I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   7 ,   No .   4 ,   Dec em b er   201 8 ,   p p .   334 ~ 3 4 6   I SS N:  2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j aa s . v 7 . i4 . p p 3 3 4 - 346       334       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ o n lin e/in d ex . p h p /I J A A S   Ea rly  Det ec tion o H ig h Blo o d P res sure a nd Diab e tic   Retinopa thy o R etinal F u ndus  I ma g es Using  CBRI R Ba sed  o Lifting Wa v ele ts       S.S.Ta da s a re S.S. P a w a r   De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   T e lec o m m u n ica ti o n   En g in e e rin g ,   B h a ra ti   Vid y a p e e th ’s Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ko l h a p u r ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   23 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u n   9 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J u l 2 6 ,   2 0 1 8       In   th is  p a p e w e   p re se n a   li f ti n g   w a v e let  b a se d   CBRIR   i m a g e   re tri e v a s y ste m   th a u se s co lo a n d   tex tu re   a s v isu a f e a tu re s to   d e sc rib e   th e   c o n ten o a   re ti n a f u n d u im a g e s.  Ou c o n tri b u ti o n   is  o f   th re e   d irec ti o n s.  F i r st,  we   u se   li f ti n g   wa v e l e ts  9 /7   f o r   lo ss y   a n d   S P L 5 /3   f o lo ss les to   e x trac tex tu re   f e a tu re f ro m   a rb it ra r y   sh a p e d   re ti n a f u n d u re g io n se p a ra ted   f ro m   a n   im a g e   to   in c re a se   th e   s y ste m   e ffe c ti v e n e ss .   T h is  p ro c e ss   is   p e rf o r m e d   o ff li n e   b e f o re   q u e ry   p ro c e ss in g ,   th e re f o re   to   a n sw e r   a   q u e r y   o u r   s y ste m   d o e n o t   n e e d   to   se a rc h   th e   e n t ire  d a tab a s e   im a g e s;  in ste a d   ju st  a   n u m b e o f   si m il a r   c las t y p e   p a ti e n ima g e a re   r e q u ired   to   b e   se a rc h e d   f o im a g e   sim il a rit y .   T h ird ,   to   f u rth e in c re a se   th e   re tr iev a a c c u ra c y   o f   o u s y ste m ,   w e   c o m b in e   th e   re g io n   b a se d   f e a tu re e x trac t e d   f ro m   i m a g e   re g io n s,  w it h   g lo b a f e a tu re s   e x trac ted   f ro m   th e   w h o le  i m a g e ,   w h ich   a re   tex tu re   u sin g   li f ti n g   wa v e let  a n d   HSV   c o lo h isto g ra m s.  Ou p ro p o se d   s y ste m   h a th e   a d v a n ta g e   o in c re a sin g   th e   re tri e v a a c c u ra c y   a n d   d e c re a sin g   th e   re tri e v a ti m e .   T h e   e x p e rim e n tal   e v a lu a ti o n   o f   th e   sy ste m   is  b a se d   o n   a   d b 1   o n li n e   re ti n a f u n d u c o lo r   im a g e   d a tab a se .   F ro m   th e   e x p e ri m e n tal  re su lt s,  it   is  e v id e n th a o u sy st e m   p e rf o r m sig n i f ica n tl y   b e tt e a c c u ra c y   a c o m p a re d   w it h   trad it io n a wa v e l e t   b a se d   sy ste m s.   In   o u sim u latio n   a n a ly sis,  w e   p ro v id e   a   c o m p a riso n   b e tw e e n   re tri e v a re su lt b a se d   o n   f e a tu re e x tr a c ted   f ro m   th e   w h o le  ima g e   u sin g   lo ss les 5 /3   li f ti n g   w a v e let  a n d   f e a tu re e x trac t e d   u sin g   lo ss les 9 /7   l if ti n g   w a v e let  a n d   u sin g   trad it io n a w a v e let.   T h e   re su lt d e m o n stra te  th a e a c h   t y p e   o f   f e a tu re   is  e ffe c ti v e   f o a   p a rti c u lar  ty p e   o f   d ise a se   o f   re ti n a f u n d u im a g e s   a c c o rd in g   to   it se m a n ti c   c o n ten t s,  a n d   u si n g   lo ss les 5 /3   l if ti n g   w a v e let  o th e m   g iv e s   b e tt e re tri e v a re s u lt f o a l m o st  a ll   se m a n ti c   c las se a n d   o u t p e rf o rm   4 - 1 0 %   m o re   a c c u ra c y   th a n   trad it i o n a w a v e let.   K ey w o r d :   C o n te n t B ased   R eti n al  I m a g R etr iev al   Hae m o r r h ag e s   L i f ti n g   W a v elet,   E x u d ates   Mic r o an eu r y s m s   R eti n a   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o 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 rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   S.S.T ad asar e   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   T elec o m m u n icatio n   E n g in ee r in g ,   B h ar ati  Vid y ap ee th s   C o lle g o f   E n g in ee r i n g ,   Ko lh ap u r ,   I n d ia .   E m ail:  s s . tad asar e@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N       Diab etes  h a s   b ec o m o n o f   t h r ap id l y   i n cr ea s i n g   h ea lth   t h r ea ts   w o r ld w id [ 2 1 ] .   On l y   i n   Fi n la n d ,   th er ar 3 0   0 0 0   p eo p le  d iag n o s ed   to   th e   t y p 1   m at u r it y   o n s et  d iab etes  i n   t h y o u n g ,   an d   2 0 0   0 0 0   p eo p le   d iag n o s ed   to   th t y p 2   laten t   au to i m m u n d iab etes  in   ad u l ts   [ 4 ] .   I n   ad d itio n ,   th cu r r en t   esti m ate  p r ed icts   th at  t h er ar 5 0   0 0 0   u n d iag n o s ed   p atien ts   [ 4 ] .   P r o p e r   an d   ea r l y   tr ea t m e n o f   d iab etes  i s   co s ef f ec ti v s i n ce   th i m p l icatio n s   o f   p o o r   o r   late  tr ea t m en ar v er y   ex p e n s i v e.   I n   Fin la n d ,   d iab etes  co s ts   an n u all y   5 0 5   m i llio n   eu r o s   f o r   t h Fi n n is h   h ea lt h   c ar e,   an d   9 0 o f   th ca r co s t   ar is es  f r o m   tr ea ti n g   th co m p l icatio n s   o f   d iab etes  [ 5 ] .   T h ese  alar m i n g   f ac ts   p r o m o te   th e   s t u d y   o f   a u to m at ic  d iag n o s is   m et h o d s   f o r   s c r ee n in g   o v er   lar g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J AA   I SS N:  2 2 5 2 - 8814     E a r ly  Dete ctio n   o f H ig h   B lo o d   P r ess u r a n d   Dia b etic  R etin o p a th o n   R etin a l F u n d u s   ( S . S . Ta d a s a r e )   335   p o p u latio n s .   F u n d u s   i m ag in g   h as  an   i m p o r tan r o le  in   d i ab etes  m o n i to r in g   s in ce   o cc u r r en ce s   o f   r eti n al   ab n o r m alitie s   ar co m m o n   an d   th eir   co n s eq u en ce s   s er io u s .   Ho w e v er ,   s in ce   t h e y f u n d u s   i s   s e n s it iv to   v asc u lar   d is ea s es,  f u n d u s   i m a g in g   is   al s o   co n s id er ed   as  c an d id ate  f o r   n o n - in v a s iv s c r e en in g .   T h s u cc es s   o f   th i s   t y p e   o f   s cr ee n i n g   ap p r o ac h   d ep en d s   o n   ac c u r ate  f u n d u s   i m ag e   ca p tu r e,   an d   e s p ec iall y   o n   ac c u r ate  a n d   r eliab le  i m ag p r o ce s s i n g   alg o r ith m s   f o r   d etec tin g   t h ab n o r m alitie s .   Nu m er o u s   a lg o r it h m s   h a v b ee n   p r o p o s ed   f o r   f u n d u s   i m a g e   a n al y s i s   b y   m a n y   r esear c h   g r o u p s   [ 1 3 ,   6 ,   2 5 ,   1 5 ,   an d   1 8 ] .   Ho w e v er ,   i is   i m p o s s ib le  to   j u d g th ac cu r ac y   a n d   r eliab ilit y   o f   t h a p p r o ac h es  b ec au s th er ex i s ts   n o   co m m o n l y   ac c ep ted   an d   r ep r esen tativ f u n d u s   i m a g d ata   b ase  an d   e v al u a tio n   p r o to co l.  W ith   w id el y   ac ce p ted   p r o to co l,  it  w o u ld   b p o s s ib le  to   e v al u at th m at u r it y   a n d   s tate - of - t h e - ar o f   th e   cu r r e n t   m et h o d s ,   i.e . ,   p r o d u ce   th ac h iev ed   s e n s it iv i t y   a n d   s elec tiv i t y   r ates.   Fo r   ex a m p le,   co m m o n l y   ac ce p ted   s tr ict   g u id eli n e s   f o r   t h ev al u atio n   o f   b io m etr ic  a u t h en t icatio n   m et h o d s ,   s u c h   a s   th FERET   an d   B A N C A   p r o to co ls   f o r   f ac e   r ec o g n itio n   m e th o d s   [ 1 6 ,   2 ] ,   h av e n ab led   th e   r a p id   p r o g r ess   in   t h at  f ield ,   a n d   th s a m e   ca n   b ex p ec ted   in   m ed ical  i m a g p r o ce s s i n g   r elate d   to   d iab etic  r etin o p ath y   d etec tio n .     T h m ai n   co n tr ib u tio n   o f   t h is   w o r k   is   to   r ep o r p u b licly   av ailab le  d iab etic  r etin o p ath y   d atab ase,   co n tain i n g   th g r o u n d   tr u t h   co llected   f r o m   s e v er al  ex p er ts   an d   s tr ict  ev al u atio n   u s in g   p r o p o s ed   w o r k   o f   C B R I R .   T h is   p r o v id es  th m ea n s   f o r   th r eliab le  ev al u at i o n   o f   au to m at ic  m et h o d s   f o r   d etec tin g   d iab etic   r etin o p ath y .       2.   DIAB E T I R E T I NO P AT H Y   I n   th q u alit y   1   d iab etes,  t h i n s u li n   co n ce p i n   t h p an cr ea s   is   p er p etu all y   d a m a g ed ,   w h er ea s   in   th e   q u alit y   2   d iab etes,  th h ig h er   an i m al  is   ab y s s   f r o m   in cr ea s e d   in ter v en tio n   to   in s u l in .   T h h u m o r   2   d iab etes  is   b o r n   w ith   i n f ec tio n ,   f o r   all  th at  f u r t h er m o r d ea r   to   g r an ted   o n   ce r tain   ter m s   p h y s ical  r ea ctio n   an d   k n o w led g [ 2 1 ] .   T h d iab et es  co m m i ca s ab n o r m aliti es  in   th r eti n ( d iab etic  r e tin o p ath y ) ,   k id n e y s   ( d iab etic  n ef r o p ath y ) ,   an d   f r a n tic  s y s te m   ( d iab etic  n eu r o p ath y )   [ 1 4 ] .   T h d iab etes  is   b e s i d es  a   m aj o r   s p in   o f   th r o u lette  w h ee f ac to r   in   ca r d io v ascu lar   d is ea s es [ 1 4 }] .   T h d iab etic  r etin o p ath y   i s   m icr o v a s cu lar   d i f f icu lt  s itu atio n   o f   d iab etes,  at  th e   b o tto m   o f   ab n o r m alitie s   in   t h r eti n a,   an d   in   th w o r s s it u atio n ,   b li n d n es s .   T y p icall y   th er ar e   n o   i n f l u en t ial  s y m p to m s   in   th s p ee d il y   s ta g es  o f   d ia b etic  r etin o p ath y ,   n o t w ith s ta n d in g   th zip   co d an d   m aj est y   p r ed o m in a n tl y   in cr ea s f r o m   o n en d   to   th o th er   th ti m e.   T h d iab etic  r etin o p ath y   o r i g in al l y   b eg in s   as  t h ick   c h a n g e s   in   t h r etin al  ca p illar ies.   T h s o o n er   d etec tab le  ab n o r m alitie s   ar m ir cr o an eu r y s m s   ( Ma )   ( Fig u r e .   1 ( a) )   w h ic h   ar e   cr af u n io n   d is ten s io n s   o f   th e   r etin al  ca p il lar y   a n d   w h ic h   ca u s in tr ar eti n al  h e m o r r h ag e   ( H)   ( Fig u r e .   1 ( b ) )   w h e n   r u p t u r ed .   T h d is ea s e   p u r it y   is   w it h   lid   o n   a s   s u b d u ed   n o n - p r o lif er ati v d iab etic  r etin o p ath y   w h e n   t h e   s o o n er   ap p ar en m icr o an e u r y s m s   ac q u ir i n   t h r eti n [ 2 4 ] .   I n   an ticip ate,   t h r eti n al  ed e m a n d   in t i m a tel y   ex u d ate s   ( He)   ( Fig u r e .   1 ( c) )   ar f o llo w ed   in d i v id u all y   i n c r ea s ed   p er m ea b ilit y   o f   th ca p illar y   w a lls .   T h j o in tl y   ex u d ates   ar lip id   f o r m atio n s   lea k i n g   f r o m   t h ese  w ea k en ed   f le s h   v es s els.  T h i s   s ta tu s   o f   t h r eti n o p ath y   is   ca lled   clea r   th w a y   n o n - p r o lif er ati v d iab etic  r etin o p ath y   [ 2 4 ] .   Ho w e v er ,   if   t h e   ab o v m e n tio n ed   ab n o r m alitie s   d ev elo p   i n   t h i n n e r   f li g h o f   i m ag i n atio n   ar e ( m ac u la) ,   it  is   ca lled   d iab eti m ac u lo p ath y   [ 2 1 ] .   As  t h r eti n o p ath y   ad v a n ce s ,   th e   ties   o f   b lo o d   b r o th er   v e s s els  ad d   o b s tr u c ted   w h ich   w h y s   a n d   w h er e f o r es   m icr o in f ar cts   in   t h r eti n a.   T h ese  m icr o i n f ar ct s   ar ca lled   p ea ce f u ex u d ates   ( Se)   ( Fi g u r e .   1 ( d ) ) .   W h en   g er m a n lo ca tio n   o f   i n tr ar etin al  h e m o r r h ag e s ,   s ile n e x u d ates,  o r   in tr ar etin al   m icr o v asc u la r   ab n o r m a liti es   ar e   en co u n ter ed ,   th s tat u s   o f   th e   r etin o p ath y   i s   m o s zo n ed   as   to u g h   n o n p r o lif er ativ d iab et ic  r etin o p ath y   [ 2 4 ] .   Th ea s ier   s aid   th a n   d o n n o n p r o lif er ativ d iab etic  r eti n o p ath y   b o u n ce ce ab r u p tl y   t u r n   d ir ec ted   to w ar d   p r o lif er ativ d iab etic  r eti n o p ath y   w h e n   e x te n s i v d esire   o f   o x y g e n   w h y s   a n d   w h er e f o r es  t h li f est y le   o f   n e ca d av er o u s   v e s s el s   [ 2 4 ] .   T h is   is   ca lled   as n eo v asc u lar is atio n   ( Fig u r e .   1 ( e) )   w h ich   i s   r ea l g lar s i g h t in te n d ed   s tate.   T h p r o lif er ati v d iab eti r etin o p ath y   co m m it  ca u s e   s u d d en   r e m o v al   i n   s e n s atio n al   a cu it y   o r   s o m ed a y   a   r eliab le  b lin d n ess   r i g h to   v i tr eo u s   h e m o r r h ag o r   tr ac tio n al   ar m ed   b an d   o f   th e   ce n tr al  r etin a.   Af ter   d iag n o s i s   o f   d iab etic  r etin o p ath y ,   li k t h r o ck   o f   g ib r alter   m o n ito r in g   is   n ee d ed   r ig h to   th p r o g r ess i v s tate  o f   t h i n g   o f   th d is ea s e.   Ho w ev er ,   ca t h o lic  s cr ee n i n g s   ca n n o b p er f o r m ed   m er it  to   th ar tic le  th at   th f u n d u s   i m ag e   ex p er i m e n r eq u ir e s   p at  o n   h e ad   o f   m ed ical  e x p er ts .   Fo r   t h e   s cr ee n i n g ,   o f f   th e   to p   o f   h ea d   i m a g p r o ce s s i n g   m et h o d s   a m   ab o u to   b d ev elo p ed .   I n   m ed ical  d ia g n o s i s ,   th m ed ical  i n p u s to r y   is   co n ti n u all y   w ith   lid   o n   d ir ec ted   to w ar d   t w o   cla s s es,   t o   w h at  p lac e   th e   d is ea s e   is   eit h er   r ev ea l   o r   ab s en t.   T h ca te g o r izatio n   ac c u r ac y   o f   t h d iag n o s i s   i s   as s es s ed   b y   th a g e n c y   o f   t h f u r y   an d   s p ec if icit y   m ea s u r es .   Fo llo w i n g   th p r ac tices   in   th e   m ed ical  p r o b e,   th e   f u n d u s   i m ag es  d ev o ted   to   th d iab etic  r etin o p ath y   ar e v al u ated   b y   b y   lo w   b o ili n g   p o in t   an d   s p ec if ici t y   u s i n g   i m ag b a s is .   I n   m ed ical  d iag n o s is ,   th m ed ical  in p u s to r y   is   co n ti n u all y   w it h   lid   o n   d ir ec te d   t o w ar d   t w o   class es,  to   w h at  p lace   th d is ea s is   eit h er   r ev ea o r   ab s en t .   T h ca teg o r izatio n   ac cu r ac y   o f   th d iag n o s i s   is   ass es s ed   b y   t h ag e n c y   o f   t h f u r y   a n d   s p ec if ic it y   m ea s u r es.  Fo llo w i n g   th p r ac tices  in   t h m ed ical  p r o b e,   th e   f u n d u s   i m a g es   d ev o ted   to   t h d iab etic  r etin o p ath y   ar e v alu ated   b y   b y   lo w   b o ilin g   p o in a n d   s p ec i f icit y   u s i n g   i m a g b asis   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I J AA S   Vo l.  7 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 8 :   3 3 4     346   336       Fi g u r 1 .   A b n o r m al  f i n d i n g s   i n   th e y f u n d u s   ca u s ed   b y   t h e   d iab etic  r etin o p ath y : ( a)   m icr o an eu r y m s   ( m ar k ed   w it h   an   ar r o w ) ,   ( b )   h e m o r r h ag e s ,   ( c)   h ar d   ex u d ates ,   ( d )   s o f t e x u d ate       Neg ati v e   T r u Neg ativ ( T N)   Fals Ne g ati v ( FN)                                                                          ( Ma r k ed   w it h   an   ar r o w ) ,   a n d   ( e)   n eo v asc u lar izatio n .       3.   CURR E NT   E VAL UAT I O P RACTI CE S   Sen s iti v it y   is   t h p er ce n tag e   o f   ab n o r m al  f u n d u s   clas s if i ed   as  ab n o r m a l,  an d   s p ec i f i cit y   is   t h e   p er ce n tag o f   n o r m a f u n d u s   class i f ied   as  n o r m al  b y   t h s c r ee n in g .   T h h ig h er   th s en s it iv it y   a n d   s p ec if ic it y   v alu e s ,   th b etter   t h d iag n o s i s .   Sen s iti v it y   a n d   s p ec i f icit y   c an   b co m p u ted   as [ 2 2 ] :       T ab le  1 .   P er f o m a n ce   E v al u ati o n   T e st   R e su l t   P r e se n t   A b se n t   P o si t i v e   T r u e   P o si t i v e   ( T P )   F a l s e   P o si t i v e   ( F P )       w h er TP  is   th n u m b er   o f   ab n o r m al  f u n d u s   i m a g es  f o u n d   as  ab n o r m al,   N   i s   th e   n u m b er   o f   n o r m al  f u n d u s   i m a g es  f o u n d   a s   n o r m al,   F P   i s   t h n u m b er   o f   n o r m al  f u n d u s   i m ag e s   f o u n d   a s   ab n o r m al  ( f alse   p o s iti v es)  a n d   F N   is   th e   n u m b er   o f   ab n o r m a f u n d u s   i m ag e s   f o u n d   as  n o r m al  ( f alse   n e g ati v es).   Sen s iti v it y   a n d   s p ec i f icit y   ar also   r ef er r ed   to   as th tr u p o s itiv r ate  ( T P R )   an d   tr u n eg ati v r ate  ( T NR ) ,   r esp ec tiv el y .       4.   AUTOM AT I M E T H O DS       As  m e n tio n ed   p r ev io u s l y ,   t h e   d iag n o s i s   o f   d iab etic  r eti n o p ath y   ca n   b d iv id ed   i n to   th f o llo w in g   t w o   ca te g o r ies:   1 .   Scr ee n in g   o f   th d iab etic  r et in o p ath y   2 .   Mo n ito r in g   o f   t h d iab etic  r etin o p ath y       Mo s au to m atic  s y s te m s   ap p r o ac h   th d etec tio n   d ir ec tl y   u s i n g   s h ap e,   co lo r ,   an d   d o m a in   k n o w led g e   o f   d iab etic  r etin o p at h y   f i n d i n g s ,   b u t h e   ab n o r m alitie s   ca n   also   b f o u n d   in d ir ec tl y   b y   d etec tin g   ch a n g es  b et w ee n   t w o   f u n d u s   i m ag e s   ta k en   f r o m   t h s a m e y i n   d if f er en ti m m o m e n [ 1 1 ,   1 7 ] .   T h d ir ec ap p r o ac h   co n tr ib u tes  to   s cr ee n in g   o f   t h e   d is ea s e,   w h er in d ir ec ap p r o ac h   co n tr ib u te s   to   b o th   s cr ee n in g   a n d   m o n ito r in g   o f   th d iab etic  r eti n o p ath y .   B o th   ap p r o ac h es  u s r o u g h l y   t h f o llo w i n g   s ta g es  f o r   f i n d i n g   ab n o r m alitie s   i n   f u n d u s   i m ag e s 1 )   i m a g e n h a n ce m e n 2 )   ca n d id ate  d iab etic   r etin o p ath y   f i n d in g   d etec tio n   3 )   class if ica tio n   to   co r r ec d iab etic   r etin o p ath y   c ateg o r y   ( o r   h y p o th e s is   r ej ec tio n ) .   So m o f   t h m a in   f ea t u r es  d is tin g u is h i n g   b et w ee n   th d i f f er e n f in d i n g s   an d   n o r m al  f u n d u s   p ar ts   ar th co lo r   an d   b r ig h tn e s s .   T h s a m f ea t u r es  h av e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J AA   I SS N:  2 2 5 2 - 8814     E a r ly  Dete ctio n   o f H ig h   B lo o d   P r ess u r a n d   Dia b etic  R etin o p a th o n   R etin a l F u n d u s   ( S . S . Ta d a s a r e )   337   b ee n   v er i f ied   al s o   b y   o p h t h al m o lo g i s ts .   Un s u r p r is i n g l y   t h e s f ea tu r e s   d o m i n ate   in   t h a u to m at ic  m et h o d s ,   an d   t h er ef o r w il l b s h o r tl y   r ev ie w ed   i n   o u r   b r ief   s u r v e y s .   Mo s t o f   th e   a u to m atic   m et h o d s   also   d etec n o r m al   f u n d u s   p ar ts ,   s u ch   as   o p tic  d is k ,   b lo o d   v ess e ls ,   a n d   m ac u la.   T h au to m atic   m e th o d s   eith er   u s e   t h v ital   d o m ai n   i n f o r m atio n   p r o v id ed   b y   th n o r m al  f u n d u s   p ar ts   o r   r e m o v t h e m   d u to   t h eir   s i m i lar   co lo r   an d   s h ap e   ap p ea r an ce   w it h   ab n o r m al  f u n d u s   f i n d i n g s .   T h d etec tio n   o f   n o r m a f u n d u s   p ar ts   is   n o t   co n s id er ed   in   t h is   s tu d y .       5.   H ARD  AND  SO F T   E XUDA T E S     Used   n o r m al  r etin al  f i n d in g s   ( v ascu lat u r e,   o p tic  d is k ,   f o v ea ,   an d   ab n o r m al  f in d i n g s )   t o   esti m ate  th e   illu m i n atio n   co m p o n e n u s i n g   iter ativ r o b u s h o m o g r ap h ic  s u r f ac f itt in g   to   co m p e n s ate  t h n o n u n if o r m   i llu m i n atio n   in   f u n d u s   i m a g es  u s i n g   G A B OR   W A VE L E T S f u n ctio n     I n   d etec tio n   o f   b r ig h d iab eti r etin o p ath y   ar ea s   f r o m   f u n d u s   i m a g es   ap p lied   ad ap tiv lo ca co n tr ast   en h a n ce m en to   s u b - i m a g ar e as  u s i n g   th lo ca m ea n   a n d   s t an d ar d   d ev iatio n   o f   in ten s itie s   an d   ad j u s te d   th i m ag b r ig h t n es s   th r o u g h   g a m m co r r ec tio n .   Usi n g   co lo r   A u to   C o r r elo g r a m   f u n ctio n     Dete r m i n ed   ab n o r m a a n d   n o r m al  f i n d in g   ar ea s   u s i n g   i n te n s it y   p r o p er ties   f o r   d y n a m ic  cl u s ter in g .   Fro m   th r esu l ab n o r m al  ar ea s ,   h ar d   ex u d ates  w er s ep ar ated   f r o m   s o f e x u d ate s   an d   d r u s en   u s in g   in te n s it y   co n tr ast  i n f o r m atio n   b et w ee n   ab n o r m al  ar ea s   an d   i m m ed i ate  b ac k g r o u n d .   T h d o m ai n   k n o w led g o f   r etin al  b lo o d   v ess els  w er u s e d   to   r em o v f alse a r ti f ac ts   u s i n g   co lo r m o m en ts   f u n ctio n     E li m i n ated   th v e s s el s   b y   ap p ly in g   m o r p h o lo g ica clo s in g   to   th lu m i n an ce   co m p o n e n t   o f   th f u n d u s   i m a g e.   Fro m   t h r es u lt,  w i th in   s lid i n g   w i n d o w   lo ca s t an d ar d   v ar iatio n   i m ag e   w as  ca lcu lated   a n d   th r es h o ld ed   in to   co ar s e   ex u d ate  ar ea s .   Mo r ac cu r ate   co u n to u r s   w er e   ac q u ir ed   b y   th r es h o ld in g   d if f er e n ce   b et w ee n   o r ig i n al   i m ag e   an d   m o r p h o lo g ica ll y   r ec o n s tr u cted   i m a g e. u s ed   y ello w i s h   co lo r   an d   s h ar p   ed g es  to   d is ti n g u i s h   h ar d   ex u d ates  f r o m   t h f u n d u s   i m ag e s .   T h i m a g p ix el s   w er class i f ied   in to   b ac k g r o u n d   an d   y ello w i s h   o b jects  u s in g   m in i m u m   d i s tan ce   d is cr i m i n atio n ,   w h er th co u n to u r   p ix el s   o f   ex tr ac ted   o p tic  d is k   w er u s ed   as  b ac k g r o u n d   co lo r   r ef er en c an d   p ix el s   i n s id th co n to u r   w er u s ed   as  y ello w is h   o b j ec co lo r   r ef er en ce .   T h s eg m en ted   y ello w is h   ar ea s   an d   th eir   ed g in f o r m at io n   ex tr ac ted   w it h   Kir s ch s   m as k   w er co m b in ed   to   h ar d   ex u d ate  ar ea s   u s in g   l if tin g   w a v elets  f u n c tio n     L o ca ted   th b r ig h ab n o r m al  r eg io n s   in   f u n d u s   i m a g es  b y   ap p ly i n g   co lo r   tr an s f o r m   cl u s ter in g   in   R GB   co lo r   s p ac e.   T h r esu lt  ar ea s   w er clas s i f ied   to   h ar d   ex u d at es,  s o f e x u d ates,  a n d   n o r m al  f i n d in g s   u s i n g   s u p p o r t v ec to r   m ac h in u s i n g   HSV  tr an s f o r m   f u n c tio n     Sear ch ed   th co ar s h ar d   ex u d ate  ar ea s   u s in g   q u er y   i m a g f ea t u r es  m a s k s   w it h   s m o o t h ed   h is to g r a m s   o f   each   co lo r   b an d   o f   th f u n d u s   i m ag e.   T h s eg m e n ted   ar ea s   w er clas s i f ied   to   ex u d ate  an d   n o n - e x u d ate   r eg io n s   u s in g   C B R I R .   C o lo r ,   r eg io n   s ize,   o r ien ta tio n ,   m ea n   an d   s ta n d ar d   d ev iatio n   o f   i n ten s it y ,   an d   tex t u r w er u s ed   as  f ea tu r e s .       6.   E VA L UA T I O DA T AB AS E     n ec e s s ar y   to o f o r   r eliab le  e v alu a tio n s   a n d   co m p ar is o n s   o f   m ed ical   i m ag e   p r o ce s s i n g   al g o r ith m s   i s   d atab ase  o f   d ed icate d l y   s ele cted   h ig h - q u ali t y   m ed ical  i m a g es  w h ic h   ar r ep r esen tati v es  o f   th p r o b le m .   I n   ad d itio n ,   in f o r m atio n   ab o u t h m ed ical  f in d i n g s ,   t h g r o u n d   tr u th ,   m u s t   ac co m p an y   t h i m ag d ata.   An   ac cu r ate  al g o r ith m   s h o u ld   tak th i m a g es   as  i n p u t,   an d   p r o d u ce   o u tp u w h ic h   i s   co n s is t en w i th   th g r o u n d   tr u th .   I n   th e v al u atio n ,   t h e   co n s is te n c y   is   m ea s u r ed ,   an d   alg o r ith m s   ca n   b co m p a r ed   b ased   o n   th ese   p er f o r m a n ce   m etr ics.  I n   th f o llo w i n g ,   w d escr ib t h i m a g es  a n d   g r o u n d   tr u t h   f o r   th d iab etic  r etin o p ath y   d atab ase.       6 . 1 .   F un du s   I m a g es     T h d atab ase  c o n s is ts   o f   8 9   co lo u r   f u n d u s   i m a g es  o f   w h ic h   8 4   co n tain   at  least  m ild   n o n p r o lif er ativ e   s ig n s   ( Ma )   o f   t h d ia b etic  r etin o p ath y   ( t w o   e x a m p le s   s h o w n   in   F ig u r e s .   2 ( b )   an d   2 ( c) ) ,   a n d   5   ar co n s id er ed   as  n o r m al  w h ich   d o   n o co n ta in   an y   s i g n s   o f   th d iab etic  r etin o p ath y   ac co r d in g   to   all  ex p er ts   p ar ticip ated   in   th ev al u atio n   ( an   ex a m p le  s h o w n   in   Fi g u r e .   2 ( a) ) .   T h im a g es  w er tak e n   in   t h Ku o p io   u n i v er s i t y   h o s p ital.   T h i m a g es  w er s elec ted   b y   th e   m ed ical   ex p er ts ,   b u t   th e i r   d is tr ib u tio n   d o es  n o co r r es p o n d   to   an y   t y p ical  p o p u latio n ,   i.e . ,   th e   d ata  is   b ia s ed   an d   n o   p r io r i in f o r m atio n   ca n   b d ev i s ed   f r o m   it.  T h d iab eti r etin o p ath y   ab n o r m alitie s   in   t h d atab ase   ar r elativ el y   s m al l,  b u t h e y   ap p ea r   n ea r   th m ac u la  w h i ch   is   co n s id er ed   to   th r ea ten   t h e y e s ig h t.  I m a g es   w er ca p tu r ed   w it h   th s a m 5 0   d eg r ee   f ield - of - v ie w   d ig ital  f u n d u s   ca m er a   w it h   v ar y in g   i m a g in g   s etti n g s   ( f la s h   in te n s it y ,   s h u t ter   s p ee d ,   ap er tu r e,   an d   g ain )   co n tr o lled   b y   th s y s te m .   T h i m ag e s   co n tai n   v ar y i n g   a m o u n t o f   i m a g i n g   n o i s e,   b u th o p tical  ab er r atio n s   ( d is p er s io n ,   tr an s v er s an d   later al  ch r o m atic,   s p h er ical,   f i eld   cu r v at u r e,   co m a,   as tig m ati s m ,   d i s to r tio n )   a n d   p h o to m etr i ac cu r ac y   ( co lo u r   o r   in ten s it y )   ar th s a m e.   T h er ef o r e,   th s y s te m   u r g ed   o n   p h o to m etr ic  v ar ia n ce   ar o u n d   th au d io   au d ito r y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I J AA S   Vo l.  7 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 8 :   3 3 4     346   338   r an g o f   v is io n   o f   t h d i v er s r etin o p ath y   f in d i n g s   g a v p i n k   s lip   b p r o p o s ed   as  s m al l.  T h w o r d   co n f o r m   to   h elp f u ( n o t   at  t h h ea r o f   t y p ical)   p r ac tical  h o w   th i n g s   s tack   u p ,   to   w h at   p la ce   th i m a g e s   ar p r o p o r tio n ate,   an d   b o u n ce ce b s ec o n d h an d   to   u s th g e n er al  s h u ck   a n d   j iv o f   p r o b le m   s o l v in g   m et h o d s .   T h g en er al  s h u c k   an d   j iv co r r esp o n d s   to   th h o w   t h i n g s   s t ac k   u p   w h er n o   ca lib r atio n   i s   p er f o r m ed   ( ac tu al   te m p o r al  m ea s u r e m e n v alu e s   ca n n o b r ec o v er ed ) ,   n o n e th e less   w h er t h i m a g es  f it   to   as   m at ter   o f   co u r s e   s ec o n d h a n d   i m ag in g   f i n al  n o t ice,   i.e . ,   th e   d e m a n d   en co u n t er ed   in   h o s p itals .   T h i s   d ata  e x is t   is   s p ec i f ied   as   ca lib r atio n   ca n d id l y   1   f u n d u s   i m a g es”.   A   d ata  ap p l y   t ak en   b y   t h w h o le  o f   s e v er al  f u n d u s   ca m er as   co n tain i n g   o f f b ea a m o u n ts   i m a g in g   tell  tale s   o u o f   s ch o o an d   o p tical  ab er r atio n s   is   s u g g ested   as   ca lib r atio n   f r ee l y   0   f u n d u s   i m ag e s ”.         Fig u r 2 .   E x a m p les o f   DI A R E T DB 1   f u n d u s   i m a g es: ( a)   n o r m al  f u n d u s ,   ( b )   ab n o r m al  f u n d u s ,   an d   ( c)   ab n o r m al  f u n d u s   a f ter   tr ea t m e n t b y   p h o to co ag u latio n .       6 . 2 .   G ro un d T rut h   T h p r ac ticall y   h a v in g   to   d o   w it h   v er ac it y   m ea s u r es  f o r   m ed ical  d ia g n o s is   m e th o d s   a r tiff   an d   s p ec if icit y   ( s ee   Sec.   4 . 2   f o r   th d ef i n itio n s ) .   Se n s i tiv it y   a n d   s p ec if icit y   ar m ar k ed   o n   t h t h o u g h co r   a   p er ce p tio n   in   tu r n   co n ta in s   an   u n w av er i n g   r esu lt  o r   n o s u p p o s in g   t h at  t h d iab etic  r eti n o p ath y   f i n d in g s   d o   h av s p atial  lo ca tio n s   in   t h f u n d u s .   Fo r   th co m p u ter   r ev e r ie  r esear ch er s ,   it  is   i m p o r tan to   in s u r th at  t h e   au to m at icall y   e x tr ac ted   d iab etic  r etin o p ath y   f in d i n g s   b y   th e   s a m to k en   s p atia ll y   a n s w e r   n ee d   th f in d i n g s   ex p ec ted   b y   e x p er ts ,   s p ec i f ic all y ,   t h e y   s et  at  t h s a m m o tio n   p ictu r s tu d io   in   th i m a g e.   T h u s ,   t h i n   a   s u p er io r   w a y   d etailed   o ld - ti m er   a m   f o u n d atio n   f o r   tr u th   co n tain s   b esid es  t h te s ti m o n y   o f   a u d io   au d ito r y   e y o f   d iab etic  r eti n o p ath y   f in d in g s .   Fo r   in d iv id u a ll y   f u n d u s   t h eo r y   th er is   an   e x ac t b o ls ter   tr u t h   h ad   th la w   o n   i n   d atab ase.       M a rk ing   v is ua l f in din g s       T h th eo r y   g r o u n d tr tu h   is   b ased   o n   ex p er t - s elec ted   f i n d in g s   th ick   to   th d iab etic  r etin o p ath y   an d   h ea lt h y   f u n d u s   s tr u ct u r es  ( s e Fi g u r e .   3 ) .   A   p er s o n   b y   th w h o le  o f   a   m ed ical   ad v a n ce m en t   M. D. )   a n d   s p ec ializatio n   to   o p h th a l m o lo g y   i s   p r o p o s ed   as a n   ex p er t.      Da t a   f o rm a t     T h ex p er k n o w led g g at h er e d   b y   all  o f   t h h o ld   tr u t h   p o wer   p lan i s   b r o u g h t   to g et h er   to   th o u g h t   f ile.   E ac h   p er i m eter   i n   t h te x ch ar g co r r esp o n d s   to   s en s atio n al  f in d i n g   m ar k ed   b y   all   o f   th g r o u n d   tr u t h   to o l.  T h d ata  f o r m a t f o r   v i s u a l f i n d in g   is   b o u n d ed   as           Fig u r 3 .   Stru ct u r al  ele m e n ts   o f   n o r m al  f u n d u s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J AA   I SS N:  2 2 5 2 - 8814     E a r ly  Dete ctio n   o f H ig h   B lo o d   P r ess u r a n d   Dia b etic  R etin o p a th o n   R etin a l F u n d u s   ( S . S . Ta d a s a r e )   339     Fig u r 4 .   Gr ap h ical  d ir ec tiv es  f o r   m ar k i n g   th v is u al  f i n d in g s   u s in g   C B I R         T ra ini ng   an T est  Set s   T h ex is t   o f   1 3 0   i m ag e s   w a s   s o v er ei g n   in to   5   i m ag e   ca te g o r ies,  an d   te n s n u m b er   o f   r an d o m l y   o cc u p ied   i m ag e s   w er tak e n   f r o m   ea c h   s ec to r   to   ar an   ele m en o f   t h w o r k o u s et.   T h s u r p lu s   o f   t h i m a g e s   f o r m u late  th co n f ir m   s et.   T h i m ag ca te g o r ies  w er f o r m ed   to   p r o v th at  ea ch   d iab etic  r etin o p ath y   f i n d in g   n a m o f   tu n is   i n cl u d ed   in   t h b o th   p r ep ar atio n   an d   test   s ets.    T h d iab etic  r etin o p ath y   f i n d i n g   t y p es t h at  ea c h   i m a g ac cu m u latio n   co n tain s   ar th f o llo w i n g :   1 .     R ed   S m al l d r u g ,   h ae m o r r h a g e s ,   s tr ictl y   e x u d ates.   2 .     R ed   S m al l d r u g ,   h ae m o r r h a g e s ,   j o in tl y   ex u d ates,  r etice n t e x u d ates.   3.   R ed   S m all  b lo tter   ac id ,   h ae m o r r h a g es,  i n ti m atel y   ex u d ate s ,   co u ld   h ea r   p in   d r o p   e x u d ates,   n eo v asc u lar i s atio n .   4 .     R ed   lo w   d o ts ,   h ae m o r r h a g es,  co u ld   h ea r   p in   d r o p   ex u d ates ,   n eo v asc u lar is at io n .   5 .     No r m a l.   T h ca teg o r ies ca ll a   s p ad s p ad th t y p ical  ad v an ce   o f   th d iab etic  r etin o p ath y   [ 1 7 ] .       E v a lua t io n pro t o co l   Me th o d s   u s ed   f o r   au to m atic  d etec tio n   o f   d iab etic  r eti n o p ath y   ar ev al u ated   b y   u s i n g   s e n s i tiv it y   a n d   s p ec if icit y   p er   i m ag b asi s .   Se n s it iv i t y   is   t h p er ce n tag o f   a b n o r m al  f u n d   u s es  clas s i f ied   as  ab n o r m al  b y   th e   s cr ee n i n g   m et h o d   an d   s p ec i f i cit y   i s   th p er ce n tag o f   n o r m al  f u n d u s   clas s i f ied   as  n o r m al  b y   t h s cr ee n i n g   m et h o d .   T h h ig h er   th s e n s it iv it y   a n d   s p ec if icit y   v al u es,  t h b etter   th m et h o d .   Sen s iti v it y   a n d   s p ec if ic it y   v alu e s   ar ca lc u lated   f o r   t h r e d iab etic  r etin o p ath y   f in d i n g   class e s ex u d ates  ( s o f a n d   h ar d ) ,   h ae m o r r h ag e s   an d   r ed   s m all   d o ts   ( m icr o an e u r y s m ) .   I n   th e   cu r r en d atab as th e   n eo v asc u lar is a tio n   is   n o t   in cl u d ed   d u e   to   it s   r ar ity .   Se n s iti v it y   an d   s p ec i f ici t y   ca n   b co m p u ted   as [ 2 0 ] :       7.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   C o n te n b ased   i m a g r etr iev al   f o r   g en er al - p u r p o s i m a g d a tab ases   is   h ig h l y   ch al len g i n g   p r o b lem   b ec au s o f   th lar g s ize  o f   th d atab ase,   th d if f icu lt y   o f   u n d er s ta n d in g   i m ag e s ,   b o th   b y   p eo p le  an d   co m p u ter s ,   t h d if f ic u lt y   o f   f o r m u lati n g   a   q u er y ,   an d   t h i s s u o f   ev al u ati n g   r esu lts   p r o p er ly .   A   n u m b er   o f   g en er al - p u r p o s i m a g e   s ea r ch   en g i n es  h a v b ee n   d ev elo p ed .   I n   th co m m er cial  d o m ai n ,   QB I C   [ 7 ]   is   o n o f   th e   ea r lies s y s te m s .   R ec en tl y ,   ad d itio n al  s y s te m s   h a v b ee n   d ev elo p ed   s u ch   as  T . J .   W at s o n   [ 1 8 ] ,   VI R   [ 1 0 ] ,   A MO R E   [ 1 9 ] ,   an d   B ell  L ab o r at o r y   W AL R US  [ 2 0 ] .   I n   th ac ad em ic   d o m ain ,   MI T   P h o to b o o k   [ 8 ,   2 1 ]   is   o n e   o f   th ea r lies s y s te m s .   B er k e le y   B lo b w o r ld   [ 2 2 ] ,   C o lu m b i Vis u al s ee k   a n d   W eb s ee k   [ 9 ] ,   Natr [ 2 3 ] ,   an d   Stan f o r d   W B I I [ 2 4 ]   ar e   s o m o f   th r ec en w ell  k n o w n   s y s te m s .   T h co m m o n   g r o u n d   f o r   C B I R   s y s te m s   i s   to   ex tr ac a   s i g n at u r f o r   ev er y   i m a g b ased   o n   it s   p i x el  v a lu es   an d   to   d ef i n a   r u le   f o r   co m p ar i n g   i m ag e s .   T h s ig n at u r s er v es   as   an   i m ag e   r ep r esen ta tio n   in   t h “v ie w ”  o f   a   C B I R   s y s te m .   T h co m p o n e n ts   o f   th e   s ig n at u r e   ar ca lled   f ea t u r e s .   On ad v a n ta g o f   s i g n at u r e   o v er   t h o r ig i n al  p i x el  v al u e s   is   th e   s i g n i f ican co m p r es s io n   o f   i m a g r ep r esen tatio n .   Ho w ev er ,   m o r i m p o r tan r ea s o n   f o r   u s i n g   th s i g n atu r is   to   g ai n   a n   i m p r o v ed   co r r elatio n   b et w ee n   i m a g r ep r esen tat io n   a n d   s e m an tics .   A ct u all y ,   t h m ai n   t ask   o f   d esi g n i n g   a   s ig n at u r is   to   b r id g th e   g ap   b et w ee n   i m ag e   s e m a n tics   an d   th p i x el  r ep r esen tat io n ,   t h at  i s ,   to   cr ea te  b etter   co r r elatio n   w it h   i m a g s e m a n tics   [ 1 1 ] .   E x is ti n g   g e n er al - p u r p o s C B I R   s y s te m s   r o u g h l y   f all  in to   th r e e   ca teg o r ies  d ep en d in g   o n   th a p p r o ac h   to   ex tr ac s ig n at u r es:  h is to g r a m ,   co lo r   la y o u t,  an d   r eg io n - b ased   s ea r ch .   T h er ar also   s y s te m s   t h at  co m b in r etr ie v al  r es u lts   f r o m   i n d iv id u al  al g o r ith m s   b y   a   w ei g h ted   s u m   m atc h i n g   m etr ic  [ 4 ] ,   o r   o th er   m er g i n g   s ch e m e s   [ 2 5 ] .   A f ter   ex tr ac t in g   s ig n at u r es,  th n e x s tep   is   to   d eter m in a   co m p ar is o n   r u le,   in c lu d i n g   a   q u er y i n g   s ch e m an d   t h d ef in i tio n   o f   s i m ilar it y   m ea s u r b et w ee n   i m ag e s .   Fo r   m o s t   i m ag r etr ie v al  s y s te m s ,   q u er y   is   s p ec if ied   b y   an   i m ag to   b m atc h ed .   W r ef er   to   th is   as   g lo b al   s ea r ch   s i n ce   s i m ilar it y   is   b as ed   o n   th o v er all  p r o p er ties   o f   i m a g e s .   B y   co n tr as t,   E f f ic ien C o n te n B ased   I m ag R e tr iev al   t h er ar also   p ar tial  s ea r ch ”  q u er y i n g   s y s te m s   t h at  r etr iev r es u lts   b ased   o n   p ar ticu lar   r eg io n   i n   an   i m a g [ 2 6 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I J AA S   Vo l.  7 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 8 :   3 3 4     346   340     7 . 1 .     F ea t ure  B a s ed  CB I Sy s t em s     So m o f   th e x i s ti n g   C B I R   s y s te m s   e x tr ac f ea tu r es   f r o m   th w h o le  i m ag e   n o f r o m   ce r tai n   r eg io n s   in   it;  th e s f ea t u r es  ar r ef er r ed   to   as  Glo b al   f ea tu r es .   His to g r a m   s ea r c h   alg o r it h m s   [ 7 ]   ch ar ac ter ize  an   i m ag e   b y   its   c o lo r   d is tr ib u tio n   o r   h i s to g r a m .   Ma n y   d is ta n ce s   h a v b ee n   u s ed   to   d ef in t h s i m ilar it y   o f   t w o   co lo r   h is to g r a m   r ep r esen tat io n s .   E u clid ea n   d is tan ce   a n d   its   v ar iat io n s   ar th m o s co m m o n l y   u s ed .   T h d r aw b ac k   o f   a   g lo b al  h is to g r a m   r ep r ese n tatio n   i s   th at  in f o r m a tio n   ab o u o b j ec t   lo ca tio n ,   s h ap an d   tex tu r is   d is ca r d ed .   C o lo r   h is to g r a m   s ea r ch   is   s en s iti v to   in ten s it y   v ar iatio n s ,   co lo r   d is to r tio n s ,   an d   cr o p p in g .   T h co lo r   lay o u t   ap p r o ac h   atte m p ts   to   o v er co m t h d r a w b ac k   o f   h i s to g r a m   s ea r ch .   I n   s i m p le   co lo r   la y o u t   in d e x i n g   [ 7 ] ,   i m a g es  ar p ar titi o n ed   in to   b lo ck s   an d   th a v er ag co lo r   o f   ea ch   b lo ck   is   s to r ed .   T h u s ,   th co lo r   lay o u is   ess e n tiall y   lo w   r e s o lu tio n   r e p r esen tatio n   o f   t h o r ig in al   i m ag e.   A   r elati v el y   r ec en t   s y s te m ,   W B I I S   [ 2 4 ] ,   u s es   s ig n i f ica n Da u b ec h ies '   w av el et  co ef f ic ien t s   in s tead   o f   a v er ag in g .   B y   ad j u s ti n g   b lo ck   s iz es  o r   th lev el s   o f   w a v elet  tr a n s f o r m s ,   th co ar s e n es s   o f   co lo r   la y o u t   r ep r esen tatio n   ca n   b t u n ed .   Hen ce ,   w ca n   v ie w   co lo r   la y o u r ep r esen ta tio n   as  an   o p p o s ite  ex tr em o f   h is to g r a m .   A p r o p er   r eso lu tio n s ,   th co lo r   lay o u t   r ep r esen tatio n   n at u r all y   r eta in s   s h ap e,   lo ca tio n ,   an d   t ex tu r in f o r m at io n .   Ho w e v er ,   as  w it h   p ix el   r ep r esen tatio n ,   al th o u g h   in f o r m atio n   s u ch   as   s h ap is   p r eser v ed   i n   t h co lo r   la y o u t   r ep r esen tatio n ,   t h e   r etr iev al   s y s te m   ca n n o p er ce i v it  d ir ec tl y .   C o lo r   la y o u s ea r ch   is   s e n s it iv to   s h i f ti n g ,   cr o p p in g ,   s ca l in g ,   a n d   r o tatio n   b ec au s e   i m ag e s   ar d escr ib ed   b y   a   s et   o f   lo ca p r o p er ties   [ 4 ] .   I m a g r etr iev a u s i n g   co lo r   f ea t u r es   o f ten   g i v es   d is ap p o in ti n g   r es u lts ,   b ec au s e   in   m a n y   ca s es,  i m a g es  w it h   s i m i lar   co lo r s   d o   n o h a v s i m ilar   co n ten t.  T h is   i s   d u to   th f ac th at   g lo b al  co lo r   f ea tu r es  o f t en   f ai ls   to   ca p tu r co lo r   d is tr ib u tio n s   o r   tex tu r e s   w it h i n   t h i m ag e.   D.   Z h an g   [ 2 7 ]   p r o p o s ed   m et h o d   co m b in i n g   b o th   co lo r   an d   te x t u r f ea tu r es  to   i m p r o v e   r etr iev al  p er f o r m an ce .   B y   co m p u ti n g   b o th   th co lo r   an d   tex t u r f ea t u r es  f r o m   th i m ag es,   t h d atab ase  i m a g es  ar i n d ex ed   u s in g   b o th   t y p es  o f   f ea t u r es.  D u r in g   t h r etr iev al   p r o ce s s ,   g iv e n   q u er y   i m a g e,   i m ag e s   i n   th d atab ase   ar f ir s tl y   r a n k e d   u s i n g   co lo r   E f f icien C o n t en B ased   I m a g R etr ie v al   f ea tu r es.  T h en ,   i n   a   s ec o n d   s tep ,   n u m b er   o f   to p   r an k ed   i m a g es  ar s elec ted   an d   r e - r an k ed   ac co r d in g   to   th eir   tex tu r f ea t u r es.   T w o   alter n ati v es  ar p r o v id ed   to   th u s er ,   o n e   is   th r e tr iev al  b ased   o n   co lo r   f ea tu r es ,   an d   th o t h er   i s   r etr iev al  b ased   o n   co m b i n ed   f ea t u r es.  W h en   t h r etr iev al  b ased   o n   co lo r   f ails ,   th u s er   w ill  u s t h o th er   alter n ati v e   w h ic h   is   t h co m b i n ed   r etr iev al.   Sin ce   t h tex t u r f ea tu r es  ar ex tr ac ted   g lo b al l y   f r o m   t h e   i m a g e;  th e y   ar n o t a n   ac cu r ate  d escr i p tio n   o f   th i m a g in   s o m ca s es,  w h ic h   d eg r ad es   th s y s te m   p er f o r m a n ce .       8.   P RO P O SE CB RIR S YST E M   I n   o u r   p r o p o s ed   C B R I R   s y s te m ,   w u s t h s a m f ea t u r es  o f   tex t u r an d   co lo r ,   as  v is u al  f ea tu r es  to   r ep r esen t e ac h   r e g io n   ex tr ac te d   f r o m   th r eti n al  f u n d u s   i m a g es.       8 . 1 .   T ex t ure  F ea t ure  E x t ra ct io n   I n   th e x is t in g   r eg io n   b ased   C B I R   s y s te m s ,   v i s u a f ea t u r es  ar ex tr ac ted   o n   ea ch   p ix el  t h at  b elo n g s   to   th r eg io n ,   a n d   ea ch   r e g io n   is   d escr ib ed   b y   t h av er a g e   v alu o f   t h ese  p i x el  f ea tu r es.   Ho w e v er ,   w h a v e   f o u n d   o u th at  th e s av er ag f ea t u r v alu e s   ar n o ef f ic ie n in   d escr ib in g   th r eg io n s   co n ten t.  A ls o ,   th e s f ea t u r es  ar e x tr ac ted   f r o m   e ac h   p ix e o r   tex o n   f o r   t h p u r p o s o f   s eg m e n tatio n   a n d   d if f er   w it h   d i f f er e n t   s eg m e n tatio n   alg o r it h m s .   W e   p r o p o s to   ex tr ac th co lo r   an d   tex tu r f ea t u r es  f r o m   ea ch   i m a g r eg io n   E f f icien t Co n te n t B ased   I m ag R etr ie v al  a s   w h o le  a f ter   b e in g   ex tr ac ted   f r o m   t h s e g m e n ted   i m a g e,   t h is   w ill   h elp   in   r ep r esen ti n g   th r e g i o n   ef f icie n tl y   a n d   w ill  m ak e   u s   f r ee   to   u s an y   i m a g s e g m e n tat io n   m eth o d   w it h o u b ei n g   o b lig ed   to   u s e   th e   s a m f ea t u r es   u s ed   i n   t h at  s eg m e n tatio n   m et h o d .   T h li f ti n g   w a v elet s   C DF9 /7   is   u s ed   f o r   lo s s y   a n d   SP L 5 /3   f o r   lo s s le s s   tr an s f o r m atio n   to   e x tr ac t h te x tu r i n f o r m at io n   o f   r etin a f u n d u s   i m ag e s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J AA   I SS N:  2 2 5 2 - 8814     E a r ly  Dete ctio n   o f H ig h   B lo o d   P r ess u r a n d   Dia b etic  R etin o p a th o n   R etin a l F u n d u s   ( S . S . Ta d a s a r e )   341       Fig u r e   5 .   B lo ck   d iag r a m ,   o f   p r o p o s ed   s y s te m   C B R I R   b ased   o n   lif t in g   w a v elet  f o r   r etin a l f u n d u s   i m a g es       8 . 2 .   Co lo F ea t ure  E x t ra ct io n   W u s th HSV  co lo r   s p ac f o r   co lo r   f ea tu r ex tr ac tio n ,   s in ce   it  is   n at u r al,   p er ce p tu ally   u n i f o r m ,   an d   ea s y   to   b co n v er ted   to   R GB   s p ac an d   v ice  v er s a.   A s   t h i m ag r e g io n s   ex tr ac ted   f r o m   th i m a g a f ter   s eg m e n tatio n   ar ap p r o x i m at el y   co lo r   h o m o g en eo u s ,   it  is   p o s s ib le  to   u s th av er ag HSV  v al u in   ea ch   ch an n el  o f   all  p i x els  i n   th r e g io n   as  it s   p er ce p tu al  co lo r .   W also   u s th s ta n d ar d   d ev iatio n   f o r   ea ch   co lo r   ch an n el   r esu lti n g   in   s ix   co lo r   f ea t u r es.  T h Min - Ma x   n o r m aliza tio n   f o r m u la  is   u s ed   to   h a v t h v al u es   o f   e ac h   co lo r   f ea tu r i n   th r an g e   [ 0 ,   1 ] .     8 . 3 .   Reg io n P er ce nta g Are a   T h last   f ea tu r w u s is   t h r eg io n   p er ce n ta g ar ea   o f   an   im ag e.   W p r o p o s th at  th ar e o cc u p ied   b y   r eg io n   i n   an   i m ag g iv e s   in f o r m atio n   o n   th i m p o r ta n ce   o f   th i s   r eg io n   an d   t h is   i m p o r ta n ce   s h o u ld   b g r ea t f o r   r eg io n s   w it h   lar g er   ar ea s   p r o p o r tio n all y   to   th i m a g ar ea .     8 . 4 .   Reg io n M a t ching   An   i m ag r e g io n   is   d escr ib ed   b y   f ea t u r v ec to r   o f   3 1   n o r m alize d   attr ib u tes  n a m ed   as  f 1   t o   f 3 1 .   T h e   f ir s t   2 4   f ea t u r es  ar f o r   tex tu r e,   f 2 5   to   f 3 0   ar f o r   co lo r ,   an d   f 3 1   f o r   r eg io n   p er ce n ta g e.   T o   m ea s u r t h e   s i m ilar it y   b et w ee n   t w o   i m a g e s   w h av to   co m p ar ea ch   r e g io n   i n   o n i m ag to   all  th r eg io n s   in   t h o th er ,   an d   th i s   co m p ar i s o n   i s   b ased   o n   th e   ex tr ac ted   r e g io n   f ea t u r es.  W u s t h E u c lid ian   d is tan ce   b et w ee n   th e   f ea t u r v ec to r s   to   m atc h   t w o   r eg io n s   s u c h   t h at  as   th e   d is ta n c in cr ea s e s   t h m atch in g   b et wee n   t h t w o   r eg io n   d ec r ea s es a n d   v ice  v er s a.   T h d is tan ce   b et w ee n   t w o   i m a g r eg io n s   R an d   R d en o ted   b y   d i is   d ef i n ed   as:                 (1 )     W h er f k i   an d   f kj   ar th e   k th   f ea tu r o f   th r e g io n s   R i   a n d   R j ,   r esp ec tiv el y ,   an d   W T   a n d   W c   ar w ei g h t s   f o r   tex t u r an d   co lo r   f ea t u r es.  E x p er im e n tal l y   i n   o u r   s i m u la tio n   w e x a m i n ed   s o m v al u es  f o r   W T   an d   W c   an d   we   ch o s en   to   s et  W T   1 ,   an d   W c   2,   s in ce   w h a v tex t u r f ea t u r es,  w h er ea s   th co lo r   an d   ar ea   f ea tu r e s   ar o n l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I J AA S   Vo l.  7 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 8 :   3 3 4     346   342   s ev e n ,   an d   t h u s   w h a v to   i n cr ea s th e f f ec o f   t h co lo r   f ea t u r es  o n   t h d is ta n ce   m ea s u r b et w ee n   i m a g r eg io n s ,   t h e f f ec o f   c h an g i n g   th v a lu e s   o f   W T   an d   W c   o n   t h r etr iev a p er f o r m a n ce   w ill  b o n o f   o u r   f u t u r w o r k .   T h d is ta n ce   d ij   b et w ee n   an y   t w o   i m ag r e g io n s   w ill  b u s ed   to   m ea s u r th o v er all   s i m i lar it y   b et w ee n   q u er y   i m a g a n d   d atab ase  im ag e.     8 . 5 .     I m a g Si m ila rit y   Sea rc h   Giv e n   t h d ef in it io n   o f   t h d is tan ce   b et w ee n   t w o   r e g io n s ,   w ar r ea d y   to   co m p u te  th g lo b al   s i m ilar it y   b et w ee n   t w o   i m ag e s .   S u p p o s th at  w h a v q u er y   i m a g I w i th   r e g io n s   a n d   d atab ase  i m a g I D   w it h   r eg io n s ,   w co m p u te  th g lo b al  s i m ilar it y   b et w ee n   th e   t w o   i m a g es   I a n d   I u s in g   th e   f o llo w i n g   p r o ce d u r e:     Step   1 :   Usi n g   E q u at io n   1 ,   co m p u te  t h d is ta n ce   b et w ee n   o n r eg io n   i n   I an d   all  r eg io n s   i n   ID .   Fo r   ea ch   r eg io n   R in   t h q u er y   i m ag IQ ,   th d is ta n ce   b et w ee n   t h is   r e g io n   a n d   th d atab ase  i m ag I is   d ef i n ed   as:                   (2 )     W h er d ij   is   t h d i s tan ce   b et w ee n   R a n d   a n y   r eg io n   R i n   t h d atab ase  i m a g e.   T h is   d ef i n itio n   tak e s   t h e   m i n i m u m   d is tan ce   b et w ee n   th q u er y   r eg io n   R an d   all   th r eg io n s   i n   t h d atab ase   i m a g ID ,   w h ic h   m ax i m izes t h s i m ilar it y   b et wee n   th r e g io n   a n d   th d atab as i m a g e.     Step   2 :   W c o m p u te  th s i m il ar it y   b et w ee n   t h q u er y   i m a g e   I an d   th d atab ase  i m a g I D   as f o llo w s :                     ( 3 )     W h er α t   i s   t h w ei g h f o r   r eg io n   R i n   i m a g IQ ,   w u s t h p er ce n tag o f   t h r eg io n   i n   an   i m ag e   f3 1   as  it s   w ei g h t ( i.e .   α t   = f t31 ) ,   s in ce   w e   th i n k   r eg io n   w it h   lar g er   ar ea   p lay s   m o r s i g n i f ican t r o le  in   co n tr ib u tin g   to   th o v er all  s i m i lar it y   v al u b etw ee n   t w o   i m a g e s   th a n   r eg io n   w it h   s m aller   ar ea .       Step   3 :   T h s i m ilar it y   d is ta n c b et w ee n   t h q u er y   i m a g an d   th d atab ase  i m ag g i v en   i n   E q u atio n   3   is   n o t   s y m m etr ic,   to   m a k i s y m m e tr ic  w co m p u te  th d i s tan ce   b et w ee n   t h d atab ase  i m ag a n d   th q u er y   i m a g e   b y   r ep ea tin g   s tep s   1   a n d   2   f o r   th r e g io n s   i n   t h d atab ase   i m ag e,   w d e f in e   th e   d is ta n ce   b et w ee n   r eg io n   R j   in   th d atab ase  i m a g an d   t h q u er y   i m a g as:                   ( 4 )     T h is   d ef i n itio n   tak e s   t h m i n i m u m   d i s ta n ce   b et w ee n   th e   d atab ase  i m a g r e g io n   R j   an d   al th r e g io n s   i n   t h e   q u er y   i m ag IQ ,   w h ich   m a x i m izes th s i m ilar it y   b et w ee n   t h e   r eg io n   an d   t h q u er y   i m a g e.     Step   4 :   T h d is tan ce   b et w ee n   I an d   I ca n   b d ef in ed   as:                     ( 5 )     W h er α j   is   th e   w ei g h t   f o r   r eg io n   R i n   i m a g ID ,   a n d   al s o   w e   u s it   as  th e   f j31   j u s a s   f o r   th e   q u er y   i m ag e   r eg io n s .   I n   Fig u r 2 ,   lin f r o m   q u e r y   r e g io n   to   DB   r eg io n   co r r esp o n d s   to   th m i n i m u m   d i s ta n ce   f r o m   t h r eg io n   in   i m a g I ( f o r   ex a m p le  w i th   7   r eg io n s )   to   t h r e g io n   in   d atab ase  i m a g I D   ( w it h   9   r eg io n s ) .   W h er ea s ,   lin e   f r o m   DB   r eg io n   to   q u er y   r eg io n   co r r esp o n d s   to   t h m i n i m u m   d i s ta n ce   f r o m   t h r eg io n   in   i m a g I to   t h e   r eg io n   i n   IQ   T h ese  d is tan ce s   ar th e n   ad d ed   an d   d iv id ed   b y   t w o   to   g e t h s y m m etr ic  d is ta n ce   b et w ee n   i m a g I an d   I as in   s tep   5 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J AA   I SS N:  2 2 5 2 - 8814     E a r ly  Dete ctio n   o f H ig h   B lo o d   P r ess u r a n d   Dia b etic  R etin o p a th o n   R etin a l F u n d u s   ( S . S . Ta d a s a r e )   343     Step   5 :   T h o v er all  d is tan ce   b et w ee n   t h t w o   i m a g es  I a n d   I is   d ef in ed   as:                 ( 6 )     T h is   d ef in itio n   o f   th d is ta n ce   b et w ee n   t w o   i m a g es  ca p tu r es   th o v er all  s i m ilar i t y   m ea s u r b ased   o n   r eg io n al   an d   g lo b al  m atc h in g .   As  co m p ar ed   w ith   m a n y   ex is ti n g   s i m ilar it y   m ea s u r es  in   t h l iter at u r e,   th i s   d ef i n it io n   s tr iv e s   to   i n co r p o r ate  as  m u c h   E f f icien t   C o n te n t B ased   I m ag R etr ie v al  s e m a n tic   i n f o r m ati o n   as   p o s s ib le,   a n d   at  th s a m ti m al s o   ac h ie v e s   co m p u tat io n al  e f f icie n c y .   Giv e n   th is   d ef in i tio n ,   f o r   ea ch   q u er y   i m ag IQ ,   it   is   s tr ai g h t f o r w ar d   to   co m p u te  Dis ( I D ,I Q )   f o r   ev er y   i m ag I D   in   th d atab ase   i n   th r etr ie v al   p r o ce s s .         Fig u r e   6.   Min i m u m   Di s ta n ce   o f   R e g io n s   f r o m   I m ag I to   I m ag I a n d   Vice   Ver s a.       8 . 6 .   I m a g Ret riev a M et ho do lo g y   Da t a   I ns er t io n   T h im a g r etr iev al  s y s te m   we  p r o p o s in   th is   ch ap ter   f ir s s eg m e n ts   ea ch   i m ag i n   th d atab ase  in to   d is tin ct  r eg io n s   co n s id er ed   as  o b j e cts  in   th at  i m a g u s in g   t h T B E alg o r ith m .   Featu r es   ar ex tr ac ted   f r o m   ea ch   i m a g r eg io n   u s in g   li f t in g   w a v elet th ese  f ea t u r es  a r s to r ed   in   th d atab ase  f il es.  W im p le m e n clu s ter i n g   w it h   s e lf - o r g a n izi n g   m ap   alg o r it h m   in   th d atab a s f ea t u r s p ac to   g r o u p   th o s r eg io n s   o f   s i m ilar   v is u al  f ea t u r es  i n to   s ep ar ate  cl u s ter s   to   r ed u ce   th s ea r ch i n g   ti m i n   t h q u er y   p r o ce s s .   T h SOM  is   c h o s e n   to   h av e   t w o   d i m en s io n al   1 0 ×1 0   n o d es  i n   g r id   to p   to p o lo g ical  o r g an izatio n ,   ea ch   o f   t h e s n o d es  is   co n s id er ed   as   clu s ter   ce n ter .   E ac h   i m a g r eg io n   i n   th d atab ase  is   g i v en   clu s ter   n u m b er   s to r ed   w it h   it   at  th en d   o f   SOM   tr ain i n g   u s i n g   th r e g io n s   f ea t u r es.           Fig u r e   7 .   GUI   f o r   I d en tif icatio n   an d   clas s i f icatio n   o f   ab n o r m alities   o f   r e ti n al  u s i n g   C B R I R   b ased   o n   lif ti n g   w a v elet s   f o r   f u n d u s   i m a g es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.