T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 0 ,   N o .   3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   5 3 7 ~ 5 4 4   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           5 3 7       R e c e i v e d   D e c e m b e r   1 9 ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   A p r i l   2 1 ,   2 0 1 2 ;   A c c e p t e d   M a y   8 ,   2 0 1 2   R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n       I b a a   J a m a l 1 ,   M .   U s m a n   A k r a m * 2 ,   A n a m   T a r i q 3   1 , 2 , 3 Ba h r i a   U n i v e r s i t y ,   N a t i o n a l   U n i v e r s i t y   o f   s c i e n c e s   T e c h n o l o g y ,   I s l a m a b a d ,   Pa k i s t a n   e - m a i l :   I b a a j a m a l @ h o t m a i l . c o m 1 ,   u s m a k r a m @ g m a i l . c o m * 2 ,   a n a m . t a r i q 8 6 @ g m a i l . c o m 3         A b s t r a k   C i t r a   m e d i s   m e r u p a k a n   a r e a   r i s e t   y a n g   s a n g a t   p o p u l e r   s e k a r a n g   i n i   y a n g   m e l i b a t k a n   d i a g n o s a   b e r b a n t u a n   k o m p u t e r   u n t u k   b a n y a k   p e n y a k i t ,   d e n g a n   m e n g g u n a k a n   c i t r a   d i g i t a l   s e b a g a i   m a s u k a n .   C i t r a   r e t i n a   d i g i t a l   d i g u n a k a n   u n t u k   p e n a p i s a n   d a n   d i a g n o s a   p e n y a k i t   r e t i n a   m a t a   a k i b a t   d i a b e t e s .   S u a t u   s i s t e m   o t o m a t i s   u n t u k   d i a g n o s i s   p e n y a k i t   r e t i n a   a k i b a t   d i a b e t e s   s e h a r u s n y a   m e n o n j o l k a n   s e m u a   t a n d a   p e n y a k i t   y a n g   a d a   d a l a m   c i t r a   d a n   u n t u k   m e n i n g k a t k a n   a k u r a s i   s i s t e m ,   k u a l i t a s   c i t r a   r e t i n a   h a r u s   d i t i n g k a t k a n .   M a k a l a h   i n i   m e m p r e s e n t a s i k a n   s u a t u   m e t o d e   p e n i n g k a t a n   k u a l i t a s   c i t r a   r e t i n a   m a s u k a n   d a n   m e t o d e   i n i   m e r u p a k a n   l a n g k a h   p e m r o s e s a n   a w a l   d a l a m   d i a g n o s a   o t o m a t i s   p e n y a k i t   r e t i n a   a k i b a t   d i a b e t e s .   P e m r o s e s a n   a w a l   t e r d i r i   d a r i   e s t i m a s i   l a t a r   b e l a k a n g   d a n   p e n g h i l a n g a n   d e r a u   d a r i   c i t r a   r e t i n a   d e n g a n   m e n g a p l i k a s i k a n   s e g m e n t a s i   k a s a r   d a n   h a l u s .   P e n g u j i a n   y a n g   e k s t e n s i f   d i l a k u k a n   u n t u k   v a l i d a s i   t e k n i k   p e m r o s e s a n   a w a l   y a n g   d i a j u k a n   m e n g g u n a k a n   b a s i s   d a t a   c i t r a   b a k u   p e r m u k a a n   b e l a k a n g   m a t a   ( f u n d u s ) .     K a t a   k u n c i :   p e m r o s e s a n   a w a l ,   p e n y a k i t   r e t i n a   a k i b a t   d i a b e t e s ,   s e g m e n t a s i   l a t a r   b e l a k a n g ,   s e g m e n t a s i   d e r a u       A b s t r a c t   M e d i c a l   i m a g i n g   i s   v e r y   p o p u l a r   r e s e a r c h   a r e a   t h e s e   d a y s   a n d   i n c l u d e s   c o m p u t e r   a i d e d   d i a g n o s i s   o f   d i f f e r e n t   d i s e a s e s   b y   t a k i n g   d i g i t a l   i m a g e s   a s   i n p u t .   D i g i t a l   r e t i n a l   i m a g e s   a r e   u s e d   f o r   t h e   s c r e e n i n g   a n d   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y ,   a n   e y e   d i s e a s e .   A n   a u t o m a t e d   s y s t e m   f o r   t h e   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   s h o u l d   h i g h l i g h t   a l l   s i g n s   o f   d i s e a s e   p r e s e n t   i n   t h e   i m a g e   a n d   i n   o r d e r   t o   i m p r o v e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   s y s t e m ,   t h e   r e t i n a l   i m a g e   q u a l i t y   m u s t   b e   i m p r o v e d .   I n   t h i s   a r t i c l e ,   w e   p r e s e n t   a   m e t h o d   t o   i m p r o v e   t h e   q u a l i t y   o f   i n p u t   r e t i n a l   i m a g e   a n d   w e   c o n s i d e r   t h i s   m e t h o d   a s   a   p r e p r o c e s s i n g   s t e p   i n   a u t o m a t e d   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y .     T h e   p r e p r o c e s s i n g   c o n s i s t s   o f   b a c k g r o u n d   e s t i m a t i o n   a n d   n o i s e   r e m o v a l   f r o m   r e t i n a l   i m a g e   b y   a p p l y i n g   c o a r s e   a n d   f i n e   s e g m e n t a t i o n .   W e   p e r f o r m   e x t e n s i v e   r e s u l t s   t o   c h e c k   t h e   v a l i d i t y   o f   p r o p o s e d   p r e p r o c e s s i n g   t e c h n i q u e   u s i n g   s t a n d a r d   f u n d u s   i m a g e   d a t a b a s e .       K e y w o r d s :   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n ,   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y ,   n o i s e   s e g m e n t a t i o n ,   p r e p r o c e s s i n g           1 .     I n t r o d u c t i o n   O n e   o u t   o f   t e n   i s   a f f e c t e d   b y   d i a b e t e s ,   w h i c h   r e s u l t   i n   v i s i o n   l o s s ,   s t r o k e   a n d   h e a r t   f a i l u r e .   G r o u p   o f   e y e   p r o b l e m s   t h a t   p e o p l e   w i t h   d i a b e t e s   m a y   f a c e   i s   k n o w n   a s   d i a b e t i c   e y e   d i s e a s e .   P e o p l e   a f f e c t e d   b y   d i a b e t i c   a r e   m o r e   f a c i n g   e y e   p r o b l e m s   l i k e   c o n t r a c t s   a n d   g l a u c o m a   a n d   t h e   m a i n   r e a s o n     f o r   v i s i o n   l o s s   i s   t h e   d i s e a s e   a f f e c t i n g   o n   r e t i n a [ 1 ] .   T h e   c o m p l i c a t i o n s   o f   d i a b e t e s   a f f e c t   t h e   v a s c u l a r   s t r u c t u r e   o f   h u m a n   r e t i n a   a n d   c a u s e   t h e   l e a k a g e   o f   b l o o d   o n   s u r f a c e   o f   r e t i n a   w h i c h   l e a d s   t o   b l i n d n e s s   a n d   i t   i s   k n o w n   a s   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   [ 1 ] .   D i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   i s   a   p r o g r e s s i v e   d i s e a s e   a s   t h e r e   a r e   n o   s u c h   s i g n s   o f   d i s e a s e   a t   i t s   e a r l y   s t a g e s   b u t   a s   t h e   t i m e   p a s s e s   t h e   d i s e a s e   t u r n s   i n t o   s e v e r e   [ 2 ] .   T h e   c o m m o n   s y m p t o m s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   a r e   b l u r r e d   v i s i o n   a n d   e v e n   l o s s   o f   v i s i o n   i f   n o t   t r e a t e d   i n   t i m e   [ 2 ] .   B y   u s i n g   r e t i n a l   i m a g e   w e   c a n   c h e c k   w h e t h e r   a   p a t i e n t   s u f f e r s   f r o m   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   o r   n o t .   T h e   r e g u l a r   s c r e e n i n g   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   r e s u l t s   i n   a   l a r g e   n u m b e r   o f   r e t i n a l   i m a g e s   t h a t   n e e d   t o   b e   e x a m i n e d   b y   t h e   o p h t h a l m o l o g i s t s .   S i n c e   t h e   c o s t   o f   m a n u a l   e x a m i n a t i o n   i s   h i g h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     5 3 7     5 4 4   5 3 8 s o   t h e   b e s t   s o l u t i o n   i s   a n   a u t o m a t e d   s c r e e n i n g   s y s t e m   f o r   r e t i n a l   i m a g e s   [ 1 ] .   T h i s   s y s t e m   c a n   b e   d i f f e r e n t i a t i n g   b e t w e e n   n o r m a l   a n d   a b n o r m a l   r e t i n a l   i m a g e s   a n d   w i l l   r e s u l t   i n   r e d u c i n g   t h e   w o r k l o a d   f o r   t h e   o p h t h a l m o l o g i s t s .   S i n c e   t h e   o p h t h a l m o l o g i s t s   w i l l   e x a m i n e   o n l y   t h e   a b n o r m a l   i m a g e s   w h i c h   i s   d i a g n o s e d   b y   t h e   s y s t e m   [ 3 ] .   H e a l t h y   r e t i n a   c o n t a i n s   b l o o d   v e s s e l s ,   o p t i c   d i s c ,   m a c u l a   a n d   f o v e a   a s   m a i n   f e a t u r e s .   A n   a u t o m a t e d   s y s t e m   f o r   s c r e e n i n g   a n d   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   s h o u l d   d e t e c t   a l l   t h e s e   f e a t u r e s   a u t o m a t i c a l l y   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   [ 7 ]   a n d   a l l   s i g n s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   s u c h   a s     m i c r o a n e u r y s m s   [ 4 ] ,   [ 8 ] ,   [ 9 ] ,   h e m o r r h a g e s ,   e d e m a   [ 4 ] ,   h a r d   e x u d a t e s   a n d   c o t t o n   w o o l   s p o t s   [ 1 0 - 1 1 ] .   T h e   a c c u r a c y   o f   a l l   t h e s e   d e p e n d s   o n   t h e   q u a l i t y   o f   a c q u i r e d   r e t i n a l   i m a g e   a s   s o m e   t i m e s   i t   c o n t a i n s   u n e v e n   i l l u m i n a t i o n ,   b l u r r y   a n d   n o i s y   a r e a s .   T h e   c e n t e r   r e g i o n   o f   a   r e t i n a l   i m a g e   i s   u s u a l l y   h i g h l y   i l l u m i n a t e d   w h i l e   t h e   n o i s e   i n c r e a s e s   c l o s e r   t o   t h e   e d g e   o f   t h e   r e t i n a   [ 1 7 ] .   S o ,   I l l u m i n a t i o n   e q u a l i z a t i o n   a n d   n o i s e   r e m o v a l   a r e   r e q u i r e d   t o   e n h a n c e   t h e   i m a g e   q u a l i t y .     I n   t h e   b e g i n n i n g ,   b e f o r e   t h e   d e t e c t i o n   o f   a b n o r m a l i t i e s   a n d   f e a t u r e s   i n   r e t i n a l   i m a g e   w e   m u s t   r e m o v e   t h e   n o i s e   a n d   b a c k g r o u n d   f r o m   r e t i n a l   i m a g e   w h i c h   w i l l   i n c r e a s e   t h e   q u a l i t y   o f   t h e   i m a g e .   T h i s   i s   d o n e   i n   p r e p r o c e s s i n g   s t e p   a n d   w i t h o u t   t h i s   s t e p   t h e   a u t o m a t e d   s y s t e m   w i l l   g i v e   p o o r   r e s u l t   f o r   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   a b n o r m a l i t y   d e t e c t i o n .   T h e   a i m   o f   p r e p r o c e s s i n g   i s   t o   i n c r e a s e   t h e   q u a l i t y   o f   a n   i m a g e   b y   r e d u c i n g   t h e   a m o u n t   o f   n o i s e   a p p e a r i n g   i n   t h e   i m a g e   a n d   h i g h l i g h t i n g   f e a t u r e s   t h a t   a r e   u s e d   i n   i m a g e         s e g m e n t a t i o n .   T w o   t y p i c a l   t e c h n i q u e s   u s e d   i n   p r e p r o c e s s i n g   a r e   f i l t e r i n g   a n d   c o n t r a s t   e n h a n c i n g .   S t a n d a r d   c o n t r a s t   s t r e t c h i n g   t e c h n i q u e s   h a v e   b e e n   a p p l i e d   b y   [ 4 ] ,   [ 1 3 ]   a n d   [ 2 3 ]   f o r   s e g m e n t a t i o n   a n d   n o i s e   r e d u c t i o n .   I n   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ]   a n d   [ 1 6 ]   t h e   l o c a l   c o n t r a s t   e n h a n c e m e n t   m e t h o d   i s   u s e d   f o r   e q u a l i z i n g   u n e v e n   i l l u m i n a t i o n   i n   t h e   i n t e n s i t y   c h a n n e l   o f   r e t i n a l   i m a g e s .   A   l a r g e   m e a n   f i l t e r ,   l a r g e   m e d i a n   f i l t e r   a n d   c o l l e c t i v e l y   a r e   u s e d   f o r   r e t i n a l   i m a g e   h a v e   u s e d   i n t e n s i t y   c h a n n e l   v a l u e s   t o   d e t e c t   t h e   d a r k   r e g i o n s   f r o m   r e t i n a l   i m a g e .   T h r e s h o l d i n g   i s   a l s o   a n   i m p o r t a n t   a n d   w i d e l y   u s e d   t e c h n i q u e   i n   i m a g e   s e g m e n t a t i o n   [ 1 9 ] ,   b e c a u s e   t h r e s h o l d i n g   i s   e f f e c t i v e   a n d   s i m p l e   t o   i m p l e m e n t .   I n   t h r e s h o l d i n g ,   p i x e l s   w i t h i n   a   d e f i n e d   r a n g e   a r e   s e l e c t e d   a s   b e l o n g i n g   t o   t h e   f o r e g r o u n d   w h e r e a s   g r a y - l e v e l s   o u t s i d e   t h e   r a n g e   a r e   r e j e c t e d   t o   t h e   b a c k g r o u n d   [ 1 9 ] .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   p r e s e n t   t h e   r e t i n a l   i m a g e   p r e p r o c e s s i n g   t e c h n i q u e   t h a t   d e t e c t s   t h e   b a c k g r o u n d   u s i n g   l o c a l   m e a n   a n d   v a r i a n c e   a n d   r e m o v e s   n o i s e   u s i n g   H S I   c o l o r   s p a c e .   T h e   p r o p o s e d   p r e p r o c e s s i n g   m e t h o d   c o n s i s t s   o f   t w o   s t e p s   i . e .   c o a r s e   a n d   f i n e   s e g m e n t a t i o n .   I n   t h e   f i r s t   s t e p ,   i t   d o e s   c o a r s e   s e g m e n t a t i o n   t h a t   c r e a t e s   b i n a r y   m a s k s   f o r   b a c k g r o u n d   e s t i m a t i o n   a n d   n o i s e   r e m o v a l .   I n   t h e   s e c o n d   s t e p ,   i t   d o e s   f i n e   s e g m e n t a t i o n   t h a t   c o m b i n e s   b a c k g r o u n d   s e g m e n t e d   m a s k   a n d   n o i s e   s e g m e n t e d   m a s k   a n d   a p p l i e s   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   t o   r e m o v e   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s .   T h i s   p a p e r   i s   o r g a n i z e d   i n   f o u r   s e c t i o n s .   S e c t i o n   2   p r e s e n t s   t h e   s t e p   b y   s t e p   t e c h n i q u e s   r e q u i r e d   f o r   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e   s e g m e n t a t i o n .   E x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a r e   d i s c u s s e d   i n   s e c t i o n   3   f o l l o w e d   b y   c o n c l u s i o n   i n   s e c t i o n   4 .       2 .   S y s t e m   O v e r v i e w   C o m p u t e r   a s s i s t e d   d i a g n o s i s   f o r   v a r i o u s   d i s e a s e s   i s   v e r y   c o m m o n   n o w   a   d a y s   a n d   m e d i c a l   i m a g i n g   i s   p l a y i n g   a   v i t a l   r o l e   i n   s u c h   c o m p u t e r   a s s i s t e d   d i a g n o s i s .   W e   p r e s e n t   a n   a u t o m a t e d   p r e p r o c e s s i n g   s y s t e m   t o   i m p r o v e   t h e   q u a l i t y   o f   r e t i n a l   i m a g e s   s o   t h a t   t h e   a c c u r a c y   o f   a u t o m a t e d   s c r e e n i n g   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   c a n   b e   i m p r o v e d .   T h e   p r o p o s e d   p r e p r o c e s s i n g   m e t h o d   i s   u s e d   t o   i m p r o v e   t h e   q u a l i t y   o f   i m a g e   b y   e x t r a c t i n g   b a c k g r o u n d   a n d   r e m o v i n g   t h e   n o i s y   a r e a   f r o m   t h e   r e t i n a l   i m a g e .   I n   a u t o m a t i c   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y ,   t h e   p r o c e s s i n g   o f   t h e   s u r r o u n d i n g   b a c k g r o u n d   a n d   n o i s y   a r e a s   i n   r e t i n a l   i m a g e   i s   n o t   n e c e s s a r y   a n d   c o n s u m e s   m o r e   p r o c e s s i n g   t i m e   i n   a l l   s t a g e s .   C u t t i n g   o r   c r o p p i n g   o u t   t h e   r e g i o n   t h a t   c o n t a i n s   t h e   r e t i n a l   i m a g e   f e a t u r e   m i n i m i z e s   t h e   n u m b e r   o f   o p e r a t i o n s   o n   t h e   r e t i n a l   i m a g e .   M o r e o v e r   t h e   n o i s y   p i x e l s   m a y   c a u s e   f a l s e   f e a t u r e s   a n d   r e d u c e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   a u t o m a t e d   c l a s s i f i c a t i o n   s o   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   r e m o v e   t h e   n o i s y   p i x e l s .   F i g u r e   1   s h o w s   t h e   f l o w   d i a g r a m   o f   o u r   p r e p r o c e s s i n g   t e c h n i q u e .   I t   s h o w s   t h e   s t e p   b y   s t e p   o u t p u t s   o f   p r o p o s e d   p r e p r o c e s s i n g   t e c h n i q u e .     2 . 1   C o a r s e   S e g m e n t a t i o n   C o a r s e   s e g m e n t a t i o n   c r e a t e s   m a s k   f o r   b a c k g r o u n d   a n d   n o i s e   e s t i m a t i o n   u s i n g   m e a n   a n d   v a r i a n c e   m e t h o d   a n d   H S I   ( H u e ,   S a t u r a t i o n ,   I n t e n s i t y )   c o l o r   m o d e l   r e s p e c t i v e l y .     .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A       R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n F i g u r e   1 .   2 . 1 . 1   B a c k g r o u n d   E s t i m a t i o n A   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e   c o n s i s t s   o f   a   ( s e m i )   c i r c u l a r   r e g i o n   o f   i n t e r e s t   o n   a   d a r k   b a c k g r o u n d .   T h i s   d a r k   b a c k g r o u n d   i s   i n i t i a l l y   n e v e r   r e a l l y   b l a c k . f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   l e s i o n   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m s   o n   t h i s   a r e a   a n d   i t   c o n s u m e s   m o r e   t i m e   s o   i t   i s   i m p o r t a n t   t o   r e m o v e   t h e   b a c k g r o u n d   f r o m   i n p u t   r e t i n a l   i m a g e . W e   p r e s e n t   a   l o c a l   m e a n c r e a t e s   a   b i n a r y   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k g r e a t e r   t h a n   t h r e s h o l d   v a l u e ,   t h e   b l o c k   i s   c o n s i d e r e d   a s   o r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e   a r e a b e l o n g s   t o   b a c k g r o u n d .         T h e   a l g o r i t h m   f o r   t h e   b a c k g r o u n d   e x t r a c t i o n   m a s k   i s   a s   b e l o w : S t e p   1 :   D i v i d e   t h e   a c q u i r e d   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   n o n S t e p   2 :   C o m p u t e   t h e   l o c a l   m e a n   v a l u e   S t e p   3 :   U s e   l o c a l   m e a n   v a l u e   c o m p u t e d   i n   s t e p   2   t o   c o m p u t e   t h e   l o c a l   s t a n d a r d   d e v i a t i o n   v a l u e   s t d ( I )   u s i n g   e q u a t i o n   2 S t e p   4 :   S e l e c t   t h r e s h o l d   v a l u e   e m p i r i c a l l y S t e p   5 :   f o r   e a c h   p i x e l ,                     C a l c u l a t e   s t d ( I ) > T h r e s h o l d ?                           i f   t r u e ,         a d d   p i x e l   i n   o r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e   a r e a   p i x e l s                           i f   f a l s e ,     a d d   p i x e l   i n   b a c k g r o u n d   a r e a   p i x e l s                           e n d _ f o r     2 . 1 . 2   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   M a s k N o i s e   i n   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e   i s   n o r m a l l y   d u e   t o   n o i s e   p i x e l s   a n d   p i x e l s   w h o s e   c o l o r   i s   d i s t o r t e d .   B o t h   s e e m   t o   e x i s t   i n   r e g i o n s   w h e r e   i l l u m i n a t i o n   h a s   b e e n   i n a d e q u a t e . i l l u m i n a t i o n   i s   u s u a l l y   a d e q u a t e   i n   t h e   c e n t e r   o f   t h e   i m a g e ,   p o o r   i m a g e   q u a l i t y   r e g i o n s   a r e   l o c a t e d   n e a r   t h e   e d g e   o f   t h e   r e t i n a l   i m a g e .   R e g i o n s   w i t h   p o o r   i m a g e   q u a l i t y   m a b n o r m a l i t y   d e t e c t i o n .   T h a t   i s   w h y   t h e y   s h o u l d   b e   d e t e c t e d   a n d   r e m o v e d   b e f o r e   d e t e c t i o n   o f   a b n o r m a l i t i e s .           I n   o u r   t e c h n i q u e ,   w e   c r e a t e   b i n a r y   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   w h i c h   i n c l u d e s   t h e   n o i s y   a r e a   a n d   i t   i s   a p p l i e d   o n   r e t i n a l   i m a g e   t o   s t e p s   i . e .   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   a b n o r m a l i t y   d e t e c t i o n .   I n   t h i s   s e g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e ,   w e   c o n v e r t   R G B   ( R e d ,   G r e e n ,   B l u e )   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   H S I   c o l o r   s p a c e   b e c a u s e   f i r s t l y   i t   i s   c l o s e r   t o   t h e   w a y   a   h u m a n   e x p e r i e n c e s   c o l o r s   a n d   s e c o n d l y   n o i s e   c a n   b e   e a s i l y   r e m o v e d   i n   H S I   c o l o r   s p a c e   [ 1 9 ] .   T h e   R G B   r e t i n a l   i m a g e I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   F i g u r e   1 .   F l o w   D i a g r a m   o f   R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g       E s t i m a t i o n   A   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e   c o n s i s t s   o f   a   ( s e m i )   c i r c u l a r   r e g i o n   o f   i n t e r e s t   o n   a   d a r k   T h i s   d a r k   b a c k g r o u n d   i s   i n i t i a l l y   n e v e r   r e a l l y   b l a c k .   I t   i s   n o t   n e c e s s a r y   t o   a p p l y   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   l e s i o n   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m s   o n   t h i s   a r e a   a n d   i t   c o n s u m e s   m o r e   t i m e   s o   i t   i s   i m p o r t a n t   t o   r e m o v e   t h e   b a c k g r o u n d   f r o m   i n p u t   r e t i n a l   i m a g e .   l o c a l   m e a n     a n d   v a r i a n c e   b a s e d   m e t h o d   [ 1 9 ]   f o r   b a c k g r o u n d   c r e a t e s   a   b i n a r y   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k   b y   a p p l y i n g   a   t h r e s h o l d   o n   s t d ( I ) g r e a t e r   t h a n   t h r e s h o l d   v a l u e ,   t h e   b l o c k   i s   c o n s i d e r e d   a s   o r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e   a r e a T h e   a l g o r i t h m   f o r   t h e   b a c k g r o u n d   e x t r a c t i o n   m a s k   i s   a s   b e l o w :   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   n o n - o v e r l a p p i n g   b l o c k s   :   C o m p u t e   t h e   l o c a l   m e a n   v a l u e   M ( I )   u s i n g   e q u a t i o n   1                               :   U s e   l o c a l   m e a n   v a l u e   c o m p u t e d   i n   s t e p   2   t o   c o m p u t e   t h e   l o c a l   s t a n d a r d   d e v i a t i o n   v a l u e   u s i n g   e q u a t i o n   2                         :   S e l e c t   t h r e s h o l d   v a l u e   e m p i r i c a l l y   > T h r e s h o l d ?   a d d   p i x e l   i n   o r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e   a r e a   p i x e l s   ,     a d d   p i x e l   i n   b a c k g r o u n d   a r e a   p i x e l s   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   M a s k   N o i s e   i n   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e   i s   n o r m a l l y   d u e   t o   n o i s e   p i x e l s   a n d   p i x e l s   w h o s e   c o l o r   i s   d i s t o r t e d .   B o t h   s e e m   t o   e x i s t   i n   r e g i o n s   w h e r e   i l l u m i n a t i o n   h a s   b e e n   i n a d e q u a t e . i l l u m i n a t i o n   i s   u s u a l l y   a d e q u a t e   i n   t h e   c e n t e r   o f   t h e   i m a g e ,   p o o r   i m a g e   q u a l i t y   r e g i o n s   a r e   l o c a t e d   n e a r   t h e   e d g e   o f   t h e   r e t i n a l   i m a g e .   R e g i o n s   w i t h   p o o r   i m a g e   q u a l i t y   m a b n o r m a l i t y   d e t e c t i o n .   T h a t   i s   w h y   t h e y   s h o u l d   b e   d e t e c t e d   a n d   r e m o v e d   b e f o r e   d e t e c t i o n   o f   I n   o u r   t e c h n i q u e ,   w e   c r e a t e   b i n a r y   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   w h i c h   i n c l u d e s   t h e   n o i s y   a r e a   a n d   i t   i s   a p p l i e d   o n   r e t i n a l   i m a g e   t o   e n s u r e   n o t   t o   p r o c e s s   t h e   n o i s y   a r e a   i n   u p c o m i n g   s t e p s   i . e .   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   a b n o r m a l i t y   d e t e c t i o n .   I n   t h i s   s e g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e ,   w e   c o n v e r t   R G B   ( R e d ,   G r e e n ,   B l u e )   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   H S I   c o l o r   s p a c e   b e c a u s e   f i r s t l y   i t   i s   c l o s e r   t o   x p e r i e n c e s   c o l o r s   a n d   s e c o n d l y   n o i s e   c a n   b e   e a s i l y   r e m o v e d   i n   H S I   c o l o r   R G B   r e t i n a l   i m a g e   i s   c o n v e r t e d   i n t o   H S I   c o l o r   s p a c e   u s i n g   e q u a t i o n s     R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   ( I b a a   J a m a l )   5 3 9     A   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e   c o n s i s t s   o f   a   ( s e m i )   c i r c u l a r   r e g i o n   o f   i n t e r e s t   o n   a   d a r k   I t   i s   n o t   n e c e s s a r y   t o   a p p l y   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   l e s i o n   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m s   o n   t h i s   a r e a   a n d   i t   c o n s u m e s   m o r e   t i m e   s o   i t   f o r   b a c k g r o u n d   e s t i m a t i o n .   I t   b y   a p p l y i n g   a   t h r e s h o l d   o n   s t d ( I ) .   I f   t h e   s t d ( I )   i s   g r e a t e r   t h a n   t h r e s h o l d   v a l u e ,   t h e   b l o c k   i s   c o n s i d e r e d   a s   o r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e   a r e a   o t h e r w i s e   i t     ( 1 )   :   U s e   l o c a l   m e a n   v a l u e   c o m p u t e d   i n   s t e p   2   t o   c o m p u t e   t h e   l o c a l   s t a n d a r d   d e v i a t i o n   v a l u e       ( 2 )   N o i s e   i n   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e   i s   n o r m a l l y   d u e   t o   n o i s e   p i x e l s   a n d   p i x e l s   w h o s e   c o l o r   i s   d i s t o r t e d .   B o t h   s e e m   t o   e x i s t   i n   r e g i o n s   w h e r e   i l l u m i n a t i o n   h a s   b e e n   i n a d e q u a t e .   S i n c e   i l l u m i n a t i o n   i s   u s u a l l y   a d e q u a t e   i n   t h e   c e n t e r   o f   t h e   i m a g e ,   p o o r   i m a g e   q u a l i t y   r e g i o n s   a r e   l o c a t e d   n e a r   t h e   e d g e   o f   t h e   r e t i n a l   i m a g e .   R e g i o n s   w i t h   p o o r   i m a g e   q u a l i t y   m a y   c a u s e   e r r o r s   i n   a b n o r m a l i t y   d e t e c t i o n .   T h a t   i s   w h y   t h e y   s h o u l d   b e   d e t e c t e d   a n d   r e m o v e d   b e f o r e   d e t e c t i o n   o f   I n   o u r   t e c h n i q u e ,   w e   c r e a t e   b i n a r y   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   w h i c h   i n c l u d e s   t h e   n o i s y   e n s u r e   n o t   t o   p r o c e s s   t h e   n o i s y   a r e a   i n   u p c o m i n g   s t e p s   i . e .   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   a b n o r m a l i t y   d e t e c t i o n .   I n   t h i s   s e g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e ,   w e   c o n v e r t   R G B   ( R e d ,   G r e e n ,   B l u e )   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   H S I   c o l o r   s p a c e   b e c a u s e   f i r s t l y   i t   i s   c l o s e r   t o   x p e r i e n c e s   c o l o r s   a n d   s e c o n d l y   n o i s e   c a n   b e   e a s i l y   r e m o v e d   i n   H S I   c o l o r   S I   c o l o r   s p a c e   u s i n g   e q u a t i o n s   3 ,   5   a n d   6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 5 4 0 .   w h e r e   h e r e   R ,   G   a n d   B   r e p r e s e n t   R E D ,   G R E E N   a n d   B L U E   c o m p o n e n t s   o f   R G B   r e t i n a l   i m a g e .   T h e   a l g o r i t h m   f o r   n o i s e   r e m o v a l   m a s k   i s   a s   b e l o w : S t e p   1 :   D i v i d e   t h e   i n p u t   r e t i n a l   i m a g e   S t e p   2 :   U s e   h i s t o g r a m   e q u a l i z a t i o n   t o   e n h a n c e   t h e   c o n t r a s t   S t e p   3 :   U s e   a   3 x 3   m e d i a n   f i l t e r   t o   r e d u c e   t h e   n o i s e   i n   b a c k g r o u n d   o f   i m a g e . S t e p   4 :   C o n v e r t   t h e   e q u a l i z e d   a n d   f i l t e r e d   R G B   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   H S I   c o l o r   s p a c e . S t e p   5 :   C a l c u l a t e   N   ( n o i s e   f a c t o r )   w h i c h   i s   a   r a t i o   o f   H u e   a n d   I n t e n s i t y S t e p   6 :   S e l e c t   a   t h r e s h o l d   v a l u e   e m p i r i c a l l y . S t e p   7 :   f o r   e a c h   p i x e l ,                     C a l c u l a t e   N ( I ) < T h r e s h o l d ?       i f   t r u e ,         a d d   p i x e l   i n   n o r m a l   r e t i n a l   i m a g e   a r e a   p i x e l s       i f   f a l s e ,     a d d   p i x e l   i n   n o i s y   a r e a   p i x e l s                           e n d _ f o r       F i g u r e   2   s h o w s   t h e   i m a g e s .   T h e s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   c o n t a i n   s i n g l e   p i x e l   a n d   e d g e   p i x e l   n o i s e   w h i c h   w i l l   b e   r e m o v e d   i n   f i n e   s e g m e n t a t i o n .   F i g u r e   2 .   C o a r s e   s e g m e n t a t i o n .   a )   O r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e ;   b )   B a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k ;   c )   2 . 2   F i n e   S e g m e n t a t i o n               B a c k g r o u n d   a n d   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   t h a t   a r e   f o r m e d   b y   c o a r s e   s e g m e n t a t i o n   c o n t a i n   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   f r o m   s e g m e n t a t i o n   m a s k s .   I n   f i n e   s e g m e n t a t i o n ,   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   i . e .   m o r p h o l o g i c a l   d i l a t i o n ,   m o r p h o l o g i c a l   e r o s i o n   a n d   m o r p h o l o g i c a l   o p e n i n g   a r e   a p p l i e d   t o   r e m o v e   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   f r o m   b i n a r y   m a s k s   [ 1 9 ] .   W e   h a v e   u s e d   5   x   5   s q u a r e   s t r u c t u r i n g   e l e m e n t   f o r   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   [ 1 9 ] .   B a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k   c o n t a i n s   b l a c k   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   ( o r d e r   t o   r e m o v e   t h e   b l a c k   p i x e l   n o i s e ,   s q u a r e   s t r u c t u r i n g   e l e m e n t   i s   u s e d   f o r   d i l a r e m o v e s   a l l   b l a c k   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s   a n d   i t   g i v e s   a   f i n s e g m e n t a t i o n   m a s k .   N o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   c o n t a i n s   w h i t e   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s   ( F i g u r e   2 ) .   I n   o r d e r   t o   r e m o v e   t h e   w h i t e   p i x e l   n o i s e ,   s q u a r e   s t r o p e n i n g   f o l l o w e d   b y   e r o s i o n .   O p e n i n g   r e m o v e s   a l l   e d g e   p i x e l s   a n d   e r o s i o n   r e m o v e s   a l l   w h i t e   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   i t   g i v e s   a   f i s e g m e n t a t i o n   m a s k s   a n d   f i n e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s .                   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     5 3 7     5 4 4                                                                                             r e p r e s e n t   R E D ,   G R E E N   a n d   B L U E   c o m p o n e n t s   o f   R G B   r e t i n a l   i m a g e .                                                                                                                               T h e   a l g o r i t h m   f o r   n o i s e   r e m o v a l   m a s k   i s   a s   b e l o w :   :   D i v i d e   t h e   i n p u t   r e t i n a l   i m a g e   I ( i , j )   i n t o   n o n - o v e r l a p p i n g   b l o c k s   w i t h   s i z e   :   U s e   h i s t o g r a m   e q u a l i z a t i o n   t o   e n h a n c e   t h e   c o n t r a s t     :   U s e   a   3 x 3   m e d i a n   f i l t e r   t o   r e d u c e   t h e   n o i s e   i n   b a c k g r o u n d   o f   i m a g e .   :   C o n v e r t   t h e   e q u a l i z e d   a n d   f i l t e r e d   R G B   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   H S I   c o l o r   s p a c e . ( n o i s e   f a c t o r )   w h i c h   i s   a   r a t i o   o f   H u e   a n d   I n t e n s i t y   :   S e l e c t   a   t h r e s h o l d   v a l u e   e m p i r i c a l l y .   < T h r e s h o l d ?   ,         a d d   p i x e l   i n   n o r m a l   r e t i n a l   i m a g e   a r e a   p i x e l s   i n   n o i s y   a r e a   p i x e l s   s h o w s   t h e   c o a r s e   b a c k g r o u n d   a n d   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   f o r   r e t i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   c o n t a i n   s i n g l e   p i x e l   a n d   e d g e   p i x e l   n o i s e   w h i c h   w i l l   b e   r e m o v e d   i n   f i n e   s e g m e n t a t i o n .     C o a r s e   s e g m e n t a t i o n .   a )   O r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e ;   b )   B a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k ;   c )   N o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k       B a c k g r o u n d   a n d   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   t h a t   a r e   f o r m e d   b y   c o a r s e   s e g m e n t a t i o n   c o n t a i n   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s .   F i n e   s e g m e n t a t i o n   i s   d o n e   t o   r e m o v e   t h e s e   n o i s e s   f r o m   s e g m e n t a t i o n   m a s k s .   I n   f i n e   s e g m e n t a t i o n ,   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   i . e .   m o r p h o l o g i c a l   d i l a t i o n ,   m o r p h o l o g i c a l   e r o s i o n   a n d   m o r p h o l o g i c a l   o p e n i n g   a r e   a p p l i e d   t o   r e m o v e   s i n g l e   p i x e l   r y   m a s k s   [ 1 9 ] .   W e   h a v e   u s e d   5   x   5   s q u a r e   s t r u c t u r i n g   e l e m e n t   f o r   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   [ 1 9 ] .   B a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k   c o n t a i n s   b l a c k   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   ( o r d e r   t o   r e m o v e   t h e   b l a c k   p i x e l   n o i s e ,   s q u a r e   s t r u c t u r i n g   e l e m e n t   i s   u s e d   f o r   d i l a r e m o v e s   a l l   b l a c k   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s   a n d   i t   g i v e s   a   f i n N o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   c o n t a i n s   w h i t e   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s   ) .   I n   o r d e r   t o   r e m o v e   t h e   w h i t e   p i x e l   n o i s e ,   s q u a r e   s t r u c t u r i n g   e l e m e n t   i s   u s e d   f o r   o p e n i n g   f o l l o w e d   b y   e r o s i o n .   O p e n i n g   r e m o v e s   a l l   e d g e   p i x e l s   a n d   e r o s i o n   r e m o v e s   a l l   w h i t e   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   i t   g i v e s   a   f i n e   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k .   F i g u r e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   a n d   f i n e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s .               I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       ( 3 )       ( 4 )   r e p r e s e n t   R E D ,   G R E E N   a n d   B L U E   c o m p o n e n t s   o f   R G B   r e t i n a l   i m a g e .       ( 5 )       ( 6 )   g   b l o c k s   w i t h   s i z e   w   x   w .     :   C o n v e r t   t h e   e q u a l i z e d   a n d   f i l t e r e d   R G B   r e t i n a l   i m a g e   i n t o   H S I   c o l o r   s p a c e .   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   f o r   r e t i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   c o n t a i n   s i n g l e   p i x e l   a n d   e d g e   p i x e l   n o i s e   w h i c h   w i l l   b e     C o a r s e   s e g m e n t a t i o n .   a )   O r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e ;   b )   B a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k ;   c )   B a c k g r o u n d   a n d   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   t h a t   a r e   f o r m e d   b y   c o a r s e   s e g m e n t a t i o n   p i x e l s .   F i n e   s e g m e n t a t i o n   i s   d o n e   t o   r e m o v e   t h e s e   n o i s e s   f r o m   s e g m e n t a t i o n   m a s k s .   I n   f i n e   s e g m e n t a t i o n ,   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   i . e .   m o r p h o l o g i c a l   d i l a t i o n ,   m o r p h o l o g i c a l   e r o s i o n   a n d   m o r p h o l o g i c a l   o p e n i n g   a r e   a p p l i e d   t o   r e m o v e   s i n g l e   p i x e l   r y   m a s k s   [ 1 9 ] .   W e   h a v e   u s e d   5   x   5   s q u a r e   s t r u c t u r i n g   e l e m e n t   f o r   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   [ 1 9 ] .   B a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k   c o n t a i n s   b l a c k   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   ( F i g u r e   2 ) .   I n   o r d e r   t o   r e m o v e   t h e   b l a c k   p i x e l   n o i s e ,   s q u a r e   s t r u c t u r i n g   e l e m e n t   i s   u s e d   f o r   d i l a t i o n .   D i l a t i o n   r e m o v e s   a l l   b l a c k   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s   a n d   i t   g i v e s   a   f i n e   b a c k g r o u n d   N o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   c o n t a i n s   w h i t e   s i n g l e   p i x e l   n o i s e   a n d   e d g e   p i x e l s   u c t u r i n g   e l e m e n t   i s   u s e d   f o r   o p e n i n g   f o l l o w e d   b y   e r o s i o n .   O p e n i n g   r e m o v e s   a l l   e d g e   p i x e l s   a n d   e r o s i o n   r e m o v e s   a l l   w h i t e     3   s h o w s   c o a r s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A       R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n F i g u r e   3 .   F i n e   s e g m e n t a t i o n .   a ) S e g m e n t a t i o n   M a s k s   2 . 3   F i n a l   S e g m e n t a t i o n   M a s k F i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k   i s   p r e p a i d   b y   c o m b i n i n g   f i n e   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k   a n d   f i n e   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k .   F o r   m o r e   f i n e   s e g m e n t a t i o n   m a s k ,   s m a l l   r e g i o n s   a r e   r e m o v e d   b y   f i l t e r i n g   t h e   c o m b i n e d   m a s k   b y   a   m e d i u m   s i z e   m e d i a n   f i l t e r   [ 1 9 ] .   F i n a l   n o i s e   f r e e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   i s   t h e n   a p p l i e d   o n   r e t i n a l   i m f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   f o r   r e t i n a l   i m a g e   s e g m e n t a t i o n .       F i g u r e   4 .   ( a ) :   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e   f r o m   d a t a b a s e ;   ( b ) :   F i n e   B a c k g r o u n d   S e g m e n t a t i o n   M a s k ;   ( c ) :   F i n e   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   M a s k ;   ( d ) :   F i n a l   S e g m e n t a t i o n   M a s k       3 .     E x p e r i m e n t a l   R e s u l t s   I n   m e d i c a l   i m a g e   p r o c e s s i n g ,   t h e   v a l i d i t y   a n d   e v a l u a t i o n   o f   a u t o m a t e d   d i a g n o s t i c   s y s t e m s   a r e   v e r y   i m p o r t a n t   s o d i a r e t d b 0   [ 1 2 ] ,   d i a r e t d b 1   [ 2 0 ] ,   D R I V E   [ 2 1 ]   a n d   S T A R E   [ 2 2 ]   t o   e x t e n s i v e l y   c h e c k   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d .   D i a r e t d b 0   a n d   D i a r e t D B 1   d r e s o l u t i o n   o f   1 5 0 0   X   1 1 5 2   p i x e l s   a n d   o f   d i f f e r e n t   q u a l i t i e s   i n   t e r m s   o f   n o i s e   a n d   i l l u m i n a t i o n .   D R I V E   a n d   S T A R E   d a t a b a s e s   c o n s i s t   o f   4 0   a n d   2 0   i m a g e s   r e s p e c t i v e l y .   W e   h a v e   u s e d   b o t h   o b j e c t i v e   a n d   s u b j e c t i v e   c r i t e r i a   f o r   e v a l u a t i o n   o f   p r o p o s e d   m e t h o d .   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e s   a n d   i t   d e p i c t s   t h e   s u b j e c t i v e   v a l i d i t y   o f   p r o p o s e d   m e t h o d . S t a t i s t i c a l   r e s u l t s   o f   o u r   s e g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e   t a b l e   1   a n d   t a b l e   2 .   T a b l e   1   s e p a r a t e l y   s h o w s   t h e   a c c u r a c y   o f   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k ,   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   a n d   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k . s e g m e n t a t i o n ,   f i n e   s e g m e n t a t i o n   a f t e r   a p p l y i n g   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   a n d   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   a f t e r   a p p l y i n g   m e d i a n   f i l t e r .   T h e s e   t a b l e s   s h o w   t h e   n u m b e r   a n d   p e r c e n t a g e   o f   a c c u r a t e   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e s   a n d   p o o r l y   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e s . e v a l u a t e   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m ,   m a n u a l l y   l a b e l e d   p r e p r o c e s s i n g   m a s k s   a r e   c r e a t e d   b y   t h e   t w o   e x p e r t s   a n d   t h e s e   m a n u a l l y   l a b e l e d   m a s k s   a c t   a s   g r o u n d   t r u t h   f o r   a c c u r a c y   c a l c u l a t i o n s .   T a b l e   3   s h o w s   t h e   a c c u r a c y   r e s u l t s   o f   p r o p o s e d   s y s t e m   w i t h   r e s p e c t   t o   m a n u a l l y   l a b e l e d   s e g m e n t a t i o n   m a s k s .       I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n     F i n e   s e g m e n t a t i o n .   a )   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e s   f r o m   d a t a b a s e ;   b )   C o a r s e   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   c )   F i n e   S e g m e n t a t i o n   M a s k .   F i n a l   S e g m e n t a t i o n   M a s k   F i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k   i s   p r e p a i d   b y   c o m b i n i n g   f i n e   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k .   F o r   m o r e   f i n e   s e g m e n t a t i o n   m a s k ,   s m a l l   r e g i o n s   a r e   r e m o v e d   b y   f i l t e r i n g   t h e   c o m b i n e d   m a s k   b y   a   m e d i u m   s i z e   m e d i a n   f i l t e r   [ 1 9 ] .   F i n a l   n o i s e   f r e e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   i s   t h e n   a p p l i e d   o n   r e t i n a l   i m a g e   f o r   i t s   s e g m e n t a t i o n .   F i g f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   f o r   r e t i n a l   i m a g e   s e g m e n t a t i o n .   F i g u r e   4 .   ( a ) :   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e   f r o m   d a t a b a s e ;   ( b ) :   F i n e   B a c k g r o u n d   S e g m e n t a t i o n   M a s k ;   ( c ) :   F i n e   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   M a s k ;   ( d ) :   F i n a l   S e g m e n t a t i o n     F i g u r e   5   S u b j e c t i v e   V a l i d i t y :   ( a ) :   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e s   f r o m   d a t a b a s e ;   ( b ) :   F i n a l   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( c ) :   F i n a l   S e g m e n t e d   M a s k .   I n   m e d i c a l   i m a g e   p r o c e s s i n g ,   t h e   v a l i d i t y   a n d   e v a l u a t i o n   o f   a u t o m a t e d   d i a g n o s t i c   s y s t e m s   a r e   v e r y   i m p o r t a n t   s o   w e   h a v e   u s e d   f o u r   s t a n d a r d   r e t i n a l   i m a g e   d a t a b a s e s   i . e .   [ 2 0 ] ,   D R I V E   [ 2 1 ]   a n d   S T A R E   [ 2 2 ]   t o   e x t e n s i v e l y   c h e c k   t h e   p r o p o s e d   a n d   D i a r e t D B 1   d a t a b a s e s   c o n t a i n   1 3 0   a n d   8 9   r e t i n a l   i m a g e s   w i t h   a   2   p i x e l s   a n d   o f   d i f f e r e n t   q u a l i t i e s   i n   t e r m s   o f   n o i s e   a n d   i l l u m i n a t i o n .   D R I V E   a n d   S T A R E   d a t a b a s e s   c o n s i s t   o f   4 0   a n d   2 0   i m a g e s   r e s p e c t i v e l y .   W e   h a v e   u s e d   b o t h   o b j e c t i v e   a n d   s u b j e c t i v e   c r i t e r i a   f o r   e v a l u a t i o n   o f   p r o p o s e d   m e t h o d .   F i g u r e a n d   i t   d e p i c t s   t h e   s u b j e c t i v e   v a l i d i t y   o f   p r o p o s e d   m e t h o d . S t a t i s t i c a l   r e s u l t s   o f   o u r   s e g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e   f o r   a l l   2 7 9   i m a g e s   a r e   s u m m a r i z e d   i n   s e p a r a t e l y   s h o w s   t h e   a c c u r a c y   o f   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k ,   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k   a n d   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k .     T a b l e   2   s h o w s   t h e   r e s u l t s   o f   c o a r s e   s e g m e n t a t i o n ,   f i n e   s e g m e n t a t i o n   a f t e r   a p p l y i n g   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   a n d   f i n a l   p p l y i n g   m e d i a n   f i l t e r .   T h e s e   t a b l e s   s h o w   t h e   n u m b e r   a n d   p e r c e n t a g e   o f   a c c u r a t e   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e s   a n d   p o o r l y   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e s .   I n   o r d e r   t o   f u r t h e r   e v a l u a t e   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m ,   m a n u a l l y   l a b e l e d   p r e p r o c e s s i n g   m a s k s   a r e   c r e a t e d   b y   t h e   t w o   t s   a n d   t h e s e   m a n u a l l y   l a b e l e d   m a s k s   a c t   a s   g r o u n d   t r u t h   f o r   a c c u r a c y   c a l c u l a t i o n s .   T a b l e   3   s h o w s   t h e   a c c u r a c y   r e s u l t s   o f   p r o p o s e d   s y s t e m   w i t h   r e s p e c t   t o   m a n u a l l y   l a b e l e d     R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   ( I b a a   J a m a l )   5 4 1   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e s   f r o m   d a t a b a s e ;   b )   C o a r s e   F i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k   i s   p r e p a i d   b y   c o m b i n i n g   f i n e   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k .   F o r   m o r e   f i n e   s e g m e n t a t i o n   m a s k ,   s m a l l   r e g i o n s   a r e   r e m o v e d   b y   f i l t e r i n g   t h e   c o m b i n e d   m a s k   b y   a   m e d i u m   s i z e   m e d i a n   f i l t e r   [ 1 9 ] .   F i n a l   n o i s e   f r e e   a g e   f o r   i t s   s e g m e n t a t i o n .   F i g u r e   4   s h o w s   t h e     V a l i d i t y :   ( a ) :   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e s   f r o m   d a t a b a s e ;   ( b ) :   F i n a l   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( c ) :   F i n a l   S e g m e n t e d   I n   m e d i c a l   i m a g e   p r o c e s s i n g ,   t h e   v a l i d i t y   a n d   e v a l u a t i o n   o f   a u t o m a t e d   d i a g n o s t i c   w e   h a v e   u s e d   f o u r   s t a n d a r d   r e t i n a l   i m a g e   d a t a b a s e s   i . e .   [ 2 0 ] ,   D R I V E   [ 2 1 ]   a n d   S T A R E   [ 2 2 ]   t o   e x t e n s i v e l y   c h e c k   t h e   p r o p o s e d   r e t i n a l   i m a g e s   w i t h   a   2   p i x e l s   a n d   o f   d i f f e r e n t   q u a l i t i e s   i n   t e r m s   o f   n o i s e   a n d   i l l u m i n a t i o n .   D R I V E   a n d   S T A R E   d a t a b a s e s   c o n s i s t   o f   4 0   a n d   2 0   i m a g e s   r e s p e c t i v e l y .   W e   h a v e   u s e d   b o t h   u r e   5   s h o w s   f i n a l   a n d   i t   d e p i c t s   t h e   s u b j e c t i v e   v a l i d i t y   o f   p r o p o s e d   m e t h o d .     a r e   s u m m a r i z e d   i n   s e p a r a t e l y   s h o w s   t h e   a c c u r a c y   o f   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k ,   s h o w s   t h e   r e s u l t s   o f   c o a r s e   s e g m e n t a t i o n ,   f i n e   s e g m e n t a t i o n   a f t e r   a p p l y i n g   m o r p h o l o g i c a l   o p e r a t i o n s   a n d   f i n a l   p p l y i n g   m e d i a n   f i l t e r .   T h e s e   t a b l e s   s h o w   t h e   n u m b e r   a n d   p e r c e n t a g e   o f   I n   o r d e r   t o   f u r t h e r   e v a l u a t e   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m ,   m a n u a l l y   l a b e l e d   p r e p r o c e s s i n g   m a s k s   a r e   c r e a t e d   b y   t h e   t w o   t s   a n d   t h e s e   m a n u a l l y   l a b e l e d   m a s k s   a c t   a s   g r o u n d   t r u t h   f o r   a c c u r a c y   c a l c u l a t i o n s .   T a b l e   3   s h o w s   t h e   a c c u r a c y   r e s u l t s   o f   p r o p o s e d   s y s t e m   w i t h   r e s p e c t   t o   m a n u a l l y   l a b e l e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 5 4 2 T a b l e T y p e   o f   S e g m e n t a t i o n   M a s k   A c c u r a t e l y   P r o c e s s e d   ( N u m b e r s ) B a c k g r o u n d   S e g m e n t a t i o n   2 7 5 N o i s e   S e g m e n t a t i o n   2 6 7 F i n a l   S e g m e n t a t i o n   2 6 4     T a b l e T y p e   o f   S e g m e n t a t i o n   M a s k   A c c u r a t e l y   P r o c e s s e d   ( N u m b e r s ) C o a r s e   S e g m e n t a t i o n   2 5 7 F i n e   S e g m e n t a t i o n   2 6 5 F i n a l   S e g m e n t a t i o n   2 6 9     T a b l e   3 .   A c c u r a c y   r e s u l t s   f o r   p r o p o s e d   p r e p r o c e s s i n g   m e t h o d     R e t i n a l   i m a g e s   o f   d i f f e r e n t   i l l u m i n a t i o n   a n d   n o i s e   v a l u e s   a r e   s h o w n   i n   s h o w s   t h e   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k s ,   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s ,   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   a n d   f i n a l   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e   f o r   e a c h   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e .   T h e s e   r e s u l t s   s u p p o r t   t h e   v a l i d i t y   o f   o u r   t e c h n i q u e   a n d   s h o w   t h a t   o u r   t e c h n i q u e   g i v e s   g o o d   r e s u l t s   n o i s y   a r e a s .   F i g u r e   7   s h o w s   t h e   m a n u a l l y   c r e a t e d   p r e p r o c e s s i n g   m a s k s   a n d   t h e   m a s k s   c r e a t e d   b y   p r o p o s e d   a l g o r i t h m .   I n   o r d e r   t o   f i n d   o u t   t h e   a c c u r a c y ,   p i x o r d e r   t o   c h e c k   t h e   v a l i d i t y   o f   p r o p o s e d   s y s t e m , c h a r a c t e r i s t i c s   c u r v e s   u s i n g   m a n u a l l y   l a b e l e d   d a t a   a s   g r o u n d   t r u t h   a n d   c o m p a r i n g   t h e   s e g m e n t e d   m a s k s   w i t h   i t .   F i g u r e   8   s h o w s   t h e   R O C   c u r v e s   f o r   D i a r e t D B 0   a n d   D i a r e t D B 1   d a t a b a s e s .           F i g u r e   6 .   P r e p r o c e s s i n g   r e s u l t s :   ( a ) :   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e s   f r o m   d a t a b a s e ;   ( b ) :   F i n e   B a c k g r o u n d   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( c ) :   F i n e   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( d ) :   F i n a l   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( e ) :   F i n a l   S e g m e n t e d   I m a g e s .                     3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     5 3 7     5 4 4   T a b l e   1 .   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   s e g m e n t a t i o n   r e s u l t s   A c c u r a t e l y   P r o c e s s e d   ( N u m b e r s )   A c c u r a t e l y   P r o c e s s e d   ( % )   P o o r l y   P r o c e s s e d   ( N u m b e r s )   P o o r l y   P r o c e s s e d   2 7 5   9 8 . 5 6   4   6 7   9 5 . 6 9   1 2   6 4   9 4 . 6 5   1 5   T a b l e   2 .   C o a r s e   a n d   f i n e   s e g m e n t a t i o n   r e s u l t s   A c c u r a t e l y   P r o c e s s e d   ( N u m b e r s )   A c c u r a t e l y   P r o c e s s e d   ( % )   P o o r l y   P r o c e s s e d   ( N u m b e r s )   P o o r l y   P r o c e s s e d   5 7   9 2 . 1 1   2 2   2 6 5   9 4 . 9 8   1 4   9   9 6 . 4 1   1 0   T a b l e   3 .   A c c u r a c y   r e s u l t s   f o r   p r o p o s e d   p r e p r o c e s s i n g   m e t h o d D a t a b a s e   A c c u r a c y   D R I V E   0 . 9 9 8 2     S T A R E   0 . 9 8 6 1   D i a r e t d b   0 . 9 5 6 9   A v e r a g e   0 . 9 8 0 4   R e t i n a l   i m a g e s   o f   d i f f e r e n t   i l l u m i n a t i o n   a n d   n o i s e   v a l u e s   a r e   s h o w n   i n   s h o w s   t h e   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k s ,   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s ,   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   a n d   f i n a l   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e   f o r   e a c h   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e .   T h e s e   r e s u l t s   s u p p o r t   t h e   v a l i d i t y   o f   o u r   t e c h n i q u e   a n d   s h o w   t h a t   o u r   t e c h n i q u e   g i v e s   g o o d   r e s u l t s   f o r   b o t h   l o w   a n d   h i g h   s h o w s   t h e   m a n u a l l y   c r e a t e d   p r e p r o c e s s i n g   m a s k s   a n d   t h e   m a s k s   c r e a t e d   b y   p r o p o s e d   a l g o r i t h m .   I n   o r d e r   t o   f i n d   o u t   t h e   a c c u r a c y ,   p i x e l   b y   p i x e l   c o m p a r i s o n   i s   d o n e .   I n   o r d e r   t o   c h e c k   t h e   v a l i d i t y   o f   p r o p o s e d   s y s t e m ,   w e   f u r t h e r   c a l c u l a t e   t h e   r e c e i v e r   o p e r a t i n g   c h a r a c t e r i s t i c s   c u r v e s   u s i n g   m a n u a l l y   l a b e l e d   d a t a   a s   g r o u n d   t r u t h   a n d   c o m p a r i n g   t h e   s e g m e n t e d   m a s k s   w i t h   i t .   F i g u r e   8   s h o w s   t h e   R O C   c u r v e s   f o r   D i a r e t D B 0   a n d   D i a r e t D B 1     r e s u l t s :   ( a ) :   O r i g i n a l   C o l o r   R e t i n a l   I m a g e s   f r o m   d a t a b a s e ;   ( b ) :   F i n e   B a c k g r o u n d   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( c ) :   F i n e   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( d ) :   F i n a l   S e g m e n t a t i o n   M a s k s ;   ( e ) :   F i n a l   S e g m e n t e d     F i g u r e   7 :   A c c u r a c y   r e s u l t s ;   r o w   1 :   O r i g i n a l   r e t i n a l   i m a g e s   t a k e n   f r o m   d i a r e t d b   d a t a b a s e ;   r o w   2 :   M a n u a l l y   c r e a t e d   m a s k s   b y   o p h t h a l m o l o g i s t s   u s e d   a s   g r o u n d   t r u t h ;   r o w   3 :   P r e p r o c e s s i n g   m a s k s   c r e a t e d   b y   p r o p o s e d   a l g o r i t h m               I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     P o o r l y   P r o c e s s e d   ( % )   1 . 4 3   4 . 3 1   5 . 3 7   P o o r l y   P r o c e s s e d   ( % )   7 . 8 9   5 . 0 2   3 . 5 9   T a b l e   3 .   A c c u r a c y   r e s u l t s   f o r   p r o p o s e d   p r e p r o c e s s i n g   m e t h o d   R e t i n a l   i m a g e s   o f   d i f f e r e n t   i l l u m i n a t i o n   a n d   n o i s e   v a l u e s   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   6 .   F i g u r e   6   s h o w s   t h e   b a c k g r o u n d   s e g m e n t a t i o n   m a s k s ,   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k s ,   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k s   a n d   f i n a l   s e g m e n t e d   r e t i n a l   i m a g e   f o r   e a c h   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e .   T h e s e   r e s u l t s   s u p p o r t   t h e   f o r   b o t h   l o w   a n d   h i g h   s h o w s   t h e   m a n u a l l y   c r e a t e d   p r e p r o c e s s i n g   m a s k s   a n d   t h e   m a s k s   c r e a t e d   e l   b y   p i x e l   c o m p a r i s o n   i s   d o n e .   I n   w e   f u r t h e r   c a l c u l a t e   t h e   r e c e i v e r   o p e r a t i n g   c h a r a c t e r i s t i c s   c u r v e s   u s i n g   m a n u a l l y   l a b e l e d   d a t a   a s   g r o u n d   t r u t h   a n d   c o m p a r i n g   t h e   s e g m e n t e d   m a s k s   w i t h   i t .   F i g u r e   8   s h o w s   t h e   R O C   c u r v e s   f o r   D i a r e t D B 0   a n d   D i a r e t D B 1     F i g u r e   7 :   A c c u r a c y   r e s u l t s ;   r o w   1 :   O r i g i n a l   t a k e n   f r o m   d i a r e t d b   d a t a b a s e ;   r o w   2 :   M a n u a l l y   c r e a t e d   m a s k s   b y   o p h t h a l m o l o g i s t s   u s e d   a s   g r o u n d   t r u t h ;   r o w   3 :   P r e p r o c e s s i n g   m a s k s   c r e a t e d   b y   p r o p o s e d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A       R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   F i g u r e   8 .   R e c e i v e r   o p e r a t i n g   c h a r a c t e r i s t i c   c u r v e s   f o r   p r o p o s e d   m e t h o d   u s i n g   d i a r e t D B 0   a n d   4 .     C o n c l u s i o n   T h e   p r o b l e m   w i t h   r e t i n a l   i m a g e s   i s   t h a t   t h e   q u a l i t y   o f   a c q u i r e d   i m a g e s   i s   u s u a l l y   n o t   g o o d .   T h e y   c o n t a i n e d   u n e v e n   i l l u m i n a t e d ,   b l u r r e d   a n d   n o i s y   r e g i o n s .   I t   i s   v e r y   v i t a l   t o   e n h a n c e   t h e   q u a l i t y   o f   c o l o r e d   r e t i n a l   i m a g e s   f o r   r e l i a b l e   d e t e c t i o n   o f   a b n o r m a l i t p r e s e n t e d   a   m e t h o d   f o r   t h e   p r e p r o c e s s i n g   o f   r e t i n a l   i m a g e   p r i o r   t o   s c r e e n i n g   a n d   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y .   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   c o n s i s t e d   o f   b a c k g r o u n d   e s t i m a t i o n   u s i n g   m e a n   a n d   v a r i a n c e   b a s e d   m e t h o d   a n d   n o i s e   m o d e l i n g   a n d   r e d i v i d e d   o u r   a l g o r i t h m   i n t o   t w o   p h a s e s   i . e .   c o a r s e   a n d   f i n e   s e g m e n t a t i o n .   i s   p r e p a i d   b y   c o m b i n i n g   t h e   b a c k g r o u n d   m a s k   a n d   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k .   F o r   f u r t h e r   i m p r o v i n g   t h e   q u a l i t y   o f   s e g m e n t a t i o n m a s k   t o   r e m o v e   s m a l l   r e g i o n s .   F i n a l   s e g m e n t e d   m a s k s   a r e   t h e n   a p p l i e d   o n   p o o r   q u a l i t y   r e t i n a l   i m a g e s   f o r   t h e i r   s e g m e n t a t i o n .   T h e   r e s u l t s   a r e   c o n f i r m e d   b y   v i s u a l   i n s p e c t i o n   o f   s e g m e n t e d   i m a g e s   t a k e n   f r o m   t h e   s t a n d a r d   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   d a t a b a s e s . R O C   c u r v e s   t o   v a l i d a t e   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]   J   Su s m a n ,   W   J   T s i a r a s ,   A   So p e r 3 2 3 4 .   [ 2 ]   Ef f e c t i v e   H e a l t h   C a r e   -   C o m p l i c a t i o n s   o f   d i a b e t e s :   Sc r e e n i n g   f o r   r e t i n o p a t h y   a n d   M a n a g e m e n t   o f   f o o t   u l c e r s .   R o y a l   So c i e t y   o f   M e d i c i n e   Pr e s s [ 3 ]   O s a r e h ,   M   M i r m e h d i ,   T h o m a s   a n d   R E x u d a t e s   i n   D i g i t a l   C o l o u r   I m a g e s [ 4 ]   C   L e e ,   T   L e e ,   R   M   Ki n g s l e y ,   Y e a r l y   r e t i n a l   l e s i o n s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   b e t w e e n   a   c o Ar c h .   C l i n .   Ex p .   O p h t a l m o l .   [ 5 ]   C   Si n t h a n a y o t h i n ,   J   F   Bo y c e ,   H   L   C o o k ,   T .   H . W i l l i a m s o n f o v e a   a n d   r e t i n a l   b l o o d   v e s s e l s   f r o m   d i g i t a l   c o l o r   f u n d u s   i m a g e s 8 3 ( 8 ) :   2 3 1 - 2 3 8 .   [ 6 ]   M   F o r a c c h i a ,   E   G r i s a n ,   R u g g e r i .   m o d e l   o f   v e s s e l   s t r u c t u r e .   I EE t r a n s a [ 7 ]   N   M   N   Su b h a s i s   C h a u d h u r i ,   Sh a n k a r   C h a t t e r j e e r e t i n a l   i m a g e s   u s i n g   t w o d i m e n s i o n a l   m a t c h e d   f i l t e r s 8 ( 3 ) :   2 6 3 - 2 6 9 .   [ 8 ]   T   Sp e n c e r ,   R   Ph i l l i p s ,   F   Sh a r p ,   J   F o r r e s t e r m i c r o a n e u r y s m s   i n   f l u o r e s c e i n   a n g i o g r a m s [ 9 ]   J   F r a m e ,   P   U n d i l l ,   M   J   C r e e ,   J   A   O l s o n ,   K   C   M c H a r d y ,   F   Sh a r p ,   J   F   F o r r e s t e r c o m p u t e r   b a s e d   c l a s s i f i c a t i o n   m e t h o d s   a p p l i e d   t o   t h e   d e t e c t i o n   o f   m i c r o a n e u r y s m s   i n   o p f l u o r e s c e i n   a n g i o g r a m s .   C o m p u t .   Bi o l .   M e d I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   R e c e i v e r   o p e r a t i n g   c h a r a c t e r i s t i c   c u r v e s   f o r   p r o p o s e d   m e t h o d   u s i n g   d i a r e t D B 0   a n d   d i a r e t D B 1   d a t a b a s e s       T h e   p r o b l e m   w i t h   r e t i n a l   i m a g e s   i s   t h a t   t h e   q u a l i t y   o f   a c q u i r e d   i m a g e s   i s   u s u a l l y   n o t   g o o d .   T h e y   c o n t a i n e d   u n e v e n   i l l u m i n a t e d ,   b l u r r e d   a n d   n o i s y   r e g i o n s .   I t   i s   v e r y   v i t a l   t o   e n h a n c e   t h e   q u a l i t y   o f   c o l o r e d   r e t i n a l   i m a g e s   f o r   r e l i a b l e   d e t e c t i o n   o f   a b n o r m a l i t i e s .   I n   t h i s   p a p e r ,   p r e s e n t e d   a   m e t h o d   f o r   t h e   p r e p r o c e s s i n g   o f   r e t i n a l   i m a g e   p r i o r   t o   s c r e e n i n g   a n d   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y .   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   c o n s i s t e d   o f   b a c k g r o u n d   e s t i m a t i o n   u s i n g   m e a n   a n d   v a r i a n c e   b a s e d   m e t h o d   a n d   n o i s e   m o d e l i n g   a n d   r e m o v a l   u s i n g   H S I   c o l o r   m o d e l .   W e   f u r t h e r   d i v i d e d   o u r   a l g o r i t h m   i n t o   t w o   p h a s e s   i . e .   c o a r s e   a n d   f i n e   s e g m e n t a t i o n .   F i n a l   s e g m e n t e d   m a s k   i s   p r e p a i d   b y   c o m b i n i n g   t h e   b a c k g r o u n d   m a s k   a n d   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k .   F o r   f u r t h e r   i m p r o v i n g   t h e   q u a l i t y   o f   s e g m e n t a t i o n   m a s k ,   m e d i a n   f i l t e r   a r e   a p p l i e d   o n   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k   t o   r e m o v e   s m a l l   r e g i o n s .   F i n a l   s e g m e n t e d   m a s k s   a r e   t h e n   a p p l i e d   o n   p o o r   q u a l i t y   r e t i n a l   i m a g e s   f o r   t h e i r   s e g m e n t a t i o n .   T h e   r e s u l t s   a r e   c o n f i r m e d   b y   v i s u a l   i n s p e c t i o n   o f   s e g m e n t e d   t h e   s t a n d a r d   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   d a t a b a s e s .   W e   f u r t h e r   u s e d   a c c u r a c y   a n d   R O C   c u r v e s   t o   v a l i d a t e   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d .     T s i a r a s ,   A   So p e r .   D i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   e y e   d i s e a s e .   J AM A .   1 9 8 2 C o m p l i c a t i o n s   o f   d i a b e t e s :   Sc r e e n i n g   f o r   r e t i n o p a t h y   a n d   M a n a g e m e n t   o f   f o o t   R o y a l   So c i e t y   o f   M e d i c i n e   Pr e s s .   1 9 9 9 ;   5 ( 4 ) :   I SSN   0 9 6 5 - 0 2 8 8 .   h d i ,   T h o m a s   a n d   R   M a r k h a m .   Au t o m a t e d   I d e n t i f i c a t i o n   o f   D i a b e t i c   R e t i n a l   E x u d a t e s   i n   D i g i t a l   C o l o u r   I m a g e s .   Br i t i s h   J o u r n a l   o f   O p h t h a l m o l o g y .   2 0 0 3 ;   8 7 ( 1 0 C   L e e ,   T   L e e ,   R   M   Ki n g s l e y ,   Y   W a n g ,   D   R u s s e l l ,   R   Kl e i n ,   W a n r .   C o m p a r i s o n   o f   d i a g n o s i s   o f   e a r l y   r e t i n a l   l e s i o n s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   b e t w e e n   a   c o m p u t e r   s y s t e m   a n d   h u m a n   e x p e r t s c h .   C l i n .   Ex p .   O p h t a l m o l .     2 0 0 1 ;   1 1 9 ( 4 ) :   5 0 9 - 5 1 5 .   Si n t h a n a y o t h i n ,   J   F   Bo y c e ,   H   L   C o o k ,   T .   H . W i l l i a m s o n .   Au t o m a t e d   l o c a l i z a t i o n   o f   t h e   o p t i c   d i s c ,   f o v e a   a n d   r e t i n a l   b l o o d   v e s s e l s   f r o m   d i g i t a l   c o l o r   f u n d u s   i m a g e s .   Br i t i s h   J o u r n a l   o f G r i s a n ,   R u g g e r i .   D e t e c t i o n   o f   o p t i c   d i s c   i n   r e t i n a l   i m a g e s   b y   m e a n s   o f   a   I EE t r a n s a c t i o n s   o n   m e d i c a l   i m a g i n g .   2 0 0 4 ;   2 3 ( 1 0 ) :   1 1 8 9 M   N   Su b h a s i s   C h a u d h u r i ,   Sh a n k a r   C h a t t e r j e e ,   M i c h a e l   g o l d b a u m .   D e t e c t i o n   o f   b l o o d   v e s s e l s   i n   t w o d i m e n s i o n a l   m a t c h e d   f i l t e r s .   I EEE  t r a n s a c t i o n s   o n   m e d i c a l   i m a g i n g T   Sp e n c e r ,   R   Ph i l l i p s ,   F   Sh a r p ,   J   F o r r e s t e r .   Au t o m a t e d   d e t e c t i o n   a n d   q u a n t i f i c a t i o n   o f   y s m s   i n   f l u o r e s c e i n   a n g i o g r a m s .   G r a e f e s   Ar c h .   C l i n .   Ex p .   O p h t a l m o l .   1 9 9 1 ; P   U n d i l l ,   M   J   C r e e ,   J   A   O l s o n ,   K   C   M c H a r d y ,   F   Sh a r p ,   J   F   F o r r e s t e r c o m p u t e r   b a s e d   c l a s s i f i c a t i o n   m e t h o d s   a p p l i e d   t o   t h e   d e t e c t i o n   o f   m i c r o a n e u r y s m s   i n   o p C o m p u t .   Bi o l .   M e d .   1 9 9 8 ;   2 8 ( 3 ) :   2 2 5 - 2 3 8 .     R e t i n a l   I m a g e   P r e p r o c e s s i n g :   B a c k g r o u n d   a n d   N o i s e   S e g m e n t a t i o n   ( I b a a   J a m a l )   5 4 3   R e c e i v e r   o p e r a t i n g   c h a r a c t e r i s t i c   c u r v e s   f o r   p r o p o s e d   m e t h o d   u s i n g   d i a r e t D B 0   a n d   T h e   p r o b l e m   w i t h   r e t i n a l   i m a g e s   i s   t h a t   t h e   q u a l i t y   o f   a c q u i r e d   i m a g e s   i s   u s u a l l y   n o t   g o o d .   T h e y   c o n t a i n e d   u n e v e n   i l l u m i n a t e d ,   b l u r r e d   a n d   n o i s y   r e g i o n s .   I t   i s   v e r y   v i t a l   t o   e n h a n c e   i e s .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   p r e s e n t e d   a   m e t h o d   f o r   t h e   p r e p r o c e s s i n g   o f   r e t i n a l   i m a g e   p r i o r   t o   s c r e e n i n g   a n d   d i a g n o s i s   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y .   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   c o n s i s t e d   o f   b a c k g r o u n d   e s t i m a t i o n   u s i n g   m e a n   a n d   m o v a l   u s i n g   H S I   c o l o r   m o d e l .   W e   f u r t h e r   F i n a l   s e g m e n t e d   m a s k   i s   p r e p a i d   b y   c o m b i n i n g   t h e   b a c k g r o u n d   m a s k   a n d   n o i s e   s e g m e n t a t i o n   m a s k .   F o r   f u r t h e r   m a s k ,   m e d i a n   f i l t e r   a r e   a p p l i e d   o n   f i n a l   s e g m e n t a t i o n   m a s k   t o   r e m o v e   s m a l l   r e g i o n s .   F i n a l   s e g m e n t e d   m a s k s   a r e   t h e n   a p p l i e d   o n   p o o r   q u a l i t y   r e t i n a l   i m a g e s   f o r   t h e i r   s e g m e n t a t i o n .   T h e   r e s u l t s   a r e   c o n f i r m e d   b y   v i s u a l   i n s p e c t i o n   o f   s e g m e n t e d   W e   f u r t h e r   u s e d   a c c u r a c y   a n d   1 9 8 2 ;   2 4 7 (   2 3 ) , 3 2 3 1 - C o m p l i c a t i o n s   o f   d i a b e t e s :   Sc r e e n i n g   f o r   r e t i n o p a t h y   a n d   M a n a g e m e n t   o f   f o o t   Au t o m a t e d   I d e n t i f i c a t i o n   o f   D i a b e t i c   R e t i n a l   ) :   1 2 2 0 - 1 2 2 3 .   C o m p a r i s o n   o f   d i a g n o s i s   o f   m p u t e r   s y s t e m   a n d   h u m a n   e x p e r t s .   G r a e f e s   Au t o m a t e d   l o c a l i z a t i o n   o f   t h e   o p t i c   d i s c ,   o u r n a l   o f   O p t h a l m o l .   1 9 9 9 ;   D e t e c t i o n   o f   o p t i c   d i s c   i n   r e t i n a l   i m a g e s   b y   m e a n s   o f   a   g e o m e t r i c a l   1 1 8 9 - 1 1 9 5 .   D e t e c t i o n   o f   b l o o d   v e s s e l s   i n   t r a n s a c t i o n s   o n   m e d i c a l   i m a g i n g .   1 9 8 9 ;   Au t o m a t e d   d e t e c t i o n   a n d   q u a n t i f i c a t i o n   o f   1 9 9 1 ;   2 3 0 ( 1 ) :   3 6 - 4 1 .   P   U n d i l l ,   M   J   C r e e ,   J   A   O l s o n ,   K   C   M c H a r d y ,   F   Sh a r p ,   J   F   F o r r e s t e r .   c o m p a r i s o n   o f   c o m p u t e r   b a s e d   c l a s s i f i c a t i o n   m e t h o d s   a p p l i e d   t o   t h e   d e t e c t i o n   o f   m i c r o a n e u r y s m s   i n   o p h t a l m i c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     5 3 7     5 4 4   5 4 4 [ 1 0 ]   O s a r e h ,   M   M i r m e h d i ,   T h o m a s ,   R   M a r k h a m .   A u t o m a t i c   r e c o g n i t i o n   o f   e x u d a t i v e   m a c u l o p a t h y   u s i n g   f u z z y   c - m e a n s   c l u s t e r i n g   a n d   n e u r a l   n e t w o r k s .   Pr o c .   M e d i c a l   I m a g e   U n d e r s t a n d i n g   An a l y s i s   C o n f .   2 0 0 1 :   4 9 - 5 2 .   [ 1 1 ]   R   Ph i l l i p s ,   J   F o r r e s t e r ,   Sh a r p .   Au t o m a t e d   d e t e c t i o n   a n d   q u a n t i f i c a t i o n   o f   r e t i n a l   e x u d a t e s .   G r a e f e s   Ar c h .   C l i n .   Ex p .   O p h t a l m o l .   1 9 9 3 ;   2 3 1 ( 2 ) :   9 0 - 9 4 .   [ 1 2 ]   Ka u p p i ,   T   Ka l e s n y k i e n e ,   K a m a r a i n e n ,   J   L e n s u ,   L   So r r i ,   I   U u s i t a l o ,   H   l v i ä i n e n ,   H   Pi e t i l ä ,   J   D I AR ET D B0 .   Ev a l u a t i o n   d a t a b a s e   a n d   m e t h o d o l o g y   f o r   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   a l g o r i t h m s .   T e c h n i c a l   R e p o r t .   2 0 0 6   [ 1 3 ]   M   H   G o l d b a u m ,   N   Ka t z ,   S   C h a u d h u r i ,   M   N e l s o n ,   Ku b e .   D i g i t a l   i m a g e   p r o c e s s i n g   f o r   o c u l a r   f u n d u s   i m a g e s .   O p h t h a l m o l .   C l i n .   N o r t h   Am e r .   1 9 9 0 ;   3 ( 3 ) :   4 4 7 - 4 6 6 .   [ 1 4 ]   D   U s h e r ,   M   D u m s k y j ,   M   H i m a g a ,   T   H   W i l l i a m s o n ,   N u s s e y ,   J   Bo y c e .   Au t o m a t e d   d e t e c t i o n   o f   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   i n   d i g i t a l   r e t i n a l   i m a g e s :   a   t o o l   f o r   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   s c r e e n i n g .   D i a b e t e s   U K .   D i a b e t i c   M e d i c i n e .   2 0 0 3 ;   2 1 ( 1 ) :   8 4 - 9 0 .   [ 1 5 ]   C   Si n t h a n a y o t h i n ,   Ko n g b u n k i a t ,   P   R u e n c h a n a c h a i n ,   Si n g l a v a n i j a .   Au t o m a t e d   s c r e e n i n g   s y s t e m   f o r   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y .   Pr o c .   o f   t h e   3 r d   I n t e r n a t i o n a l   Sy m p o s i u m   o n   I m a g e   a n d   Si g n a l   Pr o c e s s i n g   a n d   An a l y s i s ,   2 0 0 3 :   9 1 5 - 9 2 0 .   [ 1 6 ]   O s a r e h ,   M   M i r m e h d i ,   T h o m a s ,   R   M a r k h a m .   C l a s s i f i c a t i o n   a n d   l o c a l i s a t i o n   o f   d i a b e t i c - r e l a t e d   e y e   d i s e a s e .   Pr o c .   7 t h   Eu r o p e a n   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   Vi s i o n .   Sp r i n g e r   L N C S .   2 0 0 2 ;   2 3 5 3 :   5 0 2 - 5 1 6 , .   [ 1 7 ]   N   W a r d ,   T o m l i n s o n ,   C   J . T a y l o r .   I m a g e   a n a l y s i s   o f   f u n d u s   p h o t o g r a p h s .   O p h t h a l m o l o g y .   1 9 8 9 ;   9 6 ( 1 ) :   8 0 - 8 6 .   [ 1 8 ]   H   W a n g ,   W   H s u ,   KG   G o h ,   M   L   L e e .   A n   e f f e c t i v e   a p p r o a c h   t o   d e t e c t   l e s i o n s   i n   c o l o r   r e t i n a l   i m a g e s .   Pr o c .   I EEE  C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n   ( C VPR ) .   2 0 0 0 :   1 8 1 - 1 8 7 .   [ 1 9 ]   R   C   G o n z a l e z   a n d   R   W o o d s .   D i g i t a l   I m a g e   Pr o c e s s i n g ,   2 n d   e d .   Pr e n t i c e   H a l l .   2 0 0 2 .   [ 2 0 ]   Ka u p p i ,   T   Ka l e s n y k i e n e ,   Ka m a r a i n e n ,   J   L e n s u ,   L   So r r i ,   I   R a n i n e n   A ,   Vo u t i l a i n e n   R ,   U u s i t a l o ,   H   l v i ä i n e n ,   H   Pi e t i l ä ,   J   D I A R ET D B1 .   D i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   d a t a b a s e   a n d   e v a l u a t i o n   p r o t o c o l .   T e c h n i c a l   r e p o r t .   2 0 0 7 .   [ 2 1 ]   H o o v e r   A,   G o l d b a u m   M .   L o c a t i n g   t h e   o p t i c   n e r v e   i n   a   r e t i n a l   i m a g e   u s i n g   t h e   f u z z y   c o n v e r g e n c e   o f   t h e   b l o o d   v e s s e l s .   T r a n s a c t i o n   o n   M e d i c a l   I m a g i n g .   2 0 0 3 ;   2 2 ( 8 ) :   9 5 1 9 5 8 .   [ 2 2 ]   St a a l ,   J   Ab r a m o f f ,   M   D   N i e m e i j e r ,   M   Vi e r g e v e r   M   ,   v a n   G i n n e k e n   B.   R i d g e - b a s e d   v e s s e l   s e g m e n t a t i o n   i n   c o l o r   i m a g e s   o f   t h e   r e t i n a .   I EEE  T r a n s a c t i o n   o n   M e d i c a l   I m a g i n g .   2 0 0 4 ;   2 3 ( 4 ) :   5 0 1 5 0 9 .   [ 2 3 ]   F i r d a u s y ,   T   Su t i k n o ,   Pr a s e t y o .   I m a g e   En h a n c e m e n t   U s i n g   C o n t r a s t   St r e t c h i n g   o n   R G An d   I H D i g i t a l   I m a g e .   T EL KO M N I KA .   2 0 0 7 ;   5 ( 1 ) :   4 5 - 5 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.