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.   9 ,   No .   3 ,  J u n e   201 9 ,   p p .   1832 ~ 1 8 4 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 3 . p p 1 8 3 2 - 1841          1832       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Auto m a ted  seg m e ntatio n and  clas si ficatio n t echniqu e   for bra in st ro ke       N.   S.   M .   No o r 1 ,   N.   M .   Sa a d 2 ,  A.   R.   Abdu lla h 3 ,   N.   M .   Ali 4   1, 2 F a k u lt i  Ke ju r u tera a n   El e k tro n ik   d a n   Ke ju r u tera a n   Ko m p u ter,  U n i v e rsiti   T e k n ik a l  M a la y si a   M e lak a ,   M a lay sia   3, 4 F a k u lt i  Ke ju r u ter a a n   El e k tri k ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a l  M a la y sia   M e l a k a ,   M a la y si a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   2 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Dec   1 6 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J an   2 6 ,   2 0 1 9       Dif u ss io n - W e ig h ted   Im a g in g   (DW I)  p lay s  a n   im p o rtan t  r o le  i n   t h e   d iag n o sis  o f   b ra in   stro k e   b y   p ro v id in g   d e tailed   in f o rm a ti o n   re g a rd in g   th e   so f t  ti ss u e   c o n tras t  in   th e   b ra in   o rg a n .   Co n v e n ti o n a ll y ,   th e   d i ff e re n ti a l  d iag n o sis o f  b ra in   stro k e   les io n s  is  p e rf o rm e d   m a n u a ll y   b y   p ro f e ss io n a l  n e u ro r a d io l o g ists  d u ri n g   a   h ig h l y   su b jec ti v e   a n d   ti m e -   c o n s u m in g   p ro c e ss .   T h is  stu d y   p ro p o se s   a   se g m e n tatio n   a n d   c las sif ica ti o n   tec h n iq u e   t o   d e tec t  b ra in   stro k e   les io n s  b a se d   o n   d if f u sio n - w e ig h ted   i m a g in g   (D W I).   T h e   t y p e   o f   stro k e   les io n s  c o n sists   o f   a c u te  isc h e m ic,  su b - a c u te  isc h e m ic,  c h ro n ic  isc h e m ic  a n d   a c u te   h e m o rrh a g e .   F o r  se g m e n tatio n ,   f u z z y   c - M e a n s  (F CM )  a n d   a c ti v e   c o n t o u r  is   p ro p o se d   t o   se g m e n t  th e   les io n ’ s  re g io n .   F CM   is  im p lem e n ted   w it h   a c ti v e   c o n to u r  to   se p a ra te  th e   c e re b ra l   sp in a l  f lu id   (CS F )  w it h   th e   h y p o in ten se   les io n .   P re - p ro c e ss in g   is  a p p li e d   to   th e   DW I  f o r  im a g e   n o r m a li z a ti o n ,   b a c k g ro u n d   re m o v a l  a n d   i m a g e   e n h a n c e m e n t.   T h e   a lg o rit h m   p e rf o r m a n c e   h a s b e e n   e v a lu a ted   u sin g   Ja c c a rd   In d e x ,   Dic e   Co e ff icie n t  (DC) an d   b o t h   f a lse   p o siti v e   ra te  (F P R)  a n d   f a lse   n e g a ti v e   ra te   (F NR).  T h e   a v e r a g e   re s u lt s  f o r  th e   Ja c c a rd   in d e x ,   DC,  F P R  a n d   F N R  a re   0 . 5 5 ,   0 . 6 8 ,   0 . 2 3   a n d   0 . 2 3 ,   r e sp e c ti v e l y .   F irst  sta ti stica l  o r d e r  m e th o d   is  a p p li e d   to   th e   se g m e n tatio n   re su lt   to   o b tai n   th e   f e a tu re s  f o r  th e   c las si f ier  in p u t.   F o r  c las sif ic a ti o n   tec h n i q u e ,   b a g g e d   tree   c las si f ier  is  p ro p o se d   t o   c las sify   th e   ty p e   o f   stro k e .   T h e   a c c u ra c y   re su lt s  f o r  th e   c las sif ica ti o n   is  9 0 . 8 % .   Ba se d   o n   th e   re su l ts,  t h e   p r o p o se d   tec h n i q u e   h a s  p o ten ti a l  to   se g m e n t  a n d   c las sify   b ra in   str o k e   les io n   f ro m   DW I  i m a g e s.   K ey w o r d s :   B r ain   i m a g in g   C las s i f icatio n   Dif f u s io n - w e ig h ted   i m a g i n g   ( DW I )   Seg m en tatio n   Stro k e   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   N.   M.   Saad ,   Fak u lti Ke j u r u ter aa n   E le k tr o n i k   d an   Kej u r u ter aa n   Ko m p u ter ,   Un i v er s iti T ek n ik al  Ma la y s i a  Me lak a,   Me lak a,   Ma la y s ia.   E m ail:  n o r h as h i m a h @ u te m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   No w ad a y s ,   m ed ical  i m a g i n g   to o l  p lay s   a n   i m p o r tan t   r o le  i n   v ie w i n g   t h e  i n ter n a l  ti s s u e  o f   h u m a n   b r ain .   I n   b r ain   s tr o k e  d iag n o s is ,   m ed ical  i m a g i n g   s u c h   as  MRI  o f f er s   f ast  i m a g i n g   to o l   w it h   h ig h   r eso lu t io n   an d   n o n io n izin g   r ad iatio n   [ 1 ] .   T h e  MRI  im a g i n g   to o l  is   ab le  to   d etec t  8 5 %  s tr o k e  s u r v iv o r   f r o m   is c h e m ic  s tr o k e  an d   1 5 - 2 0 %  s tr o k e  s u r v iv o r   f r o m   h e m o r r h ag ic  s tr o k e  [ 2 ] .   D W I   is   o n e  o f   th e  MRI  m o d ali t y   t h at  s h o ws   h ig h   s e n s iti v it y   ( 8 8 - 100% )   an d   s p ec if icit y   ( 9 5 - 1 0 0 %)  in   d et ec tin g   ea r l y   is c h e m ic  s tr o k e  [ 3 ] .   T o   f u ll y   u t ilize  m ed ical  i m a g in g ,   n e w   al g o r ith m s   an d   m et h o d s   ar e  u r g ed   i n   t h e  m ed ica l  i m a g i n g   f ield   f o r   u tili z in g   v er y   lar g e  a m o u n ts   o f   i m a g es  w i s el y   [ 4 ] .   Ho w e v er ,   d u e  to   t h e  lar g e  s a m p le  o f   i m a g es,  t h e   d iag n o s i s   p r o ce s s   is   ti m e  c o n s u m i n g   a n d   tire d n e s s   [ 5 ] .   A   co m p u ter   aid ed   d ia g n o s is   is   n ee d ed   f o r   n eu r o r ad io lo g is t  to   in ter p r et  th e  i m a g es   m o r e  ea s il y .   M an y   r esear ch er s   h a v e  s tu d ie s   m ac h i n e  lear n i n g   tech n iq u e  i n   b r ain   i m ag i n g   [ 6 ] .   Ma ch in e   lear n i n g   tec h n iq u e   is   b elie v ed   to   p er f o r m   ta s k s   an d   s o lv e   p r o b lem s   r elate d   to   p o o r   q u alit y   b r ain   i m a g in g   s a m p le s   b y   p r o v id i n g   ac c u r ate  r ep r esen tat io n   a n d   p r io r   k n o w led g e   m o d eli n g .   T h u s ,   it  p la y s   an   i m p o r ta n t  r o le  in   b r ain   i m a g i n g   w h er e  it  h a s   b ec o m e  o n e  o f   th e   m o s t  p r o m i s in g   r esear ch   ar ea s   in   co m p u ter   aid ed   d etec tio n   an d   d iag n o s i s .   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 ted   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   tech n iq u e  fo r   b r a in   s tr o ke   ( N .   M.  S a a d )   1833   Z h an g   Y.   et  a l .   [ 7 ]   p r o p o s ed   k er n el  s u p p o r t  v ec to r   m ac h in e   to   d etec t  A lzh e i m er ’ s   d is ea s e   ( A D)   an d   class i f y   th e  d is ea s e  b et w ee n   n o r m al  eld er   co n tr o l  ( NC ) .   R a m a n i  R . G.   et  a l .   [ 8 ]   p r o p o s ed   Naiv e  B a y es,   Su p p o r t  Vec to r   Ma ch in e  an d   r an d o m   tr ee   to   an al y ze   t h e  m ac h in e  lear n i n g   tec h n iq u e  i n   class i f y in g   n o r m al  an d   ab n o r m al  b r ain   i m a g e.   M u d ali  D.   et  a l .   [ 9 ]   p r o p o s ed   d ec is io n   tr ee   m eth o d   to   in ter p r et  th e  d iag n o s i s   o f   n eu r o d eg e n er ativ e   b r ain   d is ea s es.  Me et  Oza   et  a l .   [ 1 0 ]   p r o p o s ed   r an d o m   f o r est  cla s s i f ie r   to   class i f y   b r ain   tu m o r   i n to   b e n ig n   o r   m ali g n   ca s es.  Fra tello   M.   et  a l .   [ 1 1 ]   p r o p o s ed   r an d o m   f o r est   to   cl ass i f y   t w o   t y p e   o f   d is ea s e  f r o m   i n d iv id u al  later al  s cler o s is   ( AL S)  p atien ts ,   P ar k in s o n ’ s   d i s ea s e  ( P D)   p a tien t s   an d   h ea lt h y     co n tr o l ( HC )   s u b j ec ts .   I n   th i s   p ap er ,   s eg m en tatio n   an d   class if ica tio n   tec h n iq u e  f o r   b r ain   s tr o k e  u s i n g   DW I   i m a g e  i s   p r o p o s ed .   T h e  p u r p o s e  o f   th is   s tu d y   is   to   d ev elo p   an   a u to m atic  s tr o k e  s eg m e n tatio n   an d   class i f icatio n   u s i n g   DW I   im a g es.  T h e  p r o p o s ed   s eg m e n tat io n   an al y s is   is   b ased   o n   th e  f u zz y   c - Me a n s   ( FC M)   an d   ac tiv e  co n to u r   tech n iq u e.   A c tiv e  co n to u r   is   in teg r ated   in   t h e  an al y s i s   f r a m e w o r k   to   s ep ar ate  th e  ce r eb r al   s p in al  f l u id   ( C SF )   w it h   t h e  h y p o in te n s e  le s io n   a n d   in cr ea s e  t h e  s e g m e n tat io n   ac cu r ac y .   T h e  p er f o r m a n ce   o f   th e  s eg m e n tatio n   tech n iq u es   is   e v al u ated   b ased   o n   J ac ca r d in d ex ,   Dice   C o ef f icien t  ( D C ) ,   f al s e  p o s iti v e  r at e  ( FP R )   an d   f al s e   n eg at iv e  r ate  ( FNR ) .   Af ter   t h e  s eg m e n tatio n   r esu lt  i s   o b tain ,   th e   r esu lt  i m a g e  is   e x tr ac t e d   u s i n g   f ir s t  o r d er   s tatis t ical  m et h o d .   T h ese  f ea tu r es  ar e  u s ed   f o r   th e  b ag g e d   tr ee   class if ier   in p u t.  T h e  p er f o r m a n ce   o f   t h e   class i f ier   tech n iq u e  is   e v alu ate d   b ased   o n   th e  ac cu r ac y   ( A C C ) .   T h is   p ap er   c o n tain s   f i v e  s ec ti o n .   Sectio n   2   d is cu s s ed   th e  f l o w   p r o c ess   o f   th e  p r o p o s ed   m eth o d o lo g y   in   d etail.   Sectio n   3   p r o p o s ed   th e  b r ain   s tr o k e  a n al y s i s   tec h n i q u e  u s ed   to   s e g m en t   an d   cla s s if y   t h e  b r ain   s tr o k e   lesi o n .   Sec tio n   4   d is c u s s e d   th e  r es u lt  f r o m   t h e  s e g m e n tat io n   r es u lt  a n d   S ec tio n   5   co n cl u d e    th e  w o r k   p r esen ted .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .     P r o po s ed  a na ly s is   f ra m ew o rk   T h e  f lo w   p r o ce s s   o f   t h is   s tu d y   s tar ts   w i th   i m a g e  p r ep r o ce s s in g   w h er e  i m a g e  n o r m a lizati o n ,   i m a g e   en h a n ce m en t  an d   b ac k g r o u n d   r e m o v al  ar e  ap p lied .   Af ter   t h at,   FC M   is   ap p lied   f o r   i m a g e  s eg m e n tatio n   s ta g e  in   o r d er   to   ex tr ac t  th e  R OI   o f   th e  s tr o k e  lesi o n .   T h en ,   th e  ac tiv e  co n to u r   is   u s ed   to   s ep ar ate  th e  C SF   w it h   t h e   h y p o i n ten s e  s tr o k e  lesi o n   r eg io n .   H y p er i n ten s e  is   r ef er r ed   to   b r ig h t  le s io n   s u c h   a s   ac u te  is ch e m ic   s tr o k e ,   ac u te  h e m o r r h a g e  s tr o k e  a n d   s u b - ac u te  is c h e m ic  s tr o k e  lesi o n   w h er e  h y p o i n te n s e  i s   r ef er r ed   to   d ar k   lesi o n   s u c h   as  c h r o n ic  is c h e m ic  s tr o k e  lesi o n .   T h e  s e g m e n tat io n   r esu lt  is   e x tr ac ted   u s in g   f i r s t  o r d er   s tatis tical   m et h o d   f o r   th e  in p u t  clas s i f ie r .   A f ter   th e  f ea tu r es  ar e  o b tai n ed ,   b ag g ed   tr ee   class i f ier   is   u s ed   to   class i f y   th e   t y p e  o f   s tr o k e s   lesi o n .   L as t  b u t  n o t  least,  t h e  p er f o r m a n c e  o f   th e  b r ain   i m ag e  i s   ev al u ated   b ased   o n   th e   J ac ca r d   in d ex ,   DC ,   FP R ,   FNR ,   A CC .     2 . 2 .     I m a g ing   pa ra m et er   T h is   p ap er   f o cu s ed   o n   t w o   b r ain   s tr o k e  d atase ts   f r o m   DW I   i m a g es .   Da taset   1   co n tai n s   6 1   s a m p le s   f r o m   t h e  Gen er al  Ho s p ital  o f   Ku ala  L u m p u r .   Data s et  2   co n tai n s   6 9   s a m p le s   f r o m   th e  o n li n e  d atab ase  o f   I s ch e m ic  Stro k e  L esio n   Seg m en tatio n   ( I S L E S).   T h e  d ata s et  o n l y   f o cu s ed   o n   f o u r   t y p es  o f   b r ain   s tr o k e   lesi o n   w h ich   ar e  ac u te  is c h e m ic  s tr o k e,   ch r o n ic  i s ch e m ic   s tr o k e,   ac u te  h e m o r r h a g e  s tr o k e  an d   s u b - ac u te   is ch e m ic   s tr o k e.   T h e  ac u te  is ch e m ic  s tr o k e,   ch r o n ic  i s ch e m ic  s tr o k e  a n d   ac u te  h e m o r r h ag e   s tr o k e   i m ag e s   w er e  g ain ed   f r o m   t h e  Ge n er a l  Ho s p ital  o f   K u ala  L u m p u r   ( HKL ) .   T h e  s u b - ac u t e  is c h e m ic  s tr o k e  i m ag e s   w er e  g a in ed   f r o m   th e  p u b lic  o n li n e  I s ch e m ic  S tr o k e  L e s io n   Seg m en tatio n   ( I S L E S)  ch a llen g e  2 0 1 5   [ 1 2 ] .       T ab le  1 .   T h e  B r ain   Stro k e  Data s ets   S t r o k e   D a t a se t s   D a t a se t   1   ( c l i n i c a l )   D a t a se t   2   ( I S L ES)   [ 1 2 ]   A c u t e   I sch e mi c   C h r o n i c   I sch e mi c   A c u t e   H e mo r r h a g e   S u b - a c u t e   I sch e mi c   N u mb e r   o f   S a m p l e s   20   33   8   69       2 . 3 .     I m a g e  pre - pro ce s s ing   T h e  p r e - p r o ce s s in g   s ta g e  i s   t h e  s ta g e  w h er e  t h e  i m ag e s   n ee d   to   u n d er g o   p r e - p r o ce s s in g   s ta g es  to   ac q u ir e  b etter   s eg m e n tatio n   [ 1 3 ] - [ 1 5 ] .   T h r ee   alg o r ith m s   w er e  ap p lied   to   th e  DW I   im a g e  w h ic h   is   i m ag e   n o r m aliza t io n ,   b ac k g r o u n d   r e m o v al  a n d   i m ag e  e n h an ce m en t  [ 1 6 ] .   T h ese  i m a g es  ar e  co n v er ted   in to   t h e   d esire d   f o r m   i n   w h ic h   th e  i n te n s it y   i s   ad j u s ted   an d   th e  n o i s e  is   r e m o v ed .     2 . 4 .     F uzzy   c - m ea ns   FC M  i s   a  cl u s ter i n g   m e th o d   w h er e  it  d i v id es  a  g r o u p   o f   p i x els  i n to   h o m o g en o u s   cl u s ter   an d   ass i g n s   th e  p ix el s   ac co r d in g   to   t h eir   ca teg o r y .   I t  allo w s   p ix el s ’   p o in ts   to   b e  ass i g n ed   to   m u ltip l e  clu s ter s   a n d   ea ch   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.  9 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 1 9   :   1 8 3 2   -   1 8 4 1   1834   p ix el  p o in t  h a s   a  d eg r ee   o f   m e m b er s h ip   in   a  cl u s ter   to   w h i ch   it   b elo n g s .   I n   th is   s eg m e n t atio n   tec h n iq u e,   t h e   p ix el  p o in t  is   s elec t  b ase  o n   t h e  ce n ter   o f   t h r ee   clu s ter   w h ic h   ar e  lo w er ,   m id d le  an d   h ig h er   clu s ter .   E ac h   d ata   p o in t o f   th e  cl u s ter   s h o u ld   eq u al  to   o n e.   I t is b ased   o n   m in i m izatio n   o f   t h e  f o llo w i n g   o b j ec t iv e  f u n ctio n :     = ∑ ∑  ‖ − ‖ 2 = 1 = 1   , 1 ≤ < 0   ( 1 )     w h er e  m   is   a n y   r ea l  n u m b er   g r ea ter   th an   1 ,   ij u   is   th e  d e g r ee   o f   m e m b er s h ip   o f   i x   in   th e  cl u s ter   j ,   i x is   t h e  i th   o f   d - d i m en s io n al  m ea s u r e d   d ata,   j c   is   th e  d - d i m e n s io n   ce n ter   o f   th e  cl u s ter ,   an d     is   an y   n o r m   ex p r ess i n g   t h e  s i m ilar it y   b et wee n   a n y   m ea s u r ed   d ata  an d   th e  ce n ter .   Fu zz y   p ar titi o n i n g   is   ca r r ied   o u t  th r o u g h  an   iter ati v e  o p ti m iza tio n   o f   th e  o b j ec tiv e  f u n ctio n   s h o w n   a b o v e,   w it h   t h e  u p d ate  o f   m e m b er s h ip   ij u an d   th e   clu s ter   ce n ter s   j c   b y :      = 1 ∑ ( ‖ − ‖ ‖ − ‖ ) 2 − 1 = 1   ;   = ∑  . = 1 ∑  = 1   ( 2 )     T h is   iter atio n   w ill s to p   w h en ,       { |  ( + 1 ) | −  ( ) } <   ( 3 )     w h er e    is   a  ter m i n atio n   cr iter io n   b et w ee n   0   an d   1 ,   w h er ea s   k   ar e  th e  iter atio n   s tep s .       2 . 5 .     Act i v e  co nto ur   I n   DW I   ch r o n ic  s tr o k e  les io n   i m a g e,   th e  ce r eb r o s p in al  f l u i d   ( C SF )   s h ar e  th e  s i m ilar   i n te n s it y   le v el   w it h   t h e  s tr o k e  lesi o n .   Du e  to   th is   m at ter ,   FC M  m et h o d   h as  f ailed   to   s e g m e n t t h e  le s io n   s i n ce   th e  a lg o r it h m   in   th e  cl u s ter   ca n n o t  b e  d i f f er e n tiated .   T o   im p r o v e  t h i s   p er f o r m an ce ,   th e   C S F  ar ea   i s   r e m o v ed   b y   u s i n g   t h e  ac tiv e  co n to u r   m et h o d .   A cti v e  co n to u r   i s   a  m eth o d   t h at  cr ea te  b o u n d ar ies  i n   a n   i m a g e.   I t  u s es  co m p u ter   g en er ate d   cu r v es  to   d etec t  an d   lo ca te  o b j ec t.  T h is   m et h o d   is   o f ten   u s in g   in   m ed i ca l  i m a g es   to   f in d   t h e  b o u n d a r ies  o f   a n   o r g a n   i n   th e  i m ag e s .   T h e  im a g e  is   cla s s i f ied   in to   t w o   p ar t  w h ich   a r e  o b j ec t  r eg io n   an d   b ac k g r o u n d   r eg io n .   I n   th i s   m et h o d   th e  r eg io n   i s   r ep r esen t ed   as th e  in s id e  an d   o u ts id e  r eg io n s   o f   t h e  ze r o - lev el  s et.   L e v el  s et  f r a m e w o r k   ta k e  t wo   s ig n s   p o s iti v e  an d   n eg a tiv e  to   d iv id e  i m a g e  d o m ai n .   T h e  i m ag e   d o m ai n   i s   s ep ar ated   in to   t w o   d is j o in t  r eg io n   Ω 1   an d   Ω 2 .   L o ca l  in ten s it y   cl u s ter i n g   p r o p er t y   m ea n s   th at   th e   in te n s it ies  i n   th e  n ei g h b o r h o o d   0   ca n   b e  d iv id ed   i n to   N  c l u s ter s ,   w it h   ce n ter   , = 1 , 2 , … , .   I t  ca n   b e   w r itte n   as:     = ∑ ∫ | ( ) − | 2 ( ) 0 = 1      ( 4 )     W h er e    th e  cl u s ter   i n   t h e  ce n ter   o f   th e  i - t h   cl u s ter   i s ,     is   t h e  m e m b er s h ip   f u n ctio n   o f   t h e  r eg io n ,   i.e .   ( ) = 1   f o r   ∈ Ω   an d ( ) = 0   f o r   ∉ Ω .   Or   th e  co r r esp o n d in g   eq u at io n   ca n   b e  w itte n   as :         = ∫ [ ( ( ) ) +  ( ( ) ) ]    0   ( 5 )     W h er e  th e  p o s i tio n   o f   ac ti v e  c o n to u r   is   d escr ib e  p ar a m etr ica ll y   b y   v ( s )   =  ( x ( s ) , y ( s ) ) ,     r ep r esen ts   i n ter n al   p o ten tial  en er g y   o f   t h e  c o n to u r ,     is   th e  e n er g y   th at  m o d els  e x ter n al  co n s tr ai n ts   i m p o s e  o n t o   th e  co n to u r   s h ap e.   G( y - x)   is   t h e  Ga u s s ian   k er n el  ap p li ed   as  w in d o w   f u n c tio n   s h o w ed .     ( ) = { 1 − | | 2 2 2    | | ≤ 0  ℎ    ( 6 )     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 ted   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   tech n iq u e  fo r   b r a in   s tr o ke   ( N .   M.  S a a d )   1835   W h er e  is   a  co n s tan t,  d   is   a  d is tan ce   b et w ee n   x   an d   y   p o in ts .     is   a   s tan d ar d   d ev iatio n   o r   s ca le  p ar am eter   o f   Gau s s ia n   f u n ct io n ,   an d     is   a  r ad iu s   o f   n ei g h b o r in g   p ix el s .   T h e  r ad iu s   o f   th e  n ei g h b o r h o o d   s h o u ld   b e  ch o o s e   ap p r o p r iately   b ased   o n   t h e  d eg r ee   o f   in ten s it y   in - h o m o g en e it y .   T h e  n ex t  s tep   is   co n to u r   co n s tr u ctio n   to   d e f in e  in i tial  s h ap e  ar o u n d   th e  o b j ec t  th at  w i ll  s er v e  as  a n   in itial izatio n   s et  u p .   L a s t  b u t  n o t  least,  th e  g r ee d y   m et h o d   is   ap p lied   to   s i m p l if y   t h e  i m p le m e n tatio n   o f   t h e   m i n i m izatio n   o f   e n er g y   w it h o u t  h a v i n g   to   p er f o r m   an   o p tim izatio n   alg o r ith m   m eth o d   li k e  g r ad ien t  d esce n t   [ 1 7 ] - [ 2 1 ] .   T h e  f u n c tio n   o f   t h i s   m eth o d   i s   b y   f i n d in g   f o r   ea ch   p o in t  o f   t h e  co n to u r   t h e  cl o s est  lo ca l  e n er g y   m i n i m izi n g   n ei g h b o r   w ill  co n v er g e  to   th e  o v er all  g lo b al  m i n i m u m   o f   t h e  co n to u r .   T h e  m eth o d   u s i n g   2   eq u atio n s   w h ic h   ar e:     = ( ( ) | ( ) | 2 + ( ) | ( ) | 2 ) 2   ( 7 )     W h er e  ( ) r ep r esen t  ad j u s ts   th e  elasticit y   o f   th e  ac ti v e  co n to u r   an d   ( ) is   ad j u s ts   th e  s ti f f n e s s   o f   th e     ac tiv e  co n to u r .     = − ∫ ‖ ∇ ( ∗ ) ‖ 2 ( ( ) )    ( 8 )     W h er e    is   a  r ea l  w ei g h ti n g   v alu e   w h ich   f o r   o b v io u s   r ea s o n   w o u ld   b e  p o s iti v e,     i s   a   Gau s s ia n   w ei g h ted   k er n el   o f   d i m e n s io n   n ,   I   r ep r esen t  t h e  i n p u t   i m ag e,   ∇ i s   th e  s p atial  g r ad ien t   f u n ctio n   a n d   ( )   is   th e     co n to u r   f u n ctio n .     2 . 6 .     F irst  o rder   s t a t is t ica l  m et ho d   First  o r d er   s tatis tical  o r d er   m eth o d   is   ap p lied   at  th e  R OI   to   o b tain   s ev er al  f ea t u r es.  Si n c e  th is   R OI   d ep en d s   o n   t h e  s i g n al  o f   in te n s it y ,   t h e  R OI   is   c lass if ied   in t o   t w o   p ar ts   o f   t h e  i m ag e   w h i ch   ar e  h y p er in te n s e  an d   h y p o i n te n s e  le s io n .   Me a n ,   m ed ian   a n d   m o d e  ar e  u s ed   to   s ep ar ate  th e  i m ag e   b et w ee n   h y p er in te n s e  an d   h y p o i n ten s e  lesi o n .   Fo r   h y p er i n ten s e  les io n ,   s ta n d ar d   d ev iati o n   is   as s ig n ed   w h ile  in   h y p o i n ten s e  les io n   m ea n   o f   r eg io n   b o u n d ar y   i s   as s ig n e d .   T h e  s tan d ar d   d ev iatio n   a n d   m ea n   o f   b o u n d ar y   ar e  u s ed   t o   d if f er en tiate  ea ch   ch ar ac ter is tic  o f   s tr o k e  lesi o n .     T h e  ca lcu latio n   f o r   th e  f ir s t o r d er   m et h o d   is   s h o w s   as b elo w :     = 1 ∑ ( ) − 1 = 1   ( 9 )     M e dia n = 1 2 ( + 1 ) ℎ     ( 1 0 )     = √ 1 ∑ ( ( ) − ) 2 − 1 = 0   ( 1 1 )     Pe a r s on   mode   s k e wn e s s = |  − |   ( 1 2 )     C omp a c tn e s s = (   ℎ   (   ) ) 2    ( 1 3 )     W h er e  P ( i )   i s   t h e  p r o b ab ilit y   i n te n s it y   lev el   o f   th e   R OI ,   N   b e  t h e  to tal   n u m b er   o f   g r a y   lev el s   i n   t h e     en tire   R OI .     2 . 7 .     B a g g ed  t re e  cla s s if ier   B ag g ed   tr ee   cla s s i f ier   i s   a  m e th o d   th at   p er f o r m   a   co llectio n   o f   d ata  b y   an al y ze   t h e  w h o le   d ata  th a n   in d iv id u all y .   T h is   c lass if ier   b u ild s   a n d   tr ai n s   a  v ar iet y   o f   d ec is io n   tr ee s   a n d   p r o d u ce s   cla s s es   f r o m   t h e   m o d e   o f   in d iv id u al  tr ee   class .   I t  ap p lies   g e n er al  tech n iq u es  b y   r es a m p lin g   d ata  f r o m   th e  p r ev io u s   lear n i n g .   Ass u m e  th at  Fo r   b =  1 , . . , B ;  w h er e  B   is   th e  b ag g in g   cla s s i f ier   ( B   ti m e s )   th at  r ep ea t  th e  tr ai n   s et  o f   = 1 , … ,   w it h   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.  9 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 1 9   :   1 8 3 2   -   1 8 4 1   1836   th e  r esp o n s e  = 1 , … , . E ac h   in d i v id u al  tr ee   class   w il l  o b s er v e  th e  d ata  f r o m   th e  p r ev io u s   d ata  o f   tr ee   class   an d   m a k e  th eir   o w n   d ec is io n .   T h e  d ec is io n   th at  m a k e  is   th en   is   s elec ted   an d   b ein g   co m p ar e  w i th   t h e  o th er   tr ee   cl ass e s   b y   av er a g e  t h e  d ata.   Fo r   u n s ee n   d ata  ( x ’ ) ,   t h e  d ata  i s   s elec t  b y   u s i n g   t h e  m o d   o f   d ata  in     th e  tr ee   class .     ̂ = 1 ∑ ( ′ ) = 1   ( 1 4 )     I n   t h is   ex p er i m e n t,  t h e  b a g g ed   tr ee   clas s i f ier s   tr ain   1 2 9   d ata  f o r   th e   n u m b er   o f   b r an c h   n o d e  s p lits   p er   tr ee .   Fig u r e  1   s h o w s   t h e  b ag g e d   tr ee   d iag r am .         Fig u r e  1 .   B ag g ed   tr ee   class i f ie r   d iag r a m       2 . 8 .     P er f o rm a nce  ev a lua t io n   T h e  p er f o r m a n ce   ev al u atio n is   ca lcu lated   f r o m   th e  s eg m e n t atio n   r esu lts   w it h   t h e  n e u r o r ad io lo g is t   m an u al  r e f er en ce .   J ac ca r d   in d ex ,   Di ce   co ef f icie n t  ( DC ) ,   f alse  p o s itiv e  r ate  ( FP R )   a n d   f alse  n e g ati v e  r ate  ( FNR )   ar e  u s ed   as  t h e  p er f o r m an ce   m etr ic s   [ 1 6 ] .   Fro m   th i s   ca lcu latio n ,   th e  DW I   s e g m e n tatio n   r es u lt  ca n   b e   f u ll y   s eg m e n t.    T h e  p er f o r m an ce   v er if icat io n   f o r   class i f icatio n   ta k e  p ar t  in   th e  s tati s tical  ca lc u latio n   a n d   s h o w n   i n   co n f u s io n   m a tr ix   attr ib u tes  u s in g   M A T L A B   A P P S.  Nu m b e r   o f   o b s er v atio n s ,   tr u e  p o s iti v e  r ate  ( T P R ) ,   f alse  n eg at iv e   r ate  ( FNR ) ,   p o s it iv e  p r ed ictiv e  v al u es   ( P P V)   an d   f alse  d is co v er y   r ate  ( FD R )   i s   u s ed   to   id e n ti f y   th e   p er f o r m a n ce   o f   t h e  clas s i f ier .   B elo w   is   t h e  s tati s tical  ca lc u la tio n   f o r   p er f o r m a n ce   v er i f icati o n .      =    ( 1 5 )      = 1 −    ( 1 6 )     W h er e  tr u e  p o s itiv e  ( T P )   is   th e  n u m b er   o f   s a m p le s   ar e  co r r ec tl y   clas s i f ied   w ith in   t h eir   t y p e  o f   s tr o k e  in   t h e   p o s itiv e  s a m p le  ( P ) .   P o s itiv e  p r ed ictiv e  v al u e  ( P P V)   as  s h o w n   i n   E q u atio n   ( 1 7 )   is   ca lcu lated   a s   th e   p r o b a b ilit y   th a t c o r r ec tly   cla s s if y   th e  t y p e  o f   s tr o k e.   T h e  f al s e  p o s itiv e   ( FP )   is   m is c lass if ied   o f   s tr o k e.     PPV =   +    ( 1 7 )     L ast l y   t h e  p er f o r m a n ce   o f   t h e  class i f ier   w ill b e  v er i f ied   u s i n g   A cc   to   as sh o w n   i n   E q u atio n   ( 1 8 ) .      =  + +   ( 1 8 )       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 ted   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   tech n iq u e  fo r   b r a in   s tr o ke   ( N .   M.  S a a d )   1837   R ec eiv er   o p er atin g   ch ar ac ter i s tic  ( R O C )   is   u s ed   to   in d icat e  T P R   an d   FP R   f o r   ea ch   t y p e  o f   s tr o k e.   Fro m   t h e  y ea r   1 9 4 0 ,   R OC   g r a p h   is   u s ef u l   f o r   i n ter p r etin g   m ed ical  test   r e s u lt s .   T h e  r ec ip ie n t  o p er atin g   f ea t u r e  is   t h e  m etr ic  u s ed   to   ch ec k   th e  q u alit y   o f   t h e  cla s s i f icat io n .   Fo r   ea ch   t y p e  o f   s tr o k e,   R O C   u s es   t h e  t h r es h o ld   v alu e  alo n g   t h e  in ter v al  0   an d   1   to   th e  o u tp u t.  Fo r   ea ch   th r esh o ld ,   t w o   v al u es  ar e  ca lcu late d   b ased   o n   th e  T P R   an d   th e  FP R   f o r m u la.     =   +    ( 1 9 )     W h er e  f alse  p o s iti v e  ( FP )   is   th e  n u m b er   o f   s a m p le s   ar e  m is c lass if ied   w it h i n   t h eir   t y p e  o f   s tr o k e  in   t h e   p o s itiv e  s a m p le.   T r u e  n eg ativ e  ( TN )   is   th e  n u m b er   o f   s a m p l es  ar e  m i s clas s i f ied .   I n   th is   R OC   cu r v e,   T P R   is   a  s et  o f   o u tp u ts   g r ea ter   o r   eq u al  to   th e   th r e s h o ld ,   d iv id ed   b y   a   tar g et  v al u e  a n d   FPR   i s   a  s et  o f   o u tp u ts   les s   t h a n   th e  t h r esh o ld ,   d iv id ed   b y   th e  z er o - tar g et  v a lu e.   T h e  A UC   i s   a  r esu lt o f   t h e  o v er all  q u a lit y   o f   th e  s tr o k e.   L ar g er   A U C   i n d icate s   b etter   p er f o r m an ce   f o r   th e  cla s s i f ier .      = ( 1 > 0 )   ( 2 0 )     W h er e  1 is   th e  p r o b ab ilit y   o f   s co r e  f o r   th e  t y p e  o f   s tr o k e  th at  is   cla s s i f y   in to   it s   class   an d   0   is   v ic e     v er s a  to   1 .       3.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   3 . 1 .     F C M   a nd   a ct iv e  c o nto u r  s eg m e nta t io n t ec hn iqu e   T h e  s eg m en tatio n   r e s u l ts   o f   t h e  o r ig in al   i m ag e   f r o m   s tr o k e   l esio n   ar e  s h o w ed   i n   F ig u r e  2 .   Fro m   t h e  s eg m e n tatio n   r es u lts ,   FC M  ca n   ac c u r atel y   s e g m en t   t h e  h y p er in ten s e  le s io n .   T h e  h y p er i n t en s e  lesi o n   o f   DW I   i m a g es  s h o w s   h i g h   ac c u r ac y   r esu lt  co m p ar e  to   th e  h y p o in t en s e  les io n .   E v e n   th o u g h   t h e  r esu lt  s h o w s   b y   t h e  FC M  to w ar d   h y p o in te n s e  le s i o n   is   lo w   ac cu r ac y ,   th e  ac tiv e  co n to u r   tech n iq u e  ca n   b e  u s ed   to   s ep ar ate  th e  h y p o i n ten s e  lesi o n   w it h   th e  C SF   T ab le  2   s h o w s   t h e  p er f o r m a n c e  an al y s i s   a n d   ev a lu at io n   o f   t h e  p r o p o s ed   FC M  s eg m e n tati o n   m e th o d   f o r   DW I   im a g e s   f r o m   d ata s e t  1   an d   d ataset  2 .   T h e  p er f o r m an ce   o f   th e  al g o r ith m   i s   m ea s u r ed   u s i n g   th e   m etr ics  s u c h   as J ac ca r d   in d ex ,   DC ,   FP R   an d   FN R .   T h e  r esu lt   s h o w s   t h e   p r o p o s e d   m et h o d   o f f er s   v er y   g o o d   s e g m e n tat io n   r e s u lt   f o r   s u b - ac u t e  is c h e m ic   s tr o k e  ac co r d in g   to   h i g h   v alu e  o f   J ac ca r d   in d ex   a n d   DC   with   lo w   v al u e  o f   FP R   a n d   FN R .   T h e  h y p o i n te n s e   lesi o n   is   le s s   ac cu r ate  co m p ar e  to   h y p er in te n s e  lesi o n   d u e  to   th e  FC M  tec h n iq u e  in   p r o d u cin g   t h e  R OI   i m a g e.   T h e  s eg m en tatio n   also   s h o w s   th at   th e   s tr o k e   les io n   i s   o v er   s eg m e n tatio n   b ased   o n   th e   r esu lt   s h o w   i n   FP R .   Ho w e v er ,   th e   s e g m en tatio n   p r o p o s ed   s till   ca n   s eg m e n t   t h e  R OI   o f   b r ain   s tr o k e.   T h e   ac tiv e   co n to u r   h a s   s u cc e s s f u ll y   s ep ar ated   th e  C S F a r ea   w it h   t h e  h y p o i n te n s e  le s io n .       T ab le  2 .   T h e  P e r f o r m a n ce   Me tr i cs f o r   DW I   Stro k e  Data s et s   D a t a se t   Ty p e   o f   S t r o k e   P e r f o r man c e   M e t r i c s   Jac c a r d   i n d e x   DC   F P R   F N R   D a t a se t   1   A c u t e   I sch e mi c   0 . 5 3   0 . 6 6   0 . 0 9   0 . 3 7   C h r o n i c   I sch e mi c   0 . 2 8   0 . 4 2   0 . 6 1   0 . 1 0   A c u t e   H e mo r r h a g e   0 . 6 8   0 . 7 9   0 . 1 8   0 . 2 5   D a t a se t   2   S u b - A c u t e   I sch e mi c   0 . 7 2   0 . 8 3   0 . 0 5   0 . 2 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.  9 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 1 9   :   1 8 3 2   -   1 8 4 1   1838   Ty p e   o f   S t r o k e   D W I   I mag e   M a n u a l   R e f e r e n c e   S e g me n t a t i o n   R e su l t   A c u t e   I sch e mi c         C h r o n i c   I sch e mi c         A c u t e   H e mo r r h a g e         S u b - a c u t e   I sch e mi c           Fig u r e  2 .   T h e  s eg m e n tatio n   r esu lt s   o f   t h e  o r ig i n al  i m ag e  f r o m   DW I   s tr o k e  lesi o n       3 . 2 .     B a g g ed  t re e  cla s s if ier   T h e  p er f o r m an ce   o f   th e  co n f u s io n   m atr ices o f   t h e  clas s i f icat io n   m et h o d   is   s h o w n   i n   T ab le  3 .   T ab le  3   s h o w s   t h e  n u m b er   o f   o b s er v ati o n s   o f   ea c h   t y p e  o f   s tr o k e  lesi o n .   On l y   all  ch r o n ic  is c h e m ic  s tr o k e  s a m p les ar e  c o r r ec tly   cla s s i f ied   in to   it s   g r o u p . 5   s a m p le  o f   ac u te  is c h e m ic   is   m i s clas s i f ied   in to   s u b - ac u te   is ch e m ic  les io n .   Fo r   ac u te  h e m o r r h ag e  s tr o k e  o n l y   3   s a m p le  ar ec lass if ied   co r r ec tl y .   4   o th er   s a m p le  ar e  m is cl ass i f ied   in to   s u b - ac u te  is c h e m ic  o th er s   i n to   ac u te  is c h e m ic.   Fo r   s u b - ac u te  is c h e m ic  s tr o k e  6 7   s a m p le  i s   clas s if ied   co r r ec tl y   w it h i n   t h eir   g r o u p s ,   1   s a m p le  i s   m i s clas s i f ied   in to   ac u te  is c h e m ic  an d   o th er s   1   is   m i s clas s i f ied   in to   ac u te  h e m o r r h a g e.   T h e  h y p er i n ten s e   lesi o n   is   m o s tl y   m is cla s s i f ied   in to   th eir   cla s s e s   d u e  to   th e  r a n g e  o f   f ea t u r es o f   ea ch   class   t h at  s h ar es t h e  s a m e  f ea tu r e s   w it h   o th er   class .       T ab le  3 .   T h e  P e r f o r m a n ce   M e tr ic  f o r   C lass if icatio n   Me t h o d     P r e d i c t e d   C l a ss       A c u t e   H e mo r r h a g e   A c u t e   I sch e mi c   C h r o n i c   I sch e mi c   S u b - a c u t e   I sch e mi c   T r u e   C l a ss   A c u t e   H e mo r r h a g e   3   1     4   A c u t e   I sch e mi c     15     5   C h r o n i c   I sch e mi c       33     S u b - a c u t e   I sch e mi c   1   1     67       T ab le  4   s h o w s   th e   p er f o r m a n ce   v al u e  o f   T P R ,   FNR ,   P P V  an d   FD R   o f   ea ch   t y p e  o f   s tr o k e.   C h r o n ic  is ch e m ic  s tr o k e  s h o w s   b etter   p er f o r m a n ce   b ase  o n   h ig h er   v alu e   i n   T P R   an d   P P V  w i th   lo w er   v alu e   o f   F N R   an d   FDR .   T h e  p r o p o s ed   class if ica tio n   m et h o d   s h o w s   t h e  p er f o r m a n ce   r es u lt  f o r   ac u te   is ch e m ic,   ch r o n i c   is ch e m ic  a n d   s u b - ac u te  i s ch e m ic  i s   h ig h   co m p ar e  to   t h e  ac u te  h e m o r r h a g e.   T h e  T P R   r esu lt  f o r   ac u te  s tr o k e   s h o w   lo w   v al u e  b ec au s e  th e  s a m p le  o f   ac u te  h e m o r r h ag e  r e f er   to   s u b - ac u te  i s ch e m ic  i s   h i g h er .   Ho w ev er ,   t h e   P P V  o f   ac u te  h e m o r r h a g e  is   cl o s e  to   1   s in ce   th at  t h e  ac u te  h e m o r r h ag e  i s   co r r ec tl y   d iag n o s ed .   Fig u r e  3   s h o w s   th e  R OC   p lo t  f o r   ea ch   t y p e  o f   s tr o k e.   Fro m   th e  R OC   p lo t,  ch r o n ic  s tr o k e  s h o w s   1 0 0 %  o n   th e  T P R   ax is   s h o w i n g   t h e  s tr o k e  is   co r r ec tl y   class if ied   in to   its   clas s .   T h e  p o s itiv e  ty p e  o f   ea ch   t y p e   o f   s tr o k e  f o r   ac u te  is c h e m ic,   c h r o n ic  i s ch e m ic  a n d   ac u te  h e m o r r h ag e  is   2 %,  1 %   an d   1 5   %   r esp ec tiv el y .   B ased   o n   t h e  r es u lt,  ac u te  is c h e m ic,   ch r o n ic   is c h e m ic  a n d   ac u te  h e m o r r h a g e  s h o w s   g o o d   R O C   r es u lt s   s in ce   th 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 ted   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   tech n iq u e  fo r   b r a in   s tr o ke   ( N .   M.  S a a d )   1839   r esu lt  o f   FP R   is   clo s e  to   t h e   th r es h o ld   v al u e  1 .   T h e  r es u lts   f o r   ac u te  i s c h e m ic,   ch r o n ic  is c h e m ic,   ac u te   h e m o r r h a g e  a n d   s u b - ac u te  is c h e m ic  s tr o k e  f o r   A U C   ar e  9 4 %,  1 0 0 %,8 9 %an d   9 7 %,  r esp e ctiv el y .   O v er all  th e   ac cu r ac y   o f   t h e  clas s i f ier   p r o p o s ed   is   9 0 . 8 %.       T ab le  4 .   P er f o r m a n ce   R es u lt  f o r   C lass i f icatio n   M eth o d     T P R   F N R   PPV   F D R   A c u t e   I sch e mi c   0 . 7 5   0 . 2 5   0 . 8 8   0 . 1 2   C h r o n i c   I sch e mi c   1   0   1   0   A c u t e   H e mo r r h a g e   0 . 3 8   0 . 6 3   0 . 7 5   0 . 2 5   S u b - a c u t e   I sch e mi c   0 . 9 7   0 . 0 3   0 . 8 8   0 . 1 2           ( a)   R OC   p lo t f o r   ac u te  is c h e m ic         ( b )   R OC   p lo t f o r   ch r o n ic  is c h e m ic       ( c)   R OC   p lo t f o r   ac u te  h e m o r r h ag e       ( d )   R OC   p lo t f o r   s u b - ac u te  is c h e m ic     Fig u r e  3 .   R OC   p lo t f o r   ea ch   t y p e  o f   s tr o k e       4.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   s t u d y ,   t h e  F C M  tech n iq u e  h as  b ee n   i m p le m en ted   w it h   ac ti v e  co n to u r   to   s eg m en t  t h e  s tr o k e   lesi o n s   in   DW I   i m a g es.  T h e  s eg m e n tat io n   o f   ac ti v e  co n to u r   is   i m p le m en ted   w it h   FC M  to   s ep ar ate  th e  C SF   ar ea   w it h   t h e  h y p o in te n s e  lesi o n .   T h e  s eg m en ta tio n   r es u lt s   ar e  co m p ar ed   w ith   th e  m a n u a l   r ef er en ce   to   v er i f y   th e  ac cu r ac y .   A cc o r d in g   to   t h e  ab o v e  r esu l ts ,   F C M  p r o v id es  g o o d   s eg m e n tat io n   r es u l ts   in   h y p er i n te n s e   lesi o n s   esp ec iall y   to   s u b - ac u te   is c h e m ic  le s io n   ac co r d in g   to   th e  h i g h   v a lu e   o f   J ac ca r d   in d e x   a n d   D C   w it h   l o w   v alu e  o f   FP R   an d   FN R   p r esen ted   in   s e g m en t  th e  b r ain   s tr o k e.   Ov er all  a v er ag e  v a lu e s   o f   J ac ca r d   in d ex ,   DC ,   FP R   an d   FNR   ar e  0 . 5 8 ,   0 . 7 1 ,   0 . 1 2   an d   0 . 3 1   r esp ec tiv el y .   A cti v e  co n to u r   tech n iq u e  s h o w s   t h at  th e  b r ain   s tr o k e  DW I   i m a g e  ca n   s e g m e n t  t h e  s tr o k e  lesi o n   an d   s ep ar ate  th e   C SF   w t it h   h y p o in ten s e   lesi o n   w ell.   B ased   o n   th e  f ea t u r es  o f   t h e  R OI   s e g m en tatio n   r e s u l t,  ea ch   t y p e  o f   s tr o k e  is   clas s if ied   ac co r d in g   t o   its   clas s .   B ag g ed   tr ee   class i f ier   u s e  e n s e m b le  m eth o d   to   p r ed icted   th e   t y p e  o f   ea ch   s tr o k e  le s io n .   A ll   c h r o n ic   s tr o k e   s a m p les ar e   co r r ec tly   cla s s i f ied   w it h i n   it c l ass .   T h e  ac cu r ac y   s h o w   f o r   th i s   p er f o r m an ce   m et h o d   is   9 0 . 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.  9 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 1 9   :   1 8 3 2   -   1 8 4 1   1840   ACK NO WL E D G E M E NT S   T h e  au th o r s   w o u ld   lik e  to   th a n k   to   th e  U n i v er s iti  T ek n i k al  Ma la y s ia  Me la k a  ( UT eM ) ,   R e h ab ilit atio n   E n g i n ee r i n g   &   Ass i s ti v e  T e ch n o lo g y   ( R E A T )   r esear ch   g r o u p   u n d er   C en ter   f o r   R o b o tics   &   I n d u s tr ial   Au to m a tio n   ( C eRI A ) ,   A d v an ce d   Dig ital   Si g n al  P r o ce s s in g   ( A D SP )   L ab   a n d   Mi n is tr y   o f   Hi g h er   E d u ca tio n   ( MO HE ) ,   Ma la y s ia  f o r   s p o n s o r in g   t h i s   w o r k   u n d er   p r o j ec t   FR GS/1 /T K0 4 /FKE - C e R I A / F0 0 3 3 4   an d   th e  u s e   o f   th e  e x is ti n g   f ac ilit ie s   to   co m p lete  th is   p r o j ec t.       RE F E R E NC E S   [1 ]   G o m e s   J,  W a c h s m a n   A M , “ Ha n d b o o k   o f   Cli n ica l  Nu tri ti o n   a n d   S t ro k e , ” Ne w  Y o rk :  Hu ma n a   Pre ss ,   T o to w a ,   NJ , p p .   15 - 3 1 , 2 0 1 3 .   [2 ]   Ka n c h a n a   R,   M e n a k a   R. , “ Co m p u ter  Re in f o rc e d   A n a l y sis  f o r   Is c h e m i c   S tro k e   Re c o g n it io n :  A   Re v ie w ” , In d ia n   J o u rn a l  o f  S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y , v o l. 8 , n o .   3 5 ,   p p .   1 - 9 , De c e m b e r  2 0 1 5 .   [3 ]   P o ten te  M ,   G e rh a rd t  H,   Ca rm e li e t  P . , “ Ba sic   a n d   T h e ra p e u ti c   A sp e c ts  o f   A n g io g e n e sis” , Ce ll ,   v o l. 1 4 6 ,   n o .   6 ,   p p .   873 - 8 7 7 ,   S e p   2 0 1 1 .   [4 ]   W e rn ick   M N,  Ya n g   Y,  Bra n k o v   JG ,   Yo u rg a n o v   G ,   S tro th e r  S C. , “ M a c h in e   L e a rn in g   in   M e d ica l  Im a g in g ” , IEE E   S ig n a l   Pro c e ss in g   M a g a zin e ,   v o l .   2 7   n o . 4 ,   p p . 2 5 - 3 8 ,   J u l  2 0 1 0 .   [5 ]   Kh a d e m i  A ,   V e n e tsa n o p o u l o s  A ,   M o o d y   A R,   “ Ro b u st  W h it e   M a t ter  Les io n   S e g m e n tatio n   in   F L A I R  M RI” , IEE E   Tr a n sa c ti o n s  o n   Bi o me d ica l  En g i n e e rin g . ,   v o l. 5 9 ,   n o .   3 ,   p p .   8 6 0 - 7 1 ,   M a r  2 0 1 2 .   [6 ]   S u z u k i  K.,   “ P ix e l - b a se d   M a c h in e   L e a rn in g   in   M e d ica l  Im a g in g ”   J o u rn a l   o f   Bi o me d ica l  Im a g i n g ,   v o l  1 ,   Ja n   2 0 1 2 .   [7 ]   Zh a n g   Y,  Do n g   Z,   P h il li p s  P ,   W a n g   S ,   Ji  G ,   Ya n g   J,  Yu a n   T F , “ De t e c ti o n   o f   S u b jec ts  a n d   Bra in   Re g io n s  Re late d   to   A lzh e i m e r' s  Dis e a se   Us in g   3 D  M RI  S c a n s  Ba se d   o n   Ei g e n b ra in   a n d   M a c h in e   L e a rn in g ” , Fro n ti e rs   in   Co mp u t a ti o n a l  Ne u r o sc ien c e ,   v o l .   2 ,   J u n   2 0 1 5 .   [8 ]   Ra m a n i  RG ,   S iv a s e lv i  K., “ Clas si f ica ti o n   o f   P a t h o l o g ica l  M a g n e ti c   Re so n a n c e   I m a g e s  o f   Bra in   Us in g   Da ta  M in in g   T e c h n iq u e s” , In Rec e n t  T re n d s  a n d   Ch a ll e n g e s  in   Co m p u t a ti o n a l  M o d e ls  ( ICRT CCM ),   2 0 1 7   S e c o n d   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e ,   2 0 1 7 , p p .   7 7 - 8 2 ,   IEE E.   [9 ]   M u d a li   D,   T e u n e   L K,  Re n k e n   RJ,  L e e n d e rs  K L ,   Ro e rd in k   JB., “ Clas si f ica ti o n   o f   P a rk in so n ian   S y n d ro m e s  f ro m   F DG - P ET   Bra in   Da ta  Us in g   De c isio n   T re e s  w it h   S S M / P CA   F e a tu re s” , Co mp u t a ti o n a l  a n d   M a t h e ma ti c a l  M e th o d s   in   M e d icin e ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   Oz a   M ,   K a p d i  R,   S tu d e n t  B. , “ Bra in   T u m o r  Dise a se   Id e n ti f ic a ti o n   Us in g   Ra n d o m   F o re st  Cla ss i f iers ” ,   Bra in ,   v o l.   7   n o .   1 ,   S e p   2 0 1 5 .   [1 1 ]   F ra tello   M ,   Ca iaz z o   G ,   T ro jsi  F ,   Ru ss o   A ,   T e d e sc h i  G ,   T a g li a fe rri  R,   Esp o sito   F . , “ M u lt i - V iew   En se m b le  Clas sif ic a ti o n   o f   Bra in   C o n n e c ti v it y   I m a g e s  f o r  Ne u ro d e g e n e ra ti o n   T y p e   Disc ri m in a ti o n ” ,   Ne u ro i n fo rm a t ics ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p p . 1 9 9 - 2 1 3 ,   A p ril   2 0 1 7 .   [1 2 ]   M a ier  O,  M e n z e   BH,  v o n   d e r  G a b len tz  J,  Hä n i   L ,   He in rich   M P ,   L ieb ra n d   M ,   W in z e c k   S ,   Ba sit  A ,   Be n tl e y   P ,   Ch e n   L ,   Ch risti a e n s  D,“ISL ES   2 0 1 5 - A   P u b li c   Ev a lu a ti o n   Be n c h m a r k   f o r  Isc h e m i c   S tro k e   L e sio n   S e g m e n tatio n   f ro m   M u lt is p e c tral  M RI” ,   M e d ica l  Im a g e   An a ly sis ,   v o l.   1 ,   n o .   3 5 ,   p p .   2 5 0 - 6 9 0 ,   Ja n   2 0 1 7 .   [1 3 ]   L iu   J,  L i  M ,   W a n g   J,  W u   F ,   L iu   T ,   P a n   Y,“A   S u rv e y   o f   M RI - b a se d   Bra in   T u m o r  S e g m e n tatio n   M e t h o d s” , T sin g h u a   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l.   1 9 ,   n o .   6 ,   p p . 5 7 8 - 9 5 ,   De c   2 0 1 4 .   [1 4 ]   Ba ra i y a   N,  M o d i  H.,   “ Co m p a ra t iv e   stu d y   o f   Di f f e re n t  M e th o d s  f o r  Bra in   T u m o r  Ex trac ti o n   f ro m   M RI  I m a g e s   Us in g   Im a g e   P ro c e ss in g ” ,   In d i a n   J o u rn a l  o f  S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y , Vo l.   9 ,   n o .   4 ,   Ja n   2 0 1 6 .   [1 5 ]   Ra h m a n   N A ,   S a a d   NM,   A b d u ll a h   A R,   W a h a b   F A . ,   “ T h e   In tern e t  o f   T h in g s  Be v e ra g e s  Bo tt le   S h a p e   De f e c t   De tec ti o n   u sin g   Na ïv e   Ba y e s   Clas sif i e r, ”   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  Hu ma n   a n d   T e c h n o l o g y   In ter a c ti o n   ( IJ Ha T I) ,  v o l.   2 ,   n o .   1 ,   p p .   7 1 - 6 ,   A p r  2 0 1 8 .   [1 6 ]   S a a d   N.M ,   No o r  NS ,   A b d u ll a h   A R,   M u d a   S ,   M u d a   A F ,   M u sa   H.,   “ S e g m e n tatio n   a n d   Clas sif ic a ti o n   A n a ly sis  T e c h n iq u e s  f o r  S tro k e   b a s e d   o n   Diff u sio n - W e ig h ted   I m a g e s” ,   IA ENG  In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  Co mp u ter   S c ien c e ,  v o l.   4 4 ,   n o .   3 ,   A u g   2 0 1 7 .   [1 7 ]   A b d u ll a h   A R,   A b id u ll a h   NA ,   S h a m su d in   NH ,   A h m a d   NH ,   Jo p ri  M H., “ P o w e r  Qu a li ty   S ig n a ls   Clas sif ic a ti o n   S y st e m   Us in g   T i m e - F re q u e n c y   Distrib u ti o n ” ,   I n A p p li e d   M e c h a n ics   a n d   M a ter ia ls,   T ra n s  T e c h   P u b li c a ti o n s,  v o l .   4 9 4 ,   p p .   1 8 8 9 - 1 8 9 4 ,   2 0 1 4 .   [1 8 ]   A b d u ll a h   A R,   A b id u l lah   NA ,   S h a m su d in   NH ,   A h m a d   NH ,   Jo p ri   M H., “ P e rf o rm a n c e   V e rif ica ti o n   o f   P o w e r  Qu a li ty   S ig n a ls  Clas sif ica ti o n   S y ste m ” ,   In Ap p li e d   M e c h a n ics   a n d   M a ter i a ls,  T ra n s  T e c h   Pu b li c a ti o n s,   v o l .   7 5 2 ,     p p .   1 1 5 8 - 1 1 6 3 ,   2 0 1 5 .     [1 9 ]   Jo p ri  M H ,   A b d u ll a h   A R,   Ka ss i m   NM,   M a n a p   M ,   Ng a ti m a n   N A ,   Yu so f f   M R. , “ L o c a li z a ti o n   o f   M u lt ip le  Ha rm o n ic  S o u rc e s  f o r  In v e rter  L o a d s  Util izin g   P e ri o d o g ra m ” ,   J o u rn a l   o f   T e lec o mm u n ica t io n ,   El e c tro n ic   a n d   Co m p u te r   En g i n e e rin g   ( J T EC ),   v o l .   8 ,   n o .   2 ,   p p   8 7 - 9 1 ,   M a y   2 0 1 6 .   [2 0 ]   Ha b b a n ,   M . F . ,   M a n a p ,   M . ,   A b d u ll a h ,   A . R. ,   Jo p ri,   M . H.  a n d   S u ti k n o ,   T . ,   “ A n   E v a lu a ti o n   o f   li n e a r  ti m e   f re q u e n c y   d istri b u ti o n   A n a l y sis  f o r  V S I  sw it c h   f a u lt s  id e n ti f ica ti o n ” ,   I n ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  P o we r  El e c tr o n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) ,   v o l.   8 ,   n o . 1 ,   p p .   1 - 9.   [2 1 ]   Jo p ri  M H ,   A b d u ll a h   A R,   M a n a p   M ,   Ha b b a n   M F ,   S u ti k n o   T . , “ A n   A c c u ra te  Clas si f ic a ti o n   M e th o d   o f   Ha rm o n ic   S ig n a ls i n   P o w e r  Distrib u ti o n   S y s tem   b y   Util isin g   S - T ra n s f o r m ” ,   T e lko mn ika   ( ,   v o l.   1 5 ,   n o .   1 ,   M a r  2 0 1 7 .         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 ted   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   tech n iq u e  fo r   b r a in   s tr o ke   ( N .   M.  S a a d )   1841   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        N.   S.   M .   No o r   re c e iv e d   B.   En g   o f   e lec tro n ic  a n d   c o m p u ter  e n g i n e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   T e k n ik a l  M a la y sia   M e l a k a   (U T e M )  in   2 0 1 6 .   S h e   is  c u rre n tl y   p u rsu ig   M .   S c   d e g re e   in   El e c tro n ic  En g in e e rin g   a t  UT e M . He r  m a in   re se a rc h   in tere st i s in   t h e   f ield   o f   im a g e   p ro c e ss in g   a n d   m a c h in e   lea rn in g .             N.  M .   S a a d   is  a   se n io r  lec tu re r  a t  De p a rtm e n t  o f   Co m p u ter  En g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   El e c tro n ics   a n d   Co m p u ter  En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a l  M a l a y sia   M e lak a   (U TeM) .   S h e   re c e iv e d   h e r  B.   En g .   in   M e d ica l  El e c tro n ics   ( 2 0 0 1 ),   M a ste r  En g .   in   T e lec o m m u n ica ti o n s  (2 0 0 4 )  a n d   P h D  in   Dig it a l  Im a g e   P r o c e ss in g   (2 0 1 5 )   f ro m   Un iv e rsi ti   T e k n o lo g i  M a lay sia   (U T M ).   He r  re se a rc h   a re a   in v o lv e s  Dig it a l  Im a g e   a n d   S ig n a l  P ro c e ss in g ,   Co m p u ter  V i sio n   a n d   M e d ica l  I m a g in g .     S h e   is  re g istere d   w it h   Bo a r d   o f   En g in e e r  M a la y sia   (BEM ),   M a la y sia   Bo a rd   o f   T e c h n o lo g ist  ( M BOT ),   In stit u te  f o r  El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g in e e rs  (IE EE )  S i g n a l  P ro c e ss in g   S o c iety   (S P S ),   I EE E  En g in e e rin g   in   M e d ici n e   a n d   Bio lo g y   S o c iety   (EM BS )  a n d   In te rn a ti o n a l  A ss o c iatio n   o f   En g in e e r s (IA EN G ).         A.R.  Ab d u ll a h   re c e iv e d   h is  B.   En g .   in   E lec tri c a l  En g in e e rin g   ( 2 0 0 1 ),   M a ste r  d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   (2 0 0 4 )  a n d   P h D  d e g re e   in   P o w e r  En g in e e rin g   a n d   Dig it a l  S ig n a l  P r o c e ss in g   (2 0 1 1 )  f ro m   Un iv e rsiti   Tek n o lo g i  M a la y sia   (U T M ) .   He   is  c u rre n tl y   a n   A ss o c iate   P ro f e ss o r  in   th e   De p a rtme n t  o f   P o w e r  El e c tro n ic s  &   Dri v e ,   F a c u lt y   o f   El e c tri c a l   En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   Tek n ik a l  M a la y sia   M e la k a   (U TeM)   a n d He a d   o f   A d v a n c e d Dig it a l  S ig n a l  P r o c e ss in g   (AD S P )  L a b .   He   is  c u rre n tl y   a c ti v e   in   th e   Ce n ter  o f   E x c e ll e n c e   (Co E)  a n d lea d   f o r   E - Be c a   f o r  Un iv e rsiti   T e k n ik a l  M a la y sia   M e l a k a   (U T e M ).   His   f i e ld   o f   sp e c i a li z a ti o n   in c lu d e s  a d v a n c e d   d ig it a l  sig n a l  p ro c e ss in g   f o r   p o w e r  q u a li ty ,   re h a b il it a ti o n   e n g in e e rin g ,   a ss isti v e   tec h n o lo g y   a n d   p o w e r  e lec tro n ics   a n d   d riv e s.         N.  M.   Ali   re c e iv e d   B.   En g   ( Ho n s.)  (M e c h a tr o n ic  E n g in e e rin g )  f ro m   th e   Un iv e rsiti   Tek n ik a l  M a la y sia   M e la k a in   2 0 0 9   a n d   M .   S c   (M e c h a tro n ic  En g in e e rin g )  f r o m   Un iv e rsiti   Isla m   A n tara b a n g s a   in   2 0 1 4 . S h e   is  c u rre n tl y   p u rsu i n g   P h D  d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   a t  M u lt im e d ia  Un iv e rsity ,   M e lak a .   He r   m a in   re se a rc h   in te re st  is  in   th e   f ield   o f   i m a g e   p ro c e ss in g ,   in telli g e n t  s y ste m   a n d   m a c h in e   lea rn in g .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.