I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o f  El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   1 ,  F e b r ua r y   2020 ,   pp .   801 ~ 8 08   IS S N :   2088 - 8708 ,  D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 1 . pp801 - 8 08             801       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   Fr a m e w o r k   f o r   c o m p r e h e n si v e   e n h a n c e m e n t   o f   b r a i n   t u m o r   i m a g e s  w i t h   s i n g l e - w i n d o w   o p e r a t i o n       D e e p th i   M u r th y  T .   S . 1 ,  S ad as h i v ap p a  G . 2   1 S c hoo l   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o n  E ng i n e e r i ng   ( E C E ) ,   R E V A   U ni v e r s i t y ,   I ndi a     2 D e pa r t m e n t   o f   T e l e c o m m uni c a t i o n  E ng i ne e r i ng ,   R V   C o l l e g e   o f   E n g i ne e r i ng ,   I ndi a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   A ug   10 ,   201 8   R e v i s e d  S e p   13 ,   20 19   A c c e pt e d  S e p   27 ,  20 19       U s a g e   o f   g r a y s c a l e   f o r m a t   o f   r a di o l o g i c a l   i m a g e s   i s   pr o po r t i o na t e l y   m o r e   a s   c om pa r e d  t o   t h a t   o f   c o l o r e d  o ne .   T hi s   f o r m a t   o f   m e di c a l   i m a g e   s u f f e r s   f r o m   a l l   t he   po s s i bi l i t y   of   i m pr o pe r   c l i ni c a l   i nf e r e nc e   w h i c h  w i l l   l e a d  t o     e r r o r - pr o ne   a na l y s i s   i n  f ur t he r   us a g e   o f   s uc h  i m a g e s   i n  d i s e a s e   d e t e c t i o n  o r   c l a s s i f i c a t i o n.   T h e r e f o r e ,   w e   p r e s e n t   a   f r a m e w o r k  t ha t   o f f e r s   s i ng l e - w i ndo w   o pe r a t i o n  w i t h  a   s e t   o f   i m a g e   e nha nc i ng   a l g o r i t hm   m e a n t   f o r   f ur t he r   o pt i m i z i ng   t he   v i s ua l i t y   o f   m e di c a l   i m a g e s .   T he   f r a m e w o r k   pe r f o r m s   pr e l i m i na r y   pr e - pr o c e s s i ng   o pe r a t i o n  f o l l o w e d  b y   i m pl i c a t i o n   of   l i ne a r     a nd  no n - l i ne a r   f i l t e r   a nd  m u l t i - l e v e l   i m a g e   e nha nc e m e nt   pr o c e s s e s .     T he   s i g ni f i c a nt   c o nt r i bu t i o n  o f   t hi s   s t udy   i s   t ha t   i t   o f f e r s   a   c o m p r e he ns i v e   m e c ha ni s m   t o   i m pl e m e n t   t he   v a r i o us   e nha nc e m e nt   s c he m e s   i n  h i g hl y   di s c r e t e   w a y   t ha t   o f f e r s   po t e n t i a l   f l e x i b i l i t y   t o   ph y s i c a l   i n  o r d e r   t o   dr a w   c l i ni c a l   c o nc l us i o n  a bo ut   t h e   d i s e a s e   be i ng   m o ni t o r e d .   T he   p r o po s e d  s y s t e m   t a k e s   t h e   c a s e   s t udy   o f   br a i n   t um o r   t o   i m p l e m e n t   t o   t e s t i f y   t he   f r a m e w o r k.   Ke y w or d s :   Im a ge   e nha n c e m e nt   M e di c a l   i m a ge   O pt i m i z a t i o n   P r e p r o c e s s i n g   V i s ua l   q u a l i t y   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .    A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   D e e pt h i   M u r t h y   T   S ,     S c h o o l   of   E l e c t r o n i c s   a nd  Co m m u ni c a t i o n  E n g i n e e ri n g  ( E C E ) ,    R E V A   U n i v e r s i t y ,     B a n g a l o r e ,   I n d i a .   E m a i l :   de e pt hi r e s e a r c h 19 83@ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e r e   h a s   b e e n   a   t r e m e n do us   r e vo l ut i o n   i n   t h e   a r e a   o f  m e di c a l   i m a ge   pr o c e s s i n g  t h a t   i s   e s s e n t i a l l y   m e a n t   f o r   a c c ura t e l y   di a g n o s i n g   t h e   d i s e a s e   [1].   T h e   e x i s t i n g   t e c hni que s   o f   m e di c a l   i m a g i n g   i n c l ude   ul t ra s o un d ,   M a g n e t i c   R e s o n a n c e   Im a gi n g   (M R I),   P o s i t r o n  E m i s s i o n   T o m o gr a p h y   (P E T ),   C T   (Co m pu t e d  T o m o gr a p h y )  e t c   [2].   T h e   de g r e e   o f   i m p r o ve m e n t   i n   s uc h  a dv a n c e   i m a g i n g  s o   h i g h  t ha t   e v e n   a   m i c r o - s t ruc t u r e   a n d   t i s s ue   c a n   b e   s e e n   du ri n g  t h e   v i s ua l   a n a l y s i s   [3].   T h e   e xi s t i n g  M R I  o ff e r s   m ul t i pl e   s l i c e s   of    t h e   s c a nn e d  r e gi o n   t o   h a v e   be t t e r   l o o k  i n t o   t h e   s us pe c t e d   r e gi o n   o f   h u m a n   b o d y   [4].   M o s t   i m po r t a nt l y ,   t h e r e   a r e   v a ri o us   a dv a n c e   s c i e n t i f i c   r e s e a r c h  w o r k  e . g.   [ 5 ,  6],   w hi c h   c l a i m s   t ha t   m e di c a l   i m a gi ng  c o ul d  b e   po s s i b l y   us e d  fo r   a ut o m a t e d  di a g n o s i s   a s   w e l l   a s   m a ki n g  t h e   a u t o m a t i c   i n f e r e n c e   o f   t h e   di a g n o s e d  di s e a s e   us i n g  s o ph i s t i c a t e d  c l a s s i f i c a t i o n   t e c hn i que s .   Im p r o v e m e n t   i n   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   t e c hn i que s   po t e n t i a l l y   a s s i s t s   i n   de t e c t i n g   t h e   s t a ge   o f   t h e   d i s e a s e   w i t h   a c c ur a t e   c l i ni c a l   i n f o r m a t i o n   [7 ].     H ow e ve r ,   s uc h   r e s e a r c h  i de a s   a r e   o n l y   l i m i t e d  t o   r e s e a r c h   p a pe r s   a n d   y e t   n o t   m a ke   o ut   t o     t h e   c o m m e r c i a l   m a r ke t s .   T h e r e   a r e   m ul t i p l e   r e a s o n s   b e h i nd  t hi s .   I t   ha s   b e e n   s e e n   t ha t   m a j o r i t y   o f   t h e   r e s e a r c h  a pp r o a c h e s   t o w a r ds   di s e a s e   di a g n o s i s   a n d  c l a s s i f i c a t i o n   us e s   da t a s e t s   a n d   v e r y   l e s s   o n   r e a l - t i m e   i m a ge s .   It   i s   b e c a us e   da t a   s e t   i m a ge s   a r e   a l r e a dy   pr e - p r o c e s s e d  a n d   f r e e   f r o m   a n y   fo r m   o f   e rr o r s   s o   t ha t   i t   b e c o m e s   e a s y   t o   c h e c k  t h e   a ppl i c a b i l i t y   of   r e s e a r c h - b a s e d  a l go r i t h m s   o n   s uc h   da t a s e t   i m a ge s .   H ow e v e r ,   i n   r e a l - t i m e   m e di c a l   i m a ge s   do   s u ff e r   f r o m   s o m e   r e a l i s t i c   p r o b l e m s   t ha t   a r e   l e s s   a dd r e s s e d  i n   e xi s t i n g  r e s e a r c h   w o r k  a l t h o ug h   s o m e   r e s e a r c h   p a pe r s   ha v e   h i g hl i g ht e d  f e w   fa c t s   a b o ut   i t   [ 8] .  T h e   f i r s t   i s s ue s   i s   t h a t   i f   t h e   pr e - p r o c e s s i n g  of   t h e   m e di c a l   i m a ge s   a r e   n o t   c a rr i e d  o ut   e f fe c t i ve l y   t ha n   i t   w i l l   l e a d  t h e   o t h e r   a l go r i t h m   t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 ,  F e b r ua r y   2020  :     8 0 1   -   8 0 8   802   e xt ra c t   e rr o r - p r o n e   i n f o r m a t i o n   t ha t   w i l l   l e a d  t o   w r o n g  di r e c t i o n   o f   r e s e a r c h   w o r k.   S e c o n d  i s s ue s   i n   m e d i c a l   i m a ge   pr o c e s s i n g  a r e   r e l a t e d  t o   t h e   gra y s c a l e   fo r m   of   t h e   i m a ge   w h e r e   i t   i s   qui t e   di f f i c ul t   t o  m a ke   o ut   t h e   a c t ua l   l o c a t i o n   o f   s us p e c t e d  di s e a s e .   In s pi t e   of   c o l o r e d  ra di o l o gi c a l   i m a ge s   be i n g  us e d  i n   s pe c i a l   c a s e s ,   us a ge   of   gr a y s c a l e   v e r s i o n   o f  m e di c a l   i m a ge   i s   f r e que n t l y   ut i l i z e d  i n   r e a l - t i m e   e n v i r o nm e nt .   A t   p r e s e nt ,   t h e r e   a r e   v a ri o us   fo r m s   o f   pr e - pr o c e s s i n g  a l go r i t h m s   [9]  a s   w e l l   a s   de n o i s i n g  a l go r i t hm   [10] ,   b ut   v e r y   f e w   of   t h e m   ha v e   b e e n   t e s t e d  w i t h  c o m pl i c a t e d  c a s e s   o f   m e di c a l   i m a ge s .     A l l   t h e   e xi s t i n g  p r e - p r o c e s s i n g  t e c hni que s   fo c us e s   o n   i m p l e m e nt i n g  s o m e   c o m m o n   m e t h o ds   e . g.   w a ve l e t s ,   R e t i n e x,   c o n t ra s t   e nha n c e m e nt ,   f i l t e r s ,   h i s t o gra m ,   e t c .   A l l   t h e s e   t e c h ni que s   a r e   go o d  e n o ugh   f o r   c e r t a i n   s e t   o f   i m a ge s   a n d  do n ’t   o f fe r   s i m i l a r   s c a l e   o f   pe r fo r m a n c e   i f   t h e   i m pl e m e nt a t i o n   e n v i r o nm e nt s   a s   w e l l   a s   t h e   d a t a s e t s   a r e   a l t e r e d.   T hi s   w i l l   e v e n t ua l l y   m e a n  t ha t   e xi s t i n g   t e c hni que s   do e s n ’t   n e c e s s a r i l y   e n s ur e   uni f o r m i t y   of   t h e   e nha n c e m e nt   pe r f o r m a n c e .   I t   i s   qu i t e   l i ke l y   t h a t   a   p h y s i c i a n   m i g ht   w a n t   t o   c h e c k  o n e   ra di o l o gi c a l   i m a ge   f r o m   m ul t i pl e   a ngl e s   w i t h i n   a   s h o r t e s t   s p a n   o f   t i m e .   A t   pr e s e nt ,   a pa rt   f r o m   s i m pl e   f o r m   of  c o n t ra s t ,   b ri g ht n e s s ,   s h a rp n e s s ,   a nd  o pa c i t y ,   t h e r e   a r e   n o t   m u c h   f o r m   o f   e n ha n c e m e n t   t ha t   a   p h y s i c i a n   c a n  do   i n   o r de r   t o   m a ke   de c i s i o n   o f   c l i n i c a l   i n f e r e n c e .   T hi s   i s   a   m a j o r   r e s e a r c h  ga p   w h i c h   c a l l s   f o r   i n v e s t i ga t i n g   s o m e   r e l i a b l e   t e c h ni que s   fo r   s o l v i n g   s uc h   i s s ue s .   T h e r e f o r e ,   w e   pr e s e n t   a   v e r y   s i m pl e   a nd  n o v e l   f r a m e w o r k  w h e r e   m e di c a l   i m a ge   c a n   b e   s ub j e c t e d  t o   m ul t i p l e   f o r m   o f   e nh a n c e m e n t   us i n g  s e t   o f   a l go ri t hm s   t ha t   a r e   n o t   o n l y   c o m put a t i o na l   f r i e n d l y   b ut   a l s o   o ffe r   f a s t e r  r e s po n s e   t i m e .     T h i s   p a pe r   p r e s e n t s   d i s c us s i o n   o f   o n e   s uc h   a l go r i t hm   w h e r e   s e r i e s   o f   i m a ge   e nh a n c e m e n t   t e c hn i que s   ha v e   b e e n   i m p l e m e n t e d.   S e c t i o n   1  d i s c us s e s   a b o ut   t h e   e xi s t i n g  l i t e r a t u r e s   w h e r e   di f fe r e nt   m e di c a l   i m a ge   e nh a n c i ng  t e c hni que s   a r e   di s c us s e d  fo l l ow e d  by   di s c us s i o n   of   r e s e a r c h   p r o b l e m s   e xpl o r e d  f r o m   t h e   e xi s t i ng  r e s e a r c h  a p p r o a c h e s   i n  S e c t i o n   1 . 1   a nd  p r o po s e d  s o l ut i o n   t o   s o l v e   s uc h   r e s e a r c h  p r o b l e m   i n  1. 2 .   S e c t i o n   2   di s c us s e s   a b o ut   i m a ge   e nha n c i n g  a l go ri t hm   i m pl e m e nt a t i o n   t h a t   i s   m e a nt   f o r   off e r i ng  c o m pr e h e n s i v e   i m a ge   e nh a n c i n g  o pe r a t i o n   i n  h i g hl y   c o s t   e ff e c t i v e   w a y   fo l l ow e d   by   di s c us s i o n   o f   r e s ul t   a n a l y s i s   i n   S e c t i o n   3 .   F i na l l y ,   t h e   c o n c l us i v e   r e m a r ks   a r e   p r o v i de d  i n  S e c t i o n  4.   T h i s   s e c t i o n   d i s c us s e s   a bo ut   t h e   e xi s t i n g  r e s e a r c h  a p pr o a c h e s   t o w a r ds   t h e   m e di c a l   i m a ge   e nh a n c e m e n t .   T h e   m o s t   r e c e n t   w o r k  c a rri e d  o ut   by   Y e l m a n o v a   a n d  R o m a n y s h y n   [11]  ha v e   foc us e d  o n   i n v o l un t a r y   c o n t ra s t   e nh a n c e m e n t   us i ng  h i s t o g r a m .   Z ha o   a nd  Z h o u  [12]  h a v e   pr e s e n t e d  a   m a s ki n g  p ri n c i p l e   fo r   t h e   pur po s e   e m be ddi n g  t h e   m u l t i pl i c a t i v e   s t e ps   i n   i t   t ha t   s i g ni f i c a nt l y   e nh a n c e s   t h e   m e di c a l   i m a ge s .     T h e   a do pt i o n   o f   V e r i l o g  s c h e m e   w a s   s e e n   i n   t h e   w o r k  of   Ch i uc h i s a n   [13]  f o r   p r o t o t y pi n g  t h e   i m a ge   e nh a n c i ng  s c h e m e .   U s a ge   of   s l i di n g  de c o m po s i t i o n   a pp r o a c h   f o r   a na l y z i ng  t h e   de t a i l e d  f e a t ur e   o f  m e di c a l   i m a ge s   i n   t h e   w o r k   o f   L i a n g  a n d  S i   [14] .   G o n g  e t   a l .   [15 ]  ha v e   i nt r o duc e d  c h a o t i c   a pp r o a c h   i n   o r de r   t o   e nh a n c e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   i m m u n e   a l go ri t hm   f o r   e nh a n c i n g   t h e   b ra i n  i m a ge s .   L i   a n d  K a n g   [16]   h a v e   i m p l e m e nt e d  w a ve l e t   b a s e d  a ppr o a c h   i n   o rde r   t o   e nha n c e   t h e   r e s o l ut i o n   o f   m e di c a l   i m a ge   us i n g  b o t h  c o n v e n t i o n a l   w a v e l e t s   a s   w e l l   a s   i n v e r s e   w a v e l e t s .   S o l o pe r t o   e t   a l .   [17]  ha v e   i n t r o duc e d  a   c l i ni c a l   a pp r o a c h  us i n g  H a l l oy s i t e   n a n o t ub e s   f o r   i n v e s t i ga t i n g   i t s   t r e n ds   du ri n g   t h e   e nha n c e m e nt   o f   m e di c a l   i m a ge s .     X ue   [18]  h a v e   us e d   c o n t r a s t   e nh a n c e d  i n de x  f o r   i m p r o v i n g  t h e   m e di c a l   i m a ge s   us i n g  S h e a r l e t - b a s e d  a pp r o a c h.   U s a ge   o f  c o n t o url e t   t r a n s f o r m   w a s   s e e n   i n   t h e   w o r k  of   Z h o u  e t   a l .   [19 ]  a l o n g  w i t h   a   L a pl a c e   p y r a m i d  f o r   a n   e f fe c t i ve   c o n t r o l   o n   m ul t i p l e   c o e ff i c i e n t s .   Cha i ra   [20]  us e d  a   f u z z y   l o gi c   fo r   a dd r e s s i n g  s i m i l a r   p r o b l e m s .   D h i na ga r   a n d  Ce l e n k  [2 1]  h a v e   us e d  hi s t o gra m   a s   w e l l   a s   h o m o m o r p h i c   f i l t e r i ng  f o r   e nh a n c i ng  t h e   i m a ge   ge n e r a t e d  f r o m   ul t ra s o un d .   T h e   w o r k  c a rri e d  o ut   by   H ua   e t   a l .   [22]  h a v e   us e d  Y o un g - H e l m h o l t z   b a s e d  t r a n s f o r m a t i o n   s c h e m e   i n  o r de r   t o   e nha nc e   c o l o r e d  ra di o l o gi c a l   i m a ge s .   K u r t   e t   a l .   [23]   ha v e   us e d  a da pt i v e   h i s t o gra m   a s   w e l l   a s   a n i s o t r o phi c   f i l t e r s   i n   o rde r  t o   pe r f o r m   e nha n c e m e nt   o f   m e di c a l   i m a ge s .   X i u r o n g  [24]  ha v e   i m pl e m e nt e d  a   m a s ki ng  a l go ri t h m   o f   a da pt i v e   n a t u r e   i n   o rde r   t o   e ffe c t i ve l y   c o n t r o l   t h e   s ha r pe n i n g   o f   t h e   m e di c a l   i m a ge s .     F a n   e t   a l .   [25]  ha v e   c o n s t ruc t e d  a n   e nha n c e d  l o o k  up  t a b l e   fo r   i m p r o v i ng  t h e   c o n t r a s t   i n   m ul t i - s c a l e   f a c t o r .   A do pt i o n   of   c o n t e xt   a n d  g r a d i e nt   s m o o t hn e s s   t ow a r ds   e nha n c i n g  t h e   m e di c a l   i m a ge   w a s   s e e n   i n     t h e   w o r k  of   J i n g  a nd  J i e   [26].   L i t e ra t u r e s   h a v e   a l s o   w i t n e s s e d  us a ge   of   n o n - l i n e a r   t e c hni que s   fo r   e nh a n c i ng  m e di c a l   i m a ge s   a s   s e e n  t h e   w o r k  c a rri e d  o ut   by   H o s s a i n   e t   a l .   [2 7].   T h e   a ut h o r s   ha v e   a l s o   us e d  h i s t o gra m   m a t c hi n g  a s   w e l l   a s   l o ga r i t hm i c   t ra n s f o r m   s c h e m e   t o   f ur t h e r   e nh a n c e   i t .   J i a n g  e t   a l .   [ 28]  h a v e   us e d  c o n t o url e t   t r a n s f o r m   us i n g  i n v a ri a n c e   a pp r o a c h   i n   o r de r   t o   a s s i s t s   i n  i m a ge   r e pr e s e nt a t i o n   a n d  m i t i ga t e   n o i s e   l e v e l     i n   m e di c a l   i m a ge s .   U s a ge   of   w a ve l e t   t ra n s f o r m   w a s   obs e r v e d  i n   t h e   i m pl e m e nt a t i o n   c a rri e d  o ut   b y     Y a n g  e t   a l .   [29]  f o r   pe r f o r m i n g  m e di c a l   i m a ge   e nh a n c e m e n t .   T h e r e f o r e ,   i t   c a n   b e   s e e n   t ha t   t h e r e   a r e   di f fe r e nt   t e c hn i q ue s   a v a i l a b l e   i n   l i t e r a t u r e s   w i t h   a n   e m p ha s i s   o n   a dd r e s s i n g  i m a ge   e nha n c e m e n t   p r o b l e m s ,   h o w e ve r ,   m a j o r i t y   of   t h e   e xi s t i n g  s c h e m e s   h a v e   n e a rl y   s i m i l a r   fo r m s   o f  i m pl e m e n t a t i o n   s c h e m e s   w i t h   l e s s e r  a v a i l a b i l i t y   of   j o ur na l s   a dd r e s s i n g   s uc h  p r o b l e m s .     H ow e ve r ,   s uc h   s c h e m e s   a r e   qui t e   c a pa b l e   o f   a ddr e s s i n g  pa rt i c ul a r   p r o b l e m s   a n d  w o ul d  s uc c um b   t o    a   f a i l u r e   i f   t h e   t e s t   e n v i r o n m e n t   i s   c h a nge d.   S uc h   i de n t i f i e d  i s s ue s   a r e   o ut l i n e d  i n   n e xt   s e c t i o n   i n   t h e   f o r m   of  r e s e a r c h   p r o b l e m .   B a n g a r e   e t   a l .   [30 ]  h a v e   i l l us t a rt e d  t o   f i n d  o ut   t um o r   ri ppe d  l e s i o n s   t o   b e   m a ke   be t t e r   us i n g   f l uo r e s c e n c e   i m a ge   r e s o l ut i o n .   K a hi na   e t   a l .   [31]  h a v e   de m o n s t a r t e d  V i t e ra b i   de c o de r   w i t h   t h e   w i n do w   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       F r am e w or k   f or   c om pr e h e ns i v e   e nhan c e m e nt   of   br ai n  t um or   i m a ge s   w i t h  s i n gl e . . . .   ( D e e pt h i   M ur t h y   T   S)   803   t e c hn i q ue .   V e rm a   a nd  S ha rm a   [32 ]  ha v e   pr e s e n t e d  a n   o pt i m a l   i m a ge   i m p r o v e m e n t   t e c hn i que   f o r   c o l o r   i m a ge s   by   pr o t e c t i ng  t h e i r   s t r e ngt h.     T h e   r e s e a r c h  p r o b l e m s   i de nt i f i e d  f r o m   l i t e r a t u r e   r e v i e w   a r e   a s   f o l l ow s :   a.   E xi s t i n g  s y s t e m   a r e   t o o   m uc h   s pe c i f i c   a bo ut   t h e   e nh a n c e m e n t   a nd  t h e r e f o r e   t h e y   c a nn o t   c a t e r up    t h e   p r o c e s s i n g  r e qu i r e m e nt s   o f   m ul t i p l e   f o r m s   o f   ra di o l o gi c a l   i m a ge s .   b.   S i ngl e   a l go r i t hm   o r   s e t   o f  a l go r i t h m   a dd r e s s i n g  m u l t i pl e   f o r m s   of   e n h a n c e m e n t   i s s ue s   of   m e di c a l   i m a ge s   a r e   v e r y   f e w   t o   e xpl o r e   i n   e x i s t i ng  s y s t e m .   c.   U s a ge   of  e xi s t i ng  s c h e m e s   doe s n ’t   o ff e r   a   s i n gl e - ha n de d  f un c t i o n   w h e r e   t h e r e   i s   a   s c o pe   of   f ur t h e r  e nh a n c e m e n t   o r  r a t h e r   o pt i m i z i ng  t h e   e nh a n c e m e n t   p r o c e s s .   d.   E xi s t i n g   a pp r o a c h e s   a r e   a l s o   m a t h e m a t i c a l l y   c o m pl e x  i n   i m p l e m e nt a t i o n  w h e n   i t   c o m e s   f o r   c o m put a t i o na l   pr o c e s s   l e a di n g   t o   l o n ge r  r e s po n s e   t i m e   w i t h  e xt e rn a l   de pe n d e n c i e s .   T h e r e f o r e ,   t h e   p r o b l e m   s t a t e m e n t   o f   t h e   p r o po s e d  s t udy   c a n   b e   s t a t e d  a s   “ D e s i gni ng   a   s i ng l e   s e t   of   al gor i t hm   w i t h  o ne - w i ndo w   ope r at i on  t ha t   as s i s t s   i n  m u l t i pl e - l e v e l   o f   e nhanc e m e n t   as   p e r   t h e   c l i ni c al   i n v e s t i ga t i on   w i t h   r e t e n t i o n  o f   c os t   e f f e c t i v e n e s s   i n  ap pr oac h   i s   qu i t e   c hal l e n gi n g.   T h e   pr o po s e d  s y s t e m   i s   a n   e xt e n s i o n   o f   o ur   p r i o r   w o r k  [33]  w h e r e   w e   h a v e   i nt r o duc e d  s e gm e n t a t i o n  of   b r a i n   t um o r .   T hi s   w o r k  w i l l   b e   c o n s i de r e d  a s   c o m pl i m e n t a r y   fo r   t h e   s e gm e n t a t i o n   p r o c e s s   a s   i t   o f fe r s   f urn i s h i ng  m o r e   pi xe l - b a s e d  e nh a n c e m e n t   o n   t h e   b ra i n   t u m o r   i m a ge s .   T h e   F i gu r e   1   s h o w s   t h e   s c h e m a t i c   di a g ra m   o f   t h e   p r o po s e d  s y s t e m   i s   a s   f o l l ow s :       G a m m a   C o r r e c t i o n A d a p t i v e   H i s t o g r a m H i s t o g r a m   E q u a l i z a t i o n F i l t e r i n g L i n e a r N o n - L i n e a r M u l t i - L e v e l   E n h a n c e m e n t w e i g h t v a r i a n c e I m a g e   E n h a n c e m e n t   T e c h n i q u e s     F i gu r e   1 .   S c h e m a   o f   pr o po s e d  m e t h o do l o g y       T h e   p r o po s e d  t e c h n i que   o ff e r s   c o m pr e h e n s i v e   i n di v i du a l   m e t h o ds   i n   o n e   w i n do w   o p e r a t i o n   t ha t   c a n  pe r f o r m   e nha n c e m e n t   o f   t h e   gi v e n  r a d i o l o gi c a l   i m a ge .   T h e   pr o po s e d  s y s t e m   c o n s i s t s   o f   t hr e e   c o r e   m o dul e s   i . e .   p r e l i m i na r y   pr e p r o c e s s i n g ,   a ppl y i n g   f i l t e r s ,   a n d   m u l t i - l e v e l   e n ha n c e m e nt .   T h e   p r e l i m i na r y   pr e pr o c e s s i n g  o pe r a t i o n   c o n s i s t s   o f   a ppl y i n g  g a m m a   c o rr e c t i o n ,   a d a pt i v e   h i s t o gr a m ,   a nd  h i s t o g r a m   e qua l i z a t i o n.     T h e   s e c o n d  pr o c e s s   i s   a bo ut   a ppl y i n g  f i l t e r   o f   t w o   f o r m s   i . e .   l i n e a r   a nd  n o n - l i n e a r   f o r m s   i n   o r de r   t o   m i t i g a t e   a l l   f o r m s   o f  di s t o r t i o n s   i n   t h e   f r e que n y   l e v e l s .   T h e   t h i r d  p r o c e s s   i s   a bo ut   m ul t i p l e   fo r m s   o f  e n ha n c e m e n t   w h e r e   t h e   e m p ha s i s   i s   g i v e n   t o   f o r m ul a t e   a n  e m pi ri c a l   e xpr e s s i o n   i n   o r de r  t o   i n v e s t i ga t e   t h e   i m p a c t   o f  s t a t i s t i c a l   f e a t ur e   w i t h   t h e   e nha n c e m e n t   p r o c e s s .   T h e   pr o po s e d  s y s t e m   us e s   v a r i a n c e   a n d  w e i ght   i n   m u l t i pl e   o r de r s   f o r   i n v e s t i ga t i n g   t h e   i m pa c t   o f   i t   t o w a r ds   t h e   e nha n c e m e nt   o f   a n   i m a ge .     T h e   o ve r a l l   o ut c o m e   w a s   a s s e s s e d  us i n g  P e a k   S i g na l - to - N o i s e   R a t i o   (P S N R ).   T h e   p r o po s e d  s c h e m e   off e r s   t h e   p h y s i c a l   w i t h  v a r i o us   a l t e rn a t i v e s   of   i m a ge   e nha n c e m e nt   a s   t h e r e   i s   n o   pa rt i c ul a r   e nha n c e m e nt   t e c hn i q ue   t ha t   c a n   h a v e   e qua l   pe r f o r m a n c e   o n   di ff e r e n t   f orm s   of   r a di o l o gi c a l   i m a ge s   i n   e xi s t i n g  s y s t e m .   H e n c e ,   t h e   p r o po s e d  s y s t e m   off e r s   a   s i n gl e   w i n do w   o p e r a t i o n ,   w h e r e   o n e   ra di o l o gi c a l   i m a ge   o f   b r a i n   t um o r   c a n   b e   i n v e s t i ga t e d  m o r e   e a s i l y   ow i n g  t o   a v a i l a b i l i t y   o f   di ff e r e n t   f o r m s   o f   i m a ge   e nh a n c e m e n t   t e c hni que .     T h e   n e xt   s e c t i o n   d i s c us s e s   a b o ut   t h e   a l go r i t hm   i m p l e m e nt a t i o n .       2.   A LG O R I T H M   I M P LEM EN TA TI O N   T h i s   a l go r i t h m   i s   r e s po n s i b l e   f o r   pe r f o r m i n g   m ul t i pl e   f o r m s   o f   e n h a n c e m e n t   o f   b r a i n   t um o r   i m a ge s   i n   o r de r   t o   a s s i s t   t h e   di a g n o s i s   p r o c e s s   fo r   b e t t e r   v i s ua l i z a t i o n .   H e n c e ,   t h i s   a l go r i t h m   i m pl e m e n t s   a   s e ri e s   of  i m a ge   e nha n c e m e n t   t e c hni que s   t ha t   o ff e r s   b e t t e r   de c i s i o n   p ro c e s s   dur i n g  c l o s e r   i n v e s t i ga t i o n   o f   r a di o l o gi c a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 ,  F e b r ua r y   2020  :     8 0 1   -   8 0 8   804   i m a ge s   o f   b r a i n   t u m o r.   T h e   f i r s t   pa rt   o f   t h e   s t udy   i m pl i e s   ga m m a   c o rr e c t i o n   m e t h o d.   T h e   ga m m a   c o rr e c t i o n  m e t h o d  i s   m a t h e m a t i c a l l y   r e p r e s e nt e d  a s ,     ( , ) = [ ( , ) ]       W h e r e ,   ( , )   i n t e n s i t y   of   t h e   o ut put   i m a ge ,   f (x, y )   i n t e n s i t y   v a l ue s   of   t h e   i nput   i m a ge ,   T   t r a n s f o r m a t i o n   f u n c t i o n ,   x ,   y     c oo r di na t e s   o f   t h e   i m a ge   p i xe l s ,     t h e   c o n s t a nt   v a l ue   de f i n e d   a s   g a m m a   v a l ue .   T h e   s e c o n d  p r o c e s s   de a l s   w i t h   hi s t o gra m   e qu a l i z a t i o n.   Co n s i de r i ng  t h e   R a y l e i gh   di s t r i b ut i o n   i n   A H E ,   A   h i s t o g r a m   o f   b e l l   s ha pe d  c u r v e   i s   p r o duc e d,   w hi c h   c a n  b e   de f i n e d  a s   a   f un c t i o n   gi v e n   a s     =   + [ 2 × 2 ln 1 1 − ( ) ] 0 . 5       W h e r e ,     d i s t r i b ut i o n  f un c t i o n ,   (i n  t h i s   c a s e   i t   i s   R a y l e i gh   d i s t r i b ut i o n ),     M i ni m um   pi xe l   v a l ue ,   a n d   P (f )    c um ul a t i v e   p r o b a b i l i t y   di s t ri b ut i o n   f u n c t i o n   w hi c h   i s   a   n o n - n e g a t i v e   r e a l   s c a l a r  r e p r e s e n t i n g    a   d i s t r i b ut i o n  pa ra m e t e r.   T h e   m a t h e m a t i c a l   e xp r e s s i o n  f o r   a p pl y i n g  l i n e a r  f i l t e r i ng  i s   a s   b e l ow :     ( , ) =   √ [ ( ( , ) ) ] 2       W h e r e ,     e nh a n c e d  i m a ge .   I n  n o n - l i n e a r  f i l t e r i ng,   t h e   i m a ge   i s   de f i n e d  by ,     = ( , )       W h e r e ,   i   n u m b e r   o f   r ow s   a n d  j   n um b e r   o f   c o l um n s ,   a nd  L   l o ga r i t hm i c   s i n gl e   c ha nn e l   i nt e n s i t y   i m a ge   t o   be   pr o c e s s e d,   n i t e r     n u m b e r   o f   i t e r a t i o n s ,   E n c _i m g    r a w   e nh a n c e d  o ut put   i m a ge .   T o   ob t a i n     t h e   m a xi m u m   c o l o ur   v a ri a n c e   o f   t h e   c ha nn e l ,   M a xi m u m   =   m a x  (L )          =    ×   ∑  ,       W h e r e ,   a 1 .   T o   pe r f o r m   i ni t i a l   s hi f t ,     ℎ  =   ∑ 2 ( l o g 2 ( m i n   ( , ) ) ) − 1 − 1 , = 1       Ini t i a l i z i n g   o l d  p r o duc t ,   t h e   h o ri z o nt a l   a n d   v e r t i c a l   s t e p  i s   gi v e n   b y     =   { 1 |   + > 0 2 |   + < 0       1 =   ( ∑ ∑  ( , ) − 1 − 1 ) +   ( ∑ ∑  ( , ) + 1 + 1 ) −   ( ∑ ∑  ( , ) − 1 − 1 )       2 =   ( ∑ ∑  ( , ) 1 − 1 − ) +   ( ∑ ∑  ( , ) + 1 + 1 ) −   ( ∑ ∑  ( , ) 1 − 1 − )       ℎ  =   ℎ 2 ,     = (  +  ) 2        =  ,   w h e r e ,      e nha n c e d  i m a ge     In   M ul t i l e v e l   E nh a n c e m e n t ,   t h e   Ini t i al   p a r a m e t e r s   a r e   a     w e i ght   i n i t i a l i z e d  t o   a   ve c t o r     (i . e .   1 , 2 , 3 , 4 , 5 ),   v a r     v a ri a n c e   i ni t i a l i z e d  t o   a   v e c t o r   o f   f i n i t e   v a l ue s   (i . e .   1 , 2 , 3 , 4 , 5 ).   E nh a n c e m e n t   w i t h   r e s pe c t   t o   p ri m a r y   i m a ge   e nha n c e m e n t   i s   gi v e n   a s ,     ( , ) =   ∑ 1 ∙ ( − ( 2 + 2 ) 2 ) − 1 , − 1 , = 1   (1)     W h e r e ,   G     i m a ge   w i t h   r e s pe c t   t o   G a us s i a n   di s t ri b ut i o n   f un c t i o n,   I    o r i gi na l   i m a ge ,   x,   y     pi xe l   c oo r di n a t e s .   P e r f o r m i n g   c o n v o l ut i o n  f o r   t h e   ( 1).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       F r am e w or k   f or   c om pr e h e ns i v e   e nhan c e m e nt   of   br ai n  t um or   i m a ge s   w i t h  s i n gl e . . . .   ( D e e pt h i   M ur t h y   T   S)   805    = ⨂   (2)     W h e r e ,   c o n v     c o n v o l ut e d  i m a ge ,   c o m put i n g   t h e   di f f e r e n c e   a n d  a pp l y i n g  l o g  t o   b o t h   t h e   v a r i a b l e s ,   w e   ge t     =   l o g ( + 1 ) − l o g (  )       W h e r e ,     e nh a n c e d  i m a ge   T h e   s i g ni f i c a n t   s t e ps   o f   t h e   a l go r i t h m   a r e   a s   f o l l ow s :     A l go r i th m   fo r   M u l ti - Le v e l   I m age   En h an c e m e n t   I n p u t :   I  (I nput   I m a ge ) ,   χ  ( Co rr e c t i o n  f a c t o r )   O u tp u t :   E I   (E nha n c e d  I m a ge )   S tar t   1.   i n i t   I ,   χ   2.   I gc I χ   3.   I ah α 1 (I)   4.   I he α 2 (I)   5.   I lf | e xpIF F T 2(F F T 2(l o g(I) .   β (I ,   f H , f L ,   c ,   d)))|   6.   I nlf ϕ (I)   7.   F o r   i = 1 : m   8.     F o r   j = 1: n   9.     c k. e xp( - (i 2 +j 2 ) / σ 2 )   10.     En d   11 .   En d   12.   I me l o g(I+ 1) - l o g(ψ (I+ 1 ),   c )   13.   E I = { I gc , I ah ,   I lf , I n l f , I me }   En d     T h e   a l go r i t hm   f i r s t   pe r f o r m s   g a m m a   c o rr e c t i o n   i n   o rd e r   t o   e n c o di n g  a s   w e l l   a s   de c o di ng    t h e   l u m i na n c e   f a c t o r   f o r   a   gi v e n  v a l ue   o f   c o r r e c t i o n  f a c t o r  χ  (L i n e - 2)  i n  o r de r   t o   o b t a i n   g a m m a   c o rr e c t e d   i m a ge   I gc .   T h e   a l go r i t h m   a l s o   a l l o w s   i m pl e m e n t i n g  a da p t i v e   h i s t o g r a m   α 1  a nd  h i s t o gra m   e qua l i z a t i o n   α 2  i n  o r de r   t o   ob t a i n   e nha n c e d  i m a ge   I ah   (L i n e - 3)  a nd  I he (L i n e - 4).   T h e   n e xt   pa rt   o f   t h e   a l go r i t h m   i m p l e m e nt s   l i n e a r  f i l t e r i ng  p r o c e s s   us i n g  m u l t i pl e   f o r m s   o f   i n put   pa ra m e t e rs   e . g.   f H  (h i g h - f r e que n c y ),   f L  (l ow - f r e que n c y ),     c   (c o n s t a nt   t ha t   c o nt r o l s   t h e   s l o pe   pe a ks ),   d  (t hr e s h o l d  f re que n c y ).   T h i s   p r o c e s s   i s   a l s o   a s s o c i a t e d  w i t h   a ppl y i n g  F o uri e r   a n d  i n v e r s e   F o ur i e r   t ra n s f o r m   i n   o r de r   t o   ob t a i n   a n   e nha n c e d  i m a ge   I lf   (L i n e - 5).   T h e   n e xt   pa r t   o f   t h e   a l go r i t h m   f o c us e s   o n   i m pl e m e n t i n g   n o n - l i n e a r  f i l t e r   ϕ  (L i n e - 6) .     T h e   i n put   t o   t h e   f un c t i o n   ϕ   i s   a   l o ga r i t h m i c   s i ngl e - c ha nn e l   i nt e n s i t y   i m a ge   t ha t   i s   r e qui r e d  t o   b e   e nh a n c e d  a s   w e l l   a s   i t e r a t i o n s   t o o   w h e r e a s   t h e   o ut put   o f  t h i s   pr o c e s s   i s   e n h a n c e d  i m a ge   a c c o m pl i s h e d  f r o m   n o n - l i n e a r   f i l t e ri n g.   T hi s   s t e p  o f   t h e   a l go r i t hm   us e s   a   s hi f t   o pe r a t o r   t ha t   i ni t i a t e s   w i t h   i n i t i a l i z i n g    t h e   m a xi m um   c o l o r   v a l ue   i n  t h e   i m a ge   f o l l ow e d  by   d e s i gn   o f   i ni t i a l   s h i f t   a s   w e l   a s   o l d  p r o duc t   t o w a r ds   h o ri z o n t a l   a nd  v e r t i c a l   s t e ps .   F i na l l y ,   t h e   s h i f t   o pe r a t o r s   a r e   upd a t e d .   T h e   n e xt   pa rt   o f   t h e   a l go ri t hm   i n t r o duc e s   m ul t i pl e - l e v e l   of   e n ha n c e m e nt   w h e r e   t h e   i n p ut   i m a ge   h a s   t h e   s c o pe   t o   ge t   i t s e l f   e n ha n c e   de pe n di n g   o n  t h e   num e r i c a l   i n put s   o ff e r e d  by   t h e   us e r .   F o r   t hi s   pu r po s e ,   t h e   a l go r i t h m   t a ke s   w e i gh t   a s   w e l l   a s   v a r i a n c e .   T ha n  f o r   a l l   t h e   v a l ue s   of   r o w s   (L i n e - 7)  a n d   c o l um n   (L i n e - 8 ),   t h e   a l go ri t hm   i m p l e m e n t s   a n   e m pi r i c a l   e xp r e s s i o n   o f   c   (L i n e - 9)  t ha t   de pe nds   o n   i m a ge   d i m e n s i o n s   ( i - r o w   a n d   j - c o l um n )   a nd  v a r i a n c e   σ   (L i n e - 9) .   T hi s   s t e p  i s   f o l l ow e d  by   c o m put a t i o n   of   f i n a l l y   e n ha n c e d  i m a ge   I me   by   a ppl y i n g  l o ga r i t hm i c   f un c t i o n  a nd  c o n v o l ut i o n  o pe r a t i o n  o n  t h e   i m a ge   (L i n e - 12).     T h e   a l go ri t hm   o ff e r s   t hr e e   di ff e r e n t   f o r m s   o f  e n ha n c e m e nt   i n   t h e   m u l t i pl e   l e v e l s .   T h e   p r i m a r y   l e v e l   of   e n ha n c e   i s   c a rri e d  o ut   by   o n l y   o n e   v a l ue s   of   w e i ght   a nd  v a r i a n c e ,   w h e r e a s   t h e   s e c o n da r y   i m a ge   e nh a n c e m e n t   l e v e l   i s   c a rri e d  o ut   by   us i n g  d ua l   v a l ue s   o f   w e i ght   a nd  v a r i a n c e .   S i m i l a r l y ,   t h e   t e r i a r y   i m a ge   e nh a n c e m e n t   i s   c a rri e d  o ut   us i n g  t hr e e   v a l ue s   of   w e i gh t   a n d  v a r i a n c e .   I n c o r po ra t i o n   o f   m ul t i pl e   f o r m s   of  w e i ght   a n d  v a ri a b l e   off e r s   f l e xi b i l i t y   t o   a s s e s s   di ff e r e n t   f o r m s   of   r a di o l o gi c a l   i m a ge s .   O n e   i n t e r e s t i n g  f a c t   a b o ut   t h e   p r o po s e d  s y s t e m   i s   t ha t   i t   o ffe r s   m ul t i p l e   fo r m s   o f  s i m pl e   i m a ge   e nha n c e m e nt   t e c hni que s   i n   s i n g l e   w i n do w   o pe r a t i o n   t h a t   o f fe r s   t h e   s i g ni f i c a n t   l e v e l   of   a dv a nt a ge   f o r   t h e   p h y s i c i a n   t o   d i a g n o s e   t h e   di f f e r e n t   fo r m s   o f  b r a i n   t u m o r   i m a ge s   w i t h   m o r e   c us t o m i z e d  fo r m s   of   e nh a n c e m e n t .   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   m a j o r i t y   of    t h e   f i l t e ri n g  p r o c e s s   i s   c a rri e d  o ut   w i t h  a n  e qua l   e m p h a s i s   o n  l i n e a r  a n d   n o n - l i n e a r  f i l t e r i n g   t e c hni que s ,   w hi c h  i s   o n e   of  t h e   gr e a t   m e t h o ds   fo r   a dd r e s s i n g  t h e   m u l t i pl i c a t i v e   n o i s e   (a s   r a di o l o gi c a l   i m a ge s   do   h a ve   m ul t i p l i c a t i v e   n o i s e s ).   M o r e o ve r ,   a s   t h e   r a d i o l o gi c a l   i m a ge s   of   b r a i n   t um o r  a r e   n o rm a l l y   gr a y s c a l e   t h e r e fo r e ,   t h i s   a l go r i t h m   o ff e r s   a   s e t   of  e n ha n c e m e nt   t e c hni que s   (L i n e - 13)  t ha t   o pt i m i z e s   t h e   a ppe a r a n c e   of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 ,  F e b r ua r y   2020  :     8 0 1   -   8 0 8   806   t h e   gra y s c a l e   i m a ge s   w i t h   r e duc e d  i t e r a t i o n  a n d  hi g hl y   i n   p ro gr e s s i v e   fo r m s .   T h e r e fo r e ,   t h e   p r o po s e d  s y s t e m   c a n  b e   c l a i m e d  t o   o ff e r   a   c o s t   e ff e c t i v e   s o l ut i o n   t o   e nha n c e   t h e   b ra i n  t u m o r   i m a ge s   w i t h i n  i n c l us i o n   o f   a n y   c o m pl e x  a n d   i t e ra t i v e   pa ra m e t e r s   i n  t h e   f i l t e r  de s i g n.       3.   R ES U L T  A N A L Y S I S   T h i s   s e c t i o n   di s c us s e s   a b o ut   t h e   o ut c o m e s   ob t a i n e d  f r o m   i m p l e m e n t i ng  t h e   p r o po s e d  s y s t e m .     T h e   a na l y s i s   of   i m a ge   e nh a n c e m e n t   w a s   c a rri e d  o ut   i n  b r a i n  da t a s e t   w h e r e   c e rt a i n   s a m p l e s   o f   v i s ua l   o ut c o m e s   w e r e   e xh i b i t e d   i n  F i gu r e   2   w h e r e   F i gu r e   2( a )  r e p r e s e n t s   o r i g i na l   s a m p l e   i m a ge ,   F i g u r e   2(b )  r e p r e s e n t s   ga m m a   c o rr e c t e d  i m a ge ,   F i g u r e   2(c )  r e p r e s e nt s   i m a ge   a c qui r e d  f r o m   a d a t i v e   h i s t o gra m ,     F i gu r e   2(d)  r e p r e s e n t s   i m a ge   o b t a i n e d  f r o m   hi s t o gra m   e qu a l i z a t i o n .   T h e   o ut c o m e   of   l i n e a r  a n d  n o n - l i n e a r  f i l t e r i ng  c a n  b e   s e e n   i n   F i gu r e   2(e )  a n d   F i gu r e   2(f ).   T he   m ul t i p l e   f o r m s   o f   e n ha n c e m e nt   f o r   p ri m a r y ,   s e c o n da r y ,   a n d  t e rt i a r y   fo r m s   w i t h   m u l t i pl e   w e i gh t s   a nd  v a ri a n c e   c a n   b e   s e e n   i n   F i gu r e   2(g) ,   F i gu r e   2( h ) ,   a nd  F i gu r e   2(i )  r e s pe c t i v e l y .   F i n a l l y ,   F i gur e   2(j )  s h o w s   o u t c o m e   of   j o i n t   fo r m s   o f   m ul t i pl e   e nha n c e m e nt   by   m a xi m i z i n g   t h e   num b e r  o f   w e i gh t s   a n d   v a r i a n c e   l e v e l .           F i gu r e   2 .   V i s u a l   o ut c o m e s   of   pr o po s e d  s y s t e m       W e   a l s o  c l os e l y   m o n i t o r   t h e   o ut c o m e   of   t h e   P S N R   fo r   a l l   t h e   i m pl e m e n t e d  i m a ge   e nha n c e m e nt   t e c hn i q ue s   a n d   f o un d  t ha t   e a c h   t e c hn i q ue   h a v e   di f f e r e n t   f o r m s   o f   pa t t e rn   b a s e d  o n  i t s   v i s ua l   qu a l i t y .   H ow e ve r ,   w i t h   t h e   o ut c o m e   s h ow n   i n   F i gu r e   3,   t h e r e   s h o ul d   b e   a n y   c o n c l us i o n   d r a w n   a b o ut   e ff e c t i v e n e s s   of  a n y   s pe c i f i c   t e c hn i que   a s   w e   h a v e   pe r f o r m   t h i s   a na l y s i s   by   un i f o r m l y   di s t ri b ut i n g   m u l t i pl e   w e i ght   a nd  v a r i a n c e   v a l ue s .   L o o ki n g  i nt o   t h i s   o ut c o m e ,   i t   w i l l   n o t   m e a n  t h a t   m ul t i - l e v e l   e nha n c e m e nt   o ff e r s   l e s s e r   P S N R  i s   i n e ff e c t i ve   w h i l e   ga m m a   c o rr e c t i o n   i s   h i g h l y   e ff e c t i v e .   A s   fo r   di f fe r e nt   f o r m s   o f  i m a ge s ,   t h e   o ut c o m e s   di f fe r   t o   s o m e   e xt e n t   de pe n d i n g   upo n  t h e   v i s ua l   c o m pl e xi t y   of   a n   i m a ge .             F i gu r e   3 .   Co m p a r a t i v e   pe r f o r m a n c e s   o f   i m a ge   e nh a n c e m e n t   t e c h ni que s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       F r am e w or k   f or   c om pr e h e ns i v e   e nhan c e m e nt   of   br ai n  t um or   i m a ge s   w i t h  s i n gl e . . . .   ( D e e pt h i   M ur t h y   T   S)   807   I t   c a n   o n l y   b e   s a i d  t h a t   p r o po s e d   s y s t e m   offe r s   a   t o o l   t h a t   a l l o w s   t h e   ph y s i c i a n   t o   pe r f o r m   t h o r o ug h   i n v e s t i ga t i o n   o f   t h e   ra di o l o gi c a l   i m a ge   o f   a   b r a i n   t u m o r   s o   t ha t   t h e   di a g n o s i s   i s   c a rri e d  o ut   i n   p r o pe r  m a nn e r .   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   t h e   a l go ri t hm   t a ke s   m i ni m um   o f   0. 05275 5  s e c o n ds   a n d   m a xi m u m   o f   1. 22353 7  s e c o n ds   i n  o r de r   t o   p r o v i de   t h e   r e s po n s e   o f   e nh a n c e d  i m a ge   o f   b r a i n  t u m o r .   T h e   r e s po n s e   t i m e   i s   qui t e   f a s t e r  a n d   t h e r e   i s   a c c um ul a t i o n   o f   a n y   m e m o r y   o r   de pe n de n c y   o f   a n y   h e uri s t i c s   i n   o r de r   t o   pe r f o r m   t h e   a na l y s i s .   H e n c e ,   i t   c a n  b e   s a i d  t ha t   p r o po s e d  s y s t e m   off e r s   w i de   ra n ge s   o f   i m a ge   e nha n c e m e nt   t e c hn i que s   i n  o n e   w i ndo w   o pe r a t i o n   w i t h  f a s t e r  r e s po n s e   t o   e nha n c e d  i m a ge .       4.   C O N C LU S I O N     F r o m   t h e   di s c us s i o n   p r e s e nt e d  i n  t hi s   pa pe r,   i t   i s   v e r y   m uc h   c l e a r   t h a t   i t   i s   f e a s i b l e   t o   c o n s t r uc t     a   f r a m e w o r k  us i n g  s ub - s e t   of   a l go r i t hm s   f o r   o ff e r i n g   w i de - r a n ge   o f   e n ha n c e d  i m a ge .   T h e   f i r s t   c o nt r i b ut i o n   o f  t h i s   p a pe r   i s   i t s   c o s t   e ff e c t i v e n e s s   a s   i n  o r d e r   t o   i m pl e m e nt   t hi s   s c h e m e   i n   r e a l i t y   t h e r e   i s   n o   m uc h   de pe n de n c y   o f   a n y   e xt e rn a l   c o m put a t i o n a l   o r   ha r dw a r e - b a s e d  pa ra m e t e r   a n d  n e i t h e r   t h e r e   i s   a n y   e xt e r na l   de pe n de n c i e s .   T h e   s e c o n d  c o n t ri b ut i o n   o f   t h i s   p a pe r   i s   t h a t   i t   o ff e r s   a   p h y s i c i a n  t o   v i e w   t h e   gi v e n   e nh a n c e m e n t   o ut c o m e   i n  t h e i r  po s s i b l e   c h o i c e s   w h i c h   o f fe r s   t h e m   b e t t e r   s c o pe   of   de c i s i o n   m a ki n g .   T h e   t h i r d   c o n t ri b ut i o n   o f   t h i s   a pp r o a c h   i s   t h a t   s t a t i s t i c a l   p a r a m e t e r s   e . g.   w e i ght   a nd  v a ri a n c e   pl a y s   a   s i gn i f i c a nt   r o l e   t h a t   c a n  o ff e r   m o r e   c o m p r e h e n s i v e   e xt ra c t i o n   o f   i n f o r m a t i o n   t o   o ff e r   m o r e   g ra n u l a ri t i e s   i n   t h e   e nh a n c e d  i m a ge s   fo r   di a g n o s i s   pu r po s e .   O ur   f ut u r e   w o r k  w i l l   b e   c o m pl e t e l y   i n   t h e   di r e c t i o n   o f   m a ki n g  c l a s s i f i c a t i o n   o f  di s e a s e s   o n   t h e   t o p  o f   t h i s   f r a m e w o r k.       R EF ER EN C ES     [ 1]   W .   B i r kf e l l n e r ,   A pp l i e d   M e di c a l   I m a ge   P r oc e s s i n g ,   S e c o nd   E d i t i o n:   A   B a s i c   C o ur s e ,   T a y l o r   &   F r a nc i s ,   2 01 6 .   [ 2]   D .   V .   S a h a n i   a nd   A.   E .   S a m i r ,   A b dom i n a l   I m a g i n g ,   E - B o o k:   E xp e r t   R a d i o l o gy   S e r i e s ,   E l s e v i e r   H e a l t h   S c i e nc e s ,   201 6 .   [ 3]   K .   W .  L a i ,   e t   a l . ,  A d v a nc e s   i n   M e di c a l   D i a gn os t i c   T e c h no l o gy ,   S p r i n g e r   S c i e nc e   &   B us i ne s s   M e d i a ,   20 14 .   [ 4]   C .   H .   C h e n ,   C om p u t e r   V i s i on   i n   M e d i c a l   I m ag i n g ,   W o r l d   S c i e n t i f i c ,   201 4 .   [ 5]   A .   D a s ,   e t   a l . ,  “ D e t e c t i o n  o f   a b no r m a l   r e g i o n s   o f   p r e c a nc e r o u s   l e s i o n s   i n  d i g i t i s e d  u t e r i n e   C e r v i x   i m a g e s , ”   2 01 4   I n t e r na t i o na l   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i n g   C o ng r e s s   ( i E E C O N ) ,   C ho nb u r i ,   p p.   1 - 4 ,  2 014 .   [ 6]   S .   K ho br a g a d e ,   e t   a l . ,  “ A ut o m a t i c   de t e c t i o n  o f   m a j o r   l u ng   di s e a s e s   us i ng   C he s t   R a di o g r a p hs   a nd  c l a s s i f i c a t i o n  by   f e e d - f o r w a r d  a r t i f i c i a l   n e u r a l   ne t w o r k , ”   2 01 6  I E E E   1s t   I n t e r na t i on al   C on f e r e n c e   on  P ow e r   E l e c t r o ni c s ,   I n t e l l i ge n t   C on t r o l   a nd   E ne r g y   S y s t e m s   ( I C P E I C E S) ,   D e l hi ,   p p .   1 - 5 ,  2 01 6 .   [ 7]   R .   C ha nd r a ,   e t   a l . ,  “ O n  t h e   O p po r t u n i t i e s   a nd  C ha l l e ng e s   i n  M i c r o w a v e   M e di c a l   S e n s i ng   a n d  I m a g i ng , ”   I E E E   T r a n s a c t i on s   on   B i om e d i c a l   E n gi ne e r i ng ,   v o l .   62 ,   p p .   1 667 - 16 82 ,   20 15 .   [ 8]   F .   L .   L i z z i   a n d   E .   J .   F e l e pp a ,   “ I m a g e   P r o c e s s i ng   a nd  P r e - P r o c e s s i n g   f o r   M e d i c a l   U l t r a s o u nd , ”   A C M _ r oc e e di ng s   o f   t he   2 9t h   A p p l i e d  I m age r y   P at t e r n   R e c o gn i t i o n  W o r k s h op ,   p p .   18 7 ,   2 000 .   [ 9]   B .   C hi t r a de v i   a nd   P.   S r i m a t hi ,   “ A n  O v e r v i e w   o n  I m a g e   P r o c e s s i ng   T e c hn i qu e s , ”   I nt e r n at i on al   J o ur na l   o f   I n no v a t i v e   R e s e ar c h   i n   C om p u t e r   a nd   C o m m u ni c a t i on   E ng i ne e r i n g ,   20 14 .   [ 10]   S .   P r e e t h i   a n d  D .   N a r m a dh a ,   “ A   S u r v e y   o n  I m a g e   D e no i s i ng   T e c hn i q ue s ,”   I n t e r na t i o na l   J ou r n a l   o f   C om pu t e r   A pp l i c a t i on s ,   v o l .   58 ,   p p.   27 - 3 0 ,   20 12 .   [ 11]   E .   S .   Y e l m a no v a   a nd  Y .   M .   R o m a ny s hy n,   “ M e d i c a l   i m a g e   c o nt r a s t   e nh a nc e m e n t   b a s e d  o n  h i s t o g r a m , ”   20 17  I E E E   37 t h   I n t e r na t i o na l   C o n f e r e nc e   o n   E l e c t r on i c s   a nd   N an o t e c h no l o gy   ( E L N A N O ) ,   K i e v ,   pp .   273 - 2 ,  20 17 .   [ 12]   Z .   Z ha o   a n d  Y .   Z ho u,   “ P L I P   ba s e d  un s h a r p  m a s k i ng   f o r   m e di c a l   i m a g e   e n ha nc e m e n t , ”   2 016  I E E E   I nt e r na t i ona l   C on f e r e n c e   on   A c o us t i c s ,   S pe e c h   a nd   S i gna l   P r o c e s s i n g  ( I C A SSP ) ,   S ha ng ha i ,   p p .   12 38 - 1 24 2 ,  20 16 .   [ 13]   I .   C hi uc hi s a n ,   “ A n  a p pr o a c h  t o   t h e   V e r i l o g - ba s e d  s y s t e m   f o r   m e di c a l   i m a g e   e nh a nc e m e n t , ”   2 01 5  E - H e a l t h  a nd   B i oe ng i ne e r i n g   C o n f e r e nc e   ( E H B ) ,   I a s i ,   p p .   1 - 4 ,  2 01 5 .   [ 14]   L .   L i a ng   a n d  Y .   S i ,   “ M e d i c a l   i m a g e   e nh a nc e m e nt   us i ng   s l i d i ng   w e i g h t e d  e m p i r i c a l   m o d e   de c o m po s i t i o n , ”   20 15   I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e n c e   on   I n f o r m at i on   a nd   A u t om a t i on ,   L i j i a ng ,   pp .   3 14 5 - 31 48 ,  2 01 5 .   [ 15]   T .   G o ng ,   e t   al . ,  “ I m pr o v e d  i m m un e   a l g o r i t hm   f o r   m e d i c a l   i m a g e   e nh a nc e m e n t , ”   2 01 5  I n t e r n a t i on a l   W or k s h op  on   A r t i f i c i a l   I m m une   S y s t e m s   ( A I S) ,   T a o r m i n a ,   p p.   1 - 7 ,  20 15 .   [ 16]   X .   W .   L i   a nd   Y .   X .   K a ng ,   “ A   no v e l   m e d i c a l   i m a g e   e nh a nc e m e n t   m e t ho d  ba s e d  o n   w a v e l e t   m u l t i - r e s o l u t i o n  a n a l y s i s , ”   201 5  8t h  I n t e r na t i o na l   C on f e r e n c e   on   B i om e d i c a l   E n gi ne e r i ng  an d  I n f o r m at i c s   ( B M E I ) ,   S h e ny a ng ,     pp .   7 27 - 7 31 ,  2 01 5 .   [ 17]   G .   S o l o pe r t o ,  e t   al . ,  “ M u l t i p a r a m e t r i c   E v a l u a t i o n   o f   t h e   A c o us t i c   B e h a v i o r   o f   H a l l o y s i t e   N a no t u be s   f o r     Me d i c a l   E c ho g r a ph i c   I m a g e   E nh a nc e m e nt , ”   I E E E   T r an s ac t i o ns   on  I n s t r um e n t a t i o n  a nd  M e a s u r e m e nt ,   v o l .   6 3 ,     pp .   1 423 - 14 30 ,   2 01 4.   [ 18]   Q .   X ue ,   “ E nh a nc e m e nt   o f   m e d i c a l   i m a g e s   i n   t he   s he a r l e t   do m a i n , ”   P r o c e e di ng s   o f   2 01 3  3r d  I n t e r na t i o na l   C on f e r e n c e   on   C om p ut e r   Sc i e n c e   an d  N e t w or k   T e c hn ol og y ,   D a l i a n ,   pp .   2 35 - 2 38 ,  2 01 3 .   [ 19]   F .   Z ho u ,   e t   a l . ,  “ M e d i c a l   i m a g e   e nh a nc e m e n t   b a s e d   o n  N S C T , ”   I E T   I n t e r na t i o na l   C o n f e r e nc e   on   Sm ar t   a nd   Su s t a i n ab l e   C i t y   20 13   ( I C S SC   2 013) ,   S ha ng ha i ,   p p.   16 6 - 16 9 ,  20 13 .   [ 20]   T .   C ha i r a ,   “ M e d i c a l   i m a g e   e n ha nc e m e n t   us i ng   i n t ui t i o n i s t i c   f uz z y   s e t , ”   2 012  1s t   I n t e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  R e c e n t   A dv an c e s   i n   I n f o r m at i on   T e c hn o l o gy   ( R A I T ) ,   D h a n ba d ,   pp .   54 - 57 ,  2 012 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 ,  F e b r ua r y   2020  :     8 0 1   -   8 0 8   808   [ 21]   N .   J .   D h i n a g a r   a nd   M .   C e l e n k ,   “ U l t r a s o u nd  m e d i c a l   i m a g e   e nha nc e m e n t   a n d  s e g m e n t a t i o n  us i ng   a d a p t i v e   ho m o m o r phi c   f i l t e r i ng   a nd  h i s t o g r a m   t h r e s ho l d i ng , ”   2 01 2  I E E E - E M B S  C on f e r e n c e   o n  B i o m e di c a l   E n g i ne e r i ng   a nd   Sc i e nc e s ,   L a ng ka w i ,   p p.   34 9 - 35 3 ,  20 12 .   [ 22]   L .   H ua ,   e t   a l . ,  “ A   ne w   c o l o r   m e di c a l   i m a g e   e n ha nc e m e n t   m e t ho d , ”   I E T   I nt e r na t i o na l   C on f e r e n c e   on  I n f o r m a t i o n   Sc i e nc e   a nd   C on t r o l   E n g i ne e r i n g  20 12   ( I C I SC E   20 12) ,   S h e nz h e n ,   p p.   1 - 5 ,  20 12 .   [ 23]   B .   K ur t ,   e t   a l . ,  “ M e d i c a l   i m a g e s   e n ha nc e m e n t   by   us i n g   a n i s o t r o pi c   f i l t e r   a n d  C L A H E , ”   20 12  I nt e r na t i o na l   Sy m po s i um   o n   I nn ov a t i on s   i n   I n t e l l i ge n t   S y s t e m s   an d   A p p l i c at i on s ,   T r a bz o n,   pp .   1 - 4 ,  20 12 .   [ 24]   T .   X i u r o ng ,   “ T he   a pp l i c a t i o n  o f   a da pt i v e   u ns ha r p  m a s k  a l g o r i t h m   i n  m e d i c a l   i m a g e   e n ha nc e m e n t , ”   P r o c e e di ng s   of   201 1   C r o s s   S t r a i t   Q u ad - R e g i on al   R ad i o  Sc i e n c e   an d   W i r e l e s s   T e c hn ol og y   C o nf e r e nc e ,   H a r b i n,   pp .   1 36 8 - 13 70 ,  2 01 1 .   [ 25]   B .   F a n ,   e t   a l . ,  “ M e d i c a l   i m a g e   e nh a nc e m e nt   ba s e d  o n  m o di f i e d  l u t - m a p pi ng   de r i v a t i v e   a n d  m u l t i - s c a l e   l a y e r   c o nt r a s t   m o di f i c a t i o n , ”   20 11   4 t h  I nt e r na t i ona l   C on gr e s s   o n   I m age   a nd   Si gn a l   P r o c e s s i ng ,   S ha ng ha i ,   pp .   69 6 - 70 3 ,  20 11 .   [ 26]   L .   J i ng   a n d  X .   J i e ,   “ R e s e a r c h  a nd  I m pl e m e nt a t i o n  o n  t h e   D i g i t a l   M e d i c a l   I m a g e   E nha nc e m e n t   M e t ho d s   B a s e d  o n   G r a d i e nt   S m o o t h  a n d  C o n t e xt   S m o o t h , ”   20 11  Se v e n t h  I n t e r na t i o na l   C on f e r e n c e   on  C om pu t a t i o na l   I n t e l l i ge n c e   a nd   Se c u r i t y ,   H a i n a n ,   pp .   1 19 3 - 11 96 ,  2 01 1 .   [ 27]   M .   F .   H o s s a i n ,   e t   a l . ,  “ M e d i c a l   i m a g e   e nh a nc e m e nt   b a s e d  o n  no nl i n e a r   t e c h n i qu e   a nd  l o g a r i t hm i c   t r a ns f o r m   c o e f f i c i e n t   h i s t o g r a m   m a t c h i ng , ”   I E E E / I C M E   I n t e r n a t i on a l   C on f e r e nc e   on  C om pl e x   M e d i c al   E n g i ne e r i n g ,   G o l d   C o a s t ,   Q L D ,   pp .   58 - 62 ,  20 10 .   [ 28]   A .   J i a ng ,   e t   a l . ,  “ M e d i c a l   I m a g e   E nh a nc e m e n t   A l g o r i t hm   B a s e d  o n  C o nt o u r l e t   T r a n s f o r m , ”   2 01 0  F i r s t   I n t e r na t i o na l   C on f e r e n c e   on   P e r v a s i v e   C o m pu t i ng ,   S i g na l   P r o c e s s i ng   an d  A p pl i c a t i o ns ,   H a r bi n ,   p p.   62 4 - 62 7 ,  20 10 .   [ 29]   Y .   Y a ng ,   e t   a l . ,  “ M e di c a l   i m a g e   e nh a nc e m e nt   a l g o r i t hm   b a s e d  o n  w a v e l e t   t r a n s f o r m , ”   E l e c t r on i c s   L e t t e r s ,   v o l .   4 6,   pp .   1 20 - 1 21 ,   2 01 0.   [ 30]   S .   L .   B a ng a r e ,   e t   al . ,  “ N e ur o e ndo s c o p y   A da pt e r   M o du l e   D e v e l o pm e nt   f o r   B e t t e r   B r a i n  T um o r   I m a g e   V i s u a l i z a t i o n , ”   I n t e r na t i o na l   J ou r n al   o f   E l e c t r i c a l   an d   C o m pu t e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,  v o l .   7 ,   no .   6 ,   pp .   3 64 3 - 36 54 ,   2 01 7 .   [ 31]   R .   K a hi na   a nd   A .   B a s s o u ,   “ I m pr o v i ng   T he   P e r f o r m a nc e   o f   V i t e r b i   D e c o de r   us i ng   W i ndo w   S y s t e m , ”   I n t e r n a t i on al   J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C om p u t e r   E n g i ne e r i n g  ( I J E C E ) ,  v o l .   8 ,   no .   1 ,   p p .   61 1 - 6 21 ,   2 01 8 .   [ 32]   V e r m a ,   e t   al .,   “ I nt e n s i t y   P r e s e r v i ng   C a s t   R e m o v a l   i n  C o l o r   I m a g e s   U s i ng   P a r t i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o n ,”   I n t e r na t i o na l   J ou r n al   o f   E l e c t r i c a l   &   C om pu t e r   E ng i ne e r i n g   ( I J E C E ) ,   v o l .   7 ,   no .   5 . p p .  25 81 - 2 59 5 ,  20 17 .   [ 33]   T .   S .   D .   M u r t hy   a nd   G .   S a d a s h i v a p pa ,   “ B r a i n  t um o r   s e g m e n t a t i o n  u s i ng   t h r e s ho l d i ng ,   m o r pho l o g i c a l   o pe r a t i o ns   a nd   e x t r a c t i o n  o f   f e a t u r e s   o f   t um o r , ”   I E E E - I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   on   A d v a nc e s   i n  E l e c t r on i c s   C om p u t e r s   a nd   C om m u n i c at i on s ,   B a ng a l o r e ,   p p .   1 - 6 ,   2 01 4 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         D e e p t h i   M u r t h y   T . S ,   r e c e i v e d  t he   B E   ( E l e c t r o ni c s   a nd  C o m m uni c a t i o n)   D e g r e e   f r o m   V T U ,   I ndi a   i n  2005 ,   a n d  t h e   M . T e c h  ( D i g i t a l   E l e c t r o ni c s   a nd  C o m m uni c a t i o n)   de g r e e   f r o m   V T U ,   I ndi a   i n   200 7.   S he   ha s   10   y e a r s   o f   t e a c h i ng   e xp e r i e nc e .   S he   i s   c ur r e n t l y   w o r ki ng   a s   a n   A s s i s t a n t   P r o f e s s o r   i n  R E V A   U ni v e r s i t y ,   B a ng a l o r e ;   he r   r e s e a r c h  i n t e r e s t s   i nc l ude   M e di c a l   I m a g i ng ,   S i g na l   P r o c e s s i ng   a nd   A ppl i c a t i o ns .           D r .   G .   S ad a s h i v ap p a ,   ha s   o bt a i n e d  hi s   do c t o r a l   de g r e e   f r o m   V T U ,   B e l g a um .   H e   ha s   3 2  y e a r s   o f   t e a c hi ng   e x pe r i e nc e   a n d  1 0  y e a r s   o f   r e s e a r c h  e xpe r i e nc e .   H e   h a s   a ut ho r e d  t w o   t e xt   bo o ks .   H e   ha s   c ha i r e d  m a ny   i nt e r na t i o na l   c o nf e r e nc e s .   H e   w a s   t h e   P r i nc i p l e   I nv e s t i g a t o r   f o r   t he   p r o j e c t   “ O n  S t udy   a nd  de v e l o pm e nt   o f   I m a g e   C o m pr e s s i o n  A l go r i t hm s   f o r   S a t e l l i t e   I m a g e s ”   s uppo r t e d  by   I S R O .   H e   i s   c ur r e n t l y   pr o f e s s o r   a t   T e l e c o m m uni c a t i o n  E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t ,   R V C E ,   B a ng a l o r e .   H i s   r e s e a r c h  a r e a   o f   i nt e r e s t   i s   F i be r   O p t i c   c o m m uni c a t i o n ,   M e d i c a l   I m a g i ng ,   S i g na l   P r o c e s s i ng   &   a ppl i c a t i o ns .   H e   ha s   p u bl i s he d  m a ny   i nt e r n a t i o na l   j o ur na l s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.