I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  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 .   14 ,   N o .   2 ,  M a y   201 9 ,   pp .   999 ~ 1011   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 2 . pp 999 - 10 11             999       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   Fi n e   g r a i n e d   m e d i c a l   i m a g e   f u s i o n   u si n g   t y p e - 2   f u z z y   l o g i c       R am ya  H   R ,   B   K   S u jath a   D e pa r t m e n t   o f   T e l e c o m m un i c a t i o n  E ng i n e e r i ng ,   M . S . R . I . T ,   I ndi 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   26,   2017   R e v i s e d  J a n   18 ,   201 8   A c c e pt e d  F e b   7 ,   201 8       I n  r e c e nt   y e a r s ,   m a ny   f a s t - g r o w i ng   t e c hno l og i e s   c o upl e d  w i t h   w i d e   v o l um e   of   m e di c a l   da t a   f o r   t h e   d i g i t a l i z a t i o n  o f   t ha t   d a t a .   T hu s ,   r e s e a r c he r s   ha v e   s ho w n  t he i r   i m m e ns e   i nt e r e s t   o n  M u l t i - s e n s o r   i m a g e   f us i o n  t e c hno l o g i e s   w h i c h  c o n v e y   i m a g e   i nf o r m a t i o n  b a s e d   o n  da t a   f r o m   v a r i o us   s e ns o r   m o da l i t i e s   i n t o  a   s i ng l e   i m a g e .   T he   i m a g e   f us i o n  t e c hn i qu e   i s   a   w i d e s p r e a d   t e c hni q ue   f o r   t h e   di a g no s i s   o f   m e di c a l   i ns t r um e nt a t i o n  a n d  m e a s ur e m e n t .   T he r e f o r e ,   i n  t h i s   pa pe r   w e   h a v e   i nt r o duc e d  a   no v e l   m u l t i m o da l   s e ns o r   m e di c a l   i m a g e   f us i o n  m e t ho d  ba s e d   o n  t y pe - 2  f uz z y   l og i c   i s   pr o po s e d   us i ng   S ug e n o   m o de l .   M o r e o v e r ,   a   G a us s i a n  s m o o t he n  f i l t e r   i s   i n t r o duc e d  t o   e x t r a c t   t h e   de t a i l e d   i nf o r m a t i o n   o f   a n   i m a g e   u s i n g   s h a r p  f e a t ur e   po i nt s .   T y pe - 2  f uz z y   a l g o r i t hm   i s   us e d   t o   a c hi e v e   hi g hl y   e f f i c i e nt   f e a t ur e   po i nt s   f r o m   bo t h   t h e   b  i m a g e s   t o   pr o v i de   h i g h  v i s ua l l y   c l a s s i f i e d  r e s u l t a nt   i m a g e .   T he   e x pe r i m e n t a l   r e s ul t s   de m o ns t r a t e   t ha t   t he   p r o po s e d   m e t ho d  c a n   a c hi e v e   b e t t e r   p e r f o r m a nc e   t h a n   t he   s t a t e - of - t he -   a r t   m e t ho ds   i n   t e r m s   o f   v i s ua l   qua l i t y   a nd  o bj e c t i v e   e v a l u a t i o n.       Ke y w or d s :   D e c i s i o n   s uppo rt   s y s t e m s   (D S S s )   G a us s i a n  f i l t e r   M ul t i - s e n s o r  i m a ge   f us i o n   S uge n o   m o de l   T y p e - 2  f uz z y   a l go r i t h m   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  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 :   R a m y a   H   R ,   D e pa rt m e n t   o f   T e l e c o m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i ng,     M . S . R . I. T ,   B a n g a l o r e ,   I ndi a   E m a i l :   r a m y a m s r i t @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     In  l a s t   f e w   de c a de s ,   h uge   a m o unt   o f   da t a   h a v e   b e e n   ge n e r a t e d  by   v a r i o us   h e a l t h c a r e   s y s t e m s   i n  r e a l   t i m e .   T h e r e fo r e ,   f o r   i n c r e a s i n g   t h e   qua l i t y   of   h e a l t h c a r e   d a t a ,   v a r i o us   h e a l t h c a r e   s y s t e m s   a r e   m o v i n g   f r o m   ha r dc o p y   t ow a r ds   di g i t a l   o n e s   w i t h   c o s t   m i ni m i z a t i o n   [ 1].   T h e s e   m uc h   b ul ky   da t a   f r o m   v a ri o us   h e a l t h c a r e   s y s t e m s   ha s   a   po t e n t i a l   t o   s uppo r t   e xt e n s i v e   r a nge   o f   h e a l t h c a r e   a n d   m e di c a l   a p pl i c a t i o n s .   M o r e o ve r ,   i n  o r de r   t o   t r e a t   pa t i e n t s   e f f i c i e n t l y   t h e y   h a v e   c l i n i c a l   de c i s i o n   s uppo rt   w h i c h   c a n  c ur e   p a t i e nt s   p r e c i s e l y .   Ce r t a i nl y ,   t h e   m o s t   e s s e n t i a l   a s pe c t s   fo r   di a g n o s i s   o f   pa t i e nt s   a r e   t h e   a s s e s s m e nt   o f   m e di c a l   d a t a   a v a i l a b l e   f r o m   p a t i e nt s   a nd  t h e   de c i s i o n s   t o   b e   s a n c t i o n e d.     R e c e n t l y ,   t h e s e   b ul ky   di gi t a l   m e di c a l   d a t a   ha v e   b e e n   a s s o c i a t e d   w i t h  v a ri o us   ra pi d   g r o w i n g   h i - t e c h  i nn o v a t i o n s   f o r  t h e   a u t o m a t i o n  o f   di gi t a l   d a t a   c o l l e c t i o n   a n d   s t o r a ge   a nd  t o   de v e l o p  m o r e   a dv a n c e d  t e c hni que s .   D e c i s i o n   S uppo rt   S y s t e m s   (D S S s )  h e l ps   t h e   p h y s i c i a n s   i n  di a gn o s i s   o f   v a ri o us   p a t i e nt s   b y   e v a l ua t i n g   di f f e r e n t   t y p e   o f   di s e a s e s   [2].   T h e   us e   o f   D S S   s y s t e m s   i n  a s s o c i a t i o n  w i t h  n u m e r o us   a rt i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e   t e c hn i q ue s   ha v e   h e l pe d  f o r   d i a g n o s i s   a nd  c l a s s i fy   b ul k y   a n d  u nm a n a ge a b l e   a m o u n t   o f   m e di c a l   da t a   w h i c h   i s   g ra du a l l y   i n c r e a s i ng  a l l   o ve r   w o r l d  [3] .   T h e s e   t y pe   s y s t e m s   w i l l   h e l p  i n  e v a l ua t i o n  o f   l a r ge   m e di c a l   da t a   ra pi dl y   a n d  m o r e   de t a i l e d   m a nn e r   [4].     M e di c a l   D S S   m o r e   o f t e n   ob t a i n   k n o w l e dge   us i n g  r e a l   t i m e   da t a   f r o m   v a ri o us   a c t ua l   c a s e s ,   w h o s e   t r a i ni n g   d a t a s e t   (c l a s s i f i c a t i o n )   i s   k n o w n .   W i t h  t h e   h e l p   o f   t h e s e   t r a i n i ng  da t a s e t s ,   t h e   n o v e l   m o de l s   c a n  b e   c l a s s i f i e d  f o r   t h e   n e w   i n c o m i n g   m e di c a l   da t a .   H ow e v e r ,   t h e s e   de c i s i o n s   i n c l ude   v a r i o us   c o m pl e x   u n c e rt a i n t i e s   r e l a t e d  t o   m e di c a l   di a g n o s i s .   F u rt h e r m o r e ,   d i f f e r e n t   m e di c a l   p r a c t i t i o n e r s   us e s   di f f e r e n t   de c i s i o n   m a k i n g   po l i c i e s   w h i c h  m a y   v a r y   i n   na t u r e .   T o   r e duc e   t h e s e   t y p e   of  c o m pl e x  m o de l   u n c e r t a i n t i e s   a nd  c l a s s i f i c a t i o n  pr o b l e m s   f uz z y   l o gi c   ha s   b e e n   w i de l y   a do pt   f o r   s e v e r a l   a pp l i c a t i o n   f i e l ds .   S pe c i a l l y ,   i n   m e di c a l   a ppl i c a t i o n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 ,  M a y   201 9   :     999   –   1 011   1000   s e v e r a l   D S S   e xa m pl e s   c a n   b e   f o un d  w h i c h  r e l y   upo n   f uz z y   l o gi c s   [ 5]  a n d   c a n   h e l p   i n   m e di c a l   di a g n o s i s   of  pa t i e nt s .   F uz z y   l o gi c   i s   o n e   a m o n g   t h e   m o s t   r a pi d l y   e m e r gi n g   t e c hni que   i n  r e a l   t i m e   due   t o   i t s   e f fe c t i ve   ha n dl i n g   c a p a b i l i t i e s   i n  t e rm s   o f   un c e r t a i n t y   a n d   de m o n s t r a t i n g   a w a r e n e s s   i n  i nt e rp r e t a b l e   w a y .   T h e s e   c a n  b e   at t a i n e d   w i t h   t h e   h e l p   o f   a pp r o xi m a t e   i n f o rm a t i o n  a nd  l i n g ui s t i c   m o de l s   us i n g  l i ngui s t i c   v a r i a b l e s   i n   num e r i c a l   do m a i n  a nd  c o rr e l a t i o n s   c a n  b e   p r e s e n t e d   a s   l o gi c a l   g ui de l i n e s .   T o   de v e l o p  f uz z y   l o gi c s   b a s e d  D S S s ,   l i ngui s t i c   v a r i a b l e s   c a n   b e   de f i n e   t o   a s s e m b l e   h uge   i n f o r m a t i v e   k n o w l e dge ,   a n d  f uz z y   pa r t i t i o n i ng  c a n   b e   do n e   t o  c o n s t r uc t   f uz z y   r u l e s .     S e n s o r y   m e a s ur e m e n t s   a n d   m a t h e m a t i c a l   p r o t o t y p e s   b a s e d  N o n - l i n e a r  o r ga ni z e d  m a pp i n g  c a n  b e   a c hi e v e d  us i n g  f uz z y   l o gi c s .   M a i n l y ,   f uz z y   l o gi c s   c a n   b e   c l a s s i f i e d  i n t o   t w o   t y pe s   a s   t y p e   1  a n d  t y pe   2  f uz z y   l o gi c s .   H ow e v e r ,   t y pe - 1  f uz z y   l o gi c s   c o n s i s t s   o f   s e ve r a l   i s s ue s   s uc h   a s   l e s s e r   s t a b i l i t y ,   n o i s e   a n d   po o r   h a ndl i n g  of   u n c e r t a i nt i e s   e t c .   Co n v e n t i o na l   t y p e - 1  f uz z y   l o gi c   s y s t e m   (F L S )   c a n  b e   us e d  i n  de c i s i o n  m a k i n g   o f   h i g hl y  n o n l i n e a r   s y s t e m   w i t h  l i m i t e d  ra n ge   o f   u n c e r t a i nt y .   T o   i m p r o v e   de c i s i o n   m a k i n g   c a pa b i l i t i e s   o f   F L S ’ s   pr e s e nt e d  i n  p a r a m e t e r  u n c e r t a i nt i e s ,   a do pt i o n  o f   t y p e - 2  F L   i s   c o n s i de r e d.   T y pe - 2  F L   e xhi b i t   b e t t e r  c a p a b i l i t i e s   i n   ha n d l i n g   p a r a m e t e r  u n c e rt a i n t i e s   a s   i t   m o de l s   v a gue n e s s   a n d  u nr e l i a b i l i t y   o f   i n f o r m a t i o n  p r e s e nt e d  t o   i t .   Int e r v a l   T y pe - 2  f uz z y   l o gi c   s y s t e m s   (IT 2   F L S s )  b e n e f i t   f r o m   i n t e r v a l   f uz z y   m e m b e r s hi p   f un c t i o n s   w h i c h  m a ke   t h e m   a   p r e f e r a b l e   c h o i c e   i n  t h e   p r e s e n c e   o f   un c e r t a i nt i e s   a n d / o r  a pp r e c i a b l e   l e v e l   of   n o i s e   i n   t h e   s y s t e m .   T h e r e f o r e ,   T y pe - 2  f uz z y   l o gi c s   i s   pr e f e r r e d  o v e r   t y pe - 1  of   f u z z y   l o gi c s .   T y pe - 2  s e t s   a n d  F L S ’s   h a v e   b e e n   us e d  i n   de c i s i o n   m a ki n g   [6] ,   [7]   s o l v i n g  f uz z y   r e l a t i o n   e qu a t i o n s   [ 8],   s u r v e y   pr o c e s s i n g  [8] ,   t i m e - s e ri e s   f o r e c a s t i n g   [9],   [ 1 0],   f un c t i o n   a pp r o xi m a t i o n   [8 ],   c o nt r o l   o f   m ob i l e   r o bo t s   [11],   b i o m e t r i c s   [12] ,   a n d  p r e p r o c e s s i n g  o f   da t a   [13] .  IT 2  F L S s   c a n   c o ve r   a   w i de   r a nge   o f   un c e r t a i nt i e s ,   l i k e   di f fe r e n t   m e a ni n gs   o f   w o r ds ,   n o i s y   i n p ut   d a t a ,   di f fe r e nt   de c i s i o n s   m a de   by   di f fe r e nt   e xp e r t s ,   e t c .   In  m e di c a l   a ppl i c a t i o n s ,   f uz z y   l o gi c s   c a n   b e   i n t e g r a t e d   w i t h   da t a   f us i o n   t e c hn i que   t o   f us e   c o m pl e m e n t a r y   i n f o r m a t i o n  f r o m   t w o   o r   m o r e   s o ur c e   i m a ge s   i nt o   a   s i n g l e   i m a ge   w i t h  m o r e   i n f o rm a t i o n  a n d   v i s ua l l y   m o r e   a t t r a c t i v e   a n d  c a n  b e   pr o c e s s   m uc h   e f f i c i e nt l y .   I n   v a r i o us   m e d i c a l   a pp l i c a t i o n s ,   b o t h  CT   (Co m put e d  T o m o gra p h y )  a n d  M R I   (M a g n e t i c   R e s o n a n c e   Im a g i n g)   t e c hn i q ue s   di s c l o s e   t h e   s t r uc t u r a l   a n d   a n a t o m i c a l   s t a t i s t i c s ,   w hi l e   b o t h  P E T   (P o s i t r o n   E m i s s i o n  T o m o gra p h y )  a nd  S P E CT   (S i n g l e   P h o t o n   E m i s s i o n  Co m put e d  T o m o gra p h y )  di s c l o s e   t h e   f un c t i o na l   i n f o r m a t i o n.   T h e r e f o r e ,   m u l t i - m o de l   m e di c a l   i m a ge   f us i o n   t e c hn i q ue   c a n  o ff e r   e f fe c t i ve   a n a t o m i c a l   a n d   p h y s i o l o gi c a l   c ha r a c t e r i s t i c s   w hi c h  w i l l   h e l ps   i n  i m a ge   a na l y s i s ,   c l i n i c a l   d i a g n o s i s   a n d   e ff e c t i v e   t r e a t m e n t   pl a nni n g .   T h e r e f o r e ,   t h i s   pa pe r   de m o n s t r a t e   a   n o v e l   i m a ge   f us i o n   t e c hni que   b a s e d  o n   i nt e r v a l   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c   s y s t e m   (IT 2F L S )  t o   h a n d l e   n o n - l i n e a r  u n c e rt a i n t i e s   a n d   a c hi e ve   un b i a s e d   m e di c a l   di a g n o s e   i n  m e di c a l   i m a ge   da t a s e t s .   I n  pa rt i c ul a r,   T y pe - 2  l o gi c   s y s t e m   h e l ps   t o   m o de l   t y pe - 2  m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s   us i ng  t y pe - 2  m e m b e r s hi p  v a ri a b l e s .   H e r e ,   t y p e - 2  f uz z y   l o gi c s   a r e   us e d  f o r   hi g h e r   de g r e e   s t a b i l i t y   a n d   b e t t e r   m a na ge m e nt   o f  un c e rt a i n t y .   T h e   p r o po s e d  f us i o n   t e c hn i q ue   e xt ra c t   us e f ul   i n f o rm a t i o n  f r o m   v a r i o us   CT ,   M R I,   M R - T 1   a nd  M R - T 2   i m a ge s .   F i r s t ,   w e   w i l l   t a ke   v a ri o us   c o m b i n a t i o n  o f   di f f e r e n t   i n pu t   s o u r c e   i m a ge s .   T h e n ,   v a r i o us   pa t c h e s   e xt ra c t e d  f r o m   b o t h   t h e   i m a ge s   t o   de t e c t   e s s e n t i a l   f e a t u r e   p o i n t s   o f   bo t h   t h e   i m a ge s .   T h e s e   p a t c h e s   h e l ps   t o  e xt ra c t   i m a ge   l o c a l   f e a t u r e s   a n d  h e l ps   t o   de t e c t   f e a t ur e   po i nt s   w h i c h  c a n   i nt e g r a t e d  w i t h   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c s   w h i c h   e v a l u a t e   w e i gh t s   f o r   e v e r y   i m a ge   p i xe l s   p r e s e n t   i n   v a r i o us   pa t c h e s .   I n  N e xt   p ha s e ,   t h e   f e a t u r e   po i nt s   a r e   e xt ra c t e d.   F e a t u r e   po i n t s   a r e   us e d   t o   de t e rm i n e   t h e   pa t t e rn s   o f   t h e   d i f fe r e nt   di g i t a l   i m a ge   a s   w e l l   a s   i t   h e l ps   t o   e l i m i na t e   n o i s e .   It   e m p ha s i z i n g   pi xe l s   w i t h  g ra y   t o n e s   a n d   m a ke   t h e m   di f f e r e n t   t ha n  t h e i r  n e i g h b o r s .   F e a t u r e   po i n t   f u r t h e r   p a s s e d  t o   i nt e r v a l   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c   s y s t e m   (IT 2 F L S ).   IT 2F L S   s y s t e m   us e d   t o   de t e r m i n e   a n   e xa c t   m e m b e r s hi p   f un c t i o n,   a nd   a l s o   t h e r e   i s   a   m e a s u r e m e nt   u n c e rt a i nt i e s .   I t   a l s o   h e l ps   t o   s e t   a n  e na b l e   m o de l i n g   a n d   m i n i m i z i ng   t h e   e ff e c t s   o f   un c e rt a i nt i e s .   T h e n  us i n g   i m a ge   f us i o n   rul e   b o t h  i m a ge s   a r e   f us e d  t o ge t h e r  t o  i n t e g r a t e   (c o m pl e m e n t a r y   a s   w e l l   a s   r e du n d a n t )   i n f o r m a t i o n  f r o m   m u l t i m o da l i t y   i n  i m a ge s   t o   c r e a t e   a   f us e d  o ut put   i m a ge .   It   c a n   b e   p r o ve d  a s   s i g n i f i c a nt   t e c hn o l o gy   fo r   di a g n o s t i c s   a nd  t r e a t m e nt s   i n  t h e   f i e l d  o f   m e di c a l   i n s t r u m e nt a t i o n   a nd  m e a s u r e m e nt .   It   n o t   o nl y   pr o v i de s   a c c ura t e   de s c r i p t i o n   o f   t h e   s a m e   o b j e c t   b ut   a l s o   h e l ps   i n   r e qui r e d  m e m o r y   r e duc t i o n   by   s t o r i n g  f us e d  i m a ge s   i n s t e a d  o f   m ul t i pl e   s o ur c e   i m a ge s .   S i m ul a t i o n   r e s ul t s   s h o w s   t ha t   t h e   s upe r i o r i t y   f o r   o ur   p r o po s e d  s c h e m e   i n  t e rm s   of   v i s ua l   a nd  qua nt i t a t i v e   a n a l y s i s .   T h i s   p a pe r   i s   o r ga ni z e   i n   f o l l ow i n g  s e c t i o n s ,   w h i c h   a r e   a s   f o l l ow s .   In   s e c t i o n   2,   w e   de s c r i b e   a bo ut   t h e   i m a ge   f us i o n  i s s ue s   a nd   h o w   t h e y   c a n  b e   e l i m i n a t e d  by   us i ng  o ur  p r o po s e d  m o de l .   I n  s e c t i o n   3,   w e   de s c r i b e d   o ur   p r o po s e d  m e t h o do l o g y   fo r   i m a ge   f us i o n   o f   v a r i o us   i m a ge   c l a s s e s .   In   s e c t i o n  4,   e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   a n d   e v a l ua t i o n  s h o w n ,   a n d   s e c t i o n   5  c o n c l ude s   o u r   p a pe r .         2.   LI TER A TU R E   S U R V E Y       In   r e c e nt   y e a r s ,   a   h e a l t h y   a m o unt   o f   r e s e a r c h  h a s   b e e n   c a rr i e d  o ut   i n  t h e   f i e l d  o f   e l e c t r o n i c   t e c hn o l o gi e s   t o   e nh a n c e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   i m a ge   f us i o n  t e c hni que s .   I m a ge   f us i o n   t e c hn i que s   c a n   w i de l y   us e   i n  m e di c a l   a ppl i c a t i o n s ,   i m a ge   p r o c e s s i n g  a ppl i c a t i o n s ,   r e m o t e   s e n s i n g ,   s a t e l l i t e   i m a g i n g,   f a c e   r e c o gn i t i o n  a nd  s e c uri t y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       F i ne   gr a i ne d  m e di c al   i m a ge   f us i on  us i ng   t y pe - 2  f uz z y   l og i c   ( R am y a   H   R )   1001   f i e l ds   e t c .   T o   e nh a n c e   f ur t h e r   m o r e   i m a ge   qu a l i t y   a n d  v i s ua l l y   m o r e   a t t ra c t i v e   f uz z y   l o gi c s   c a n   b e   i m pl e m e nt e d  w i t h  t h e   us e   o f   da t a   f us i o n  t e c hni que   i n  t e rm s   o f   f us e   c o m pl e m e nt a r y   i n f o r m a t i o n  f r o m   t w o   o r   m o r e   s o u r c e   i m a ge s   i nt o   a   s i n g l e   i m a ge   w i t h  m o r e   i n f o rm a t i o n.   T y pe - 2  s e t s   a n d   F L S ’s   ha v e   b e e n   us e d   i n  de c i s i o n  m a ki ng  [6],   [7]   s o l v i n g   f uz z y   r e l a t i o n  e qua t i o n s   [ 8],   s u r v e y   pr o c e s s i n g   [ 8],   t i m e - s e r i e s   f o r e c a s t i n g   [9],   [10] ,   f un c t i o n   a pp r o xi m a t i o n  [8] ,   c o n t r o l   o f   m o b i l e   r o bo t s   [11],   b i o m e t ri c s   [13],   a nd  p r e p r o c e s s i n g  o f   da t a   [12] .   In  [14] ,   a   t y p e - 2  f uz z y   s e t   i n t r o duc e d  us i n g  a   K a rn i k - M e nde l   A l go ri t hm   w hi c h  i s   a n   i t e r a t i v e   a n d   c o m put a t i o n a l l y   i nt e n s i v e   t y p e   r e duc t i o n  a l go ri t hm .   T h i s   m o de l   e ff i c i e n t l y   e l i m i na t e s   t h e   n u m e r i c a l   p r o b l e m s   a n d   p r e v e n t   i n f i n i t e   l o o ps .   T h i s   p r o g r a m   de m o n s t ra t e s   t h e   s u p e r i o ri t y   o f   t y pe - 2  f uz z y   s e t s .   I n  [15 ],   a   c o n d i t i o n a l   f uz z y   s e t   w h i c h   i s   s i m i l a r  t o   t y pe - 2  f uz z y   s e t   i s   p r o po s e d  b a s e d  o n   t h e   p r o duc t   o f   pr i m a r y   a n d  s e c o n da r y   v a r i a b l e s .   D i f fe r e n c e   o f   b o t h   v a ri a b l e s   a r e   i n de pe nde nt   t o   e a c h  o t h e r  w h e r e a s   i n  t y pe   f uz z y   s y s t e m s   s e c o n da r y   v a r i a b l e s   r e l y   upo n   t h e   p r i m a r y   v a r i a b l e s   w h i c h   i n c r e a s e s   t he   c o m pl e xi t i e s   of   f uz z y   t y p e - 2  a nd  m a ke   di f f i c ul t   fo r   a n a l y z i n g .   I n  [16] ,   a n  i m a ge   f us i o n  t e c hni que   us e d  t o   f us e   t w o   s o ur c e   i m a ge s .   T h e   f us e d  i m a ge   c a n  b e   e v a l ua t e s   i n   t h e   b a s i s   o f   w e i gh t e d  s um   i n f o r m a t i o n .   T h e   de g re e   o f   fo c us   i s   e v a l ua t e d  f o r   v a r i o us   i n pu t   i m a ge s   us i n g  f uz z y   i n f e r e n c e   s y s t e m .   F i na l l y ,   t h e   f us e d  i m a ge   i s   e v a l ua t e d  us i ng  de g r e e   o f   f oc us   m a p  w hi c h   i s   c o m put e d  w i t h  t h e   us e   o f   w e i gh t .   I n  [1 7],   a n   i m a ge   f us i o n  t e c hni que   i s   p r e s e n t e d  f o r  m e di c a l   i m a ge s   us i n g   t w o  c a s c a de d  a l go ri t hm   s uc h   a s   N o n   s ub - s a m pl e d  Co n t o u r l e t   t ra n s f o r m   (N S CT )   do m a i n s   a n d   di s c r e t e   w a ve l e t   t r a n s f o r m   (D W T ) .   H e r e ,   M R I  ( m a g n e t i c   r e s o na n c e   i m a g i n g)   a n d   CT   ( Co m put e d  T o m o gra p h y )  i m a ge s   a r e   us e d  fo r   t r a i n i ng   o f   t h e   m o de l .   F i r s t ,   a   D W T   t e c hn i que   i s   e m pl oy e d  t o   ge t   p r i n c i pa l   c o m po n e nt   a n d   t h e n  f us i o n   rul e   i s   a pp l i e d  f o r   N S CT   do m a i n   t o   i n c r e a s e   c o n t ra s t   o f   t h e   f e a t ure s .   In  [18] ,   t h e   f us i o n   t e c hni que   e m p l oy e d  t o   ge t   c o n t e xt ua l   i n f o r m a t i o n  f o r   a n  e f fe c t i ve   m e a s u r e m e n t s   a gg r e ga t i o n  a nd   a l s o   a   t i m e   s e r i e s   e s t i m a t e d   t e c hni que   pr e s e nt e d  t o   p r o c e s s   t h e   a g g r e ga t e d   v a l ue s .   A   T y pe - 2  f uz z y   l o gi c   s y s t e m   i s   us e d  f o r   t h e   p r e c i s e   i de n t i f i c a t i o n  i n   e v e n t s   due   t o   t h i e r   r e a s o n i n g   a b i l i t i e s   u n de r   u n c e r t a i nt y .   A l s o   ve r i f i e d  t y pe   2  f uz z y   s y s t e m s   s upe r i o r i t y   ov e r   t y p e - 1  f uz z y   s y s t e m s .   I n   [1 9],   a   f uz z y   c l us t e r i n g  t e c hn i que   i s   us e d  t o   i m p r o v e   t h e   qu a l i t y   o f   n o i s y   i m a ge s   b y   e l i m i na t i n g   n o i s e   b a s e d   o n  W a v e l e t   a n d   B i - d i m e n s i o n a l   E m pi ri c a l   M o de   D e c o m po s i t i o n  (B E M D ).   I n  t hi s   pa pe r  a   s e gm e n t a t i o n   t e c hni que   a l s o   a do pt e d  t o   p r o v i de   S N R   r a t e s   us i n g   F CM   c l us t e ri n g   da t a s e t .   I n  [20 ],   a   m ul t i - m o da l   m e di c a l   f us i o n   t e c hni que   i s   us e d  w h i c h   r e l y   upo n   2 - D   P CA .   H e r e ,   a   b r a i n   i m a ge   da t a s e t   i s   us e d  fo r   t h e   f us i o n   i m p l e m e n t a t i o n .   Im a ge   f us i o n   o ut c o m e s   a r e   c o m pa r e d  w i t h  P CA   b a s e d  f us i o n   t e c hni que   i n   t e r m s   of   s e v e n   qua l i t y   a s s e s s m e n t   pa ra m e t e r s .   P r o po s e d  a l go ri t hm   r e s ul t   o ut pe r f o r m   t h e   c u rr e nt   P CA   t e c hn i que .   I n  [21],   a   S IS T   t e c hni que   i s   p r e s e nt e d  t o   ge t   l o w - pa s s   a n d   b a nd  pa s s   s ub - b a n d  i m a ge s   o f   s i m i l a r  s i z e   a s   s o u r c e   i m a ge s .   T h e n,   a   f us i o n  b a s e d  P CN N   t e c hni que   i s   us e d  t o   f us e   t h e   l o w   f r e que n c y   a n d   b a n d  p a s s   s ub - b a n d   c oe ff i c i e n t s .   H e r e ,   P CN N   t e c hni que   us e d  i n   S IS T   do m a i n   t o   e nh a n c e   s pa t i a l   f r e que n c y   a n d  l a s t l y ,   f us e d  i m a ge   c a n  b e   a t t a i n e d   w i t h   t h e   h e l p   o f   IS IS T   (I n v e r s e   S IS T ) .     In  e xi s t i ng  t e c hn i que s ,   N o i s e   a n d   u n c e rt a i n t i e s   of   s e n s o r   da t a   a f f e c t   de c i s i o n   m a k i n g  c a pa b i l i t i e s .   T o   n e ga t e   e f fe c t s   of   s e n s o r  da t a   u n c e rt a i n t i e s   o n  de c i s i o n  m a k i n g,   a n  i nt e r v a l   t y pe - 2  b a s e d  F L D S   (IT 2F L D S )  s y s t e m   i s   i n t r o duc e d  i n   t h e i r   p r o po s e d  pa pe r  f o r   t h e   f us i o n  o f   m e di c a l   i m a ge s .   I nt e r v a l   t y pe - 2  t ra pe z o i da l   m e m b e r s hi p   f un c t i o n s   a r e   us e d  t o   h a ndl e   u n c e r t a i nt i e s   i n  i nput   s e n s o r  d a t a .   Co m p r e h e n s i v e   de t a i l s   o f   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c   i s   a v a i l a b l e   i n  [22]   a n d   i s   us e d  t o   m o de l   IT 2F L D S   pr o po s e d.   M a t l a b / S i m ul i nk  a n d  i nt e r v a l   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c   s y s t e m   t o o l bo x  (IT 2F L S )  [23]   i s   c o n s i de r e d  f o r   b ui l d i n g   t h e   IT 2F L D S .   R e s ul t s   o b t a i n e d   p r o v e   t ha t   t y p e - 2  F L   b a s e d  IT 2F L D S   s y s t e m   pr o po s e d  h a n d l e s   s e n s o r   da t a   u n c e rt a i n t i e s   b e t t e r   c o m pa r e   t o   f uz z y   t y p e - 1  c o un t e r p a r t   [24] .         3.   M ED ICAL   I M A G E   F U S I O N   R EP R ES EN TA TI O N   U S I N G   F U ZZ Y   LO G I C S     Im a ge   f us i o n  t e c hni que   i s   us e d  t o   r e t ri e v e   c o m pl e m e n t a r y   a n d   r e du n d a n t   da t a   f r o m   m ul t i p l e   s o ur c e   i m a ge s   t o   b ui l d   a   f us e d  i m a ge   [25] .   T hi s   f us e d  i m a ge   p r o v i de s   de t a i l e d   de s c ri pt i o n  o f   t h e   s a m e   i m a ge s   a nd   a l s o  pr o v i de s   a c c ura t e   f e a t u r e   po i n t s .   F us i o n  t e c hni que   a l s o   r e duc e s   t h e   s t o r a ge   c a pa c i t i e s   by   l o a di n g   f us e d  i m a ge   i n s t e a d  o f   m ul t i m o da l   i n pu t   s o ur c e   i m a ge s .   I n   r e c e nt   y e a r s ,   v a r i o us   i m a ge   f us i o n   t e c hni que s   e m e rge d  f o r   t h e   m e di c a l   i m a ge s   w hi c h   us u a l l y   c o n s i s t   pi xe l ,   f e a t u r e   a n d   de c i s i o n   l e v e l   f us i o n   t e c hni que s .   Im a ge   f us i o n   c a n  b e   w i de l y   us e d  i n   v a r i o us   a p pl i c a t i o n   s uc h  a s   i n  m e di c a l   a ppl i c a t i o n s ,   i m a ge   p r o c e s s i n g  a pp l i c a t i o n s ,   r e m o t e   s e n s i n g ,   s a t e l l i t e   i m a gi n g ,   f a c e   r e c o gn i t i o n  a nd   s e c ur i t y   f i e l ds   e t c . ,   H o w e v e r ,   e xi s t i n g   f us i o n  t e c hn i que s   c o n s i s t s   o f   s e ve r a l   i s s ue s   s uc h  a s   hi g h  c o m put a t i o n a l   c o m pl e xi t y ,   p r e s e n c e   o f   un c e r t a i nt i e s   a n d   n o i s e ,   po o r   de c i s i o n   m a ki ng  a n d   f e a t u r e   po i n t s   o f   pr e c i s i o n .     T h e r e f o r e ,   a   f us i o n   t e c hni que   f o r   m e di c a l   i m a ge s   us i n g   T y pe - 2  f u z z y   l o gi c   i s   pr e s e nt e d.   T h e   p r o po s e d   a l go ri t hm   c o l l e c t s   m a xi m a l   i n f o r m a t i o n  f r o m   b o t h   s o u r c e   i m a ge s   a n d   f us e   i nt o   a   s i ngl e   i m a ge   w h i c h  h i g h  v i s ua l   qu a l i t y .   T y pe - 2  f uz z y   l o gi c s   i s   us e d  t o   e xt ra c t   l o c a l   f e a t u r e s   a n d   e v a l ua t e   w e i gh t s   o f   e a c h   pi xe l s .   S i m ul a t i o n  o ut c o m e s   s h ow s   t h e   s upe r i o r i t y   of   o ur   p r o po s e d  s c h e m e   b a s e d  o n   v i s ua l   a nd  a   q ua nt i t a t i v e   a n a l y s i s .   T h e   m o s t   e s s e n t i a l   a dv a n t a ge s   o f   T y pe - 2  f uz z y   l o gi c s   w o r ks   e ff i c i e n t l y   e ve n   i n  p r e s e n c e   of   n o i s e   a n d  a l l o w   b e t t e r   m a na ge m e nt   o f   u n c e r t a i nt y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 ,  M a y   201 9   :     999   –   1 011   1002       F i gu r e   1 .   B l o c k  di a g r a m   o f   m e di c a l   i m a ge   f us i o n   us i n g  t y pe - 2  f uz z y   l o gi c       F i gu r e   1  de m o n s t ra t e s   t h e   b l o c k  di a g ra m   o f   m e di c a l   i m a g e   f us i o n   us i n g   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c .   O u r   pr o po s e d  i m a ge   f us i o n   m o de l   us e d  t o   r e duc e   n o i s e   i n   m ul t i m o da l   m e di c a l   i m a ge s   a n d  p r o v i de   hi g h   qu a l i t y   v i s ua l l y   a t t ra c t i v e   i m a ge .   F i r s t ,   w e   w i l l   t a ke   v a ri o us   c o m b i na t i o n s   o f   di f fe r e n t   i nput   s o ur c e   i m a ge s .   T h e n ,   v a r i o us   p a t c h e s   e xt r a c t e d   f r o m   b o t h  t h e   i m a ge s   t o   de t e c t   e s s e n t i a l   f e a t u r e   po i nt s   o f   bo t h  t h e   i m a ge s .   I n   N e xt   pha s e ,   f e a t ur e   po i n t s   a r e   e xt ra c t e d  a n d   f urt h e r  p a s s e d  t o   i nt e r v a l   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c   s y s t e m   (IT 2F L S ).   T h e   IT 2F L S   s y s t e m   us e d  t o   de t e r m i n e   a n   e x a c t   m e m b e r s h i p  f un c t i o n,   a nd  t h e r e   e xi s t s   m e a s u r e m e nt   u n c e rt a i n t i e s .   It   a l s o   h e l ps   t o   e n a b l e   t h e   m o de l i n g   a n d   m i ni m i z i n g   t h e   e f fe c t s   o f   un c e r t a i nt i e s .   T h e n  a n  i m a ge   f us i o n  t e c hn i q ue   i s   a pp l i e d  t o   f us e   s o ur c e   i m a ge s   t o   ge t   r e du nda nt   a nd  c o m pl e m e n t a r y   i n f o r m a t i o n   i n   a n   o ut pu t   f us e d  i m a ge .   T h i s   t e c hn i que   c a n   b e   v e r y   h e l pf ul   f o r   t h e   d i a g n o s i s   o f   m e di c a l   i m a ge s .   I t   a l s o   r e duc e s   m e m o r y   by   f us i n g  m ul t i p l e   n u m b e r   o f   s o ur c e   i m a ge s   i n t o   s i ngl e   o n e .           F i gu r e   2 .   A r c h i t e c t ur e   di a g r a m   o f   In t e r v a l   t y pe - 2  f uz z y   de c i s i o n   s y s t e m   (IT 2F L D S )       H e r e ,   F i g u r e   2  r e p r e s e nt s   t h e   A r c h i t e c t u r e   di a g r a m   o f   Int e r v a l   t y p e - 2  f uz z y   de c i s i o n   s y s t e m   f o r   m e di c a l   i m a ge   f us i o n .   It   c o n s i s t s   o f   s e ve r a l   b l o c ks   w h i c h   a r e   de s c r i b e d  b e l ow .   a.   Cri s p  i n pu t   Cri s p  i nput   i s   de f i n e d  a s   t h e   i n p ut s   w h i c h   s t ra i g h t l y   m e a s ur e d  by   s e n s o r s   a n d  f o r w a r de d  t o   f uz z y   l o gi c   s y s t e m s .   T h e   i n pu t s   w h i c h   i s   f o r w a r de d  t o   f uz z y   l o gi c   t hr o u gh  s e n s o r s ,   c o n s i s t s   i t s   o w n   s e t   o f   m e m be r s h i ps   f un c t i o n.   b.   Int e r v a l   T y p e - 2  m e m b e r s h i p   f un c t i o n   T y p e - 2  f uz z y   s e t   i s   e xp r e s s e d  us i n g   f uz z y   m e m b e r s h i p  f u n c t i o n s .   I n  o ur  m e d i c a l   i m a ge   f us i o n   m o de l   a   G a us s i a n  m e m b e r s hi ps   f u n c t i o n  i s   us e d.   E xpe rt   o pi n i o n s   a re   us e d  t o   i m pl e m e n t   a n  i nt e r v a l   t y pe - 2  G a us s i a n  F uz z y   m e m b e r s hi p   f un c t i o n s   t o   e l i m i n a t e   u n c e rt a i n t i e s .   M o r e o ve r ,   t h e s e   t y pe - 2  f uz z y   s e t   c o n s i de r e d   a s   a n   i n put   f o r   f uz z y   i n f e r e n c e   e ngi n e   w hi c h  i s   l i n k   w i t h  r u l e   b a s e .     c.   F uz z i f i e r   Cri s p  i n pu t s   o b t a i n e d  t hr o ug h  s e n s o r s   w h i c h  i s   f a de d  i n t o   f uz z i f i e r s   a n d   t h e n   i t   w i l l   t ra n s f o r m   i nt o   Int e r v a l   T y pe - 2  F uz z y   D e c i s i o n   S y s t e m   w h i c h  r e l y   upo n   f uz z y   m e m b e r s h i ps   f un c t i o n.   T hi s   p r o c e dur e   i s   k n o w n   a s   F uz z i f i c a t i o n.   T y pe - 2  m e m b e r s h i p   f un c t i o n s   a r e   l i n ke d  w i t h   f uz z i f i e r s   t o   f o r m   a n  I n pu t   P r o c e s s i n g   U ni t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       F i ne   gr a i ne d  m e di c al   i m a ge   f us i on  us i ng   t y pe - 2  f uz z y   l og i c   ( R am y a   H   R )   1003   w h i c h  i s   de m o n s t r a t e d  i n  F i gu r e   1.   T h i s   I n p ut   P r o c e s s i n g   U ni t   t ra n s f o r m   c ri s p  i n pu t s   i n t o   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c   de c i s i o n   s y s t e m .   d.   R ul e s   R ul e s   a r e   de s c r i b e d  a s   “ IF   T H E N   “ s t a t e m e nt s   w h i c h  i s   a   g r o up  o f   l i n gu i s t i c   v a r i a b l e s .   T h e   l i ngui s t i c   v a r i a b l e s   l i nke d  w i t h   IF   p a r t   t e rm e d  a s   a n t e c e de n t   w h e r e a s   t h e   l i ngui s t i c   v a r i a b l e s   l i n ke d   w i t h   T H E N   p a r t   i s   t e rm e d  a s   c o n s e que n t .   A N D   o pe r a t o r  c a n   b e   ut i l i z e d  w h e n  m o de l   r e qui r e s   m o r e   t h a n  o n e   r ul e .   e.   In f e r e n c e   U n i o n   a n d   I n t e r s e c t i o n  o pe r a t o r s   a n d   r ul e   b a s e   r u l e s   a r e   u t i l i z e d  by   F uz z y   In f e r e n c e   b l oc k  t o   c o n v e r t s   T 2F L D S   i n pu t s   i nt o   T 2F L D S   o ut put s .   T h e   U ni o n   a n d   I n t e r s e c t i o n   o pe r a t o r s   c a n  b e   i n t e r c ha n ge d  b y   J o i n   ( ⊔ )  a n d  M e e t   o pe r a t o r s   ( ⊓ )  IN   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c   b a s e d  de c i s i on   s y s t e m .   S e c o n da r y   m e m b e r s h i p   f un c t i o n s   c a n  ut i l i z e   t h e s e   t w o   o p e r a t o r s .   f.   T y p e - r e duc t i o n   T 1F L S   c a n  b e   o b t a i n e d   f r o m   t h e   r e duc e d  s e t s   o f   T y p e - 2  f uz z y   o ut put s   t hr o ug h   f uz z y   i n f e r e n c e   e n g i n e   w h i c h  c a n  b e   t e rm e d  a s   t y pe - r e duc e d  s e t s .   I n  I T 2F L D S ,   t h e re   a r e   t w o   t y p e   of   a pp r o a c h e s   p r e s e n t   i n  t h e   t y pe - r e duc t i o n  s uc h  a s   K a rn i k   M e n de l   i t e ra t i o n  a pp r o a c h  a n d   t h e   W u - M e n de l   u n c e r t a i nt y   bo un ds   a pp r o a c h .   T h e s e   t w o   a ppr o a c h e s   r e l y   upo n   c e n t r o i d  w h i c h   i s   us e d  i n   o u r  m o de l .   g.   D e f uz z i fi c a t i o n   T y p e - r e duc e   s e t s   o ut put   f o r w a r de d  t o   de f uz z i fi c a t o n   b l o c k.   L e f t   e n d  po i n t   a n d  ri g ht   e n d  po i n t   a r e   ut i l i z e d  t o   c o m put e   t y p e - r e duc e d  s e t s .   A v e r a ge   v a l ue   o f   t h e   po i nt s   de f i n e s   t h e   de f uz z i fi e d  v a l ue .   T h i s   de f uz z i f i c a t i o n  v a l ue s   f u r t h e r  i t   c o n v e rt s   t o   t h e   o ut p ut   c ri s p   s e t s   w h e r e   i t   t a ke s   t h e   de c i s i o n  w h e t h e r   i m a ge   f us i o n   i s   a c c o m pl i s h e d  o r  n o t .     Ini t i a l l y ,   a   m e di c a l   i m a ge     i s   c h a ra c t e ri z e d   i n  f uz z y   do m a i n  w i t h  di m e n s i o n  ×   w i t h    l e v e l s   i s   t a ke n   a s   a   2D   a rr a y   of   f uz z y   s e t s .     = { (  ,  ( ) ) | ( , ) ∈ [ ( 0 , 0 ) , ( − 1 , − 1 ) ] }           (1)     H e r e ,      r e p r e s e nt   t h e   i n t e n s i t y   v a l ue   of   e ve r y   pi xe l   a n d   i t   c o ns i s t s   o f   m e m b e r s h i p   g ra de      w hi c h  ra n ge s   f r o m   0  t o   1 ( 0 ≤    ≤ 1 ) .   T h e   r a nge   o f   e v e r y   m e m b e r s h i p  f u n c t i o n  w i t h   re s pe c t   t o   i m a ge   s p a t i a l   i n t e n s i t y   v a l ue   i s   [ 0 , − 1 ] .     3. 1 .     G au s s i an   b as e d   I n t e r v al   T yp e - 2  F u z z y  M e m b e r s h i p   F u n c ti o n   M e m b e r s h i ps   f u n c t i o n  a r e   us e d  t o   c h a ra c t e r i z e   t h e   p r o pe r t i e s   of   IT 2F L D S   s e t s .   A   m e di c a l   i m a ge     w i t h  ra n ge   [ 0 , − 1 ]   c a n  b e   t ra n s f o r m   i nt o   I T 2F L D S   p r o pe rt y   s e t   w hi c h  l i e s   i n  t h e   ra n ge   o f   [ 0 , 1 ]   us i n g   a   G a us s i a n  m e m b e r s hi p   f un c t i o n   w hi c h  a r e   e xp r e s s e d  [26]  a s ,     (  ) = [ − ( ↑ −  ) 2 2 2 ⁄ ]               (2)     H e r e ,     r e pr e s e nt s   a   t y pe - 2  s i n gl e t o n   f uz z i f i e r  w h e r e a s   ↑   a n d      r e p r e s e nt s   m a x .   a nd   ( , ) ℎ   i m a ge   s c a l e   v a l ue s   r e s pe c t i v e l y .   H e r e ,   t o   c h a ra c t e ri z e   s pa t i a l   do m a i n  pi xe l s   i n  f uz z y   do m a i n   w e   ha v e   pr e s e nt e d  a   hi s t o g r a m   b a s e d  i n t e r v a l   t y pe   2  m e m b e r s hi p   f un c t i o n   w hi c h   i s   e xp r e s s e d  a s ,       = [ − ( ↑ − ) 2 2 2 ⁄ ]                 (3)     W h e r e ,   n  r e p r e s e n t s   a   de f i n i t e   v a l ue s   w h i c h   l i e s   i n  t h e   ra n ge   o f   [ 0 , − 1 ]   a nd  f uz z i f i e r   m a t r i c e s     c a n  b e   r e p r e s e n t e d   a s ,       2 =   ∑ ( ↑ − ) 4 ( ) − 1 = 0 . 2 ( ∑ ( ↑ − ) 2 ( ) − 1 = 0 ) − 1         (4)     W h e r e ,     de n o t e s   t h e   i nt e n s i t y   l e ve l   a n d  ( )   r e p r e s e n t s   t h e   f r e qu e n c y   of   oc c ur r e n c e   o f     i n t e n s i t y   l e v e l   i n  H i s t o gr a m   ℍ   a n d     ( )   c a n  b e   e xpr e s s e d  a s ,       ( ) = ℍ ( ) . [ ( − 1 ) ( − 1 ) ] − 1             (5)     In  a   f uz z y   do m a i n,   f o r   a   c o n t ra s t - e nh a n c e d  i m a ge ,   p i xe l s   c a n  b e   of   t w o   t y p e s   e i t h e r   d a r k  ( hi g h )   pe r c e pt i o n  o r  l i g ht   (l o w )  pe r c e pt i o n  w hi c h  l i e s   i n  t h e   r a nge   f r o m   ∈ [ ↓ , ↑ ]   a nd  ∈ [ ↓ , ↑ ]   r e s pe c t i v e l y .   T h e   p i xe l s   a t   = ↑   c o n s i s t   o f   h i g h e s t   a m b i gui t y   a n d   do   n o t   l i e s   i n  a n y   of   t h e   pe r c e pt i o n.   L e t   t h e s e   p i xe l s   e v a l ua t e s   t h e   f uz z y   bo un da r y   t h e n   v a l ue   a t   = ↑   r e p r e s e n t   f e a t u r e   po i n t s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 ,  M a y   201 9   :     999   –   1 011   1004   3. 2 .     M e d i c al   I m age   F e a tu r e   P r e s e r v ati o n :   T h e   H i s t o gr a m   E qu a l i z a t i o n   E nl a r g i n g   a nd  Co n v e r s i o n s   t e c hni que s   c a n  b e   us e d  t o   e nh a n c e   t h e   po o r   c o n t ra s t   o f   l ow   qua l i t y   i m a ge s .   I n   [2 7],   a n   i n t e n s i f i c a t i o n   o p e r a t o r   i s   us e d  t o   e nh a n c e   c o n t ra s t   o f   t h e   i m a ge s   w h i c h  pu r e l y   r e l y   o n l y   upo n   m e m b e r s hi p  f u n c t i o n.   T h e   de g ra da t i o n   o f   i m a ge s   a r e   n o n l i n e a r  a n d   i t   pe r f o r m s   un c e rt a i n  a c t i v i t y   i n   na t u r e ,   t h us ,   w e   i n t r o duc e   a   m o di f i e d  n o n - l i n e a r  c o n t ra s t   i n t e n s i f i c a t i o n  o pe r a t o r    [ ]   w h i c h   c o n s i s t s   o f   t hr e e   t u na b l e   f a c t o r s   s uc h   a s   i nt e n s i f i c a t i o n  o pe r a t o r   ,   f uz z i e r     a n d   c r o s s ov e r   po i n t   .   T hi s   c o n t ra s t   i nt e n s i f i c a t i o n  f un c t i o n  c a n  b e   e xpr e s s e d  a s ,     ′ ( ) = [ ( ) ] = [ 1 + [ − ( ( ) − ) ] ] − 1         (6)     W h e r e ,     us e d  t o   de f i n e   t h e   s h a pe   o f   s i gm o i d  f un c t i o n .   T he   f uz z i f i e r   pa ra m e t e r     a n d  c r o s s ov e r   po i n t     c a n   b e   f i n e - t u n e d  t hr o ug h   ( )   w h e r e a s   i n t e n s i f i c a t i o n   o pe ra t o r     r e m a i n s   f i xe d  t o   c o n t r o l   t h e   c o n t ra s t   i n   i m p r o v e m e n t   l e v e l s   of   t h e   i m a ge .     3. 3 .     Fu z z y  Typ e - 2  K e y  P o i n ts   D e t e c t i o n   T h e   m o di f i e d  c o n t r a s t   i n t e n s i f i c a t i o n   o pe ra t o r   [ ]   c a n  b e   r e s t a t e   i n  t e r m s   o f   e a c h   ( , ) ℎ   pi xe l ,     ′ ( , ) =  [  ] = 1 +   [ − (  − ) ] − 1         (7)     H e r e ,   w e   ha v e   p r e s e n t e d   a   f uz z y   pa ra m e t e r i z e d  G a us s i a n - t y pe   f e a t ur e   po i n t   de t e c t o r  w hi c h  c a n  b e   e xpr e s s e d  a s ,       ( , ) = − ∑ ∑ ( [ ( + ,       + ) − ( , ) ] )             (8)     H e r e ,   ,   ∈   [   − ( − 1 )   / 2 , ( − 1 ) /   2 ] ,   a n d  t h e   di m e n s i o n   o f   ke y   f e a t ur e   po i n t   de t e c t o r   c a n   be   e xpr e s s e d  a s     ×   .   T h e   c e nt e r  pi xe l s   c a n  b e   e xpr e s s e d  by   m e m be r s h i p   v a l ue   a s   ′ ( , )   a t   t h e   po s i t i o n  of   ( , )   w h e r e a s   ( , )   i s   t h e   o ut put   f e a t ur e   po i n t   pi xe l s   w hi c h  r e pl a c e s   t h e   pri o r   c e n t ra l   p i xe l s .   G a us s i a n  f un c t i o n  c o n s i s t s   o f   t w o   a da pt a b l e   f uz z i f i e r s   s uc h  a s     a n d   .   H y p o t h e t i c a l l y ,   f a c t o r s     a n d     de s c r i b e s   G a us s i a n  f un c t i o n  w hi c h  a r e   m o r e   e xp r e s s i v e   t h a n  us u a l   f a c t o r s   s uc h   a s     a nd     a s   s h o w n   i n  [ 28].   A   G a us s i a n   m e m b e r s h i p  f un c t i o n  c a n   b e   e xp r e s s e d  a s ,       ( ; , ) = [ − ( − ) 2 2 2 ]               (9)     T h e   G a us s i a n   c u r v e   r e l y   upo n   t h e   f a c t o r s     a n d   . W h e r e a s   t h e   f a c t o r     i s   e xp r e s s e d  a s   t h e   po w e r   o f  e xpo n e n t i a l   t e rm   a n d   a   l o n e   f uz z i f i e r  c o n s t a nt     c a n   b e   a c hi e v e d  by   d e c r e a s i ng  t h e   de n o m i na t o r  o f    e xpo n e n t i a l   t e rm ,       = [ ( − ( − ) 2 ) ]                 (10)     ⟹ 2 ≡                     (11)     D i f fe r e n t   t y pe   o f   G a us s i a n   f u n c t i o n s   c a n   b e   de r i v e d  by   a ppl y i n g   t h e   v a r i o us   c o m b i n a t i o n  o f     a nd    w h i c h  a r e   G a us s i a n  t y pe s .   T hi s   r e s ul t s   a r e   v i s ua l l y   ve r y   poo r   w i t h  u n s m o o t h  a n d   de n s e   f e a t u r e   po i n t s   w h e n  e xpe r i m e nt i n g   w i t h  v a r i o us   f uz z i f i e r s     e v e n   v a l ue s   w h e r e a s   o dd  i n t e ge r   v a l ue s   o f   f uz z i f i e r s     gi v e s   t hi nn e r   a n d   r e f i n e d   f e a t u r e   po i n t s .   W h e n  t h e   l o w   o dd  v a l ue s   a r e   us e d  a s   f e a t u r e   po i n t s   w h i c h  a r e   v i s ua l l y   n o t   c l e a r  a s   w e l l   a s   w e a k  w h e r e a s   hi g h  o dd  v a l ue s   gi v e s   v i s ua l l y   c l e a r   f e a t u r e   po i n t s   a nd  a l s o   e l i m i na t e s   w e a k     f e a t ur e   po i n t s .   M a t h e m a t i c a l l y ,   t h e   G a us s i a n  f un c t i o n  w i dt h  c a n  b e   e xpr e s s e d  by   t h e   f uz z i f i e r  .   T h us ,   a   t hi n  G a us s i a n   po i nt s   c a n   b e   a c h i e v e d  w h e n   l o w   f uz z i f e r     v a l ue   e l e c t e d  w h i c h  c a n   de c r e a s e s   t h e   di s t a n c e   i n t o   a   c r i s p  s e t   a pp r o xi m a t e l y .   T o   ob t a i n   de t a i l e d  i n f o r m a t i o n   f r o m   t h e   f e a t ur e   po i n t s ,   t h e   f un c t i o n   n e e d  t o   b e   c l o s e r   t o   c ri s p  s e t   a nd   r e v e r s e   f o r   t h e   h i g h  f uz z i f i e r    v a l ue s .   T h e   f a c t o r s     a n d     n e e d  t o   b e   pr e - de t e r m i n e d   t o   e n s u r e   de c e n t   pe r f o r m a n c e   i n  a   p a r t i c ul a r  a pp l i c a t i o n  w h i c h  c a n  b e   a c hi e v e d  us i n g  p r e l i m i na r y   e xpe r i m e nt s   a n d  e nt r o p y   o pt i m i z a t i o n.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       F i ne   gr a i ne d  m e di c al   i m a ge   f us i on  us i ng   t y pe - 2  f uz z y   l og i c   ( R am y a   H   R )   1005   3. 4 .     Fe atu r e   an d   K e y   P o i n ts   R e fi n e m e n t   Bo t h  s t r o n g   f e a t u r e   po i n t s   a nd  i m pu l s e   n o i s e   c a n   b e   e xpe r i e nc e d  w h e n   w e   ha v e ,     1)   L a r ge r  v a l ue s   o f   , . . ( , ) > 1 ;   2)   L ow e r   v a l ue s   o f   , . . ( , )   < 0 .             T h e   f e a t u r e   po i n t s   c a n  b e   a c h i e v e d  b e t w e e n   t h e   ra n ge s   [ 0 , 1 ]   a p pr o xi m a t e l y ,   w h e n   a   f e a t u r e   po i nt   a t t e n u a t o r  p a t t e rn  a ppl i e d.     ′ ( , ) = ↓ [ { ( , ) | ∈ [ 0 , − 1 ] , ∈ [ 0 , − 1 ] } ] ,           ∀   ( , ) > 1 ;   A n d             (12)   ′ ( , ) = ↑ [ { ( , ) | ∈ [ 0 , − 1 ] , ∈ [ 0 , − 1 ] } ] ,           ∀   ( , ) < 0     F i na l l y ,   a   B i na r i z e d  K e y   F e a t ur e   po i nt   b a s e d  i m a ge   c a n  b e   de ve l o pe d  by   a ppl y i n g   a   s i m pl e   t hr e s h o l di ng  m e t h o d.   V a ri o us   e xpe r i m e n t s   e v a l u a t e   t ha t   t h e   o pt i m a l   t hr e s h o l d  l e v e l     Γ   s h o ul d  l i e   i n   t h e   ra n ge   of   [ ↓ , ↑ ] ,   ′′ ( , ) = { 1 ,                              ′ ( , ) ≥     Γ         0 ,                                  ′ ( , )   <     Γ             (13)     W h e r e ,   Γ =   [ ↓ , ↑ ] , ∈ [ 0 , − 1 ]   a n d   ∈ [ 0 , − 1 ] . T h e   us e   o f   Im a ge   t hr e s h o l d i n g   s t e p   r e l y   upo n  t h e   a p pl i c a t i o n   r e l e v a n c e .     3. 5 .     O p t i m i z at i o n   A d o p te d   to   C o n s tr u c t  We i gh t  M ap s   T o   a c hi e v e   f o ur   t u n a b l e   f a c t o r s   s uc h   a s     ,   ,        w e   r e qui r e   a   f uz z y   e n t r o py   o pt i m i z a t i o n  t e c hn i q ue .   T h e   f uz z i n e s s   de g r e e   o f   a   s e t   a n d  i m a ge   i nde f i n i t e n e s s   c a n  b e   m e a s ur e d   us i n g   e nt r o p y   of   a   f uz z y   s e t .   E nt r o py   [29],   c a n  b e   e xpr e s s e d  us i n g   S h a nn o n ’s   f u n c t i o n   ,   w hi c h  i s   a s   f o l l ow s ,     = ( l o g 2 ) − 1 ∑ ( ) − 1 = 0               (14)     In  f uz z y ,   w e   c a n   e xp r e s s     a s ,     ( ′ ( ) ) =   − ′ ( ) l o g ′ ( ) − ( 1 − ′ ( ) ) l o g ( 1 − ′ ( ) )       (15)     ℎ    0 ≤   ′ ≤ 1     E n t r o py   o pt i m i z a t i o n   t e c hn i q ue   c a n   o nl y   o pt i m i z e     a n d     o u t   o f   t hr e e   t u na b l e   f a c t o r s   gl o b a l l y .       O pt i m i z a t i o n   p r o c e s s   i s   n o t   n e c e s s a r i l y   r e qui r e d  i n   p r e de t e rm i n e d  f a c t o r   .   T h e   de r i v a t i v e s   of     c a n   b e   e xpr e s s e d  i n  t e r m s   o f     a n d   ,      =  ′ ( ) . ′ ( ) =   ( l o g 2 ) − 1 ∑ [ 2 ( ( ) − ) ( ′ ) ] − 1 = 0 ( )       (16)      =  ′ ( ) . ′ ( )  ( ) .  ( ) = ( l o g 2 ) − 1 ∑ [ [ 2 ( ) ( ( ) − ) ( ↑ − ) 2 ( ′ ) ] 3 ] − 1 = 0 ( )     (17)     W h e r e   ( ′ ) c a n  b e   e xpr e s s e d  a s ,       ( ′ ) = ′ ( )   ( 1 − ′ ( ) ) =   − ( ( ) − ) [ 1 + − ( ( ) − ) ] 2           (18)     T h e s e   de r i v a t i v e s   c a n  b e   us e d  i n   r e c u r s i v e   k n o w l e dg e   of   t h e   f a c t o r s     a nd    by   gra di e n t   de s c e n t   s c h e m e .     ′ =   −   1                    (19 )     ′ =   −   2                  (20)     W h e r e   1   a nd  2   a r e   l e a rn i ng   de g r e e s   f o r   b o t h   f a c t o r s     a nd    r e s pe c t i v e l y .   T h e   a dj a c e nt   o pt i m i z a t i o n  po i n t   i n  b o t h  po s i t i v e   a n d   n e ga t i v e   di r e c t i o n s   i s   us e d.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 ,  M a y   201 9   :     999   –   1 011   1006   O pt i m i z a t i o n  t e c hni que   c a n   a l s o   b e   a pp l i e d   o n    a n d     t o   ge t   i t s   o pt i m i z e d  v a l ue s   a n d   a s   t h e s e   f a c t o r s   a r e   v e r y   m uc h   e s s e n t i a l   i n   e x t r a c t i n g  f e a t u r e   po i nt s .   By   c o n s i de r i ng  F u z z y   e n t r o py   f un c t i o n   l o c a l l y ,   w e   c a n  a l t e r  e qua t i o n  (15)   by   c h a n g i n g   ′ ( )   t o   t h e   l o c a l   f e a t u r e   po i n t   pi x e l   ( , ) ,     ( ( , ) ) =   − [ ( , ) ( , ) + ( 1 − ( , ) ) ( 1 − ( , ) ) ]     (21)     T h e   de r i v a t i v e s   of     i n   t e rm s   o f     a nd     c a n  b e   e xpr e s s e d  a s ,         =   ( , ) .  ( , )  =   l o g { . ( 1 − ) − 1 } ∑ ∑ [ ( ℕ ) l o g ( ℕ ) ]       (22)        =   ( , ) .  ( , )   =    ∑ ∑ ℕ + 1 . l o g { 1 − }           (23)     W h e r e   ℕ = [ ′ ( + , + ) − ′ ( , ℎ ) ]   .   A b ov e   de r i v a t i v e s   c a n   b e   us e d  f o r   r e c u r s i v e l y   l e a rni n g  s e v e r a l   f a c t o r s   us i n g   g r a di e n t   de s c e n t   s c h e m e ,     ′ = − 3                     (24)     ′ =   −   4                    (25)     W h e r e   3   a nd   4   a r e   t h e   l e a rni ng  de gr e e s   f o r  b o t h  f a c t o r s     a n d     r e s p e c t i v e l y .   H e r e ,   w e   a l s o   a pp l i e d   g ra di e nt   do m a i n  gui de d   f i l t e r i n g     t o   e v a l ua t e   e v e r y   de c i s i o n   m a p  s uc h   a s   1 , , 2 , ,    3 , , w h i c h  r e l y   upo n   f e a t u r e   po i n t s   w i t h   t h e   r e s pe c t i v e   s o ur c e   i m a ge     w i t h  i t s   ℎ   c o m po n e n t .   S o ur c e   i m a ge     i s   t r e a t e d  a s   a   gu i d a n c e   i m a ge   t o   pr o duc e   t h e   u l t i m a t e   w e i g h t   m a ps ,       , =   1 ( , , )                 (26)     , =   2 ( , , )                 (27)     W h e r e ,   1   a n d   2   a r e   t h e   f a c t o r s   o f   g r a di e n t   do m a i n  g ui de d   f i l t e r i n g   a n d   =   1 , 2 , 3 , . . ↑   a n d     r e p r e s e n t s   w e i ght s   t o   b e   e v a l ua t e d.   H e r e ,     r e p r e s e n t s   t h e   a pp r o xi m a t e   v a l ue   o f   w e i ght s   a n d     r e p r e s e nt s   t h e   de t a i l e d   v a l ue   o f   w e i gh t s .   By   c o m b i n i n g   a l l   a b o ve   c a l c ul a t i o n s   w e   c a n  e v a l ua t e   e x a c t   w e i gh t   m a ps   w i t h  r e s pe c t   t o  c o r r e s po n di ng  s o u r c e   i m a ge     w i t h  i t s   ℎ   c o m po n e n t   w h i c h   i s   e x pr e s s e d  a s ,       =   ∏ , ↑ = 1                   (28)     =   ∏ , ↑ = 1                   (29)     W h e r e ,     a n d     a r e   r e s ul t a nt   w e i ght   m a ps   o f   l ow   a n d   h i g h   f re que n c y   c o m po n e nt s .   H e r e ,   t h e     r e p r e s e n t s   t h e   num b e r  o f   s o ur c e   i m a ge s   a nd   f i na l l y ,   t o   s u m   e v e r y   pi xe l s   i nt o   o n e   a l l   t h e   v a l ue s   o f     i m a ge   w e i ght s   m a ps   a r e   n o r m a l i z e d .     3. 6 .     M e d i c al   I m age   F u s i o n   C on s i d e r i n g  F e atu r e   an d   We i gh t   M ap s :   T h e   w e i ght e d  a v e ra gi ng  t e c hn i que   c a n  b e   us e d  t o   f us e   a p pr o xi m a t e   a nd  de t a i l e d  c o m po n e n t s   o f  v a r i o us   s o ur c e ,       =   ∑                   (30)       =   ∑                   (31)     In   l a s t ,   t h e   f us e d  i m a ge   ℱ   c a n   b e   r e p r e s e n t e d  i n   t e rm s   o f   f us e d  a ppr o xi m a t e     a n d  de t a i l e d  c o m po n e n t s     a s ,     ℱ =   +                     (32)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       F i ne   gr a i ne d  m e di c al   i m a ge   f us i on  us i ng   t y pe - 2  f uz z y   l og i c   ( R am y a   H   R )   1007   4.   P ER F O R M A N C E   EV A LU A TI O N :   T o   de t e rm i n e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   o ur  p r o po s e d  i m a ge   f us i o n  m o de l   us i ng   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c s   de c i s i o n   s y s t e m   T 2 F L D S   f i ve   di ff e r e n t   s e t   o f   m e di c a l   i m a ge s   i s   c o n s i de r e d.   M a t l a b   a n d  S i m u l i nk  a r e   m a i n l y   us e d  t o  c a rr y   o ut   a l l   t h e   e xpe r i m e n t .   T y pe - 2  of   f uz z y   t oo l bo x  [30],   [31]   i s   us e d  t o   i m p l e m e n t   IT 2F L D S .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   i m a ge   f us i o n   m o de l   i s   de t e r m i n e d  us i n g  s ui t a b l e   f uz z y   r u l e s ,   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n  a nd  F uz z y   In f e r e n c e   E n g i n e   (F I E ) . T h e   e xpe r i m e n t a l   o ut c o m e   c l e a r s   t ha t   t h e   I T 2F L D S   c a n  h a ndl e   b e t t e r   un c e rt a i n t i e s   i n  c o n t r a s t   t o   t y pe - 1  F L D S .   M o r e ov e r ,   t h e   p ri m a r y   e xpe r i m e nt   a r e   f urt h e r  e xt e n de d  f o r   h a ndl i ng  t h e   m e d i c a l   i m a ge   f us i o n   p r o c e s s i n g   t hr o ug h  t h e   s e n s o r  d a t a .   T h e   p r o po s e d  i m a ge   f us i o n   m o de l   i s   i m p l e m e nt e d  o n   c l i ni c a l l y   a c qui r e d  v a ri o us   m ul t i - m o da l   m e di c a l   i m a ge s .   T h e   m e di c a l   i m a ge   da t a s e t   us e d  i n   o u r   e xpe r i m e nt s   a r e   t a ke n   f r o m   h t t p: / / w w w . i m a ge f us i o n . o r g/   a nd  ht t p : / / w w w . m e d. ha r v a r d . e du  / a a n l i b / h o m e . h t m l   w h i c h   i s   a n  o pe n   s o ur c e .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   pr o p o s e d  m e t h o d  c a n  b e   e v a l ua t e d  b a s e d  o n   t h e   e xpe ri m e n t s   c a rri e d  o n  v a r i o us   m e di c a l   i m a ge s   w i t h  di f f e r e n t   m o da l i t i e s .     4. 1 .     Ev al u ati o n   C r i te r i a   T h i s   s e c t i o n  de s c r i b e s   t h e   o b j e c t i v e   a n a l y s i s   of   o ur   p r o po s e d  m o de l   us i n g  c e rt a i n   qu a nt i t a t i v e   m e a s u r e s .   T h e r e   a r e   v a ri o us   i m a ge   q ua l i t y   m e a s u r e s   t o   de t e r m i n e   t h e   v i s u a l   qu a l i t y   o f   m e di c a l   i m a ge s   i n  v a r i o us   a s pe c t s .   H e r e ,   i n  t hi s   pa pe r,   w e   h a v e   c o n s i de r e d  b o t h   qua n t i t a t i v e   a na l y s i s   a n d  v i s u a l   r e p r e s e n t a t i o n   o f  t h e   f us e d  m e di c a l   i m a ge s .   T o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   p ro pos e d  m e di c a l   i m a ge   f us i o n   t e c hni que   w e   ha v e   t a ke n   t hr e e   di s t i n c t   f us i o n   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s   w hi c h  a r e   e xpr e s s e d  a s ,     4. 1 . 1.     F e atu r e   P o i n t  S i m i l a r i ty  M e as u r e   (  ⁄ )   T o   e v a l ua t e   t h e   s i m i l a ri t y   b e t w e e n   t h e   f e a t u r e   po i n t s   w h i c h   a r e   m o v e d  f r o m   b a s e   i m a ge s   t o   t h e   f us e d   i m a ge   w e   h a v e   us e d  G ra d i e nt   b a s e d  i n de x   ( ℚ  ℱ ⁄ )   [32 ]  qua l i t y   a s s e s s m e n t   m a t ri c   w h i c h  c a n  b e   e xp r e s s e d  a s :     ℚ  ℱ ⁄ = ∑ ∑ [ ℚ ℱ ( , ) ( , ) + ℚ ℱ ( , ) ( , ) = 1 = 1 ∑ ∑ [ ( , ) + ( , ) ] = 1 = 1           (33)     W h e r e ,   ℚ ℱ ( , ) = ℚ  ( , ) ℚ  ( , )               (34)     ℚ ℱ ( , ) = ℚ ℱ ( , ) ℚ ℱ ( , )               (35)     W h e r e ,   t h e   g r a di e n t   s t r e n g t h s   o f   t w o   di f f e r e n t   m e di c a l   i m a ge s     a nd     c a n  b e   p r e s e n t e d   a s   ( , )   a n d   ( , ) ,   r e s pe c t i v e l y .   T h e   i m a ge   w i dt h  a nd   i m a ge   h e i g ht   c a n  b e   e xp r e s s e d  a s     a n d     w h e r e a s    ℚ ℱ ( , )   and  ℚ ℱ ( , )   r e p r e s e n t s   t h e   s t r e n g t h   o f   f e a t ur e   po i n t s   f o r   i m a ge     a nd    r e s pe c t i v e l y   a n d   f o r   e v e r y     b a s e   i m a ge   o r i e nt a t i o n  p r e s e r v a t i o n   v a l ue s   a t   p l a c e   ( , ) . T o   e v a l ua t e   t h e   qu a n t i t y   of   gr a di e n t   i n f o r m a t i o n  i n s e r t e d   i nt o   t h e   f us e d  i m a ge   f r o m   t h e   b a s e   i m a ge s   w e   h a v e   us e d  a   po pul a r  f us i o n   m e t r i c   ℚ  ℱ ⁄ .     4. 1 . 2.     M u tu al   I n fo r m ati o n   T o   s pe c i fy   a m o un t   o f   i n f o r m a t i o n  o f   t h e   f us e d  i m a ge   w hi c h   c o n v e y s   i n f o r m a t i o n  a b o ut   t h e   b a s e   i m a ge ,   w e   pr e s e n t   a   M ut u a l   i n f o r m a t i o n   ( MI )  [33]  q ua l i t y   m e t r i c .   T h e   m u t ua l   i n f o r m a t i o n   b e t w e e n   t h e   f us e d  a n d  b a s e   i m a ge   c a n  b e   e xpr e s s e d  a s ,        =    ℱ +  ℱ                 (36)         W h e r e ,        ℱ =   ∑ ∑ ℍ ℱ ( , ) l og 2 ( ℍ ℱ ( , ) ℍ ( ) ℍ ℱ ( ) ) = 0 = 0           (37)      ℱ =   ∑ ∑ ℍ ℱ ( , ) l o g 2 ( ℍ ℱ ( , ) ℍ ( ) ℍ ℱ ( ) ) = 0 = 0           (38)     W h e r e ,   t h e   n o rm a l i z e d  m ut ua l   i n f o r m a t i o n  b e t w e e n   f us e d  a n d  b a s e   i m a ge s     a n d     c a n  b e   e xp r e s s e d   by    ℱ a n d    ℱ ,   r e s pe c t i v e l y   w h e r e   , ,      ∈   [ 0 , ] .   T h e   n o rm a l i z e d  hi s t o g r a m s   o f   t h e   b a s e   a nd  f us e d  i m a ge   c a n  b e   de n o t e d  a s   ℍ ( ) , ℍ ( ) ) ,   a nd   ℍ ℱ ( ) . T h e   j o i n t   hi s t o g r a m s   b e t w e e n   t h e   f us e d  a nd   b a s e   i m a ge s     a n d    c a n   b e   de n o t e d  a s   ℍ ℱ ( , )   a nd   ℍ ℱ ( , ) .   H i gh      v a l ue   s h o w s   t h e   s upe ri o r i t y   of   pr o po s e d     f us i o n   m o de l .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng   &   Co m p  S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 ,  M a y   201 9   :     999   –   1 011   1008   4. 1 . 3.     S t an d ar d   D e v i ati o n   (S TD )   T o   e v a l ua t e   t h e   a m o unt   o f   w i de n i ng  o f   gr e y   v a l ue s   i n   a   m e di c a l   i m a ge ,   h e r e   w e   i n t r o duc e   a   s t a nda rd  de v i a t i o n   m e t r i c .   M o r e   t h e   s t a nda r d   de v i a t i o n ,   b e t t e r  t h e   f us i o n   r e s ul t s .   T h e   S t a n da rd  D e v i a t i o n   (  )  c a n   b e   e xpr e s s e d  a s ,        =   ( 1 × ∑ ∑ ( ℱ ( , ) − ̂ ) 2 = 1 = 1 ) 1 2 ⁄             (39)     W h e r e ,   ℱ ( , )     r e p r e s e n t s   t h e   pi xe l   v a l ue s   o f   f us e d  i m a ge   a t   t h e   l o c a t i o n  ( , )   a nd  ̂   r e p r e s e nt s   t h e   m e a n  v a l ue   o f   t h a t   i m a ge .     4. 2 .     Ex p e r i m e n ts   an d   D i s c u s s i o n s   W e   i m pl e m e n t e d  a   c o m p r e h e n s i v e   o bj e c t i v e   a n a l y s i s   o n   t h e   e xpe r i m e nt a l   o ut c o m e s   by   o ur   p r o po s e d   i m a ge   f us i o n   t e c hni que   w i t h   T y pe - 2  f uz z y   l o gi c s .   H e r e ,   T a b l e   1  r e p r e s e n t s   t h e   q ua nt i t a t i v e   pe r f o r m a n c e   c o m pa ri s o n s   o f   p r o po s e d  t e c hni que   i n  c o n t r a s t   w i t h  t h e   c o n v e n t i o n a l   s t a t e - o f - a r t - t e c hn i q ue s   f o r   f i v e   di f fe r e n t   gr o up  o f   m e di c a l   i m a ge s .   I n   T a b l e   1,   t hr e e   qu a l i t y   a na l y s i s   m a t r i c e s   a r e   p r e s e n t e d  i n  w h i c h      a n d  S T D   a r e   l a r ge s t   o bj e c t i ve   m a t ri c e s   a n d   ℚ  ℱ ⁄   l i e s   i n  t h e   ra n ge   o f   0  t o   1.   T he   l a rge r     v a l ue   s h o w s   t h e   s upe ri o ri t y   o f  o ur   p r o po s e d  f us i o n   t e c hn i q ue .   T a b l e   1  qua nt i t a t i v e   o ut c o m e s   s h o w s   t h e   r o b us t n e s s   o f   o ur   p r o po s e d  t e c hn i que   i n   t e rm s   o f   s pa t i a l   c o n s i s t e n c y   a s   w e l l   a s   s i g n i f i c a nt   e xt ra c t e d  i n f o rm a t i o n  o f   o ur   p r o po s e d  m e t h o d  pe r f o r m s   b e t t e r   t ha n   t h e   c o n v e n t i o na l   s t a t e - o f - a r t   f us i o n  t e c hni que s .   T h e   b e t t e r   r e s ul t s   o f   qua l i t y   a s s e s s m e n t   m a t r i c e s   r e p r e s e n t s   t h a t   t h e   f us e d  i m a ge   c a rr i e d   o ut   us i ng   o ur  p r o po s e d  t e c hn i que   c a n  h o l d   m uc h  m o r e   de t a i l e d   i n f o r m a t i o n  c a n   a t t a i n   a   l a r ge r   s i m i l a r i t y   a n d  c o rr e l a t i o n   t o   t he   b a s e   i m a ge   w h e n   c o m pa r e d  t o   o t h e r   s t a t e - of - a r t   f us i o n   t e c hni que s .   W e   h a v e   pe r f o r m e d  o ur   e xpe ri m e nt s   o n   di f f e r e n t   m u l t i m o da l   m e di c a l   i m a ge   o ve r   t h e   s t a n da rd  m e di c a l   t e s t   i m a ge s   t o   v a l i da t e   t h e   f e a s i b i l i t y   of   o ur   p r o po s e d  i m a ge   f us i o n   t e c hni que .   T h e r e   a r e   f i v e   di f f e r e n t   m e d i c a l   i m a ge   g r o up  o f   e a c h   t y pe   a r e   a v a i l a b l e   a n d  t h e   t w o   b a s e   i m a ge s   a r e   pe r f e c t l y   pr e - r e g i s t e r e d   f o r   e v e r y   gr o up  pa i r  a s   p r e s e n t e d   i n  F i gu r e   3 .   T h e   p r o po s e d  i m a ge   f us i o n   t e c hni que   c o m pa r e d   t o   s e ve n  o t h e r  s t a t e - of - t h e - a r t   i m a ge   f us i o n   t e c hn i q ue s   w h i c h   r e l y   upo n  t h e   m e t h o ds   l i ke   G P ,   D W T ,   CT ,   N S CT ,   S c h e m e - 1   [34] ,   S c h e m e - 2   [35]   a n d   N S CT   +  T 2F L D S   m e t h o ds   a s   p r e s e n t e d   i n  F i gu r e   4 .   T h e   p r o po s e d  i m a ge   f us i o n  m o de l   w i t h  I T 2F L D S   t e c hni que   o ut pe r f o r m s   a l l   t h e   o t h e r  s t a t e - of - a r t - t e c hni que s   i n  t e r m s   o f   M ut ua l   I n f o r m a t i o n   (  ),   S t a n d a r d   D e v i a t i o n  (  )   a n d   F e a t u r e   P o i nt   S i m i l a r i t y   M e a s ur e   ( ℚ  ℱ ⁄ )  a s   p r e s e nt e d  i n   T a b l e   1.   T h e   v i s ua l   qu a l i t y   of   m e di c a l   i m a ge s   i s   m uc h   b e t t e r   us i n g  o u r  p r o po s e d  m o de l   i n  c o n t ra s t   t o   o t h e r  s t a t e - of - a r t - t e c hn i que s .       T a b l e   1 .   E v a l ua t i o n   I ndi c e s   f o r   F us e d  M e di c a l   Im a ge s   G ro u p   In d i c e s   GP   D W T   D T CW T   CT   N S CT   S c h e m e - 1 [3 4 ]   S c h e m e - 2 [3 5 ]   N S CT   T 2 F L D S   P RO P O S E D   G ro u p 1   CT / M RI   MI   2 . 9 8 1 6   2 . 3 7 0 9   2 . 3 6 6 3   2 . 1 7 6 9   2 . 5 5 7 3   2 . 6 5 0 6   4 . 3 9 2 4   4 . 5 6 1 9   5 . 7 7 4 1   A B / F   0 . 6 5 2   0 . 6 1 8   0 . 6 4 6 4   0 . 5 7 6 3   0 . 6 9 1 3   0 . 7 0 1 4   0 . 7 8 8 9   0 . 7 8 5 9   0 . 6 2 1 8   S T D   3 8 . 7 8 2   4 1 . 1 5 9   3 9 . 7 9 1   4 0 . 3 1 8   4 1 . 2 4 8   5 9 . 1 8 8   5 8 . 2 5 7   6 0 . 8 7 1   9 2 . 5 0   G ro u p 2   MR - T 1 / M RA   MI   3 . 3 5 4 4   3 . 1 3 6 7   3 . 2 0 5 9   3 . 1 0 8 6   3 . 2 9 4 3   3 . 2 3 3 9   3 . 0 6 1 4   3 . 9 6 3 5   3 . 8 3 7 5 0 8   A B / F   0 . 5 8 6 7   0 . 5 6 7   0 . 5 9 9 8   0 . 5 5 4 1   0 . 6 2 8 7   0 . 5 9 4 2   0 . 5 8 0 2   0 . 6 4 1 2   0 . 5 8 5 1 2 9   S T D   6 8 . 3 3 2 5   7 2 . 2 6 0 3   7 0 . 9 0 1 2   7 1 . 3 3 7 8   7 2 . 2 1 9   8 2 . 6 4 6 4   7 2 . 1 3 0 8   9 0 . 1 0 8 6   9 0 . 4 8 1 3 7   G ro u p 3   CT / M RI   MI   3 . 8 4 7 9   3 . 1 8 2 7   3 . 3 1 5 6   3 . 1 6 8 9   3 . 4 4 6 9   2 . 8 0 6 3   4 . 5 0 8 8   4 . 6 1 4 6   6 . 7 8 2 6 9 0   A B / F   0 . 5 6 6 5   0 . 5 2 9 9   0 . 5 6 3 1   0 . 5 2 9 7   0 . 5 9 2 6   0 . 5 2 0 6   0 . 6 2 6 8   0 . 6 4 6 9   0 . 6 5 6 6 9 2   S T D   4 6 . 2 3 5 6   5 0 . 8 3 9 6   5 0 . 0 6 7   5 0 . 4 5 7 5   5 0 . 9 7 1 9   5 7 . 6 0 1   6 9 . 1 2 6 9   6 9 . 1 9 4 1   6 8 . 4 7 9 3 9   G ro u p 4   MR - T 1 / T 2   MI   3 . 5 1 0 2   3 . 2 0 9 5   3 . 2 9 8   3 . 1 4 5 4   3 . 4 2 0 7   3 . 5 1 9 5   3 . 5 1 0 7   4 . 0 5 7 9   4 . 2 9 4 0 6 9   A B / F   0 . 6 6 3 2   0 . 6 3 4 7   0 . 6 7 4 2   0 . 6 3 3 3   0 . 6 8 6 2   0 . 6 8 6 2   0 . 6 6 4 1   0 . 7 1 5 4   0 . 6 7 7 2 0 8   S T D   3 4 . 5 8 5   3 7 . 3 5 8 6   3 6 . 9 6 9 5   3 7 . 3 1 6 7   3 7 . 3 7   4 0 . 4 0 4 1   3 8 . 4 2 9 8   4 3 . 2 9 2 2   5 3 . 3 4 1 4   G ro u p 5   MR - G A D / T 2   MI   3 . 3 6 5 6   3 . 1 8 7 8   3 . 2 1 4 8   3 . 1 4 4 5   3 . 2 7 1 6   3 . 3 3 0 1   3 . 3 8 1 9   3 . 6 6 3 4   5 . 0 8 6 4 8 0   A B / F   0 . 5 5 7 9   0 . 5 2 6 6   0 . 5 6 9 2   0 . 5 1 9   0 . 5 8 4 8   0 . 5 7 5 5   0 . 5 6 3 1   0 . 6 1 9 7   0 . 6 2 1 2 8 1   S T D   6 2 . 5 6 2 6   6 5 . 6 6 9 3   6 4 . 7 1 5 8   6 5 . 1 0 7 4   6 5 . 4 4 9 8   6 8 . 8 2 6 2   7 0 . 1 3 6 4   8 0 . 0 0 5 5   8 5 . 9 4 7 5 3       5.   C O N C LU S I O N   T h e   g r o w t h   o f   i n f o r m a t i o n   p r o c e s s i n g  t e c hn o l o gi e s   a n d   f r e que n t   de v e l o pm e n t   o f   m e di c a l   i m a gi ng  ha v e   gi v e n   r i s e   t o   c ha l l e n ge   o f   c l i n i c a l   a s s e s s m e n t   o f   m e di c a l   i m a ge s .   T hus ,   M ul t i m o da l   m e di c a l   i m a ge   f us i o n   t e c hn i q ue   c a n  p r o v e   a   v i t a l   a s s e t   f o r   t h e   v a r i o us   c l i n i c a l   i m a gi n g  s e n s o r   a ppl i c a t i o n s .   T h e r e f o r e ,   i n   t hi s   pa pe r,   a   n o v e l   m ul t i m o da l   s e n s o r  m e di c a l   i m a ge   f us i o n  t e c hni que   b a s e d  o n   t y pe - 2  f uz z y   l o gi c s   i s   p r e s e n t e d .     T o   e nha n c e   t h e   v i s ua l   qu a l i t y   of   r e c o n s t r uc t e d   m e di c a l   i m a ge s   a n d   e l i m i na t e   t h e   d ra w b a c ks   of   e xi s t i n g   s t a t e - of - a r t - t e c hni que s   a   T y pe - 2  f uz z y   l o gi c s   b a s e d  o n   S u ge no   m o de l   i s   p r e s e n t e d   t o   c a rri e d  o ut   m o r e   de t a i l e d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.