I n t ern a t i o n a l   J o u rn a l   o f   A d v a n ces   i n   A p p l i ed   S ci en ces   ( I J A A S )   V o l .   7 ,   N o .   1 ,   M ar ch   20 1 8 ,   pp .  78 ~ 85   I S S N 225 2 - 88 14 ,   D OI 10. 115 91 /ij a a s . v7 . i 1 . p p 78 - 85             78       Jo u r n al   h om e pa ge h t t p : / / i a e s co r e . c o m/ o n l i n e / i n d e x . p h p / I J A A S   SL I C  Supe r pi xe l   B a s e d Sel f  O r ga n i z i ng  M aps  A l gori t hm f or   Se g m e nt a t i o n o f  M i cr oarr ay  I mag es     D ur g a   P r a s a d   K o ndi s e t t y 1 ,   M o ha m m e A l i   H us s a i n 2 ,     1 D e pt .   o f   C om put e r   S c i e nc e ,   B ha r a t hi ar   U n i v e r s i t y ,   T a m i l n a d u ,   I n d i a   2 D e pt .   o f   C om put e r   S c i e nc e   &   E ngi ne e r i ng ,   K L   U n i v e rs i t y ,   Vi j a y a w a d a ,   A P ,   I n d i a       A rt i cl I n f o     A BS TR A C   Ar t i c l e   h i s t o r y :   R ecei v ed   Ju n   9 ,   201 7   Re v i s e d   J a 13 ,   201 8   A ccep t e d   F e 16 ,   2 01 8       W e  c a n f i n d t he  s im ul t a ne o us  m oni t or i n g of  t h ou s a n ds  o f  ge ne s  i n   p ar al l el  M i cr o ar r ay  t ech n o l o g y .  A s   p e r  t h es e m ea s u r em en t s ,   m i c r oa r r a y   t e c hn ol o gy  ha ve   p r o ve n po we r f ul   i n ge ne  e xp r e s s i o n   pr of i l i n g f or  di s c o ve r i n ne w   t y pe s  of   di s e a s e s  a n d f or   p r e d i c t i ng t he   t y pe  of  a   di s e a s e .  G r i d di n g,  I nt e ns i t y  e xt r a c t i on,   E n ha nc e m e nt  a n d   S eg m en t at i o n  ar e i m p o r t an t  s t ep s  i n   m i cr o ar r ay  i m ag e an al y s i s .  T h i s   p a p e r   g i v e s  s i m p l e  l i n e a r  i t e r a t i v e  c l u s t e r i n g  ( S L I C )   b a s e d  s e l f   or ga ni z i ng m a ps  ( S O M )  a l g or i t hm  f or  s e g m e nt a t i on o f   m i c ro a rra y   i m ag e.  T h e cl u s t er s  o f   p i x el s   w h i c h  s h ar e s i m i l ar  f eat u r es   ar e cal l ed   S u pe r pi xe l s ,  t h us  t he y  c a n   be  us e d a s  m i d - l ev el  u n i t s   t o  d ecr eas t h c om put a t i ona l  c os t   i n m a ny  vi s i on  a p pl i c a t i ons .  T h e  p r o p os e d   a l g o r i t h m  u t i l i z e s  s u p e r p i x e l s  a s  c l u s t e r i n g  o b j e c t s  i n s t e a d  o f   p i x e l s .   T he   qua l i t a t i v e  a n d q ua nt i t a t i ve  a na l y s i s  s ho w s  t ha t  t he  pr o pos e m e t hod p r o d uc e s   be t t e r   s e gm e nt a t i on q ua l i t y   t ha n k - m ean s ,  f u zzy  c - m e a ns   a n s e l f   o r ga ni z i n m a ps   c l us t e r i n m e t ho ds .   Ke y wo r d :   E m pi r i c a l   m ode   de c om pos i t i on   I m ag S e g m e n t a t i o n   M i cr o ar r ay   I m ag es   S e l f   or ga ni z i ng   m a ps   S i m p l e   l i n e a r   i t e r a t i v e   c l u s t e r i n g   Copy r i ght  ©  201 8   Ins t i t ut e  o f   A d v anc e d  E ngi n e e r i ng and S c i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   C or r e s po n di n A u t h or :   D ur ga   P r a s a d   K ond is e tty ,     R es ear ch   S c h o l ar ,     D ep t .   o f   C o m p u t er   S ci en ce,   B h ar at h i ar   U n i v er s i t y ,   T am i l n ad u ,   I n d i a.   E m a i l :   d p k o n d i s e t t y @ g m a i l . c o m .       1.   I N T R O D U C T I O N     T h e m o s t  p o w er f u l  t o o l  i n  m o l ecu l ar   g e n et i cs  f o r  b i o m ed i cal  r es ear c h  i s  M i cr o ar r ay ,  w h i ch  al l o w s   pa r a l l e l  a na l y s i s  of  t he  e x p r e s s i on l e ve l  o f  t ho us a nds  o f   ge ne s .  T he  m os t  i m por t a nt   a s pe c t  i n m i c r oa r r a e xpe r i m e nt  i s  im a ge  a na l y s i s .  T he  a na l y s i s  of   o ut p ut  o f  i m a g e  i s  a   m a t r i x  c o n s i s t i n g   o f  i n t e n s i t y  m e a s u r e   o f   e a c h s p ot  i n  t he  i m a ge .  T hi s  i s   de n ot e s   g e ne  e x pr e s s i on  r a t i o  ( t r a ns c r i pt i on  a bu n da n c e )   be t w e e n c ont r o l   s a m pl e s  f or  t h e  c or r e s po n di n g ge ne  a nd t he  ge ne  t e s t .    T h e  ne ga t i ve  e x p r e s s i o n i n di c a t e s  u nde r - ex p r e s s ion  w hi l e   pos i t i ve   e xp r e s s i on i n d i c a t e s  t he  o ve r - e x pr e s s i o be t w e e n t he  c ont r ol  a nd  t r e a t m e nt  ge ne s .  T he  m a i n   c om pone nt s  i n   m i c r oa r r a y  i m a ge  a na l y s i s  a r e  l oc a l i z a t i on ,  s e gm e nt a t ion a n d s pot   q ua nt i f i c a t i o n [ 1] .  T h e   m ai n  ap p l i cat i o n s  o f  m i cr o ar r ay  t ech n ol o gy   a r e  Ge ne   di s c o ve r y ,  D r u g di s c o ve r y ,   Di s e a s e  di a g nos i s ,   T o x i co l o g i cal   r es ear ch   et [ 2 ] .   T h e   m i cr o ar r a y   i m ag an al y s i s   i s   s h o w n   i n   f i g u r 1 .               R a 16 b i t   D N mi cr o a r r a y  i ma g e   I m a g e   E nha nc e m e n t   Se g m e n t a t i o n   O ut pu t :   S p ot   M et r i cs   G r i ddi ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       SL I C   S u pe r pi x e l   B as e Se l f   O r ga ni z i n M a p s   A l g or i t h f or   S e g m e n ta tion…    ( D u r ga   P r as a K ond is e tty )   79   F i g u r e   1 :   A n a l y s i s   o M i c ro a r ra y   Im a g e   T h m i cr o ar r a y   i m ag es   i s   d i f f i cu l t   t as k   as   t h f l u o r es ce n c o f   t he   gl a s s   s l i de   a dds   n oi s e   f l oo r   t t he   m i cr o ar r ay  i m ag e   [ 3]  [ 18] .  T he  pr oc e s s i n g of  t he  m i c r oa r r a y  im a ge  r e q ui r e s  n oi s e  s u pp r e s s i on  w i t h m ini m a l   r e d uc t i o of  s pot  e d ge  i nf or m a t i on t ha t   de r i ve s  t he  s e gm e nt a t i on  p r oc e s s .  T hi s   pa p e r   d es c r i b es   r ed u c e  t h noi s e   i n  m i cr o ar r ay  i m ag es  u s i n g   E m p i r i c a l   M ode  De c om pos i t i o n   [E M D ] m e t h o d .   T he  B E M D  m e t ho [5 de c om pos e s  t h e  im a ge  i nt o s e ve r a l   I nt r i ns i c  M ode  F unc t i o ns   [ I M F ] ,  i whi c h t he  f i r s t  f u nc t i o n i s  t h e  hi g h   f r e que nc y  c om po ne nt ,  s e c o nd  f unc t i o ne xt   hi g f r e que nc y  c o m pone nt  a n d s o n;  t he  l a s t  f u nc t i o de n ot e s   t he  l ow  f r e q ue nc y  c om pone n t .  T he   m e a n  f i l t e r   i s  a ppl i e onl y  t o t h e  f e w f i r s t  hi g h f r e que nc y  c om p one nt s   l e a vi ng t he  l o w  f r e q ue nc y  c om pone nt s ,  a s  t he  hi g h f r e q ue nc y  c om pon e nt s  c o nt a i n n oi s e .  T he  i m a ge  i s   r eco n s t r uc t e by  c om bi ni ng  t he  f i l t e r e hi g h f r e q ue nc y  c om pone nt s  a n d l o w  f r e q ue n c y  c om pone nt s .   A ft e r   noi s e   r e m ova l ,   s e gm e nt a t i on,   Ex p r e ssi o n   r a t i o   an d   gr idd ing   c a l c u l a t i o n s   a r e   t he   i m por t a nt   t a s ks   i a n a l y s i s   o f   m i cr o ar r a y   i m a g e .   A ny   n oi s e   i t he   m i c r oa r r a y   im a ge   w i l l   a f f e c t   t h e   s u b s e q u e n t   a n a l y s i s   [6 ].   I n t he   pr o pos e d l i t e r a t ur e  o f   m a ny   m i c r oa r r a y  i m a ge  s e gm e nt a t i on a p pr oa c he s  ha ve   F i x ed  ci r cl s e gm e nt a t i on [ 7 ] ,  A da pt i ve   c i r cl e S eg m en t at i o n  T ec h n i q u e [ 8 ],   S e e de d r e gi o gr ow i ng m e t hods   [ 9]  a n c l u s t e r i n g   a l g o r i t h m s   [ 1 0 ]   a r e   t he   m e t hods   t ha t   de a l   wi t m i c r oa r r a y   i m a ge   s e gm e nt a t i on  p r o bl e m .   T hi s   pa pe r   m ai n l y  f o cu s es  o n  cl u s t er i n g  al g o r i t h m s .  T h es e al g o r i t h m s   h av e t h e a d v an t ag es  t h at  t h ey  ar e n o t  r es t r i ct ed  t o   a p ar t i cu l a r  s p o t  s i ze an d  s h ap e,   d o e s  n o t   r eq u i r e  a n i ni t i a l  s t a t e  of  pi x e l s  a nd  n o ne e d o f   pos t   pr oc e s s i ng .     T he s e  a l go r i t h m s  ha ve  be e de ve l ope ba s e on  t he  i nf or m a t i on a b out  t he  i nt e ns i t i e s  o f  t he  pi xe l s  o nl y  ( o n e   fe a t u re ).   In  t h i s  p a p e r,   S L I C  s up e r  pi xe l  ba s e d s e l f  o r ga ni z i ng m a ps   c l us t e r i ng a l go r i t hm   i s  pr o p os e d .   T h q u a l i t a t i v e   a n d   q u a n t i t a t i v e   r e s u l t s   s h o w   t h a t   p r op os e m e t h od   h as   s eg m e n t ed   t h i m ag b et t er   t h an   k - m ean s ,   f u zzy   c - m e a ns   a nd   s e l f   o r ga ni z i ng  m a ps   c l us t e r i ng   a l g or i t h m s .       2.   BI - D I M E NS I O NA L  E MP I R I C A L   M O DE   D E C O MP O S I T I O N - D W TH R ES H O LD I N G   ME T H O D   E m pi r i c a l   m ode  de c om pos i t i on   [1 1 ]  i s  a   s i gna l   pr oc e s s i n g m e t hod t ha t  no n de s t r uc t i ve l y  f r a gm e nt s   a n y no n - l i ne a r   a nd n on - s t a t i o n a r y  s i g n a l  i n t o  o s c i l l a t o r y  f u n c t i o n s   b y  m e a n s   o f  a  m e c h a n i s m  c a l l e d  s h i f t i n g   p r o ces s .  T h es e  f u n ct i o n s  ar cal l ed  I n t r i n s i c M ode  F u nc t i o ns  ( I M F ) ,  a nd  i t  s a t i s f i e s  t w o  p r o p e r t i e s ,  ( i ) t h e   num be r   o f   z e r o   c r os s i ngs   a nd  e xt r e m a   poi nt s   s ho u l be   e q u a l   or   di f f e r   by   one .   ( i i )   S y m m et r i en v el o p es   ( zer o   m e a n)  i nt e r pr e t  by  l oc a l  m a xi m a  a nd m i nim a  [ 1 2 ] .  T he  s i gna l  a f t e r   d e c om pos i t i on  us i n g   E MD  i s  n o n - de s t r uc t i ve  m e a ns  t ha t  t he   or i gi na l  s i g na l  c a n be   obt a i ne by  a d di n g t he  I M F s  a n d r e s i d ue .  T he  f i r s t  I M F  i s  a   hi g f r e que nc y  c om pone nt  a n d t he  s u bs e q ue nt  I M F s  c o nt a i n f r om  ne xt  hi gh  f r e q ue nc y  t o t he  l o w  f r e q ue nc y   c om pone nt s .   T he   s hi f t i n pr o c e s s   u s e to   obta in   I MF s   on   a   2 - D   s i g n al   ( i m ag e)   i s   s u m m ar i zed   as   f o l l o w s :   a)   L et  I ( x , y )  b e a M i cr o ar r ay  i m ag e u s e d  f o r  E M D  d ec o m p o s i t i o n .  F i n d  al l  l o cal  m ax i m a a n d  l o cal  m i n i m p o i n ts  in  I ( x, y) .   b)   U p pe r  e nve l op e  U p( x, y )  i s  c r e a t e d by  i nt e r pol a t i n g t h e  m a xi m a  poi n ts  a n d low e r  e nv e lo p e   L w( x, y)  i s   cr eat ed   b y   i n t e r p o l a t i n g   m i n i m a   p o i n t s .   T h e   c u b i c   s p l i n e   i n t e r p o l a t i o n   m e t h o d   fo r   i n t e r p o l a t i o n   i s   car r i ed   out   a s :     c)   C om put e   t he   m e a o f   l o w e r   a nd   u p pe r   e n ve l ope s   de n ot e by   M e a n ( x , y ) .     ( (, ) (, ) ) (, ) 2 U p xy L w xy M e a n x y + =             ( 1)   d)   T h i s   m e a n   s i g n a l   i s   s u b t r a c t e d   f r o m   t h e   i n p u t   s i g n a l .     (, ) (, ) (, ) Sub x y I x y M e an x y =               ( 2)   e)   I f   S u b ( x , y )   s a t i s f i e s   t h e   I M F   p r o p e r t i e s ,   t h e n   a n   I M F   i s   o b t a i n e d   .     (, ) (, ) i IMF x y S u b x y =               ( 3)   f)   S u b t r a c t   t h e   e x t r a c t e d   I M F   f r o m  t h e   i n p u t   s i g n a l .   N o w   t h e   v a l u e   o I ( x , y i s       (, ) (, ) (, ) i I xy I xy I M F xy =               ( 4)   R e pe a t   t he   a b o ve   s t e ps   ( b )   t o   ( f )   f o r   t he   ge ne r a t i on   o f   ne xt   I M F s .     g)   T hi s   pr oc e s s   i s  r e pe a t e u nt i l   I ( x, y )   d oe s   n ot   ha ve   m a xim a   or   m i nim a   poi nt s   t c r e a t e   e nv e l ope s .     O r i gi na l   I m a ge   c a be   r e c ons t r uc t e by   i n ve r s e   E M gi ve n   by     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   1 ,   M a r ch   2 018   7   85   80     1 (, ) (, ) (, ) n i i I xy I M F xy r e s xy = = +             ( 5)     T he   m e c ha ni s m   of   de - n o i s i n g   u s i n g   BE M D - D W T   i s   s u m m ar i zed   as   f o l l o w s   a.   A pp ly  2 - D   E M f o n o i s y   m i c ro a rra y   t o   o b t a i n   IM F i   (i = 1 ,   2 ,   k ).   T h e   k t h   IM F   i s   c a l l e d   re s idu e .   b.   T he   f i r s t  i nt r i ns i c  m ode  f u n c t i on  ( I M F 1)   c ont a i n s   hi g f r e que nc y  c o m pone nt s  a n d  i t  i s  s ui t a bl e  f o r   de n oi s i n g.   T hi s   I M F i s   de no i s e w i t m e a n   f i l t e r .   T hi s   de - noi s e I M F i s   r e pr e s e nt e d   w i t D N I M F 1 .   c.   T he   de noi s e d   i m a ge   i s   r e c on s t r uc t e d   by   t he   s um m a t i on  o f   D N I MF 1   a n r e m a i ni ng  I M F s   gi ve by     2 1 k i i R I D N IMF IMF = = +               ( 6)     w he r e   R I   i s   t he   r e c ons t r uc t e ba n a n t he   f l ow   di a gr a m   o f   B E M D - D W T   f i l t e r i n g   i s   s h o w n   i n   f i g u r e           F i gure  2:  F l ow   D i a gra m  of B E M D - m e a n fi l t e ri ng m e t hod       3.   M I C R O AR R A Y   I MA G E   G R I D D I N G   T he  p r oc e s s  o f  di vi di ng t he   m i c r oa r r a y  i m a ge  i nt o bl o c ks  ( s ub - gr i d d i ng )  a nd e a c h  bl oc k a ga i n   di vi de d i nt o s ub - bl oc ks  ( s p o t - d e t e c t i o n )  i s   c a l l e d  G r i d d i n g .  T h e   f i n a l  s u b - bl oc k c ont a i ns  a  s i ng le  s po t a nd   ha vi ng  o nl y  t w r e gi ons  s pot   a nd  ba c k gr o un d.   E xi s t i n g a l g or i t hm s  f o r   gr i ddi ng  a r e  s e m i - au t o m at i c i n  n at u r e   r e q ui r i n s e ve r a l   pa r a m e t e r s   s uc h   a s   s i z e   o f   s pot ,   n um be r   of   r ows   o f   s p ot s ,   n um be r   o f   c ol um ns   of   s pot   e t c .   I t h i s   p a p e r ,   a   f u l l y   a u t o m a t i c   gr i d di n a l g or i t hm   de s i gne i n   [ 13]   i s   us e f o r   s ub - g r i d di n a nd   s pot - d et ect i o n . .       4.   S LI C   S U P E R P I X ELS   S i m p l e   l i n e a r   i t e r a t i v e   c l u s t e r i n g   ( S L I C)   i s   a n   a d a p t i o n   o f   k - m e a ns   f o r   S u p e r pi xe l   ge ne r a t i on,   wi t h   t wo  i m por t a nt   di s t i nc t i ons :   i )   t he   n um be r   of   d i s t a n c e   c a l c u l a t i o n s   i n   t h e   o p t i m i z a t i o n   i s   d r a m a t i c a l l y   r e d u c e d   by   l im i t i ng  t he   s e a r c h   s pa c e   t o   a   r e gi o pr o po r t i ona l   t t he   S upe r pi xe l   s i z e .   T hi s   r e d uc e s   t h e   c om pl e xi t y   t be   l i ne a r   i n  t he   n u m be r   of   pi xe l s   N   a nd  i n de pe n de nt   o f   t he   n u m be r   of   s u pe r p i xe l s   k .   i i )   A   w e i g h t e d   d i s t a n c e   m e a s ur e   c om bi ne s   c ol o r   a nd   s pa t i a l  pr o xi m i ty ,   w hi l e   s i m ul ta ne o us l y   pr ovi di n c ont r ol   o v e r   t he   s i z e   a nd   c om pa c t ne s s   o f  t he   s u pe r pi xe l s .   T he   a l go r i t hm   of   S L I C   s upe r pi xe l s   ge ne r a t i on   i s   gi ve be l ow   [ 14] .   1.   I n i t i a l i z e   p   i n i t i a l   c l u s t e r   c e n t e r s   i n   C =   [ k ,   x ,   y ,   r ,   s ]   T   b y   s a m p l i n g   p i x e l s   a t   r e g u l a r   g r i d   s t e p s   S .   2.   F o r   g en e r at i o n   o f   eq u al   s i zed   s u p er   p i x el s   t h g r i i nt e r v a l   S   i s   gi ve by   S=   p N   3.   S e t   l a b e l  k ( j ) = - f o r   e a c pi xe l   j.   4.   4.   S e t   d i s t a n c e   d ( j )   =         fo e a c h   p i x e l   j .   5.   F o r   eac h   cl u s t e r   ce n t er   C   d o   6.   F or   e a c pi xe l   i n   a   2S   2S   r e gi on   a r ou n C   d   7.   C o m p u t t h d i s t an ce  D   b et w een   C   a n d   j .   8.   T he  di s t a nc e  D  de pe n ds   on  pi xe l s  c ol o r  ( c ol o r  pr o xi m ity )  a nd  pi xe l  p os i t i on  ( s pa t i a l  pr oxi m i ty ) ,  w ho s e   va l ue s  i s   k n ow n.   T he   va l ue   of   D    i s   gi ve by       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       SL I C   S u pe r pi x e l   B as e Se l f   O r ga ni z i n M a p s   A l g or i t h f or   S e g m e n ta tion…    ( D u r ga   P r as a K ond is e tty )   81             ( 7)     T h e  m a x i m u m   s p a t i a l   di s t a nc e  e xpe c t e d w i t hi n a  gi ve n c l us t e r  s h o ul d c or r e s po n d t o t he  s a m pl i ng  i n t e r v a l ,  N S  =   S .     D e t e r m i n i n g  t h e  m a x i m u m  c o l o r  d i s t a n c e  N c   i s  n o t  s o  s t r a i g h t f o r w a r d ,  a s  c o l o r   d i s t a n c e s   c a va r y   s i gni f i c a nt l y   f r om   c l us t e r   t c l u s t e r   a nd   i m a ge   t i m a ge .     T he   va l ue   of   N c   i t he   r a nge   f r om   [ 1,   4 0] .   9.   i D   <   d (i )   t h e n   s e t   d (i )= D   a n d   k (i )= p   g o   t o   6 .   1 0.   G o t o   5 ,   t h s a m p r o ces s   f o r   each   cl u s t er   1 1.   C om put e   ne c l us t e r   c e nt e r s .   1 2.   T h cl u s t er i n g   an d   u p d at i n g   p r o ces s es   a r r e p eat ed   u n t i l   p r e d ef i n ed   n u m b er   o f   i t er at i o n   i s   ac h i ev e d .   T h e   S L I C  a l g or i t h m  c a n ge ne r a t e  c om pa c t  a nd  ne a r l y  u ni f o r m  s upe r pi x e l s  w i t h a  l ow  c om put a t i o na l   ove r he a d .       5.   F U ZZY   C - M E AN S   CL U S T E R I NG   AL G O R I T H M   T h e   F CM   a l g o r i t h m   f o r   s e g m e n t a t i o n   o f   m i c r o a r r a y   i m a ge   i s   de s c r i be be l ow   [ 15 ]:   1.   T a ke   r a n d om l K   i ni t i a l   c l us t e r s   f r om   t he   m *n  i m a ge   pi xe l s .   2.   I n i t i a l i z e   m e m b e r s h i p   m a t r i x   u ij   w i t va l ue   i r a n ge  0  t a nd   va l ue   of   m = 2.     A s s i g n  e a c h  p i x e l   t o  t h e  c l u s t e r  Cj  { j = 1 , 2 , . . K }  i f  i t  s a t i s f i e s  t h e  f o l l o w i n g  c o n d i t i o n   [ D ( .  ,  . ) ]   i s  t h e   E u cl i d ea n   d i s t an ce  m eas u r b et w een   t w o   v al u es .     ( , ) ( , ) , 1 , 2 , ..., mm ij i j iq i q u DI C u DI C q K jq <=           ( 8)     T h n e w   m e m b er s h i p   an d   cl u s t er   cen t r o i d   v al u es   as   cal c u l at ed   as       1 1 1 1 ,1 (, ) () ( ,) ik K ik m j jk u f or i K DC I DC I = = ≤≤   1 ^ 1 n m ij j j j n m ij j uI C u = = =   ( 9)                         3.   Co n t i n u e   2 - u nt i l   e a c pi xe l   i s   a s s i g ne d  t t he   m a xim u m   m e m be r s hi c l us t e r   [ 16] .       6.   S LI C   S U P E R P I X EL  BA S E D   SO M   C L U ST E R I N G   A L G O R I T H M   T he  S L I C  a l go r i t hm  ge ne r a t e s  s upe r pi xe l s   w hi c h a r e   us e d i n o ur   c l us t e r i n g a l g or i t hm .  T he   s up e r pi xe l s  a r e  ge n e r a t e d  ba s e on t he  c ol or  s i m i l a r i ty  a nd  p r o xi m it y  in t he  i m a ge  p l a ne .  T he  a l g o r i t h m   de pe n ds  o t w o   va l ue s  N S   a n d N c ,   t he  hi g he r   va l ue  of   N S   c o r r e s p on ds  t o m or e  r e gul a r  a nd   gr i d - l i k e   S up e r p i x el  s t r u ct u r e an d  l o w er  v al u e o f   N c  cap t u r es  m o r e i m ag e d et ai l s .  T h e S L I C  S u p er p i x el   b as e d  S O M   c l u s t e r i n g   a l g o r i t h m   i s   g i v e n   b e l o w :   1.   C ol l e c t   ne c e s s a r y   i nf o r m a ti on  of   s u pe r pi xe l s   by   ge ne r a t e   t he   s u pe r pi xe l s   r e p r e s e nt a t i on  of   o r i gi na l   i m a ge .   2.   I n i t i a l i z e   c l u s t e r   c e nt r oi ds   v i ,   i = 1 ,   . . .   ,   C .   3.   T he   o bje c t i ve   f unc t i o F   i s   gi ve n   by             ( 10 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   1 ,   M a r ch   2 018   7   85   82   4.   T he   m e m be r s h i va l ue s     ui   i s   u pd a t e gi ve by             ( 11 )     Wh e re   γ j   i s   t h e   num be r   of   pi xe l s   i s upe r pi xe l   s j ,   u ij   d e n ot e s   t he   m e m be r s hi o f   s u pe r pi xe l   s j   t t he   i t h   c l u s t e r .   Q   i s   t h e   n um be r   of   s u pe r pi xe l s   i i m a ge s   a nd     ξ j   i s   t h e   av er a g co l o r   va l ue  o f   s upe r pi xe l   s j ,     N j   s t a n d s   f o r   t h e   s e t   o f   ne i g hb or i ng   s u pe r pi x e l s   t ha t   a r e   a d j a c e nt   t sj   a nd     NR   i s   t h e   c a r d i n a l i t y   o f   N j .     | | · | |   is   a   n or m   m e tr ic ,   de n ot i ng   E uc l i de a di s t a nc e   b e t w e e n   p i x e l s   a n d   c l u s t e r i n g   c e nt r oi ds .     T he   pa r a m e t e r  m  i s  a  we i ght i ng e x po ne nt  o n e a c S O M   m e m be r s hi p a nd  de t e r m i ne s  t he  a m ount   o f   s e l f   m a p p i n g   o f   t h e   r e s u l t i n g   c l a s s i f i c a t i o n .   5.   T he     c l us t e r   c e nt r oi ds   vi   i s   u p da t e gi ve by           ( 12 )     6.   R e pe a t s   S t e ps   t 4 ,   un til  | | V n e w - Vo ld | | <   ε .       7.   E X P ER I M EN TA R ES U L TS   Q u a n t i t a t i v e  A n a l y s i s :  Q u a n t i t a t i v e  a n a l y s i s  i s  a  n u m e r i c a l l y  o r i e n t e d  p r o c e d u r e  t o  f i g u r e   o u t  t h e   pe r f o r m a nc e   of   a l gor i t hm s   w i tho ut   a ny   h um a e r r or .   T he   M e a S q ua r e   E r r or   ( M S E )   [ 1 7]   i s   s i g n i f i c a n t  m e t r i c   t o va l i da t e  t he   qua l i t y  o f  i m a ge .   I t  m e a s ur e s  t he  s qua r e  e r r or   be t w e e pi x e l s  of  t he   or i gi na l  a n d t he  r e s ul t a nt   i m ag es .   Q u a l i t a t i v e  A n a l y s i s :   T he  pr op os e d c l us t e r i ng a l g or i t hm   i s  pe r f or m e d on t w o m i c r oa r r a y  im a ge s   dr a w f r om   t h e   s t a nda r d   m i c r o a r r ay   d at a b a s co r r es p o n d s   t o   b r eas t   cat e g o ry   a   C GH   t u m o t i s s u e   [1 8 ] .   I m a g e   1 c o ns i s t s  of  a  t ot a l  of  38 80 8 pi xe l s  a n d I m a ge  2 c ons i s t s  of  64 8 80  pi xe l s .   Gr i ddi n g i s  pe r f o r m e d on t he   i np ut  im a ge s  by  t he   m e t hod p r o p os e d i n  [ 1 3] ,  t o s e g m e nt  t he  im a ge   i n t o  co m p ar t m en t s ,  w h er e each   c om pa r tm e nt   is   ha vi ng  onl y   one   s p ot   r e gi o a n ba c k gr o un d.   T he   g r i d d i ng  o ut put   i s   s ho w i f i g u r e   3.   A f t e r   gr i ddi ng t he  i m a ge  i nt o c o m pa r tm e nt s ,  s uc h t ha t  e a c c om pa r tm e nt  i s  ha vi n g s i n gl e  s p ot  a n ba c kg r ou n d,   c om pa r tm e nt  no  1 f r om   im a ge  1 a n d c o m pa r tm e nt  no 12  f r om  im a ge  2 a r e  e xt r a c t e d.  S upe r pi x e l s  a r e   ge ne r a t e f o r  t he s e  t w o c om pa r t m e nt s  us i n g S L I C  a nd s e gm e nt e d us i n g  S L I C  ba s e d S O M  a l go r i t hm .  T he   S u pe r pi xe l   ge n e r a t i on   a n s e g m e nt a t i on  i s   s h ow i f i g ur e   3 .   Th e   M S i [ 1 8 ]   m a t h e m a t i c a l l y   d e f i n e d   a s       MS E   =         | | v i - c j| | 2                 ( 13 )     W he r e   N  i s  t h e  t ot a l  num be r  of   pi xe l s  i n a n i m a ge  a nd  x i  i s  t he  pi xe l   w hi c h be l on gs  t o t he   jt h   c l u s t e r .  T h e   l o w e r  d i f f e r e n ce b et w een  t h e r es u l t an t  an d  t h e o r i g i n al  i m ag e r ef l ect s  t h at  al l  t h e d at a i n  t h e r eg i o n  ar e   l oc a t e d ne a r  t o i t s  c e nt r e .   T a bl e  1 s ho w s  t he  q ua nt i t a t i ve  e va l ua t i o ns   o f  c l us t e r i ng a l go r i t hm s .  T he   r e s ul t s   c o n f i r m  t h a t  S L I C b a s e d  S O M  a l gor i t hm  pr o d uc e s  t he  l o w e s t  M S E  va l ue  f or  s e gm e nt i ng t he  m i c r oa r r a y   i m ag e.               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       SL I C   S u pe r pi x e l   B as e Se l f   O r ga ni z i n M a p s   A l g or i t h f or   S e g m e n ta tion…    ( D u r ga   P r as a K ond is e tty )   83   I m ag 1   G r i dde I m a ge         I m ag 2     G r i dde I m a ge         C om pa r tm e nt   N o   1   i i m a ge   1     S u pe r pi xe l s         C om pa r tm e nt   N o   1 2   i n   i m ag 2     S u pe r pi xe l s         S eg m en t ed   I m ag e   C om pa r tm e nt   N 1     S eg m en t ed   I m ag C om pa r tm e nt   N 1 2         F i gu r e  3:   S u pe r   pi xe l   ba s e d   S O M   s e gm e nt a ti on               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   1 ,   M a r ch   2 018   7   85   84   T a b l e  1 :   M S E   V al u es     M e t hod    C o m pa r t m e nt   No  1   C o m pa r t m e nt   N o 12   K - me a n s   96. 4   93. 6   Fu zzy  c - me a n s   93. 1   89. 4   Self  o r g an izin g   m a p s     84. 7   80. 9   S LIC  S O M   82. 8   77. 4       8.   C O N L U SI O N S   M i c r oa r r a y  t e c hn ol o gy  i s  us e d f or   pa r a l l e l  a na l y s i s  of   ge n e  e xp r e s s i o n r a t i o of   di f f e r e nt  ge ne s  i a   s i ngl e  e x pe r i m e nt .  T he  a na l y s i s  of  m i c r oa r r a y  im a ge  i s  done  wi t h s e gm e nt a t i on,  i nf or m a t i on e xt r a c t i o n a n gr i ddi ng .  T he   t r a ns c r i pt i o n a bu n da nc e   be t w e e n t w o   ge ne s  un de r  e x pe r i m e nt  i s  t he  e x pr e s s i o n r a t i of  e a c h   a nd  e ve r y  ge n e  s p ot .  C l us t e r i n g a l g or i t hm s  ha ve   be e u s e f o r  m i c r oa r r a y  i m a ge  s e gm e nt a t i on w i t h a n   ad v a n t ag e t h at  t h ey  ar e n o t  r es t r i ct ed  t o  a p ar t i cu l ar  s i ze an d  s h a p e f o r  t h e s p o t s .  T h i s  p ap e r  d es c r i b e s S LI C   ba s e d s e l f   or g a ni z i ng  m a ps  c l us t e r i n g a l g o r i t hm  f or  s e g m e nt a t i on o f   m i c r oa r r a y  i m a ge .  S p ot  i nf o r m a ti on  i nc l ude s  t he  c a l c ul a t i on o f  E x pr e s s i o n R a t i o i n t he  r e gi o of  e ve r y  ge ne   s pot   on t he  m ic r oa r r a y  i m a ge .  T h e   ex p r es s i o n - r at i o  m eas u r es  t h e  t r an s c r i pt i o n a bu n da nc e  be t w e e n t he  t wo  s a m pl e  ge ne s .  T he  p r op os e d m e t ho pe r f o r m s   be t t e r   n oi s e   s up p r e s s i on  a n pr o duc e s   be t t e r   s e gm e nt a t i on  r e s ul t s .       R EF ER E N C ES   [1]   J . H a ri ki ra n ,  A . R a ghu,  D r. P . V . L a ks hm i ,  D r. R. K i r a n K um a r,  “ E dge  D e t e c t i on us i n g M a t he m a t i c a l   M orphol o gy  f or   G ri ddi ng of M i c roa rra y  Im a ge ,   Int e r nat i onal   J o ur nal  of  A dv anc e d R e s e ar c h i Com put e r  Sc i e n c e ,  V ol um e  3,  N o   2,  pp . 172 - 176,    A pri l  2012.   [2]   J .H ar i k i r an , D r . P .V .L ak s h m i , D r .R .K i r an   K um a r,  “ F a s t  Cl us t e ri ng A l gori t hm s  f or S e gm e nt a t i on  of M i c roa rr a y   I m ag es ”,  In t e r na t i onal   J our nal  o f  Sc i e nt i f i c   &  E n gi ne e r i ng  R e s e a r c h ,  V ol um e  5 ,  I s s ue  10,  pp  569 - 574,  2014 .   [3]   Bogda n S m ol ka ,  e t . a l .  “ U l t ra fa s t  T e c hni qu e  of Im pul s i ve  N oi s e   Re m ova l  w i t h A ppl i c a t i on t o M i c roa rra y  Im a ge   De - noi s i ng” ,   ICI A R  2005 ,   L N CS  3656,  pp .  990 9 97,  2005 .  S pri ng e r - V e rl a g  Be r l i n  H e i de l be rg  200 5.   [4]   H ar a S t ef an o u et . al . “ M i cr o ar r a y  I m ag e D en o i s i n g  U s i n g  a  T w o - St a g e   M ul t i re s ol ut i on T e c hni que ,  2007  I EEE  Int e r nat i onal  Co nf e r e nc e  on  B i o i nf or m at i c s  and  B i om e di c i ne .   [5]   L a ks hm a na  P ha ne e ndra  M a gul u ri ,   e t . a l ,  “ BE M D  w i t h Cl us t e ri ng A l gori t hm  f or S e gm e nt a t i o n of M i c ro a rr a y   I m ag e”,  Int e r nat i onal  J our nal  of  E l e c t r oni c s  Com m uni c at i on and Com put e r  E ngi ne e r i ng   V ol um e  4,  Is s ue  2,  IS S N :   2278 4209 2013 .   [6]   J . H a ri ki ra n ,  D . R a m a kri s hna ,  B . A vi na s h,  D r. P . V . L a ks hm i ,  D r. R. K i ra n K um a r,  “ A  N e w  M e t hod of G ri ddi ng  for  S pot  D e t e c t i on  i n M i c roa rr a y  Im a ge s ,   Com put e r  E ngi n e e r i ng  an d Int e l l i g e nt  Sy s t e m s V ol  5 ,  N o 3 ,  pp . 25 - 33,  2014   [7]     M . E i s e n ,  S c a nA l y z e  U s e r’s  m a nua l ,  1999,   [8]   J . Buhl e r,   T . Id e k e r a nd D . H a y no r,  “ D a ppl e : Im pr ove d T e c hni que s  for F i ndi ng s pot s  on D M A  M i c roa rra y   Im a ge s ,   T ech . R ep .  U W T R  2 0 0 0 - 08 - 05,   U ni ve rs i t y  of  W a s hi ngt on,  2000.   [9]   F ra nk Y .  S hi h a nd S ho uxi a n Che ng,  “ A ut om a t i c  s e e de d re gi on g row i ng for c ol or i m a ge  s e gm e nt a t i on” ,  0262 - 8856/   2005.   [10]   A l i aa S aad  E l - G a w a d y ,  e t . a l .  “ S e gm e nt a t i on of Com pl e m e nt a r y  D N A  M i c roa rra y   Im a ge s  us i ng M a rke r - Cont ro l l e d   W at er s h ed  T ech n i q u e” Int e r nat i onal  J our nal  of  Com put e r   A ppl i c at i ons   (0975     8887) V ol um e  110    N o.  12 ,   J a nua r y  2015 .   [11]   J .H ar i k i r an , e t . al . “ M u l t i p l e F e at u r e F u zz y  C - m e a ns  Cl us t e ri ng A l gori t hm  for S e gm e nt a t i on of M i c roa rra y   i m a ge ,   IA E S In t e r nat i on al  J our nal  of  E l e c t r i c al  and Com put e r  E ng i ne e r i n g ,  V ol .  5 ,  N o.  5,   pp.  1045 - 1053 ,  2015.   [12]   J .H ar i k i r an  e t . al . “ F u zz y  C - m e a ns  w i t h Bi - di m e ns i ona l  e m pi ri c a l  M ode  de c om pos i t i on for  s e gm e nt a t i on o f   M i c roa rra y  Im a ge ,   Int e r nat i on al  J our nal  of  Co m put e r  Sc i e nc e   Is s ue s ,  vol um e   9,  Is s ue  5 ,  N um be r 3,  pp. 273 - 27 9,   2012.   [13]   J .H ar i k i r an , B .A vi na s h,  D r. P . V . L a ks hm i ,  D r. R. K i ra nkum a r,  “ A ut om a t i c  G ri dd i ng M e t hod for  m i c roa rra y  i m a g e s ,   J our nal  of  T he or e t i c al  and  A pp l i e d Inf or m at i on  T e c hnol og y ,  vol u m e  65,  N um be 1,  pp . 235 - 241,  2 014.   [14]   Ra dha kri s hna  A c ha nt a  e t . a l . S L I C S upe rpi xe l s  Com pa re d t o s t a e - of - t he - a r t  S upe r pi xe l  M e t hods ,   J o ur nal  of  L at e x   C la s s  File s ,  V ol   6,  N o.  1,  D e c e m be r 2011.   [15]   H a m i dre z a  S a be rka ri ,  e t . a l .    F ul l y  A ut om a t e d  Com pl e m e nt a ry  D N A  M i c roa rra y  S e gm e nt a t i o n us i ng a  N ove l   F u z zy b a s e d A l gori t hm ,   IE E E  T r ans ac t i ons  on  Inf or m at i on T e c hnol ogy   in  Bio m e d ic in e ,  V ol  5,  Is s ue  3,   J ul - Se p   2015.   [16]   L ui s  Rue d a  a nd  V i d y a  V i d y a dh a ra n,  “ A  H i l l - c l i m bi ng A pproa c h for A ut om a t i c  G ri ddi ng of  c D N A  M i c roa rr a y   I m ag es ”,  IA E S I nt e r nat i onal   J ou r nal  of  E l e c t r i c a l  and Com put e r  E ngi ne e r i ng ,  v ol um e  4,  N o 6,   D e c e m be r 2014,   pp. 923 - 930.   [17]   B. S a i c h a nda n a  e t . a l .  “ H y p e rs pe c t ra l  Im a ge  Cl a s s i fi c a t i on us i ng G e ne t i c  A l gori t h m  a ft e r V i s ua l i z a t i on us i ng Im a g e   F us i on” ,   Int e r nat i onal   J our nal  o f  Com put e r  Sc i e n c e   A nd T e c hnol o gy ,  V ol um e  7,  N o.  2 ,  J une  2016,   pp. 2229 - 4333.   [18]   D urga  P ra s a d K ondi s e t t y ,  D r.  M oha m m e d A l i  H us s a i n.  “ A  Re vi e w  on M i c ro a rra y   Im a ge  S e gm e n t a t i on  M e t hods ,   Int e r nat i onal  J o ur nal  of  Com put e r  Sc i e nc e  and  I nf or m at i on Se c u r i t y  ( IJ CSIS) ,  V ol .  14 ,  N o .  12 ,  D e c e m be r 2016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       SL I C   S u pe r pi x e l   B as e Se l f   O r ga ni z i n M a p s   A l g or i t h f or   S e g m e n ta tion…    ( D u r ga   P r as a K ond is e tty )   85   [19]   K om a ng A ri a na ,  e t . a l . ,  “ Col or Im a ge  S e gm e nt a t i on us i ng K ohone n S O M ”,  Int e r nat i onal  J our n al  of  E ngi n e e r i n g   and  T e c hnol og y  ( IJ E T ) ,  V ol .  6,   N o.  2,  D e c e m be r 2014.   [20]   K ri s t of V a n L a e rhove n.  e t . a l ,   Com bi ni ng t he  S e l f - O rga ni z i n g M a p a nd K - M e a ns  Cl us t e ri ng for O n - l i n Cl a s s i fi c a t i on  of  S e ns or D a t a ,   I nt e r nat i onal  J ou r nal  of  Com pu t e r  Sc i e n c e  and  In f or m at i on Se c ur i t y  ( IJ CSIS) ,  V o l 14,  N o.  12,  D e c e m be r 2001.   [21]   M . N . M .  S a p,  e t . a l , .  “ H y bri d S e l f O rga ni z i ng  M a p for O ve rl a ppi ng Cl us t e rs ,   Int e r nat i onal  J our nal  of  Si gnal   P r oc e s s i ng,   Im age  P r oc e s s i ng a nd P at t e r n R e c o gni t i on ,  V ol .  14 ,  N o.  12 ,   D e c e m be r 2016.   [22]   J a nne  N i kki l ,   e t . a l , .  “ A na l y s i s  a n d vi s ua l i z a t i on o f ge ne  e xpre s s i o n da t a  us i ng S O M ,  N e ura l  N e t w orks  15 (2002)  953 966 V ol .  14 ,  N o.  12,  D e c e m be r 2002.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.