Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d   C om put er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l. 8 ,  No. 6 ,  D ece m ber 201 8 , pp.  5050 ~ 50 60   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 5050 - 50 60     5050       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Optic Di sc and  Macula  Locali zation fro m Retin al Optic al  Coher ence Tom ograph y an d Fun dus Image       Rodiah 1 ,  S arif uddin  M ad en da 2 ,   Diana  Tri  Su se tian i gt i as 3 , D ew i A gush inta R ahayu 4 , E ty   Sutan t y 5   1,3,4,5 Depa rtment   of  Inform at i cs ,   Gunada rm a   Uni ver sit y ,   Indone si a   2 Doctor al Progra m   in  Inform at io n  Technol og y ,   G unada rm a  Univ e rsit y ,   Indon esia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   J ul  22 , 2 01 8   Re vised  Oct   3 ,  201 8   Accepte d  Oct  25 ,  201 8       Thi s  rese ar ch  u sed  images  from   Optic al   Coh ere nc e  Tomogra ph y   (OCT)   exa m ina t ion  as  well   as  fundus i m age s  to  localiz e  the  optica l  disc   and  m ac ul ar   lay er  of   retina .   The   r ese ar che r s  uti lized  the   OCT  and  fund us  image  to   int erp r et   th e  dis ta nc e  be twee n  m ac u la r  ce nt er  and  optic  disc  i n  the   imag e.  The   dist ance  wil l  expr ess  the   area  of  m ac u la   that  ca n  b e   emplo y e d   for  furth er   rese arc h .   Th is  dista nc e  coul d  r e cogni z e  the   thic kness  of  m ac ula  par ameters   dia m et er  tha t   wil l  be  used  in  loca li zi ng  p roc ess  of   opti c  d isc  and  m ac ula .   The  par amete rs  are   t he  ci r cle  rad ius,   the   si ze   of  wi ndow’s   fil te r ,   t he  consta n t   val ue  and  the   s iz e  o f  optic  d isc  elem ent   stru cture  as  we ll   as  the   siz e  of   m ac ula .   Th e  res ult s  of  th is  stud y   are  exp ec t ed  t o  improve  th e  a cc ura c y   o f   m ac ula   d etec t ion   that  expe ri ence the ede m a.   Ke yw or d:   Fundus    Ma cula   OCT   Op ti c  Disc   Re ti nal   Copyright   ©   201 8 Instit ute of   Ad v ance d  Engi ne eri ng  and  Sc ie n ce .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Rod ia h,     Dep a rtm ent  of   Inform at ic s,   Guna dar m a U ni ver sit y,   Ma rgonda   Ra y a Street   100, P ondok C ina,  Depok,  In donesi a.   Em a il : {ro diah , s ari f,   diants,   dew ia r,  ety _s } @staff .gu nad a rm a.ac.id       1.   INTROD U CTION   On e   of  the  i ndic at or s   for  dia betic   reti no pathy  in  adv a nce  sta ge  is  ede m a  m acula.  It  is   a  le akag e  of   fluid s   in  reti na.    Dia betes  can   cause  sm al l  blo od  vessel  i n  t his  area   to  rele ase  flui d  or   fat.     Edem a  m acula  m a y  aff ect   the   patie nt’s  visio n  ce nt er  an d  the   w orst - case  ed em a  m acula  m ay   ca us e  blindness   [ 1].   Ma cula  is  a   part   of   reti na  that  a ll ow s  ey e  to  se e  so ft  detai ls  with  a  s pheric al   m or phol og y   that  locat ed  i n  the  bac k  of  re ti na  at   3.5  m m   tem po ral  distance  a nd  0.5  m m   s m a ll er  to  the  disc us   [ 2].  I n  the  m acula,  there  are  ves sel s  tha t  play  i m po rtant  r ole   as  ph ot or ece pt or .  T he  stu dy  in  sh ar pen i ng  the  reti nal  fundus  im ages  was  pe rf or m ed  by  the   researc hers  us i ng   a dap ti ve   hi stogram   and   m orp ho l og ic al   operati on  of  to phat   as  well   as  bo t hat.  Bl ood  vessel   segm entat ion   i s  n ece ssary  to  perform   in  local iz ing   oth e r  obj ect s  of  reti na l  fu ndus  i m ages.  These  im age s  are  op ti c  disc  a nd  m acula  [3 ] .  I n  a ddit ion ,   reti nal  vasc ular  e xtracti on  al s o  perfor m ed  us i ng  c urvelet   trans form ation  an d  m or ph ologica l  operati on   that  com bin e  two  operati ons .  T ho se   ope rati on s   are  t ophat   da n  bo t hat  [ 4].  Th e  local iz at ion   of   t he  opti c  di sc  an d  m acula   area  m us t  be  seper at e d  f rom   the  blo od  ve ssel.   Ther e f or e,   the  sh ar pness   of   hum an  vison  is  highly   de pend ent  on  this  sect ion   [5 ] .  T he  m acula  li es  in  th e  m id - po ste rio r  of  ret ina.    On e  of  the  init ia l  ph ase  in  pe rfor m ing   m acula  detect ion   th at   exp e rience d  edem a  is  by  local iz ing   the  area   of  op ti c  disc  an d  m acula  area  of  reti nal  im age.  Opti c  disc  local iz at ion   in   this  s tud y  was  car ri ed  on   thr ough  ta gg i ng  the  co nnect ed  com ponen t  base d  on  colo r   intensit y  that  hav e  sim il ariti es  with  ex ud at es  by   check i ng   pix el   (P )  pe r  pi xel  (f r om   le ft  to  righ t  side  a nd  from   top   to  bo tt om   directi on)  to  identif y  the  connecte d  pixe ls  area.  T he  connecte d  pixe l  area  is  an  area  f ro m   the  bordere d  pi xe l  that  hav e  t he  sam e   intensit y  or   int ensity   value  in   a  set   of   V  (in   bin ary  im age  V  =  {1} ).     T he   connecte d  c om po ne nt  for  input  i m age  fo ll ow s   the  connecti vity   ru le s  (4 ,  8  or   m - connecti vity )  [ 6 ] .  This   stud y  pro po se s  a  new   te chn i qu e  t o  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708     Op ti c  Disc  and Mac ula L oca li za ti on fro m Re ti na l O ptical C oh e rence  T omog r aphy   and  F undus  …   ( R od i ah )   5051   analy ze  the  s w el li ng   of  the  m acula.  T his  stu dy  co ns ist s  of  t wo   sta ges.  The   first  sta ge  is  ve ssel  extracti on  an d  the sec ond o ne  is v ess el  r ec onst ru ct io n.     The  im age  inp ut  is  a  fu nd us  gr ee n  cha nn el   i m age  that  is   conver te d  into  gray scal e  i m age.  I n  this   stud y,  S pee ded   Up   Ro bust  Feat ur es  ( SU RF )   al go rithm   was  us ed  to  de scri be  the  proces s  of   m acula  detect ion  on  reti nal  i m age  by  discov e ri ng   the  c om patib il ity  between   the  featur e s  po ints  of   each  im age.  T his  study   al so   us e d  Ra ndom   Sam ple  and   C on s ens us   ( RA NSAC)  al gorithm   to  m a tc h  the  points  t hat  co rr es ponde nt  a nd   Gau s sia n  f un ct ion   al gorithm   for  sm oo thi ng  the  m acular  im age  sp li ci ng.   The   RA NSA C  al gorithm   that  w a s  i m ple m ented  i n  this  stu dy  use d  to  sel ect   ra ndom   su bs et   f ro m   or iginal  i m age  to  achie ve  the  best  res ults  in  local iz ing   the  s wo ll en  m acula  area  [ 7 ] .  T his  stud y  determ ined  the  pr es enc e  of   m acula  ed e m a  by  detect ing   t he   pr ese nce  of   f ovea.  F ovea  li es  in  the  m idd le   of   m acula.  Fov ea  and   op ti c  di sc  detect ion   w ere  pe rfor m ed  us in g  m ot ion   patte r n  recogn it io n.   T he  featu re  sel e ct ion   was  ca rr i ed  on  usi ng  Pri ncipal  Com ponen t  An al ysi s  ( PCA)  by  creati ng   ne w  featu re  de riv ed  from   extracti on   of  li near   f eat ur es  com bina ti on s.   T her e f ore,  they   can  be   us ed   to  re duce  t he  s el ect ed  feat ur e   dim ension   w hi ch  is  e dem a  m acula.  Ga us s ia n  de rivati ve   al so   us ed   in   th is  stud y   to cap t ur e  the c har act erist ic   of edem a  m acula patt ers  t hat  will  b e d et ect e d  [ 8 ] .     The  reti nal  f undus  op ti c  dis c  locat iz at ion   was  pe rfor m ed  in  se ver al   ste ps .  T he  fir st  ste p  was   perform ing   gr e en  cha nel  im age  fun du s  e xtra ct ion .  T he  nex t   ste p  was  ca rr y   ou t  fitur  op ti c  nerve  head   (ONH) .   ONH  was  perform ed  based  on  the  c on t ou r  f ro m   op ti c  disc  cu p  a rea.   In  pe rfor m ing   the  e xtracti o n,  the   researc hers  c onve rtin g  the   im age  to  gr ay sc al e   and  e xecu ti ng  th resholdi ng  with  dilat ion   and  er otio n  operati on.   The  ne xt  ste p  is  perform ing   edg e   detect io n  us in g  dilat ion  operati on  t o  c reate  m at rix  featur e.   The   res ult  of   m at rix  featu re  will  b e  us ed  as   an  i nput fo r  tr ai nin g an d  te sti ng pro c ess.  Th e trai ning a nd t est ing   process   in this  stud y  us i ng   S VM  m et ho d  [ 9] .  The   researc h  was  perform e d  by  est ablishi ng   a n  autom at i c  diagnostic   syst e m   to   detect   m acule  us in g  flu oresce in   i m age .  In   th e  pr el im inary  sta ges,   n oise  re du ct io n  wa s  done  in  pr e proc essing  ph a se  to  el im i nate  the  obj ec t  detai ls  besid e  the  m acula  and   t o  m ai nta in  it s  li gh tnin g  distri bu ti on  wit h  Gau s sia n  filt er .  The re  we re  sever al   proces ses  in  this  stu dy,  f or   in sta nc e  blood   vessel   segm entat ion   with   Gau s si an fil te r, o ptic disc  dete ct ion , a nd  red le sion detec ti on  to  se gm ent  m i cro   ane ur ysm  f eat ur e.     The  segm ented  featu re  will   descr i be  the  sh ape ,  colo r  an d  co ntra st  of   t he  detect ed  ca nd i dates  [ 10 ].   The  opti c  disc  detect ion   in  t his  stud y  was  do ne  by  detect in g  th e  m axi m um  area  with  the  highest  pix el   value.  The n  the   reti na l  fun du s   im age  al ong  with   the   opti c  disc   that   al read y  bei ng  detect ed  will   pe rfor m   local   im age  featur e s  pr oces s.  Pixel  weig ht ing   was  ca rr ie d  out  to  gai n  ne ighborin g  in fl uen ce   in  perform ing   segm enta ti on   by  cl us te rin g  e ach  pi xel  insid e  the  cl us te r  c enter.  T he  m a cula  cl assifi cat ion   ph ase  pro pose d  in  this  st ud y  is   base d  on  s om e   par am et ers  suc h  as  the  siz e  of   m acula  window’ s  area  a nd  sp at ia l  relat ion s hi p  bet wee n  pi xels  in the ret inal  fundus  [ 11 ].     The  m edical   e xam inati on   of   the  edem at ou s  m acules  is  done   by  direct  obs erv at io n  by  the  ph ysi ci a n  thr ough  O ptica l  Coh ere nce  T om og ra ph y  ( O CT)  exam inatio n.  This  e xam i nation  will   pro vid e  cr os s  sect ion al   of  reti nal  iss ue   i m ages.  I n  thi s  exam inati on ,   the  thic knes s  of  the  reti na  a nd  m acula  will   be  m easur e d,  wh ic h  ind ic at e  the  oc currence  of  sw el li ng   an d  flui d  cl ots  in  the  a rea.  Dete rm ina ti on   of  opti c  di sc  local iz at ion   in  this   stud y  car ried  on  us i ng   fun dus   i m age.  Disc  local iz at ion   an d  m acula  are  pr incipal   fact or s   tha t  determ ined  the   distance  i nter pret at ion s  betw een  the   cente r s  of  m acula  w it h  opti c  disc  i n  pix el   repres entat ion   t o  kn ow  the  diam e te r  of   m acular  thicke ni ng.  This  stu dy  us e d  so m e  par a m et ers.   Fo r  in sta nce,  the  ci rc le   rad ius,  t he  siz e  of   window  filt er,  and   c on sta nt  va lue  as  well   as  the  siz e  of   op t ic   disc  structuri ng   el em ent  an d  m acula.  The  resu lt   of this st ud y i s  exp ect e d  t o  im pro ve  the  accu racy o f  m acular  detect ion  t hat experie nced e dem a.        2.   RESEA R CH MET HO D   2.1.   Data Se ts   This  stu dy  us ed  im aging   im ages  with  O ptica l  Coh e rence   Tom og ra ph y  (O CT)   an d  Fluo re scei n  An giograp hy   f undus im age as  can  b e  seen  in  Fi gure  1.           Fig ure  1. OCT   and F undus  Im age   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   5050   -   5060   5052   In   t he  f undus  reti nal  i m age  in  Fig ure  1,   t he   i m age  sh ow s  qu it e  lo w  c ontrast   of  reti na ’s  m acula.   Ma cula  ob j ect s  are   s om eti m e  hi nd e red   by  ano the r  obj ec t  that  ind ic at e  reti nal  abn or m al i ti es  su ch  as  the  exudate,  dot  a nd   blood   hem orrh a ge,   m ic ro   aneurysm   as  well   as  In tra - Re ti nal  Mi cro vasc ular  A bnorm aliti es   (I RM A ’s). T he se ab norm al itie s can  cause  d i f ficult ie s and i n l ocali zat ion   of m acular ar ea.      2.2.   Estima te Opti c D isc  P os iti on   In   Flu or escei n  Angiog raphy  ( FA )   f undus  im age,  t he  init ia l  ph a ses  of   t he  proces s  we re  de te ct ing   th e   center  e stim at i on  an d  the d ia m et er  of  opti c d isc . Th e   est im at ion  o f   m acula  area   was   ba s ed  on  the   dista nce  a nd   it s  po sit io n  with  op ti c  disc.   T his  distance  is   relat ively   co nst ant  in  each   r et ina.  T he  siz e   of  the   disc  on  eac h  reti na  im age  of  the   pati e nt  is   va ries,  but  ge ner al ly   the   siz e  of  op ti c  disc   has   diam et er  betwee n  1.8  ±   2mm   inside  the  im a ge  fun dus  with   sta nd ar d  siz e  of   76 8  x  57 6  pi xel.  Ther e  a re   so m e   factor s  that  m ake  op ti c  disc  edg e  detect io n  accurate.  Som e  par ts  of   t he   op ti c  disc  w il l  be  ob sc ur e d  by  m any  reti nal  blood   ves sel s .  In  gen e ral,  the  process  in  l ocali zi ng   the  e xiste nce  of  the  op ti c  disc  in  this  st ud y  was  pe rform ed  by  the  f ollow in g  al gorithm :     1.   Gr ee n  c ha nn el   FA  f undus   im age  e xtracti on.   The   gr ee n  c ha nn el   was   sel e ct ed  as   the  pri m ary  colo r   si nc e  gr ee n  c olor  ha s  the  high  i ntensity   com par e  to  the  oth e rs  t wo  col or s;  re d  and  bl ue  in   a n  i m age  with  R GB)   colo r  as ca n be  seen  in Fi gure  2 .  Bel ow is th e m a them a ti cal  f or m ula to f i nd the  gree n  c ha nn el   sel ect ion   :     ) ( B G R G g                   (1)           Fig ure  2. OCT   and Gree n  Cha nn el   Fun dus Fl uorescein  An gio gra ph y  (FA)  Im age       2.3.   Mo r f ology   Fo rm ula  (1)  is  perform ed  to  find   a  gr e en  c ha nn el   in  an  im age,  w hile  R,  G  an d  B  are  sta nd   f or  Re d,   Gr ee n  a nd   Bl ue   seq uen ti al ly .  In   gr e en  c ha nnel ,  the  detai l  of   i m age  can   be  seen  cl early   an d  com pr e hensi vely .   Wh e reas  t he  use d  of  re d  c ha nn el   only   goin g  to   s how  t he  i m age  ed ge  w hile  in  blu e   ch ann el   m erely   pro vid e   j ust  p art of the  i m age’ s d et ai l and  c onta in a lot o f n oise. Ba sed  on im age i n  Fig ur e  2,  t he  con t rast o f o ptic disc   can  be  obser ve d  bette r  i n  green  c ha nn el   c om par ed  t o  re d  a nd  blu e  c ha nn el   in  R GB  i m age.  The refor e ,  thi s   stud y  on ly   us e d  gree n  cha nn el   i m age  to  co m pu te   the  op ti m al   threshold.  Figure  3  sho ws  the  gr ee n  c hannel   fun du s  Fl uore scei n  Angiog r aph y  (FA )  im age  and   it s  histogram .  It   can  be  seen   that  the  pix el   that  corres pondin g wit h op ti c  disc  hav e  h i gh e r   i ntensity  in hist ogram .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708     Op ti c  Disc  and Mac ula L oca li za ti on fro m Re ti na l O ptical C oh e rence  T omog r aphy   and  F undus  …   ( R od i ah )   5053         Fig ur e  3 .  OCT   an d Gr ee n  C ha nn el   Fun dus  Fluorescei n A ngio gr a phy (F A )  Im age       2.   The  local iz at ion   of  opti c  di sc  posit ion.  O ptic  disc  local iz at ion   can  be   perform ed  by  consi de rin g  th e   geo m et ry  sh ap e  of   op ti c  disc   on   se ve ral  co nn ect e d  com po ne nts .   T he  diff ic ulti es  in  est i m ating   the  opti c   disc  posit ion   is   the  presence  of  ot her   obj ect s  ou tsi de  the  op t ic   disc  i m age  that  has  c onnec te d  com po ne nt   as w el l as ca n be see n  i n  Fi gure  4.             Fig ure  4 .  Co nnect ed  Com pone nt D et ect io n o n  Op ti c  Disc       3.   Each  com pone nt  that  conn ect ed  to  the  im age  will   be  la belle d  with   the  nu m b er  of   pix el s  in  the   com po ne nt.  S patia l  coord i na te   of   each  c on nected  c om po nen t  is  cal cula te d.   Com po ne nt  is  assum ed  to  hav e   m axi m um   nu m ber   of  pi xels  with   m axi m u m   dia m et er  of  op ti c  disc  wh ic h  is   2  m m.  Co ns e quently ,  if   on e   com ponent   of   t he  im age  sp at ia l  co ordin at e  is  within  50  distance  pix e ls  from   sp at ia l  coor din at e  of   t he   m ean  la rg est   com po ne nt,  the  obj ect   will   be  com bin ed  an d  the  new   m ean  of   im age  sp at ia l  coo r din at e  will  be  c om pu te d  a s can  b e  seen  in  Fi gure  5.           Fig ure  5 .  P os it ion Est im a ti on   of   O ptic Disc       4.   Perfo rm ing  conn ect e d  c om ponen t t a gg i ng wi th obj ect  g e om et ry app r oac h usin g  s om e   par am et ers  belo w  :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   5050   -   5060   5054   1)   The val ue  area   is com pu te d ba sed o n  the  m axi m u m  an d  m ean in te ns it y i n  t he op ti c  disc a r ea.   2)   Re stric ti ng   the   area  that  are  detect ed  as  an  op ti c  disc.  T his  area  is  the  nu m ber   of   im ag e  di m ension  with a ng le  a nd  width pa ram eter s in  r et inal i m age th at  is  wri tt en  in  a n  ar ra y form  u sing t he  for m ula :     Boun dingBo x= [corn e r widt h]               (2)     3)   Re ti nal o ptic disc po sit ion  est i m ation  b ase d on  the  rati o  w he re th e sh a pe  of the opti c d isc  is circl e. I n  a  ci rcle  obj ect   the  pro per ti es  t hat  can  be  disc ov e re d  a re  [ 12 ] :  Ra diu s  of  th e  ci rcle r ,  ci rcle  diam e te r d ,  wi de  of   ci r cl e L ,  ci rc um fer en ce  of  ci rcle  a nd P par am et er.  The  f orm ula  to  local iz e  op ti c  dis c   po sit io n base d on the  rati o o f  rou nd   4)   The  e xtensi ve   an d  pa ram et e r  val ue  as  t he   pro per ty   of  t his  ci rcle  ca n  be  perform ed  in  opti c  disc  reg i on s  which   will  b e loc al iz ed  as  the  basic  f or m  o f  t he ro unda bout  siz e usi ng this  form ula:     L P R a t i o 4 2                   (3)     5)   If   t he  resu lt   va lue  of  detect ed   obj ect   rati o  yi el ds   1  a nd  has   the  inten sit y  equ al   or  al m os t  the  sam e  as   op ti c d isc  inte nsi ty , th is detec t ed  obj e ct  w il l  be  m ark ed  (loc al iz at ion ).  T he  obj ect s that h a ve  dif fer e nt   char act e risti c  with  the  opti c  disc  will   no t  be   m ark ed.   In   ge ner al ,  the  op t ic   disc  il lustrati on   can  be   seen i n  Fi gure  6.               Fig ure  6 .  O ptic Disc P os it io n Local iz at ion   Illustrat io n       The  rati o  valu e  of   1  is  base d  on   t he  rati o  le ng t h  of  m ajo r  axis  an d  m ino r   axis  of  the  ob je ct   that  was  detect ed  i n  f un du s  im age as  can  be  see n  i n  F igure  7.           Fig ure  7 .  Ma   Detect ed  Op ti c  D isc   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708     Op ti c  Disc  and Mac ula L oca li za ti on fro m Re ti na l O ptical C oh e rence  T omog r aphy   and  F undus  …   ( R od i ah )   5055   2.4.   Localiz at ion   OCT  M acula  Lay ers   Locali zat ion   of  m acular  i m a ge  la ye r  a rea  was  perform ed  on  pr e process ing   phase.  Thi s  local iz at io n  was  ca rr ie d  on  in  cal culat in g  the  m acular  ar ea  outsi de  t he  norm al   siz e  of  reti na  m acular   i m age.  T he  m acula  area  has   the  thi ckn e ss  of 4 00  μm ,  di m inishing   on f ov ea with  the  siz e o f  15 0  μm ,  and  bec om ing   thin ner  o n  ora   serr at a   with  th e  thick ness  of  80  μm   [13 ] .  The  m acula  ha s  ve ry  low  c on t rast  inside   the  reti nal  im a ge  a nd  so m et i m e  the  area  of  m acul a  is  blo cke d  by   the  exudates   or   the  blee di ng   in  t he  reti na ’s  re gion  [ 1 4 ] .  The  al gorithm s o f p repro ce ssin g p hase  on  OCT  m acular im age s ar ea ca n be  e xp la ine d  bel ow :   1.   Re ad  the  O CT   Im age    2.   Perfo rm ing   the  blurrin g  pro cess  to  re duce   the  noise   in  OCT  im age.  The  inte ns it y  value  of  the  im a ge   changes   a   lot  as  in  Fi gure  8.  The  noise   in  O CT  im ages  ha ve  the   f or m   of   dots  or   pixe ls  with  dif fer e nt   intensit y.  This  stud y  us ed   the   first  de rivati ve   of   Ga us sia n  filt er  to  re duce   the  noise   on  OCT  im age  with   the form ula  bel ow :     2 2 2 2 2 2 1 ) , (  y x e y x G                 (4)     Wh e re  de no te   the  der iv at ive  sta nd a rd   f r om  pix el   distrib ution   of   OCT  im age  OCT ) , ( y x I .  Assum ed  a  distrib ution h a ve  a n  a ver a ge value e qual  to   0 ( =1) .           Fig ure  8.  N ois e Red uction Pr ocess  a nd  OCT  Mac ula I m age     (a)   O rigin al   Im age  (b)  Im age f ro m  Bl ur rin g P ro ces s       3.   Perfo rm ing   ed ge  detect ion   on  im age  gr a die nt  at   ho rizo ntal  directi on  f r om   the  filt ering  i m age  us i ng  the   al gorithm s b el ow :    a)   Re ad  the  im ag e res ulted  from  b lu rr i ng phase .   b)   Re ad  siz e o f  th e i m age w it h  fu nctio n  [ N,  M]  =size  ( G) .   [N  M]  is a p ixel l i ne  an d  col um n  of  an  im age   ob ta ine d  f ro m   blurrin g  phase   G ( x , y ) .   The  fi rst  der ivati ve  of   im age  fu nct ion   G( x , y )   towa rd s  x a nd   y   axis th at  a re c om pu te d  us i ng for m ula [ 15 ]  :     ) , ( y x x G   an d  ) , ( y x y G                 (5)     Wh e reas,   the  ve ct or   gr a die nt  and the am plit ud e  can  b e  calc ulate d wit h [9 ]   :     ) , ( ) , ( ) , ( y x y G y x x G y x G                 (6)     2 2 ) , ( ) , ( ) , ( | | y x y G y x x G y x G             (7)     4.   Re fer ri ng   t o  e qu at io n  7,   the  first  pa rtia l  deri vative  of  im a ges  f r om   blu rr i ng   phase  w ere   com pu te d  ba s ed  on the t wo - cl ose d neig hbori ng  pix el . T he refor e , th e  gradie nt can be   obta i ned :       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   5050   -   5060   5056   ) , ( ) , 1 ( ) , ( ) , ( y x G y x G y x x G y x G x             (8)     x y x G ) , ( is  an  i m age  gradie nt  on    x   horiz on ta l  direc ti on   that  pro duced  e dge  of  obj ect   in  the  s hap e  of  horizo ntal l ine,  as in  Fig ur e  9.           Fig ure  9 .  Im age Grad ie nt on Hori zo ntal Dir ect ion       5.   Labeled  t he  c onnected  c om pone nt  that  li nk  ho rizo ntal  im age  gr a dient   with  ad j ace nt   m at rix.   x   pixe l  i s   sai d  to  be  a dja cent  with  y   pi xe l  if  there  is  a  connecte d  c on necti on   betwee n  them .  Two   i m ages  subset  S 1   and  S 2   are a dja cent if s om e p ixels  on  S 1   a dja cent with  s om e   S 1   pix el s a s in   Figure  10.         Fig ure  10 .  Sub set   S 1   a nd  S 2       Path  f ro m   pix e l  x with  co ordin a te   ) , ( q p for y   pi xel  with  co ordi nate  ) , ( s r is   a  pix el   order  that  dif fer   from   coor din at e   ) , ) , . . . ( , ( ), , ( 1 1 0 n n o q p q p q p   wh e re:     n   = Path     ) , ( ) , ( ), , ( ) , ( 0 0 s r q p q p q p n n               (9)     ) , ( 1 1 y p   is  adjace nt   where :   1 1 , i i q p                   (10)     6.   Com pu te   the  di sta nce  betwee n  ) , ( q p x   and   ) , ( s r y   us ing   ci ty   blo ck   distance  with  4  co nn ect ivit y  a s   can  be  see n  i n   Figure  11  us in g  the  for m ula :      | | | | ) , ( 4 s q r p y x D               (11)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708     Op ti c  Disc  and Mac ula L oca li za ti on fro m Re ti na l O ptical C oh e rence  T omog r aphy   and  F undus  …   ( R od i ah )   5057       Fig ure  11 .   Ci ty  Bl ock   Dista nc e w it h 4 C onne ct ivit y       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   3.1.   Experim en ta l  Ima ge   The  local iz at ion  of  the  opti cal   disc  posit ion   was  perf orm ed  in  ge ome tric   op ti c  dis c  form   by   consi der i ng   se ver al   c onnecte d  com ponen ts .   The  diff ic ulty   in  pe rfor m ing  the  opti c  disc   posit ion   est i m at io n   was  the   occ urr ence  of   a nothe r  ob j ect   outsi de   the  op ti cal   di sc  that  ha s  a  c onnected   com po ne nt  as  well .  Figur e   12 sho ws  t he p rop os ed  alg or it hm  in  this  stu dy  su ccee d  to  lo cal iz e the pres ence   of opti c di sc on fu ndus i m age.         Figure  12.  E sti m at ion  I m age O D  P os it ion       In   pre vious  stu dy,  the  process   of   reti nal  fun du s  op ti c  disc  i m ages  local izati on   was  pe rfor m ed  us i ng   com bin at ion   of  m or phol og ic al   op e rati on  a nd  op ti c  disc  ce nter  po i nt  de te rm inati on .  Thi s  m e thod  wa s  carried   ou t by  detect in g  the g eom et ric  sh a pe  in  the p aram e tric   fo r m ,  wh ere  the  s hap e of  the o pt ic   disc  is  ci rcu l ar.  T he   exp l oitat ion   of   Hough  T ran s f or m at ion   [16]  was  car ried  ou t  to  search  the   m os t  su it able  geo m et ric  fo r m   that  corres pond  to  t he  set   of  point s  in  the   im age.  The  t ran s f or m at ion   is  done  t o  fi nd  the  li n e s   an d  the   cu rv e s  that   passing  by  m a ny  points  i ns id e  the  im age.  These  li nes   an d  curves  a re  the   on e   that  near   a nd  m os t  cor re s pond   with  th e  data  in  the   im age  m at rix.   The   sel e ct ion   of  the   ci r cular  ra diu s  gr eat ly   aff ect   the   accu racy  of   t he   area   local iz at ion   of   op ti c  disc .  If   t he  ci rc ular  pa r a m et er  value  is  too   sm al l  or   too   big ,  it   will   aff ect   the  distance  of   m acula’s  cente r  f ro m   the  ce nt ral  of  opti c  di sc,  res ulti ng  m acula  RO I  will   be  unsu it a ble.   The  stu dy  in  this  pap e r  us ed   r oundness  rati o.   T his  r oundne ss  rati o   is  the  rati o  of  the  ra diu s   at   the  sm alles t  ang le   to  t he  r adiu s   aver a ge  of   f undus  im age  as  obj ect .  The  r at io  of   t his  st ud y  was  pro pose d  by  the   r esearche rs  t o  perfor m   com par ison  be tween   the  s hor thest  axis   with   the  lo ngest   a xis  of  t he  op ti c  di sc.  Ta ble  1  s ho ws   e xam ples  of  F A   fun du s  I m age  OD esti m a ti on   po sit io n.   As  ca n  be   see n  on  Ta ble  1,   the  opti c  disc   with  the  r oundne ss  obj ect   r at io  app r oac h  su cces fu ll y   local iz ing   it s  posit ion   c orrect ly .  This  rati o  is  the  ave rag e  geo m et ric  diam et er  of   opti c  disc  with  it s  lon gest   diam e te r,   wh e r e  the  obj ect   with  a  ro un de d  ge om et ric  sh ape  connecte d  co m po nen t  in  f undus  im age  is  an  opti c  disc. T he refor e , those a rea a re  locali zed as  opti c d isc .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   5050   -   5060   5058   Table  1.   O ptic Disc L ocali zat ion R esult   I m ag e   FA Fun d u s I m ag e   Op tic Disc  Localiz atio n  Resu lt   FA1       FA2       FA3       FA4       FA5           3.2.   OCT  M acula  Ima ge  L oca li z at i on   The  m acula’s  la ye rs  play   i m portant  r ole  in   hu m an’ s  vision.  T hese  m ul ti ple  la ye rs  are  locat ed  i n  three  dif fer e nt  areas  (Fov ea , Avas cular  Z one an d  F oveola r )  as ca n be  see n  in  Fig ure  13.               Figure  13.  (a)   Fundus  Sca nn e d Im age F A, ( b).  Ar ea  and  La ye rs  of  OCT M acula,   (c) .  Mac ula  Area Po sit ion       Edem a  m acula  is  ass ociat ed  with  visio n  blindness   in  non  prolife rati ve  diabeti c  reti nopathy.  Th e   sy m pto m s   are  char act erize d  by  (i)  the  reti nal  thickeni ng  at   or   within  500µm   distance  fr om   the  center  of  m acula,  (ii)  th e  occurre nce  of  ex ud at es  or   within  500µm   distance  f ro m   t he  center  of   m acula  fo ll owe d  by  the  thickeni ng   of   t he  reti nal  surr ound  the  m acu la ’s  center  an d  (iii )  reti nal  thickenin g  that  great er  than  on e   disc  diam e te r  (D D )   distance  from   the  center  of  m acula.  The  c ha ng e s  inside  the   m acula’s  la yer   area  will   influ enc e   the  per ip he ral’ s  visi on.  T her e fore,   it   is  ve ry  i m po rtant  t o  l oc al iz e  the  area   of  m acula  in  de t ect ing   m acula  that  has  e dem a  [1 7 ] .    Fig ure  14  s hows   t he  e x am ple  of   OCT   m a cula  la ye rs   l oc al iz at ion ’s  res ul ts  on  I nner   Lim iting   Mem br ane  (IL M) area  and R PE O C T m acula im age.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708     Op ti c  Disc  and Mac ula L oca li za ti on fro m Re ti na l O ptical C oh e rence  T omog r aphy   and  F undus  …   ( R od i ah )   5059     Co de   No te   ILM   Inn er  Li m itin g  M e m b rane   NFL/  GCL   Nerve Fib er  L a y e r   IPL /  INL   Inn er  Plex if o r m   La y er   INL /  OPL   Inn er  Nu clea r  L ay er   OPL/  ONL   Ou ter  Plex if o r m   L ay er   OPL/  ONL   Ou ter  Nu clea r  Layer   IS/  OS   Inn er  Seg m en t   RPE   Retin al Pig m en ted   Epith elliu m       Figure  14.   Ma cula A rea  L ocal iz at ion  a nd  OC T Mac ula Lay e r   [ 17]       Ma ny  ap proac hes  ha d  be en   done  by  s om e   resea rch e rs  i n  OCT  m acula  i m ages  local iz at ion .  This   local iz at ion   w as  car ried  out  t hro ugh  sel ect i ng  the   pi xel  th at   will   be  us e d  as  see d  point  and  by   searc hi ng  the  si m il ar  neighb or i ng  pi xels.  T he  pix el s  a rea  then  e xpan de d  by  a dd i ng  sim il ar  pix el   t o  th e  neig hbori ng  pix el s .   Unfortu natel ly ,  researc hers  f aci ng   dif ficult ie s  of   perfor m ing   segm entat ion   on  OC T  m aku la   area.  Th e   diff ic ulti es  are   on  c olor  sim ilariti es  and  on  te xtu re   of  eac h  m acula  la ye r.   Ma cula  la ye r s  co ns ist   of   8  l ay ers  OCT. In  this st ud y, t he  resea r cher s  pro posed  the u ti li zi ng   of ad j ace ncy m a trix to prese nt the p i xels of m acular   la ye r.  Th ese la ye rs  are close d t o  the o t her  m acula’s lay er. The a dj ace ncy  was  pe rfo rm ed  by p re sentin g pixel 1  wh ic h  in dicat ing i f n od e  i t o node  j   has  an e dg e  and  0 othe rw ise   (whe n  t he  nod e  h a s  no  edg e ).       4.   CONCL US I O N   The  pro pose d  al gorithm   su ccee ds   to  local iz e  the  existe nce   of   opti c  disc.  This  opti c  disc   is  based   on  the  co nnect ed  com po ne nt  tha t  disti nguish e d  opti c  disc  with  the   ot her   ob je ct   of   t he  im age  fun dus  s uch  as  the   exudates.  T he  resu lt   of  m acula’s  area  local iz at ion   on  OC T   i m age  can  co m pu te   the  m ac ula  area  outsi de   the  norm al   siz e  of   m acula  reti na  i m age.   The   a ppr oach   with  geo m et ric  op ti c  disc  rati o  s uc ceeds   to   local iz ed  the  op ti c  disc.  T he   ex plo it at ion   of  ad j acen dy  m atr ix  a ble  to  disti nguis h  eve ry  la ye r  of  OCT   m a cula  im age   desp it e   their sim il ari ti e s and c olor  neighb or i ng.     Fo r  t he  f ur the r  resea rch,  the   thicknes s  of   7  la ye rs  of   m acula  OCT  im age  will   be  de te ct ed.   This   thickne ss  will  b e  us e d   as  ref e ren ce  to dete ct   the sig n of t he prese nce  of e dem a  m acula on O CT i m age.        ACKN OWLE DGE MENTS   We  a re  in de bted  to   the  e xpe rts  w ho  hav e   con t rib uted  t owar ds   de velo pm ent  of  the  te m pla te .   The   auth or s  wo uld   li ke  to ac know le dg e t o  Guna da rm a U niv er sit y.       REFERE NCE S   [1]   Bowling,   Kansk is's   Cli nic al  Ophthalmology   A  Syste mati c  Approach,   Ei ghth  Ed it ion,   ISBN :  978 - 0 - 7020 - 5572 - 0 ,   El sevi er,  S y dn e y,   New South   W a le s,  Aus trali a. ( 2 016)   [2]   Vaugha n,   As bury ,   Riord an Eva.  Gene ral Opht hal mology .   Ed ition  17.   London :  Mc Graw - Hill .   2007 .   [3]   Raz i eh  Akhav a n,   Kari m   Fa ez,  “ A  Novel  Ret inal  B lood   Vess el   Segm ent a ti on  Algor i thm  using  Fuz z y   Segm ent at ion ” ,  I nte rnational   Jou rnal  of El e ct ri ca l  and  Comput er  Engi ne ering  ( IJ ECE ) ,   Vol.   4,   No,  2016 .   [4]   K.  Ga y a thri,  D.  Narm adha ,   K.  T hil ag ava th i,   K.  Pavit hr a,   M.  Prad ee pa ,   “ Ret inal  Blood  Vess el s  Ext rac t ion  Based  o n   Curvel e t  Tra nsf orm   and  b y   Com bini ng  Botha t  and  Topha t  Mor pholog y ” ,  In te rn ati onal  Journal  of  El e ct ri cal   an d  Computer  Engi n ee ring ( IJE C E) ,   Vol.   4 ,   No.   3,   20 14.   [5]   Li ese g ang,   Skut a,   Cant or .   Retin a  and  Vi treous.   Basic   and  Cli ni c al  Cours e.   Sect i on  12.   San  Fransisco,   Cal iforn ia:   Am eri ca n  Ac adem y   of  Ophth al m olog y .   2004 .   [6]   Sus et ia ningtias,   D.T . ,   Made nd a,  S.,   R ahay u ,   D. A.,   Rodi ah,  “ Ret ina l   m ic roa n eur s y m   det e cti on  u sing  m axi m all y   stabl e   externa l  reg ion  al gori th m ” ,  Inte rnat ion al  Journal   on  Adv anc ed  Sc ie n ce ,   Engi n ee ring   and  Informati on  Technol ogy ,   vo l 6 No.   5 ,   2016 .   [7]   Gianc ard ,   Karno ws ki ,  Grisan ,  Fa var o ,  Rugg eri ,  a nd  Chaum.  “ Te x ture l ess  Mac ula   Sw el li ng  Det ec t i on  w ith   Multi p le  Ret inal  Fundus   I m age s ” .   I EE E   T rans act ions  o n  B iomedi ca l  Eng in ee ring ,   Vol.   58,   No.  3.   ( 2011)   [8]   Fow jiy a ,   Karna n,   Sivakumar.   “ An  Autom at ic   Dete c ti on  and  A ss ess m ent   of  Diabe t ic   Mac u la r  Ede m a  Along  with   Fovea  Dete c ti on   from   Color   Ret ina l  Im age s ” ,  Int ern ati onal  Journ al  of  Computer  Tr ends  and   Technol ogy  ( IJCTT ) .  Volum e  4  Iss ue 4.  2013 .   [9]   Anindit a  Sept ianirini,  Ham dani ,   Dy n a  Marisa   Khair ina,  “ The   Contour  Ext ra ction  of  Cup  in  F undus  Im age s  f or  Glauc om a  De te c ti on ” ,  Int ernati o nal  Journal   of   Elec tri cal   and   Co mputer  Engi n ee r ing  ( IJE CE) ,   Vo l.   6 ,   No .   6 ,   2016 .   [10]   Deva shree .   Zi nj ard e,   Mohota .   “ Com pute r  Aided  Diagnosis  of  Mac ula r  Ed ema   Us ing  Color  F undus  Im age s:  A  Revi ew ” .   In t. J o urnal  of Engi ne e ring R ese arch   a nd  Applications .   ISS N:  2248 - 9622,   Vol .   4 ,   Iss ue  3 .   2014 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.