I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020,   pp .   816~ 8 27   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 1 . pp816 - 8 27       816       J ou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   A u t o m a t e d   f u n d u s i m a g e   q u a l i t y   a s sessm e n t   a n d   se g m e n t a t i o n   o f   o p t i c   d i sc   u si n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s       B h a r gav   B h at k a l k ar 1 A b h i s h e k   Jo s h i 2 S r i k an th   P r ab h u 3 ,   S u l ath B h an d a r y 4   1 , 3 D e pa r t m e n t   o f   C o m put e r   s c i e nc e   a n d   E ng i ne e r i ng M a ni p a l   I ns t i t ut e   o f   T e c hno l o gy   M a n i pa l   A c a de m y   of   H i g he r   E duc a t i o n,   I ndi a   2 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng M a n i pa l   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy ,   M a n i pa l   A c a de m y   of   H i g he r   E duc a t i o n,   I ndi a     4 D e pa r t m e n t   o f   O ph t ha l m o l o gy K a s t ur ba   M e d i c a l   C o l l e g e ,   M a n i p a l   A c a de m y   o f   H i g he r   E d uc a t i o n,   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 M a y   4 ,   2 019   R e v i s e O c t   15 ,   2 019   A c c e pt e O c t   8,   20 19       A a ut o m a t e f undus   i m a g e   a na l y s i s   i s   us e a s   a   t o o l   f o r   t he   di a g no s i s   o f   c om m o n   r e t i na l   di s e a s e s .   A   g oo qua l i t y   f undus   i m a g e   r e s u l t s   i be t t e r   di a g no s i s   a nd  he nc e   d i s c a r di ng   t he   d e g r a d e f undu s   i m a g e s   a t   t h e   t i m e   o f   s c r e e n i ng   i t s e l f   pr o v i de s   a o ppo r t un i t y   t o   r e t a ke   t he   a de qua t e   f und us   pho t o g r a phs ,   w h i c s a v e   bo t t i m e   a n r e s o ur c e s .   I t hi s   pa pe r ,   w e   pr o po s e     a   no v e l   f undus   i m a g e   q ua l i t y   a s s e s s m e nt   ( I Q A )   m o d e l   u s i ng     t he   c o nv o l ut i o na l   n e ur a l   ne t w o r ( C N N )   ba s e o t he   qu a l i t y   o f   o pt i c   di s c   ( O D )   v i s i b i l i t y .   W e   l o c a l i z e   t he   O D   by   t r a n s f e r   l e a r n i ng   w i t I nc e pt i o v - m o de l .   P r e c i s e   s e g m e n t a t i o o f   O D   i s   do ne   us i ng   t h e   G r a bC ut   a l g o r i t hm .   C o nt o ur   o pe r a t i o ns   a r e   a pp l i e t o   t h e   s e g m e n t e O D   t o   a pp r o xi m a t e   i t   t o     t he   ne a r e s t   c i r c l e   f o r   f i nd i ng   i t s   c e nt e r   a nd   d i a m e t e r .   F o r   t r a i n i ng   t he   m o de l ,   w e   a r e   u s i ng   t he   pub l i c l y   a v a i l a b l e   f undu s   da t a ba s e s   a nd  a   p r i v a t e   ho s pi t a l   da t a ba s e .   W e   ha v e   a t t a i ne d   e xc e l l e nt   c l a s s i f i c a t i o a c c ur a c y   f o r   f undus   I Q A   o D R I V E ,   C H A S E - D B ,   a nd  H R F   da t a b a s e s .   F o r   t h e   O D   s e g m e nt a t i o n,     w e   ha v e   e xpe r i m e nt e o ur   m e t ho o D R I N S - D B ,   D R I S H T I - G S ,   a nd  R I M - O N E   v . da t a ba s e s   a nd  c o m pa r e t he   r e s u l t s   w i t e x i s t i ng   s t a t e - of - t he - a r t   m e t ho ds .   O ur   p r o po s e m e t ho o ut pe r f o r m s   e xi s t i ng   m e t ho ds   f o r   O D   s e g m e nt a t i o o J a c c a r i nd e a nd   F - s c o r e   m e t r i c s .   Ke y w or d s :   Co n v o l ut i o n a l   n e u ra l   n e t w o r k   F o r e gr o und  o b j e c t   G ra b Cut   a l go r i t hm   Im a ge   qua l i t y   a s s e s s m e n t   O pt i c   d i s c   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   B h a r g a v   B h a t ka l k a r ,   S r i k a nt h   P ra b h u ,   D e pa rt m e n t   o f   Co m put e S c i e n c e   a nd   E n g i n e e r i ng   M a n i p a l   I n s t i t u t e   o f   T e c hn o l o g y ,   M a n i p a l   A c a de m y   of   H i gh e r   E duc a t i o n ,     M a n i p a l ,   576 104 ,   I n di a .     E m a i l :   b h a rga v . j b @ m a ni p a l . e du,   a b hi s t 20 @ g m a i l . c o m s ri ka nt h . p r a b hu @ m a ni p a l . e du       1.   I N TR O D U C TI O N     R e t i n a l   i m a g i n i s   a   n o n - i n v a s i v e   t e c h ni que   o f   t a ki n g   p i c t u r e s   of   t h e   r e t i na l   l a y e r .   T h e   o ph t ha l m o l o gi s t s   pe r c e i v e   t h e   m a j o ri t y   of   t h e   e y e   di s e a s e s   by   a n a l y z i n t h e   r e t i n a l   i m a ge s .   Co m put e r - a i de a ut o m a t e di a g n o s i s   i s   us e t o   i de n t i fy   r e t i n a l   di s e a s e s   w i t h i g p r e c i s i o n,   a nd  t o   c l a s s i fy   t h e m   i n t o   di f fe r e nt   s t a ge s .   B a s e o t h e   s e v e r i t y   a n na t u r e   o f   t h e   r e t i n a l   di s e a s e   de t e c t e d,   t r e a t m e nt   c a b e   pri o r i t i z e d.   G l a uc o m a ,   w h i c h   i s   t h e   s e c o n m a j o r   c a us e   o f   b l i n d n e s s   a l l   o v e r   t h e   w o r l [1 ],   i s   e xpe c t e t o   i n c r e a s e   by   a n o t h e r   20   m i l l i o n   by   t h e   e nd  o f   2020  [2,   3].   M a c ul a r   de ge n e ra t i o n   i s   a n o t h e r   d i s e a s e   w h i c h   i s   f o un t o   c a us e   t h e   m a j o r i t y   of   b l i n d n e s s   c o m m o n l y   a m o n o l a ge pe o pl e   [4].   D i s e a s e   l i ke   t h e   m a c ul a h o l e   i s   v e r y   di f f i c ul t   t o   r e c o ve r   f r o m   i f   de t e c t e i n   i t s   l a t e s t a ge s .   T he r e fo r e ,   i de nt i f y i n t h e s e   di s e a s e s   i t h e i e a r l y   s t a ge s   i s   v e r y   i m po r t a n t   t o   a v o i t h e   l o s s   o f   v i s i o n .   Co l o r   f un dus   i m a ge   p r o v i de s   t h e   v i s ua l   de t a i l s   o f   e s s e n t i a l   a na t o m i c a l   c o m po n e n t s   o f   t h e   r e t i n a   l i ke   a n   o pt i c   di s c   (O D ),   m a c ul a ,   o pt i c   n e r v e   h e a d,   r e t i n a l   v e i n s ,   r e t i n a l   a rt e ri e s ,   e t c .   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ut om a t e f undus   i m ag e   qual i t y   as s e s s m e nt   and   s e gm e nt a t i o of   op t i c   d i s c   us i ng     ( B har gav   B hat k al k ar )   817   O pht h a l m o l o gi s t s   c a n   e f f i c i e n t l y   i de n t i fy   c o m m o n   o c ul a di s e a s e s   l i ke   gl a uc o m a ,   m a c u l a r   h o l e ,   di a b e t i c   r e t i n o p a t h y ,   a n m a c ul a r   de ge n e r a t i o n   i n   f un d us   i m a ge s .   I n   a   c o l o r   f un dus   i m a ge ,   t h e   O D   a ppe a r s   a s   a   b r i g ht   e l l i pt i c a l   r e gi o n   ha v i ng  t w di s t i n c t   z o n e s ,   na m e l y ,   t h e   o pt i c   c up  a n o pt i c   di s c .   T h e   l o c a l i z a t i o n   a n d   s e gm e n t a t i o n   o f   O D   pl a y   a   v i t a l   r o l e   i n   t h e   c o rr e c t   l o c a l i z a t i o n   o f   o t h e a na t o m i c a l   s t ruc t u r e s   l i ke   m a c ul a   a n o pt i c   n e r v e   h e a d,   w h i c h   i s   e s s e n t i a l   i n   t h e   de t e c t i o n   o t h e   p r o gr e s s   of   di s e a s e s   l i ke   m a c ul a r   h o l e   a n gl a uc o m a   i n t o   t h e i r   l a t e r   s t a ge s   [5 ,   6] .   T h e   m a c ul a   i s   a   pi g m e nt e a r e a   s i t ua t e n e a r   t h e   c e n t e r   o f   t h e   r e t i na .   T h e   c e n t e r   o f   t h e   m a c ul a   i s   k n o w n   a s   t h e   f ove a ,   w h i c h   i s   r e s po n s i b l e   f o r   o ur   c e nt r a l   v i s i o r e qui r e t o   pe r f o r m   da y   t o   da y   a c t i v i t i e s .   T h e   c e n t e r   a n t h e   di a m e t e r   o f   O D   a r e   us e t e s t a b l i s h   po l a r   f un dus   c oo r di n a t e s   (P F C)  c e n t e r e o n   fov e a   [7]   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2.   P F h e l ps   i n   gra d i n t h e   s e ve r i t y   of   m a c ul a r   di s e a s e s   b a s e o n   t h e i p r o xi m i t y   t o   t h e   c e nt e o f   t h e   m a c ul a .             F i gu r e   1 .   A na t o m i c a l   s t a t u r e s   o f   a   h u m a e y e     F i gu r e   2 .   P o l a f un d us   c o o r di n a t e s ;   D D   (di s c   d i a m e t e r )       R e t i n a l   d i s e a s e s   b r i n g   i t h e   p a t h o l o gi c a l   c ha n ge s   i t h e   a na t o m y   o f   t h e   r e t i na .   D i s e a s e s   l i ke   o pt i c   di s c   e de m a ,   o pt i c   di s c   h e m o rrha ge s ,   a n gl a uc o m a   s o m e t i m e s   m a ke   t h e   s e gm e nt a t i o o f   O D   v e r y   h a r d   [8] .   A l s o ,   i n   m a n y   c a s e s ,   t h e   q ua l i t y   of   f un dus   i m a ge s   i s   n o t   g oo e n o ugh   t o   de t e c t   t h e   O D   p r e c i s e l y .   W e   c a i m p r o v e   t h e   e ff i c i e n c y   a n e ff e c t i v e n e s s   of   a n   a u t o m a t e d   di a g n o s i s   m e t h o by   di s c a r di n t h e   de g ra de qua l i t y   i m a ge s   a t   t h e   t i m e   o f   r e t i na l   s c r e e n i ng  a n h e n c e   c o n s i de ri n o n l y   t h e   go o qua l i t y   i m a ge s   f o r   pr o c e s s i n [9] T h e r e   a r e   di f fe r e nt   m e t h o ds   a v a i l a b l e   fo r   t he   i m a ge   qua l i t y   a s s e s s m e n t s ,   b ut   w i t h   t h e   r e c e n t   a dv a n c e m e n t s   i de e l e a rni n g ,   v e r y   e ff i c i e n t   f un d us   i m a ge   c l a s s i f i c a t i o n e t w o r c a b e   de s i gn e [10] .   W e   s e l e c t   a   r e gi o n   o i n t e r e s t   (R O I)  i n   a n   i m a ge   t o   foc us   onl y   o n   a   s m a l l   a r e a   i n   t h e   e nt i r e   i m a ge .   S e l e c t i n a R O i n   a n   i m a ge   ha s   b e c o m e   a   s t r a i g h t f o r w a r t a s w i t h   t h e   a i o f   d e e n e ura l   n e t w o r ks .     W e   t r a i n   t h e   n e t w o r w i t h   a   p a i r   o f   i m a ge   a nd  l a b e l   r e p r e s e n t i ng  t h e   R O I.   A n   e xpe r t   i n   t h e   s pe c i f i c   f i e l d     s e l e c t s   t h e   c oo r di n a t e s   fo r   t h e   l a b e l .   U po n   t r a i n i ng,   t h e   n e t w o r p r e di c t s   t h e   c o r r e c t   po s s i b l e   l a b e l   fo r   a n y   i n put   i m a ge .   A n   R O i n   a   f un dus   i m a ge   c o n t a i n s   t h e   o bj e c t s   of   pa ra m o u n t   i m po rt a n c e   l i ke   o pt i c   di s c   a n m a c ul a .   T h e s e   ob j e c t s   a r e   t h e   a na t o m i c a l   c o m po n e n t s   o f   t h e   r e t i na .   T h e   r e gi o n   i n s i de   t h e   R O i s   c a l l e d   t h e   f o r e gr o un d ,   a n t h e   r e gi o o ut s i de   t h e   R O i s   k n o w n   a s   b a c kg r o un d .   O b j e c t s   of   i n t e r e s t   l i e   i n s i de     t h e   f o r e gr o un r e g i o n ,   a n d   p r e c i s e   s e gm e n t a t i o n   o f   t h e s e   obj e c t s   i s   v e r y   c r uc i a l   i t h e   de t e c t i o a n d   c l a s s i f i c a t i o n   o f   r e t i na l   di s e a s e s .   A f t e r   t h e   f o r e gr o u n o b j e c t s   a r e   s e gm e n t e d ,   c o n t o ur s   c a b e   pl o t t e fo r   t h e s e   ob j e c t s   t o   a pp r o xi m a t e   t h e i r   di a m e t e r ,   c e n t e r,   a r e a ,   s ha pe ,   pe r i m e t e r,   e t c .   In   t h i s   p a pe r,   w e   pr e s e n t   a   n o v e l   de e n e ura l   n e t w o r t o   c l a s s i fy   t h e   f un dus   i m a ge s   b a s e o n     t h e   qua l i t y   of   O D .   W e   us e   t r a n s f e r   l e a rni n w i t h   I n c e pt i o n - v3   [11]   m o de l   t o   s e l e c t   t h e   R O c o n t a i n i n O D .   G ra b Cut   a l go r i t hm   [12]  i s   us e t o   pr e c i s e l y   s e gm e n t   t h e   O D   a s   a   f o r e gr o und  o bj e c t   i n   t h e   R O I,   a n f i n a l l y ,   c o n t o ur   o pe ra t i o n s   a r e   us e t o   ge t   t h e   c e n t e r   a n di a m e t e r   o f   O D .   W e   ha v e   i m pl e m e nt e t h e   p r o po s e d   m e t h o i P y t h o n   3 . 6 . 8 .   U s i ng   T e n s o r f l ow   1. 14. l i b ra r y .       2.   R ELA TED   WO R K   A n   a c c ura t e   r e t i na l   di s e a s e   di a g n o s i s   s o l e l y   d e pe n ds   o n   t h e   qua l i t y   of   t h e   f un dus   i m a ge   c a pt u r e d .     In   r e c e n t   y e a r s ,   t h e r e   ha s   b e e n   goo a m o un t   o f   w o r do n e   i n   f undus   IQ A   us i n Co n v o l ut i o na l   N e u r a l   N e t w o r ks   (CN N ).   T h e   f i r s t   CN N   b a s e d   f un dus   IQ A   a l go r i t hm   w a s   pr o po s e i n   t h e   pa pe r   [13] .   T h e   m e t h o l e v e r a ge s   t h e   u n de r l y i n p r i n c i pl e s   of   t h e   h u m a n   v i s ua l   s y s t e m   (H V S i n   t h e   de s i gn   o f   a   n o ve l   CN N   w h i c l e a rn s   a l l   t h e   n e c e s s a r y   fe a t u r e s   r e qui r e f o r   g ra di ng/ de g ra di n a n   i m a ge   w i t h o ut   t h e   us e   o f   h a n d - c ra f t e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 088 - 87 08   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :   816   -   827   818   f e a t ur e s   i n   t h e   i m a ge .   T h e   w o r pr o po s e i n   [14]  de f i n e a   u n i que   w a y   of   f us i n t h e   f e a t ur e s   o b t a i n e d   by   s a l i e n c y   m a [15]  w i t h   t h e   f e a t ur e s   e xt ra c t e f r o m   a   CN N   n e t w o r t o   a s s e s s   t h e   qua l i t y   of   t h e   f un dus   i m a ge .   A   t o t a l   o f   3000  a n 22 00  f un d us   i m a ge s   w e r e   us e fo r   t r a i n i ng  a n t e s t i n t h e   n e t w o r k,   r e s pe c t i v e l y .     T h e   a ut h o r s   ha v e   us e S V M   c l a s s i f i e r   t o   c l a s s i fy   t h e   f un dus   i m a ge s   i n t o   e i t h e r   go o o r   b a qua l i t i e s   i n s t e a of   t h e   t ra di t i o n a l   s i g m o i f un c t i o n .   T h e   g ra di ng  o f   f un dus   i m a ge s   i t h e   c o n t e xt   o f   di a b e t i c   r e t i n o pa t h y   w a s   pr o po s e i n   [9]  us i n a   de e CN N   w i t h   a   t o t a l   o f   7000  c o l o r   f un dus   i m a ge s   us e fo r   t h e   e xpe r i m e n t .     T h e   c l a s s i f i c a t i o n   o f   f un dus   i m a ge s   fo r   r e t i n o pa t h y   of   pr e m a t u r i t y   ( R O P i s   pr o po s e i n   t h e   p a pe r   [10] .     T h e   a u t h o r s   h a v e   us e 604 c o l o r   f u n dus   i m a ge s   o f   pr e m a t u re   i n f a nt s   t o   t ra i a nd  v a l i da t e   t h e i n e t w o r k.   A ppl i c a t i o n   o f   CN N   ha s   b e c o m e   a   s t a n d a r a pp r o a c f o r   t h e   O D   s e gm e nt a t i o n   i n   r e c e n t   y e a r s .   A ut h o r s   o pa pe r   [16]  h a v e   us e t r a n s f e r   l e a rn i ng  w i t h   V G G - 16  n e t w o r t o   s e gm e n t   t h e   O D   w i t h   h i g a c c ur a c y .   T h e y   h a v e   us e d   di c e   s c o r e   a n b o un da r y   e rr o r   e va l u a t i o n   m e t r i c s   f o r   c o m pa ri n t h e   r e s ul t   o f   t h e i n e t w o r k.   A   m o di f i e U - n e t   a r c h i t e c t u r e   i s   pr o po s e i n   [17]  f o r   t h e   de t e c t i o n   of  gl a uc o m a   by   s e gm e n t a t i o n   of  bo t h   O D   a n o pt i c   c up  (O C).   T h e   m e t h o r e qui r e s   t h e   c r o pp i n o f   t h e   O D   r e gi o n   o f   i n t e r e s t   a nd  pa s s i ng  i t   t t h e   m o di f i e U - N e t   t hr o ugh  CL A H E   s t e p.   T h e   t ra i n a b l e   pa ra m e t e r s   i n   t h e   n e t w o r a r e   v e r y   l e s s ,   a n d     t h e   n e t w o r i s   v e r y   m uc h   l i g ht - w e i ght e c o m pa r e t o   t h e   o r i gi n a l   U - N e t   m o de l .   T h e   r e c e n t   w o r pr o po s e i M - N e t   [18]  j o i n t l y   s e gm e n t s   O D   a n O us i ng  a   f o ur - l a y e r e a r c hi t e c t u r e .   T h e   f i r s t   l a y e r   pr o duc e s   a n   i m a ge   p y r a m i t o   i m p r o v e   t h e   a c c ura c y   o f   s e gm e n t a t i o n,   a n t h e   s e c o n l a y e r   i s   a   m o di f i e U - N e t   w h i c h   pe r f o r m s   t h e   s e gm e nt a t i o o f   O D   a n O C .   T h e   t h i r d   l a y e r   i s   a   s l i de - o ut put   l a y e r   w h i c a c t s   a s   a   c l a s s i f i e r .   T h e   f i na l   fo ur t l a y e r   a s s i g n s   e a c o ut put   i n s t a n c e   t o   m ul t i p l e   b i na r y   l a b e l s .   T h e   r e g i o n   o f   i n t e r e s t   (R O I)  m a r ks   t h e   b o un da r y   be t w e e n   fo r e gr o u n a n b a c kg r o un r e g i o n s   i   a n   i m a ge .   T h e   o bj e c t s   pr e s e n t   i n   t h e   f o r e gr o u n r e gi o n   a r e   t h e   s ub j e c t s   of   i n t e r e s t .   T h e   p r e c i s e   s e gm e n t a t i o n   of   fo r e gr o und  o b j e c t s   de f i n e s   t h e   a c c ur a c y   of   a n y   s e gm e n t a t i o n   a l go ri t hm .   G r a b Cut   [19]   i s   a   r o b us t   a l go r i t hm   fo r   s e gm e n t i n t h e   fo r e gr o u n o bj e c t s   f r o m   a n   R O I.   T h e   us e r   w i l l   s e l e c t   a   r e c t a ngul a r   R O a r o und  t h e   ob j e c t s   t o   m a r t h e   b o un da r y   b e t w e e n   t h e   fo r e gr o u n a nd  t h e   b a c kgr o und.   I t   i s   a n   i t e r a t i v e   a l go r i t h m   de s i g n e d   by   c o m b i n i n G ra p hCut   a l go r i t h m   [20 ,   21]  a n s t a t i s t i c a l   m o de l s   of   c o l o r   s pa c e .   In  pa pe r   [ 22],   t h e   a ut h o r s   ha v e   pr o po s e a   s e gm e n t a t i o n   m o de l   by   c o m b i n i n G ra b Cut   w i t h   l i n e a r   m ul t i s c a l e   s m o o t hi n m e t h o d.     In   t h e   m e t h o d,   w h e n   a   G a us s i a n   ke rn e l   i s   ru n   i t e ra t i v e l y   t hr o ug h   a R O I,   m u l t i pl e   m u l t i - s c a l e   s m o o t h i n g   c o m po n e n t s ,   e a c h   r e pr e s e nt i ng  di f f e r e n t   l e v e l s   of   i m a ge   i n f o r m a t i o n   i s   p r o duc e d.   T h e   G r a b Cut   a l go r i t hm   i s   t h e n   a pp l i e t o   s e gm e nt   e a c c o m po n e n t   i n de pe n de n t l y .   T h e   a ut h o r s   i n   p a pe r   [23]   h a v e   pr o po s e a   t e c hn i que   t o   s pe e dup  G r a b Cut   b y   s e pa r a t i n i t s   s e gm e nt a t i o n   s t e i n   t w h i e r a r c h i c a l   s t e ps .   T h e y   pr o po s e   a   t w o - s t e p   pr o c e dur e   w h e r e   f i r s t   t h e y   r e pe a t e dl y   a ppl y   s e gm e n t a t i o n   o n   a   l o w - r e s o l ut i o n   v e r s i o n   o f   t h e   o ri gi na l   i m a ge   t i l l   i t   c o n v e r ge s .   I n   t h e   s e c o n s t e p,   t h e   p a r a m e t e r s   o f   f i r s t   s e gm e nt a t i o n   a r e   us e t o   i n i t i a l i z e   t h e   s e c o n r o u n o f   s e gm e n t a t i o n   o t h e   o ri gi na l   i m a ge .   S i n c e   t h e   s e g m e nt a t i o o n   l o w - r e s o l ut i o n   i m a ge s   ha ppe n s   f a s t   c o m pa r e t o   t h e   hi g h - r e s o l ut i o i m a ge s ,   t h e   o ve r a l l   s pe e u s i ng  t hi s   t w o - s t e a ppr o a c h   i s   f a s t   c o m pa r e t t h e   t ra di t i o n a l   G ra b Cut   a l go r i t hm .       3.   P R O P O S ED   M ETH O D   T h e   m e t h o us e s   a   n o v e l   c l a s s i f i c a t i o n   n e t w o r f o r   c l a s s i fy i n t h e   f un dus   i m a ge s   i n t o   e i t h e r   go o d   qua l i t y   o r   b a qua l i t y   b a s e o n   t h e   v i s i b i l i t y   of   o pt i c   di s c .   O nl y   t h e   go o qua l i t y   i m a ge s   a r e   s e l e c t e d,   a nd  t h e i r   qua l i t y   i s   f ur t h e r   i m p r o v e us i n i m a ge   e nh a n c e m e nt   t e c hn i que s .   W e   a r e   us i n t r a n s f e r   l e a rni n t o   s e l e c t   a n   R O c o n t a i n i ng  t h e   o pt i c   di s c   i n   e nh a n c e i m a ge s .   T h e   G ra b Cut   a l go r i t h m   i s   t h e n   us e t o   s e gm e n t   t h e   o pt i c   di s c   a s   a   fo r e gr o u n o bj e c t   i n   t h e   R O I.   F i n a l l y ,   t h e   di a m e t e r   o f   t h e   o pt i c   di s c   i s   d e t e r m i n e d   by   pl o t t i n t h e   c o n t o ur   t o   t h e   f o r e gr o un o b j e c t   a n a pp r o xi m a t i n i t   t o   a   c i r c l e .   F i gu r e   l i s t s   a l l   t h e   s t e ps   i n   t h e   p r o po s e m e t h o d.     3. 1 .   I m age   q u al i ty  as s e s s m e n t   W e   pr o po s e   a   n o ve l   CN N   f o r   a s s e s s i n t h e   qua l i t y   o r e t i na l   i m a ge s   b a s e o n   t h e   qua l i t y   of   o pt i c   di s c   i n   t h e   i m a ge s .   S i n c e   t h e   di a m e t e r   o f   t h e   o pt i c   di s c   p l a y s   a   v i t a l   r o l e   i n   t h e   de t e r m i n a t i o n   o f   fo ve a l   c oo r di n a t e   s y s t e m ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2,   i t   i s   v e r y   e s s e nt i a l   t o   c o m put e   i t   a s   a c c ur a t e l y   a s   p o s s i b l e .   If   t h e   o pt i c   di s c   i s   n o t   c l e a rl y   v i s i b l e   o r   i f   t h e   o pt i c   di s c   i s   n o t   c o m pl e t e l y   v i s i b l e   i n   t h e   r e t i n a l   i m a ge ,   f i n di ng  i t s   p r e c i s e   di a m e t e r   m a y   n o t   b e   p o s s i b l e .   T h e   n e t w or c l a s s i f i e s   t h e   f un dus   i m a ge s   i n t o   go o qua l i t y   i f   t h e   o pt i c   di s c   i s   c l e a r l y   a n c o m pl e t e l y   v i s i b l e   i n   t h e   r e t i na l   i m a ge   o r   e l s e   t h e   i m a ge   i s   c l a s s i f i e a s   b a qua l i t y ,   a n d   i t   i s   d i s c a r de d.   T h e   i m a ge   qu a l i t y   a s s e s s m e n t   n e t w o r i s   s h o w n   i F i g ur e   4 .   T h e   i nput   f o r   t h e   c l a s s i f i e i s   a   224   224 3   f un dus   i m a ge ,   a n d   t h e   o ut put   i s   a   s i n g l e   n o de   t h a t   gi v e s   t h e   p r o b a b i l i t y   of   i n put   i m a ge   b e i n g   go o qua l i t y   o r   b a qu a l i t y .   T a b l e   1   s h o w s   t h e   da t a b a s e s   a nd  t h e   num b e r   o f   i m a ge s   us e i t h e m   f o r   t ra i ni n g     t h e   c l a s s i f i c a t i o n e t w o r k.   A   f e w   e xa m pl e s   o f   f un dus   i m a ge s   us e f o r   t ra i ni n t h e   n e t w o r i s   s h o w n   i n     F i gu r e   5.   T h e   i m a ge s   i n   F i g u r e   5(a ) - (d)  a r e   t h e   go o qua l i t y   i m a ge s   b e c a us e   t h e   o pt i c   di s c   i s   c l e a rl y   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ut om a t e f undus   i m ag e   qual i t y   as s e s s m e nt   and   s e gm e nt a t i o of   op t i c   d i s c   us i ng     ( B har gav   B hat k al k ar )   819   c o m pl e t e l y   v i s i b l e .   T h e   i m a ge s   i n   F i gu r e   5(e ) - (h a r e   b a qua l i t y   f un dus   i m a ge s .   In   F i gu r e   5 (e ),   t h e r e   i s   n o   o pt i c   di s c   pr e s e n t .   I n   F i gu r e   5   (f ) - (g),   o nl y   t h e   pa r t i a l   o pt i c   di s c   i s   v i s i b l e .   In   F i gu r e   5( h ),   t h e   o pt i c   di s c   i s   n o t   c l e a rl y   di s t i n gui s ha b l e   due   t o   t h e   p a t h o l o gi c a l   c ha n ge   a s   a   r e s ul t   o f   s o m e   r e t i na l   d i s e a s e .           F i gu r e   3 .   P r o po s e m e t h od           F i gu r e   4 .   F u n d us   i m a ge   qu a l i t y   a s s e s s m e n t   n e t w o r k     T a b l e   1 .   D a t a b a s e s   us e f o r   t ra i n i n g   c l a s s i f i c a t i o n e t w o r k   D a t a b a s e   N u m b e r   o g o o d   q u a l i t y   i m a g e s   N u m b e r   o b a d   q u a l i t y   i m a g e s   S T A R E   D RIM D B   O N H S D   K M C   172   106   92   213   225   89   7   114   T o t a l :   583   435       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 088 - 87 08   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :   816   -   827   820   In  t h e   c l a s s i f i c a t i o n   n e t w o r k,   a f t e r   e v e r y   3   3   pa d de c o n v ol ut i o n s   w i t h   a   s t r i de   o f   1,   a   b a t c n o rm a l i z a t i o n   l a y e r   i s   a d de t o   s pe e d - up  t h e   m o de l   l e a rn i n r a t e   a n d   t o   m i n i m i z e   t h e   p r o b l e m   o f   ‘In t e rn a l   Co v a r i a t e   S hi f t .   T h e   us e   o f   b a t c h   n o r m a l i z a t i o n   l a y e r s   i n   t h e   m o de l   h e l ps   i n   f a s t e r   c o n v e r ge n c e   [2 4].     A   L e a k y   Re L U   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n   w i t h   = 0 . i s   us e a f t e r   t h e   b a t c n o r m a l i z a t i o a s   gi v e n   i (1) .   A f t e r   t h e   a c t i v a t i o n,   a   m a x - po o l i n g   l a y e r   o f   2   2   w i t a   s t r i de   o i s   us e f o r   do w n - s a m pl i n g   t h e   i m a ge s .         = ( ) = { , > 0   , 0   (1)     A f t e r   t h e   l a s t   b a t c h   n o r m a l i z a t i o n   l a y e r ,   a   G l o b a l   A v e r a ge   P oo l i n (G A P l a y e r   i s   us e t o   r e duc e     t h e   num b e r   o f   t ra i na b l e   pa ra m e t e r s   i n   t h e   n e t w o r i n s t e a d   of   f l a t t e ni n i nt o   a   14 14 128   v e c t o r .   A   G A P   l a y e r   w o ul p r o duc e   o n l y   128  n o de s   b e f o r e   t h e   f i n a l   n o de ,   i c o n t r a s t   t o   25088   n o de s   i f   a   f ul l y - c o n n e c t e de n s e   l a y e r   w e r e   us e d.   B e t w e e n   t h e   G A P   l a y e r   a n t h e   o ut put   l a y e r ,   D r o po ut   l a y e r   i s   i nt r o duc e w i t   a   p r o b a b i l i t y   of   0. f o r   r e duc i n t h e   o ve r f i t t i ng  w h i l e   t r a i n i n [25] .   D r o po ut   r e gul a r i z a t i o n   i s   us e t o   m a ke   t h e   m o de l   ge n e r a l i z e   b e t t e r   by   pr e ve n t i ng  o v e r f i t t i n g,   a n i t   m a ke s   t h e   m o de l   h i g h l y   r o b us t .   T h e   s i gm o i d   f un c t i o i s   us e a s   a a c t i v a t i o n   f u n c t i o f o r   t h e   o ut put   n o de .               (a )   (b )   (c )   (d)                     (e )   (f )   (g)   (h 0     Fi gu r e   5 .   E xa m p l e s   o f   t r a i n i ng  i m a ge s ;     (a ) - ( d)   G o o qua l i t y   f un dus   i m a ge s ;   (e ) - ( h )   B a qua l i t y   f un d us   i m a ge s       3. 2 .   I m age   e n h an c e m e n t   T h e r e   a r e   t hr e e   d i f fe r e nt   c o l o r   c ha nn e l s   a v a i l a b l e   i n   t h e   R G B   i m a ge s ,   na m e l y   r e c ha nn e l ,   g r e e c h a nn e l ,   a nd  b l ue   c h a nn e l .   W e   us e   t h e   gr e e n   c ha nn e l   o f   t h e   gi v e n   f un dus   i m a ge   fo r   e xt ra c t i ng  t h e   o pt i c   di s c   a s   t h e   c r i t i c a l   a na t o m i c a l   s t r uc t u r e s   o t h e   r e t i na   l i ke   t h e   o pt i c   di s c ,   m a c ul a ,   o pt i c   n e r v e s   a r e   m o r e   c l e a r l y   v i s i b l e   i n   t h e   g r e e n   c h a nn e l   c o m pa r e t o   o t h e r   t w o   c h a nn e l s .   T h e   i n pu t   f u n dus   i m a ge   i s   s ub j e c t e t o   t w i m a ge   e nha n c e m e n t   t e c hni que s ,   n a m e l y   de - b l ur ri n g   a nd  c o n t ra s t   e nha n c e m e nt .   W e   us e   i t e r a t i v e   L uc y R i c h a r ds o n   de c on v ol ut i on   a l go ri t hm   [26 ,   27]  f o r   de - b l urri n t h e   i m a ge s ,   w h i c h   r e duc e   t h e   i n t e n s i t y   gr a d i e nt   f e a t ur e   o f   t h e   i m a ge   pi x e l s .   W e   c o n s i de r   t w o - di m e n s i o na l   g r e e n   c h a nn e l   i m a ge s   w h o s e   b r i g h t n e s s   i s   r e p r e s e n t e b y   a   f un c t i o de f i n e o n   a   r e c t a ngul a r   r e g i o n   2 .   L e t   t h e   c o nt a m i na t e i m a ge   w i t h   n o i s e   a nd  b l u r   b e   r e p r e s e n t e by   t h e   f u n c t i o n   .   L e t   t h e   f un c t i o n   ̂   r e p r e s e n t   t h e   u nk n o w n   n o i s e   a n d,   b l u r   f r e e   i m a ge   t ha t   w e   a i m   t o   r e c o ve r .   W e   a s s u m e   t ha t   t h e   f un c t i o n s     a n ̂   a r e   r e l a t e t o   e a c h   o t h e r   b y   t h e   de g ra da t i o m o de l   gi v e i t h e   (2).       ( ) = ( , )   ̂ ( ) + ( ) ,   (2)     W h e r e ,     i s   t h e   n o i s e   p r e s e n t   i t h e   c o nt a m i na t e i m a ge   .   T h e   ke rn e l     m o de l s   t h e   b l u rri n g   i t h e   i m a ge   a s   gi v e by   t h e   (3) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ut om a t e f undus   i m ag e   qual i t y   as s e s s m e nt   and   s e gm e nt a t i o of   op t i c   d i s c   us i ng     ( B har gav   B hat k al k ar )   821     ( , ) = ( , ) = ( ) , ,   (3)     F r o m   t h e   g i v e n   (2)   a n d   (3) ,   t h e   L uc y R i c h a rds o n   m e t h o fo r     w i t h   p   >   1 ,   w h e r e   p   i s   a i n t e ge i s   de f i n e i t h e   ( 4).         + 1 ( )   =   ( ) ( ) ( ) ( ) ( )   , , = 0 , 1 , . ,   (4)     T h e   c o n t ra s t   i s   a n   e s s e n t i a l   v i s ua l   p r o pe r t y   of   a n y   di gi t a l   i m a ge .   Co nt ra s t   e nha n c e m e nt   i s     a   c o m m o n l y   us e t e c hn i que   f o r   i m p r o v i n g   t h e   q ua l i t y   of   a n   i m a ge .   T h e   p r o po s e m e t h o us e s   Co n t ra s t   L i m i t e A d a pt i v e   H i st o gr a m   E qu a l i z a t i o n   (CL A H E [28,   29 t e c hn i q ue   fo r   e nha n c i n t h e   o ve r a l l   c o n t r a s t   o t h e   i m a ge .   L e t   t h e   v a r i a b l e   r   r e pr e s e n t s   t h e   gra y - l e v e l   of   a n   i m a ge   t o   be   e nh a n c e d,   T   i s   t h e   t ra n s f o r m a t i o f un c t i o n.   T h e   t r a n s f o r m e v a l ue   s   i s   g i v e n   by   (5).       = ( ) = 0 ( )   (5)     If   pr   a n ps   r e p r e s e n t   t h e   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   f un c t i o n   o r   a n s   r e s pe c t i v e l y ,   t h e n   ps   c a n   b e   ob t a i n e by   a ppl y i n g   a   s i m pl e   f o r m ul a   a s   g i v e n   i t h e   (6) .          ( ) =    ( )   | |   (6)     G i v e n   a   t ra n s f o r m a t i o f u n c t i o T ( r ),   w e   c a ge t      s o   t h a t      ( )   f o l l ow s   a l m o s t   u ni f o r m   di s t ri b ut i o n ,   w h i c r e s ul t s   i h i s t o gra m   e qua l i z e d   i m a ge .   F i gu r e   6   s h o w s   t h e   r e s ul t s   o f   i m a ge   e nha n c e m e n t .             (a )   (b )   (c )     F i gu r e   6 .   I m a ge   e nha n c e m e nt ;     (a I nput   i m a ge ;   (b De - b l u rr e g r e e n   c h a nn e l   i m a ge ;   (c Co nt r a s t - e nha n c e i m a ge       3. 3 .   Lo c al i z ati o n   o o p ti c   d i s c   u s i n I n c e p ti o n - v m od e l   W e   a r e   us i n I n c e pt i o n - v m o de l   t o   l o c a l i z e   t h e   o pt i c   di s c   i t h e   f undus   i m a ge .   T h e   m o de l   i s   t ra i n e d   o n   go o qua l i t y   f un dus   i m a ge s   o f   da t a s e t s   l i s t e d   i T a b l e   1.   F o t ra i ni n g   t h e   n e t w o r k,   w e   gi v e   t h e   r e t i na l   i m a ge   a nd  t h e   f o ur   c o o r di na t e s   o f   t h e   b o un d i n g   b o c o m pri s i n t h e   o pt i c   d i s c   i n   i t   a s   i t s   l a b e l .   T h e   b o un d i n g   bo i s   m a n u a l l y   s e l e c t e d,   a n t h e   f o ur   c oo r di n a t e s   a r e   t h e e xt ra c t e d.   F i gu r e   s h o w s   s a m pl e   e xa m pl e s   of  bo un di ng  b o x e s   l a be l e fo r   t ra i ni n g .   F o r   a n   e nha n c e f un dus   i m a ge   a s   i n pu t ,   t h e   n e t w o r o ut put s   a   pr e di c t e R O l o c a l i z i ng  t h e   o pt i c ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   8.                   (a )   (b )   (c )   (d)     F i gu r e   7 .   T r a i n i ng  I n c e pt i o n - v 3;   (a - d B o un di ng  b o l a b e l s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 088 - 87 08   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :   816   -   827   822       (a )   (b )     F i gu r e   8 .   I n c e pt i o n - v o ut put ;     (a I nput   i m a ge ;   (b P r e di c t e R O l o c a l i z i n g   t h e   o pt i c   di s c   a n d   i t s   p r e d i c t i o s c o r e   di s p l a y e d       3. 4 .   S e gm e n tati o n   o o p ti c   d i s c   u s i n G r ab C u al go r i th m   T h e   R O s e l e c t e i n   t h e   p r e v i o us   s t e m a r ks   t h e   f o r e gr o un d   a n b a c kg r o u n r e gi o n s   f o r     t h e   G r a b Cut   a l go r i t hm   t o   de t e c t   t h e   f o r e gr o u n o b j e c t .   F o l l o w i n a r e   t h e   s t e ps   e m pl o y e by   t h e   G ra b Cut   [ 30]   a l go ri t hm   t o   s e gm e n t   t h e   f o r e gr o u n d   o bj e c t ,   w h i c i s   t h e   o pt i c   di s c :   a.   Ini t i a l l y ,   e v e r y t h i n o ut s i de   t h e   R O i s   c o n s i de r e a s   s u r e   kn o w n   b a c kgr o un d ,   a nd  e v e r y t h i n i n s i de     t h e   R O i s   t a ke a s   u n k n o w n .     b.   T h e   i n i t i a l   i m a ge   s e gm e n t a t i o n   i s   pe r f o r m e by   t e n t a t i v e l y   pl a c i n g   a l l   u nk n o w n   pi xe l s   i t h e   f o r e gr o u n c l a s s   a n d   a l l   k n o w n   b a c kg r o un d   p i xe l s   i n   t h e   b a c kg r o un d   c l a s s .   c.   G a us s i a M i x t u r e   M o de l s   (G M M a r e   c r e a t e d   f o r   t h e   i n i t i a l   f o r e gr o u n a n d   b a c kgr o u n d   c l a s s e s .   d.   E a c h   p i xe l   i n   t h e   f o r e g r o un d   c l a s s   i s   a s s i g n e t o   t h e   m o s t   l i ke l y   G a us s i a c o m po n e nt   i t h e   f o r e gr o u n G M M .   S a m e   i s   do n e   w i t t h e   b a c kgr o u n d   pi xe l s   b ut   w i t t h e   b a c kgr o u n d   G M M .     e.   F r o m   t h e   p i xe l   s e t s   c r e a t e d   i t h e   p r e v i o us   s t e 4 ,   n e w   G M M s   a r e   l e a rn e d,   a nd  o l G M M s   a r e   di s c a r de d.   f.   N ow   a   gra p h   i s   b ui l t ,   a nd  t h e   G ra p h   C ut   a l go r i t hm   i s   us e t o   f i n t h e   n e w   t e n t a t i v e   c l a s s i f i c a t i o n   o fo r e gr o u n a n d   b a c kg r o un d   pi xe l s .   g.   T h e   s t e ps   4   t o   r e pe a t e un t i l   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   p r o c e s s   c o n v e r ge s .   T h e   o ut c o m e   of  t h i s   s t e i s     t h e   e xt r a c t i o o f   t h e   f o r e g r o un d   o b j e c t   i t h e   gi v e n   R O I,   w h i c h   i s   t h e   O D .   T h e   R O i n p ut   t o   t h e   G r a b Cut   a l go r i t h m   a n i t s   o u t put   a s   t h e   s e gm e n t e o pt i c   di s c   i s   s h o w n     i n   F i gu r e   9 .           (a )   (a )     F i gu r e   9 .   G ra b Cut   a l go r i t h m   o ut put .   (a )   I n p ut   i m a ge   w i t R O I;   (b O p t i c   d i s c   s e gm e nt a t i o n       3. 5 .   D e te r m i n i n g   o p ti c   d i s c   d i am e t e r     F o r   t h e   o pt i c   di s c   s e gm e n t e i t h e   p r e v i o us   s t e p,   a   c o nt o ur  i s   d ra w n   a n t h e n   a p p r o xi m a t e t o     t h e   n e a r e s t   po s s i b l e   c i r c l e .   A pp r o xi m a t i o n   t o   a   c i r c l e   i s   pe r f orm e t o   c o m put e   t h e   c e n t e r   a nd  d i a m e t e o f   O D .   T h e   di a m e t e r   o f   t h e   o pt i c   di s c   i s   f o un i n   t e r m s   o f   pi xe l s   us i n R oo t   M e a n   S qu a r e   (R M S m e t h o of  a pp r o xi m a t i o n   a s   gi v e n   b y   t h e   (7).   W e   m a t h e   c oo r di na t e s   o f   t h e   c o n t o ur s   t o   t h e   i n pu t   c o l o r   f un dus   i m a ge   t o   s h o w   t h e   s e gm e nt e o pt i c   di s c .   A l l   t h e   s t e ps   i n v o l v e i n   c ont o ur   m a ni pu l a t i o n   a n c i r c l e   a pp r o xi m a t i o n   a r e   s h o w n   i F i g u r e   10 .       2 1 ( ̇ ) 2 2 = 1   (7)     W h e r e   D i s   t h e   a r e a   o f   o pt i c   di s c   a n d   D 2   i s   t h e   pe r i m e t e r   o t h e   o pt i c   di s c .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ut om a t e f undus   i m ag e   qual i t y   as s e s s m e nt   and   s e gm e nt a t i o of   op t i c   d i s c   us i ng     ( B har gav   B hat k al k ar )   823         (a )   (b )   (c )     F i gu r e   10 .   F i n di ng  t h e   d i a m e t e o f   t h e   o pt i c   di s c ;   B l a c do t   re pr e s e n t s   t h e   c e nt e r   o f   o pt i c   di s c ;     (a Co n t o u r   f o r   f o r e g r o un d   o b j e c t   (b Co n t o ur  a p p r o xi m a t e t o   c i r c l e     (c S e gm e nt e o pt i c   d i s c   i t h e   o r i g i n a l   i n pu t   i m a ge       4.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   T h e   c o n f us i o n   m a t r i p a r a m e t e r s   a r e   us e t a s s e s s   t h e   pe r f o r m a n c e   of  i m a ge   qua l i t y   a s s e s s m e n t   n e t w o r o n   t hr e e   r e t i na l   t e s t   da t a b a s e s .   T h e s e   pa r a m e t e r   va l ue s   a r e   gi v e n   i n   T a b l e   2.   T h e   pa r a m e t e r s   a r e   de f i n e a s   f o l l ow s :       T r ue - P os i t i v e   ( T P ) :   F undus   i m a ge   qu a l i t y   i s   go o d,   a n d   t h e   n e t w o r c l a s s i f i e i t   a s   go o qua l i t y   i m a ge .     T r ue - Ne ga t i v e   ( T N) :   F un dus   i m a ge   qua l i t y   i s   b a d,   a n d   t h e   n e t w o r c l a s s i f i e s   i t   a s   b a qu a l i t y   i m a ge .     F al s e - P os i t i v e   ( F P ) :   F un d us   i m a ge   qu a l i t y   i s   b a d,   b ut   t h e   n e t w o r c l a s s i f i e s   i t   a s   go o qua l i t y   i m a ge .     F al s e - Ne g at i v e   ( F N) :   F un dus   i m a ge   qua l i t y   i s   go o d,   b ut   t h e   n e t w o r c l a s s i f i e s   i t   a s   b a d   qu a l i t y   i m a ge .       T a b l e   2 .   Co n f us i o n   m a t r i x   p a r a m e t e r s   D a t a b a s e   N a m e   N u m b e r   o I m a g e s   (G o o d   q u a l i t y   +   Ba d   q u a l i t y )   TP   TN   FP   FN   D RIV E   4 0   (3 7 + 3 )   37   3   0   0   CH A S E - DB   2 8   (2 2 + 6 )   22   5   1   0   H RF   4 5   (4 2 + 3 )   42   2   1   0       T a b l e   l i s t s   t h e   a c c u r a c y   o f   c l a s s i f i c a t i o n e t w o r f o r   t h e   t hr e e   f un dus   t e s t   d a t a b a s e s   w i t h   r e s pe c t   t o   fo ur   e v a l ua t i o n   m e t r i c s ,   n a m e l y   Re c a l l ,   P r e c i s i o n,   A c c ur a c y ,   a n d   M i s c l a s s i f i e P o r t i o n   (M P ) .     =     +    ;    =     +  ;    =    +   +  +  +  ;    =    +   +  +  +        T a b l e   3 .   C l a s s i f i c a t i o a c c ura c y   D a t a b a s e   N a m e   Re c a l l   A c c u ra c y   P re c i s i o n   M P   D RIV E   100%   100%   100%   0%   CH A S E - DB   100%   9 6 . 4 %   9 5 . 6 %   3 . 6 %   H RF   100%   9 7 . 8 %   9 7 . 7 %   2 . 2 %       T h e   pr o po s e m e t h o a c h i e v e a   s uc c e s s   r a t e   o 98. 72% ,   99. 21%  a nd  96. 43%  o n   D R IO N S - D da t a b a s e ,   D R IS T I - G S   da t a b a s e ,   a n R IM - O N E   da t a b a s e   r e s pe c t i v e l y   fo r   t h e   o pt i c   di s c   s e gm e n t a t i o n.     T h e   e v a l ua t i o n   m e t r i c   us e i s   a v e r a ge   I n t e r s e c t i o n   O v e r   U ni o n   (IO U [3 1 ] ,   a n F - S c o r e   i s   g i v e n   by   t h e   (8)   a n (9)  r e s pe c t i v e l y .   T h e   s e gm e n t a t i o n   pe r f o r m a n c e   o t h e   pr o po s e m e t h o w i t h   o t h e r   e xi s t i ng  m e t h o ds   i s   s um m a r i z e i n   T a b l e   4.   T h e   s e gm e nt a t i o n   o f   o pt i c   di s c   i f un dus   i m a ge s   of   di ff e r e n t   da t a b a s e s   i s   s h o w n     i n   F i gu r e   11 .       ( , ) = | | | |   (8)     W h e r e   A   a n d   B   a r e   b i n a r y   v e c t o r s   r e pr e s e nt i ng  t h e   g r o u n t rut h   a n d   p r e di c t e m a s k ,   r e s pe c t i v e l y .     F - s c or e   =   2 .      +    (9)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 088 - 87 08   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2020  :   816   -   827   824   T a b l e   4 .   S e gm e n t a t i o a c c ura c y   i n   t e rm s   o f   J a c c a r d   i nde (J )   a n d   F - s c o r e   (F ).     -   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   r e s ul t   n o t   r e po r t e d   A u t h o r   T y p e   D RIO N S - DB   D RIS H T I - GS   RIM - O N E   v . 3   M a n i n i s   e t   a l .   [1 6 ]   J     8 9 . 0   -   8 9 . 0   S e v a s t o p o l s k y   [1 7 ]   J     8 9 . 0   7 5 . 0   8 9 . 0   A q u i n o   e t   a l .   [3 2 ]   F   J   -   9 3 . 2   8 6 . 1   9 0 . 1   8 4 . 2   Ch e n g   e t   a l .   [3 3 ]   F   J   -   8 9 . 2   8 2 . 9   8 9 . 2   8 2 . 9   J o s h i   e t   a l .   [3 4 ]   F   J   -   9 6 . 0   9 0 . 1   9 3 . 1   8 8 . 0   Z i l l y   e t   a l .   [3 5 ]   F   J   -   9 7 . 3   9 1 . 4   9 4 . 2   8 9 . 0   O u a p p r o a c h       F   J   9 3 . 4   9 1 . 2   9 3 . 7   9 3 . 2   9 4 . 8   9 1 . 5           F i gu r e   11 .   O p t i c   di s c   s e gm e n t a t i o n   i n   pub l i c   d a t a b a s e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ut om a t e f undus   i m ag e   qual i t y   as s e s s m e nt   and   s e gm e nt a t i o of   op t i c   d i s c   us i ng     ( B har gav   B hat k al k ar )   825   F i gu r e   12  s h o w s   t h e   c a s e s   w h e r e   t h e   pr e c i s e   s e gm e n t a t i o n   of   o pt i c   di s c   h a s   f a i l e d.   T h i s   i s   m a i n l y   due   t o   t h e   u n e v e n   di s t r i b ut i o n   o f   pi xe l s   i n   t h e   O D   r e gi o n   w hi c h   t h e   G a r b Cut   a l go ri t hm   w a s   una b l e   t s e gm e n t   a s   t h e   f o r e g r o un d   o b j e c t   a c c ur a t e l y .       In p ut   i m a ge     CH A S E - D B   1     D IA R E T D B   0     D IA R E T D B   1           O pt i c   d i s c   l o c a l i z a t i o n                 O pt i c   d i s c   s e gm e n t a t i o n   a n d   i t s   c e n t r e   de t e c t i o n           F i gu r e   12 .   F a i l u r e   i p r e c i s e   o pt i c   d i s c   s e gm e nt a t i o n       5.   C O N C LU S I O N   T h e   p r o po s e m e t h o l o c a t e s   a n s e gm e n t s   t h e   o pt i c   di s c   w i t h   hi g h e r   a c c ura c y   a n d   f i n ds     i t s   di a m e t e r   i rr e l e v a nt   o f   i t s   po s i t i o a n d   i t s   o r i e n t a t i o n   i n   t h e   r e t i na l   i m a ge s .   T h e   us a ge   o f   i m a ge   qu a l i t y   a s s e s s m e n t   n e t w o r h e l ps   i n   di s c a r d i n t h e   r e t i n a l   i m a g e s   o b a qua l i t y   a n h e n c e   fo c us e s   o n l y   o n     t h e   goo qua l i t y   i m a ge s .   T h e   e ff i c i e n c y   of   In c e pt i o n   v - n e t w o r t o   de f i n e   t h e   R O i n   c o m b i n a t i o n   w i t h     t h e   G ra b Cut   a l go ri t hm   f o r   o bj e c t   s e gm e n t a t i o n   i s   e xpl o i t e fo r   t h e   f i r s t   t i m e   t o   p r e c i s e l y   s e gm e n t   t h e   o pt i c   di s c   i n   c o l o r   f un dus   i m a ge s .   T h e   pr o po s e m e t h o o ut pe r f o r m s   s e v e r a l   e xi s t i ng  m e t h o ds   fo r   f un dus   IQ A   a n O D   s e gm e nt a t i o n.       A C K N O WL ED G E M EN TS   W e   s i n c e r e l y   t h a n K a s t u r b a   M e di c a l   Co l l e ge   (K M C),   M a ni pa l ,   I n d i a ,   f o r   pr o v i di n t h e   r e qui r e d   f un dus   i m a ge s   f o r   o ur   e xpe r i m e nt a t i o n.   W e   a l s o   t ha n M a ni pa l   A c a de m y   o f   H i gh e r   E duc a t i o n   (M A H E fo r   t h e   f i n a n c i a l   s uppo rt   a n t h e   r e s o ur c e s   pr ov i de dur i ng  o ur   r e s e a r c h   w o r k.   O ur   s i n c e r e   t ha n ks   t o     t h e   D e pa r t m e nt   o f   Co m put e r   S c i e n c e   &   E n g i n e e r i ng,   M a ni pa l   I n s t i t ut e   o f   T e c h n o l o g y ,   M a n i p a l ,   I ndi a ,   f o r   t h e   gui da n c e   a nd  t e c hni c a l   s uppo rt   p r o v i de d.       R EF ER EN C ES   [ 1]   Y .   C .   T h a m ,   e t   a l . ,   " G l o ba l   pr e v a l e nc e   o f   g l a uc o m a   a nd  p r o j e c t i o ns   o f   g l a uc o m a   bur d e t h r o ug 2040:     A   s y s t e m a t i c   r e v i e w   a nd   m e t a - a n a l y s i s , : "   O pht hal m ol ogy ,   v o l .   121 ( 11) ,   pp.   2 081 - 209 0,   20 14.   [ 2]   A .   A l m a z r o a ,   e t   al . ,   " O pt i c   di s c   a nd  o pt i c   c up  s e g m e nt a t i o m e t ho do l o g i e s   f o r   g l a uc o m a   i m a g e   de t e c t i o n:     A   s ur v e y , "   J.   O p ht h al m o l o gy ,   2 015 .   [ 3]   H .   A .   Q ui g l e y   a nd  A .   T .   B r o m a n,   " T he   num be r   o f   pe o pl e   w i t g l a uc o m a   w o r l dw i de   i 2010  a n 2020 , "   B r i t i s J .   O pht h al m o l og y ,   v o l .   90( 3) ,   pp.   2 62 2 67 ,   2 006 .   [ 4]   T hy l e f o r s   B ,   e t   a l . ,   " G l o ba l   da t a   o b l i ndn e s s , "   B ul l   W or l H e al t h   O r gan i z a t i on ,   v o l .   73 ( 1) ,   pp .   115 - 21 ,   1995 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.