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 .   2 ,  A p r il   201 9 ,   p p .   1410 ~ 1 4 1 7   I SS N:  2088 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 9 i 2 . pp 1 4 1 0 - 1417           1410       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   A  no v el f ra m ew o rk f o r e ff i cient  id entif ica tion o f  bra in cancer  regi o n f ro m  brain   M RI       P a rv a t i A ng a di 1 ,  M .   Na g end ra 2 ,  H a nu m a ntha p pa   M . 3   1 Ra y a las e e m a   Un iv e rsit y ,   Ku rn o o l,   In d ia   2 De p a rtme n t  o f   Co m p u ter S c ien c e   &   T e c h n o l o g y ,   S   K Un iv e rsit y ,   In d ia   3 De p a rtme n t  o f   Co m p u ter S c ien c e ,   Ba n g a lo re   Un iv e rsity ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   2 2 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u l 1 7 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Sep   2 ,   2 0 1 8       Dia g n o sis  o f   b ra in   c a n c e r  u sin g   e x isti n g   i m a g in g   te c h n iq u e s,  e . g . ,   M a g n e ti c   Re so n a n c e   Im a g in g   (M RI)  is  sh r o u d e d   w it h   v a rio u s  d e g re e s  o f   c h a ll e n g e s.   A t  p re se n t,   th e re   a re   v e r y   f e w  sig n if ica n t  re se a r c h   m o d e ls  f o c u sin g   o n   in tro d u c i n g   so m e   n o v e l  a n d   u n iq u e   so l u ti o n s  to w a rd s  su c h   p r o b lem s  o f  d e tec ti o n .   M o re o v e r,   e x isti n g   tec h n i q u e s  a re   f o u n d   t o   h a v e   les se r  a c c u ra c y   a s   c o m p a re d   to   o th e r  d e tec ti o n   sc h e m e s.  T h e re f o re ,   th e   p ro p o se d   p a p e r  p re se n ts   a   f ra m e w o rk   th a t  in tr o d u c e s  a   se ries   o f   si m p le  a n d   c o m p u tat i o n a ll y   c o st - e ffe c ti v e   tec h n iq u e s  th a t  h a v e   a s siste d   in   lev e ra g in g   th e   a c c u ra c y   lev e l   to   a   v e r y   h ig h e r  d e g re e .   T h e   p ro p o s e d   f ra m e w o rk   ta k e s  th e   in p u t  i m a g e   a n d   su b jec ts  it   to   n o n - c o n v e n ti o n a l  se g m e n tatio n   m e c h a n is m   f o ll o w e d   b y   o p ti m izin g   th e   p e rf o rm a n c e   u s in g   d irec ted   a c y c li c   g ra p h ,   Ba y e sia n   Ne tw o rk ,   a n d   n e u ra l  n e tw o rk .   T h e   stu d y   o u tco m e   o f   th e   p ro p o se d   sy ste m   sh o w s  th e   sig n if ica n tl y   h ig h e r  d e g re e   o f  a c c u ra c y   in   d e tec ti o n   p e rf o rm a n c e   a s   c o m p a re d   to   f re q u e n tl y   e x isti n g   a p p r o a c h e s .   K ey w o r d s :   A cc u r ac y   B r ain   c an ce r   Ma g n e tic  r eso n a n ce   i m ag i n g   Op ti m izatio n   T u m o r   d etec tio n   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 :   P ar v ati  An g ad i ,   R a y ala s ee m a  Un i v er s i t y ,   Ku r n o o l,  I n d ia .     E m ail:  p ar v ati_ a n g ad i @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     B r ain   ca n ce r   is   co n s id er ed   as  o n e  o f   th e  m o s t  let h al  f o r m   o f   th e  ca n ce r   in   h u m a n   b ein g   as   w h er e  th e   co m p lica tio n s   o f   d iag n o s is   a n d   tr ea t m e n t  is   e x p o n en tiall y   h ig h   [ 1 ] .   No r m all y ,   b r ain   c an ce r   is   a  s ta g e  o f   ca n ce r   w h er e  a  b r ai n   r eg io n   h as  p r esen ce   o f   eit h er   lesi o n s   o r   tu m o r   [ 2 ] .   L e s io n s   ar e  r eq u ir ed   to   b e  r ep air e d   in   o r d er   to   s to p   b ein g   ca u s in g   f u r t h er   in ter n a l  h e m o r r h ag e.   Si m ilar l y ,   b r ain   tu m o r   c o u ld   b e  b en ig n   o r   m ali g n a n t  [ 3 ] .   Ho w e v er ,   in   b o th   th e  ca s e s ,   an   e x p en s iv e   s u r g er y   w it h   co m p lica ted   s u r g ical  eq u ip m e n t,   p r o ce d u r es,  an d   h ig h l y   s k ille d   s u r g eo n   i s   r eq u ir ed .   A ll  t h is   j u s t  b eg in s   w it h   t h e  d iag n o s is   s ta g e  w h er e   n o r m all y   Ma g n e tic  R e s o n a n c e  I m ag in g   ( MRI)   i s   h ig h l y   p r ef er r ed   in   i n itial   s ta g e  o f   an al y s i s   [ 4 ] .   Ho w e v er ,   ap ar t  f r o m   MRI,   th er e  ar e  o th er   i m a g in g   tec h n iq u es  to o   v iz.   C o m p u ted   T o m o g r ap h y   ( C T )   s ca n ,   Po s itro n   E m is s io n   T o m o g r ap h y   ( P E T )   s ca n   [ 5 ] .   Alth o u g h ,   w it h   t h e  i n clu s io n   o f   tec h n o lo g y ,   r ad io l o g ical  s t u d ies  h a v e  s ig n i f ica n tl y   i m p r o v ed .   Ho w e v er ,   th e y   h av e   a  li m itat io n   to o   [ 6 ] .   A t  p r esen t,  all  t h e  i m a g i n g   tec h n iq u es  co u ld   j u s t  as s is t s   i n   ca p t u r in g   t h e  r eg io n   s u s p ec ted   f r o m   ca n ce r   f r o m   v er y   in ter n al - d ep th   ( 3 D   Do p p ler   s ca n   w i th   m u lti - s lice s ) ,   h o w ev er ,   t h er e  is   n o   s u c h   m ac h i n es  o r   tec h n o lo g y   w h o   o f f er s   co n clu s i v e  in f er en ce   o f   th e   r esu lta n t  i m a g es.  I t  o n l y   d ep en d s   o n   t h e  e x p er ien ce   o f   p h y s icia n   t h at  t h e  i n f er en ce   i s   m ad e  co n s id er i n g   a   s lig h t  p r o b ab ilit y   t h at  h u m a n   er r o r .   Fr o m   r esear c h   v ie w p o i n t,  th er e  h as  b ee n   a  s er ies  o f   r esear ch   w o r k   b ein g   ca r r ied   o u t  to w ar d   ca n ce r   d ete ctio n   p r o b le m ;  h o w ev er   m aj o r it y   o f   t h e  e x is t in g   r esear c h   w o r k   h a s   ac t u all y   n o t  f o cu s ed   o n   b r ain   M R I   i m ag e s .   T h er e  ar e  v er y   les s   n u m b er   o f   s i g n i f ica n t  r esear ch   w o r k   to w ar d s   id e n ti f icatio n   o f   b r ain   t u m o r   in   r ec en t   ti m es .   T h e  m o s t  r ec e n t  s u r v e y   is   c ar r ied   o u t  3   y ea r   b ac k   b y   As h w at h y   [ 7 ]   to   p r o v e  th at  n o t  m u c h   p r o g r ess   h a s   h ap p en ed   in   th is   ar ea   o f   ca n ce r   d etec tio n .   T h e  co m p licatio n   in   b r ain   ca n ce r   is   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:  2088 - 8708       A  n o ve l fra mewo r k  fo r   efficien t id en tifi ca tio n   o f b r a i n   ca n ce r   r eg io n   fr o m  b r a in   MRI   ( P a r va ti A n g a d i )   1411   v er y   d if f er en t   t h an   o th er   f o r m s   o f   ca n ce r   e. g .   i)   it   is   h ig h l y   g r a y s ca le  i m a g e  w h er e  t h e   tu m o r   r eg io n s   ar e  v er y   less   id e n ti f ied   ac cu r atel y   f r o m   r a w   i m a g es,  ii)  p er f o r m i n g   p r ep r o ce s s in g   o n   M R I   i m ag e   co u ld   lead   to   lo s s   o f   s o m e  s i g n i f ican t  in f o r m at io n   u n t il  an d   u n le s s   it  is   n o t  ass u r ed   th at  it  h a s   s o m e  n o is e  o r   e r r o r s ,   iii)  n o r m all y   b r ain   i m a g e s   ar e  h i g h l y   s y m m etr ical  i n   n at u r e  th a t  ca u s es   a  g r ea ter   d eg r ee   o f   ch a llen g es  w h e n   i t  co m e s   to   f ea t u r e  ex tr ac t io n   p r o ce s s ,   iv )   u s a g e   o f   tr ai n i n g   o r   m ac h i n e   lear n i n g   al g o r ith m   co u ld   r es u lt  in   g e n er atio n   o f   h ig h er   q u an tit y   o f   f alse   p o s iti v e  u n til  a n d   u n less   a  p r o p er   s t o p p in g   f u n ctio n   i s   d esi g n ed   o r   d ev elo p   a  s tr ate g y   th at  ca n   r ec o g n ize  th e   elite  o u tco m e s .   S u c h   co m p lica tio n s   ar e  f o u n d   v er y   les s   to   b e  as s u m ed   i n   e x is t in g   s y s te m   t h at  ca u s e s   in cr ea s in g   n u m b er   o f   r esear c h   ef f o r t   in   th i s   d ir ec tio n   [ 8 ] ,   [9 ] .   I t  is   also   s ee n   t h at   s eg m e n tatio n   is   p ar t  a n d   p ar ce l  o f   al m o s t  e v er y   d etec tio n   tec h n iq u es  in   ex i s ti n g   s y s te m ;  h o w ev er ,   th e  tech n iq u e s   ar e  to o   s tr aig h tf o r w ar d .   E x is ti n g   s e g m en tati o n   f o cu s es  o n   j u s t  f o r eg r o u n d   d etails  w h er ea s   in   o r d er   to   p e r f o r m   cl u s ter i n g   a n d   class i f icatio n   f o r   b ig g er   d ata  s et,   th e  b ac k g r o u n d   in f o r m atio n   i s   eq u all y   ess e n tial.  T h er e  is   a  lo t  o f   s c o p e  o f   im p r o v e m e n t  i n   ad d r e s s i n g   t h e  p r o b le m   o f   d etec ti n g   b r ain   tu m o r   w h ich   w e  f i n d   v er y   le s s   i n   n u m b er   i n   ex is ti n g   s y s te m   a n d   th er eb y   it   p o s es a   s ig n i f ican t r esear c h   g a p .     T h er ef o r e,   th is   m a n u s cr ip t  o f f er s   a  v er y   s i m p le  o p ti m izati o n   tech n iq u e  o f   b r ain   t u m o r   d etec tio n   w h er e  th er e  i s   s p lit  e m p h a s is   o n   co m p u tatio n a l  ef f icie n c y   as  w ell  a s   s y s te m   p er f o r m an ce   co n ce r n i n g   ac cu r ac y .   T h e  p o ten tial  f ea t u r es  o f   Ne u r al  Net w o r k ,   a  B ay es ian   n et w o r k ,   w ater s h ed   tr an s f o r m - b ased   tech n iq u es   w er e  h ar n e s s ed   to   o p ti m ize  t h e  ac c u r ac y   p er f o r m an ce .   Usa g e  o f   s u c h   tec h n i q u es  r es u lt s   i n   n o n - iter ativ e  a n d   p r o g r ess iv e  e n h an ce m e n t  o f   th e  e x tr ac tio n   o f   in f o r m atio n   t h at  r ed ef i n es  t h e  v alu e  o f   f ea t u r e s   b ei n g   ex tr ac ted   t h at   f in all y   r esu lt s   i n   o p ti m al  p er f o r m an ce   in   th e   id en t if ica tio n   o f   b r ain   t u m o r   r e g io n   ex tr ac tio n   f r o m   t h e  M R I   i m a g es  o f   th e  b r ai n .   Sectio n   1 . 1   d is cu s s es  t h e  e x is t in g   liter at u r e  f o llo w ed   b y   t h e   d is cu s s io n   o f   r esear ch   p r o b lem s   i n   Sectio n   1 . 2   a n d   p r o p o s ed   s o lu tio n   in   1 . 3 .   Sectio n   2   d is cu s s es  al g o r ith m   i m p le m en ta tio n   f o llo w ed   b y   t h e  d is cu s s io n   o f   r esu lt  a n al y s i s   in   Sectio n   3 .   Fin all y ,   t h e  co n clu s i v e  r e m ar k s   ar e  p r o v id ed   in   Sectio n   4 .   T h is   s ec tio n   d is c u s s e s   ab o u t  t h e  e x is ti n g   r esear c h   ap p r o ac h   b ei n g   ca r r ied   o u t  to w ar d s   id e n ti f icatio n   o f   b r ain   ca n ce r .   T h e  s t u d y   ca r r ied   o u t  b y   An it h a  a n d   Mu r u g a v alli  [ 1 0 ]   h av e  p r ese n ted   a  clas s if icatio n   tech n iq u e  f o r   in v es tig a tin g   b r ain   t u m o u r   ce ll s   u s i n g   K - Nea r est  Nei g h b o r   alg o r it h m .   Usa g e  o f   s o p h is ticated   i m a g e  ca p t u r i n g   d ev ice s   w a s   i n tr o d u ce d   in   th e   s t u d y   o f   B ag h ae i  et  a l .   [ 1 1 ]   f o r   id en t if ica ti o n   o f   le s io n s   f r o m   th e  p h an to m   b r ain   i m a g es  t h at   h as  ex h ib ited   th e  ca p ab ilit y   t o   id en tify   le s s   th a n   7   m m   s ize   o f   lesi o n s .   Si m ilar   d ir ec tio n   o f   t h e  s tu d y   to w ar d s   d etec tio n   p r o c ess   w a s   also   ca r r ied   o u t  b y   B ed d ad   an d   Hac h e m i  [ 1 2 ]   w h o   h av e   u s ed   f u zz y   cl u s ter i n g   m et h o d   f o r   class if ica tio n   alo n g   w it h   th e  lev el  s et  a l g o r it h m .   Se g m en tatio n   h as  b ee n   m ar k ed   as  r o le  p lay er   i n   m aj o r it y   o f   th e  e x is t in g   s t u d ies.  W o r k   d o n e  b y   De m ir h a n   et  a l .   [ 1 3 ]   h as  p r esen ted   a  s i m p le   s e g m en tat io n   p r o ce s s   u s i n g   s e lf - o r g a n izi n g   m ap   an d   v ec to r   q u a n tizat io n .   T h e  tec h n iq u e   h a s   al s o   u s ed   w a v elet s   f o r   ex tr ac tin g   f ea t u r es.  Si m ilar   p r o b lem   to w ar d s   s eg m e n tat io n   w a s   also   ad d r ess ed   b y   Ha m a m ci  et   al .   [ 1 4 ]   o n   co n tr asted   i m ag e  u s i n g   ce llu lar   au to m a ta.   Har ith a  [ 1 5 ]   h av e  s tu d ied   v ar io u s   d etec tio n   m et h o d s   w h er e  k - m ea n s   alg o r it h m   i s   f o u n d   to   o f f er   b etter   co m p u tatio n al  p er f o r m a n ce .   P r o b le m s   p er tain i n g   to   s eg m e n tatio n   a n d   d etec tio n   w a s   also   ad d r ess ed   b y   I s la m   et  a l .   [ 1 6 ]   u s in g   Gab o r   f i lt er s   an d   en h a n cin g   A d aB o o s t  alg o r it h m .   Kav i th a   et  a l .   [ 1 7 ]   h av e  u s ed   f ee d - f o r w ar d   al g o r ith m   a n d   r ad ial  b asis   f u n ctio n   to   en h a n ce   th e  d etec tio n   p r o ce s s .   Nag to d e  et   al .   [ 1 8 ]   h av e  u s e d   d is cr ete  w a v elet  tr an s f o r m ,   Gab o r   tr an s f o r m s ,   an d   n e u r al  n et w o r k   f o r   clas s if icatio n   o f   ca n ce r .   Usag e  o f   m o r p h o lo g ical  o p er ato r s   an d   s eg m en tat io n   f o r   d etec tin g   ca n ce r   w as   s ee n   i n   t h e  w o r k   o f   Nan d i   [ 1 9 ] .   A d o p tio n   o f   ti m e - r eso lv ed   f l u o r esce n ce   i s   u s ed   b y   Nie   et  a l .   [ 2 0 ]   f o r   id en ti f icat io n   o f   t u m o u r   m ar g in   i n   b r ain .   P er ez   et  a l .   [ 2 1 ]   h a v e  s tu d ied   v a r io u s   tec h n iq u e s   o f   id en ti f y i n g   ca n ce r   s ta g es  o f   b r ain   f r o m   MRI  i m a g es.  R e s ae ieh   et  a l .   [ 2 2 ]   h av e  in v e s tig ated   m icr o w a v e   i m a g in g   f o r   id en tific atio n   o f   b r ain   tu m o r   f o llo w ed   b y   p r o ce s s   o f   p er f o r m a n ce   v er i f ic atio n .   Sal w e   et  a l .   [ 2 3 ]  h av e  in tr o d u ce d   a n   ad ap tiv e  p r o ce s s   o f   w a v elet  i m p le m en t atio n   w h er e  f i n e  w in d o w i n g   o p er atio n   as  w ell  a s   th r es h o ld s   w as  u s ed   f o r   d etec tin g   tu m o r   ce lls   o f   b r ain .   A d o p tio n   o f   en tr o p y   f ac to r   to w a r d   s i m ilar   d etec tio n   p r o b lem   w as  s ee n   in   t h e  wo r k   ca r r ied   o u t  b y   So m w a n s h i  et  a l .   [ 2 4 ]   f o r   en h a n ci n g   th e  s e g m e n tat io n   p er f o r m a n ce .   Dic tio n ar y   lear n in g   w as   u s ed   ad o p ted   f o r   in c o r p o r atin g   ad ap tiv en e s s   in   th e  d etec tio n   p r o ce s s   f o llo w ed   b y   u s a g e  o f   s p ar s e   r ec o n s tr u ctio n   p r o ce s s   as  s ee n   in   t h e  w o r k   c ar r ied   o u t   b y   S u   et  a l .   [ 2 5 ] .   Su b as h i n i  a n d   Sa h o o   [ 2 6 ]   u s ed   b ac k   p r o p ag atio n   a s   w e ll  as  p u l s ed _ co u p led   n e u r al  n et w o r k   f o r   d etec tio n   b r ain   tu m o r   ce lls .   T h ar a  an d   J as m i n e  [ 2 7 ]   u s ed   f u zz y   K - m ea n s   clu s ter i n g   as  w ell  as  C - m ea n s   clu s ter in g   i n   o r d er   t o   p er f o r m   s e g m e n tatio n   th at  i s   f u r th er   f o llo w ed   b y   n eu r al  n et w o r k   f o r   i m ag e  cla s s if ica tio n .   Usa g e  o f   m o r p h o lo g ical   o p er atio n s   f o r   ad d r ess in g   s i m ilar   p r o b le m   w as   also   s ee n   i n   t h e   w o r k   o f   Vis h n u m u r th y   et  a l .   [ 2 8 ] .   Z h an g   et  a l .   [ 2 9 ]   h av e  u s ed   m icr o w a v e  i m ag in g   an d   esp ec i all y   Vi v ald i  an te n n a  f o r   d etec tin g   b r ain   tu m o r .   He n ce ,   e x i s tin g   s y s te m   o f f er s   v ar io u s   ap p r o ac h es  w it h   b en e f it s   a s   w ell   as   li m itatio n .   T h e  n e x t   s ec tio n   o u tlin e s   t h e  r esear ch   p r o b le m s   id en tifie d .   T h e  s ig n i f ica n t r esear c h   p r o b l e m s   ar e  as  f o llo w s :   a.   E x is ti n g   ap p r o ac h es   m a in l y   s u b j ec ts   th e   i n p u t   i m ag e   to   ei th er   s e g m e n tatio n ,   cl u s ter i n g ,   class if icatio n ,   tr ain i n g   al g o r ith m s   w it h o u t  m u ch   e m p h a s izi n g   o n   p r o ce s s in g   m o r e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 ,  A p r il   201 9   :   1 4 1 0   -   1417   1412   b.   E x is ti n g   s e g m en ta tio n   al g o r ith m s   o n l y   f o cu s   o n   th e  f o r eg r o u n d   w h er ea s   b ac k g r o u n d   in f o r m at io n   is   ig n o r ed   r esu l tin g   i n   ca s es o f   f alse p o s itiv e s .   c.   L e v el  o f   e n h a n ce m en t  to w ar d s   m o r p h o lo g ical  o p er atio n   is   v er y   m u c h   li m i ted   o n l y   to   er o s io n   a n d   d ilatio n   w h er ea s   m o r e  p o ten tia l o f   th e  m o r p h o lo g ical  o p er ato r   co u ld   b e  h ar n ess ed .     d.   L es s er   f o cu s   o n   co m p le x   f ea t u r es  ex tr ac tio n   is   a n o th er   ca u s e  o f   f al s e  p o s itiv e  esp ec ial l y   w h en   s u b j ec ted   to   m ac h i n e  lear n i n g   alg o r it h m s .   T h er ef o r e,   th e  p r o b le m   s ta te m e n t  o f   t h e  p r o p o s ed   s t u d y   ca n   b e  s tated   as  “ I t   is   h ig h ly  co mp u ta tio n a lly  ch a llen g in g   t a s k  to   fo r mu la te  a   fr a mewo r k   th a t  u s es  co s t - effec tive  tech n iq u es  to   ex tr a ctio n   s u b s ta n tia l  in fo r ma tio n   fr o m  th e  ima g e  th a t  co u l d   a s s is t  in   s u p erio r   id en tifi ca tio n   o f  b r a in   ca n ce r . "   T h e  n ex t   s ec tio n   d is c u s s es t h e  p r o p o s ed   s o lu tio n .   T h e  p r o p o s ed   s tu d y   is   an   e x ten s io n   o f   o u r   p r io r   c o n tr ib u tio n   [ 3 0 ]   w h er e  w e  p r esen tl y   f o cu s   o n     u s i n g   s er ies  o f   s m aller   a n d   co m p u tatio n all y   co s t - ef f ec ti v e  tech n iq u es  to   le v er ag e  t h e   ac cu r ac y   o f   b r ai n     ca n ce r   d etec tio n .   T h e  m et h o d o lo g y   i n v o l v ed   in   d esig n in g   t h e  f ir s t c ase  s t u d y   i s   as b r ief l y   d is cu s s ed :   a.   T h e  r atio n ale  b eh i n d   Se lectio n   o f   B r ain   MRI  I m ag e :  T h e  f i r s t  p ar t  o f   o u r   s tu d y   c h o o s es  t o   w o r k   o n   b r ai n   MRI  i m a g es  o w i n g   to   th e  co m p licatio n   o f   th e  t y p e  o f   o n c o lo g ical  ca n ce r .   B r ain   ca n ce r   is   s till   t h e  m o s t   ch alle n g i n g   ca n ce r o u s   co n d iti o n   w it h   i n cr ea s ed   m o r talit y   r a te,   an d   h e n ce   ac c u r ac y   i n   d ia g n o s is   i s   h ig h l y   r eq u ir ed .   W e  b eliev e  th at  o w i n g   to   t h e  co m p lica ted   f o r m   o f   th e  b r ain   M R I   i m a g e s ;  th er e  ar e  p o s s ib ilit ies  o f   p er f o r m i n g   i n ac cu r ate   f ea tu r e   e x tr ac tio n   th at   m a y   ca l l  f o r   f alse   alar m .   T h er ef o r e,   o w i n g   to   t h e  cr iticalit y   o f   th e  d is ea s e  co n d it io n ,   w e  c h o o s e  to   co n s id er   b r ain   MRI  i m a g e  as o u r   f ir s t c ase   s tu d y .   b.   Data s et  u s ed : M R - T I P   d atab ase.   c.   P r o ce s s   I n v o lv ed   i n   Desi g n   Me th o d o lo g y :  T h e  p r o p o s ed   s y s t e m   ta k e s   t h e  i n p u t  o f   B r ain   M R I   i m ag e  a n d   ap p lies   g r ad ien t  m a g n i tu d e  f o r   b etter   d ef in itio n   o f   p o s s ib le  ed g es  Fi g u r e  1 .   T h is   is   f o llo wed   b y   ap p l y i n g   w ater s h ed - b ased   tr an s f o r m ati o n   s ch e m e  f o r   ass i s ti n g   i n   b etter   s eg m e n tatio n   s ch e m e.   T h e  p r o ce s s ed   im a g e   is   f u r th er   m ar k ed   f o r   b o th   f o r eg r o u n d s   as  w e ll  as  a  b ac k g r o u n d .   Fi n all y ,   a  w ater s h ed   alg o r ith m   i s   ap p lied   to   p er f o r m   p r o p e r   s eg m e n tat i o n   o f   th e  f o r eg r o u n d   o b j ec t.  A   B a y e s ia n   Net w o r k   ( B N)   is   co n s tr u cted   alo n g   w it h   Dir ec ted   A c y clic  Gr ap h   ( DA G)   f o llo w ed   b y   h i s to g r a m   ca lc u latio n   a n d   r eg io n   m er g in g .   T h is   e n tire   p r o ce s s   s i g n i f ica n tl y   a s s i s ts   i n   ex tr ac ti n g   e n o u g h   in f o r m a tio n   ab o u t   t h e   n o r m al  a n d   ab n o r m al  co n d itio n   o f   an   o b j ec t.  T h is   s ta g e  r es u lt s   in   t h e  f o r m atio n   o f   f ea tu r e s   th at   ar e  f i n all y   s u b j ec ted   to   th e   s u p er v is ed   tr ain i n g   ca r r ied   o u t b y   A r ti f ici al  Neu r al  Net w o r k   ( A NN) .   Fin all y ,   th e  d etec tio n   p r o ce s s   is   ca r r ied   o u t  to   d etec t  th e   lo c atio n   o f   ca n ce r ,   an d   th e  s t u d y   o u tco m e  is   ass es s ed   u s i n g   co n v en t io n al  a cc u r ac y   p ar a m eter s ,   e. g . ,   T r u e/f alse -   p o s itiv e /n e g ati v e,   Se n s itiv it y ,   R ec all  r ate ,   Sp ec if icit y ,   P r ec is io n ,   F1 - Sco r e.   T h e  n ex t  s ec t io n   d is c u s s es   th e  alg o r it h m   i m p le m en tatio n   f o r   d ev e lo p in g   t h e   p r o p o s ed   d etec tio n   m ec h a n is m .       I n p u t   B r a i n   M R I   I m a g e G r a d i e n t   m a g n i t u d e W a t e r s h e d   T r a n s f o r m M a r k   F o r e g r o u n d R e m o v e   d a r k   S p o t s R e g i o n a l   M a x i m a   S u p e r i m p o s e M a r k   B a c k g r o u n d W a t e r s h e d ( S e g m e n t a t i o n ) C o n s t r u c t   D A G C o n s t r u c t   B N H i s t o g r a m   C a l c u l a t i o n R e g i o n   M e r g i n g E x t r a c t   F e a t u r e s A N N   T r a i n i n g A N N   D e t e c t i o n     Fig u r e  1 .   Me th o d o lo g y   ad o p ted   f o r   1 s t c ase  s tu d y       2.   AL G O RI T H M   I M P L E M E NT A T I O N     T h is   s ec tio n   d is c u s s es  t h e  al g o r ith m   t h at  p er f o r m s   id en t if ic atio n   o f   t h e  ca n ce r o u s   r eg io n   f o r   a  g iv e n   MRI  i m ag e  o f   a  b r ain .   T h e  al g o r ith m   tak e s   t h e  i n p u t i m a g e  I   th at  a f ter   p r o ce s s i n g   y ie ld s   to   th e  f i n al  i m a g e  I det   w it h   s u s p ec ted   ca n ce r o u s   r eg i o n s .   T h e  s ig n i f ican t step s   o f   t h e  alg o r ith m   ar e  as f o llo w 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:  2088 - 8708       A  n o ve l fra mewo r k  fo r   efficien t id en tifi ca tio n   o f b r a i n   ca n ce r   r eg io n   fr o m  b r a in   MRI   ( P a r va ti A n g a d i )   1413   Alg o rit h m   f o r  ca ncer   det ec t io n f ro m   bra in M RI i m a g e   I np ut : I   ( in p u t b r ain   MRI)   O utput : I d et  ( I m a g e  d etec ted   w it h   ca n ce r )   Sta rt   1 .   Ob tain 2 2 y x m I I g ,   w h er e  ( I x , I y ) =ϕ ( Δ I )   2 .   I ws μ ( g m )   3 .   I mf mr 1 ( s tr u ct ( f 1 (I o) ,  f 2 (I e )))   4 .   I ds mr 2 ( s tr u ct (I o ))   5 .   I rm f 3 ( α ( β(γ ( θ( s tr u ct( I mf ))))))   6 .   I mb f 4 ( β,  γ )   7 .   I si   μ ( m i n i m a( g m (I mb )))   8 .   C o n s tr u ct  I D A G , I BN   9 .   F o r   i=1 :m ax ( I si )   10.   h 1 =H [ I ( R ) ]   11. E nd   1 2 .   F o r   j = 1 :s ize( I DA G )   13.   c= B C /∑ ( ψ 1 + ψ 2 )   1 4 .   I rm f 5 (I BN ,   c)   1 5 .   E nd   1 6 .   I feat s tats ( I ( R ) )   1 7 .   A p p ly   ANN  tr ain i n g   ( I feat )   1 8 .   I det Use G T   f o r   ca n ce r   d e tectio n   E nd     T h e  s tep s   o f   th e   ab o v e  m en t io n ed   alg o r it h m   is   as  d i s cu s s ed   b elo w :  I n itial l y ,   th e   in p u t  i m a g e  I   u n d er g o e s   a  p r o ce s s in g   to   o b tain   g r ad ie n t  m ag n it u d e  g m   ( L i n e - 1 ) .   Fo r   th i s   p u r p o s e,   i m a g e  f ilter   ϕ   i s   ap p lied   to   th e  i m a g e  I   w h er e  a  So b el  o p er ato r   Δ   is   ap p lied   t o   ex tr ac t  I x   an d   I y .   T h e  n ex t  p ar t  o f   th e  alg o r it h m   is   to   ap p ly   th e   w ater s h ed   tr an s f o r m   μ   o n   t h e  ac co m p l is h ed   g r ad ie n t  m a g n i tu d e  g m   o f   i n p u t   i m ag e  ( L i n e - 2 )   in   o r d er   to   o b tain   th e  tr an s f o r m ed   i m a g e  I ws .   T h e  n e x t  s tep   o f   t h e  a lg o r ith m   i s   to   m ar k   t h e  f o r e g r o u n d   o f   a n   i m a g e   ( L in e - 3 ) .   Fo r   t h is   p u r p o s e  a  f u n ct io n   f 1   is   u s ed   f o r   o p en i n g   th e  i m a g e  m o r p h o lo g ical l y   a n d   a  f u n ctio n   f 2   is   u s ed   f o r   er o d in g   t h e  i m a g e   with   r esp ec t  to   th e  d is k   m o r p h o lo g ical  s tr u ctu r e  s t r u ct .   Fin a ll y ,   a  m et h o d   mr 1   is   u s ed   f o r   r ec o n s tr u cti n g   th e   m o r p h o lo g ical  f ac to r s   o f   a n   i m ag e  I   w it h   r e s p ec t  to   I e   i n   o r d er   to   o b tain   f in al l y   m ar k ed   i m ag e  I mf .   T h is   p r o ce s s   is   also   f o llo w ed   b y   r e m o v al  o f   th e  d ar k   s p o ts   b y   ap p l y in g   m o r p h o lo g ical   clo s in g   o p er ato r   mr 2   o n   I o   w it h   r esp ec t  to   th e  s tr u c tu r e   s tr u ct   ( L i n e - 4 ) .   T h e  n ex t  p ar t  o f   th e  alg o r ith m   p er f o r m s   d ilatio n   o p er atio n   θ   o n   f o r e g r o u n d   m ar k ed   i m a g e  I mf   w it h   r esp ec t  to   th e   s tr u ct u r e  s t r u ct   ( L in e - 5 ) .   T h is   o p er atio n   is   f u r t h er   s u cc ee d ed   b y   r ec o n s tr u c tio n   p r o ce s s   γ   ca r r ied   o u t  m o r p h o lo g i ca ll y   t h at  is   f u r t h er   en ca p s u lated   b y   f u n ctio n   f o r   co m p u tatio n   o f   co m p le m e n t  i m ag e  β .   Fin al l y ,   w e  ap p l y   m o r p h o lo g ical  f u n ctio n   o f   r eg io n   m ax i m a   f u n ctio n   α   an d   th is   i s   f u r th er   e n ca p s u lat ed   b y   th e   f u n ctio n   f 3   u s ed   f o r   s u p er i m p o s in g   t h e   f o r e g r o u n d   in   o r d er   to   o b tain   s u p er i m p o s ed   i m a g e  o f   r e g io n al   m ax i m a   I rm .   No w   t h e   alg o r it h m   ap p lies   a   p r in cip le  o f   b ac k g r o u n d   m ar k in g   a n d   f o r   t h is   i t   o b tain s   t h e  b in ar y   i m ag e  f r o m   th e  p r io r   ac co m p li s h ed   s tep s   u s i n g   th e  f u n ctio n   β a n d   γ   ( L i n e - 6 ) .     T h e  o b tain ed   i m a g e  is   th a n   e x p lo r ed   f o r   its   d is ta n ce   b et w e en   t w o   tr a n s f o r m ed   p o in t s   i n   th e  i m a g e   th at  is   f i n all y   f o llo w ed   b y   th e  o p er atio n   o f   th e  w ater s h ed   tr an s f o r m atio n   o p er ato r   f 4  ( L in e - 6 )   in   o r d er   to   o b tain   th e  i m a g e  w h er e  t h e  m ar k ed   b ac k g r o u n d   is   o b tain ed   I mb .   Af ter   o b tain in g   b o th   f o r eg r o u n d   an d   b ac k g r o u n d   i m a g e,   th e  n ex t  s tep   w ill  b e  to   ap p ly   t h e  p r o ce s s in g   f o r   in iti atin g   th e  s eg m e n tatio n   p r o ce s s .   Fo r   th i s   p u r p o s e,   in itial l y   th e  i m a g e  w ith   g r ad i en t  m a g n it u d e  g m   a n d   th e   co n ca ten a tio n   o f   b ac k g r o u n d   i m ag e   I mb   a n d   i m a g e   w it h   r e g io n al  m a x i m a  I rm   an d   ed g es  an d   t h i s   p r o ce s s in g   o f f e r s   s ec o n d   s ta g e  g r ad ien t  m a g n itu d e  f o llo w ed   b y   m i n i m a - b ased   o p er atio n   ( L i n e - 7 ) .   T h i s   o p er atio n   is   f u r t h e r   s u b j ec ted   to   w ater s h ed   al g o r ith m   μ   f o r   b etter   s eg m e n tatio n   p er f o r m an ce   in   o r d er   to   o b tain   th e  s e g m en ted   i m a g e  I si .   Fo r   b etter   co m p u ta tio n al  p er f o r m a n ce ,   w e  ap p l y   d ir ec t  ac y clic  g r ap h   I DA G   a n d   B ay e s ian   n et w o r k   I BN   in   o r d er   to   f u r th er   o p ti m ize  t h e  d etec tio n   p er f o r m a n ce   ( L in e - 8 ) .     T h e  m ec h an i s m   ap p lied   f o r   co n s tr u cti n g   D A G  a n d   B ay e s ia n   Net w o r k   is   as  f o llo w s :   T h e  f i r s t  s tep   in   co n s tr u ct io n   ac y clic   g r ap h   is   t o   g i v e  lab els   to   all  th e   r eg io n s   an d   in   o r d er   to   d o   th is   a   lo o p   is   cr ea ted   f o r   all   th e  p o s s ib le  v al u e  o f   lab els  ( ex tr ac ted   f r o m   w ater s h ed   tr an s f o r m )   w h er e  all  th e  r eg io n s   ar e  ex tr ac ted   alo n g   w it h   m o r p h o lo g ical  d ilatio n   o p er atio n   f r o m   w h er e  th e  u n iq u e  lab els  ar e  ex tr ac ted   lo g ical l y .   T h e  n ex t  s tep   is   to   ap p ly   a  p r o b ab ilis tic  g r a p h ical  m o d el,   i.e . ,   B a y e s ia n   n et w o r k   o n   o b tai n ed   d ir ec ted   ac y clic  g r ap h   co n ce r n i n g   s izes o f   t h e  n o d es.   T h e  n ex t  s tep   o f   th e  al g o r it h m   i s   to   p er f o r m   r e g io n   m er g in g   o p er atio n .   I n   o r d er   to   d o   s o ,   a  lo o p   is   cr ea ted   f o r   all  t h e  m a x i m u m   v al u es   o f   s eg m e n ted   i m a g e  I si   ( L i n e - 9 ) ,   w h er e  r eg io n s   R   ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 ,  A p r il   201 9   :   1 4 1 0   -   1417   1414   ch ec k ed   f o r   th e ir   eq u iv ale n c y   w it h   t h e  m a x i m u m   v al u es.  A   h is to g r a m   o p er ato r   H  is   th en   a p p lied   to   th e  im a g e   w it h   o n l y   r eg io n   i n f o r m atio n   t o   f i n all y   e x tr ac t  t h e  h is to g r a m   h 1   ( L i n e - 1 0 ) .   T h is   o p er atio n   i s   f u r t h er   f o llo w ed   u p   b y   co m p u ta tio n   o f   m er g ed   r eg io n s .   Fo r   th i s   p u r p o s e  a  lo o p   is   cr ea ted   f o r   all  th e  m a x i m u m   v al u es  o b tain ed   b y   f i n d i n g   th e   s ize  o f   d ir ec t  a c y clic  g r ap h ,   w h er e  all  t h e  co n n ec ted   co m p o n e n ts   f o r   ea ch   s eg m e n ts   ar e  f o u n d .   A  h i s to g r ap h   o f   t h e  c u r r en t   n o d e  is   o b tain ed   f o llo w e d   b y   t h e   co m p u ta tio n   o f   th e   B h attac h a r y a   C o e f f icie n t B C   ( L in e - 1 3 ) .   Fin all y ,   all  t h e  co n n ec ted   co m p o n en ts   c   is   co m p u ted   u s in g   a  s i m p le  m a th e m at ical  ex p r ess io n   th a t   u s e s   B a y esia n   n et w o r k   o n ce   ag ain   as  s h o w n   i n   L i n e - 1 4 .   T h is   p r o ce s s   r esu lt s   i n   I rm   t h at  is   a  f i n al  r eg io n   m er g i n g   i m a g e.   T h e  f u n ctio n   f 5   r ep r esen t s   r eg io n   m er g in g   o p er atio n   an d   t h e  v ar iab les  ψ 1  an d   ψ 2   r ep r esen t s   ce ll  w ith   1 x 1   d i m e n s io n   a n d   1 x   d i m en s io n   o f   al l  th e  c o n n ec ted   co m p o n e n ts   r e s p ec tiv el y .   T h i s   s tep   i s   f o llo w ed   b y   ex tr ac tio n   o f   s ta tis tical  f ea t u r es  s ta ts   o n   t h e  r eg io n s   o f   a n   i m a g e  i n   o r d er   to   o b tain   an   i m ag e  m atr i x   I feat   ( L i n e - 1 6 ) .   Fin all y ,   n eu r al  n et w o r k   i s   ap p lied   o n   th ese  f ea t u r es  ( L in e - 1 7 )   w h e r e  th e  g r o u n d   tr u t h   GT   im ag e s   w er e  u s ed   f o r   ass ess i n g   t h e  r eg io n s   t h at  ar e  p o s s ib l y   i n f ec ted   b y   ca n ce r   in   r esu lta n t  i m a g e  I det   ( L in e - 1 8 ) .   T h er ef o r e,   th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   i m p le m e n ts   v ar io u s   s m aller   s tep s   in   o r d er   to   f in a ll y   p er f o r m   d etec tio n   o f   ca n ce r o u s   p o r tio n s   f o r   a  g i v e n   MRI  i m a g e  o f   a  b r ain .   T h e  n ex t  s ec tio n   d is c u s s es a b o u t t h e  r es u lts   b ein g   o b tain ed       3.   RE SU L T S AN A L YS I S     T h is   s ec tio n   d is c u s s e s   t h e  r es u lt  b ei n g   o b tain ed   a f ter   i m p le m en tin g   th e  co n ce p t  w r itte n   i n   t h e  p r io r   s ec tio n .   T h e  co m p lete  a n al y s is   is   ca r r ied   o u t  o n   i m ag e s   o b tain ed   f r o m   MR - T I P   d ata b a s e  [ 3 1 ]   w h er e  t h e   d i m en s io n   o f   t h e  i m a g e s   ar e  a p p r o x im a tel y   6 1 8 x 6 3 0   w it h   t h e  o cc u p atio n   o f   3 6 . 2   KB   o f   m e m o r y .   T h e  v is u al   o u tco m es  o f   t h e  p r o p o s ed   s y s te m   ar e  s h o w n   in   Fi g u r e  2   w h er e  it  ca n   b e  s ee n   t h at   in p u t  i m ag e s   af ter   s u b j ec tin g   to   g r ad ien t  m a g n it u d e  lo s es  its   co n tr ast  a n d   h ig h li g h t s   f o r   ed g e - b ased   i n f o r m atio n   F ig u r e   2 ( b ) .   A p p l y in g   w ater s h ed   alg o r it h m   f u r t h er   ass i s ts   i n   an   e f f ec ti v e  s e g m e n tat io n   p r o ce s s   Fi g u r e  2 ( c)   an d   h en ce   it  h ig h li g h ts   all  t h e  p o s s ib le  co lo r s   f o r   th e  tr an s f o r m ed   i m a g e.   I n   th e  p r o ce s s   o f   s e g m en t,  it  w as   f o u n d   th a t   f o r eg r o u n d   m ar k i n g   Fi g u r e  2 ( d )   o f f er s   in ter n al  ch a n g e s   an d   n o t  m u c h   o n   s u p er f icia l  ch an g e s   f o llo w e d   b y   r eg io n   m er g i n g   Fi g u r e  2 ( e) .   A   clo s er   lo o k   in to   th e  r eg io n   m er g i n g   o p er atio n   in   Fi g u r e   2 ( e)   s h o w s   t h at  th e  s u s p ec ted   p o r tio n   o f   ca n ce r   co u ld   b e  lo ca ted   w ith in   t h e  r e g io n .   T h er ef o r e,   it  ca n   b e  s ai d   th at  tr u e  o u tco m e   s tar ts   co m in g   o n l y   a f ter   r eg io n   m er g i n g   o p er atio n .   F u r th er   i m p l y in g   t h e  d ir ec t  ac y clic  g r ap h   an d   B a y esia n   n et w o r k ,   th e  id e n ti f icatio n   p e r f o r m an ce   o f   t h e  ca n ce r o u s   r eg io n s   h as  tr e m en d o u s l y   i n cr ea s ed   as  w ell  as  it   o f f er s   b etter   in f er en ce   o f   t h e   o u tco m e  o f   t h e  p r o ce s s ed   i m ag e.   At  t h e  s a m e  ti m e,   all   th e  m i s s i n g   p ix el   ele m e n ts   ar e  s u cc es s f u ll y   h an d led   as  all  th e  en co d in g   is   ca r r ied   o u t  u s in g   B ay e s ia n   n et wo r k .   E v en   f r o m   t h e   ac cu r ac y   v ie w p o in t,  t h e  p r o p o s ed   s y s te m   o f f er s   h ig h l y   en h a n ce d   ac cu r ac y   lev el   a s   it  ca n   m iti g ate  t h e  p r o b lem   o f   o v er f itt in g   to   m a x i m ize   th e   o u tco m e  o f   id e n ti f i ca tio n .   Fi n all y ,   ap p l y in g   n e u r al  n et w o r k   tr ai n i n g   h as  f u r th er   o p ti m ized   th e  o u tc o m e   th e   ac cu r ac y   lev e l  o f   t h e  p r o p o s ed   s y s te m   w i th   th e  s h o r test   iter atio n   o f   t h e   lear n in g   p r o c ess .   T h e  co m p let e  o p tim iza tio n   w a s   ca r r ied   o u t u s i n g   d a m p ed   leas t sq u ar e  al g o r ith m .   Fo r   b etter   s tu d y   ef f ec t iv e n es s ,   w e  co m p ar e  th e  o u tco m e  o f   t h e  p r o p o s ed   s tu d y   w it h   th at  o f   Su p p o r t  Vec to r   Ma ch in e  ( SVM)   a n d   K - Nea r est  Ne ig h b o r   ( KNN)   alg o r ith m   t h at  is   f r eq u e n tl y   u s e d   in   ex is tin g   s y s te m   f o r   class i f icatio n   p u r p o s e.   T h e  n u m er ical  o u tco m e  is   s h o w n   i n   T ab le  1 .       T ab le  1 .   C o m p ar ativ e  An al y s i s   o f   E x i s ti n g   S y s te m   P a r a me t e r s   S V M   K N N   P r o p o se d   S y st e m   S e n si t i v i t y / R e c a l l   r a t e   0 . 4 5 7 2 1   0 . 3 2 8 7 2   0 . 6 5 3 0 2 4   S p e c i f i c i t y   0 . 9 7 6 9 5   0 . 9 3 7 8 6   0 . 9 9 9 9 4 8   P r e c i si o n   0 . 9 8 6 7 5   0 . 9 7 6 5 8   0 . 9 9 9 9 2 0   A c c u r a c y   9 5 %   9 3 %   9 9 %       T h e  o u tco m e  s h o w s   t h at  p r o p o s ed   s y s te m   u s i n g   n e u r al  n et w o r k   o f f er s   b etter   ac cu r ac y   a s   co m p ar ed   to   SVM  an d   KNN.   T h e  p r im e  r ea s o n   b eh in d   th i s   is   SVM   an d   KNN  o f f er s   h i g h er   co m p u tatio n al  p r o b le m   w h e n   it  co m e s   to   p er f o r m i n g   class i f icatio n   o f   i n cr ea s ed   s ize  o f   d ata.   Mo r eo v er ,   b o th   th e  alg o r ith m   p er f o r m s   o p tim izatio n   til l  a  th r es h o ld   v alu e  w h er ea s   in   n eu r al  n et w o r k   t h e  o p ti m izat io n   is   m o r e  ap p licab le  o n   m i n i m izatio n   o f   er r o r s .   T h is   w il l  m ea n   t h at  er r o r   m in i m izi n g   o p er atio n   i s   b etter   f o r   n e u r al  n et w o r k   i n   e v er y   asp ec t.  T h er ef o r e,   p r o p o s ed   s y s te m   w i ll  n eu r al  n et w o r k   o f f er s   e n h a n ce d   ac cu r ac y   as  co m p ar ed   to   e x is ti n g   s y s te m .           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:  2088 - 8708       A  n o ve l fra mewo r k  fo r   efficien t id en tifi ca tio n   o f b r a i n   ca n ce r   r eg io n   fr o m  b r a in   MRI   ( P a r va ti A n g a d i )   1415           ( a)     ( b )     ( c)             ( d )     ( e)     ( e)     Fig u r e  2 .   ( a)   I n p u t i m ag e ,  ( b )   Gr ad ien t  m a g n it u d e ,  (c )   W ater s h ed   t r an s f o r m ,  ( d )   Ma r k   f o r e g r o u n d ,    ( e ) .   R eg io n   m er g i n g ,  ( f )   Dete c tio n   o f   t u m o r       4.   CO NCLU SI O N     T h is   p ap er   h as  p r es en te d   a  s i m p le  an d   c o s t - ef f ec tiv e  t ec h n i q u e  f o r   en h an c in g   th e  ac cu r a c y   lev el  o f   b r ain   c an ce r   d e tec ti o n   u s in g   a  s er i es  o f   o p e r a ti o n s .   T h e  r ea s o n   b eh in d   its   co s t  ef f ec t iv en ess   is   b e ca u s e   n o n e   o f   th e  alg o r i th m s   u s ed   in   p r o p o s ed   s y s tem   co n s u m es  m ax i m u m   m e m o r y   o r   is   d e p en d en t  o n   h ig h er   n u m b er   o f   tr a in e d   d a tase t.  M o s t  s ig n if ic an tly ,   th e  r es p o n s e  tim e  o f   p r o p o s e d   s y s tem   is   v er y   less   as  co m p a r e d   t o   th e   ex is tin g   s y s te m .   T h e  p r o p o s e d   s y s te m   also   in tr o d u ce s   a  u n i q u e  m ec h an is m   to   p e r f o r m   s eg m en tatio n   w h er e  th e   im p o r t an ce   is   b e in g   s h ar e d   e q u ally   to   f o r   m ar k in g   b o th   f o r e g r o u n d   an d   b a ck g r o u n d .   Us ag e  o f   d ir ec t e d   ac y clic   g r a p h   as  w ell  as   B ay esian   Ne t w o r k   h as  ass is te d   t o   im p r o v e  t h e  ex t r ac ti o n   o f   u n iq u e  in f o r m ati o n   th at   w as  u s ed   f o r   c o n s t r u ctin g   f ea tu r es .   Fin al ly ,   s u ch   f ea tu r es  w h en   f ed   to   n eu r al  n etw o r k ,   w e  f in d   m u ch - en h an ce d   ac cu r a cy   p e r f o r m an ce .   T h e  co m p le te  a n aly s is   is   f o u n d   t o   o f f er   h ig h er   ac cu r a cy   lev el  in   c o n tr ast  t o   ex is tin g   m eth o d s .   Ou r   f u tu r e  w o r k   w il l  b e  to   co n tin u e  th e  p r esen ce   r ese ar ch   a n d   in clu d e  m o r e  c o m p lic ati o n s   in   d iag n o s is   u s in g   n o v el   o p t im izati o n   s ch em es .       RE F E RE NCES   [1 ]   A d e k u n le  M .   A d e si n a ,   T a r ik   T i h a n ,   C h r is ti n e   E .   F u ll e r ,   T i n a   Y o u n g   P o u ss a i n t ,   " A tl a s  o f   P e d ia tr ic  B ra i n   T u m o rs , "   S p r i n g e r ,   2 0 1 6 .   [2 ]   Jü rg   H o d le r,   Ra h e l  A .   K u b ik - H u c h ,   G u s tav   K .   v o n   S c h u lt h e s s,  " Dise a se s  o f   t h e   B ra i n ,   He a d   a n d   Ne c k ,   S p i n e   2016 - 2 0 1 9 :   D iag n o st ic   Im a g i n g , "   S p r i n g e r ,   2 0 1 6 .   [3 ]   A les sa n d r o   Cr im i,   B jo e r n   M e n z e ,   Os k a r  M a ier ,   M a u ric i o   Re y e s,  " Bra in les i o n :  G li o m a ,   M u lt i p le  S c l e ro si s ,   S tr o k e   a n d   T ra u m a ti c   B ra i n   I n j u r ies , "   S p ri n g e r ,   2 0 1 7 .   [4 ]   Ch ri st o p h e r   M .   C o l li n s ,   " El e c t r o m a g n e ti c s  i n   M a g n e ti c   Re s o n a n c e   Im a g i n g :  P h y s ica l   P ri n c i p les ,   Re la te d   A p p li c a t i o n s,   a n d   O n g o i n g   De v e l o p m e n ts, "   M o r g a n   &   Cl a y p o o l   P u b l is h e r s ,   2 0 1 6   [5 ]   S .   Ca o r si ,   A .   M a s sa ,   M .   P a s t o r i n o   a n d   A .   R o sa n i,   " M icr o w a v e   M e d i c a l  Im a g in g :  P o te n ti a l it ies   a n d   Lim it a t io n s  o f   a   S t o c h a st ic  O p t im iza t i o n   T e c h n i q u e , "   i n   I EE E  T r a n s a c t i o n s  o n   M i c r o w a v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l .   5 2 ,   n o .   8 ,   p p .   1 9 0 9 - 1 9 1 6 ,   A u g .   2 0 0 4 .   [6 ]   Riv k a   R.   C o le n ,   I m a g in g   o f   B ra i n   T u m o rs ,   " A n   Iss u e   o f   M a g n e ti c   Re s o n a n c e   Im a g in g   Cl i n ic s  o f   N o rt h   A m e rica , "   E - B o o k ,   E lse v ier   He a lt h   S c i e n c e s ,   2 0 1 6 .   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 .   2 ,  A p r il   201 9   :   1 4 1 0   -   1417   1416   [7 ]   S .   U .   A sw a th y ,   G .   G .   De v a   D h a s  a n d   S .   S .   K u m a r,   " A   S u rv e y   o n   D e tec t io n   o f   Br a i n   T u m o r  f r o m   M RI  Bra i n   Im a g e s , "   2 0 1 4   I n t e r n a t i o n a l  C o n f e re n c e   o n   C o n tr o l ,   I n s tr u m e n t a t i o n ,   C o mm u n ic a t i o n   a n d   Co mp u t a t i o n a l   T e c h n o l o g ies   ( ICC IC CT ) ,   Ka n y a k u m a ri ,   p p .   8 7 1 - 8 7 7 ,   2 0 1 4 .   [8 ]   Ro y a   Ba b a ie  A g h d a m ,   A ti e h   S a d a t  Ba y a t  G h ias i,   P a ra st o o   F a tem i,   Na z a n i n   S a d a t  Ha s h e m i ,  " C h a l le n g e s  i n   B ra i n   M a g n e t i c   R e s o n a n c e   Im a g e   S e g m e n tat i o n , "   Ame r ic a n   S c ie n t if ic  Res e a rc h   J o u r n a l  f o r  E n g i n e e r in g ,   tec h n o l o g y ,   a n d   S c ie n c e s,   v o l . 2 7 ( 1 ) ,   2 0 1 7 .   [9 ]   Iv a n a   De s p o t o v ić ,   Ba r t  G o o s se n s,  a n d   W il f r ie d   P h i li p s ,   " M R I  S e g m e n tat i o n   o f   t h e   H u m a n   Bra i n :   C h a ll e n g e s,  M e t h o d s ,   a n d   A p p l ica t i o n s , "   Co m p u t a ti o n a l  a n d   M a t h e m a t ic a l   M e t h o d s   i n   M e d ic i n e ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   V.  A n i t h a   a n d   S .   M u r u g a v a ll i ,   " Bra in   T u m o u r  Cl a ss if ica t i o n   u si n g   T w o - T ie r  Cla ss if ie r  w it h   A d a p ti v e   S e g m e n t a t i o n   T e c h n i q u e , "   i n   I ET   Co mp u ter   Vi s i o n ,   v o l.   1 0 ( 1 ) ,   p p .   9 - 17,   2 0 1 6 .   [1 1 ]   H.  Ba g h a e i   e t   a l . ,   " C o m p a ris o n   o f   Bra i n   P h a n t o m   L e si o n   Im a g in g   Ca p a b i li ty   o f   t h e   B ra i n   a n d   W h o l e - B o d y   M o d e s  o f   t h e   T ra n sf o rm a b le  H OT P ET   C a m e ra , "   i n   I E EE   T r a n s a c t io n s  o n   Nu c le a r  S c ie n c e ,   v o l.   5 8 ( 3 ) ,   p p .   7 3 0 - 7 3 5 ,   J u n   2 0 1 1 .   [1 2 ]   B.   Be d d a d   a n d   K .   Ha c h e m i ,   " Bra in   T u m o r   D e tec t i o n   b y   u s i n g   a   M o d if i e d   F C M   a n d   L e v e l  S e t  a l g o r it h m s , "   2016  4 t h   I n ter n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Co n tr o l  E n g i n e e r i n g   &   In f o r m a t io n   T e c h n o l o g y   ( C EI T ) ,   Ha m m a m e t,   p p .   1 - 5 ,   2 0 1 6 .   [1 3 ]   A .   De m irh a n ,   M .   T ö r ü   a n d   İ.   G ü ler ,   " S e g m e n ta ti o n   o f   T u m o r  a n d   E d e m a   A lo n g   W it h   H e a l t h y   T issu e s   o f   B ra i n   Us i n g   W a v e let s  a n d   Ne u r a l  Ne t w o rk s,"   i n   I EE E  J o u r n a l  o f  B i o me d ic a l  a n d   He a l t h   I n f o rm a t ics ,   v o l .   1 9 ( 4 ) ,   p p .   1451 - 1 4 5 8 ,   J u l  2 0 1 5 .   [1 4 ]   A .   Ha m a m c i,   N .   K u c u k ,   K .   Ka r a m a n ,   K .   E n g in   a n d   G .   U n a l,   " T u m o r - C u t :  S e g m e n ta ti o n   o f   Bra in   T u m o r s  o n   Co n tra st  E n h a n c e d   M R  Im a g e s  f o r  Ra d i o s u rg e ry   A p p li c a t i o n s,"   i n   I EE E  T r a n s a c t i o n s  o n   M e d ic a l   Ima g i n g ,   v o l.   31 ( 3 ),   p p .   7 9 0 - 8 0 4 ,   M a r   2012.   [1 5 ]   D.  Ha r i th a ,   " C o m p a r a t iv e   S t u d y   o n   Bra i n   T u m o r  De tec t io n   T e c h n i q u e s , "   2 0 1 6   I n ter n a t i o n a l  C o n fer e n c e   o n   S i g n a l   Pr o c e ss i n g ,   C o m m u n ic a ti o n ,   P o we r  a n d   Em b e d d e d   S y ste m   ( S CO PE S ) ,   P a ra lak h e m u n d i ,   O d i s h a ,   I n d ia,   p p .   1 3 8 7 - 1392 ,  2016 .   [1 6 ]   A .   Isla m ,   S .   M .   S .   R e z a   a n d   K .   M .   If tek h a r u d d in ,   " M u lt if ra c tal  T e x t u re   Est im a ti o n   f o r  De tec t io n   a n d   S e g m e n t a t i o n   o f   B ra in   T u m o rs , "   i n   I EE E  T r a n s a c ti o n s   o n   B i o me d ic a l   E n g i n e e r i n g ,   v o l.   6 0 ( 11 ) ,   p p .   3 2 0 4 - 3 2 1 5 ,   N o v   2 0 1 3 .   [1 7 ]   A .   R.   Ka v it h a ,   C.   C h e ll a m u t h u   a n d   K.   R u p a ,   " A n   Ef f icie n t  A p p r o a c h   f o r  B ra i n   T u m o u r  De tec t io n   Ba s e d   o n  M o d if ie d   Re g i o n   G ro w i n g   a n d   N e u r a l  Ne tw o rk   i n  M RI  Im a g e s , "   2 0 1 2   I n te r n a t i o n a l  C o n fer e n c e   o n   C o m p u ti n g ,   El e c tr o n ics   a n d   El e c tr ic a l  T e c h n o lo g ies   ( IC CE E T ) ,   Ku m a ra c o il ,   p p .   1 0 8 7 - 1 0 9 5 ,  2 0 1 2 .   [1 8 ]   S .   A .   Na g t o d e ,   B .   B.   P o t d u k h e   a n d   P .   M o r e y ,   " T w o   Dim e n s i o n a l   Disc re t e   W a v e le t  t ra n sf o rm   a n d   P r o b a b il is ti c   Ne u ra l   Ne tw o rk   u se d   f o r   Br a i n   T u m o r   De tec t i o n   a n d   C las s if ica ti o n , "   2 0 1 6   Fi ft h   I n ter n a t i o n a l   C o n fer e n c e   o n   Ec o - fri e n d ly   C o m p u ti n g   a n d   Co mm u n i c a ti o n   S y s tem s   ( IC ECC S ) ,   Bh o p a l ,   p p .   2 0 - 26 ,  2016 .   [1 9 ]   A .   Na n d i ,   " De tec t io n   o f   Hu m a n   Bra in   T u m o u r  u s i n g   M R I  Im a g e   S e g m e n ta ti o n   a n d   M o r p h o l o g ica l  Op e ra to rs , "   2 0 1 5   I E EE   I n ter n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u te r  G r a p h ics ,   V isi o n   a n d   I n f o rm a ti o n   S e c u r it y   ( CGV I S ) ,  Bh u b a n e sw a r ,   p p .   5 5 - 60 ,  2015 .   [2 0 ]   Z.   N ie  e t  a l . ,   " I n teg ra te d   T im e - Re s o lv e d   F l u o re sc e n c e   a n d   D if f u se   Re f lec ta n c e   S p e c t r o sc o p y   In str u m e n t  f o r  In tra o p e ra ti v e   De t e c t i o n   o f   Bra i n   T u m o r  M a rg i n , "   i n   I EE E  J o u r n a l   o f  S e lec te d   T o p ic s  i n   Q u a n t u m  E lec t r o n ics ,   v o l .   2 2 ( 3 ) ,   p p .   4 9 - 5 7 ,   M a y - J u n   2 0 1 6 .   [2 1 ]   U.  P e re z ,   E .   A ra n a ,   a n d   D.  M o ra tal ,   " B ra i n   M e tas tas e s   De tec t i o n   A lg o r it h m s  i n   M a g n e ti c   Re s o n a n c e   Im a g in g ,"   IE EE   L a t i n   Ame r ic a   T r a n s a c t i o n s ,   v o l.   1 4 ( 3 ) ,   p p . 1 1 0 9 - 1 1 1 4 ,   2 0 1 6 .   [2 2 ]   S .   A h d i   Re z a e ie h ,   A .   Zam a n i  a n d   A .   M .   A b b o s h ,   " 3 - D  W i d e b a n d   A n te n n a   f o r   He a d - Im a g in g   S y ste m   w it h   P e rf o rm a n c e   Ve r if ica ti o n   i n   B ra i n   T u m o r  De tec ti o n , "   i n   IE E E  A n te n n a s  a n d   W i re le ss   Pr o p a g a ti o n   L e tt e rs ,   v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   9 1 0 - 9 1 4 ,   2 0 1 5 .   [2 3 ]   S .   S a lw e ,   R.   Ra u t   a n d   P .   H a ja r e ,   " B ra i n   T u m o r  P i x e l s  De tec ti o n   u s i n g   A d a p ti v e   W a v e let   Ba se d   H is t o g ra m   T h re s h o l d i n g   a n d   F i n e   W i n d o w i n g , "   2 0 1 6   I n ter n a t i o n a l   C o n fe re n c e   o n   I n f o rm a ti o n   T e c h n o lo g y   ( I n C IT e )  -   T h e   Ne x t   Ge n e ra t i o n   IT   S u mm it   o n   t h e   T h e m e  -   I n t e r n e t   o f  T h i n g s:   C o n n e c t  y o u r W o r l d s ,   N o i d a ,   p p .   2 5 6 - 260 ,  2016 .   [2 4 ]   D.  S o m w a n s h i ,   A .   Ku m a r ,   P .   S h a rm a   a n d   D .   J o s h i ,   " A n   Ef f icie n t  B ra i n   T u m o r  De tec t i o n   f r o m   M RI  Im a g e s  u si n g   E n t ro p y   M e a su re s , "   2 0 1 6   I n t e r n a t io n a l  C o n fer e n c e   o n   Rec e n t  A d v a n c e s  a n d   I n n o v a t i o n s i n   E n g i n e e ri n g   ( IC RA IE ) ,  Ja i p u r ,   p p .   1 - 5 ,  2016 .   [2 5 ]   H.  S u ,   F .   Xi n g   a n d   L .   Ya n g ,   " Ro b u s t  Ce ll   De tec t i o n   o f   H is t o p a t h o l o g ica l   B ra i n   T u m o r  Im a g e s  Us in g   S p a rs e   Re c o n st r u c t i o n   a n d   A d a p ti v e   Di c ti o n a ry   S e lec ti o n , "   i n   IE E E  T r a n s a c ti o n s  o n   M e d ic a l   Im a g i n g ,   v o l .   3 5 ( 6 ) ,   p p .   1 5 7 5 - 1 5 8 6 ,   J u n   2 0 1 6 .   [2 6 ]   M .   M .   S u b a s h i n i  a n d   S .   K .   S a h o o ,   " Br a i n   T u m o u r  De te c t i o n   u s in g   P u l se   C o u p le d   Ne u ra l   Ne tw o rk   ( P CNN )  a n d   Ba c k   P r o p a g a t i o n   Ne tw o rk , "   I E T   C h e n n a i  3 rd   I n te r n a t i o n a l  o n   S u s t a i n a b l e   E n e r g y   a n d   In te ll i g e n t  S y ste ms   ( S EI S CON   2 0 1 2 ) ,   T ir u c h e n g o d e ,   p p .   1 - 6 ,  2 0 1 2 .   [2 7 ]   K.  S .   T h a ra   a n d   K .   Ja sm in e ,   " Bra i n   T u m o u r  D e tec t io n   i n   M R I  Im a g e s  u si n g   P NN   a n d   G RNN , "   2 0 1 6   In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   W ire les s  Co m mu n ic a t i o n s ,   S i g n a l  Pr o c e ss i n g   a n d   Ne tw o r k i n g   ( W iS PN E T ) ,   C h e n n a i ,   p p .   1 5 0 4 - 1510 ,  2016 .   [2 8 ]   T .   D.  Vis h n u m u r t h y ,   H.  S .   M o h a n a   a n d   V.  A .   M e s h r a m ,   " A u t o m a ti c   S e g m e n ta ti o n   o f   Bra i n   M RI  Im a g e s  a n d   T u m o r  De t e c t i o n   u s i n g   M o r p h o l o g i c a l   T e c h n i q u e s , "   2 0 1 6   I n te rn a t i o n a l   C o n fer e n c e   o n   El e c tr ic a l ,   El e c tr o n ics ,   Co mm u n ic a ti o n ,   C o m p u ter   a n d   O p t im iz a ti o n   T e c h n i q u e s   ( IC EE CC OT) ,   M y s u r u ,   I n d ia ,   p p .   6 - 11 ,  2016 .   [2 9 ]   H.  Z h a n g ,   B.   F ly n n ,   A .   T .   Er d o g a n   a n d   T .   A rsla n ,   " M ic r o w a v e   Im a g i n g   f o r  Bra i n   T u m o u r  De te c ti o n   u s i n g   a n   UW B  V iv a l d i  A n te n n a   a rra y , "   2 0 1 2   L o u g h b o r o u g h   An te n n a s  &   Pro p a g a t i o n   C o n f e re n c e   ( L AP C) ,   L o u g h b o r o u g h ,   p p .   1 - 4 ,  2 0 1 2 .   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:  2088 - 8708       A  n o ve l fra mewo r k  fo r   efficien t id en tifi ca tio n   o f b r a i n   ca n ce r   r eg io n   fr o m  b r a in   MRI   ( P a r va ti A n g a d i )   1417   [3 0 ]   P .   N .   A n g a d i  a n d   P .   K .   S rim a n i,   " DO DO R :  D u a l  O p ti m iza ti o n   f o r  De tec ti o n   o f   On c o l o g ic a l  Re g i o n   i n   Ra d i o l o g ica l  Im a g e , "   2 0 1 5   I n t e r n a t i o n a l  C o n fer e n c e   o n   E me r g i n g   Res e a rc h   in   El e c tr o n ics ,   C o m p u t e r  S c ie n c e   a n d   T e c h n o l o g y   ( IC ER EC T ) ,   M a n d y a ,   p p .   1 9 8 - 203 ,   2015 .   [3 1 ]   “ Bra i n   M R I” ,   h tt p :/ /w w w . m r - ti p . c o m /se rv 1 . p h p ? ty p e = d b 1 & d b s= Br a i n % 2 0 M R I ,   Re t ri e v e d   o n   1 5 th   J u l y ,   2 0 1 7 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        Pa r v a ti  A n g a d i ,   is  a   re se a rc h   sc h o lar  o f   Ra y a las e e m a   Un iv e rsit y   h a v in g   2 0   y e a rs  o f  In d u stry   a n d   T e a c h in g   Ex p e rien c e .   S h e   h a s  p u b li s h e d   o v e r  2 0   p a p e rs  h e r  a re a   o f   in tere st  f o c u se s  m a in l y   o n   A u to m a ti o n .           Dr .   M   Na g e n d r a ,   is  p ro f e ss o r  a n d   HO D  a t  D e p a rt m e n t  o f  Co m p u ter  S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   S . K.  Un iv e rsity .   He   h a s   a   ri c h   a c a d e m ic   e x p e rien c e   o f  o v e r  2 8   y e a r s.  His  a re a s   o f  in tere st  a r e   Co m p u ter  Ne t w o rk s  a n d   S o f tw a re   En g in e e rin g .   He   is  a n   a u th o r   o f   o v e r   2 0   p u b li c a ti o n s  a n d   h e   m e n to re d   6   P h . D  st u d e n ts .   He   h a s  b e e n   tea c h in g   v a riet y   o f   p a p e rs  in   Co m p u ter  S c ien c e   f o r  M CA  a n d   M . S c   (CS )  c o u rse s  a t  De p t  o f   Co m p u ter  S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   S . K.  Un iv e rsit y ,   A n a n tp u ra m u         Dr .   H a n u m a n th a p p a   M ,   is   p r o f e ss o r  a t  De p a rtm e n t  o f   Co m p u ter   S c ien c e ,   Ba n g a lo re   Un iv e rsity .   Ha v in g   1 8   y e a rs   o f   t e a c h in g ,   a d m in istratio n   a n d   i n d u stry   e x p e rien c e .   His  re se a rc h   f o c u se s  o n   In f o rm a ti o n   re tri e v a l,   Da ta  m in i n g ,   Ne tw o rk   se c u rit y   a n d   Na tu ra l  lan g u a g e   p ro c e ss in g .   He   is  a u th o r  o f   5   b o o k s  a n d   o v e r  9 5   p u b li c a ti o n s.  He   h a s  a d ju d ica ted   n e a rl y   5 0   P h . D  a n d   M . P h il   t h e sis.   He   h a s m a n y   d isti n c ti o n s co n f e rre d .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.