I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   2 ,  A p r il   2 0 2 1 ,   p p .   1 2 5 0 ~1 2 5 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 2 . p p 1 2 5 0 - 1 2 5 8          1250       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Auto m a tic  seg m e ntatio n of plan tar  t her m o g ra m s usi ng  ada ptive  C  m ea ns t echniqu e       M a dh a v a   P r a bh u S . 1 ,  See m a   Ver m a 2   1 De p a rtme n t  o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   M i d d le E a st Co ll e g e ,   M u sc a t,   S u lt a n a t e   o f   O m a n   2 De p a rtme n t  o f   El e c tro n ics ,   Ba n a sth a l i  Un iv e rsity ,   Ra jas th a n ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 8 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A u g   1 7 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Oct  9 ,   2 0 20       Dia b e ti c   f o o t  u lce r  (DFU)  is   o n e   o f   th e   m a jo r  c o n c e rn   o f   d ia b e tes   a n d   it   is   ra p id ly   in c re a sin g ,   in   w o rst  c a se   sc e n a r io   th is  m a y   lea d   to   a m p u tatio n .   T h e   DFU  c a n   b e   a v o id e d   b y   th e   e a rl y   d e te c ti o n   a n d   p r o p e r  d iag n o sis .   M a n y   o f  th e   stu d ies   c a rried   o u t  h ig h li g h ts  th a t,   th e rm o g ra p h y   i s  th e   m o st  u se f u l   tec h n iq u e   to   m e a su re   th e   c h a n g e s  in   th e   tem p e ra tu re   o f   p lan tar  s u rf a c e   a n d   a lerts  to   in d ica te  th e   risk   a ss o c iate d   w it h   DFU.   T h e   d istri b u ti o n   o f   tem p e r a tu re   d o e s  n o t  h a v e   a   f i x e d   p a tt e rn   a c ro ss   t h e   p a ti e n ts,  h e n c e   it   m a k e s   th e   d if f icu lt y   in   m e a su rin g   th e   a p p r o p riate   c h a n g e s.  T h is  g a p   w il l  p ro v id e   a   sc o p e   to   im p ro v e   th e   a n a ly sis  te c h n i q u e   so   a s  t o   m e a su re   th e   p lan t a r  su rf a c e   tem p e r a tu re   e ff e c ti v e l y   a n d   id e n ti fy   a n y   a b n o rm a l  c h a n g e s.  In   th is  p a p e r,   th e   se g m e n tatio n   a lg o rit h m   n a m e l y   a d a p ti v e   C  m e a n s  (A CM )  f o r  th e   im a g e   se g m e n tatio n   is  d isc u ss e d .   A CM   is  b a se d   o n   th e   s p a ti a l  in f o rm a ti o n   a n d   th is   m e th o d   in c l u d e s  th e   tw o   sta g e   i m p le m e n tatio n .   I n   th e   f irst  sta g e ,   n o n lo c a l   sp a ti a l  in f o rm a ti o n   is  a d d e d   a n d   i n   t h e   se c o n d   sta g e ,   sp a ti a l  sh a p e   in f o rm a ti o n   is  u se d   in   o rd e r  to   re f in e   th e   c o n stra in t  o f   lo c a l  sp a ti a l.   Ou tco m e   o f   th e   p ro p o se d   m e th o d   sh o w s   th a t  A CM   is  v e r y   m u c h   e ff e c ti v e   a n d   it   o u t p e rf o rm s th e   o th e r  e x isti n g   m e th o d s.   K ey w o r d s :   A d ap tiv e   Diab etes   I m ag e  p r o ce s s i n g   Seg m en tatio n   T h er m o g r ap h y   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma d h av a  P r ab h u   S.   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g   Mid d le  E ast C o lleg e   Mu s ca t,  S u lta n ate  o f   O m a n   E m ail:  m ad h a v @ m ec . ed u . o m       1.   I NT RO D UCT I O N     Diab etes  is   s aid   to   b e  o n e  o f   th e  ch r o n i c  d is ea s es,  w h ic h   o cc u r s   w h e n   t h e  h u m an   p an cr e as  f ail s   to   p r o d u ce   th e  in s u l in .   I n s u li n   i s   th e  h o r m o n e  t h at  h e lp s   i n   r eg u la tin g   t h e  b lo o d   s u g ar .   I n cr ea s e  in   t h e  b lo o d   s u g ar   lev el  i s   t h e  co m m o n   e f f ec t  o b s er v ed   in   ca s e  o f   u n co n tr o lled   d iab etes  an d   th is   l ea d s   to   th e  s er io u s   d am a g e  m ai n l y   to   t h e  b lo o d   v ess els,  n er v e s   a n d   k id n e y s   [ 1 ] .   B asicall y   th er e  ar e  t w o   t y p e  o f   d iab etes i. e.   t y p e - 1   an d   t y p e - 2 .   T h e  t y p e - 1   d ia b etes  is   n o n   c u r ab le  [ 2 ] .   T h e  co m m o n   t y p e  o f   d iab etes   is   t y p e - 2   t h at   u s u a ll y   ex is t s   i n   ad u lt s .   T h e  r ec en t  d ata  r elea s ed   b y   W o r ld   Hea lth   Or g an iza tio n   i n d icate s   t h at  ap p r o x im a tel y   4 2 2   m illi o n   p eo p le  ar e  liv in g   w it h   d iab etes  w o r ld w id e  a n d   n e ar l y   1 . 6   m illi o n   d ea t h s   e v er y   y ea r   ar e  d ir ec tl y   r elate d   as c au s e  o f     d iab etes [ 3 ] .   T h e  co m m o n   s y m p to m   i s   d ia b etic  f o o t  u lcer   ( DFU ) .   DF U  o cc u r s   w h en   th e   r ed u ce d   b lo o d   f lo w   is   co m b i n ed   alo n g   w i th   th e  n e u r o p ath y   ( d a m a g e  o f   n er v e)   in   f ee t.  DFU  ca n   b e  p r ev en ted ,   if   it  is   d etec ted   i n   a n   in itial   s ta g e.   C u r r en t l y   th i s   t y p e  o f   f o o t  co m p lica tio n   i s   id e n ti f ied   b y   a n al y zi n g   th e  f o o t  n e u r o p ath y ,   p lan tar   f o o t  p r ess u r e  a n d   b lo o d   cir cu latio n s .   T h is   ap p r o ac h   p r o v id es  th e   p o s s ib ilit y   to   a n al y z e  th e  co n d itio n   o f   p atien ts   s u f f er i n g   f r o m   f o o t  u lcer   [ 4 ] .   Ho w ev er ,   th e s e  tes t  n o r m all y   ca u s e s   th e  p atien t s   to   v is it  th e  d o cto r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u to ma tic  s eg men ta tio n   o f p la n ta r   th ermo g r a ms u s in g   a d a p t ive  C   mea n s   tech n iq u e  ( Ma d h a va   P r a b h u   S . )   1251   m o r e  o f te n   an d   t h is   is   e x p en s i v e  as  w el l  as  i n tr u s i v e.   Mo r eo v er   th e  s el f - a s s e s s m e n t  is   v er y   m u ch   c h alle n g in g   s in ce   it a l l d ep en d s   o n   th e  p ati en t ’ s   k n o w led g e  r eg ar d in g   th e   d is ea s e  [ 5 ] .     E ar ly   d etec tio n   o f   p r eu lcer ati v e  lesi o n s   in   t h e  f o o t  b ased   o n   t h e  s ev er al  s ce n ar io s   ca n   p r ev e n t   it  f r o m   g o in g   to   th e   h az ar d o u s   s tag e   [ 6 ] .   Fo r   th e  p atie n ts   at  r i s k ,   t h e   r o u ti n e  as s es s m en t   o f   s u ch   f o o t  co m p licatio n   is   r ea ll y   b en ef ic iar y   as  th er e  is   n o   r ea d ily   av ailab le  in s tr u m e n t s   ar e  av ailab le.   T h is   g ap   ca n   b e  m et  b y   d esi g n in g   a  th er m a l  i m a g e  p r o ce s s i n g   b ased   m et h o d   to   d etec t  th e  p o ten tial  D FUs .   T h er m o g r ap h y   is   n o t h i n g   b u t  th e   t e c h n i q u e   w h i c h   i s   u s e d   f o r   m e a s u r i n g   t h e   t e m p e r a t u r e   d i s t r i b u t i o n   t h a t   o c c u r s   i n   t i s s u e s   a s   w e l l   a s   o r g a n s   [ 7 ] .   T h is   te m p er atu r e  d is tr ib u t io n   is   n a m el y   k n o w n   as  t h er m o g r a m .   I t  is   u s ed   in   v ar io u s   co n d itio n s   o f   p lan n i n g   t h e   tr ea t m e n t  o f   D FU  [ 8 ] .   T h er m o g r ap h y   i s   also   ca p ab le  o f   f in d in g   t h e  r eg io n   o f   i n ter est  ( R OI ) .   T h is   tech n iq u e  is   to tall y   s a f e  s in ce   it  d o es  n o t  r eq u ir e  p h y s ical  i n ter ac tio n   o f   h u m a n s   an d   n o   in tr o d u ct io n   o f   in s tr u m e n ts   i n to   th e  h u m an   b o d y .   Fo r   th er m o g r a m   an al y s is ,   t h er e  ar e  m ai n l y   t w o   ap p r o ac h es  i n v o l v ed   [ 9 ] .   T h e  ch ar ac ter is ti c  p atter n s   w il l  b e  id en tifie d   alo n g   w it h   th er m a l  v ar ia tio n   m ea s u r e m e n t.  D u e  to   t h e  f ac t  th at,   th e   s p atial  p atter n s   h a v e   w id e  v ar iat io n s   ac r o s s   t h e  d iab etic  p atien ts   [ 1 0 ] ,   w e  p r o p o s ed   a  m et h o d o lo g y   n a m ed   as  ad ap tiv e  C - m ea n s   ( AC M ) ,   h er e  b o th   th e  i n f o r m atio n   i.e .   s p atial  s h ap e  an d   n o n lo ca l  s p atial  ar e  u ti lized ,   an d   th is   h elp s   i n   i m p r o v is i n g   t h er m o g r a m   a n al y s i s .   I n   o r d er   to   tak e   b en e f it   o f   n o n lo ca l   s p atial   in f o r m a ti o n ,   w ei g h t   o n   th e   o b j ec tiv e  f u n ct io n   is   ad d ed   f o r   in cr ea s in g   th e  p i x el  p o s s ib il ities .   L ater   o n   o u r   m e th o d   is   co m p ar ed   w ith   t h e  ex i s t in g   s e g m e n tatio n   m e th o d s .   T h e  co m p ar is o n   ta k es  p lace   in   t w o   w a y s   i.e .   q u a n t itativ e  a s   w el l  as   q u alitati v e.   T h e  co n tr alate r al  co m p ar is o n   o f   f o o t  te m p er atu r e  tech n iq u e  [ 1 1 ]   is   n o t  v er y   m u c h   u s e f u l.  W h e n   th e  te m p er atu r e  c h an g e s   in   b o th   t h e  f ee t  a n d   if   b o th   h av e  n o   s p ec if ic  p atter n ,   th e n   o n e  f o o t  ca n n o t  u s ed   a s   a   r ef er en ce   o f   t h e  a n o th er .   T o   o v er co m e  t h i s ,   t h e  p r o p o s ed   m eth o d   tr ies  to   co m p ar e  b o th   t h e  f ee t   at  a  ti m e.   T h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   w ill   i m p r o v e  th e   au to m atic   clas s i f icati o n   an d   ac t s   a s   a n   aid   i n   a s s is ti n g   th e   cli n ical   ex p er ts .   O u r   r esear ch   is   o r g a n ized   i n   a  w a y   th at   s ec o n d   s ec tio n   d escr ib es  th e   b r ief   d es cr ip ti o n   ab o u t  t h e   ex is t in g   w o r k ,   w h er ea s   t h ir d   s ec tio n   elab o r ates  th e  p r o p o s ed   m et h o d o lo g y ,   ev al u atio n   o f   o u r   alg o r it h m   ta k e s   p lace   in   f o u r t h   s ec t io n ,   th is   s e ctio n   also   s h o w s   t h e  ca s e  co m p ar is o n   o f   o u r   p r o p o s ed   alg o r i th m .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   I n   th is   s ec tio n ,   w e   p r esen t   a  b r ief   r ev ie w   o n   t h e  s e v er al  s eg m e n tat io n   ap p r o ac h es.  T h e   liter atu r e  r ev ie w   s h o w s   th a t  ev er y   tec h n iq u e  h as   t h eir   ad v a n tag e s   as   w e ll  as   s h o r tco m i n g s .   T h is   l ed   u s   to   d esi g n   a n d   d ev elo p   o u r   o w n   m e th o d o lo g y .   T h er e  ar e  li m ited   co m p u ter   m et h o d s   d ev elo p ed   f o r   th e  as s ess m en t   o f   d iab etic  f o o t p ath o lo g ies.   Seg m en tatio n   is   a  tec h n iq u e  u s ed   f o r   id en ti f y i n g   th e  d i f f er en ce s   b et w ee n   p ar ticu lar l y   i n te r esti n g   a n d   u n i n ter es tin g   p ar ts .   I t  i s   al s o   u s ed   to   d i f f er en tia te  t h e  f o r eg r o u n d   f r o m   t h e  b ac k g r o u n d   co n te n t.  W h i l e  co m p ar i n g   t h e  s e v er al  s e g m e n tatio n   tec h n iq u e s   [ 1 2 ] ,   th e  th r esh o ld in g   tech n iq u e  w a s   r ec o m m e n d ed .   T h o u g h   th is   m et h o d   is   s i m p le  to   u s e,   it   w as  f o u n d   th a t f o r   ce r tain   i m a g es t h is   tec h n iq u e  f ail s   s h o w   t h e  clea r   d if f er en c e   b et w ee n   b ac k g r o u n d   co n ten t   an d   f ee t  [ 1 3 ] .   T h e  t w o   d if f er en t  s eg m e n tatio n   m e th o d s   ar e  co m p ar ed   b y   ev alu a tin g   th e   p er f o r m a n ce   o n   1 0   s a m p les   ea ch   o f   d iab etic   an d   n o r m al   f ee t   [ 1 4 ] ,   th e  r es u lts   h ig h li g h ted   t h at   ed g e  d etec tio n   ap p r o ac h   i s   co n s is ten tl y   g o o d   in   p er f o r m an ce   t h an   th e   w ater s h ed   m et h o d .   T h e  s n a k e  alg o r ith m   [ 1 5 ]   is   u tili ze d   to   id en ti f y   t h e  R OI   f r o m   t h e  r est  o f   th e  f ee t  t h er m o g r a m .   I t  w as  also   co n clu d ed   th a t   th e  s n ak e  al g o r ith m   is   ap p r o p r iate  an d   r elev an t  to   p lan tar   th er m o g r a m s   w h e n   co m p ar ed   w it h   co n v e n tio n al   s eg m e n tatio n   tec h n iq u e s .   T h e  u p d ated   v er s io n   w it h   b len d e d   f ea tu r e  w as  i n tr o d u ce d   [ 1 6 ] ,   an d   th is   tec h n iq u e  s h o w ed   b etter   r es u lts   th a n   th e  tr ad itio n al  s n a k e  al g o r ith m   an d   also   s ev er al   s e g m e n tat i o n   tech n iq u es  w er e   ev alu a ted   to   ar r iv e  at  th e  d ec is io n .     A   c lass if ica tio n   b ased   o n   an at o m y   o f   f o o t  w as  p r o p o s ed   [ 1 7 ] ,   b u t  th i s   m et h o d   is   v er y   ted i o u s   as   th e   an ato m y   o f   in d i v id u al ’ s   f ee t  v ar ies  f r o m   p atie n t  to   p atien t .   T h is   s tu d y   is   b ased   o n   co m p ar in g   t h e  t h er m a l   d is tr ib u tio n   p atter n   o f   p lan ta r   r eg io n .   E x tr ac ti n g   th e  h o tte s t  r eg io n   i n   p la n tar   th er m o g r a m s   i s   v er y   m u c h   ess e n tial  to   f o cu s   o n   r elev a n t  f ea tu r es.   I t  ca n   i n d icate   s o m e  ab n o r m alitie s .   A  s i m p le   m et h o d   b ased   o n   th r es h o ld in g   ca lled   as  h is to g r a m - s h ap e  w as  u s ed   [ 1 8 ]   to   s ep ar ate  th e  h o tte s t r eg io n s   f r o m   t h e  f ee t i m ag e s .   Fo r   p lan tar   i m ag e   s e g m en ta tio n ,   an   ac t iv e   co n to u r   m o d el  w a s   u s ed ,   w h ic h   w as   an   e x ten d ed   v er s io n   o f   th r es h o ld in g   to   e x tr ac t  t h e  h o t test   r eg io n   [ 1 9 ] .   I n   t h is   s t u d y   t h e  R OI   w as   d iv id ed   i n to   6   p o r tio n s   to   ex tr ac t   th e   r elev an t  f ea t u r es.    On e  o f   t h e  p o w er f u l  ap p r o ac h es  in   t h e  f ield   s e g m e n ta tio n   tech n iq u e   is   ca lled   as   atla s - b ased .   T h is   ap p r o ac h   n ee d s   ex p er t  k n o w l ed g e  in   b u ild in g   th e  d atab ase   w h ich   co m p r is e s   in f o r m atio n   in   th e  f o r m   a  lo o k   u p   tab le  ( L UT )   ca lled   as  at las  an d   t h u s   it   is   a  li m i tatio n   d u e  t o   i ts   co m p lex   s tr u ctu r e   [ 2 0 ] .   T h e  f u zz y   C   m ea n s   ( FC M)   tech n iq u e  p r o v id es  m o r e  ac cu r ate  r esu lt s   t h an   th e  k   m ea n s   a n d   m ea n s h i f t a l g o r ith m s   [ 2 1 ] .   FC M  i s   o n e   o f   th e   u n s u p er v i s ed   alg o r it h m ,   w h ic h   is   a  cl u s ter   b ased   a n d   n o t  d ep en d en t   o n   tr ai n i n g   a n d   tr ain ed   d ata.   T h e  o n e  o f   th e  d r a w b ac k   w it h   th i s   ap p r o a ch   is   th at,   th e  tr ad itio n al  FC M  tech n iq u e  o n l y   u s e s   p ix el  m e m b er s h ip   in f o r m atio n   a n d   d o es  n o t  m a k e  f u ll  u s e  o f   s p atial  in f o r m a tio n   ar o u n d   th e  p ix el,   s o   it  is   n o t  id ea l  f o r   n o is e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 ,  A p r il 2 0 2 1   :   1 2 5 0   -   1258   1252   r ed u ctio n   [ 2 2 ] .   So m e   o f   t h e  r e s ea r ch er s   h av e   p r o p o s ed   s ev er al  m o d if ied   tec h n iq u e s   f o r   th e   FC M  al g o r ith m   to   i m p r o v e  th e  p er f o r m an ce   b ase d   o n   th e  in te n d ed   ap p licatio n .   On e  o f   t h e  ap p r o ac h   to   im p r o v e  th e  p er f o r m an ce   o f   F C M  al g o r ith m   i s   m a k in g   i t  s el f   ad ap tiv e,   w h er e  i t  ca n   c o m b i n e  t h e  n ei g h b o r h o o d   an d   n o n - n ei g h b o r h o o d   in f o r m atio n   o f   t h e  i m a g e.   T h e  co r r esp o n d in g   w ei g h t  h as  to   b e  ca lcu lated   ad ap tiv el y   alo n g   w it h   t h e  ad d itio n   o f   n ei g h b o r h o o d   s p atial  in f o r m atio n   to   th e  cl u s ter i n g   m o d el  [ 2 3 ] .   T h e  co n ce p t  o f   m ar k o v   r an d o m   f ield s   ( MRF )   is   v er y   m u c h   u s e f u l  t o   m a k e  t h e  FC M  alg o r it h m   ad ap tiv e  to   th e  n ei g h b o r h o o d   s y s te m s   [ 2 4 ] .   T h e   MRF   is   u s u all y   d ef i n ed   th r o u g h   a  Gib b s   f u n c tio n .   T h e  co n s tr ain t  o f   s p atial  co n te x t  is   ad d r ess ed   in to   th e   o b j ec tiv e  f u n c tio n   o f   F C M  to   g et  a  m o d i f ied   FC M  al g o r ith m .     W h en   t h e  liter atu r e  r ev ie w   i s   an al y ze d ,   w e  o b s er v ed   th at   p r io r   k n o w led g e  o f   s h ap e  i n f o r m at io n   is   v er y   m u ch   ess e n tia l  as  i t  h e l p s   in   ac h ie v i n g   th e  s eg m e n ta tio n   ac cu r ac y   h o w ev er   t h er e  ar e  s o m e  i n s ta n ce s   w h er e  it  ca n   f ail  w h e n   o n l y   s h ap e  in f o r m atio n   is   co n s id er ed .   Hen ce   to   o v er co m e  th ese   is s u e s ,   a  b len d ed   m et h o d o l o g y   w h ic h   co m b i n e s   th e  ad v an ta g e  o f   tr ad itio n a l  FC M  alo n g   w it h   MR F  is   a d d r ess ed   an d   it  is   d is cu s s ed   in   t h e  n e x t sect io n .       3.   P RO P O SE D  M E T H O DO L O G Y   I n   t h i s   s e c t i o n   w e   p r e s e n t   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d o l o g y   i . e .   a d a p t i v e   C - m e a n s   ( A C M ) .   T h i s   m et h o d o lo g y   co n tain s   t w o   s ta g es,  f ir s t  s ta g e  d ea ls   w it h   i n cl u d in g   th e  n o n - lo ca l  s p atia l  in f o r m at io n   w h er ea s   t h e  s ec o n d   s tag e s   in cl u d es  t h e  s p atial  in f o r m atio n .   T h e  Fig u r e   1   s h o w s   t h e  f lo w   o f   th e  p r o p o s ed   w o r k .   A t  f ir s t  th e   p ar am eter s   ar e  i n itia lized ,   p ar a m eter   i n itia lizatio n   is   es s en t i al  s i n ce   i t  r ed u ce s   t h e  r u n   ti m e  a n d   t h is   i n   t u r n   h elp s   in   i m p r o v is i n g   t h e  s eg m en tatio n   o u tco m e.   L ater   o n   th e   s e g m en ta tio n   is   d o n e.   S p atial  an d   n o n - lo ca l   s p atial  i n f o r m atio n   b ased   AC M  is   ap p lied   in   o r d er   to   ac h i ev e  t h e  b etter   r esu lts .   I n   s e g m en tatio n   t h er e  ar e   m ai n l y   th r ee   s tep s .   First  s tep   i s   in i tializatio n ,   h er e  t h e  p ar am eter s   ar e  i n itialized   s u c h   as  t h r es h o ld   p ar am eter ,   f u zz y   f ac to r   an d   n u m b er   o f   cl u s ter s .   I n   s ec o n d   s ta g e  t h e  m e m b er s h ip   is   u p d ated ,   s i m ilar l y   i n   t h e  t h ir d   s ta g e  clu s ter   ce n tr e  ( CC )   ar e   u p d ate d .           Fig u r e  1 .   Flo w   o f   t h e  p r o p o s ed   m et h o d o lo g y       3 . 1 .     ACM   ba s ed  o n NSI   ( no n - lo ca l sp a t ia l inf o r m a t io n)   Her e,   th e  m ain   in ten t io n   i s   to   r ed u ce   th e  er r o r   s u m   t h at  e x i s t  b et w ee n   t h e  ce n tr o id   o f   ea ch   class   a n d   th e  i n te n s i t y   o f   g i v en   p ix el s .   AC M  tec h n iq u e  r ed u ce s   t h e  er r o r   b et w ee n   ea c h   c lass ’ s   ce n tr o id   an d   ea ch   p i x el ’ s   in te n s it y .   T h e  OF ( o b j ec t f u n c tio n )   o f   FC M  ca n   b e  p r esen ted   as :     =   ∑ ∑  ‖ − ‖ 2 = 1 ∈ Ω   ( 1 )     w h er e       =  C en tr o id      =  Me m b er s h ip       =  P ix el’ s   g r a y   v al u e  at     p o in t   Ω     =  P ix el  lo ca tio n   o f   th e  i m a g e       =  Seg m en ta tio n   v alu e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u to ma tic  s eg men ta tio n   o f p la n ta r   th ermo g r a ms u s in g   a d a p t ive  C   mea n s   tech n iq u e  ( Ma d h a va   P r a b h u   S . )   1253   T h e  m e m b er s h ip   f u n ct io n      s atis f ie s   th e  co n d itio n   g iv e n   as ,      ∈ [ 0 , 1 ] , ∑  = 1 = 1   ( 2 )     As  s h o w n   i n   ( 1 ) ,   co n s id er ati o n   in   A C M   t h at  l ea d s   to   b ein g   s e n s it iv e  to   th e   n o is e   w h er e  s p atial  in f o r m atio n   i s   n o t  p r esen t.  T o   o v er co m e  th i s   p r o b lem   w e   u s e  n o n - lo ca l  SI  ( o n   b asis   o f   tar g et  i m a g e) .   I n   in f r ar ed   ( I R )   i m a g e s,   u s u all y   t h e  i n te n s it y   is   u n e v en   [ 2 5 ] .   So m e   p ix e ls   o f   th e   i m ag e   m ig h t  b e  i n co r r e ct  w h il e   s eg m e n ted   b y   th e   alg o r it h m ,   w h er e  ce n tr o id   v al u e  i s   lar g er   th a n   t h e  g r a y   v alu e   i n   t h e  i m ag e.   T o   o v er co m e   th is   p r o b le m   th e  p i x el ’ s   w ei g h t  m ig h t  b e  co n s tr u cted   if   t h e  ce n tr o id   an d   r eg io n   o f   t h e  tar g et  is   k n o w n .   I f   th e   p ix el  is   clo s er   to   tar g et’ s   ce n tr o id ,   th en   it   h a s   h i g h   d e g r ee   o f   t h e  m e m b er s h ip .   T h e  w ei g h t   o f   ea c h   p ar t  i s   in v er s el y   p r o p o r tio n al  to   th e  d is tan ce   b et w ee n   ce n tr o id   an d   p ix el  o f   t h e  tar g et   ap p r o x i m a t el y .   T o   m ea s u r e  t h e   d is tan ce ,   t h e  E u clid ea n   d is ta n ce   [ 2 6 ]   m e th o d   i s   u s ed .  T o   p r eser v e  t h e   co r r ec t  s e g m e n t  a n d   m ast s   d etail s ,   t h e   d iag o n al  lin e ’ s   len g th   o f   t h e  tar g et  r eg io n   is   u t ilized   f o r   r estra in i n g   t h e  w ei g h t .   T h e  im p r o v ed   f u n ctio n   w it h   w ei g h ted   ter m   is   s h o w n   b elo w :     = ∑ ∑ (   ) ‖ − ‖ 2 = 1 ∈ Ω   ( 3 )      = ( ( ( − 0 ) 2 + ( − 0 ) 2 ) 1 2 ) 1   ( 4 )     w h er e,        =  W eig h ted   ter m   ( , )     =  C o o r d in ate  o f   p ix el        =  Diag o n al  li n e ’ s   le n g th   o f   p o s s ib le  r eg io n   ( 0 , 0 )     =  C o o r d in ate  o f   ap p r o x .   ce n tr o id   T h e  p ix el    is   lo ca ted   at  t h e  p o s s ib le  r eg io n .   If   t h e  clu s te r in g   p r o ce s s   h as   b ee n   e x ec u t ed   at  th e   p o s s ib le  r eg io n ,   s o   th e  v alu e  o f   ( ( − 0 ) 2 + ( − 0 ) 2 ) 1 2   is   g r ea ter   th an   1 ,   1   ad j u s t s   th e   w ei g h t  o f   ce r tain   p ix el ’ s   d if f er e n t  clas s .   Fo r   i m a g e  class   = 3 ,   th e  v al u e  o f   w ei g h ted   ter m   w ill  b e  cu b e  r o o t  o f   d is tan c e  w ei g h t.  I n   ca s e  o f   clas s   = 1   ,   w ei g h ted   ter m ’ s   v alu e  w ill  b e  s a m e  as  d is tan ce   w ei g h t.  Gen er al l y   t h e  v al u e  o f     ( ( − 0 ) 2 + ( − 0 ) 2 ) 1 2   is   g r ea ter   th a n   1 ,   s o   1 >   3 .   T h en ,   th e  ad d ed   w e ig h t  m ig h t  i n cr ea s e  th e  m e m b er s h ip s   w it h   r esp ec t  to   tar g et  i m ag e.   T h e  ce r tain   p ix el’ s   w e ig h t  d ep en d in g   o n   d if f er en t   clas s   h a s   ef f ec ti v e  u s e  a n d   n o n - li n ea r   r elatio n s h ip   w it h   n o n - lo ca l  s p atial  in f o r m a tio n .   T h e  v alu e  o f   ( 0 , 0 )   an d     is   f ix ed   an d   p o s s ib le   r eg io n   is   p r ed ef i n ed ,   th at  m ea n s   d u r i n g   o p ti m izatio n   p r o ce s s   th e  v alu e  o f      w ill b e  f i x ed .       3 . 2 .     AC M   ba s ed  o n SSI   ( s pa t ia l s ha pe  info r m a t io n)   T h e  MRF   is   d ef i n ed   b y   Gib b ’ s   d is tr ib u tio n   w h ic h   i s   r ep r esen ted   as p r io r   p r o b ab ilit y ,     ( ) = − ( )   ( 5 )     = ∑ − ( ) = 1   ( 6 )     w h er e,     z  is   th e  N C   ( No r m aliza tio n   co n s ta n t) .   ( )   r ep r esen ts   th e  e n er g y   t h at  ar e  m ai n l y   i n v o lv ed   i n   th e  d is tr ib u tio n   o f   p ix els.    T h e  p o ten tial e n er g y   o f   a  g i v e n   p ix el  i s   d escr ib ed   as,     ( ) = ∑ , ( | ) ( , )   ∈     ( 7 )     I n   th e   ab o v e  eq u atio n     in d ic ates  t h e  s ta tis tica l  i n d ican t  o f   g iv e n   p i x els   w h er ea s     is   s ta tis tica l   in d ican t  o f   t h e  p ix el  ,   cliq u e  is   d en o ted   b y   .   W h en   v ar io u s   cliq u e  . ( p o ten tial  f u n c tio n s )   , ( | )   is   s elec ted ,   h u g e  r a n g e   o f   t h e  d i s tr ib u tio n   ca n   b e  co m p u ted .   T h u s   p r io r   p o s s ib ilit y   o f   g i v e n   p ix el  i s   f o r m u lated   in   th e  b elo w   eq u atio n .       ( ) =   1 ( − ∑ ( 1 − , )   ∈   )   ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 ,  A p r il 2 0 2 1   :   1 2 5 0   -   1258   1254   ,   is   g i v en   m e m b er s   o f   p ix el  ,   th i s   b elo n g s   to   th e  g i v e n   clas s   ,     n eig h b o r s   ar e  in d icate d   b y   .   Hen ce   ( 1 − ( ) )   in d ica tes th e  r e f u s ab le  lev el,   th is   s h o w s   t h at    r esis tan ce   h as b ee n   u s ed   to   ass i g n   th e  p ix el  to   th e  lab el.   A f ter   an al y z in g ,   r e f u s ab le  lev el  i s   r ep lace d   b y   t h e  f o llo w i n g   eq u atio n .     ( ( 1 − ( ) ) × ( 1 − ( ) ) ) 1 / 2   ( 9 )     Her e ,  ( 1 − ( ) )   d o es  n o t   c h a n g e   an d   t h e  w ei g h t  ad d ed   is   ( 1 − ( ) ) ,   it  i s   ap p licab le  f o r   r ev i s in g   th e   r eu s ab le  lev el s .   T h e  en er g y   in v o lv ed   in   t h e  d is tr ib u tio n   o f   p ix els   ca n   b e  r ep r esen ted   as,     ( ) = ( 1 − ( − 1 , − 1 ) ) ( 1 + ( + 1 , + 1 ) )   ( 1 0 )   + ( 1 − ( − 1 , ) ) ( 1 − ( + 1 , ) )     + ( 1 − ( , − 1 ) ) ( 1 − ( , + 1 ) )     + ( 1 − ( − 1 , + 1 ) ) ( 1 − ( + 1 , − 1 ) )       ( , )   is   th e  m e m b er   o f   t h e  g iv e n   p i x el  ( k , i ).   Mo r eo v er ,   lo ca l  as  w ell  as   n o n lo ca l  s p atial  i n f o r m atio n   is   u til ized   i n   o r d er   to   i m p r o v i s e  th e  F C M   p er f o r m a n ce .   No w ,   th e  O F ( o b j ec t f u n cti o n )   o f   i m p r o v i s ed   F C M  ca n   b e  p r esen ted   as,      = ∑ ∑ (   ) ( ( 1 − ( ) ) × ( 1 − ( ) ) ) 1 / 2 = 1 ∈ Ω   ( 1 1 )     × ‖ − ‖ 2       I n   ca s e  o f   t h e  co n s tr ain t  co n d itio n ,   to   ac h ie v e  t h e  u t m o s t  o b j ec t  f u n ctio n   v al u e,   a  f u n ct io n   i s   d ev elo p ed   u s in g   t h e  co n ce p t o f   L a g r a n g e  m u ltip lier s   [ 2 7 ] .     = ∑ ∑ (   ) ( ( 1 − ( ) ) × ( 1 − ( ) ) ) 1 / 2 = 1 ∈ Ω   ( 1 2 )     × ‖ − ‖ 2 + ( ∑   − 1 = 1 )         is   th e  L ag r a n g e  m u ltip lier .   Fo r   s i m p lify i n g   th e  o p ti m izati o n   is s u e,   d er iv ativ e  o f   d er iv e d   f u n ct io n   is   tak e n   an d   it  is   p r esen ted   i n   th e  ( 1 3 ) .   Me m b er s h ip   f u n ct io n   is   f o r m u lated   b y   t h e  g i v e n   eq u atio n .      = ( 1 ‖ − ‖ 2 ( 1 ( ( 1 − ( ) ) × ( 1 − ( ) ) ) ) ∑ 1 ‖ − ‖ 2 = 1 ( 1 ( ( 1 − ( ) ) × ( 1 − ( ) ) ) ) )  2 ⁄   ( 1 3 )     E ac h   class   h as t h e  ce n tr o id   f u n ctio n   t h at  i s   p r esen ted   in   t h e  ( 1 4 ) .     = ∑ (  2  2 ( ( 1 − ( ) ) × ( 1 − ( ) ) × ) 1 / 2 ) ∈ Ω ∑ (  2  2 ( ( 1 − ( ) ) × ( 1 − ( ) ) ) 1 / 2 ) ∈ Ω   ( 1 4 )     On ce   th e  n o n lo ca l  an d   lo ca l  s p atial  in f o r m atio n   is   i n tr o d u ce d ,   A C M  ca n   ea s il y   o u tcast   th e  is s u e  w h ich   i s   ca u s ed   b y   th e  i n te n s i t y   i n h o m o g en eit y ,   t h is   clea r l y   i n d icate s   th at  th e  p r o p o s ed   A C M  m et h o d o lo g y   i s   n o v el  a s   w ell  a s   ef f ec ti v e  f o r   th e  s e g m e n tatio n   o f   p lan tar   t h er m o g r a m s .       4.   RE SU L T S    I n   th i s   s ec tio n   w e  e v alu a te  an d   p r esen t  th e  r esu lt s   o f   t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m .   A   to tal  o f   5 0   p lan tar   th er m o g r a m s   w er e  in cl u d ed   i n   th is   s tu d y .   T h e  to tal  n u m b e r   o f   d iab etic  g r o u p   s a m p le s   ar e  4 0   an d   r em ai n i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u to ma tic  s eg men ta tio n   o f p la n ta r   th ermo g r a ms u s in g   a d a p t ive  C   mea n s   tech n iq u e  ( Ma d h a va   P r a b h u   S . )   1255   1 0   s a m p les   ar e  f r o m   t h e  co n t r o lled   g r o u p .   T h is   al g o r ith m   w o r k ed   p er f ec tl y   f o r   all  t h e  c u r r en t  i m a g es   w h e n   co m p ar ed   w it h   th e  g r o u n d   r es u lt.   Gen er all y ,   it  w ill  b e  p o s s ib le  t o   m a k e  a n   i n itial  d ec is io n   b as ed   o n   th e  v is u al  i n s p ec tio n   [ 2 8 ]   to   v er if y   if   th e   s e g m en ta tio n   co r r esp o n d in g   to   a n   R OI   w a s   e x tr ac ted   co r r ec tl y   o r   n o t.  I n   th is   in s p ec tio n ,   it   w as   f o u n d   th at  th e  p r o p o s ed   alg o r ith m ,   p er f ec tl y   d o es  th e  b ac k g r o u n d - f o r eg r o u n d   s eg m en tatio n .   T h er e  w er e  n o   ca s es  o f   m is s i n g   o r   ad d itio n al  f ea t u r es  in   th e  s eg m e n ted   i m ag e.       4 . 1 .   Ca s e  co m pa riso n   Un d er   th is   ca te g o r y   th e  r esu l ts   o b tain ed   f r o m   th e  p r o p o s e d   alg o r ith m   is   co m p ar ed   w it h   th e  s n a k e   alg o r ith m .   T h e  s n a k es  al g o r ith m   s ep ar ates  th e  f ee t  f r o m   th e  b ac k g r o u n d   au to m atica l l y .   I t  ca n   also   b e  ex ten d ed   to   s ep ar ate  th e  r ig h t   f o o t  f r o m   th e  le f t  f o r   ea ch   o f   th e  i m a g e  [ 1 5 ] .   T h e  p r o p o s e d   tech n iq u e  m a k es   u s e  o f   ad ap tiv e  m et h o d   to   ex tr ac t  th e  R OI   f r o m   t h e  b ac k g r o u n d   an d   it  d etec ts   t h e  f o o t  co n t o u r   b etter   th an   th e   ex is i tin g   m et h o d .   L ater   o n ,   t h e  ex tr ac ted   R OI   ca n   b e  u s ed   f o r   f u r th er   p r o ce s s i n g .   T h e  T ab le   1   p r o v id es  th e  ca s e  co m p ar is io n   o f   t h e  p r o p o s ed   tech n iq u e  w it h   an   e x is tin g   tech n iq u e.         T ab le  1 .   C o m p ar is o n   o f   ex i s ti n g   tec h n iq u e  w it h   t h e  p r o p o s e d   s y s te m   C a se   #   I n p u t   i m a g e   S n a k e   a l o g r i t h m   A C M   T e c h n i q u e   1         2         3             4 . 2 .     Q ua lita t iv e  re s ults   I n   o r d er   to   ev alu ate  t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   w e  h a v e  co n s id er ed   th e  s ev er al  p atien t  s ce n ar io s .   So m e   o f   th e  s elec ted   ca s es  o u t  o f   5 0   s a m p les  ar e  lis ted   in   t h is   s e ctio n .   T h e  ca s e  n u m b er s   ar e  i d en tifie d   u s i n g   t h e  n o m e n clat u r e  w h ic h   is   a n   ea s y   w a y   to   d etec t  th e  ca s es.  T h e  t w o   letter s   ar e  u s ed   to   in d icate   th e  g r o u p .   Fo r   co n tr o l  g r o u p ,   C G  a n d   f o r   th e  d iab etic  g r o u p ,   DM   is   u s ed   as  t w o   letter s   co d e.   T h en   it  is   f o llo w ed   b y   t w o   d ig its   co r r esp o n d in g   to   th e  s er ial  n u m b er s   a n d   th e  las t  letter   in d icate s   t h e  g e n d er   o f   th e  s u b j ec t.  T h e  letter   M  an d   F  ar e  u s ed   f o r   r ep r esen t i n g   m a le  a n d   F  r esp ec ti v el y .   I t  is   o b s er v ed   t h at   in   all  th e   ca s es  t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   p r o v id es  th e  c lo s est   co n to u r   to   t h e  g r o u n d   r es u lt s .   T h e  d etails  o f   s eg m e n tatio n   r esu lt s   o b tain ed   b y   th e  p r o p o s ed   m et h o d   is   p r o v id ed   in   th e  T ab le   2   in   r ef er en ce   to   f e w   o f   th e  ca s es tes ted .       4 . 3 .     P er f o r m a nce  m et ric  ev a lua t io n   I n   o r d er   to   an aly ze   t h e  ef f ici en c y   o f   a  p ar ticu lar   s e g m en tatio n   tec h n iq u e,   t h er e  ar e  s ev er al   p er f o r m a n ce   m etr ic   ev al u atio n   ( P ME )   p ar am e ter s   ar e  a v ai lab le.   No   f o r m al   w a y   is   f o llo w ed   to   c h o o s e  t h e   m etr ics   o u t  o f   m a n y   f o r   a  p a r ticu lar   s e g m en tatio n   tas k .   T h e  m o s t  o f   t h e  r esear c h er s   c h o o s e  th e  e v al u atio n   m etr ics   ac co r d in g   to   t h e  p o p u lar it y   [ 2 9 ] .   T h e  s elec tio n   o f   t h e  b est   e v alu a tio n   m e tr ics  d ep en d s   o n   t h e   s eg m e n tatio n   g o al  b as ed   o n   t h e  tas k   to   b e  ac h ie v ed .   T h ese  m etr ics  w i ll  h elp   in   r ati n g   th e   v ar io u s   al g o r ith m s   to   s elec t  it  p r o p er l y   a n d   to   a ch iev e   t h e  i n te n d ed   p er f o r m a n ce   [ 3 0 ] .   T h e  m o s t   ap p r o p r ia te  t w o   m ai n   P ME   p ar am eter s   f o r   p lan tar   th er m al  i m ag e  s e g m en tatio n   tec h n iq u es  ar e  d ice  co ef f icien t  ( D C )   an d   r o o t - m ea n - s q u ar e  d ev iatio n   ( R M SD) .   L e t’ s   u s e  th e   n o tatio n s   P   f o r   t h e   m a n u al l y   g e n er ated   g r o u n d   t r u th   b y   t h e  ex p er ts   an d   Q  f o r   t h e  r es u lt   g e n er ated   b y   t h e  s eg m e n tatio n   al g o r ith m .   T h e  p r o p o s ed   w o r k   is   co m p ar ed   w it h   s o m e  o f   th e  e x i s ti n g   w o r k s   i n   t h e  f ie ld   o f   p la n tar   t h er m al  i m a g e  s eg m en tatio n   tec h n iq u es   an d   th e   r esu lt s   ar e  p r o v id ed   in   th e  T ab le  3 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 ,  A p r il 2 0 2 1   :   1 2 5 0   -   1258   1256   T ab le  2 .   P lan tar   th er m o g r a m s   o f   p atien ts   a n d   s e g m e n tat io n   r esu lt s   C a se #   I n p u t   i m a g e   R O I   i d e n t i f i e d   I n p u t   w i t h   R O I   su p e r i mp o se d   D M 2 0 M           D M 1 8 M           D M 3 5 F           D M 3 6 F             Dice   co ef f icie n t,  g i v es  a n   id ea   ab o u t  t h e  s i m i lar it y   b et w e en   t w o   s ets   o f   d ata .   I t   is   a ls o   ca lled   as   Sø r en s e n - D ice  in d e x ,   th e   eq u a tio n   f o r   m ea s u r i n g   th e  D C   is   g iv en   b y   [ 3 1 ] ,      =   2     | | ∩ | | | | + | |   ( 1 5 )     T h e  ca r d in alit y   o f   t h e  s et   i s   r e p r esen ted   b y   t h e  v er tical   b ar s ,   i.e .   th e   n u m b er   o f   ele m e n ts   i n   t h at  s et,   e. g .   th e  n u m b er   o f   ele m e n t s   in   th e  s et  A   is   r ep r esen ted   b y   | A | .   T h e  ele m en t s   t h at  ar e  co m m o n   to   b o th   th e  s et s   ar e  r ep r esen ted   b y   t h e  in ter s e ctio n   ∩ .  T h e  r o o t - m ea n - s q u ar e  d ev iatio n   ( R M SD)   i s   a n   i n d i ca tio n   o f   d if f er e n ce   o f   th e  p ix e ls   t h r o u g h o u t th e  i m ag e s   o f   g r o u n d   tr u th   a n d   r es u lt g e n er ated   b y   t h e  s eg m e n tat io n   alg o r it h m .   T h e  eq u atio n   f o r   ca lcu lati n g   t h e  R M SD is  g iv e n   b y   [ 3 2 ] ,       =   √ 1 ∑ ∑ (  −  ) 2   ( 1 6 )     Her e,   N  is   th e  s ize  o f   th e  i m a g e .   T h e  D C  h a s   t h e  r an g e  b et w e en   0   ( n o   o v er lap )   to   1   ( p er f e ct  m atc h ) .   T h e  R M SD  i s   al wa y s   g r ea ter   th an   0   an d   i f   t h e  v al u e  is   0   ( w h ich   ca n n o t  b e  ac h iev ed   i n   p r ac tice)   in d icate s   a  p er f ec t  m at ch   b et w ee n   g r o u n d   r esu lt  an d   s e g m e n tat io n   r esu l t.  I n   g en er al,   h i g h er   v al u e  o f   DC   an d   lo w er   v al u e  o f   R M S D  h ig h li g h ts   b etter   p er f o r m a n ce   o f   t h e  al g o r ith m .   T h e  T ab le  3   g iv es   a n   i n d icatio n   o f   b etter   p er f o r m an ce   b y   th e   p r o p o s ed   m et h o d .       T ab le  3 .   P ME   s co r e  c o m p ar is i o n   T e c h n i q u e   DC   R M S D   S n a k e   [ 1 5 ]   0 . 8 3 4   1 5 . 8 5 7   S n a k e   +   A t l a s  [ 1 6 ]   0 . 9 3 4   6 . 1 9 3   P r o p o se d   me t h o d   o n   A C M   0 . 9 4 1   5 . 9 8 6       5.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p ap er ,   an   ef f ec ti v e  as  w ell  a s   r o b u s t  tech n iq u e  o f   s e g m e n tat io n   is   p r esen ted .   T h e  t ec h n iq u e  i s   n a m ed   as  ad ap ti v e  C   m ea n s   ( AC M ) .   T h is   ap p r o ac h   is   v er y   ef f icien t,  less   p r o n e  to   n o is e  a n d   p r o v id es  h ig h l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A u to ma tic  s eg men ta tio n   o f p la n ta r   th ermo g r a ms u s in g   a d a p t ive  C   mea n s   tech n iq u e  ( Ma d h a va   P r a b h u   S . )   1257   ac cu r ate  r esu l ts .   N on - lo ca l  s p atial  in f o r m atio n   ( NSI )   is   a p p lied   b y   u s in g   t h e  m e m b er s h ip   d eg r ee   o f   ea c h   g iv e n   p i x el  a n d   s p atia l  s h ap e   in f o r m atio n   ( SSI )   i s   h elp f u l   in   m i n i m izi n g   th e   r u n   ti m e.   W h en   t h e  r e s u l t  is   co m p ar ed   w it h   th e   ex i s ti n g   s i m ilar   m o d el,   it  is   o b s er v ed   th at  th e   p r o p o s ed   m o d el  p r o v id es  t h e  ab s o l u te  R OI   w h ic h   h elp s   i n   id en tify i n g   th e  DFU.   T h e  ap p r o ac h   ca n   b e  ex ten d ed   an d   o p ti m ized   f o r   f u r t h er   p r o ce s s in g .   T h is   ap p r o ac h   is   v er y   m u c h   ap p r o p r iate  co m p ar ed   to   co n v en t io n al  tec h n iq u e s   s u ch   a s   th r es h o ld in g ,   ed g e   b ased   an d   w a ter s h ed   b ased   s eg m e n tatio n s .   T h e  p r o p o s ed   m e th o d   h av e  s h o w n   s o m e  l i m itat io n s   as  it  an   u n s u p er v is ed   alg o r it h m .   T o   d etec t  th e  co ld   zo n es  in   th e  ed g es  o f   to es,  s u p er v i s ed   alg o r ith m s   ca n   p er f o r m   b etter   as  th e y   ar e  tr ai n ed .   T h o u g h   t h is   i s   j u s t  a  s tep   to w ar d s   th e  d etec tio n   o f   DFU,   i n   f u t u r e  w it h   t h e  h elp   o f   th is   i m ag e  s eg m e n tatio n   tec h n iq u e  it c a n   b e  i m p le m e n ted   f o r   f ea t u r e  ex tr ac t io n   a n d   it c o u ld   h elp   i n   u p co m in g   r esear ch   to w ar d s   t h e  b etter   d etec tio n   o f   t h e  d iab etes.       ACK NO WL E D G E M E NT S     T h e  au th o r s   w o u ld   l ik e   to   e x t en d   t h eir   s p ec ial   th a n k s   to   Mr .   Sh a h u l  Ha m ee d ,   Fo u n d er   &   C E O,   DI T ,   I n d ia  f o r   p r o v id in g   t h e  n ec e s s ar y   t h er m al  i m ag e s .       RE F E R E NC E S     [1 ]   S .   M .   P ra b h u   a n d   S .   V e rm a ,   “ C o m p a ra ti v e   A n a l y sis   o f  S e g m e n tatio n   tec h n i q u e s  f o r  P ro g re ss iv e   Ev a lu a ti o n   a n d   Risk   Id e n ti f ica ti o n   o f   Dia b e ti c   F o o t  Ulc e rs,”  2 0 1 9   4 th   M EC  I n ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e   o n   Bi g   Da t a   a n d   S m a rt  Cit y   ( ICBDS C) ,  M u sc a t,   Om a n ,  2 0 1 9 ,   p p .   1 - 6 .   [2 ]   K.  G .   O sg o u ie  a n d   A .   A z i z i,   " Op ti m izin g   f u z z y   lo g ic  c o n tro ll e r  f o r   d iab e tes   ty p e   I   b y   g e n e ti c   a lg o rit h m , "   2 0 1 0   T h e   2 n d   In ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e   o n   Co mp u ter   a n d   A u to m a ti o n   E n g in e e rin g   ( ICCAE ) ,   S in g a p o re ,   2 0 1 0 ,   p p .   4 - 8.   [3 ]   W HO , “ Dia b e tes , ”   2 0 2 0 .   [ O n li n e ] .   A v a il a b le at:  h tt p s:// w ww . w h o . in t/ h e a lt h - to p ics /d ia b e tes # tab = tab _ 1 .   [4 ]   Nin g   W a n g   a n d   G u ix ia  K a n g ,   " A   m o n it o rin g   s y ste m   f o r  t y p e   2   d iab e tes   m e ll it u s,"   2 0 1 2   IEE E  1 4 th   I n ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   o n   e - He a lt h   Ne two rk i n g ,   Ap p li c a t io n s a n d   S e rv ice s ( H e a lt h c o m) ,   Be ij i n g ,   2 0 1 2 ,   p p .   6 2 - 6 7 .   [5 ]   S .   Ra h a m a n ,   " Dia b e tes   d iag n o sis  d e c isio n   su p p o rt  sy ste m   b a se d   o n   sy m p to m s,  sig n s  a n d   risk   f a c to r  u sin g   s p e c ial  c o m p u tatio n a l  a lg o rit h m   b y   ru l e   b a se , "   2 0 1 2   1 5 th   In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   Co mp u ter   a n d   In f o rm a ti o n   T e c h n o l o g y   ( ICCIT ),   C h it tag o n g ,   2 0 1 2 ,   p p .   6 5 - 7 1 .   [6 ]   M .   A d a m ,   E.   Y.  N g ,   J.  H.  T a n ,   M .   L .   He n g ,   J.  W .   T o n g ,   a n d   U.  R.   A c h a r y a ,   “ Co m p u ter  a id e d   d iag n o sis  o f   d iab e ti c   f o o t  u sin g   i n f ra re d   th e rm o g ra p h y :   A   re v i e w , ”   Co mp u ter s in   Bi o l o g y   a n d   M e d icin e ,   v o l .   9 1 ,   p p .   3 2 6 - 3 3 6 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   S.  M .   P ra b h u   a n d   S .   V e rm a ,   “ A   S y st e m a ti c   L it e ra tu re   Re v ie w   f o r  Early   De te c ti o n   o f   Ty p e   II  Dia b e tes , ”   2 0 1 9   5 t h   In ter n a t io n a l  Co n fer e n c e   o n   A d v a n c e d   Co m p u ti n g   &   Co mm u n ica ti o n   S y ste ms   ( ICACCS ) ,   Co im b a to re ,   In d ia ,   2 0 1 9 ,    p p .   2 2 0 - 224 .   [8 ]   T .   Be rn a rd ,   C.   D' El ia,  R.   Ka b a d i  a n d   N.  W o n g ,   " A n   e a rl y   d e tec ti o n   sy ste m   f o r  f o o t  u lce ra ti o n   in   d i a b e ti c   p a ti e n ts,"   2 0 0 9   IE EE   3 5 t h   A n n u a l   No rth e a st B io e n g i n e e rin g   C o n fer e n c e ,   Bo s to n ,   M A ,   2 0 0 9 ,   p p .   1 - 2.   [9 ]   I.   Cru z - V e g a ,   D.  He rn a n d e z - Co n trera s,  H.  P e re g rin a - Ba rre to ,   J.  R a n g e l - M a g d a len o   a n d   J.  Ra m ire z - Co rtes ,   " De e p   L e a rn in g   Clas si f ica ti o n   f o r  Dia b e ti c   F o o t  T h e rm o g ra m s,"   S e n so rs ,   v o l.   2 0 ,   n o .   6 ,   p .   1 7 6 2 ,   2 0 2 0 .   [1 0 ]   M o ri,   T . ,   Na g a se ,   T . ,   T a k e h a ra ,   K.,   Oe ,   M . ,   Oh a sh i,   Y. ,   Am e m iy a ,   A . ,   No g u c h i,   H.,   Ue k i,   K.,   Ka d o w a k i,   T . ,   S a n a d a ,   H. ,   “ M o r p h o lo g ica l  p a t tern   c las sif i c a ti o n   sy ste m   f o r  p lan tar  th e rm o g ra p h y   o f   p a ti e n ts  w it h   d iab e tes , ”   J o u rn a l  o f  Dia b e tes   S c ien c e   a n d   T e c h n o l ogy ,   v o l.   7 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 0 2 - 1 1 1 2 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   Jo n e s,  B.   F. ,   “ A   re a p p ra isa l  o f   t h e   u se   o f   in f ra re d   th e r m a l  i m a g e   a n a l y sis  in   m e d icin e , ”   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   M e d ica l  Ima g in g ,   v o l.   1 7 ,   n o .   6 ,   p p .   1 0 1 9 - 1 0 2 7 ,   1 9 9 8 .   [1 2 ]   Ka a b o u c h ,   N. ,   Ch e n ,   Y.,   Hu ,   W . - C. ,   A n d e rso n ,   J.   W . ,   Am e s,  F . ,   P a u lso n ,   R. ,   “ En h a n c e m e n t  o f   t h e   a s y m m e tr y   b a s e d   o v e r l a p p i n g   a n a l y s i s   r o u g h   f e a t u r e s   e x t r a c t i o n , ”   J o u r n a l   o f   E l e c t r o n i c   I m a g i n g ,   v o l .   2 0 ,   n o .   1 ,   p .   0 1 3 0 1 2 ,   2 0 1 1 .   [1 3 ]   L iu ,   C .,   v a n   N e tt e n ,   J.  J.,   v a n   B a a l,   J.  G . ,   Bu s,  S .   A . ,   v a n   d e r  H e ij d e n ,   F . ,   “ A u to m a ti c   d e tec ti o n   o f   d iab e ti c   f o o t   c o m p li c a ti o n s  w it h   in f ra re d   th e r m o g r a p h y   b y   a s y m m e tri c   a n a l y si s,”   J o u rn a l  o f   Bi o me d ica l   O p t ics ,   v o l.   2 0 ,   n o .   2 ,     p .   0 2 6 0 0 3 ,   2 0 1 5 .   [1 4 ]   G .   L .   Na n d a g o p a n   a n d   A .   B.   Ha ri p riy a ,   " I m p le m e n tatio n   a n d   c o m p a riso n   o f   tw o   ima g e   se g m e n tatio n   tec h n i q u e s o n   th e rm a l  f o o t  i m a g e s   a n d   d e tec ti o n   o f   u lce ra ti o n   u sin g   a sy m m e tr y , "   2 0 1 6   In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   Co mm u n ica ti o n   a n d   S i g n a l  Pro c e ss in g   ( ICCS P) ,   M e lm a ru v a th u r ,   2 0 1 6 ,  p p .   0 3 5 6 - 0 3 6 0 .   [1 5 ]   Et e h a d tav a k o l,   M . ,   Ng ,   E. ,   Ka a b o u c h ,   N. ,   “ A u to m a ti c   se g m e n tatio n   o f   th e rm a l  i m a g e s  o f   d iab e ti c - at - risk   fe e t  u sin g   th e   sn a k e   a lg o rit h m , ”   In fra re d   P h y sic s  &   T e c h n o lo g y ,   v o l.   8 6 ,   p p .   6 6 - 76 ,   2 0 1 7 .   [1 6 ]   A s m a ,   B. ,   Ha rb a ,   R. ,   Ca n a ls,  R. ,   L e d e e ,   R. ,   Ja b lo u n ,   R. ,   “ A   jo in t  s n a k e   a n d   a tl a s - b a se d   se g m e n tatio n   o f   p lan tar f o o t  th e rm a l  i m a g e s,”   2 0 1 7   S e v e n th   In ter n a t io n a l  C o n fer e n c e   o n   Im a g e   Pro c e ss in g   T h e o ry ,   T o o ls   a n d   A p p li c a ti o n s   ( IPT A) ,   M o n trea l,   QC,   Ca n a d a ,  2 0 1 7 ,   p p .   1 - 6 .   [1 7 ]   T .   Na g a se ,   H.  S a n a d a ,   K.  T a k e h a ra ,   M .   Oe ,   S .   Iiza k a ,   Y.  Oh a sh i,   M .   Ob a ,   T .   Ka d o w a k i,   G .   Na k a g a m i,   “ V a riatio n s   o f   p lan tar  th e rm o g ra p h ic  p a tt e rn s  in   n o rm a l  c o n tro ls  a n d   n o n - u l c e r   d iab e ti c   p a ti e n ts:  n o v e l  c las sif ica ti o n   u sin g   a n g io so m e   c o n c e p t, ”   J o u rn a l  o f  P la stic,  Rec o n stru c ti v e   a n d   Aes t h e t ic   S u rg e ry ,   v o l .   6 4 ,   n o .   7 ,   p p .   8 6 0 - 8 6 6 ,   2 0 1 1 .   [1 8 ]   He rn a n d e z - Co n t re ra s,  D.,   P e re g rin a - Ba rre to ,   H.,   Ra n g e l - M a g d a le n o ,   J.,   Ra m irez - Co rtes ,   J.,   R e n e ro - Ca rril lo ,   F . ,   “ A u to m a ti c   c la ss i f ica ti o n   o f   th e rm a l  p a tt e rn s  in   d ia b e ti c   f o o t  b a s e d   o n   m o rp h o l o g ica l  p a tt e rn   sp e c tru m , ”   In fra re d   Ph y sic s  &   T e c h n o lo g y ,   v o l.   7 3 ,   p p .   1 4 9 - 1 5 7 ,   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 ,  A p r il 2 0 2 1   :   1 2 5 0   -   1258   1258   [1 9 ]   G u ru ra jara o ,   S .   B. ,   V e n k a tap p a ,   U.,   S h iv a ra m ,   J.   M.,   S ik k a n d a r,   M .   Y.,   Am o u d i ,   A .   A .   “ In f ra re d   T h e r m o g ra p h y   a n d   S o f t  Co m p u ti n g   f o r  Dia b e ti c   F o o t  A ss e ss m e n t , ”   M a c h in e   L e a rn in g   in   Bi o - S ig n a l  An a lys is  a n d   Dia g n o st ic   Ima g i n g ,   p p .   7 3 - 97 ,   2 0 1 9 .   [2 0 ]   S h a rm a   N . ,  a n d   Ag g a r wa l  L .  M. ,   “ A u to m a ted   m e d ica l  i m a g e   se g m e n tatio n   tec h n iq u e s,”   J o u rn a l  o f   M ed ica l   Ph y s ics ,   v o l.   3 5 ,   n o .   1 ,   p p .   3 - 1 4 ,   2 0 1 0 .   [2 1 ]   M .   Et e h a d   T a v a k o l,   S .   S a d r i,   E .   Y.   K.  Ng ,   “ A p p li c a ti o n   o f   K -   a n d   f u z z y   c - M e a n s  f o r  c o lo r   se g m e n tatio n   o f   th e rm a l   in f ra re d   b re a st i m a g e s, ”  J o u rn a l  o f  M e d ica l   S y ste m s ,   v o l.   3 4 ,   n o .   1 ,   p p .   3 5 - 42 ,   2 0 1 0 .   [2 2 ]   K.  Ch u a n g ,   " F u z z y   c - m e a n s  c lu s terin g   w it h   sp a ti a l  in f o r m a ti o n   fo r  im a g e   se g m e n tatio n , "   Co mp u t e rize d   M e d ica l   Ima g i n g   a n d   Gr a p h ics ,   v o l .   3 0 ,   n o .   1 ,   p p .   9 - 1 5 ,   2 0 0 6 .   [2 3 ]   M .   L i,   " A d a p ti v e   S e g m e n tatio n   o f   R e m o te  S e n sin g   I m a g e s   Ba s e d   o n   G lo b a l  S p a ti a l  In f o rm a ti o n ,"   S e n so rs   ( B a se l),   v o l.   1 9 ,   n o .   1 0 ,   p .   2 3 8 5 ,   2 0 1 9 .     [2 4 ]   Y.  Ho n g   Lei,   " R e m o te  S e n sin g   Clas sif ic a ti o n   Us in g   F u z z y   C - m e a n s  Clu ste rin g   w it h   S p a ti a l  Co n st ra in t s  Ba se d   o n   M a rk o v   Ra n d o m   F ield , "   Eu r o p e a n   J o u r n a l   o f   Rem o te S e n sin g ,   v o l.   4 6 ,   n o .   1 ,   p p .   3 0 5 - 3 1 6 ,   2 0 1 3 .     [2 5 ]   L .   V il c a h u a m a n ,   e t  a l. ,   " De tec ti o n   o f   d iab e ti c   f o o t  h y p e rth e r m ia   b y   in f r a re d   i m a g in g , "   2 0 1 4   3 6 t h   An n u a l   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o f   t h e   I E E E   E n g i n e e r i n g   i n   M e d i c i n e   a n d   B i o l o g y   S o c i e t y ,   C h i c a g o ,   I L ,   2 0 1 4 ,   p p .   4 8 3 1 - 4834.   [2 6 ]   S .   P u r n im a ,   " A u to m a ted   De t e c t io n   o f   Dia b e ti c   F o o t   Us in g   T h e r m a l  I m a g e s  b y   N e u ra l  Ne t w o rk   Clas si f iers ,"   In ter n a t io n a l  jo u rn a l  o f   Eme rg in g   T re n d s in   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   v o l.   0 4 ,   n o .   0 5 ,   p p .   5 1 8 3 - 5 1 8 8 ,   2 0 1 7 .     [2 7 ]   V .   V e la - Ri n c ó n ,   " S p a ti a l  a l p h a - T ri m m e d   F u z z y   C - M e a n s  A l g o rit h m   to   Im a g e   S e g m e n tatio n , "   L e c tu re   No tes   in   Co mp u ter   S c ien c e ,   p p .   1 1 8 - 1 2 8 ,   2 0 2 0 .   [2 8 ]   J.  G a u c i,   " A u to m a ted   Re g io n   Ex trac ti o n   f ro m   T h e r m a l  I m a g e s   f o r  P e rip h e r a l  V a sc u lar  Dise a se   M o n it o ri n g , "   J o u rn a l  o f  He a lt h c a re   En g in e e rin g ,   v o l.   2 0 1 8 ,   p p .   1 - 1 4 ,   2 0 1 8 .     [2 9 ]   A .   A .   T a h a ,   A .   H a n b u ry   a n d   O.  A .   J.  De l  T o r o ,   " A   f o r m a l  m e t h o d   f o r  se lec ti n g   e v a lu a ti o n   m e t rics   f o r  i m a g e   se g m e n tatio n , "   2 0 1 4   IE EE   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Ima g e   Pr o c e ss in g   ( ICIP) ,   P a ris ,   2 0 1 4 ,   p p .   9 3 2 - 9 3 6 .   [3 0 ]   S .   Ku m a r,   " P e rf o r m a n c e   M e tri c   Ev a lu a ti o n   o f   S e g m e n tatio n   A l g o rit h m s  f o r  G o ld   S tan d a rd   M e d ica l  I m a g e s,"   Rec e n t  Fi n d in g s in   In tell ig e n t   Co mp u ti n g   T e c h n i q u e s ,  v o l .   7 0 9 ,   p p .   4 5 7 - 4 6 9 ,   2 0 1 8 .     [3 1 ]   C.   M o o re ,   e t  a l. ,   " Dic e   sim il a r it y   c o e ff icie n t | Ra d io lo g y   Re f e r e n c e   A rti c le | Ra d io p a e d ia.o rg , "   Ra d i o p a e d i a . o r g ,  2 0 2 0 .   [ O n li n e ].   A v a i l a b le:  h tt p s:// ra d io p a e d ia. o r g /article s/d ice - sim i larity - c o e ff ici e n t .   [3 2 ]   S .   G len ,   " RM S E:   Ro o t  M e a n   S q u a re   Err o r - S tatisti c s  Ho w   T o , "   S ta ti stics   Ho w  T o ,   2 0 2 0 .   [ On li n e ] .   A v a il a b le :  h tt p s:/ /www . sta ti stics h o w to . c o m / p ro b a b il it y - a n d - sta ti stics /reg re ss i o n - a n a ly sis/r m se - ro o t - mean - sq u a re - e rro r/# : ~ : tex t=Ro o t% 2 0 M e a n % 2 0 S q u a re % 2 0 Err o r% 2 0 (RM S E)% 2 0 is% 2 0 th e % 2 0 sta n d a rd % 2 0 d e v i a ti o n % 2 0 o f , th e % 2 0 li n e % 2 0 o f % 2 0 b e st% 2 0 f it .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       M a d h a v a   Pr a b h u   S .   o b tain e d   h is  M a ste r  d e g re e   in   Em b e d d e d   S y ste m s  f ro m   M a n ip a l   Un iv e rsit y   In d ia,  a n d   Ba c h e lo r   d e g re e   in   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   f ro m   V isv e sv a ra y a   Tec h n o lo g ica l  Un iv e rsit y   In d ia  in   2 0 0 8   a n d   2 0 0 5   re sp e c ti v e ly .   His  re se a r c h   in tere st are   sin g a l  p ro c e ss in g   a n d   e m b e d d e d   sy ste m s.         S e e m a   V e r m a   o b tain e d   h e r  M . T e c h   a n d   P h . D  d e g re e   f ro m   Ba n a sth a li   Un iv e rsity   in   2 0 0 3   a n d   2 0 0 6   re sp e c ti v e ly .   S h e   is  w o rk in g   a s  a   P r o f e ss o r  in   t h e   d e p a rtm e n t  o f   El e c tro n ics .   He r  re se a rc h   a re a s a re   V L S I  De si g n ,   c o m m u n ica ti o n   Ne tw o rk s a n d   sig n a l  p r o c e ss in g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.