I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   20 1 9 ,   pp .   991 ~ 1 0 0 0   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 2 . pp 991 - 1 0 0 0             991       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   K - m e a n a l g o r i t h m   w i t h   l e v e l   set   f o r   b r a i n   t u m o r   s e g m e n t a t i o n       S am ah   A b d e l az i z 1 ,   S o n gfe n Lu 2   1 ,2 S c hoo l   o f   c o m put e r   S c i e nc e   a n T e c hno l o gy ,   H ua z ho n g   U ni v e r s i t y   of   S c i e nc e   a nd  T e c hno l o gy ,   C hi na   2 S he nz he H ua z ho ng   U ni v e r s i t y   o f   S c i e nc e   a n T e c hno l o gy   R e s e a r c I n s t i t u t e ,   C hi na   1 F a c ul t y   of   s c i e nc e ,   Z a g a z i g   U n i v e r s i t y ,   E gy pt   2 N a nj i ng   S o uw e I nf o r m a t i o T e c hno l o gy   C o . ,   L t d . ,   C h i n a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   O c t   1,   2018   R e v i s e D e c   10,   2018   A c c e pt e J an   25,   201 9       B r a i n   i s   a   c o m pl i c a t e s t r uc t u r e   c o ns i s t i ng   o f   m i l l i o ns   o f   m i l l i o n s   c e l l s   s o   t ha t ,   i t s   di f f i c ul t   t o   i de n t i f y   a n y   di s e a s e s   w i t ho ut   us i ng   a ny   c om put e r i z e d   t e c hno l o gy .   M a g ne t i c   R e s o na nc e   I m a g i ng   ( M R I )   i s   o ne   o f   t he   m a i n   a s s e s s m e nt s   o f   br a i t um o r s .   O n e   o f   t he   m o s t   i m po r t a n t   s t e ps   o m e d i c a l   i m a g e   pr o c e s s i ng   i s   s e g m e n t a t i o n.   S e g m e nt i ng   br a i M R I   i m a g e s ,   w h i c pr o v i de   a c c ur a t e   i nf o r m a t i o f o r   t he   di a g no s i s   a nd  t he r a py   de c i s i o ns   o f   br a i n   t um o r s .   W e   pr o po s e t o   s e g m e nt   br a i t um o r   M R I   i m a g e s   i nt o   t hr e e   p a r t s   ( W M   ( w hi t e   m a t t e r ) ,   G M   ( g r a y   m a t t e r ) ,   a nd   ba c kg r o und) .   T h e   f i r s t   a l g o r i t hm   i s   f o r   a pp l y i ng   m e di a f i l t e r i ng   o br a i M R I   i m a g e   f o r   r e m ov i ng   t he   no i s e   f r o m   t he   i m a g e   f o r   a c hi e v i ng   a c c ur a t e   r e s u l t s .   T he   s e c o nd  a l g o r i t hm   i s   f o r   a ppl y i ng   K - m e a ns   a l g o r i t hm   f o r   a c c ur a c y   i t i m e   c o ns um i ng   a nd  f o r   c l us t e r i ng   i n t o   r e g i o ns   a nd    t he   t hi r a l g o r i t hm   i n di c a t e   t he   de t e c t i ng   t h e   bo unda r y   o f   t he   i m a g e   w i t t he   us e   o f   l e v e l   s e t .   B y   c om pa r i s o n ,   o ur   pr o po s e m e t ho d,   i t s   e f f i c i e nc y   t o   s e g m e nt   pe r f e c t l y   m o r e   t ha o t he r   pr e v i o us   us e d   a l g o r i t hm s   e s p e c i a l l y   o t i m e   c o ns um i ng .   Ke y w or d s :   A c t i v e   c o n t o ur  m o de l   B r a i t um o r   M R   Im a ge   s e g m e nt a t i o n   L e v e l   s e t   m e t h o d   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S o n gf e n L u ,   S c h o o l   of   c o m put e S c i e n c e   a n T e c hn o l o gy ,     H ua z h o n U ni v e r s i t y   of   S c i e n c e   a n T e c hn o l o g y ,   W u h a 43 0074,   C hi n a .   E m a i l :   l us o n gf e n g @ h us t . e du . c n       1.   I N TR O D U C TI O N     Im a ge   s e gm e n t a t i o n   i s   a n   i m po rt a nt   p r o c e s s   ge n e r a l l y   i n   i m a ge   pr o c e s s i n a nd   e s pe c i a l l y   i n   m e di c a l   i m a ge   p r o c e s s i n [1 ,   2] .   I t ’s   s t i l l   o pe n   a r e a   f o r   m a n y   r e s e a r c h e s .   T h e r e   a r e   n u m e r o us   s t ud i e s   a n d   a   l o t   o c h a l l e n ge s   o n   i m a ge   s e gm e n t a t i o n s   t o   o b t a i n   o n   a n   a c c ur a t e   m e t h o f o r   a n   e f f i c i e n t   s e gm e n t a t i o n   p r o c e s s .   B y   di v i di n i m a ge   i n t o   di f f e r e n t   r e g i o n s   a nd  pa rt s   i n   w hi c e a c h   r e gi o n   ha s   a   g r o up  o f   pi xe l s   w i t h   a   s i m i l a c h a ra c t e ri s t i c s   s uc h   a s   i n t e n s i t y ,   t e xt ur e ,   o r   c o l o r   [3].   T h e r e   a r e   m a n y   a ppl i c a t i o n   c a n   b e   a ppl i e i n   a n a l y s i s ,   ob j e c t   r e c o gn i t i o n,   o b j e c t - b a s e i m a ge   c o m p r e s s i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o n s   p r o c e s s e s   [4,   5]   In   s e gm e n t a t i o n ,   t h e r e   a r e   a   l o t   o a l go r i t h m s   a r e   us e s uc h   a s   e dge   de t e c t i o n ,   r e gi o n - b a s e d,   c l us t e r i ng,   l e v e l   s e t   a n hi s t o gra m   b a s e [6] .   It   i s   a i m i ng  t o   i de n t i f y i n g,   l o c a t i ng,   c ha r a c t e r i z i n g ,   de t e c t i n g   a n e x t r a c t i n a   s e t   o f   r e gi o n s   o c o n t o ur s   o f   t h e   i m a ge   [7] .   In   m e d i c a l   i m a ge   p r o c e s s i n g ,   i m a ge   s e gm e n t a t i o n   i s   a   w a y   t o   d e t e r m i n e   t h e   r e gi o n   o t um o r s   a n s o m e t i m e s   t e n ds   t o   c o m put e   t h e   vo l um e   of   t um o r s   [8 ,   9 ].   A c c o r di n t o   t h e   N a t i o na l   C a n c e r   I n s t i t ut e   S t a t i s t i c s   (N CI S T h e   N a t i o na l   B r a i n   T um o r   F o un d a t i o n   ( N B T F fo r   r e s e a r c h   i U n i t e S t a t e s   e s t i m a t e s   t h a t   b r a i n   c a n c e r   pe r c e nt a ge   i s   i n c r e a s i ng  e v e r y   y e a r   i n   U . S   a n U K   a n r e po r t e t ha t   i t   i s   t h e   c a us e   of  i n c r e a s i ng  t h e   pe r c e n t a ge   o f   de a t h   a n d   a l s o   i I n d i a   a   huge   n u m b e r   o f   pe o pl e   a r e   a f f e c t e by   di ff e r e n t   t y pe s   of   t um o r s   [10 ].   B r a i n   i s   a   c o m pl i c a t e s t r uc t u r e   c o n s i s t i n o f   m i l l i o n s   o f   m i l l i o n s   c e l l s   s o   t h a t ,   i t ’s   d i f f i c ul t   t i de nt i fy i n g   a n y   di s e a s e s   w i t h o ut   us i ng  a n y   c o m put e r i z e t e c h n o l o g y   [11].   A c c o r di ng  t o   m e di c a l   e xpe rt s ,   di a g n o s i s   p r o c e s s   w i l l   b e   a   t i m e   c o n s um i n p r o c e s s   a n d   t h e r e   w i l l   b e   a   l i f e   t hr e a t e ni n g .   S o ,   i m a ge   pr o c e s s i n w i t m e di c i n e   f i e l i s   a   g r e a t   a c hi e v e m e n t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   25 02 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     9 9 1   -   1 0 0 0   992   B r a i n   t u m o r   i m a ge s   s e gm e n t a t i o n   i s   n o t   e a s y   pr o c e s s   t h a t   us i n f o r   i de n t i fy i n f e a t ur e s   o f   t h e   n o rm a l   a nd  a b n o r m a l   r e g i o n s   a nd  s e pa r a t i n t h e m .   T h e s e   r e gi o n s   w i t h   t u m o r s   c a n   b e   i de n t i f i e by   i n c r e a s i n t h e   s i z e   of   t h e   t i s s ue ,   c h a ngi n i n   s h a pe s   o f   t h e   n o rm a l   s t ruc t ur e   o r   a ppe a r i ng  n e w   e xt r a   c e l l s   [12] .   S o ,   w e   pr o po s e t o   s e gm e n t   b ra i t i s s ue   i m a g e s   by   s e pa ra t i ng  a n d   e xt r a c t i n g   w h i t e   m a t t e f r o m   g ra y   m a t t e r.   W e   us e M R o n   o ur   w o r a s   i m a g i n m o da l i t y   fo r   c a pt u r i ng  t h e   i nt e ri o r   s t ruc t u r e   o f   t h e   b r a i n.   T h i s   c o m put e r i z e t e c hni que   i s   c a p a b l e   of   i m a g i n i v a r i a nt   di r e c t i o n s   a nd  a l s o   qui t e   s a f e   m o r e   t h a o t h e t e c hn i q ue s   a s   CT   (c o m put e t o m o gr a p h y a n d   X - R a y   [12] .   T h e r e   a r e   s e ve r a l   s e g m e nt a t i o n   m e t h o ds   t ha t   a ppl i e o n   m e di c a l   i m a ge   f o r   e xt r a c t i n g ,   de t e c t i n g ,   i de nt i fy i n g ,   o r   s e pa r a t i n t um o r s   r e gi o n s   f r o m   h e a l t h y   o n e .   S e ve r a l   t e c hni que s   a r e   us e i n   s e gm e n t a t i o n   f o r   b r a i n   M R [13]   b ut ,   t h e   b e s t   m e t h o ds   t ha t   a r e   us e a r e   c l us t e ri n f o r   M a g n e t i c   R e s o n a n c e   (M R b r a i n   t u m o r s   w h e r e   t h e   n um b e o f   c l us t e r s   i s   us ua l l y   w e l l   kn o w n   f o r   r e gi o n s   o f   i n t e r e s t   i t h e   i m a ge   [1 4] .     K - m e a n s   a l go ri t hm   i s   a i m po r t a nt   a l go r i t h m   us e i M e di c a l   i m a ge   p r o c e s s i n g .   A f t e c o m pa r i ng  b e t w e e n   t hr e e   s e gm e n t a t i o n   t e c hni que s   b a s e o n   K - m e a n s ,   K - M e di o ds ,   a nd  H i e r a r c h i c a l   c l us t e r i n g   t e c hn i q ue s   T h e   a ut h o r s   i n   [15]  de duc e t h a t   t h e   be s t   t e c h n i q ue   i n   pe r f o r m a n c e   a n e a s i e r   t o   i m pl e m e n t   t ha n   t h e   o t h e r   t e c hn i q ue s   i s   K - m e a n s   Cl us t e ri n g .   H ow e v e r ,   t h e   e f fi c i e n c y   of   K - m e a n s   f o r   h e l p i n i n   t h e   p r o c e s s   of  s e gm e n t a t i o n   w i t h o ut   t i m e   c o n s um i n g ,   i t ’s   c r i t i c a l   w i t h   n o i s e s   t h a t   c a n   a f f e c t   o n   t h e   a c c ur a c y   of   r e s ul t s .   M a n y   r e s e a r c h e r s   do   a l l   t h e i r   b e s t s   t o   i m pr o v e   t h e   a c c ur a c y   of   r e s ul t s   by   r e m ov i n n o i s e s   f r o m   b r a i n   M R i m a ge s   w h i c h   c o n t a i n   n o i s e s   s uc h   a s   l i n e a r   f i l t e r s   o r   n o n - l i n e a r   f i l t e r s ,   f o r   e xa m p l e ,   t h e   a u t h o r s   i n   [16 ]   pr o po s e t o   r e duc e   t h e   n o i s e   o n   t h e   i m a ge   f i r s t   by   us i n w a ve l e t   t ra n s f o r m   a n t h e n   a ppl y i n g   K - m e a n s   c l us t e r i ng  a l go r i t h m .   Cl us t e ri n a l go r i t hm s   ha v e   m a n y   a ppl i c a t i o n s   i m e di c a l   f i e l d   a s   i m a ge   s e gm e nt a t i o n.   W e   us e m e di a n   f i l t e r   w h e r e   i t   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   i m po rt a nt   n o n - l i n e a f i l t e r i ng  f o r   r e m o v i n o r e duc i n t h e   n o i s e   o n   t h e   i m a ge s .   I t ’s   a n   e f f i c i e n t   m e t h o t ha t   c a p r e s e r v e   t h e   e dge   f e a t ur e s   a n num e r o us   of   s t udi e s   c o n f i rm   t ha t   m e di a f i l t e r   i s   b e t t e r   t ha n   l i n e a f i l t e ri n f o r   r e m o v i n t h e   n o i s e   o n   t h e   p r o c e s s e d   i m a ge   [17] .   W e   i n t r o duc e a n   e ff i c i e n t   c l us t e r i n a l go r i t h m   t ha t   ha s   a b i l i t y   t o   de t e c t   a nd  i de n t i fy   t h e   a f fe c t e d   pa r t   i n   b ra i n   M R   b a s e o n   l e ve l   s e t   m e t h o ds .   L e ve l   s e t   m e t ho w a s   f i r s t   m e n t i o n e by   S e t h i a n   a nd  O s h e r   i n   1988  [ 18] .   W e   di s c us s e t h e   l e v e l   s e t   o n   s e c t i o 4 .   W e   i n t r o duc e a n   e f f i c i e n t   a l go ri t hm   f o r   b r a i n   M R s e gm e nt a t i o n   by   de ve l o pi n M e di a n   f i l t e r   f o r   m a k i n t h e   i m a ge   a   c l e a r   w i t h o ut   n o i s e s   w i t c l us t e r i n g   i m a ge s   by   us i n K - m e a n s   c l us t e r i ng  by   s h o w i n t h e   i n i t i a l   a n f i n a l   c l us t e r s   w i t h   l e v e l   s e t   s e gm e n t a t i o n   a nd  a f t e s e gm e n t a t i o n   w e   a r e   a b l e   t o   e xt r a c t   g ra y   m a t t e f r o m   w h i t e   m a t t e r.   T h i s   p a pe r   de s c r i b e s   t h e   r e s e a r c h   a s   f o l l o w s ,   S e c t i o n   d i s c us s   r e l a t e w o r ks .   S e c t i o d i s c us s e s   pr o po s e m e t h o d.   S e c t i o n de s c ri b e s   s e gm e n t a t i o n   w i t l e v e l   s e t   m e t h o d.   S e c t i o n   d i s c us s e s   e xpe r i m e nt a l   r e s ul t s ,   f o l l o w e by   a   c o n c l us i o n   i S e c t i o n 6 .       2.   R ELA TED   WO R K   T h e r e   a r e   m o s t   of   pr o b l e m s   t h a t   f a c e   n um e r o us   s t udi e s   a n ha v e   a   gr e a t   c ha l l e n ge s   f o r   s o l v i n i t   a s   fo l l ow i n g   [19] :   a)   L a c o f   e xpe r i e n c e   f o r   i de n t i fy i n t h e   o b j e c t s .   b)   L a c o f   i m a ge   qu a l i t y .   c)   L a c o f   t e c h n i que s   qua l i t y   t ha t   c a n   b e   u s e f o r   c a p t u r i ng  t h e   i m a ge .   d)   D e t e c t i n g   t h e   i m a ge   a n d   l o c a l i z i n g   t h e   po s i t i o o f   t h e   pa t h o l o g y .   e)   D i f f i c ul t i e s   t h a t   f a c e   t h e   m o s t   o f   r e s e a r c h e s   of   be i n t h e   i rr e gu l a r   p a r t   o n   t h e   i m a ge   i n s i de   o r   o n   t h e   bo un da r y   o f   t h e   i m a ge .   f)   L um i n a n c e   q ua l i t y   a n d   e n v i r o nm e n t   qua l i t y   t ha t   a r o u n t h e   p a t i e n t   a n i m a ge   de v i c e s .     R e s e a r c h e r s   w h o   a r e   w o r ki n o n   b r a i n   M R i m a ge s   s e gm e nt a t i o n   a r e   us i n di f f e r e n t   a p p r o a c h   f o r   s o l v i n t h e   p r o b l e m s   t h a t   f a c e   t h e   num e r o us   s t udi e s .   T h e r e   a r e   m a n y   a l go r i t hm s   fo r   m e di c a l   i m a ge   s e gm e n t a t i o n .   A b d - E l l a e t   a l ,   [2 0]  p r o po s e t o   i m p r o v e   t h e   a c c ur a c y   of   t h e   de s i g n   a n t h e   s y s t e m   of   di a g n o s i s   w i t h o ut   t i m e   c o n s u m i n g .   T h e y   pr o pos e a l s o   t o   c l a s s i fy   b r a i n   t u m o r   M R i m a ge s   t o   n o rm a l   a n a b n o rm a l   a n t h e n   c l a s s i f y   t h e   t y pe   of   t h e   t um o r   t o   be n i g n   ( n o n - ca n c e r o us a nd  m a l i g n a nt   (c a n c e r o us ).   T h e y   us e K - m e a n s   c l us t e ri n f o r   s e gm e n t a t i o n,   a n d i s c r e t e   w a ve l e t   t ra n s f o r m   (D W T )   f o r   f e a t ur e   e xt ra c t i o n   b y   t r a n s f o r m i ng  i m a ge s   f r o m   s pa t i a l   do m a i n   t o   f r e que n c y   d o m a i n   by   us i n   h i g h   p a s s   a n l o w   pa s s   f i l t e r s   o n   t h e   br a i t u m o M R i m a ge s ,   a n d   f e a t ur e   r e duc t i o n   b y   a ppl y i n p ri n c i p l e   c o m po n e n t   a na l y s i s   (P CA ).   Cl a s s i f i c a t i o n   by   us i n s uppo rt   v e c t o r   m a c hi n e   (S V M ). K o l e y   e t   a l ,   [21]  p r o po s e t o   d e t e r m i n e   t h e   e xa c t   l o c a t i o n   o f   b r a i n   M R i m a ge   by   us i n Co h e s i o n   b a s e m e rgi n b a s e o n   K - m e a n s   c l us t e r i ng  a l go r i t hm   f o r   pa r t i t i o n i ng  t h e   b r a i n   M R i m a ge   t o   i de nt i fy   t h e   e xa c t   l o c a t i o o f   t h e   t u m o r.   K - m e a n s   c l us t e ri n g   us e f o r   c l us t e r i ng  t h e   i m a ge   i nt o   di f f e r e n t   r e gi o n s   a nd  e a c r e gi o ha s   s i m i l a r i t i e s   c h a ra c t e ri s t i c s   a nd  o t h e r e gi o n w i t h   di f f e r e n t   c h a ra c t e ri s t i c s ,   by   m e r gi n a l l   s i m i l a ri t i e s   re gi o n   a n t h e n   t h e y   a ppl y   CS M   a l go r i t hm   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       K - m e ans   al gor i t hm   w i t l e v e l   s e t   f or   br ai n   t um or   s e gm e n t at i on  ( Sam ah  A bd e l az i z )   993   c a l c ul a t i n t h e   i n t e r   c l us t e r   s i m i l a ri t y   fo r   t h e   r e gi o n s   w i t h   di f f e r e n t   c ha r a c t e r i s t i c s   t o   i de n t i fy   t h e   r e gi o n   o f   t h e   t um o r.   A n f i n a l l y   t o   e xt r a c t   t h e   t u m o r   t h e y   a ppl i e d   e r o s i o n   a l go r i t h m   w hi c h   i s   a   m a t h e m a t i c a l   m o r p h o l o gi c a l   t e c hni que s   us i n f o r   r e m o v i n t h e   n o i s e   of   r e gi o n   of   t h e   t um o r   o n   b ra i n   M R i m a ge . P a t e l   e t   a l ,   [22]  p r o po s e t us e   K - m e a n s   a l go ri t hm   f o r   i de n t i fy i n t h e   t um o r .   A g a r w a l   e t   a l ,   [2 3]   p r o po s e t e xt r a c t   t um o f r o m   M R i m a ge s ,   w h e r e   i t s   m e t h o (T L S   A l go r i t h m de pe n de upo n   t h e   s i z e   a nd  s h a pe   o f   t h e   t u m o by   a ppl y i n s e gm e nt a t i o n   b y   us i n gl o b a l   t hr e s h o l b a s e m e t h o t h a t   i t s   v a l ue   c ha n g i n du ri n t h e   p r o c e s s   t i l l   t h e   e nd  a n de s i g ni n t h e   l e v e l   s e t   s pe e f un c t i o n   f o r   e s t i m a t e   i t s   v a l ue   a c c ura t e l y .   T h e y   a ppl i e t h e i a l go ri t hm   by   i ni t i a l i z i n t h e   l e v e l   s e t   i n s i de   t h e   M R i m a ge   t h e n   l o o ki n f o r   t h e   t hr e s h o l d,   a f t e r   t h a t   c a l c ul a t i n g   t h e   s pe e f un c t i o t h e n   g r o w i n g   t h e   l e v e l   f un c t i on   a n d   upd a t i ng  t h e   t hr e s h o l e v e r y   t i m e   a n d   t h e r e pe a t   t h e   p r o c e s s   by   r e i n i t i a l i z i ng  t h e   l e v e l   s e t   t i l l   f i n i s hi n g   t h e   pr o c e s s   o n   t h e   w h o l e   pr o c e s s .   T h e i r   r e s ul t s   s h o w e t h e   hi g pe r f o r m a n c e   o f   t h e   a l go r i t hm   a nd  i t s   e f f i c i e n c y .       3.   P R O P O S ED   M ETH O D   W e   h a v e   t hr e e   a l go r i t h m s   (1 ) ( 2 ) ,   a n d   ( 3)  w e r e   p r o po s e fo r   s e gm e n t i ng  M R i m a ge s .   W e   i m p l e m e nt e M R i m a ge s   a s   a n   i n put   o f   m e di c a l   i m a ge .   W e   us e m e di a n   f o r   r e m o v i n n o i s e s   f r o m   b r a i M R i m a ge s .   K - m e a n s   c l us t e ri n g   w a s   a pp l i e t o   s e gm e nt   b a s e o n   l e v e l   s e t .     3. 1 .   I m age   A c q u i s i ti o n   F o r   de t e r m i n i ng  t h e   di a g n o s i s ,   i n   t hi s   p r o c e s s ,   i t   i s   b a s e o n   ha r dw a r e   w h i c h   i s   a n   i m a g i n m o da l i t y   t h a t   i s   us i n f o r   c a pt u r i n g   t h e   e n t i r e   pa t h o l o g y   o r ga n   a n d e t e c t i n i t .   S o ,   t h e y   a r e   b a s e o n   t h e   i nt e r a c t i o n   w i t h   t h e   pa t i e n t ’s   b o d y .   A n a f t e r   t h a t   s o f t w a r e   m i s s i o n   i s   b a s e o n   fo r m a t t i n a nd  c o n v e r t i n t h e   c a p t u r e i m a ge   t o   m e a ni n gf ul   i m a ge   o f   t h e   di s e a s e o r ga n .   A nd  f i na l l y ,   t h e   ob t a i n e i m a ge   o f   t h e   o r ga n   c a n   b e   pr o c e s s e by   us i n f un c t i o n s   a nd  a l go r i t hm s   fo r   c l a s s i f i c a t i o n,   e nha n c e m e nt ,   de t e c t i o n   a n s e gm e n t a t i o n   t ha t   w i l l   b e   us e t o   h e l i n   di a g n o s i s   p r o c e s s   a n d   t a ki ng  a n   a c c ura t e   de c i s i o f o r   t h e   s t a t us   o f   t h e   pa t i e n t .   In   t hi s   s t udy ,   w e   us e M R i m a gi n m o da l i t y   fo r   b r a i n   i m a g i n g.   W e   us e s e ve r a l   b ra i n   M R i m a ge s   o n   o ur   s t udy .   A nd  w e   kn o w   t h a t   b ra i M R i m a ge   c o n t a i n s   n o i s e   s o   w e   a ppl i e a   p r e p r o c e s s i n f i r s t   b e fo r e   a ppl y i n s e gm e n t a t i o n   p r o c e s s   t o   b e   a b l e   t o   ob t a i n   a n   a c c ura t e   r e s ul t .   W e   h a v e   t hr e e   s t e ps   w i t h   di f f e r e n t   a l go ri t hm .   W e   e xpl a i t hr e e   s t e ps   a s   f o l l ow i n g:   p r e - p r o c e s s i n g   s t e f o r   e n ha n c i n t h e   i m a ge   t o   b e   r e a dy   fo r   s e gm e n t a t i o n ,   c l us t e r i ng  s t e p,   a n d   t h e a p pl y   l e ve l   s e t   m e t h o d.     3. 2 .   P r e p r o c e s s i n g   In   t hi s   s t e p,   w e   a ppl i e a   n o i s e   f i l t e r   o n   b ra i n   M R i m a g e   t o   r e duc e   o r   r e m o ve   t h e   n o i s e .   M R I   i m a ge s   m o s t   c o n t a i n   o n   n o i s e   s o ,   w h e n   us i n t h e s e   i m a ge s   fo r   a n o t h e r   p r o c e s s e s   fo r   e xa m pl e   s e gm e n t a t i o n,   l e a di n g   t ha t   w e   do n ’t   h a v e   a a c c u r a t e   r e s ul t s .   R e m o v i n n o i s e   i s   a   di f f i c ul t   t a s k   f r o m   M R i m a ge s .     T h e r e   a r e   d i f f e r e n t   m e t h o ds   fo r   r e duc i ng  n o i s e   f r o m   m e di c a l   i m a ge s .   U s i n i m a ge   f i l t e r i ng  f o r   n o i s e   r e m o v i n g ,   c o n t ra s t   s h a r pe ni n g,   c o nt o ur   h i g h l i g h t e n i ng,   e dge   de t e c t i o n ,   a n s o   o n .   I n   t hi s   s t udy ,   w e   us e o n e   of   t h e   m o s t   i m po r t a n t   m e t h o ds   f o r   r e duc i n t h e   n o i s e .   W e   us e a   n o n - l i n e a r   f i l t e r,   M e di a n   f i l t e [24] .   M e di a f i l t e r   i s   o n e   of   t h e   m o s t   i m po r t a nt   n o n - l i n e a r   f i l t e r i ng  f o r   r e m o v i n o r   r e duc i n t h e   n o i s e   o n   t h e   i m a ge s .   It ’s   a n   e ff i c i e n t   m e t h o t ha t   c a n   p r e s e r v e   t h e   e dge   f e a t ur e s .   It s   b a s e up o n   o n   pi xe l s   w i t h   t h e   p r i n c i pl e   o f   i t s   n e i g h b o rh o o by   m ov i n p i xe l   by   pi xe l   t hr o ug t h e   i m a ge   unt i l   c o ve r i n g   t h e   w h o l e   i m a ge .   I t   f i r s t   s o r t s   t h e   pi xe l   v a l ue s   a n f o r   o dd  m a s ks   a nd  t h e n   r e pl a c i n t h e   t a r g e t   pi xe l   by   t h e   m e di a n   v a l ue   a f t e r   s o r t i n g .   A n d   n u m e r o us   of   s t udi e s   c o n f i r m   t ha t   m e di a n   f i l t e r   i s   b e t t e r   t ha n   l i n e a r   f i l t e ri n f o r   r e m o v i n t h e   n o i s e   o n   t h e   pr o c e s s e i m a ge   [1 7].   In  t hi s   s t e p,   M e di a n   f i l t e [25]   i s   w o r ki n b y   s o r t i n g   t h e   v a l u e s   of   a n   a r e a   o t h e   b ra i M R i m a ge   i a s c e n di n o r de r   a n t h e n   m i xi ng  t h e s e   v a l ue s   by   a n   o dd  m a s w i t h   f i xe s i z e   3X 3,   5X 5,   a n 7X r e s pe c t i v e l y .   F o r   e xa m pl e ,   i f   w e   ha v e   t h e   F i gu r e   1 .       40   20   66   13   58   10   86   15   150     F i gu r e   1 .   B l o c di a g r a m   f o r   us i n g   M e di a f i l t e 3X m a s k.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   25 02 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     9 9 1   -   1 0 0 0   994   H e r e ,   us i n M e di a n   f i l t e r   a n a ppl y   a n   o dd  3X w i n do w   on   t h e   i m a ge ,   i t   s o rt s   t h e   o r i gi na l   i m a ge   v a l ue s   o n   t h e   f ul l   3X w i n do w :     10,   13,   15 ,   20,   40 ,   58,   66 ,   86,   15 0     M e di a n   v a l ue   i s   40     S i m i l a r y ,   us i n g   M e di a f i l t e r   b y   s a m e   w a y   a n a ppl y   a n   o dd  5X a n a o dd  7X w i n do w   o n   t h e   i m a ge   a n d   i t   s o rt s   t h e   o ri gi na l   i m a ge   v a l ue s   f i r s t   o n   t h e   f ul l   5X 5   a nd  7X 7   w i n do w .   W e   i m p l e m e nt e o ur  e xpe r i m e nt s   by   us i n M A T L A B   p r o g r a m m i n g   l a ngua ge .   W e   us e M A T L A B   R 2017a .   A n h e r e ,   t h e   m e di a n   f i l t e a l go r i t hm   c o ul b e   s um m a ri z e d   a s   f o l l o w s :     A l go r i th m   1:  M e d i an   f i l t e r   a l go r i th m   In p ut :   b ra i M R i m a ge   O ut put :   f i l t e r e d   b r a i M R i m a ge   b y   m e di a n   f i l t e r   1 -   R e a t h e   b r a i M R i m a ge .   2 -   D i v i d i n t h e   i m a ge   i nt o   b l o c ks   of   s i z e   3X 3.   3 -   S o r t   t h e   v a l ue s   o f   pi xe l s   i a s c e n di ng  o rde r.   4 -   Ch o o s e   t h e   m i d dl e   v a l ue .   5 -   Cha n ge   t h e   t a r ge t   pi xe l   w i t m i ddl e   v a l ue .   6 -   R e p e a t   f r o m   t o   u nt i l   t h e   p r o c e s s   c o ve r e t h e   w h o l e   i m a g e .   7 -   E n d.     3. 3 .   C l u s te r i n a l go r i th m   Cl us t e r i n i s   a   t e c hn i que   t ha t   h e l pi ng  f o r   un de r s t a ndi n t h e   s t ruc t u r e   of   a n y   i m a ge   o r   a n   ob j e c t .   It   i s   us i n f o r   de t e c t i n g ,   a na l y z i n g,   a nd  di v i d i n t h e   o bj e c t s   i nt o   pa r t s   t h a t   a r e   c a l l e c l us t e r s   a n e a c h   c l us t e h a s   s a m e   s i g ni f i c a nt   s i m i l a ri t i e s .   A n t h e s e   c l us t e r s   h a v e   b e c o m e   a   m e a ni n gf ul   g r o ups   t ha t   c a b e   us e fo r   i m a ge   c l us t e r i ng,   p a t t e rn  r e c o gn i t i o n,   d a t a   m i ni n g ,   b i o i n f o r m a t i c s ,   a n d   d a t a   a n a l y s i s   [26,   27 ].       3. 3 . 1.   K - m e an s   C l u s te r i n g   A l go r i th m   K - m e a n s   a l go ri t hm   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   i m po r t a n t   u n s upe r v i s e t e c hn i q ue s   [28,   16 ] .   It   i s   a n   e f f i c i e n t   a l go ri t hm   a n w a s   f i r s t   m e nt i o n e by   M a c Q u e e n   1967.   It   i s   us e fo r   c l us t e r i n t h e   o bj e c t   i n t o   di f fe r e nt   c l us t e r s   w i t h   s i m i l a ri t i e s   c ha r a c t e r i s t i c s .   I t s   t e c hni que   b a s e upo n   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t h e s e   c l us t e r s ,   a n d   t h e i r   c e nt e r s   a nd  p u r po s e s   t o   m i ni m i z e   t h e   s um   s qu a r e e rr o i t h e   e qu a t i o (1) .     K - m e a n s   a l go ri t hm   c l a s s i f i e s   t h e   da t a   s e t   f r o m   t h e   v e c t o r   s p a c e   A   i n t o   c l us t e r s   f o r   m i ni m i z i n g   t h e   s um   s qu a r e e rr o Z   i e qua t i o n   ( 1).     A   ( 1   , 2   , 3 , . . , w h e r e   n= 1 ,   2 ,   3…   k     = ( ) 2   = 1 = 1   (1)     w h e r e     = 1   (2)       i s   t h e   c l us t e ri n g   c e n t e r   ,   m = 1 ,   2 ,   3…K ,     i s   t h e   num b e o f   da t a   s e t   o f   t h e     c l us t e .   A nd   h e r e ,   K - m e a n s   a l go ri t hm   c o ul b e   s um m a ri z e d   a s   f o l l o w s :     A l go r i th m   2:  K - m e an s   c l u s te r i n g   a l go r i th m   In p ut :   f i l t e r e b r a i n   M R i m a ge .   O ut put :   d i v i di n g   f i l t e r e b r a i n   M R i m a ge   i nt o   k - c l us t e r s   b y   K - m e a n s   a l go r i t hm .   1.   Ini t i a l i z e   c l us t e c e nt r o i w i t ra n do m   v a l ue s .   2.   P ut   t h e   po i n t     = t h e   n e a r e s t   c l us t e c e n t e r .   3.   Ca l c ul a t e   c e nt r o i c e n t e r   v a l ue .   4.   If       ha s   n o t   c ha n ge s   4. 1 Y e s ,   r e pe a t   f r o m   s t e u nt i l   s t e 4 .   4. 2 N o ,   go   t o   s t e 5 .   5.   E n d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       K - m e ans   al gor i t hm   w i t l e v e l   s e t   f or   br ai n   t um or   s e gm e n t at i on  ( Sam ah  A bd e l az i z )   995   3. 4 .   S e gm e n tati o n   w i th   l e v e l   s e m e th o d   It ’s   a i m p l i c i t   a nd  i m po r t a n t   m a t h e m a t i c a l   m e t h o w hi c us i n f o r   de t e c t i n g   s h a pe s   a n d   o bj e c t s   w h i c h   c h a n ge   t o po l o gi c a l l y   ove r   t i m e   de pe n di n u po n   t h e   t h e o r y   of   t h e   c ur v e   a n s u r f a c e   e vo l ut i o n .   I t   w a s   f i r s t   m e nt i o n e by   O s h e r   a nd  S e t h i a i n   1 988  [18] .   I t s   c on s i s t i n f r o m   l e v e l s ,   t h e   s u r f a c e   o r   c o n t o u r s   i s   c o n s i de r e a s   Z e r o   l e v e l   s e t   a n us u a l l y   c a l l e a   l e v e l   s e t   f un c t i o n.   I t   de f i n e s   t h e   i s s ue   i n   o n e   hi g h e r   di m e n s i o n.   T h e r e   a r e   t w o   t y pe s   o f   l e ve l   s e t   f o r m ul a t i o n s   w h i c h   i n c l ude   T i m e   de pe n de nt   l e v e l   s e t   fo r m ul a t i o n   a n S t a t i o na r y   l e ve l   s e t   f o r m ul a t i o n.   In   i m a ge   pr o c e s s i n g,   s o m e   s t udi e s   a i m e fo r   s e gm e n t a t i o n   b y   us i n pa r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qua t i o n s   o r   c a l c ul us   of   v a r i a t i o n   f o r   c o n v e r t i n t h e   c o n t i n uo us   i m a ge   i nt o   di s c r e t e   i m a ge   t o   b e   pr o c e s s e d   w i t h   l e v e l   s e t   m e t h o d.   I t   ha s   a a b i l i t y   o f   i m pl e m e n t i n c u r v e s   a nd  s u r f a c e s   o n   a   f i xe Ca rt e s i a n   g ri w i t h o ut   ha v i n g   t o   pa r a m e t e ri z e   t h e s e   ob j e c t s   o n   i t s   t a s p r o c e s s i n [29] .   B ut ,   i t s   a l go ri t hm   i s   s l o w   a n do e s   n o t   i m pl i c i t l y   pr e s e r v e   t h e   l e v e l   s e t   f un c t i o a s   a   di s t a n c e   f un c t i o n.   L e t     = ( , )              ,   w h e r e [ 1 , ]       , [ 1 , ] ,   a nd  X   i s   p i xe l s   n u m b e r s   o t h e   p r o c e s s e i m a ge .   1 = ( , )    i s   a   po i nt   o f   t h e   b ra i M R i m a ge   a n d   i t s     c h a n g i n w i t t i m e   c h a n g i n g .   ( )   i s   a   po s i t i o o v e r   t h e   t i m e ,   a n d   e v e r y   po i n t   m   (t )   i s   o t h e   hi gh e s t   s u r f a c e   i n   t h e   f o l l ow i n e qu a t i o ( 3) .     ( ( ) , ) = 0                                 (3)     H e r e ,   t h i s   m e t h o de pe n ds   upo n   a   m a t h e m a t i c a l   f unc t i o n   o f   pa rt i a l   di f f e r e n t i a l   e qu a t i o (P D F ) ( , , )   a n d   t h e   e v a l ua t i o i s   c a l c ul a t i ng  b y   a c t i v e   c o n t o ur  by   t r a c ki ng  Z e r o   l e v e l   s e t   w (t [3 0].   F i gu r e   w i l l   s u m m a ri z e   o n   t h e   f o l l ow i n e qu a t i o n   (4):     ( ) = { ( , , ) < 0                         ( , )       ( ) ( , , ) > 0                   ( , )       ( )         ( , , ) = 0 , ( , )                    ( )                                           (4)           F i gu r e   2 .   L e v e l   s e t   f un c t i o n       T h e   i ni t i a l   f u n c t i o   a t   t = 0   c a b e   c a l c ul a t i n g   by   t h e   f o l l ow i ng  e qua t i o n s   a nd  w e   ob t a i      ( ( ) , )  = 0                       (5)     By   a ppl y i n g   C ha i r u l e   [31] :       ( )  ( )  +        = 0   (6)       ( )  +  = 0         (7)     By   t h e   f o l l ow i n e qu a t i o n   (8),   w e   de t e r m i n e   t h e   f un c t i o n   .     {   + | | = 0   , ( 0 , , ) = 0 ( , )           (8)     | |             0 ( , )   i s   i ni t i a l   c o n t o u r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   25 02 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     9 9 1   -   1 0 0 0   996   A n f o r   s e gm e n t a t i o n   a nd  e n d i n t h e   p r o c e s s   a n o b t a i n   t h e   o pt i m a l   s o l ut i o n,   Z   s h o ul be   r e gul a r i z e by   a ppl y i n e qua t i o n   (9)  a nd  i f   i t ’s   v a l ue   a r o un z e r o   o r   m e a n s   i t s   o n   t h e   b o un da r y   y ou  fo l l ow   t a ppl y   t h e   e qua t i o (10) .     = 1 1 + | ( 1 ) | 2   (9)     1   i s   us e f o r   o b t a i n i n g   t h e   i m a ge   g ra d i e nt   b y   c o n vo l ut e   b r a i n   M R i m a ge   w i t G a us s i a n o i s e .   A n d   t h e t h e   f a m o us   l e v e l   s e t   f o r   s e gm e nt a t i o i s :       = | | ( ( | | ) )   (10)     A n d   h e r e ,   l e v e l   s e t   m e t h o a l go ri t hm   c o ul d   b e   s um m a ri z e d   a s   f o l l ow s :     A l go r i th m   3:  l e v e l   s e t   m e th o d   al go r i th m   In p ut :   o ut pu t   b ra i M R i m a ge   f r o m   a l go r i t h m   2 .   O ut put :   s e gm e n t e d   b ra i M R i m a ge .   1 -   R e a di n g   f i r s t   c l us t e by   us i n g   l o o p.   2 -   T e s t i n g   f o r   b e i n g     i n s i de ,   o ut s i de ,   o o t h e   b o un d a r y   2. 1 .   i f   ( , , ) > 0             2. 2 .   i f   ( , , ) < 0             2. 3 .   i f   ( , , ) = 0              3 -     Ca l c ul a t i n g   i ni t i a l   f un c t i o   4 -     D e t e r m i n e     by   e qua t i o n   8.   5 -   i f   F   o n   t h e   b o un d a r y   go   t o   e qua t i o a n d1 0.   6 -     R e p e a t   a l l   s t e ps   u nt i l   f i n i s hi n g   a l l   c l us t e r s .   7 -   E n d.           F i gu r e   3 .   F l o w   c h a rt   o f   p r o po s e m e t h o d       4.   EX P ER I M EN R ES U LTS   M R Im a ge s   h a v e   n o i s e s   a n v a r i o us   di s e a s e s   w h e r e   e ve r y   di s e a s e   i s   di ff e r e nt   f r o m   t h e     o t h e r s   i n   s ha pe s ,   po s i t i o n ,   a n s i z e s .   B y   us i n a   da t a s e t   of   M R b r a i n   i m a ge s   t o   pr o v e   t h e   e f fe i c i e n c y     of   o ur   pr o po s e m e t h o a n e a c h   s t e i s   p r e s e n t e a n d   t h e n   c o m pa ri n i t   w i t h   o t h e r   p r e v i o us   us e d     m e t h o ds   t o   e v a l ua t e   w h i c o n e   i s   pe r f e c t .   By   a ppl y i n M e d i a f i l t e r   o b ra i M R i m a ge   t o   r e m o v e   n o i s e s   t h a t   c o m e   o ut   f r o m   t h e   e ff e c t   of   G a us s i a n   n o i s e .   W e   ob t a i n e o n   da t a s e t   f r o m   t h e   f o l l ow i n s i t e   ( ht t p : / / w w w . m e d. h a r v a rd. e du/ A A N L IB / h o m e . h t m l ) .   By   our   m e t h o d,   i t   ha s   t h e   hi g h e s t   i m pa c t   i Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       K - m e ans   al gor i t hm   w i t l e v e l   s e t   f or   br ai n   t um or   s e gm e n t at i on  ( Sam ah  A bd e l az i z )   997   c o m put a t i o n a l   p r o c e s s i n w i t h   a c o n s i de ra b l e   t i m e   c o ns um i n g .   T h e   f o l l ow i n F i gu r e   r e p r e s e nt s     o r i gi na l   M R i m a ge s   a n d   i t s   f i l t e r e r e s ul t s   r e s pe c t i v e l y       (a )             (b )             F i gu r e   4 .   R ow   (a r e p r e s e nt   a o r i g i na l   M R Im a ge s   a nd  r o w   (b s h o w s   i t s   f i l t e r e d   r e s ul t s   r e s pe c t i v e l y       K - m e a n s   i s   a pp l i e f o r   h e l p i n i n   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o c e s s i n w h e r e   w a s   us e fo r   de t e c t i n g   t h e   b r a i n   t i s s ue   i n t o   c l us t e r s   i n   l e s s   t i m e .   T hi s   a l go r i t hm   i s   us e t o   de t e c t   t h e   da t a   i n t o   K   num b e r s   of  a l t e rna t e l y   s e pa ra t e c l us t e r s .   T h e s e   s e pa r a t e c l us t e r s   de pe n upo n   t h e   c o r r e s po n d i n c e n t e r   o f   e a c h   c l us t e w h e r e   t h e s e   c e n t e r   i s   c a l c ul a t e by   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t he   c l us t e r   c e n t e r   a n d a t a   po i nt .   W e   pr o po s e d   t f i l t e r   M R i m a ge s   f i r s t   t o   ob t a i n   o n   t h e   pe r f e c t   r e s ul t s   a n d   a c h i e v i n a n   a c c ur a t e   r e s ul t s   o n   s e gm e n t a t i o w h e r e   K - m e a n s   a l go ri t hm   i s   s e n s i t i v e   a n d   n o t   f a m i l i a w i t h   t h e   n o i s e   o t h e   M R i m a ge s   [28 ].         (a )             (b )             F i gu r e   5 .   R ow   (a s h o w s   c l us t e r e i m a ge s   f o r   g r a y   m a t t e r s   a n d   r o w   (b s h o w s   c l us t e r e i m a ge s   f o r   w h i t e   m a t t e r s   o f   f i l t e r e i m a ge s   r e s pe c t i v e l y       T a b l e   1 .   T h e   p r o po s e m e t h o w i t a   n u m b e r   o f   i t e r a t i o n s   a nd  c o m put a t i o na l   t i m e   i s e c o n ds   f o r   w h i t e   a n d   gra y   m a t t e r   T i m e ( s )   Ca s e s   G ra y   m a t t e c l u s e t e i m a g e   w h i t e   m a t t e c l u s e t e r   i m a g e   It e r= 5   It e r= 1 0   It e r= 1 5   It e r= 5   It e r= 1 0   It e r= 1 5   Ca s e 1   1 . 8 4 1 9 3 5   2 . 7 4 3 0 8 9   3 . 1 0 0 1 2 1   1 . 3 7 1 4 7 4   2 . 1 0 2 7 6 6   2 . 3 8 5 0 4 5   Ca s e 2   1 . 7 9 3 3 0 2   2 . 9 5 3 9 2 3   3 . 4 0 9 9 6 4   2 . 0 2 2 4 4 8   2 . 7 9 7 6 1 2   3 . 8 5 6 4 8 5   Ca s e 3   1 . 7 3 9 8 8 1   2 . 8 4 2 6 4 6   3 . 3 3 7 8 7 1   1. 5 8 0 5 5 7   2 . 1 7 9 6 3 2   2 . 5 9 7 7 4 8   Ca s e 4   1 . 9 7 5 4 3 7   2 . 7 0 8 2 6 0   3 . 3 3 6 6 2 7   2 . 0 9 4 1 6 4   2 . 8 9 1 2 6 9   3 . 4 6 2 0 0 0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   25 02 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     9 9 1   -   1 0 0 0   998   In   ge n e r a l ,   w e   pr o po s e t o   a c h i e v e   a   pe r f e c t   r e s ul t s   o f   s e g m e nt a t i o n   a n c l us t e r i ng  t h e   da t a s e t   i nt o   c l us t e r s   w i t h o ut   t i m e   c o n s um i n g .   O u r   da t a s e t   i s   a r o u n 6 i m a ge s   a n w e   c l us t e r e i t   i n t o   W M   ( w h i t e   m a t t e r a n G M   ( g r a y   m a t t e r ) .   I n   o ur  p r o po s e m e t h o d,   w e   t e n de t o   us e   l e v e l   s e t   a l go ri t hm   u nde n u m b e r   o i t e ra t i o w h e r e   l e v e l   s e t   a l go ri t hm   h e l pe t o   s e gm e n t   t h e   b r a i t i s s ue   i n t o   G M   a n d   W M   u n de dy n a m i c   v a r i a t i o n   l i m i t s   a nd  us i n a   n u m b e r   o f   i t e r a t i o n   w hi c h   ha s   a n   a b i l i t y   t o   a ffe c t   o n   t h e   qu a l i t y   of   a n   i m a ge ,   i o t h e r   a l go r i t h m s   o f   c l us t e r i n i n   t hi s   s t e i t   m a y   t a ke   a   t i m e   (i . e .   t i m e   i n c r e a s e b ut ,   h e r e   K - m e a n s   p l a y s   o n e   of   i t s   i m po r t a n t   r o l e   i n   t i m e   c o n s um i ng  t o   b e   l e s s .   S o ,   i n   o u pr o c e s s i n s t e ps ,   w e   us e a   n um b e r   o f   i t e ra t i o n   of   5,   10 ,   a n d   t h e   hi g h e s t   n u m b e r   o f   i t e r a t i o w e   h a v e   us e i s   15  i t e ra t i o n s .   W e   e v a l ua t e t h e   v a l ue s   o f   l e ve l   s e t   fo r m u l a t i o n   a s   = . , = . , = . ,    = .   t h a t   h a s   a n   a f fe c t   o n   t h e   i n t e g ra l   i n s i de   a n d   o ut s i de   t h e   c o n t o ur  a n d     a n d     s h o w s   t h e   c ha n ge s   a n d   a f fe c t s   t h a t   o c c ur s   i n s i de   a nd   o ut s i de   b o un d a r y   duri n t h e   p r o c e s s .   In s pi t e   of   e xi s t i n o f   w e a bo un da ri e s ,   o ur   p r o po s e m e t h o ha s   t h e   a b i l i t y   of   s e l e c t i n a n de t e c t i n t h e   de s i r e o bj e c t s   by   us i n c o r r e n t r o py   s t a n d a r w h e r e   w e   us e i n   o ur   e xpe r i m e n t s   t o   c h a nge ,   de c r e a s e   a nd  i n c r e a s e   o f   t h e   v a l ue s   of     an d     t o   de t e c t   t h e   a c c ur a t e   l o c a t i o n   o f   ob j e c t   b o un da r i e s   i n   t h e   F i gu r e   6   a n d   F i g u r e   7.       (a )             (b )             (c )             F i gu r e   6 .   B ra i M R s e gm e n t a t i o b a s e o n   l e v e l   s e t   fo r   c l us t e r e i m a ge s   by   k - m e a n s   f o r   g ra y   m a t t e r s   a ,   b ,   a n c   a r e   s e gm e n t a t i o a f t e 5 , 10 ,   a n d   15   i t e ra t i o n   r e s pe c t i v e l y   w i t 1 = 0 . 6 , 1 = 0 . 4 , 1 = 0 . 2 ,    2 = 0 . 3 ,   w h e r e   r o w   ( a )   f o r     s t a rt i ng  s e gm e nt a t i o n,   r o w   ( b )   fo r   f i n a l   s e gm e n t a t i o a f t e 5 , 10 ,   a n d   15 ,   a n d   r o w     ( c )   f o r   e xt r a c t i ng  r e g i o o f   f i n a l   s e gm e nt a t i o n       By   c o m pa ri n t h e   p r o po s e m e t h o by   a n o t h e r   a l go r i t h m s   us e i n   p r e v i o us   s t udi e s   a ppl i e o m e di c a l   i m a ge s   [6]  w i t h   a   num b e r   o f   i t e r a t i o n   a n c o m put a t i o n a l   t i m e (s f o r   w h i t e   a n g r a y   m a t t e r   i n   t h e   T a b l e   2   w e   c a n   o pt i m i z i ng  t h e   pe r f o r m a n c e   o f   m e di c a l   i m a g e   s e gm e n t a t i o n.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       K - m e ans   al gor i t hm   w i t l e v e l   s e t   f or   br ai n   t um or   s e gm e n t at i on  ( Sam ah  A bd e l az i z )   999   (a )             (b )             (c )             F i gu r e   7 .   B ra i M R s e gm e n t a t i o b a s e o n   l e v e l   s e t   fo r   c l us t e r e i m a ge s   by   k - m e a n s   f o r   w hi t e   m a t t e r s   a ,   b ,   a n c   a r e   s e gm e n t a t i o a f t e 5 , 10 ,   a n d   15   i t e ra t i o n   r e s pe c t i v e l y   w i t 1 = 0 . 6 , 1 = 0 . 4 , 1 = 0 . 2 ,    2 = 0 . 3 ,   w h e r e   r o w   a :   f o r     s t a r t i n g   s e gm e nt a t i o n,   r o w   b :   fo r   f i na l   s e gm e nt a t i o a f t e r   5 , 10 ,   a n d   15 ,   a n d   r o w   c :   f o r   e xt ra c t i n g   r e gi o n   o f   f i n a l   s e gm e n t a t i o n       T a b l e   2 .   Co m p a r i s o b e t w e e n   t h e   p r o po s e m e t h o ( m f km l s w i t h   a n o t h e m e t h o ds   a pp l i e o n   m e di c a l   i m a ge s   w i t h   a   num b e o f   i t e r a t i o n   a n d   c o m put a t i o na l   t i m e   (s f o r   w h i t e   a n d   g ra y   m a t t e r   Co m p a r i s o n     m e t h o d   W h i t e   m a t t e c l u s t e i m a g e s   g ra y   m a t t e c l u s t e i m a g e s   Ca s e 1   Ca s e 2   Ca s e 3   Ca s e 4   Ca s e 1   Ca s e 2   Ca s e 3   Ca s e 4   L BF   i t e ra t i o n   180   200   300   140   180   200   300   140   T i m e ( s )   3 1 . 5 1   5 . 2 0   2 1 . 7 9   4 . 3 0   3 1 . 5 1   5 . 2 0   2 1 . 7 9   4 . 3 0   L G D F   i t e ra t i o n   1250   300   240   800   1250   300   240   800   t i m e ( s )   9 9 . 5 2   1 2 . 4 7   9 . 3 3   2 9 . 4 0   9 9 . 5 2   1 2 . 4 7   9 . 3 3   2 9 . 4 0   L C K   i t e ra t i o n   300   580   260   140   300   580   260   140   t i m e ( s )   7 8 . 8 7   2 1 . 1 6   4 3 . 7 3   6 . 0 1   7 8 . 8 7   2 1 . 1 6   4 3 . 7 3   6 . 0 1   M F K M L S   i t e ra t i o n   5   10   15   5   5   10   15   5   t i m e ( s )   1 . 3 7 1 4   2 . 7 9 7 6   2 . 5 9 7 7   2 . 0 9 4 1   1 . 8 4 1 9   2 . 9 5 3 9   3 . 3 3 7 8   1 . 9 7 5 4       5.   C O N C LU S I O N   F i l t e r i ng  n o i s e   f r o m   a r o u n 60  M R i m a ge s   by   us i n M e di a n   f i l t e r   h e l pe f o r   r e m o v i n t h e   n o i s e   a n e nh a n c i ng  t h e   r e s ul t s   o f   s e gm e n t a t i o n.   T h e r e   i s   n o   M R i m a ge s   t ha t   e m p t y   f r o m   n o i s e   a n d   K - m e a n s   i s   s e n s i t i v e   t n o i s e   s o   f i l t e ri n f i r s t   w a s   t h e   b e s t   t be   d o n e ,   b ut   K - m e a n s   i s   a   b e s t   w a y   f o r   m a n a g i n t h e   t i m e   of   t h e   p r o c e s s i n g.   A f t e c o m pa r i s o n   w i t h   o t h e r   a l go ri t hm s   t h a t   w e r e   do n e   fo r   a n o t h e r   m e di c a l   i m a ge s ,   o ur  pr o po s e m e t h o pe r f o r m a n c e   i s   pe r f e c t   f o r   s e gm e nt a t i o w i t h o ut   t i m e   c o n s u m i ng  t o o   m uc h.       A C K N O WL ED G M EN T   T h i s   w o r i s   s uppo r t e by   t h e   S c i e n c e   a n T e c hn o l o g y   P r o g ra m   o f   S h e n z h e n   o f   C h i n a   u nde r   G ra n t   N o s .   J CY J 2017081816 020857 a n d   J CY J 201703 071604 583 68.       R EF ER EN C ES   [ 1]   W e P . e t   al . ,   S pa t i a l   C r e d i b i l i s t i c   C l us t e r i ng   A l go r i t hm   i N o i s e   I m a g e   S e g m e nt a t i o n ,”   2007  I n t e r nat i o nal   C onf e r e nc e   on   I ndu s t r i a l   E ng i ne e r i ng   an E ng i ne e r i ng   M anage m e nt S i ng apo r e ,   p p.   54 3 - 547 2007   [ 2]   D ha w a A P. ,   A   r e v i e w   o bi o m e di c a l   i m a g e   pr o c e s s i ng   a nd  f ut u r e   t r e nd s ,”   C om pu t   M e t h ods   P r ogr am s   B i om e d v o l .   31 ,   p p.   14 1 - 83 19 90   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   25 02 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     9 9 1   -   1 0 0 0   1000   [ 3]   U m a m a he s w a r i   J .   a n d   R a dha m a ni   G . ,   A   f us i o t e c hni que   f o r   m e di c a l   i m a g e   s e g m e n t a t i o n ,”   2 012   I nt   C on f   D e v i c e s ,   C i r c u i t s   Sy s t   I C D C S   20 12 .   C o i m ba t o r e ,   I nd i a ,   pp .   6 53 - 65 7 201 2   [ 4]   Z ha ng   H . e t   al . ,   I m a g e   s e g m e nt a t i o e v a l u a t i o n:   A   s ur v e y   of   uns upe r v i s e m e t ho ds ,”   C om p ut   V i s   I m age   U nde r s t . ,   v o l .   110 ,   pp .   2 60 - 280 2008   [ 5]   P e ng   B . e t   al . ,   A ut o m a t i c   i m a g e   s e g m e nt a t i o by   d y na m i c   r e g i o m e r g i ng ,”   I E E E   T r a ns a c t i on s   o I m age   P r oc e s s i ng ,   v o l .   20 ,   pp .   359 2 - 3605 2011   [ 6]   J i a ng   X L . e t   al . ,   R o bus t   l e v e l   s e t   i m a g e   s e g m e nt a t i o a l g o r i t h m   us i ng   l o c a l   c o r r e n t r o py - ba s e f uz z y   c - m e a ns   c l us t e r i ng   w i t h   s p a t i a l   c o ns t r a i n t s ,”   N e ur oc om pu t i n g ,   v o l .   2 07 ,   p p.   22 - 35 20 16   [ 7]   Y qub  I . e t   al . ,   F uz z y   s e g m e nt a t i o o f   M R I   c e r e br a l   t i s s ue   u s i ng   l e v e l   s e t   a l g o r i t hm ,”   I n t . J   I n nov a t i v e   R e s e ar c i n   I nf or m a t i on  Se c ur i t y ,   v o l .   5 ,   pp .   25 - 35 2018   [ 8]   K üç ükk ül a hl i   E . e t   al . ,   B r a i M R I   S e g m e nt a t i o ba s e o D i f f e r e nt   C l us t e r i ng   A l go r i t hm s ,”   I n t   J   C om put   A pp l . v o l .   155 ,   pp.   37 - 40 20 16 .   [ 9]   D ur a i s a m y   M .   a nd   J a ne   F M M. ,   C e l l ul a r   n e ur a l   n e t w o r b a s e m e di c a l   i m a g e   s e g m e nt a t i o us i ng   a r t i f i c i a l   be e   c o l o n y   a l g o r i t hm ,”   P r oc e e di ng  I E E E   I nt   C on f   G r e e C om pu t   C o m m un  E l e c t r   E ng  I C G C C E E   20 14.   C oi m bat or e ,   I nd i a ,   p p.   1 - 6 2 014   [ 10]   L o g e s w a r i   T .   a n d   K .   M r c us ,   A E nha nc e I m pl e m e nt a t i o o f   B r a i T um o r   D e t e c t i o U s i ng   S e g m e nt a t i o B a s e d   o S o f t   C om put i ng ,”   20 10  I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on  Si gna l   A c qui s i t i o an P r oc e s s i ng .   B a nga l or e ,   v o l .   2 ,   pp .   243 - 247 2010   [ 11]   S e l v y   P T . e t   al . ,   P e r f o r m a nc e   A na l y s i s   o f   C l us t e r i ng   A l go r i t hm s   i B r a i T um o r   D e t e c t i o o f   M R   I m a g e s ,”   E ur   J   S c i   R e s . ,   v o l .   62 ,   pp .   321 - 330 201 1   [ 12]   A hm a dv a nd  A .   a nd   D .   M .   R e z a ,   B r a i n   M R   I m a g e   S e g m e n t a t i o M e t ho ds   a nd  A ppl i c a t i o ns ,”   O m i   J   R ad i o l . ,   v o l .   02 ,   pp .   3 - 5 20 14   [ 13]   D unn  J C. ,   A   f u z z y   r e l a t i v e   o f   t he   I S O D A T A   pr oc e s s   a nd  i t s   us e   i de t e c t i ng   c o m pa c t   w e l l - s e pa r a t e c l u s t e r s ,”   C y be r n ,   v o l .   3 ,   pp .   32 - 57 1973   [ 14]   K a m bl e   S T .   a nd   R a t ho M R. ,   B r a i T um o r   S e g m e nt a t i o us i ng   K - M e a ns   C l u s t e r i ng   A l go r i t hm ,   v o l .   5 ,   pp .   1521 - 152 4 20 15   [ 15]   M .   Ah m e d   a n d   I .   S a i f ul ,   I m pl e m e nt a t i o o f   I m a g e   S e g m e nt a t i o f o r   N a t ur a l   I m a g e s   us i ng   C l us t e r i ng   M e t ho ds ,   I nt   J   E m e r g   T e c hno l   A dv   E ng . ,   v o l .   3 2 013 .   [ 16]   L i J .   a n d   G uo   L . ,   A   ne w   br a i M R I   i m a g e   s e g m e nt a t i o s t r a t e g y   ba s e o K - m e a ns   c l u s t e r i ng   a nd  S V M ,”   P r oc   7t h   I n t   C on f   I n t e l l   H um a n - M ac hi ne   Sy s t   C y be r n   I H M SC .   H ang z hou ,   N a nj i ng ,   C h i na ,   v o l .   2 ,   p p.   27 0 - 273 2 015   [ 17]   A r i a s   C .   E .   a n d   D o no h o   D L. ,   D o e s   m e di a f i l t e r i ng   t r u l y   pr e s e r v e   e dg e s   be t t e r   t h a l i ne a r   f i l t e r i ng ?   A nn  St at . v o l .   37 ,   p p.   11 72 - 1206 200 9   [ 18]   O .   S t a nl e y   a nd   S e t hi a J .   A. ,   F r o nt s   P r o pa g a t i ng   w i t C u r v a t ur e -   D e pe nde n t   S p e e d:   A l go r i t hm s   B a s e o H a m i l t o n - J a c o bi   F o r m ul a t i o ns ,”   I n s t r um e nt s   E x p   T e c h   N e w   Y or k ,   v o l .   26 ,   pp .   178 - 1 79 19 88   [ 19]   R a s t g a r po ur   M .   a n d   S ha nb e hz a de J . ,   T he   P r o bl e m s ,   A ppl i c a t i o ns   a nd   G r o w i ng   I nt e r e s t   i n   A ut o m a t i c   S e g m e nt a t i o o f   M e d i c a l   I m a g e s   f r o m   t he   Y e a r   2000   t i l l   20 11 ,”   I n t   J   C om p ut   T he or y   E ng . ,   v o l .   5 ,   pp .   1 - 4 201 3   [ 20]   A bd - E l l a M K . e t   a l . ,   D e s i g a nd  i m pl e m e n t a t i o o f   a   c om put e r - a i de d i a g no s i s   s y s t e m   f o r   br a i t um o r   c l a s s i f i c a t i o n ,   P r oc   28 t h   I n t   C on f   M i c r oe l e c t r o I C M .   B e i r ut ,   L e banon ,   pp.   73 - 76 20 16   [ 21]   K o l e y   S .   a nd   M a j um d e r   A . ,   B r a i M R I   s e g m e nt a t i o f o r   t um or   de t e c t i o us i ng   c o he s i o ba s e s e l f   m e r g i ng   a l g o r i t hm ,”   C om m un   S of t w   N e t w or k s   ( I C C SN ) ,   2011   I E E E   3r d   I nt   C onf .   X i ' a n,   C h i na ,   pp.   7 81 - 785 2011   [ 22]   P a t e l   P M . e t   al . ,   I m a g e   s e gm e nt a t i o us i ng   K - m e a c l us t e r i ng   f o r   f i ndi ng   t um o r   i m e d i c a l   a pp l i c a t i o n ,”   I n t   J   C om put   T r e nd s   T e c h no l . ,   v o l .   4 ,   pp.   1 239 - 124 2 20 13   [ 23]   A g a r w a l   V P .   a nd   K um a r   M . ,   T um o r   E x t r a c t i o by   L e v e l   S e t   M e t ho us i ng   T h e r s ho l A l g o r i t hm ,”   I n t   J   C om pu t   A ppl . ,   v o l .   94 ,   p p.   97 5 - 8887 2014 .   [ 24]   B ha t e j a   V . e t   a l . ,   A   no n - i t e r a t i v e   a d a p t i v e   m e di a f i l t e r   f o r   i m a g e   de no i s i ng ,”   20 14  I n t   C o nf   Si gna l   P r oc e s s   I nt e gr   N e t w or k s .   D e l hi ,   I n di a ,   pp .   113 - 118 201 4   [ 25]   K a ur   A . e t   al . ,   P e r f o r m a nc e   e v a l ua t i o o f   no n - i t e r a t i v e   a d a p t i v e   m e d i a n   f i l t e r ,”   Sou v e ni r   201 I E E E   I n t   A d v   C om put   C on f   I A C C   20 15.   B a nga l ,   p p.   11 17 - 11 21 201 5   [ 26]   D i ng   Y .   a nd   F X . ,   K e r n e l - ba s e f uz z y   c - m e a ns   c l us t e r i ng   a l g o r i t hm   ba s e o g e ne t i c   a l g o r i t hm ,”   N e ur oc om pu t i ng ,   v o l .   188 ,   pp .   233 - 238 201 6 .   [ 27]   J a i A K . e t   a l . ,   S t a t i s t i c a l   p a t t e r r e c o g ni t i o n:   A   r e v i e w ,”   I E E E   T r ans   P at t e r n   A na l   M a c I n t e l l . v o l .   22 ,   pp .   4 - 3 7 20 00   [ 28]   S o m a s unda r a m   K .   a nd   G e n i s h   T . ,   B i n a r i z a t i o o f   M R I   w i t I nt e ns i t y   I nh o m og e ne i t y   us i ng   K -   M e a n s   C l us t e r i ng   f o r   S e g m e nt i ng   H i ppo c a m pus ,”   I nt   J   M ul t i m e d   I t s   A pp l . ,   v o l .   5 ,   pp .   11 - 9 201 3   [ 29]   V i ne e t h a   G R .   a nd   D a r s ha G . ,   L e v e l   S e t   M e t ho f o r   I m a g e   S e gm e nt a t i o n:   A   S ur v e y ,”   I O SR   J   C om p ut   E ng . ,   v o l .   8 ,   pp .   74 - 78 2 013   [ 30]   F r i e dr i c T . e t   al . ,   T he   c o m pa c t   g e ne t i c   a l g o r i t hm   i s   e f f i c i e n t   un de r   e xt r e m e   G a u s s i a no i s e ,”   I E E E   T r an s   E v o l   C om put . ,   v o l .   21 ,   p p.   4 77 - 490 2017   [ 31]   A .   R .   B e n,   e t   a l . ,   G P U - ba s e S e g m e nt a t i o o f   D e n t a l   X - r a y   I m a ge s   u s i n g   A c t i v e   C o nt o ur s   w i t ho ut   E dg e s ,”   1 5t h   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   I n t e l l i ge n t   S y s t e m s   D e s i gn   and   A p pl i c at i ons .   M ar r ak e s h ,   M o r oc c o ,   p p.   50 5 - 510 2015   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.