I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   3 J u n e   2021 ,   p p .   2640 ~ 2 6 4 6   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 11 i 3 . pp 2 6 4 0 - 2 6 4 6           2640       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Fully a uto m a tic  s eg m en tatio n of i n ti m a /a dv ent itia o f  t he ves sel   using   Be z ier  curv e f ro m  in trav a scula r ult ra so und       K w a ng   B a ek   K i m 1 Do o   H eo n So ng 2   1 Div isio n   o f   Co m p u ter S o f twa re   En g in e e rin g ,   S i ll a   Un iv e rsity ,   Bu sa n ,   Ko re a   2 De p a rtme n o f   Co m p u ter G a m e s ,   Yo n g - I n   S o n g Da m   Co ll e g e ,   Yo n g - in ,   K o re a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 3 1 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   Sep   2 2 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Oct  1 5 ,   2 0 2 0       A lt h o u g h   m e d ica i m a g e   se g m e n tatio n   f ield   is  re g a rd e d   a o n e   o f   m o st   e sta b li sh e d   f ield s,  stil f u ll y   a u to m a ti c   s e g m e n tatio n   to   e x trac tar g e o b jec w it h   h ig h   a c c u ra c y   f ro m   in trav a s c u lar  u lt ra so u n d   (I V US)  is  v e r y   a c ti v e   a re a   o f   re s e a rc h .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   p r o p o s e   a   f u l l y   a u t o m a t i c   m o r p h o l o g i c a l   a p p r o a c h   u s i n g   B e z i e r   c u r v e   i n   i n t e r p o l a t i n g   t h e   b o u n d a r i e s   o f   i n t i m a / a d v e n t i t i a   o f   t h e   v e s s e l   f r o m   I V U S   w i t h   c a re f u l   b i n a r i z a t i o n   a lg o rit h m s.  In   e x p e ri m e n w it h   8 0 0   IV US  im a g e s,  th e   p ro p o se d   m e th o d   is  a g o o d   a f u z z y   C - m e a n b a se d   a p p ro a c h   i n   c o m p a riso n   w it h   h u m a n   e x p e rt’s  re su lt   w it h   8 4 . 4 %   sa ti sfa c ti o n   a n d   b e tt e t h a n   o t h e m o rp h o lo g ica m e th o d   in   a ll   p e rf o rm a n c e   in d ice o c u rv e   f it ti n g   w it h   9 7 . 0 2 %   in   a c c u ra c y   a n d   5 8 . 1 9 %   i n   p re c isio n .   K ey w o r d s :   A d v en ti tia   Au to m a tic  s e g m en ta tio n   B ez ier   cu r v e   I n ti m a   I VUS   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   K w a n g   B ae k   Ki m   Div i s io n   o f   C o m p u ter   So f t w ar E n g i n ee r in g   Sil la  Un iv er s it y   B u s an   4 6 9 5 8 ,   Ko r ea   E m ail:  g b k i m @ s il la. ac . k r       1.   I NT RO D UCT I O N   I n tr av asc u lar   u ltra s o u n d   ( I VU S)  is   a n   i n tr a - o p er ativ e   i m ag i n g   m o d alit y   t h at  f ac i litates   o b s er v in g   a n d   ap p r aisi n g   t h v es s el  w all  s tr u ctu r o f   t h h u m an   co r o n ar y   ar ter ies.  I VUS  i s   r eg u lar l y   u s ed   to   lo ca te  t h ath er o s cler o s is   lesi o n s   i n   t h e   co r o n ar y   ar ter ies  to   s tu d y   t h l u m en   a n d   p laq u d i m e n s io n s ,   a n d   to   g u id e   in ter v e n tio n   an d   s te n d ep lo y m en [ 1 ] .   Seg m e n tatio n   o f   ar ter ial  w all  b o u n d ar ies  f r o m   t h e   I VUS  i m a g es  is   n o t   o n l y   cr u cial  f o r   q u an titati v a n al y s i s   o f   th v es s el  w alls   a n d   p laq u ch ar ac ter is tics   b u is   also   n ec ess ar y   f o r   g en er ati n g   3 r ec o n s tr u cted   m o d el s   o f   t h ar ter y   [ 2 ] .   I n   p ar ticu lar ,   d elin ea ti n g   t h e   in t er io r   ( lu m e n )   a n d   ex ter io r   ( m ed ia)   v es s el  w all s   is   p r o b lem atic  d u to   th p r esen ce   o f   v ar io u s   ar tif ac t s   s u ch   as  m o tio n   o f   t h e   ca th eter   af ter   h ea r co n tr ac tio n ,   g u id w ir ef f ec ts ,   b if u r ca tio n   an d   s id b r an ch es  o r   s i m ilar   ec h o g en ici t y   b et w ee n   t h v e s s el  w all  a n d   s o m p laq u e s .   I n   s o m ca s e s ,   ev en   t h d i f f er en ce s   in   tr an s d u ce r   f r eq u e n cie s   af f ec t   th s e g m en tatio n   r es u lt s   [ 3 ] .   A u to m at ic  d etec tio n   o f   th v e s s el  w all  ( m ed ia ad v e n t itia )   an d   b o r d e r s   o f   lu m en   t h at  i s   at  t h in n er m o s s u r f ac o f   at h er o s cler o tic  p laq u es  i s   r eq u ir ed   to   q u an ti f y   th e   d eg r ee   o f   s te n o s is   an d   m ea s u r th l u m i n al  ar ea   in   w h ich   b lo o d   f lo w s .   Su c h   p r o ce d u r is   b asic  s tep   f o r   th ev alu at io n   o f   t h e   m o r p h o lo g y   o f   th v es s el  u n d er   an al y s is   a n d   th d etec tio n   o f   p o s s ib le  ath er o s cler o tic  le s io n s   [ 4 ,   5 ] .   T h er h av b ee n   m an y   d i f f e r en ap p r o ac h es  to   f i n d   an   e f f ec tiv e   s e g m en ta tio n   r e s u lt   o f   in ti m a - a d v en tit ia  o f   v e s s el  i n   t h is   p r o b le m   d o m ain .   De f o r m ab le  m o d els  h av b ee n   u s ed   in   [ 6 - 8 ]   to   d etec th b o r d er   o f   lu m e n /i n ti m a n d   m ed ia/ad v en t itia.  Ho w e v er ,   ev er y   f ir s f r a m e   o f   t h s eq u e n ce   n ee d s   u s er   i n ter ac tio n s   to   m an u all y   s e g m e n th l u m en   an d   m ed ia  in   t h i s   ap p r o ac h .   E d g e - tr ac k in g   a n d   g r ad ien t - b ased   tech n iq u es  ar e   t y p icall y   s e m iau to m atic  a n d   r e q u ir p r ec is in itializa tio n .   T h ey   al s o   t y p icall y   r el y   o n   an   en er g y   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       F u lly  a u to ma tic  s eg men ta tio n   o f in tima /a d ve n titi a   o f t h ve s s el  u s in g   B ezier   cu r ve …  ( K w a n g   B a ek   K im )   2641   m i n i m izatio n   ( o p ti m izatio n )   f r a m e w o r k   to   ac h ie v an   ac cu r ate  s e g m e n tatio n   [ 9 ,   1 0 ]   b u class ic  ac t iv e   co n to u r s   t y p ica ll y   d o   n o t p er f o r m   w el l o n   I VUS  i m a g es [ 1 1 ] .   T h er e   ar s ev er al  n eu r al  n et wo r k - b ased   ap p r o ac h es  to   th is   p r o b lem   [ 1 2 ,   1 3 ] .   A   ca r ef u ll y   co n tr o lled   n eu r al  n et w o r k   s h o w ed   co m p eten p er f o r m a n ce   w it h   h u m an   ex p er [ 1 2 ] .   A   s eq u en t i al  f o r w ar d   s elec tio n   p r o ce s s   u s in g   s u p p o r v ec to r   m ac h in ( SVM)   h a s   b ee n   e m p lo y ed   to   co n d u ct  an   in - d ep th   an al y s is   o f   s e v er al   i m a g f ea tu r es   in   [ 1 3 ] .   A   li m it atio n   o f   t h eir   a n al y s i s   is   th at   it   o n l y   w o r k s   f o r   ar tif ac t - f r ee   I VUS  s eq u en ce s .   A s   w ca n   s ee ,   m o s ap p r o ac h es  h a v e m p lo y ed   eit h er   t y p o f   en er g y   m i n i m izatio n   m et h o d   o r   r eq u ir an n o tated   d ata  to   tr ain   th n e u r al  n et w o r k   clas s i f ier .   T h er ar also   s ev er al  in ter e s tin g   ap p r o ac h es  u s i n g   f u zz y   al g o r ith m s   a s   co m b i n ed   with   n eu r al   n et w o r k   [ 1 4 ]   o r   as  f u zz y   C - m ea n s   ( F C M)   b ased   clu s t er in g   m ec h an is m   [ 4 ,   1 5 ] .   I n   [ 1 4 ] ,   th lu m e n   i s   s eg m e n ted   b y   co m b i n atio n   o f   i m ag g r ad ien an d   f u zz y   co n n ec ted n es s   m o d el  an d   th m ed ia/ad v e n ti tia   b o r d er   is   ex tr ac ted   b y   f ast - m ar ch i n g   m o d el.   An   in ter esti n g   co m b i n ato r y   ap p r o ac h   p r o p o s ed   in   [ 1 6 ]   u s ed   g r a y - le v el  co - o cc u r r en ce   m at r ix   ( G L C M)   to   d ef i n f ea t u r es  o f   I n ti m a n d   u s FC M   t o   ex tr ac t   a d v e n tit ia.   FC i s   u s u all y   e f f icie n to   ex tr ac tar g et  o b j ec f r o m   u ltra s o u n d   i m a g es  b u i m a y   s u f f er   f r o m   h ar d   in itial izatio n   o f   n u m b er   o f   cl u s ter s   as is   t h u s   s o m k in d   o f   d y n a m ic  co n tr o m i g h t b n ec es s ar y   [ 1 7 ] .   I n   s u c h   co m b i n ed   ap p r o ac h   b et w ee n   FC an d   m o r p h o lo g ical  alg o r ith m s   lik [ 1 7 ] ,   w n ee d   h ig h   q u alit y ,   w el co n tr asted   I VUS   i m ag e s   s i n ce   th er ar m a n y   d if f er e n t y p e s   o f   ar tif ac t s   t h at   w s h o u ld   ex c lu d e   in   t h p r o ce s s   [ 3 ] .   T h er h av b ee n   s t u d ies  to   o b tain   b etter   q u alit y   i m a g es   b y   e f f icie n t b i n a r izatio n   tec h n iq u es   [ 1 8 - 2 0 ]   th at  s h o u ld   b d o n b ef o r m ai n   f u zz y   co n tr o lled   alg o r ith m s   ar ap p lied .     I n   t h is   p ap er ,   w e   p r o p o s an   ef f icie n t   m o r p h o lo g ical  m et h o d   to   ex tr ac i n ti m a/a d v e n ti t ia  w it h o u t   FC M.   I n s tead ,   w ap p ly   B ez i er   cu r v in   ex tr ac ti n g   a d v en t it ia.   T h en ,   b ased   o n   ex tr ac ted   a d v en tit ia,   w ap p l y   co n v e x   p ar ab o la  to   en h an ce   t h co n tr ast  f o r   I n ti m ar ea   a n d   ap p ly   b in ar izat io n   al g o r ith m   to   ex tr ac I n ti m a.   T h B ez ier   cu r v i s   p o p u lar   i n   co m p u ter   g r ap h ics   an d   co m p u ter - aid ed   ap p licatio n   a s   w el as  m e d ical  i m a g e   p r o ce s s in g   [ 2 1 - 2 5 ] .   T h B ez i er   cu r v es  w er u s ed   to   d etec tio n   an d   in ter p o latio n   o f   t h e   s alien p o in t s   f o r   ap p r o x im a tin g   t h b o u n d ar ies   o f   th l u n g   f ield s   o r   p r o s tate  r e g i o n   i n   t h o s e   r e s e a r c h e s .   I n h e r e n t l y ,   t h e   B e z i e r   c u r v e   i s   c h a r a c t e r i z e d   b y   c o n v e x   h u l l   a n d   t h e   c u r v e   i s   c o n t a i n e d   i n s i d e   c o n t r o l   p o l y g o n ,   g u a r a n t e e i n g   t h a t   t h e   g e n e r a t e d   c u r v e   w i l l   n o t   d e r a i l   o f f   i t s   c o n t r o l   p o l y g o n   [ 2 6 ] .   A f t e r   a u t o m a t i c   s e g m e n t a t i o n   b y   p r o p o s e d   m eth o d ,   w e   co m p u te   t h ar ea   o f   in ti m a/a d v en t itia t h at  w o u ld   b u s ed   f o r   m ed ical  d o cto r s   in   d ec is io n   m ak in g   p r o ce s s .       2.   M E T H O D   T h o v er all  ass u m p tio n   w h a v f o r   I VUS  i m ag i n   t h is   r ese ar ch   is   as;   -   A s s u m p tio n   ( 1 ) :   B o u n d ar ies  o f   ad v en t itia  h a s   r elativ e l y   h i g h er   in te n s i t y   v al u es t h an   t h o s e   o f   in ti m [ 1 6 ] .   -   A s s u m p tio n   ( 2 ) :   A d v e n titi a n d   in ti m ar ea   al w a y s   co n tai n   th ce n ter   o f   t h i m a g e.     2 . 1 .     E x t ra ct ing   a dv ent it ia   Firstl y ,   w ap p l y   ap p r o p r iate  b in ar izatio n   al g o r ith m   [ 2 0 ]   to   ex tr ac t h ca n d id ate  ar ea   o f   a d v en tit ia   u n d er   ass u m p tio n   ( 1 ) .   T h en   th p r o p o s ed   alg o r ith m   s ea r ch e s   f o r   ap p r o p r iate   co n tr o p o in f r o m   th ce n ter   o f   i m a g ( u n d er   ass u m p t io n   ( 2 ) )   to   in cr ea s e   th s ea r ch in g   a n g le  g r ad u all y .   B ez ier   cu r v h as  p ar a m eter ized   eq u atio n   f o r   r ep r esen ti n g   t h cu r v a n d   u s e   m u lt ip le  co n tr o l   p o in to   i n ter p o late  t h s h ap o f   t h m o d el   b ase o n   B er n s tei n   b asi s   f u n ctio n .   W ca n   d ef i n t h ( n - 1) - t h   B ez ier   cu r v r ec u r s i v el y   as  c lo s ed   f o r m   g i v en   n   co n tr o l p o in ts   b y   u s i n g   De  C a s telj au   alg o r it h m   a s   s h o w n   i n   ( 1 )   an d   ( 2 )   [ 2 7 ] .     ( ) = 1 ( ) = 0 , 0 , 1   ( 1 )     , ( ) = ̅ ̅ ( 1 ) 1 , = 0 , ,   ( 2 )     w h er B ( t )   is   B ez ier   cu r v w ith   n   co n tr o l p o in ts   P i   w it h   ti m t .   Fig u r 1   s h o w s   an   e x a m p l o f   B ez ier   cu r v w it h   t =0 . 2 5   an d   h o w   th c u r v e   is   in ter p o lated   b y   m u ltip le  co n tr o l p o in ts .   T h en ,   th ad v en t i tia  o f   th v es s el  is   m o d eled   as c o n n ec ti n g   an d   ex p an d in g   B ez ier   c u r v as s h o wn   in   Fig u r 2 .     2 . 2 .     E x t ra ct ing   inti m a   T h en ,   th e   n e x t   s tep   i s   e x tr ac tin g   I n ti m a.   I n   o r d er   to   en h a n ce   th e   in ten s it y   co n tr as b et w ee n   ad v en tit ia/i n ti m b o u n d ar y   li n es a n d   o th er   ar ea s   in   t h r e g io n   o f   i n ter est   ( R OI )   th a t c o n tai n s   alr ea d y   e x tr ac ted   ad v en tit ia  b y   m e th o d   ex p lai n e d   in   s ec tio n   2 . 1 ,   w ap p l y   co n v ex   p ar ab o la  eq u atio n   as s h o wn   in   ( 3 ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   3 J u n e   2021   :   2 6 4 0   -   2646   2642   ( ) = 255 ( 127 1 ) 2   ( 3 )     T h ap p lied   co n v ex   p ar ab o la  eq u atio n   tr a n s f o r m s   t h g i v en   in te n s it y   v al u to   e m p h a s ize  t h h ig h e s t   an d   lo w est   v al u es   an d   d ee m p h asize  t h n e u tr al  i n te n s it y   as  s h o w n   in   Fi g u r 3 .   A n d   th e f f ec o f   s u c h   tr ea t m e n is   s h o w n   as  F ig u r 4   ( b ) .   T h f in al  ex tr ac tio n   o f   I n ti m n ee d s   b i n ar izatio n   p r o ce d u r an d   lab elin g   p r o ce d u r to   f o r m   th e   o b j ec m o d el   an d   t h r es u lt  is   a s   s h o w n   i n   F ig u r 4 ( c) .   Sin ce   a ll  g iv en   I VUS  i m a g es   h av t h s a m s ize  i n   th a 2 , 5 0 0   p ix els  ar w it h i n   1 m m 2   ar ea   th u s   w ca n   co m p u te  t h ar ea   w it h i n   t h e   ad v en tit ia  an d   I n ti m o f   t h v ess el  as  co u n ti n g   p i x els  i n s id th ar ea   ( th v ar iab le  x   o f   th ( 4 ) )   u n d er   ( 4 ).   T h r esu lt o r   th p r o p o s ed   m et h o d   d is p la y s   b o th   A d v e n ti tia  an d   I n ti m ar ea   as sh o w n   i n   Fi g u r 5 .     ( ) = 2500   ( 4 )             ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   B ez ier   cu r v ex a m p l e     Fig u r 2 .   E x tr ac tin g   ad v e n titi a ; ( a)   b in ar ized   I VUS  in p u t,  ( b )   ex tr ac ted   ad v en ti tia           Fig u r 3 .   T r an s f o r m   o f   in ten s i t y   b co n v e x   p ar ab o la  f u n c tio n         ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r 4 .   E x tr a c tio n   o f   i n ti m a ;   ( a)   in p u t i m a g e,   ( b )   co n v ex   p ar ab o la  ef f ec t,  ( c)   in ti m ex tr a cted   ( x ) ( brightne ss ) 0 127 255 255 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       F u lly  a u to ma tic  s eg men ta tio n   o f in tima /a d ve n titi a   o f t h ve s s el  u s in g   B ezier   cu r ve …  ( K w a n g   B a ek   K im )   2643     ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r 5 .   A d v e n tit ia/ i n ti m d is p la y   b y   t h p r o p o s ed   m et h o d ;   ( a)   in ti m a,   ( b )   ad v en titi a,   ( c)   co m b i n ed       3.   R E SU L T   T h p r o p o s ed   m et h o d   is   i m p le m en ted   u s in g   v is u al  s t u d io   2 0 1 7   C #   w it h   I n tel®  C o r e™   i5 - 6 2 0 0   C PU   @   2 . 5 0   GHz   an d   8   GB   R A w it h   8 0 0   I VUS  i m a g e s   o b tain ed   f r o m   B ae k   Ho s p ital  lo ca te d   in   B u s a n ,   Ko r ea .   W d em o n s tr ate  s ev er al  e x a m p les  o f   in ti m a/a d v e n ti tia  ex tr a ctio n s   b y   p r o p o s ed   m et h o d   as  s h o w n   i n   Fi g u r 6 .   T o   ev alu ate  th p er f o r m an ce   o f   th e   p r o p o s ed   m et h o d ,   w ta k p ath o lo g i s ts   m an u al  ex a m in atio n   r es u lt  a s   th e   g o ld   s tan d ar d   an d   s ee   h o w   m u ch   th s y s te m s   d is cr ep an c y   is   in   ar ea   as sh o w n   i n   T ab le  1 .         ( a)     ( b )         ( c)     ( d )         ( e)     ( f )     Fig u r 6 .   E x a m p les o f   ad v en ti tia/in t i m a   e x tr ac tio n s   b y   p r o p o s ed   m e th o d ;   a)   in p u t,  ( b )   ex tr ac ted ,   ( c)   in p u t,    ( d )   ex tr ac ted ,   ( e)   in p u t,  ( f )   ex t r ac ted       T ab le  1 .   A r ea   d is cr ep an c y   b y   p r o p o s ed   m et h o d   in   mm 2   D i scre p a n c y   #   o f   I mag e s   Rate   < 1 5   6 0 2   7 5 . 3 %   1 5 ~ 2 0   32   4 . 0 %   2 0 ~ 2 5   41   5 . 1 %   >   2 5   1 2 5   1 5 . 6 %   T o t a l   8 0 0   1 0 0 . 0 %   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.  11 ,   No .   3 J u n e   2021   :   2 6 4 0   -   2646   2644   Field   ex p er ts   e v al u ated   th s y s te m s   p er f o r m an ce   a s   ex c e llen t   i n   7 5 . 3 o f   th ca s es   ( < 15  mm 2   d is cr ep an c y )   b u t   n o s ati s f ied   w it h   ca s es  h a v i n g   o v er   2 5   mm t h u s   t h s atis f ac tio n   r ate  wo u ld   b 8 4 . 4 an d   th at  is   s i m ilar   to   th b est  r ep o r ted   p ar am eter ized   ca s es  o f   F C o f   8 6 [ 4 ] .   A n o th er   p er f o r m an ce   m ea s u r w tak i s   th e   ac tu a d is cr ep an c y   r ate  f r o m   h u m a n   e x p er t’ s   d ec is io n   w i th   tr u p o s iti v r ate  a n d   f alse  p o s iti v r ate   as  w e ll a s   p r ec is io n   a n d   ac cu r ac y   th at  ar d ef i n ed   as ( 5 )   to   ( 8 ).      =   +  × 100   ( 5 )     =   +  × 100   ( 6 )      =   _  × 100   ( 7 )       =  +   +  +  +  × 100   ( 8 )     w h er TP FP TN FN   d e n o te  tr u p o s iti v e,   f al s p o s iti v e,   tr u n eg at iv e,   a n d   f alse   n e g ati v e,   r esp ec tiv el y .   W e   also   i m p le m e n m et h o d   in   [ 1 6 ]   th at  is   m o s lik o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h .   T ab le  2   s h o w s   t h co m p ar ati v p er f o r m a n ce   r es u lt.       T ab le  2 .   C o m p ar ativ p er f o r m an ce   r esu l t   M e a su r e   P r e v i o u s [ 1 6 ]   P r o p o se d   T P R   9 6 . 4 5 %   9 8 . 6 5 %   F P R   3 . 2 4 %   3 . 1 1 %   P r e c i si o n   5 5 . 3 4 %   5 8 . 1 9 %   A c c u r a c y   9 6 . 8 3 %   9 7 . 0 2 %       T h p r o p o s ed   m et h o d   is   b etter   in   TPR   a n d   p r ec is io n   p er f o r m an ce   m ea s u r an d   s l ig h tl y   b ett er   b u t n o s tatis t icall y   s i g n if ica n i n   ac c u r ac y   a n d   FPR T h is   m ea n s   th at  t h p r o p o s ed   ap p r o ac h   is   m o r lik h u m an   ex p er t’ s   d ec is io n   esp ec iall y   i n   tr u p o s iti v ar ea .   Fig u r 7   d em o n s tr ate  h u m a n   ex p er t’ s   d ec is io n ,   p r ev io u s   r esu lt,  an d   t h p r o p o s ed   m et h o d s   r esu l t,  r esp ec tiv el y .         ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r 7 .   I m p r o v ed   ca s ib n   p er f o r m an ce ;   ( a)   h u m a n ,   ( b )   p r ev io u s   [ 1 6 ] ,   ( c )   p r o p o s ed       4.   CO NCLU SI O N     A lt h o u g h   m ed ical  i m a g s e g m e n tat io n   i s   a n   e s tab lis h e d   an d   m a tu r f ield ,   f u ll y   au to m at ic  s eg m e n tatio n   o f   m ed ical   i m ag d ata  r e m ai n s   an   u n s o l v ed   p r o b lem   d u to   t h e   s ize   o f   t h e   d ataset,   t h e   co m p le x it y   o f   a n ato m ical  s h a p es,  o v er lap   o f   g r a y   le v el  v al u es  b et w ee n   n ei g h b o r in g   ti s s u es  an d   o r g an s ,   lack   o f   co n s i s te n tl y   d is ti n ct  b o u n d ar ies  an d   s a m p li n g   ar ti f ac t s   a n d   n o is e.   Ma k i n g   f u ll y   a u to m atic  s eg m e n tatio n   o f   in ti m a/a d v e n ti tia  ar ea   f r o m   I VUS  th at  co n tain s   m a n y   t y p es  o f   ar ti f ac t s   in   t h i m a g is   m u ch   n ec es s ar y   atte m p t h at  ca n   g e r id   o f   o p er ato r   s u b j ec tiv it y   i n   t h a n al y s i s .   I n   t h i s   p ap er ,   w p r o p o s f u ll y   au to m atic   s eg m e n tatio n   m eth o d   u s i n g   B ez ier   cu r v i n   ad v en titi a/i n ti m b o u n d ar y   i n ter p o latio n .   T o   s u cc es s f u ll y   r ec o n s tr u ct  s u r f ac m o d el  f r o m   co n to u r s ,   it  i s   i m p o r tan to   ac cu r atel y   id en ti f y   a n d   e x t r a c t   f e a t u r e s   o f   i n t e r e s t   f r o m   m e d i c a l   i m a g e s   a n d   B e z i e r   c u r v e   i n t e r p o l a t i o n   i s   a   f e a s i b l e   a p p r o a c h   a s   w e   d e m o n s t r a t e   i n   t h i s   p ap er .   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       F u lly  a u to ma tic  s eg men ta tio n   o f in tima /a d ve n titi a   o f t h ve s s el  u s in g   B ezier   cu r ve …  ( K w a n g   B a ek   K im )   2645   I n   ex p er i m e n w it h   8 0 0   v ess el   I VUS  i m a g es,  t h p r o p o s ed   m et h o d   s h o w s   as  g o o d   as  th b est  r esu lt   o f   r ep o r ted   FC clu s ter i n g   ap p r o ac h   in   o v er all  d is cr ep a n c y   f r o m   h u m an   e x p er t’ s   m an u al  m ea s u r e m en t   w h er 8 4 . 4 ca s es  h a v les s   th a n   2 5   m m 2   d i s cr ep an c y .   W tak f u r th er   c u r v f itti n g   an al y s is   a n d   th e   p r o p o s ed   m et h o d   is   b etter   t h a n   o r   as   g o o d   as   th e   p r ev io u s   m o s t si m ilar   ap p r o ac h   i n   a ll p er f o r m a n ce   i n d ices   i n   d ir ec co m p ar is o n .   T h p r o p o s ed   m et h o d   s h o w ed   m o r o v er esti m at io n   o f   t h ar ea   b et wee n   ad v e n tit ia  an d   I n ti m th a n   u n d er esti m atio n   in   t h p o s t - h o a n al y s is   th u s   m o r co n s er v ati v tr ea t m en t   is   n ee d ed   f o r   th e   f u tu r r esear ch .       RE F E R E NC E S   [1 ]   T .   M a ,   B.   Zh o u ,   T .   K.  Hs iai,   a n d   L .   L .   S h u n g ,   A   r e v ie o f   in trav a sc u lar  u lt ra so u n d - b a s e d   m u lt i m o d a in trav a sc u lar  i m a g in g th e   s y n e r g isti c   a p p ro a c h   t o   c h a ra c teriz in g   v u ln e ra b le  p laq u e s,”   Ultra s o n ic  im a g i n g ,   v o l.   3 8 ,   n o .   5 ,   p p .   3 1 4 - 3 3 1 ,   2 0 1 6 .   [2 ]   M .   F a ra ji ,   I.   Ch e n g ,   I.   Na u d i n ,   a n d   A .   Ba su ,   S e g m e n tatio n   o f   a rteria wa ll in   in trav a sc u lar  u lt ra so u n d   c ro ss - se c ti o n a im a g e s u sin g   e x tre m a l   r e g io n   se lec ti o n ,   Ultr a so n ics ,   v o l .   8 4 ,   p p .   3 5 6 - 3 6 5 ,   2 0 1 8 .   [3 ]   A .   K a to u z ian ,   E.   A .   D.  A n g e li n i,   S .   G .   Ca rli e r,   J.  S .   S u ri,   N.  Na v a b   N,  a n d   A .   F .   L a in e ,   sta te - of - th e - a rt  re v ie w   o n   se g m e n tatio n   a lg o rit h m in   in trav a sc u lar  u lt ra so u n d   (I V US)   im a g e s,”   IEE T ra n sa c ti o n o n   In f o rm a ti o n   T e c h n o l o g y   i n   B io me d ici n e ,   v o l.   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   8 2 3 - 8 3 4 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   M .   Eslam iz a d e h ,   G .   A tt a ro d i,   N.   J.  Da b a n lo o ,   J.  F .   S e d e h i ,   a n d   S .   K.  S e tare d a n ,   T h e   S e g m e n ta ti o n   o f   L u m e n   Bo u n d a ries   a In trav a sc u lar  Ultra so u n d   Im a g e U sin g   F u z z y   A p p r o a c h ,   2 0 1 7   Co m p u t in g   in   Ca r d i o lo g y   ( Cin C),   Re n n e s,  2 0 1 7 ,   p p .   1 - 4.     [5 ]   T .   A ra k i,   S .   K.  Ba n c h h o r,   N.  D.  L o n d h e ,   N.  Ik e d a ,   P .   Ra d e v a ,   D.  S h u k la,  L .   S a b a ,   A .   Ba le strieri,   A.  Nic o laid e s,  S .   S h a f iq u e ,   J.  R.   L a ird ,   a n d   J.  S .   S u ri,   Re li a b le  a n d   a c c u ra te  c a lciu m   v o l u m e   m e a su re m e n in   c o ro n a r y   a rter y   u sin g   in trav a sc u lar u lt ra so u n d   v id e o s,”   J o u rn a o me d ica l   sy ste ms ,   v o l.   4 0 ,   n o .   3 ,   2 0 1 6 .   [6 ]   A .   T a k i,   Z.   Na ja f i,   A .   Ro o d a k i,   S .   K.  S e tare h d a n ,   R.   A .   Zo ro o f i,   A .   Ko n ig ,   a n d   N.  Na v a b ,   A u to m a ti c   se g m e n tatio n   o f   c a lci f ied   p laq u e a n d   v e ss e b o rd e rs  in   iv u im a g e s,”   In ter n a ti o n a J o u r n a o Co m p u ter   Assiste d   Ra d i o lo g y   a n d   S u rg e ry ,   v o 3 ,   n o .   3 - 4 ,   p p .   3 4 7 - 3 5 4 ,   2 0 0 8 .   [7 ]   X .   Z h u ,   P .   Zh a n g ,   J.  S h a o ,   Y.   Ch e n g ,   Y.  Zh a n g ,   a n d   J.  Ba i,   A   sn a k e - b a se d   m e th o d   f o s e g m e n tatio n   o f   in trav a sc u lar u lt ra so u n d   im a g e s a n d   i ts i n   v iv o   v a li d a ti o n ,   Ultra so n ics ,   v o l.   5 1 ,   n o .   2 ,   p p .   1 8 1 - 1 8 9 ,   2 0 1 1 .   [8 ]   E.   G .   M e n d iza b a l - Ru iz,  M .   Riv e ra ,   a n d   I.   A .   Ka k a d iaris,  S e g m e n tatio n   o f   th e   lu m in a b o rd e r   in   in trav a sc u lar  u lt ra so u n d   b - m o d e   im a g e u s i n g   a   p r o b a b i l i s t i c   a p p r o a c h ,   M e d i c a l   i m a g e   a n a l y s i s ,   v o l .   1 7 ,   n o .   6 ,   p p .   6 4 9 - 670 ,   2 0 1 3 .   [9 ]   D.  M .   He rrin g to n ,   T .   Jo h n so n ,   P .   S a n tag o ,   a n d   W .   E.   S n y d e r,   S e m i - a u to m a ted   b o u n d a ry   d e tec ti o n   f o in trav a sc u lar u lt ra so u n d ,   Pro c e e d in g s Co m p u ter s in   Ca rd io l o g y ,   Du rh a m ,   NC,  USA ,   1 9 9 2 ,   p p .   1 0 3 - 1 0 6 .     [1 0 ]   M .   S o n k a ,   X .   Zh a n g ,   M .   S ieb e s,  M .   S .   Biss in g ,   S .   C .   De jo n g ,   S .   M .   Co ll in s,   a n d   C.   R.   M c Ka y ,   S e g m e n tatio n   o f   in trav a sc u lar  u lt ra so u n d   im a g e s:  a   k n o w led g e - b a se d   a p p ro a c h ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   M e d ica I ma g in g ,   v o l.   1 4 ,   n o .   4 ,   p p .   7 1 9 - 7 3 2 ,   1 9 9 5 .   [1 1 ]   K.   M .   M e i b u rg e r,   U.  R.   A c h a r y a ,   a n d   F .   M o l in a ri,   A u to m a ted   lo c a li z a ti o n   a n d   se g m e n tatio n   te c h n iq u e f o B - m o d e   u lt ra so u n d   im a g e s:  A   re v ie w ,   Co mp u ter s in   b io l o g y   a n d   me d icin e ,   v o l .   9 2 ,   p p .   2 1 0 - 2 3 5 ,   2 0 1 8 .   [1 2 ]   S .   S u ,   Z.   Hu ,   Q.  L in ,   W .   K.  Ha u ,   Z.   G a o ,   a n d   H.  Zh a n g ,   A n   a rti f i c ial  n e u ra n e tw o rk   m e th o d   f o lu m e n   a n d   m e d ia - a d v e n ti ti a   b o rd e d e tec ti o n   in   I VU S ,   Co mp u ter ize d   M e d ica Im a g in g   a n d   Gr a p h ics ,   v o l.   5 7 ,   p p .   2 9 - 3 9 ,   2 0 1 7 .   [1 3 ]   L .   L o   V e rc io ,   J.  L .   Orla n d o ,   M .   d e l   F re sn o ,   a n d   I.   L a rra b id e ,   As se s s m e n o f   ima g e   f e a tu re f o v e ss e w a ll   se g m e n tatio n   in   in trav a sc u lar  u lt ra so u n d   im a g e s,”   In ter n a ti o n a l   jo u rn a o c o m p u ter   a ss isted   ra d io lo g y   a n d   su rg e ry ,   v o l.   1 1 ,   n o .   8 ,   p p .   1 3 9 7 - 1 4 0 7 ,   2 0 1 6 .   [1 4 ]   J.  Ya n ,   D.  Lv ,   a n d   Y.  Cu i,   n o v e se g m e n tatio n   a p p r o a c h   fo in trav a sc u lar  u lt ra so u n d   im a g e s,”   J o u rn a o f   M e d ica a n d   B io l o g ic a E n g i n e e rin g ,   v o l.   3 7 ,   n o .   3 ,   p p .   3 8 6 - 3 9 4 ,   2 0 1 7 .   [1 5 ]   H.  L a z ra g ,   K.  A lo u i,   a n d   M .   S .   Na c e u r,   A u to m a ti c   se g m e n tati o n   o f   lu m e n   in   in trav a sc u lar  u l t ra so u n d   im a g e s   u sin g   f u z z y   c lu ste rin g   a n d   a c ti v e   c o n to u rs,”  In ter n a ti o n a C o n fe re n c e   o n   Co n tro l ,   E n g i n e e rin g   &   In fo rm a ti o n   T e c h n o l o g y ,   v o l.   1 ,   p p .   5 8 - 6 3 ,   2 0 1 3 .   [1 6 ]   S .   M .   De h n a v i,   M .   P .   Ba b u ,   M .   Ya z c h i,   a n d   M .   Ba sij,   A u to m a ti c   so f a n d   h a rd   p laq u e   d e tec ti o n   i n   I V US  im a g e s:   tex tu ra a p p ro a c h ,”   2 0 1 3   IEE E   Co n fer e n c e   o n   In fo rm a ti o n   a n d   Co mm u n ica ti o n   T e c h n o lo g ies ,   Th u c k a la y ,   T a m il   Na d u ,   I n d ia,  2 0 1 3 ,   p p .   2 1 4 - 2 1 9 .   [1 7 ]   K.  B.   Ki m ,   D.  H.  S o n g ,   a n d   S .   S .   Yu n ,   A u to m a ti c   Ex trac ti o n   o f   Blo o d   F lo w   A re a   in   Bra c h ial  A rter y   f o r   S u sp ici o u Hy p e rten sio n   P a t ien t f ro m   Co lo Do p p ler  S o n o g ra p h y   w it h   F u z z y   C - M e a n Clu ste rin g ,   J o u rn a o f   in fo rm a ti o n   a n d   c o mm u n ica ti o n   c o n v e rg e n c e   e n g i n e e rin g ,   v o l.   1 6 ,   n o .   4 ,   p p .   2 5 8 - 2 6 3 ,   2 0 1 8 .   [1 8 ]   H.  J.  P a rk   a n d   K.  B.   Kim ,   M o rp h o l o g ica De tec ti o n   o f   Ca ro ti d   In ti m a - M e d ia  Re g io n   f o F u ll y   A u to m a ted   T h ick n e ss   M e a su re m e n b y   Ultra so n o g ra m ,   J o u rn a o i n fo rm a ti o n   a n d   c o mm u n ic a ti o n   c o n v e rg e n c e   e n g in e e rin g v o l.   1 5 ,   n o .   4 ,   p p .   2 5 0 - 2 5 5 ,   2 0 1 8 .   [1 9 ]   H.  J.  P a rk   a n d   K.  B.   Kim ,   Ex trac ti n g   a c o u stic  sh a d o w in g   f r o m   u lt ra so u n d   im a g e   u sin g   lo c a d if fe re n c e ,”   In d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica En g i n e e rin g   a n d   C o mp u ter   S c ien c e   ( I J EE CS ) ,   v o l.   1 3 ,   n o .   1 ,   p p .   2 0 5 - 2 0 9 ,   2 0 1 9 .   [2 0 ]   K.  B.   Kim ,   J.  H.  L e e ,   H.  J.  P a r k ,   a n d   D.   H.  S o n g ,   A u to - se g m e n tatio n   o f   In ti m a /A d v e n ti ti a   o th e   V e ss e b y   S u b trac ti n g   Diff e r e n t y p e s o f   Bi n a riza ti o n   Re su lt s,”   Pro c e e d in g s o In ter n a ti o n a c o n fer e n c e   o n   fu t u re   in fo rm a ti o n   &   c o mm u n ica ti o n   e n g in e e rin g ,   p p .   1 0 8 - 1 1 1 ,   2 0 1 9 .   [2 1 ]   K.  I.   Dim it ris  a n d   G .   P a p a m ich a li s,  A u to m a ti c   S e g m e n tatio n   o f   th e   L u n g   F ield in   P o rtab le  Ch e st  Ra d io g ra p h s   b a se d   o n   Be z ier  In terp o lati o n   o f   S a li e n Co n tr o P o i n ts ,”   2 0 0 8   IE EE   In ter n a t io n a W o rk sh o p   o n   I ma g in g   S y ste ms   a n d   T e c h n iq u e s ,   Cre te,  2 0 0 8 ,   p p .   8 2 - 87.   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.  11 ,   No .   3 J u n e   2021   :   2 6 4 0   -   2646   2646   [2 2 ]   R.   T .   F a ro u k i,   T h e   Be rn ste in   p o ly n o m ials  b a sis:  a   c e n ten n ial  re tro sp e c ti v e ,   Co mp u ter   Ai d e d   Ge o me tric  De sig n v o l.   2 9 ,   n o .   6 ,   p p .   3 7 9 - 4 1 9 ,   2 0 1 2 .     [2 3 ]   A .   F o ro o z a n d e h ,   A .   Ke ra y e c h iy a n i,   M .   G a c h p a z a n ,   M .   M o m e n n e z h a d ,   a n d   S .   Na ss e ri ,   3 D   R e c o n s t r u c t i o n   U s i n g   c u b i c   B e z i e r   s p l i n e   c u r v e s   a n d   a c t i v e   c o n t o u r s ,   I r a n i a n   J o u r n a l   o f   M e d i c a l   P h y s i c s ,   v o l .   9 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 9 - 176 ,   2 0 1 2 .   [2 4 ]   H.  S .   G a n ,   T .   T .   S w e e ,   a n d   A .   H.  A .   Ka ri m ,   M e d ica Im a g e   V isu a A p p e a r a n c e   I m p r o v e m e n t   U s i n g   B i h i s t o g r a m   B e z i e r   C u r v e   C o n t r a s t   E n h a n c e m e n t :   D a t a   f r o m   t h e   O s t e o a r t h r i t i s   I n i t i a t i v e ,   S c i e n t i f i c   W o r l d   J o u r n a l v o l.   2 0 1 4 ,   2 0 1 4 .   [2 5 ]   Z.   T ian ,   X .   S i,   Y.  Zh e n g ,   Z.   Ch e n ,   a n d   X.  L i,   M u lt ste p   m e d ica i m a g e   s e g m e n tatio n   b a se d   o n   re in f o rc e m e n lea rn in g ,   J o u rn a o Am b ien t   In t e ll ig e n c e   a n d   H u ma n ize d   Co m p u t in g ,   2 0 2 0 .     [2 6 ]   B.   S im se k   a n d   A .   Y a r d i m c i ,   U s i n g   B e z i e r   c u r v e s   i n   m e d i c a l   a p p l i c a t i o n s ,”   F i l o m a t ,   v o l .   3 0 ,   n o .   4 ,   p p .   9 3 7 - 9 4 3 ,   2 0 1 6 .   [2 7 ]   J.  O.  P a rk ,   B .   C.   Ko ,   H.  J.   P a r k ,   J.  Y.  Na m ,   A u to m a ti c   Id e n t if ica ti o n   o f   th e   L u m e n   Bo rd e r   i n   In trav a sc u lar   Ultras o u n d   Im a g e s,”   T h e   Ko re a   In o rm a ti o n   Pr o c e ss in g   S p c iety   J o u rn a T ra n sa c ti o n B ,   v o l .   1 9 B ,   n o .   3 ,     p p .   2 0 1 - 2 0 8 ,   2 0 1 2 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       K w a n g   B a e k   K i m   re c e i v e d   h is  M . S .   a n d   P h . D.  d e g re e f ro m   t h e   De p a rtm e n o f   Co m p u ter  S c ien c e ,   P u sa n   Na ti o n a Un iv e rsity ,   Bu sa n ,   Ko re a ,   in   1 9 9 3   a n d   1 9 9 9 ,   re sp e c ti v e ly .   F ro m   1 9 9 7   t o   th e   p re se n t,   h e   is  a   p ro f e ss o a th e   Div isio n   o f   Co m p u ter  a n d   I n f o rm a ti o n   En g i n e e rin g ,   S il la   Un i v e rsit y ,   Ko re a .   He   is  c u rre n t l y   a n   a ss o c iate   e d it o f o Jo u r n a o f   In telli g e n c e   a n d   In f o rm a ti o n   S y st e m a n d   T h e   Jo u rn a o f   In fo rm a ti o n   a n d   C o m m u n ica ti o n   C o n v e rg e n c e   En g in e e rin g .   His   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   a rti f icia in telli g e n c e ,   f u z z y   c lu ste rin g ,   d a ta   m in in g ,   im a g e   p r o c e ss in g ,   a n d   b i o i n f o rm a ti c s.  He   is  c u rre n tl y   th e   c h ief   e d it o o f   Jo u r n a o f   In f o rm a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n   Co n v e rg e n c e   En g in e e rin g .         Do o   H e o n   S o n g   re c e i v e d   h is  B. S .   f ro m   S e o u Na ti o n a Un iv e rsit y   in   1 9 8 1   a n d   M . S .   f ro m   th e   Ko re a   A d v a n c e d   In stit u te  o f   S c ie n c e   a n d   T e c h n o l o g y   in   1 9 8 3   i n   Co m p u ter  S c ien c e .   He   re c e iv e d   h is  P h . D.  c a n d id a te  Ce rti f ica te  in   Co m p u ter  S c ien c e   f ro m   th e   Un i v e rsit y   o f   Ca li f o rn ia  a Irv in e   in   1 9 9 4 .   He   h a s b e e n   a   p ro f e s so a De p a rt m e n o f   Co m p u ter  G a m e s,  Yo n g - in   S o n g d a m   Co ll e g e ,   Ko re a ,   sin c e   1 9 9 7 .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   a rti f icia in telli g e n c e ,   i m a g e   p ro c e ss in g ,   a n d   c o m p u ter  g a m e   d e sig n .   He   is  c u rre n tl y   th e   a ss o c iate   e d it o o f   Jo u rn a o f   In f o rm a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n   Co n v e rg e n c e   En g in e e rin g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.