h o t h e   bi na r y   a n d   e nh a n c e d   i m a ge s .   T h e   bi na r y   im a ge   i s   r e c o v e r e t o   m i n im i z e   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   i de n t if i c a t i o n   pr o c e s s .   T h e   s e g m e n t a t i o n   i s   pe r f o r m e u s i ng  f uz z y   c - mea n   m e t h o to   s e gr e ga t e   t h e   o bj e c t s   a s   c l u s t e r .   F i gur e   s h o ws   t h e   c l u s t e r e i m a ge   w he r e   t h e   DR   i s   s po tt e d .   T h e   r e t i na l   im a ge   i s   f ur t h e r   o p t i mi z e d   b y   s to c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t   w i t h   L A S S r e gr e s s i o n   a n t h e n   t h e   c l a s s if i c a t i o n   i s   pe r f o r m e f o r   a n   a c c ur a t e   i de n t i f i c a t i o n .   Us i ng  t h e   e x t r a c t e f e a t ur e s   a n p a r a m e t e r s ,   t h e   I V3 - C NN   i s   u s e t o   c l a s s i f y   t he   im a ge   a s   e i t h e r   DR   o r   n o n - DR   im a ge .   T h e   I V3 - C NN   c l a s s i f i e r   t r a i n e w i t h   t h e   I m a ge - Ne t   da t a s e t   i s   t e s t e a n d   i t s   pe r f o r m a n c e   i s   a n a l y z e d.   F i gur e   s h o ws   t h e   s a m p l e   a n a ly s i s   o f   I V3 - C NN   pe r f o r m a nc e   whe r e   i t   i de n t i f i e s   t h e   t e s t   da t a   a s   m il DR .         ( a )   ( b )   ( c )     F i gur e   4.   F i l t e r e i m a ge   of   ( a )   gr a y   s c a l e   i m a ge ,   ( b )   n o i s e   r e duc e da t a ,   ( c )   f il t e r e i m a ge         ( a )   ( b )     F i gur e   5.   E n h a n c e i m a ge   o f   ( a )   bi na r y   i m a ge   a n ( b )   e nh a n c e i m a ge       T h e   pr o p o s e m e t h o s h o ws   go o d   pe r f o r m a nc e   i n   c l a s s if i c a t i o n .   T h e   pe r f o r m a nc e   i s   a n a ly z e us i ng   s e n s i t i v i t y ,   s pe c if i c i t y ,   a n c l a s s i f i c a t i o a c c ur a c m e a s ur e s   w hi c a r e   b a s e o t h e   c o nf u s i o n   m a t r i [ 34] .   T h e   s e ns i t i vi t y ,   s pe c i f i c i t y ,   a n c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y   a r e   c a l c u l a t e us i n t h e   v a l ue s   o f   t r ue   p o s i t i ve   ( T P ) ,   t r ue   n e ga t i ve   ( T N) ,   f a l s e   po s i t i v e   ( F P ) ,   a n f a l s e   ne ga t i v e   ( F N)   a s   s h o wn   i n   t h e   ( 22) ,   ( 23 ) ,   a n ( 24) .         =   +  =            ( 22)         =   +  =           ( 23)       =  +   +  +  +    ( 24)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       A   de e lear ning  appr o ac bas e on  s tochas ti     ( T hir umalaimuthu  T hir umalaiappan  R amanathan )   597   Th e   s e n s i t i v i t y   i de n t i f i e s   t h e   T P   v a l ue   a m o n t h e   DR   a f f e c t e pe o pl e   i n   pe r c e n t a ge .   T h e   s pe c if i c i t y   i de n t i f i e s   t h e   T v a l ue   a m o n t h e   h e a l t hy   pe o p l e   i n   pe r c e n t a ge .   T h e   c l a s s i f i c a t i o n   a c c ur a c y   i de n t i f i e s   t h e   r a t e   o f   c o r r e c t   c l a s s i f i c a t i o n   a m o n t h e   D R   a f f e c t e pe o pl e   a n he a l t hy   p e o p l e   i pe r c e n t a ge .   F i gur e s   8 - 10  s h o w   t h e   s e n s i t i v i t y ,   s pe c if i c i t y ,   a n d   c l a s s i f i c a t i o n   a c c ur a c y   o f   t h e   I V3 - C NN   c l a s s if i e r ,   r e s pe c t i v e ly .   U s i n t he   pr o p o s e m e t h o d,   t h e   I V3 - C NN   c l a s s if i e r   s h o we t h e   s e ns i t i vi t y ,   s pe c if i c i t y ,   a n c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y   o f   a b o ut   94 . 3% ,   98 % ,   a n 95% ,   r e s pe c t i v e ly .           F i gur e   6.   C l u s t e r e i m a ge           F i gur e   7.   A n a ly s i s   o f   DR           F i gur e   8.   S e n s i t i vi t y   o f   t h e   pr o p o s e m e t h o d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   1 J a n ua r y   20 22 589 - 600     598       F i gur e   9.   S pe c i f i c i t y   o f   t h e   pr o p o s e m e t h o d           F i gur e   10.   C l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y   o f   t h e   pr o p o s e m e t h o d       4.   CONC L USI ON     As   DR   i s   a   s e r i o us   e y e   d i s e a s e   c a us e d   by   d i a b e t e s   m e ll i t us ,   t h e r e   h a b e e n   m a ny   r e s e a r c h   wo r ks   do n e   i a r t i f i c i a l   i n t e l li ge nc e   i t he   r e c e n t   y e a r s   to   s uppor t   t h e   de t e c t i o n   o f   DR   f r o m   r e t i n a l   im a ge s .   T he   pr o p o s e i m a ge   c l a s s if i c a t i o n   m e t h o i t hi s   p a p e r   w i ll   b e   a dde d   a s   a   b e n e f i c i a l   t o   t h e   m e d i c a l   s o c i e t y   i n   s uppo r t i n t h e   de t e c t i o n   o f   DR   m o r e   e f f i c i e n t l y .   T h e   DR   a n i t s   s t a ge s   a r e   i de n t i f i e w i t h   go o a c c ur a c y   us i n o ur   pr o p o s e m e t h o d.   T h e   i n put   r e t i n a l   im a ge   i s   pa s s e t h r o ugh   s e v e r a l   s t e ps   whe r e   t h e   f e a t ur e s   o f   r e t i n a l   im a ge   a r e   e x t r a c t e d,   a n f i na l ly   t he   i m a ge   is   pr o c e s s e by   a   t r a i n e c l a s s i f i e r .   I n   t h e   pr o p o s e m e t h o d,   t h e   W e i ne r   f il t e r ,   f uz z y   c - m e a n ,   GL C M ,   s to c h a s t i c   gr a d i e n t   de s c e n t ,   L A S S O,   a n I V3 - C NN   a r e   us e f o r   pr e pr o c e s s i ng,   s e g m e n t a t i o n ,   f e a t ur e   e x t r a c t i o n ,   f e a t ur e   s e l e c t i o n ,   a n c l a s s if i c a t i o n ,   r e s pe c t i ve l y .   T h e   c l a s s if i c a t i o n   a c c ur a c y   o f   I V3 - C NN   c l a s s if i e r   s h o we a b o ut   95%   whi c h   pr o v e d   t h a t   t h e   pr o p o s e m e t h o i s   e f f e c t i v e   i n   i de n t i f yi ng  DR .         RE F E R E NC E S     [1 ]   S A ic h,  S .   C ha kr a bo r t y a nd  K H e e - C h e o l,   C o n vo lu t i o na N e ur a N e tw o r k - B a s e M o d e f o r   W e b - B a s e T e x t   C la s s if i c a ti on,”   I nt e r nat io nal   J our nal   o E le c tr ic al   and   C om put e r   E ngi ne e r in g,   v o l.   9,  no 6,  pp.  5185 - 5191,  2019,  do i :   10.11591/i je c e . v 9i 6.pp5185 - 5191.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.