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 .   767~ 7 77   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 1 . pp767 - 7 77             767       Jou 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   U n i f i e d   a d a p t i v e   f r a m e w o r k   f o r   c o n t r a st   e n h a n c e m e n t     o f   b l o o d   v e sse l s       P e ar l   M ar y   S . Th an i k ai s e l v an   V .   S c hoo l   o f   E l e c t r o ni c s   E ng i n e e r i ng ,   V e l l o r e   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy ,   I ndi a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J ul   5 ,   201 8   R e v i s e S e p   13 ,   20 19   A c c e pt e S e p   27 ,   20 19       I n f o r m a t i o a bo ut   b l o o d   v e s s e l   s t r uc t ur e s   i nf l ue nc e s   a   l o t   o f   di s e a s e s   i n     t he   m e d i c a l   r e a l m .   T h e r e f o r e ,   f o r   pr o pe r   l o c a l i z a t i o o f   bl ood  v e s s e l s ,     i t s   c o nt r a s t   s ho ul be   e n ha nc e p r o pe r l y .   S i nc e   t he   b l o o v e s s e l s   f r o m   a l l     th e   m e d i c a l   a ng i o - i m a g e s   ha v e   a l m o s t   s i m i l a r   p r o pe r t i e s ,   a   un i f i e d   a pp r o a c f o r   t he   c o nt r a s t   e n ha nc e m e nt   o f   bl o o v e s s e l   s t r uc t ur e s   i s   v e r y   us e f ul .     T hi s   pa p e r   a i m s   t o   e nh a nc e   t he   c o nt r a s t   o f   t h e   bl o o v e s s e l s   a s   w e l l   a s     t he   o v e r a l l   c o nt r a s t   o f   a l l   t he   m e d i c a l   a ng i o - i m a g e s .   I t h e   p r o po s e m e t ho d,   i ni t i a l l y ,   t he   v e s s e l   pr o ba bi l i t y   m a i s   e x t r a c t e us i ng   he s s i a e i g e na na l y s i s .   F r o m   t he   m a p,   v e s s e l   e dg e s   a nd  t e xt u r e s   a r e   de r i v e a nd  s um m e a t   e v e r y   pi xe l   l o c a t i o t o   f r a m e   a   un i qu e   f r a c t i o na l   d i f f e r e n t i a l   f unc t i o n.   T h e   r e s ul t i ng   f r a c t i o na l   v a l u e   f r o m   t he   f unc t i o g i v e s   o ut   t he   m o s t   o pt i m a l   f r a c t i o na l   o r de r   t ha t   c a be   a dj u s t e t o   i m pr o v e   t he   c o nt r a s t   o f   bl oo v e s s e l s   by   c o nvo l v i ng  t he   i m a g e   us i ng   G r unw a l d - L e t ni ko v   ( G - L )   f r a c t i o na l   di f f e r e nt i a l   ke r ne l .     T he   v e s s e l   e nh a nc e i m a g e   i s   G a us s i a f i t t e a n c o nt r a s t   s t r e t c he t o   g e t   o v e r a l l   c o nt r a s t   e nh a nc e m e n t .   T h i s   m e t ho o f   e nha nc e m e n t ,   w he a ppl i e t o   m e di c a l   a ng i o - i m a g e s   s uc a s   t h e   r e t i na l   f undu s ,   C o m pu t e r i s e T o m og r a phy   ( C T ) ,   C o r o na r y   A n g i og r a phy   ( C A )   a nd  D i g i t a l   S ub t r a c t i o A ng i og r a phy   ( D S A ) ,   h a s   s ho w n   i m pr o v e pe r f o r m a nc e   v a l i d a t e by   t he   pe r f o r m a nc e   m e t r i c s .   Ke y w or d s :   Co n t ra s t   E dge s   F r a c t i o na l   di f f e r e n t i a l   H e s s i a e i ge na na l y s i s   T e xt u r e s   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 :   T h a ni k a i s e l v a n   V .   S c h o o l   of   E l e c t r o n i c s   E ngi n e e r i n g ,   V e l l o r e   I n s t i t u t e   o f   T e c hn o l o g y ,   V e l l o r e ,   I ndi a .   E m a i l :   t ha n i k a i s e l v a n@ v i t . a c . i n       1.   I N TR O D U C TI O N     N ow a da y s ,   a   l o t   o f   di s e a s e s   a r e   c l o s e l y   c o n n e c t e w i t h   t h e   di s o r de r s   i n   t h e   b l o o v e s s e l s   s u c h   a s   D i a b e t i c   R e t i n o pa t h y   (D R [1],   h y pe r t e n s i o n ,   c a r di o v a s c ul a r   [2]  a n c e r e b r o v a s c ul a r   d i s o r de r s ,   a n s o   o n.   T h e   m a nua l   m a r k i n o f   b l oo ve s s e l s   a f t e r   i m a ge   a c qui s i t i o n   i n   t h e   p r e s e n c e   o f   l ow   c o n t r a s t   i s   a   t e di o us   pr o c e dur e   t ha t   c a l l s   f o r   t ra i ni n a n d   e xpe rt i s e   [3] .   R o b u s t   s e gm e nt a t i o o f   ve s s e l   s t ruc t u r e s   c o un t s   o n   pr o f i c i e n t   i m a ge   p r e - p r o c e s s i n [ 4]  m e t h o ds   t ha t   e nha n c e   t h e   c o n t ra s t   o f   b l oo v e s s e l s ,   r e m o v e s   n o i s e   [5],   e l ude s   n on - l i n e a i l l u m i na t i o n ,   hi g h l i g ht s   na rr o w / s m a l l   v e s s e l s ,   r e t a i n s   b a c kg r o un d   t e xt u r e   e t c .     V a r i o us   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   m e t h o ds   a r e   us e ove t h e   y e a r s   s t a r t i n f r o m   hi s t o gra m     e qua l i z a t i o n   [ 6].   T h e n ,   A d a pt i v e   H i s t o gr a m   E qu a l i z a t i o (A H E i s   i nt r o duc e t ha t   us e s   i n put / o ut put   t r a n s f o r m a t i o n s   t o   a da p t i v e l y   c h a n ge   t h e   i m a ge   c o n t ra s t   i n   a c c o r da n c e   w i t h   t h e   s pa t i a l   a t t r i b ut e s .   S i n c e   it  i m po s e s   pr o b l e m s   s uc h   a s   n o i s e   a m p l i f i c a t i o n   a nd  o v e r   e n ha n c e m e nt ;   c o n t ra s t   i s   l i m i t e d   by   s e t t i n a   c l i p   l i m i t   w i t hi n   t h e   l o c a l   h i s t o gra m   i Co nt r a s t   L i m i t e A da pt i v e   H i s t o gr a m   E qu a l i z a t i o n   (CL A H E [7].   E v e n   t h o ug h   c o nt r a s t   i s   e nha n c e d,   b ri g h t n e s s   i s   n o t   p r e s e r v e d,   a n d   t h e   de t a i l s   i m i n o r   g r a y   l e ve l s   a r e   l o s t M e a n   b ri g ht n e s s   w a s   pr e s e r v e i n   B i - H i s t o gr a m   E qua l i z a t i o n   (B BH E b ut   n o t   t h e   o r i g i n a l   b ri g h t n e s s   [8].   B i l a t e r a l   f i l t e r   [ 9]  i s   r a r e l y   us e t o   i m p r o v e   i m a ge   c o n t r a s t .   B ut   t o   c l e a r l y   p o r t r a y   t h e   s m a l l   b l o o ve s s e l s   a n t o   a c h i e v e   s uppr e s s i o n   o f   n o n - v a s c ul a r   s t r uc t u r e s ,   t h e   b i l a t e r a l   f i l t e r   w a s   m o di f i e by   i n t r o duc i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   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  :     76 7   -   7 77   768   t h e   ve s s e l n e s s   di ffe r e n c e   ob t a i n e f r o m   f r a ngi   f i l t e r   [10]  i pl a c e   of  t h e   i n t e n s i t y   di ff e r e n c e   i n   t h e   s e c o n G a us s i a n   ke rn e l .   It   ga v e   i m p r o v e c o n t ra s t   w h e n   t e s t e o n   t h e   r e t i na l   f un dus   i m a ge   a nd  c e r e b r a l   D S A   i m a ge   [11].   T o   i m p r o v e   t h e   c o n t r a s t   o b l oo v e s s e l s   a n d   t o   r e m ov e   n o i s e   i n   t h e   m e di c a l   a ngi o - i m a ge s ,   hi s t o gra m   e qua l i z a t i o w a s   c o m b i n e w i t f i l t e r s   s uc h   a s   G a us s i a n   f i l t e ri n g   t e c hni que s   [ 12,   13] .     L a t e r,   e nha n c e m e nt   us i n d i f fe r e nt i a l   f un c t i o n s   [14]  g a i n e i n t e r e s t .   G - L   de f i n i t i o n   ke rn e l   w i t   t h e   f r a c t i o na l   di f f e r e n t i a l   f un c t i o n   a d a pt i v e l y   i m p r o v e t h e   c o n t ra s t   o f   t h e   e dge s   i t h e   m e di c a l   i m a ge   [15] .     It   a l s o   s h o w e t o   h a v e   go o c o n t ra s t   a n d   h i g h e e nt r o p y   v a l ue s   fo r   f i v e   di ff e r e n t   m e di c a l   i m a ge s .   I t   w a s   a b l e   t o   pr e s e r v e   t h e   t e xt u r e   a s   w e l l   a s   s i m i l a r   r e g i o n s   i n   t h e   i m a ge   b ut   o pt i m a l   t hr e s h o l s e l e c t i o i s   n o t   r o b us t .   H i gh   b oo s t   f i l t e r i ng  a l s o   i m p r o v e s   t h e   c o n t ra s t   a nd  s ha r p ne s s   of   t h e   r e t i na l   f un dus   i m a ge   w i t h   ke rn e l   s i z e   21× 21 ,   b ut   i t   po o r l y   pr e s e r v e s   t h e   e dge s   [16] .   T o h a t   t r a n s f o r m   w i t m u l t i pl e   s i z e s t ruc t u r i ng  e l e m e n t s   [17]   e nh a n c e s   t h e   v e s s e l   c o n t ra s t   b y   a ddi n g   t h e   b ri g h t   f e a t ur e s   f r o m   w h i t e   t o h a t   t ra n s f o r m   a n n e gl e c t i ng    t h e   di m   f e a t u r e s   f r o m   b l a c t o h a t   t ra n s f o r m   t o   t h e   o r i g i na l   g ra y s c a l e   i m a ge .   H e r e   t h e   c h o i c e   o f   v a r i a b l e   s i z e s t r uc t u ri n g   e l e m e nt s   po s e s   a   p r o b l e m   i n   t h e   p r o pe r   e nha n c e m e nt   o f   t h e   a n gi o g r a m   i m a ge s .   A   t w o - a xi s   P r i n c i pl e   Co m po n e nt   A na l y s i s   (P CA b a s e c o r o n a r y   a ng i o gr a m   e nha n c e m e nt   r e duc e s   n o i s e   a s   w e l l   a s   pr e s e r v e s   t h e   b l oo v e s s e l s .   O n e   a xi s   i s   s e t   f o r   ve s s e l s   e x t r a c t e f r o m   t h e   f r a n gi   f i l t e r   a nd  t h e   o t h e r   f o r     t h e   b a c kgr o un d   t ha t   is   s e pa ra t e l y   e nh a n c e i n   t h e   P CA   do m a i n .   H e r e ,   t h e r e   i s   n o   c l e a r   m e n t i o n   o f   s e t t i n   t h e   t hr e s h o l f o r   b o t t h e   v e s s e l s   a n b a c kg r o u n [ 18] .   G e n e ra l l y ,   c o n t ra s t   e nh a n c e m e n t   s h o ul d   b e   s i m pl e   a nd  l e s s   c o m pl e a s   t h i s   i s   a   p r e p r o c e s s i n g     s t e [19].   A l s o ,   i t   s h o ul b e   a da pt i v e   t a l l   i m a ge s   ob t a i n e f r o m   v a r i e i m a ge   s o ur c e s   w i t h   s i m i l a r   pr o pe rt i e s .   A l l   t h e   a b o ve   m e n t i o n e e xi s t i n m e t h o ds   w e r e   c a pa b l e   t o   e n ha n c e   t h e   c o n t ra s t   o nl y   o n   s pe c i f i c   i m a ge   s o ur c e s .   H e n c e ,   i t   i s   t i r e s o m e   a n t i m e - c o n s um i n g   t o   us e   v a ri e pr e p r o c e s s i n m e t h o ds   fo r   b l o od   v e s s e l s   ob t a i n e f r o m   m ul t i pl e   s o u r c e s   s uc h   a s   t h e   re t i n a l   f undu s ,   l u n g ,   c o r o n a r y   a nd  c e r e b r u m .   T h e r e f o r e ,   de s i gni n a   u ni f i e a da p t i v e   f r a m e w o r fo r   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   o f   b l oo ve s s e l s   i s   s i gn i f i c a nt .   F r o m   t h e   l i t e r a t u r e ,   i t   i s   f o un d   t ha t   t h e   f r a c t i o n a l   d i f fe r e nt i a l   b a s e e nh a n c e m e n t   i s   p r o f i c i e n t   e n o ug t o   e nh a n c e   t h e   c o n t r a s t   [20 ,   21]  a s   w e l l   l e a ve   t h e   s i m i l a r   pi xe l   r e gi o n s   u n a l t e r e i n   t h e   i m a ge s   ob t a i n e f r o m   m ul t i p l e   s o ur c e s .   T h us ,   i n   t h i s   pa pe r,   a   n o v e l   un i f i e a da pt i v e   f r a c t i o na l   di f f e r e n t i a l   f un c t i o n   f o r   t h e   c o n t ra s t   e nh a n c e m e n t   i s   f ra m e w i t h   t h e   a i d   o f   e dg e   a nd  t e xt u r e   s m oo t h e i n f o r m a t i o n   o b t a i n e f r o m   t h e   v e s s e l n e s s   m e a s u r e .   E dge   a n t e xt u r e   i n f o r m a t i o n   a s s o c i a t e w i t h   t he   v e s s e l n e s s   m e a s ur e   i s   c h o s e n   s i n c e   f r a c t i o na l   di f fe r e nt i a l s   a r e   p r o v e t o   h i g hl i g ht   t h e   e dge s   a n d   p r e s e r v e   t h e   t e xt u r e s   [22 ].   T hi s   f un c t i o n   w h e f e t   t h e   G - L   ke rn e l   gi v e s   o ut   t h e   o pt i m a l   f r a c t i o na l   o r de t o   e n ha n c e   t h e   c o n t ra s t   o f   t h e   b l o o ve s s e l s .     T h e   p r o m i n e n t   a dv a n t a ge   i f ra m i n t h e   di f f e r e n t i a l   f un c t i o n   i s   t ha t   i t   e v a de s   t ri a l   a nd  e rr o r   m e t h o ds   s uc h   a s   s i ngl e / m ul t i l e v e l   t hr e s h o l d i n [ 23,   24]  o r   c e rt a i a r e a   f e a t u r e s .   F u rt h e r ,   t h e   b l o o v e s s e l   c o n t ra s t   e nha n c e d   i m a ge   i s   h i s t o g r a m   s t r e t c h e us i n g   G a us s i a n   f i t t i n g   t o   e nh a nc e   t h e   o v e r a l l   c o n t ra s t .     T h e   p r o po s e m e t h o us e s   t h e   m e di c a l   a n g i o - i m a ge s   f r o m   t h e   r e t i n a l   f un d us ,   CA ,   C T   o f   l un a n d   D S A   of   t h e   b r a i n   a s   i t s   i n pu t .   T h e   r e s ul t i ng  i m a ge s   a f t e a p p l y i n t h e   p r o po s e m e t h o a r e   f o un d   t o   i m p r o ve   t h e   c o n t r a s t   o f   t h e   b l o o ve s s e l s   a s   w e l l   t h e   c o n t ra s t   of   t h e   e n t i r e   i m a ge .   T hi s   m e t h o o f   c o n t r a s t   e nh a n c e m e n t   i s   pr o v e pr o m i s i n b y   a na l y z i n t h e   e nha n c e i m a ge s   us i n t h e   pe r c e pt i v e   a n qu a n t i t a t i v e   a n a l y s i s   i t h e   d i s c us s i o n   s e c t i o n.       2.   P R O P O S ED   M ETH O D   In   t hi s   pa pe r ,   a   u ni v e r s a l   a d a pt i v e   f r a m e w o r i s   de s i gn e t o   e n ha n c e   t h e   c o n t r a s t   o f   b l o o d   v e s s e l s ,   pr e s e r v e   b a c kgr o un t e xt u r e s   a n s i m i l a r   pi xe l   r e gi o n s .   It   i s   t e r m e u n i v e r s a l   a s   i t   c a n   a b l y   e n ha n c e   t h e   b l oo d   v e s s e l   s t r uc t u r e s   i n   m e di c a l   i m a ge s   r e t r i e v e f r o m   m ul t i pl e   i m a g i n m o da l i t i e s .   A da pt i v e   r e fe r s   t o   t h e   f a c t   t h a t   t h e   v e s s e l   a n n o n - v e s s e l   pi xe l s   i a i m a ge   a r e   p r o c e s s e s e pa r a t e l y .   H e r e ,   w e   e xpl o i t   t h e   m e r i t s   o h e s s i a e i ge na na l y s i s ,   a da p t i v e   f r a c t i o na l   di f f e r e n t i a l   f un c t i o n ,   G - L   ke rn e l ,   a n d   h i s t o g r a m   f i t t i n t o   a c hi e v e   t h e   c o n t r a s t   e nha n c e m e nt .   T h e   p r o po s e a l go r i t h m i c   w o r kf l ow   i s   de pi c t e a s   a   b l o c k   di a g r a m   i n   F i gu r e   1 .   T h i s   s e c t i o n   e xpl a i n s   t h e   F i gu r e   i n   de t a i l .   F r o m   F i g u r e   1,   i t   i s   c l e a t ha t   t h e   g ra y s c a l e   i m a ge   i s   us e a s   t h e   i n pu t   o r   j us t   t h e   g r e e pl a n e   i s   e xt ra c t e i n   c a s e   i f   t h e   i n p ut   F (x , y i s   a n   R G B   i m a ge .   B l oo v e s s e l   pr o b a b i l i t y   m a i s   o b t a i n e us i n   t h e   v e s s e l n e s s   m e a s ur e   f r a m e f r o m   h e s s i a n   e i ge na n a l y s i s .   V e s s e l n e s s   m e a s ur e   V σ (x, y us e s   t h e   e i ge n v a l ue s   λ 1   a nd   λ c o m p ut e f r o m   t h e   H e s s i a n   m a t ri a t   e v e r y   pi xe l   l oc a t i o n.   H e s s i a n   m a t ri x   i s   o b t a i n e by   c o n v o l v i n e ve r y   pi xe l   i n   t h e   i n pu t   i m a ge   w i t h   t h e   s e c o n o r de r   de ri v a t i v e s   of   t h e   G a us s i a n   f i l t e r.   V e s s e l   pr o b a b i l i t y   m a V (x, y c a l c ul a t i o i s   g i v e n   i (1) ,   (2 a n d   (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       U ni f i e d   adap t i v e   f r am e w or k   f or   c o nt r as t   e nhan c e m e nt   of   bl o od  v e s s e l s   ( P e ar l   Mar y   S)   769   o t h e r w i s e e e y x V c s r ), 1 ( 0 , 0 ) , ( 2 2 2 2 2 2     (1)     2 1 r 2 2 2 1 s , 2 ) m a x ( s c ,   β = 0 . 5             (2)     W h e r e   p a ra m e t e r s   β   a nd  c   a r e   t h e   w e i ghi n f a c t o r s ,   r   d e n o t e s   t h e   de v i a t i o n   f r o m   a   b l o b - l i ke   s t ruc t u r e   a n s   de n o t e s   t h e   h e s s i a n   n o r m   t ha t   d i f fe r e nt i a t e s   be t w e e n   v e s s e l   pi xe l s   a n t h e   b a c kgr o u n d.     T h e   r e s ul t i n g ra y s c a l e   i m a ge ,   V (x , y w i l l   b e   i n   t h e   r a nge   [0,   1].   T o   i de n t i fy   t h e   ve s s e l   s t r uc t u r e s   w i t h   v a r i e d   di a m e t e r s ,   t h e   v e s s e l n e s s   m e a s ur e   V σ (x, y )   i s   c o m put e a t   s c a l e s   ra n gi ng  f r o m   0 . t o   b ut   i t s   m a x i m um   v a l ue   i s   r e t a i n e d.       ) , ( m a x ) , ( m a x m i n y x V y x V         (3)     T h e   r e s ul t i n g ra y s c a l e   i m a ge   c o n s i s t s   of   bo t h   t h e   s m a l l   a n l a r ge   v e s s e l   pi xe l s .   T h e   m a j o r   di s a dv a n t a ge   o f   t h i s   a pp r o a c h   i s   t ha t   i t   i s   i nh e r e nt l y   l o c a l   a nd  i t   n e v e r   c o n s i de r s   i t s   n e i g h b o r i ng   v e s s e l   e v i de n c e   [25].   T h e r e f o r e ,   t h e   n e i g h b o r i n g   pi xe l   i n t e n s i t i e s   o f   v e s s e l s   a r e   a l s o   c o n s i de r e i t h i s   pa pe r.           F i gu r e   1 .   B l o c di a g r a m   o f   t h e   p r o po s e m e t h o d       2. 1 .   G - L   ad ap ti v e   f r a c ti o n al   d i ffe r e n t i al   k e r n e l   F r a c t i o na l   d i f fe r e n t i a l s   [26]  a r e   s upe r i o r   t o   i nt e ge r   di ff e r e n t i a l s   w h e n   i t   c o m e s   t o   i m a ge   e nh a n c e m e n t   a s   i t   c a n   i m p r o ve   t h e   hi g h - f r e que n c y   i m a ge   c o n t r a s t   w h i l e   p r e s e r v i n g   l o w - f r e que n c y   i n f o r m a t i o n   i n   i m a ge s   [27].   G r u n w a l d L e t ni ko v   (G - L )   de fi n i t i o n   b a s e ke r n e l   i s   a do pt e i n   t h i s   pa pe r   t o   a dj us t   t h e   f r a c t i o na l   o r de r   o f   t h e   m e di c a l   i m a ge   a da p t i v e l y .   A c c o r di n t o   t h e   G - L   de f i n i t i o n,   t h e   q - o r de f r a c t i o na l   d i f fe r e nt i a t i o n   o f   a   1D   s i g na l   f (t w i t e qua l   i n t e r v a l s   i s   e xp r e s s e i (4)     ) ( ) 1 ( ! ) 1 ( . . . . . ) 2 ( 2 ) 1 )( ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( d q n t f n q n q t f q q t f q t f dt t f q   (4)     S i m i l a rl y ,   fo r   t h e   v e s s e l n e s s   i m a ge   V (x, y w i t h   e qua l   n e i g h b o r i n g   di s t a n c e ,   t h e   b a c k w a r d i f fe r e n c e   of   q - o r de f ra c t i o na l   di f f e r e n t i a l   o n   t h e   n e ga t i v e   a n d   y - a xe s   i s   gi v e n   a s   f o l l o w s :     ) , ( ) 1 ( ! ) 1 ( . . . ) , 2 ( 2 ) 1 )( ( ) , 1 ( ) ( ) , ( ) , ( y n x V n q n q y x V q q y x V q y x V dx y x V d q   (5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   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  :     76 7   -   7 77   770   ) , ( ) 1 ( ! ) 1 ( . . . ) 2 , ( 2 ) 1 )( ( ) 1 , ( ) ( ) , ( ) , ( n y x V n q n q y x V q q y x V q y x V dy y x V d q   (6)      It   i s   o b v i o us   i n   (5)   a n d   (6)  t h a t   t h e   f i r s t   c o e f f i c i e n t   o f   t h e   i m a ge   V (x, y i s   a n i t   i s   a   c o n s t a nt   w h e r e a s   t h e   r e m a i ni n g   c o e ff i c i e n t s   de pe n d   o n   t h e   f r a c t i o na l   o r de r   q .   H e n c e ,   t h e   t o t a l   s um   o f   a l l     t h e   c o e ff i c i e n t s   i (5)   a n d   (6)   i s   n o n z e r o   a s   i s   o ppo s e t o   i nt e ge r   di f f e r e n t i a l s .   A l s o   i a r e a s   o f   gr a d ua l   c h a nge s   i n   t h e   s l o pe ,   f r a c t i o na l   di f f e r e n t i a l s   ha v e   a   s pe c i f i c   v a l ue   t ha t   i s   n e i t h e r   z e r o   n o r   a   c o n s t a nt   w h e r e a s   i n   i nt e ge r   d i f f e r e n t i a l s   i t   i s   a   c o n s t a n t .   I s i m i l a r   p i xe l   r e gi o n s ,   f ra c t i o na l   di f f e r e n t i a l s   g r a du a l l y   v a r y   f r o m     a   s pe c i f i c   v a l ue   t o   z e r o   w h e r e a s   i n   i n t e ge r   di f f e r e n t i a l   i t   i s   z e r o .   T h e r e fo r e ,   i t   i s   p r o v e n   t h a t   f ra c t i o na l   di f fe r e nt i a l s   e nha n c e   t h e   e dge   r e l a t e i n f o r m a t i o n,   p r e s e r v e s   t h e   t e xt u r e   r e l a t e i n f o r m a t i o n   w h i l e   l e a v i ng    t h e   s m oo t h   r e gi o n s   u n d i s t u r b e d.   By   l e a v i n t h e   s m o o t h   r e gi o n s   u n a l t e r e d,   t h e   b a c kgr o u n n o n - v e s s e l   s t ruc t u r e s   r e m a i n   t h e   s a m e   w h i c h   i s   a n   a dv a nt a ge   o v e r   c l a s s i c a l   e nha n c e m e nt   a pp r o a c h e s .   B a s i c   ke rn e l s   a n y   o b t a i n e f r o m   (5)  a n (6)  a r e   g i v e n   i n   (7).   G - L   f r a c t i o n a l   di f f e r e n t i a l   ke rn e l   K   o f   w i n do w   s i z e   i s   ob t a i n e by   r o t a t i n g   t h e   b a s i c   ke rn e l s   x   a nd  y   a t   e a c 45°   o ri e n t a t i o n .   K e rn e l   K   i s   gi v e i n   (8) .     0 0 0 1 2 ) 1 )( ( 0 0 0 q q q x ; 0 1 0 0 0 0 2 ) 1 )( ( 0 q q q y ;           (7)     2 ) 1 )( ( 0 2 ) 1 )( ( 0 2 ) 1 )( ( 0 0 2 ) 1 )( ( 8 1 2 ) 1 )( ( 0 0 2 ) 1 )( ( 0 2 ) 1 )( ( 0 2 ) 1 )( ( 4 12 8 1 2 q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q K   (8)     2. 2 .   D e s i gn   o th e   a d ap t i v e   f r ac t i o n al   d i f fe r e n ti al   fu n c ti o n   Cl a s s i c a l   f r a c t i o na l   d i f fe r e nt i a l s   us e   a   s i n g l e   f r a c t i o n a l   o r de r   s uc h   a s   hi g h e r   o r   l o w e r   f r a c t i o n a l   o r de r   t o   pr o c e s s   c e r t a i n   r e g i o n s   o i n t e r e s t   i n   t h e   i m a ge .   I n   s uc h   a   c a s e ,   h i g h e r   f r e que n c i e s   w i l l   b e   pr e s e r v e d   w h e n   t h e   h i g h e r   f ra c t i o na l   o r de r   i s   s e l e c t e a n l o w e r   f r e que n c i e s   a r e   p r e s e r v e d   w h e n   t h e   f r a c t i o na l   o r de r   i s   l o w   In  t hi s   pa pe r,   a   u n i que   a d a pt i v e   f r a c t i o na l   d i f f e r e n t i a l   f u nc t i o n   i s   de s i g n e t o   p r o v i de   t h e   m o s t   o pt i m a l   f r a c t i o na l   o r de r   f o r   c o n t ra s t   i m p r o v e m e n t .   E a c pi xe l   i n   t he   i m a ge   i s   a pp r o xi m a t e w i t h   a   f r a c t i o na l   o r de ob t a i n e us i n t h e   a d a pt i v e   f r a c t i o n a l   di f f e r e n t i a l   f un c t i o n .   T h i s   f ra c t i o na l   o r de r   w h e n   s ub s t i t ut e i n   K   h e l ps   i n   a dj us t i n g   t h e   c o n t ra s t   o f   t h e   b l o o ve s s e l s .     In f o r m a t i o n   a b o ut   t h e   e dge   [28]   a n d   t e xt u r e   [ 29]  p l a y s   a n   i m po r t a nt   r o l e   i n   i m p r o v i ng  t h e   c o n t ra s t .   A l s o ,   i t   i s   w e l l   pr o v e n   t ha t   G - L   ke rn e l   i s   c a pa b l e   t o   e nha n c e   t h e   e dge s   a n d   p r e s e r v e   t h e   t e xt u r e s .   H e n c e ,   f r o m   t h e   l o c a l   v e s s e l   pr o b a b i l i t y   m a p,   w e   e xt r a c t   t h e   e dge   a n t e xt u r e   m a ps   t o   h i g h l i g h t   i t s   e dge   a n p r e s e r v e   i t s   t e xt u r e   r e l a t e i n f o r m a t i o n .   L a p l a c i a n   o f   G a us s i a n   (L O G )   o pe r a t o r   gi v e s   t h e   e dge   po i nt s   w h e r e a s     t h e   c o m put a t i o n   o f   s t a nda r de v i a t i o pa i n t s   a   pi c t u r e   of   t e xt ur e   p a t t e rn s   i n s c ri b e i n   t h e   i m a ge .   S i n c e   t h e   e dge   a n d   t e xt u r e   p a t t e rn s   o b t a i n e f r o m   t h e   v e s s e l n e s s   m a i s   i nh e r e nt l y   l o c a l ,   i t s   n e i g h b o rh o o d   de pe n de n c y   i s   c o n s i de r e d.   H e r e ,   t h e   n e i g h b o r h o o d   de pe n de n c y   of   t h e   e dge   a n t e xt u r e   m a i s   o b t a i n e by   a   s i m p l e   a v e r a g i n f i l t e r   o pe r a t i o n .   T h e   a dv a nt a ge   of   a ve r a g i n i s   t ha t   i t   s m o o t h e n s   t h e   e dge   a n t e xt u r e   i n f o r m a t i o n   o f   b l oo ve s s e l s   a n r e m o ve s   n o i s e .   It   a l s o   t a ke s   t h e   n e i g h b o r i n g   p i xe l   i nt e n s i t y   i n t o   c o n s i de r a t i o n   w hi c m a ke s   i t   l e s s   l o c a l l y   i nh e r e nt .   T h e   a d a p t i v e   f r a c t i o na l   di f f e r e n t i a l   f u n c t i o n   i s   f r a m e by   c o m b i n i ng  t h e   e dge   a n t e xt u r e   s m o o t h e i n f o r m a t i o n   a t   e v e r y   pi xe l   l oc a t i o n .   T h e   c o m put a t i o n   of    t h e   p r o po s e q - o r de a d a pt i v e   f r a c t i o na l   d i f fe r e nt i a l   f un c t i o i s   gi v e n   in   (9) .     )) , ( * ) , ( ) , ( * ) , ( ( 255 1 1 1 1 1 1 1 1 1 t y s x T t s a t y s x E t s a q s t SD s t L O G   (9)     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       U ni f i e d   adap t i v e   f r am e w or k   f or   c o nt r as t   e nhan c e m e nt   of   bl o od  v e s s e l s   ( P e ar l   Mar y   S)   771   W h e r e a( s ,   t i s   t h e   a v e r a gi ng  f i l t e r   ke rn e l   a nd  E LOG (x,   y i s   ob t a i n e by   c o n v o l v i n t h e   L O G   o pe r a t o o n   t h e   v e s s e l   p r o b a b i l i t y   m a p .   T SD (x,   y i s   o b t a i n e by   r e pl a c i n e v e r y   pi xe l   i n   t h e   v e s s e l   pr o b a b i l i t y   m a w i t h   t h e   s t a n d a r de v i a t i o n   o i t s   n e i g h b o r h o o d   pi xe l s .   T h i s   q - o r de r   i s   t h e   o pt i m a l   a d a pt i v e   f r a c t i o na l   o r de r   t ha t   c a n   b e   a dj us t e by   s ubs t i t ut i n i n   K   a n c o n v o l v i n w i t h   t h e   i n put   i m a ge .   Co n v o l ut i o n   o pe r a t i o of   i nput   F (x , y w i t t h e   ke rn e l   K   t o   ge t   t h e   b l o o v e s s e l   c o n t ra s t - e nh a n c e d   i m a ge   F ce (x , y i s   gi v e n   i ( 10 )     ) , ( * ) , ( ) , ( 2 2 2 2 t y s x F t s K y x F s t ce   (10)     T h e   f r a c t i o na l   o rde r   i s   a dj us t e a d a pt i v e l y   fo r   bo t h   b l o o ve s s e l   a n n o n - v e s s e l   s t r uc t u r e s   a t   e ve r y   pi xe l   l o c a t i o n   i n   t h e   i m a ge .   T h e   c o n t ra s t   i s   i m p r o v e a s   i t   e nha n c e s   t h e   e dge s   a n p r e s e r v e s   t h e   t e xt u r e   i n f o r m a t i o n   o f   b l oo v e s s e l s .   A l s o ,   i t   pr e s e r v e s   t h e   b a c kgr o un a n l e a v e s   t h e   s m o o t h   r e gi o n s   u n a l t e r e d.   It   i s   s i m pl e ,   l e s s   c o m pl e a n d   a d a p t i v e   t o   e a c a nd  e v e r y   pi xe l   i t h e   i m a ge .   It   i s   f o un t ha t   t h e   hi s t o gra m   o f   t h e   b l oo v e s s e l   e n ha n c e i m a ge   fo l l ow s   a   G a us s i a n   d i s t r i b ut i o n .   T h e r e f o r e ,   G a us s i a n   f i t t i n i s   us e t o   f i n t h e   l o w e r   a n u ppe r   l i m i t s   f o r   c o n t r a s t   s t r e t c hi n g .   T h e   G a us s i a f un c t i o u(x)   i s   us e t o   f i t   t h e   hi s t o g r a m   o f   F ce (x, y us i ng  l e a s t   s qua r e s   a l go r i t h m   a n i s   e xp r e s s e i (10) .     2 2 ) ( ) ( b a x e p x u   (11)     W h e r e ,   t h e   pa ra m e t e r s   p ,   a ,   b   r e p r e s e n t s   t h e   pe a k ,   m e a a n d   w i dt h   o f   t h e   G a us s i a d i s t r i b ut i o n .   H e n c e ,   t h e   l o w e r   a nd  up pe l i m i t s   [u m ax ,   u m i n a r e   f o un a s   [a - 2b ,   a + 2b s o   a s   t o   c ov e r   95%  o f   p i xe l s   i n     t h e   b l o o ve s s e l   e nha n c e i m a ge .   T h e   e nt i r e   i m a ge   i s   c o n t ra s t - e nha n c e d   a f t e r   c o n t ra s t   s t r e t c h i ng.   In   t h e   v e s s e l   e n ha n c e i m a ge   f r o m   F i gur e   2,   t h e   b l o o ve s s e l s   a r e   c l e a r l y   e n h a n c e d,   t h e   b a c kgr o u n d   pr e s e r v e a n t h e   s m o o t h   r e gi o n s   l e f t   u n a l t e r e d.   T h i s   s h o w s   t h e   e ff e c t i v e n e s s   o f   a da pt i v e   f r a c t i o na l   di f fe r e nt i a l s   o v e r   i n t e ge di f f e r e n t i a l s .   T h e   e dge   s t r e n g t h   i s   hi g h l y   e nh a n c e w h e r e a s   t h e   t e xt u r e   s t r e n g t h   i s   pr e s e r v e d.   A l s o ,   i t   do e s n ’t   w e a ke n   t h e   n o n - v e s s e l   r e gi o n s   l i k e   o t h e r   c l a s s i c a l   v e s s e l   e n ha n c e m e nt   a l go r i t h m s .   O v e r a l l   i m a ge   c o nt r a s t   i s   i m p r o v e us i ng  G a us s i a f i t t i n g   a nd  c o n t ra s t   s t r e t c hi n g .             F i gu r e   2 .   P i c t o r i a l   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   p r o po s e a pp r o a c h             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   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  :     76 7   -   7 77   772   3.   EX P ER I M EN TA R ES U L TS   A N D   D I S C U S S I O N S   3. 1 .   D atas e t   T h e   da t a s e t s   us e fo r   v a l i da t i n t h e   r e s ul t s   o f   t h e   pr o po s e a l go ri t hm   a r e   t a ke n   f r o m   f o ur   di f fe r e n t   m e di c a l   i m a ge   s o ur c e s .   T h e y   i n c l ude   t h e   2D   r e t i na l   i m a ge ,   D S A   of   t h e   b ra i n   a n d   Co r o n a r y   A n gi o g r a m   o   t h e   h e a r t   a nd  C T   o f   t h e   l u n g .   R e t i na l   f un dus   i m a ge s   a r e   t a k e n   f r o m   t hr e e   po pul a d a t a b a s e s   n a m e l y   D i gi t a l   R e t i n a l   I m a ge s   f o r   V e s s e l   E xt ra c t i o n   (D R IV E [ 30] S T r uc t u r e A n a l y s i s   o f   t h e   R e t i na   (S T A R E [31]   a n d   H i gh   R e s o l ut i o n   F u n dus   ( H RF [32].   T w e n t y   t e s t   i m a g e s   f r o m   D R IV E   a n S T A R E   (s e t   fo r   ve s s e l   s e gm e n t a t i o n a n 15  i m a ge s   f r o m   H R F   (D R   pa t i e n t s )   a r e   c l ubb e d   t o ge t h e r   a s   t h e   r e t i n a l   da t a s e t   i n   t hi s   pa pe r.   C T ,   CA   a n D S A   i m a ge s   a r e   o b t a i n e f r o m   f r e e l y   a v a i l a b l e   w e b   s o ur c e s .   CT   o f   l un i m a ge   da t a s e t   c o n s i s t s   o f   13  i m a ge s   w i t h   a n w i t h o ut   pa t h o l o gi c a l   c o n d i t i o n s .   Co r o n a r y   A n g i o gra m   (CA )   da t a   c o m pri s e s   of  16  i m a ge s   t a ke n   f r o m   a r b i t r a r y   pa t i e nt s   de pi c t i ng  b o t h   t h e   ri g ht   a nd  l e f t   a rt e r y   of   h e a r t   w i t h   n o r m a l   a n d   v a r i o us   c a r d i o v a s c ul a r   a i l m e n t s .   D S A   o b r a i n   da t a s e t   c om p r i s e s   of   16  i m a ge s   t a ke n   f r o m   pa t i e nt s   w i t n o rm a l   a n d   a b n o rm a l   b r a i n   s y m pt o m s .       3. 2 .   A n al y s i s   T h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   p r o po s e a l go ri t hm   i s   do n e   i n   M A T L A B   a c a de m i c   v e r s i o n   2016 .     T h e   a n gi o - i m a ge s   o b t a i n e f r o m   t h e   da t a s e t s   fo l l ow   t h e   s t e ps   gi v e n   i n   s e c t i o n   2.   T h e   r e s ul t i n c o n t ra s t   e nh a n c e m e n t   i s   di s c us s e b o t h   pe r s pe c t i v e l y   a n d   qu a n t i t a t i v e l y.     3. 2 . 1.   P e r s p e c t i v e   an a l ys i s   T h e   c o n t ra s t - e nh a n c e d   i m a ge s   ob t a i n e f r o m   t h e   p r o po s e e nh a n c e m e n t   a r e   c o m pa r e a g a i n s t   v a r i o us   e xi s t i n m e t h o ds   fo r   t h e   fo ur   da t a s e t s .   It   i s   de pi c t e i n   F i gu r e s   3 - 6.   M o di f i e b i l a t e r a l   f i l t e r ,   w h i c h   i s   us e t e n ha n c e   t h e   r e t i na l   f undus   i m a ge   a s   s e e n   i n   F i gu r e s   3(b a n 6 (d)  gi v e s   a   m o de r a t e   ov e r a l l   c o n t r a s t - e nh a n c e d   i m a ge .   I t   a l s o   w e l l   de l i n e a t e s   s m a l l   v e s s e l   s t r uc t ur e s .   Co m b i na t i o n   o f   H E   a n d   G a us s i a n   m e t h o b l ur s   t h e   i m a ge   g r e a t l y   a s   s e e n   i F i gu r e   3(c ) .   H i g h   b oo s t   f i l t e ri n t e c hni que   i F i gu r e   3(d)  i s   u na b l e   t pr e s e r v e   t h e   e dge s .   Co n s t a nt   q - o r de r s   a r e   o b t a i n e by   s u b s t i t ut i ng  c o n s t a n t   v a l u e s   t o   t h e   ke rn e l   K   a nd  c o n v o l v i n w i t h   t h e   i n pu t   i m a ge .   F o r   r e f e r e n c e ,   t hr e e   q - o r de r s   n a m e l y   0. 5,   0. a n d   0. a r e   c o n s i de r e i n   t hi s   pa pe r   f o c o m pa ri s o n .   Co n s t a n t   q - o rde o f   0. s h o w n   i n   F i gu r e s   3(e ),   4(e ),   5 (e a nd  6(e i m p r o v e s   t h e   l o w - f r e que n c y   c o m po n e n t s   i n   t h e   i m a ge   l e a v i n a n y   h i g h e r   i nt e n s i t y   i n   t he   i m a ge .   A l s o ,   q - o r de r   o f   0. i nt e n s i f i e s   h i g h e i n t e n s i t y   e dge   c o m po n e n t s   i n   t h e   i m a ge .   I t   s l i g ht l y   i n c l ude s   n o i s e   a nd  b l urri n a s   s h o w n   i n   F i gu r e   3(f ),   4(f ),   5(f a nd  6(f ).   H i g h e r   q - o rde r   o f   0. c o m pl e t e l y   i n c r e a s e s   t he   e dge   i n f o r m a t i o n   a nd  o t h e n o i s e   i n   t h e   i m a ge .     It   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   3(g) ,   4 (g),   5(g)  a n d   6(g) .   It   m a ke s   t h e   i m a ge   u n us e f ul .   O n   t h e   o t h e r   ha n d,   a d a pt i v e     q - o r de r   f ra m e us i n t h e   p r o po s e d   m e t h o i m p r o v e s   t h e   c ont r a s t   o f   e dge s   a n pr e s e r v e s   t h e   t e xt u r e ,   l e a v i n s i m i l a r   pi xe l   r e gi o n s   u n c h a nge d.   A l s o ,   c o n t ra s t   e nha n c e m e n t   us i n G a us s i a n   f i t t i ng  w e l l   e nh a n c e s   t h e   o v e r a l l   c o n t ra s t   o f   t h e   i m a ge   a s   s h o w n   i F i g u r e   3( h ) ,   4( h ) ,   5 ( h a n d   6(h).   F r o m   t h e   F i gu r e s   4(b ),   5(b a n 6(b ),   i t   i s   e v i de n t   f r o m   t h e   pe r s pe c t i v e   a n a l y s i s   [33]  t ha t   CL A H E   l o c a l l y   e nh a n c e s   t h e   c o n t r a s t   o f   t h e   i m a ge   u n l i ke   H E ,   b ut   s t i l l   i t s   c o nt r a s t   i s   po o r   a n ha s   r i ng  a rt i f a c t s   i r e gi o n s   o f   s t r o n e dge s .   F r o m   F i gu r e   4(c ),   t h e   m u l t i - s c a l e   t o h a t   f i l t e ri n t e c hn i que   t e n ds   t o   a c h i e v e   be t t e r   c o n t ra s t   b ut   i t   i s   i n di s c r i m i na t e   t o   n o i s e   a n d   i nt e r f e r e n c e .   2 - a xi s   P CA   m e t h o e ff e c t i v e l y   e n ha n c e s   t h e   i m a ge   a s   s e e n   i n   F i gu r e   4(d)  b ut   pr i n c i pa l   c o m po n e n t   a n t hr e s h o l s e l e c t i o n   fo r   t h e   ve s s e l   a n n o n - v e s s e l   r e gi o n s   i s   n o t   c l e a r.   H i s t o gr a m   E qu a l i z a t i o n   c o m b i n e w i t G a us s i a n   f i l t e ri n m e t h o t e nds   t o   s m o o t h   t h e   i m a ge   a n d   e nh a n c e   t h e   u n w a nt e i n f o r m a t i o n   a s   s e e n   i n   F i gu r e   5(c ).   G - L   b a s e a da pt i v e   c o n t r a s t   e nh a n c e m e n t   w hi c t a ke s   t h e   a r e a   f e a t u r e s   t o   f r a m e   t h e   q - o r de r   i s   s h o w n   i n   F i g ur e   5(d) .   B ut   t hr e s h o l s e t t i n i s   n o t   o pt i m a l   f o r   a l l   CT   i m a ge s   a n d   c o n t r a s t   e nh a n c e m e n t   i s   s t i l l   m o de r a t e .   F r o m   F i gu r e   6 (c ),   i t   i s   c l e a r   t ha t   t h o ugh  B BH E   i m p r o v e s   t h e   c o nt r a s t   a nd  b r i g ht n e s s ,   i t   do e s   n o t   p r e s e r v e   t h e   o r i g i na l   b r i g ht n e s s   o f   t h e   a n g i o - i m a ge .     P e r c e pt i o n a l   a na l y s i s   v i v i dl y   pr o ve s   t h a t   t h e   p r o po s e c ont r a s t   e nha n c e m e nt   m e t h o ha s   gi v e f a vo r a b l e   r e s ul t s   by   i m pr o v i n b o t h   t h e   c o n t r a s t   o f   t h e   b l oo v e s s e l s   a n t h e   c o n t r a s t   o f   t h e   e n t i r e   i m a ge .     In  t h e   e nh a n c e i m a ge ,   i t   i s   n o t e t h a t   c o m pa r e t o   t h e   e xi s t i n m e t h o ds ,   t h e   f r a c t i o n a l   d i f fe r e nt i a l   f u n c t i o i s   a da pt i v e   t o   e a c h   a n d   e v e r y   pi xe l   i n   t h e   i m a ge .   T h e   c o n vo l ut i o n   o f   t h e   de s i gn e G - L   f r a c t i o n a l   f un c t i o w i t h   t h e   i n pu t   i m a ge   a d a pt i v e l y   e nh a n c e s   t h e   c o n t ra s t   by   n o t   di s t u r b i n t h e   s i m i l a r   pi xe l   p r o pe rt i e s .   It   i s   s e e n   t h a t   t hi s   s i n g l e   m e t h o i s   c a pa b l e   t o   i m p r o v e   t h e   c o n t ra s t   o f   t h e   b l oo ve s s e l s   i n   t h e   m e di c a l   a ngi o - i m a ge s   ob t a i n e f r o m   fo ur   di f f e r e n t   i m a gi n s o ur c e s   na m e l y   t h e   r e t i na l   f undus ,   c o r o na r y   a n gi o gra m ,   C T   o t h e   l u n g a n D S A   o f   t h e   b r a i n.         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       U ni f i e d   adap t i v e   f r am e w or k   f or   c o nt r as t   e nhan c e m e nt   of   bl o od  v e s s e l s   ( P e ar l   Mar y   S)   773       F i gu r e   3 .   ( a )   O r i g i n a l   r e t i n a l   i m a ge   f r o m   D R IV E ,   (b - d)  r e s ul t i n i m a ge   f r o m   m e t h o ds   i n   [ 11,   13 ,   16] ,     (e - g)  r e s ul t i n i m a ge   f o r   q   o r de r s   0. 5 ,   0. 7 ,   0. 9,   ( h )   e nha n c e i m a ge   a f t e a p pl y i n t h e   p r o po s e m e t h o d           F i gu r e   4 .   ( a )   O r i g i n a l   CA   i m a ge ,   (b - d)   r e s ul t i n i m a ge   a f t e a ppl y i n g   CL A H E ,   m e t h o ds   i [17 ,   18],     ( e - g)  r e s ul t i n i m a ge   f o r   q   o r de r s   0. 5 ,   0. 7 ,   0. 9,   ( h )   e nha n c e i m a ge   a f t e a p pl y i n t h e   p r o po s e m e t h o d           F i gu r e   5 .   ( a )   O r i g i n a l   C T   i m a ge ,   (b - d)  r e s ul t i ng  i m a ge   a f t e r   a ppl y i n CL A H E ,   m e t h o ds   i [1 2,   15] ,     (e - g)  r e s ul t i n i m a ge   f o r   q   o r de r s   0. 5 ,   0. 7 ,   0. 9,   ( h )   e nha n c e i m a ge   a f t e a p pl y i n t h e   p r o po s e m e t h o d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   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  :     76 7   -   7 77   774       F i gu r e   6 .   ( a )   O r i g i n a l   D S A   i m a ge ,   (b - d)  r e s ul t i n g   i m a ge   a f t e a pp l y i n   CL A H E ,   B B H E   a nd  m e t h o i [11 ],   (e - g)  r e s ul t i n i m a ge   f o r   q   o r de r s   0. 5 ,   0. 7 ,   0. 9,   ( h )   e nha n c e i m a ge   a f t e a p pl y i n t h e   p r o po s e m e t h o d       3. 2 . 2.   Q u an ti tat i v e   an a l ys i s   T h e   qua nt i t a t i v e   e v a l ua t i o n   m e a s u r e s   t ha t   a r e   us e t o   v a l i da t e   t h e   c o n t ra s t   o f   t h e   p r o po s e m e t h o i n c l ude s   t h e   Co n t ra s t   (C) ,   Co n t ra s t   Im p r o v e m e n t   In de (C II),   A b s o l ut e   M e a n   B r i g ht n e s s   E rr o r   (A M B E ),   E n t r o py   (E a n E nha n c e m e nt   M e a s ur e   by   E n t r o p y   (E M E ).   T h e   e v a l ua t i o n   m e a s u r e s   w i t h   t h e   f o r m ul a   a n d   pa r a m e t e r s   a r e   t a b ul a t e i n   T a b l e   1.   L o c a l   c o n t ra s t   i s   o b t a i n e by   s l i di ng  t h e   w i n do w   ov e r   t h e   e n t i r e   i m a ge   a n d   a t   e a c h   w i ndo w ,   t h e   n e w l y   c o m put e A m ax   a n A mi n   a r e   s um m e up  t o   t h e   p r e v i o us   A m ax   a n A m i n   v a l ue s .   T h e n   t h e s e   v a l ue s   a r e   s ub s t i t ut e i n   t h e   c a l c ul a t i o n   o f   C.   H i gh e r   v a l ue s   f o r   bo t h   t h e   a n C II  m e a s u r e   s h o w s   i m pr o v e m e n t   i t h e   c o n t ra s t   o f   t h e   i m a ge .   L ow e r   v a l ue s   of   A M B E   c o n f i r m   t ha t   t h e   o r i g i n a l   b r i g h t n e s s   i s   p r e s e r v e d.   B o t h   E   a n E M E   v a l ue s   s h o ul b e   r e a s o n a b l y   h i g f o r   t h e   i m a ge   t o   h a v e   b e t t e r   c o n t ra s t .   E xt r e m e   hi g h   a n l o w   v a l ue s   of   E ,   E M E ,   C ,   a nd   C II  m a ke   t h e   i m a ge   l o o unna t u r a l ,   h e n c e   i t   i s   n o t   a c c e pt a b l e .   U s i n t h e   qu a n t i t a t i v e   pe r f o r m a n c e   m e t ri c s ,   t h e   i n put   i m a ge s   f r o m   a l l   t h e   f o ur   d a t a s e t s   a r e   c o m pa r e a g a i n s t   v a r i o us   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   m e t h o ds .   T he y   a r e   l i s t e i T a b l e s   2 - 5.       T a b l e   1 .   L i s t   o f   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   e v a l u a t i o n   m e a s u r e s   M e a s u r e   F o r m u l a   P a ra m e t e r s   Co n t ra s t   ( C)   m i n m a x m i n m a x ˆ ˆ ˆ ˆ 1 A A A A mn C     m , n :   t o t a l   n o .   o f.   r o w s   a n d   c o l u m n s   i n     t h e   e n h a n c e d   a n g i o - i m a g e     A m a x :   m a x i m u m   i n t e n s i t y   o f     A m i n :   m i n i m u m   i n t e n s i t y   o f     Co n t ra s t   I m p r o v e m e n t   I n d e x   ( CII)   o en C C C I I   C o :   Co n t ra s t   o t h e   i n p u t   a n g i o - i m a g e     C en :   Co n t ra s t   o t h e   e n h a n c e d   i m a g e   A b s o l u t e   M e a n   Bri g h t n e s s   E rr o ( A M B E )   | ˆ | A A A M B E   A :   m e a n   v a l u e   o i n p u t   a n g i o - i m a g e   Â :   m e a n   v a l u e   o e n h a n c e d   a n g i o -   i m a g e   E n t r o p y   (E )   = × 2     P a :   N o r m a l i z e d   h i s t o g ra m   c o u n t   o f   t h e   i n p u t     a :   n o .   o f .   g ra y   l e v e l s   i n   t h e   h i s t o g ra m   E n h a n c e m e n t   M e a s u re   b y   E n t ro p y   ( E M E )    = 1 20 × ( ( )  ( ) ) = 1     L :   n o .   o f .   b l o c k s   (L = 1 6 )       T a b l e   2 .   E v a l ua t i o n   o f   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e s   f o r   i m a ge s   i t h e   r e t i n a l   f u n dus   da t a s e t   M e a s u r e   M e t h o d   A M BE   E   C   CII   E M E   In p u t   i m a g e   -   6 . 1 2 3 0 7   0 . 0 2 6 7 2 3   -   1 3 . 4 2 8 0 4   CL A H E   5 . 2 6 1 1 7 7   6 . 9 8 1 9 4   0 . 0 3 4 1 4   1 . 3 0 8 4 1 3   2 5 . 7 7 1 2 3   M e t h o d   i n   [1 1 ]   2 4 . 9 4 1 0 7   6 . 4 6 7 6   0 . 0 3 6 0 8 3   1 . 3 8 3 3 1 7   1 0 . 6 6 0 2 2   M e t h o d   i n   [1 3 ]   3 9 . 5 5 7 2 3   7 . 2 8 8 6 2   0 . 0 4 4 9 0 3   1 . 7 2 0 6 5   1 4 . 3 9 4 2   M e t h o d   i n   [1 6 ]   1 2 . 8 8 6 3 6   6 . 4 5 3 9 4 3   0 . 0 4 8 4 9 7   1 . 8 8 5 4 7   1 2 . 4 2 7 6 3   0 . 5   o rd e r   1 4 . 0 7 8 1 8   6 . 1 1 3 8 6 3   0 . 1 3 3 3 9 7   5 . 1 3 0 1 5 7   1 2 . 9 9 6 2   0 . 7   o rd e r   1 3 . 6 3 9 1 3   6 . 1 7 1 3 8   0 . 1 8 4 3 7 7   7 . 1 0 7 4 6 7   1 3 . 6 3 9 5   0 . 9   o rd e r   1 2 . 0 0 9 8 3   6 . 1 5 7 2 3 7   0 . 4 1 0 5 0 7   1 5 . 7 9 3 7 3   9 . 5 5 7 9 3 7   P ro p o s e d   m e t h o d   1 3 . 5 8 9   7 . 3 4 7 7 0 7   0 . 1 2 8 4 1 3   4 . 9 0 7 5 6 7   1 5 . 1 8 3 6     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       U ni f i e d   adap t i v e   f r am e w or k   f or   c o nt r as t   e nhan c e m e nt   of   bl o od  v e s s e l s   ( P e ar l   Mar y   S)   775   T a b l e   3 .   E v a l ua t i o n   o f   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e s   f o r   i m a ge s   i CA   da t a s e t   M e a s u r e   M e t h o d   A M BE   E   C   CII   E M E   In p u t   i m a g e   -   6 . 9 6 7 1 9   0 . 0 2 8 2 4   -   1 2 . 1 4 3 9   CL A H E   2 7 . 4 9 2 6   7 . 5 0 4 8 8   0 . 0 4 7 1 6   1 . 6 3 5 2   2 8 . 0 9 7 8   M e t h o d   i n   [1 7 ]   3 2 . 1 9 3 2   7 . 3 4 5 9 6   0 . 0 9 2 2 9   3 . 5 9 0 1   1 7 . 7 8 1 9   M e t h o d   i n   [1 8 ]   3 2 . 3 3 7 2   6 . 6 2 4 7 2   0 . 0 7 5 8   2 . 9 8 9 1 6   1 1 . 1 1 2 1   0 . 5   o rd e r   2 0 . 8 3 2 1   7 . 3 3 1 0 2   0 . 1 6 5 6 7   6 . 9 7 5 0 2   1 5 . 8 3 0 1   0 . 7   o rd e r   1 8 . 3 3 7 8   7 . 0 9 9 8 7   0 . 6 0 3 3 5   2 8 . 1 2 3 6   6 . 4 6 1 4 5   0 . 9   o rd e r   1 8 . 5 2 3 7   6 . 8 9 3 2 1   0 . 8 6 6 4 4   4 0 . 8 3 4 5   1 . 1 2 6 9 6   P ro p o s e d   m e t h o d   2 4 . 4 3 4 6   7 . 5 9 9 9 9   0 . 1 1 8 1   4 . 8 7 9 7 4   1 7 . 4 1 4 8       T a b l e   4 .   E v a l ua t i o n   o f   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e s   f o r   i m a ge s   i CT   da t a s e t   M e a s u r e   M e t h o d   A M BE   E   C   CI I   E M E   In p u t   i m a g e   -   6 . 6 7 6 8 2   0 . 0 9 6 0 7   -   1 9 . 6 5 6 7   CL A H E   2 3 . 3 2 0 5   7 . 4 9 5 9 1   0 . 0 8 4 4 6   0 . 9 2 9 4 3   1 9 . 6 9 5 5   M e t h o d   i n   [1 2 ]   2 4 . 1 0 2 8   6 . 7 6 2 6 1   0 . 1 5 7 6 2   1 . 6 7 2 7 9   2 3 . 0 9 1 2   M e t h o d   i n   [1 5 ]   2 4 . 7 1 7 5   6 . 6 8 5 5 6   0 . 1 3 6 2 1   1 . 7 9 3 7 9   1 6 . 6 2 2 5   0 . 5   o rd e r   1 8 . 8 4 6 2   5 . 3 7 8 2 1   0 . 4 5 4 3 4   5 . 8 1 2 3 1   5 . 0 8 2 6 6   0 . 7   o rd e r   2 1 . 2 0 2 8   5 . 4 9 8 6 4   0 . 5 1 3 8 7   6 . 4 7 1   2 . 6 8 6 3 9   0 . 9   o rd e r   2 3 . 6 9 4 2   5 . 6 6 4 9   0 . 6 5 3 7 2   8 . 4 7 1 1 3   4 . 4 8 3 1 4   P ro p o s e d   m e t h o d   2 7 . 2 1 0 1   7 . 5 0 7 9 8   0 . 2 5 4 6 7   3 . 1 5 1 2 1   1 9 . 6 6 4 2       T a b l e   5 .   E v a l ua t i o n   o f   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e s   f o r   i m a ge s   i D S A   da t a s e t       A f t e r   c a r e f ul   a n a l y s i s   of   t h e   r e s ul t s   i n   T a b l e s   2,   4   a n d   5 ,   t h e   f o l l o w i n c o n c l us i o n s   a r e   d ra w n .   A M B E   v a l ue s   f o r   t h e   pr o po s e e nh a n c e m e n t   a r e   n o t   m uc h   i m p r o v e w h e n   c o m pa r e t o   CL A H E   a n s o m e   o t h e m e t h o ds .   B ut   h i g h e s t   e n t r o py   E   s h o w s   t h a t   t h e   c o n t ra s t   i s   w e l l   p r e s e r v e by   t h e   pr o po s e m e t h o d.     a n CII  v a l ue s   fo r   t h e   pr o po s e m e t h o a r e   h i g h e r,   s i g n i f i c a nt   a n a c c e pt a b l e   w h e r e a s ,   for   t h e   0. 5,   0 . a n d   0. q - o rde r s ,   t h e   v a l ue s   s h o w   a   v e r y   s h a r i n c r e a s e   w h i c h   i s   una c c e pt a b l e .   E M E   i s   a n   i m po rt a nt   m e a s u r e   t ha t   w e l l   de n o t e s   t h e   c o n t r a s t   e nha n c e m e n t .   V e r y   l ow   v a l ue s   for   E M E   a f f e c t   t h e   c o n t ra s t ,   a s   w e l l   a s   v e r y   h i g v a l ue s   f o r   CL A H E ,   l e a ds   t o   e xc e s s i v e   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   m a ki n t h e   i m a ge   l o o un na t u ra l .   E M E   f o r     t h e   pr o po s e e nh a n c e m e n t   i s   w e l l   b a l a n c e a s   gi v e n   i T a b l e s   2,   3,   a n w hi c h   c l e a rl y   j us t i f i e s     t h e   i m p r o v e c o n t ra s t   o f   t h e   b l o o ve s s e l   s t r uc t u r e s .     A na l y s i s   of   t h e   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   o f   t h e   p r o po s e a pp r o a c h   b o t h   pe r s pe c t i v e l y   a n qua n t i t a t i v e l y   pr ov e s   t h a t   t h e   c o n t ra s t   i s   w e l l   e n ha n c e o n   a l l   t h e   f o ur   m e di c a l   a n g i o - i m a ge s .   M o r e ov e r ,     i t   p r e s e r v e s   t h e   t e x t u r e   de t a i l s ,   e nh a n c e s   t h e   c o nt r a s t   o f   t h e   b l o o v e s s e l s   a n d   a l s o   i t   do e s   n o t   c ha n ge     t h e   s i m i l a r   p i xe l   r e gi o n s   i t h e   i m a ge s .   U n c h a n ge s i m i l a r   pi xe l   r e g i o n   i s   a a d de a dv a nt a ge   w h e n   c o m pa r e t o   o t h e r   e nha n c e m e nt   a pp r o a c h e s .   T hi s   m e t h o i s   un i v e r s a l ,   n o v e l ,   l e s s   c o m pl e a n s upe ri o r   t o   o t h e e xi s t i n g   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   m e t h o ds   f o r   b l o o v e s s e l s .       4.   C O N C LU S I O N     Co n t ra s t   e nha n c e m e nt   o t h e   m e di c a l   a ngi o - i m a ge s   i s   a   pr e r e qui s i t e   w h i c h   ha s   a n   e dge   ove r   o t h e m e t h o ds   fo r   e f fe c t i ve   s c r e e n i n a n di a g n o s i ng  o f   b l oo ve s s e l   r e l a t e d i s o r de r s .   I n   t h i s   p a pe r ,   a   u n i f i e a da p t i v e   c o n t r a s t   e nha n c e m e nt   f r a m e w o r i s   pr o po s e d.   H e r e ,   t h e   de s i gn   o f   a da pt i v e   o pt i m a l   q - o rde r   f o r     t h e   G - L   ke rn e l   i n c l ude s   b o t h   t h e   e dge   a n t e xt u r e   s m o o t h e i n f o r m a t i o n   t a ke n   f r o m   t h e   v e s s e l   pr o b a b i l i t y   m a p .   C l e a r l y ,   t h e   p r o po s e m e t h o e nh a n c e s   t h e   c o n t r a s t   o t h e   b l o o ve s s e l s ,   p r e s e r v e s   t e xt ur e s   a n l e a v e s   t h e   s m o o t h   i n f o r m a t i o n   u n a l t e r e d.   T h e r e fo r e ,   t h e   b l o o ve s s e l s   a r e   e nha n c e i n   t h e   i m a ge .   T hi s   v e s s e l   e nh a n c e i m a ge   i s   t h e n   c o n t r a s t   s t r e t c h e us i n a   G a us s i a n   c ur v e   f i t t i ng  t o   e n ha n c e   t h e   ov e r a l l   c o n t ra s t   of    t h e   i m a ge .   T h e   pr o po s e c o n t ra s t   e nha n c e m e nt   i s   t e s t e o n   t h e   r e t i n a l   f un dus   i m a ge ,   CA   o f   t h e   h e a r t ,   CT   of  t h e   l u n g   a nd  D S A   o f   t h e   b r a i n .   A l l   t h e   e v a l u a t i o n   m e a s u r e s   f o r   c o n t ra s t   i m p r o v e m e n t   a r e   t a b ul a t e a nd  a n a l y z e d   i n   c o m pa ri s o n   t o   o t h e r   e xi s t i n a pp r o a c h e s   t o   s how   t ha t   t h i s   m e t h o c a n   b e   e ff e c t i v e l y   us e fo r   M e a s u r e   M e t h o d   A M BE   E   C   CI I   E M E   In p u t   i m a g e     5 . 5 1 4 2 3   0 . 0 4 0 3 3   -   9 . 3 8 1 6 5   CL A H E   5 . 4 0 8 1   6 . 8 4 2 3 5   0 . 0 5 4 6 6   1 . 4 5 9 5 1   1 9 . 2 2 0 5   BBH E   1 9 . 1 2 5 6   5 . 3 7 6 1 5   0 . 0 7 2 5 2   1 . 9 3 9 9 7   2 5 . 3 6 9   M e t h o d   i n   [1 1 ]   4 2 . 2 4 3   5 . 7 2 7 4 7   0 . 0 7 7 3 8   1 . 9 8 4 2 7   8 . 2 4 7 3 7   0 . 5   o rd e r   4 1 . 6 6 4 5   6 . 7 0 5 6 3   0 . 2 5 6 9   8 . 0 1 0 1 8   9 . 9 8 0 9 5   0 . 7   o rd e r   39. 7 1 0 4   6 . 8 5 6 6 3   0 . 3 1 8 3 1   9 . 6 6 4 6 9   1 0 . 2 5 4 2   0 . 9   o rd e r   4 5 . 4 4 8 7   6 . 8 5 6 6   0 . 7 8 9 3 9   2 4 . 3 5 7   2 . 8 8 0 6 9   P ro p o s e d   m e t h o d   3 5 . 8 6 8 2   6 . 8 7 1 9 6   0 . 1 9 7 4 8   5 . 6 9 1 9 1   1 0 . 4 1 4 0 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   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  :     76 7   -   7 77   776   uni v e r s a l   m e di c a l   a ngi o - i m a ge   e nh a n c e m e n t .   T h e   p r o po s e d   m e t h o i s   s i m pl e ,   a d a pt i v e ,   u n i v e r s a l ,   c o n t a i n s   m i ni m a l   c o m pl e xi t y ,   a n f a r   m o r e   e ffe c t i ve   i n   e nha n c i n t he   c o n t ra s t   o f   b l o o d   v e s s e l s   a s   w e l l   a s   t h e   i m a ge   c o n t ra s t   a s   a o v e r a l l   f e a t u r e .       A C K N O WL ED G M EN T   T h i s   r e s e a r c h   w o r w a s   s uppo r t e by   t h e   Co u n c i l   o f   S c i e nt i f i c   a n I ndus t ri a l   R e s e a r c h   (CS IR ),   G ov e r nm e nt   o f   I n di a   u nde t h e   g r a nt   n o . 09/ 8 44(004 0)/ 2 016  E M R - I.       R EF ER EN C ES     [ 1]   N ug r o ho  H A. ,   T o w a r ds   de v e l o pm e n t   o f   a   c o m put e r i s e s y s t e m   f o r   s c r e e ni ng   a nd  m o ni t o r i ng   of   di a be t i c   r e t i no pa t hy ,”   4t I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on  E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng,   C om pu t e r   S c i e nc e   an I nf or m a t i c s   ( E E C SI ) ,   Y ogy a k ar t a ,   I nd one s i a ,   pp .   1 - 1 20 17 .   [ 2]   N a s r   E .   E . e t   a l .,   S e g m e n t a t i o o f   v e s s e l s   i a ng i o g r a m s   u s i ng   c onv o l ut i o na l   ne u r a l   n e t w o r k s ,”   B i om e di c a l   S i gn al   P r oc e s s i ng   a nd  C ont r o l ,   v o l .   40 ,   p p.   24 0 - 51 20 18 .   [ 3]   A z i a A . e t   a l .,   R e t i na l   b l o o v e s s e l   s e g m e nt a t i o f r o m   r e t i n a l   i m a g e   us i ng   B - CO S F I R E   a n a da p t i v e   t hr e s ho l d i ng ,”   I ndone s i an  J ou r na l   o f   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   and  C om pu t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   13   pp.   11 99 - 1207 201 9 .   [ 4]   A kr a m   U . ,   R e t i n a l   i m a g e   pr e p r o c e s s i ng:   ba c kg r o und  a nd  no i s e   s e g m e nt a t i o n ,”   I nd one s i a J ou r na l   of   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n an d   C om pu t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   10 ,   p p.   53 7 - 44 2012 .   [ 5]   B ha r g a v a   S .   a n d   S o m kuw a r   A . ,   E v a l ua t i o o f   N o i s e   E xc l us i o o f   M e d i c a l   I m a g e s   U s i ng   H y br i di z a t i o o f   P a r t i c l e   S w a r m   O p t i m i z a t i o a nd   B i v a r i a t e   S hr i nk a g e   M e t ho ds ,”   I n t e r nat i ona l   J ou r na l   o f   E l e c t r i c al   a nd  C om pu t e r   E ngi ne e r i n ( I J E C E ) ,   v o l .   5 ,   pp .   4 21 - 8 2 015 .   [ 6]   G o nz a l e z   R C .   a nd   W o o ds   R E. ,   I m a g e   pr o c e s s i ng ,”   D i g i t a l   i m a g e   pr oc e s s i n g ,   pp .   2 2 007 .   [ 7]   P i z e r   S M . e t   a l .,   C o nt r a s t - l i m i t e a da pt i v e   hi s t o g r a m   e qua l i z a t i o n:   s pe e a nd  e f f e c t i v e ne s s ,”   P r oc e e di n gs   o f     t he   F i r s t   C on f e r e nc e   on  V i s ua l i z at i o i n   B i om e di c a l   C om pu t i ng.   A t l ant a ,   G A . ,   pp .   337 - 345 199 0 .   [ 8]   K i m   Y T. ,   C o nt r a s t   e nha nc e m e nt   us i ng   br i g ht ne s s   pr e s e r v i ng   bi - hi s t o g r a m   e qu a l i z a t i o n ,”   I E E E   t r an s ac t i ons   on   C ons um e r   E l e c t r on i c s ,   v o l .   43 ,   p p.   1 - 8 1 99 7 .   [ 9]   T o m a s i   C .   a nd   M a nd uc hi   R . ,   B i l a t e r a l   f i l t e r i ng   f o r   g r a y   a nd  c o l o r   i m a g e s ,”   I E E E   I n t e r nat i o nal   C on f e r e nc e   on  C om put e r   V i s i on ,   v o l .   1 ,   pp .   839 - 84 6 19 98 .   [ 10]   F r a ng i   A F . e t   a l .,   M u l t i s c a l e   v e s s e l   e nha nc e m e nt   f i l t e r i ng ,”   I n t e r nat i o nal   C on f e r e nc e   on  M e d i c a l   I m age   C om put i ng   an C om pu t e r - A s s i s t e d   I n t e r v e nt i on .   B e r l i n ,   H e i de l be r g ,   pp.   1 30 - 137 1998   [ 11]   S hi   F .   a nd   Y a ng   J . ,   M u l t i s c a l e   v e s s e l ne s s   b a s e b i l a t e r a l   f i l t e r   f o r   bl o o v e s s e l   e nh a nc e m e n t ,”   E l e c t r o ni c s   l e t t e r s ,   v o l .   45 ,   p p.   11 52 - 4 20 09 .   [ 12]   J a g a t h e e s w a r i   P . e t   a l .,   Q ua d r a n t   dy na m i c   w i t a ut o m a t i c   pl a t e a l i m i t   hi s t o g r a m   e q ua l i z a t i o f o r   i m a g e   e nha nc e m e nt ,”   M at he m at i c a l   P r ob l e m s   i n   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   20 14 ,   pp.   1 - 8 2 014 .   [ 13]   W a ng   S . e t   al .,   H i e r a r c hi c a l   r e t i na l   b l o o v e s s e l   s e g m e n t a t i o ba s e o f e a t u r e   a nd  e ns e m bl e   l e a r ni ng ,”   N e ur oc om pu t i ng ,   v o l .   149 ,   pp .   708 - 17 2015 .   [ 14]   Z ha o   D . ,   T o t a l   v a r i a t i o di f f e r e n t i a l   e q ua t i o w i t w a v e l e t   t r a ns f o r m   f o r   i m a g e   r e s t o r a t i o n ,”   I n done s i an  J ou r na l   of   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   a nd  C om pu t e r   S c i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   12 ,   p p.   474 7 - 55 20 1 4 .   [ 15]   L i   B .   a n d   X i e   W . ,   A da pt i v e   f r a c t i o na l   d i f f e r e n t i a l   a p pr o a c a n i t s   a p pl i c a t i o t o   m e d i c a l   i m a g e   e nha nc e m e nt ,”   C om put e r s   &   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng ,   v o l .   45 ,   pp.   3 24 - 35 2 015 .   [ 16]   P a nda   R . e t   a l .,   N e w   b i n a r y   H a us do r f f   s y m m e t r y   m e a s ur e   b a s e d   s e e de r e g i o g r o w i ng   f o r   r e t i na l   v e s s e l   s e g m e nt a t i o n ,”   B i oc y be r ne t i c s   and   B i om e di c al   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   36 ,   pp.   1 19 - 29 2 016 .   [ 17]   N a s r   E .   E . e t   a l .,   V e s s e l   e x t r a c t i o i n   X - r a y   a ng i o g r a m s   us i ng   de e p   l e a r ni ng ,”   38t A nnua l   i n t e r na t i o na l   c onf e r e nc e   o f   t he   I E E E   e ngi ne e r i ng  i n   m e di c i ne   a nd   bi ol o gy   s o c i e t y .   O r l a ndo ,   F L ,   pp .   643 - 64 6 20 16 .   [ 18]   L e e   Y G . e t   al .,   L o w - d o s e   2D   X - r a y   a n g i og r a phy   e nha nc e m e nt   us i ng   2 - a xi s   P C A   f o r   t he   pr e s e r v a t i o o f   bl o o d - v e s s e l   r e g i o a n no i s e   m i n i m i z a t i o n ,”   C om pu t e r   m e t h ods   an p r o gr am s   i bi om e d i c i ne ,   v o l .   123 ,   pp .   15 - 26 2 016 .   [ 19]   T a ng   J R .   a nd   I s a   N A. ,   A A da pt i v e   C o nt r a s t   E nha nc e m e nt   A l g o r i t hm   w i t D e t a i l s   P r e s e r v i ng ,”   P r oc e e di ng  of   t he   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   C om p ut e r   Sc i e nc e   and   I nf or m a t i c s ,   v o l .   1 ,   pp .   391 - 5 2 014 .   [ 20]   Z huz ho ng   Y . ,   I m a g e   e nha nc e m e n t   b a s e o f r a c t i o na l   d i f f e r e n t i a l s ,”   J ou r na l   o f   C om put e r   A i de D e s i gn  and   C om put e r   G r ap hi c s ,   v o l .   20 ,   pp .   3 43 - 348 2008 .   [ 21]   C he S .   a nd   Z h a o   F . ,   T he   A da p t i v e   F r a c t i o na l   O r de r   D i f f e r e n t i a l   M o de l   f o r   I m a g e   E nha nc e m e n t   B a s e o n   S e g m e nt a t i o n ,”   I n t e r na t i o na l   J our na l   o f   P at t e r n   R e c ogn i t i o and   A r t i f i c i a l   I nt e l l i ge nc e ,   v o l .   32 no .   03 2 018 .   [ 22]   C he Q . e t   al .,   F r a c t i o na l   d i f f e r e nt i a l   a l g o r i t hm   f o r   t e xt ur e   a n c o nt r a s t   e nha nc e m e nt ,”   E i gh t I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on   D i gi t a l   I m age   P r oc e s s i n g.   C he ngu ,   C hi na ,   v o l .   1003 3 pp .   1003 323 2016   [ 23]   S a l a m a U . e t   al .,   I nc o r po r a t i ng   I nde o f   F uz z i ne s s   a n A da pt i v e   T h r e s ho l d i ng   f o r   I m a g e   S e g m e nt a t i o n ,”   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   a nd  C om pu t e r   E n gi ne e r i n g   ( I J E C E ) ,   v o l .   8 ,   pp .   2406 - 24 18 2018 .   [ 24]   E r w i n   S .   a nd   S a pu t r i   W . ,   H y br i d   M ul t i l e v e l   T h r e s ho l d i ng   a nd  I m pr o v e H a r m o n y   S e a r c A l g o r i t hm   f o r   S e g m e nt a t i o n ,”   I n t e r na t i o na l   J our na l   o f   E l e c t r i c a l   and   C om pu t e r   E ngi ne e r i n g   ( I J E C E ) ,   v o l .   8 ,   pp .   4 593 - 602 201 8 .   [ 25]   M ukh e r j e e   S .   a nd   A c t o S T. ,   O r i e n t e f i l t e r s   f o r   v e s s e l   c o nt r a s t   e nha nc e m e n t   w i t l o c a l   di r e c t i o na l   e v i de nc e ,”   12 th   I n t e r na t i ona l   Sy m po s i um   on  B i om e di c a l   I m ag i ng .   N e w   Y or k ,   U SA ,   pp .   503 - 506 201 5 .   [ 26]   Y o ng   Z H . e t   a l .,   B a s i c   t h e o r y   of   f r a c t i o na l   di f f e r e n t i a l   e q ua t i o ns ,”   W or l d   Sc i e nt i f i c ,   v o l .   2 2016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.