Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  6, N o . 5 ,  O c tob e r  201 6, p p . 2 188 ~219 6  I S SN : 208 8-8 7 0 8 ,  D O I :  10.115 91 /ij ece.v6 i 5.1 068 2          2 188     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Image S e gm entation B a s e d on  Doubly Truncated Generalized  Laplace Mixture Model and K Means Clustering      T. Jyo t h irmayi 1 ,  K. Sriniva s a  Rao 2 , P. Sri n i vas a R a o 3 , Ch.   S a t y a n ar ay an a 4   1  Department of Computer  Scien ce a nd  Engineering, GITAM University , Vi sakhapatnam, Andhra  Pradesh, Ind i a  2  Department of Statistics,  Andhr a  Univers ity , Visakhapatnam, An dhra Pradesh ,  In dia    3  Department of Computer  Scien ce and  S y s t ems  Engineering, An dhra University ,  Vi sakhapatn am,  Andhra Pradesh, India.    4  Department of Computer  Scien ce and Engineering,  JNTU-Kakin ada, Andhra Pradesh, India        Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received  Mar 30, 2016  Rev i sed  Ju l 30 ,  20 16  Accepted Aug 17, 2016      The pr esent paper aims at p e r f orma nce  evalu a tion  of Doubly   Truncated   Generalized Lap l ace Mixtur e Mo del  and K-Mean s cluster i ng (DTGLMM-K)   for im age an al ys is  concerned  to  various  prac tic al app lic ations  l i ke s ecur i t y ,   surveillance, medical diagnostics  and other areas. Among the man y   algorithms desig n ed and  develop e d for  image seg m entation  the do minance of   Gaussian Mixture Model (GMM)  has been predo m inant which has the major  drawback o f  suiting to  a par ticu l ar ki nd  of d a ta .  Therefor e  the  pr es ent work   aims at d e velop m ent of DTGLMM-K algorith m which can  be suitable fo r   wide variety  o f  applications  and  data. Perf ormance evaluation of the  develop e d algo rithm has been done  throug h various measures like  Probabilisti c Rand index (PRI), Global Con s istenc y Error  (GCE) and   Variat ion of Inf o rm ation (VOI). During the cur r ent work cas e  s t udies  for   various differ e nt images having  pixel in tensities  has been carried  out and the  obtain e d results  indicate  the s uperi ority  of th e developed  algorithm for  improved image  segmentation . Keyword:  Double truncat ed  gene ralized  Laplace m i xture m odel  Gene ralized La place  m i xture  m odel  Im age segm entation algorithm  Perform a nce measure s   Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d .  Co rresp ond i ng  Autho r :  T. Jy ot hi rm ay i ,    Depa rt m e nt  of  C o m put er Sci e nce a n d  E ngi n eeri n g,    GIT A M  Uni v e r sity ,    Vi sak h a p at na m ,  And h ra  Pra d es h,  In di a.   Em ail: koka.jy o thir m a yi@gm a il.com       1.   INTRODUCTION  Im ag e seg m en t a tio n  aim s  a t  i d en tifying  th e  reg i o n s   o f  in terest in  an  im ag e o r  anno tatin g th e d a ta o f   an im age.  It is the proces s to   classify an  im a g e in to   sev e ral  clu s te rs acc ording to t h e feat ure of im age. Image   segm ent a t i on t echni que s are  base d o n  s o m e  pi xel  o r  re gi on si m i l a ri ty   m easures i n   re l a t i on t o  t h ei r  l o cal   nei g hb o r h o o d .  Segm ent a t i on t echni que s are  br oa dl y  cl assi fi ed as regi on  b a sed, e dge  bas e d, t h resh ol d  b a sed  and m odel  ba sed [ 1 ] - [ 4 ] .  A m ong t h ese  m odel  base d se gm ent a t i on algo ri t h m s  are fou n d  t o  be ef fi ci ent   com p ared to other  [5].  In m odel  base d, e n tire im age  is viewed as a  col l ection of im a g e re gions a nd each  i m ag e reg i o n  is ch aracterized b y  a  prob ab ilit y d i stribu tio n fu n c tion   of  p i x e ls.    The pixel intensity  is conside r ed  as a feature com pone nt of the im ag e. The pixel intensities in im age   may b e   m e so  k u rtic, p l aty ku rtic, lep t o  kurtic, sy mm et ric and  asymme tric. The e ffici ency of se gm e n tation  alg o rith m  d e p e n d s on  prob ab ility d i strib u tio n  fo llowed   b y  th e p i x e ls  in  an  im ag e. Mu ch   work   has b e en  repo rted  co nsid eri n g th e  p i x e l in ten s ities fo llo w a Gau ssian d i stribu tion  and   v a riates  o f  fi n ite GMM.    Zha oxi a F u  et   al  [6]  p r op ose d  an i m age seg m ent a t i on m e tho d   w h i c h  use d  G a ussi a n  M i xt u r e M o del s   to  m o d e l th e o r ig in al im ag e  an d  tran sform s  th e seg m en tat i o n   p r o b l em  in to  m a x i m u m li k e lih ood  p a rameter  estim a tion by  expectation-maxim i zat ion(EM algorithm) a n d classify   th e  p i x e ls in i m ag e. Th anh  Minh  Nguyen et al [7] propose d a  mixture m odel for im age  segmen tatio n   wh i c h  in corpo r ated  sp atial in fo rmation  b e tw een  n e i g hb or ing  p i x e ls in to  th e  G a ussian  m i x t u r e  m o d e l b a sed  on   Mar k o v   r a ndom f i eld  ( M RF) .  EM   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Im ag e  Seg m e n t a t i o n  B a sed  o n  D o u b l y  T r u n c a t e d  Ge ner a l i z ed L a pl ace  Mi xt ure M odel   ... .  ( T . Jy ot hi rm ay i)   2 189 alg o rith m  was ap p lied  t o  opti m ize th e p a ra m e ters. Nag e sh V et al [8]  suggeste d an approac h  for  im age   segm ent a t i on o f  m e di cal im ages based  on Fi ni t e  Tru n cat ed  Ske w  Ga ussi a n  di st ri b u t i o n.  Vam s i  Kri s hna  M  et  al  [9]   de vel o pe d a  segm ent a t i o n  m odel  f o r  b r ai n i m ages ba sed  o n   bi va ri at e Ga ussi an   di st ri b u t i o n  m odel  wi t h   k-m eans cluste ring.    Howev e r app licatio n   o f  fi n ite GMM is accu rate  and  su ccessfu l  fo r all k i nd s of  p i x e l in ten s ities  ex cep t lep t o   ku rtic d a ta. Th erefo r e an  altern ativ e i m ag e seg m en tatio n  alg o rith m  wh ich can  b e  app licab le to   al l  ki nds  o f   dat a  i s  nee d ed  an d t h e  p r ese n t  w o r k  c once n t r at es m a inly in this aspect  by means  of  ge neral i zation  o f  GMM  with resp ect to   kurto sis. Jyo t h i rmayi et al  [10] devel ope d a n d analyzed a n  im age segmentation  algorithm  based on Ge neraliz ed Laplace Mixture Model  (GLMM) where the pixel in tensities lie in ra nge  of  (- ∞ ,  ∞ ) .  The  devel ope d m odel  was i n t e gr at ed wi t h   hi er archi cal  cl ust e ri n g  m e t hod a nd  use d  f o r i m age   segm ent a t i on of i m ages w h i c h are  ha vi n g   pl at y k u r t i c  an d l e pt o k u r t i c  nat u re.  Hi erar chi cal  cl ust e ri ng  a n d   m o men t   m e th od   o f  esti m a tio n  was  u s ed   fo r i n itializatio n  o f   p a ram e ters.  As an  ex ten s ion  to  t h e prev io u s  wo rk s, wit h in  t h e curren t  work  an attem p t is  mad e  to  ex tend  th e  G L MM as  D o u b l y Tr un cated G L MM (D TGLMM)  b y  truncati n g  th e ran g e o f  p i x e l in ten s ity v a lu es  wi th in  a  sp ecified rang e. K-m ean s algo rith m  is u s ed   for in itializatio n   o f   p a ram e ter s  sin ce it is si m p le an d  works well  for larg e d a ta  sets wh en  com p ared   with  hierarchical clustering. Pe rf or m a nce eval uat i on  of t h e  dev e l o p e d   m odel  has  bee n  ca rri ed  o u t   b y   m eans o f  a n a l y s i s  of  va ri ous  differe n t categories  of im ages as case  studies.      2.   PROP OSE D  METHO D   In t h i s   pa per a n  al g o ri t h m  DTGLM M - K ha s been  p r o p o se d f o r i m age segm ent a t i on. It   i s  assum e d  that the whole im age is collection of  im age regions in which the pi xel  intensity of each re gion foll ows  a   gene ralized la place distri buti o n. T h e  parameters m ean, va riance  of  DT GLMM are e s tim a ted through EM   alg o rith m .  In it ializatio n  o f  th e p a ram e ters  is o b t ain e d  by K-Mean s clu s tering . Im age an alysis wit h  the  devel ope d al g o r i t h m   i s  perfo r m ed on fi ve i m ages fr om   Berkeley im age data set and com p ared with existing  alg o rith m s  av ailab l e in  th e literatu re.    2. 1.   Doubly Trunc ate d  Ge nerali z e d Laplace  Distributi o n     Im age seg m entation algorithm s  conside r  image as  a collection of im age  regions where each im age  reg i o n  is represen ted  b y  p i x e l in ten s ities. Fo r a g i v e n  po i n t p i x e l (x, y), th e p i x e l in ten s ity z=f(x,y) is  a   rando m  v a riable.  It is  g e n e rallyassu m e d  that th e p i x e l in t e n s ities with in th e reg i o n  lie  in  an infin ite ran g e .  Assu m i n g  th at th e  p i x e l in ten s ity lie b e tween  ‘a’ and     ‘b’, t h e  p r o b a b ility d e n s ity fun c tion   o f  t h e p i x e l   in ten s ity is g i ven   b y     f x, μ, σ2   |  |  ∑    | |    w h er ea , μ , 0  (1 )     or     fx, μ, σ 2  r xμ σ e   2σ ∑ r k r  γ 2k 1 , aμ σ  γ 2k 1 , bμ σ       Here it is assumed  th at en tire i m ag e is co lle ctio n  of  seve ra l im age regions. In eac h im ag e region the   pixel inte nsities are c h a r ac terized  by doubly trun cated gene ralized  Laplace probability  m ode l.  The   p r ob ab ility d e nsity fu n c tion   of p i x e l i n ten s ities in   wh o l e imag e is  o f  th e  form    px ∑ α f x ,μ ,σ                            (2)     whe r e k i s  t h e  num ber  of re gi ons , 0 ≤α i ≤ 1 are weights suc h  that  Σ   α i  =1 and  α i  is the weight associated  with i th   regi on i n  t h e  wh ol e i m age and  f x, μ , σ 2 )  is the p r o b ab ility d e nsity fu n c ti o n   o f   Gen e ral i zed  Lap l ace  d i str i bu tio n of   i th  im age regi o n   a n d i s  as  gi v e n i n  eq uat i o n  (1 ).   The m ean of t h e distribution i s    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   218 8  –  21 96  2 190 E(X)=  x f x dx  =  μ + ∑      ,     ,   ∑      ,     ,              (3)          The  vari a n ce  o f  t h e  di st ri but i o n  i s   var ( x )  =  var ∑ X      = ∑       ,      ,    ,     ,   ∑      ,    ,        (4 )     2. 2.   Estima tion  Of  The  Mo del P a rameters   By EM Algorithm  The estim a t es  of the m odel param e ters are obtained  t h rough EM algorithm .  To obtai n accurate res u lt   it is conside r ed that the ra nge  of  pi xel inte nsi ties is finite in nature  and doubly  truncated generalized Laplace  d i stribu tio n is  well su ited.   Its prob ab ility d i strib u tion   fun c ti o n  is  g i v e n  in eq u a tion   2 .   Th e  lik elihoo d fun c tion  o f  ob serv ation s  x1 ,x2 … .xn   is  L( θ )= ∏ px ,θ  )    (i.e) L( θ ∏ ∑ α f x ,μ ,σ    (5 )     Log L ( θ ∑ log  |  |  ∑    | |                                                         (6)     The  u pdat e d e quat i o ns  o f  E M  al go ri t h m  fo r est i m at i ng t h e m odel  param e t e rs are     ∂ ∂μi T x ,   θ log r x μ σ e |  | 2σ ∑  r k r  x  e | | dx   l o g α 0     Th is im p lies     ∑ T x ,θ      |  |   0        ∑ T x ,θ   |  |  ∑ T x ,θ     =0 (7)    whe r e  T x ,θ     , ∑    ,      Fo r upd ating   σ  d i ffere ntiate Q  ( θ; θ  w. r.t  σ a nd equa t e to 0       Q  ( θ; θ 0     ∂ ∂σ T x ,   θ log r x μ σ e |  | 2σ ∑  r k r  x  e | | dx   l o g α 0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Im ag e  Seg m e n t a t i o n  B a sed  o n  D o u b l y  T r u n c a t e d  Ge ner a l i z ed L a pl ace  Mi xt ure M odel   ... .  ( T . Jy ot hi rm ay i)   2 191 x μ r σ x μ σ  x μ 2σ  1 2σ  ∑ r k r   bμ σ  . b μ σ .e |  |  aμ σ  . a μ σ .e |  |  ∑  r k r  x  e | | dx   T x ,θ  0     whe r e  T x ,θ     , ∑    ,   (8 )     sol v i n g  t h e e q u a t i ons  7 a n d  8  we ca n  get  t h e   fi nal  est i m at es  of  t h e  param e t e rs  μ  and σ .    2. 3.   Initia liza t io n  Of The Pa ramet ers B y  K  Means  Algorithm  Fo r EM algorith m  th e p a ram e ter  α  an d t h e m odel  pa ram e t e rs  μ and σ  h a v e  to b e  in itialized  wh ich   are u s u a lly consid ered  as  k nown. Th e in itial v a lu e  for  α i =  1/k whe r e k  is the  num b er  of im age  regions .   The k   v a lu e is in itialized  with   n u m b er o f   p eaks in  h i stogr am o f  im ag e. After  ob tain ing  “k ” v a l u e in  dou b l y   truncated  gene ralized La place m odel the estim a tion of   m odel param e ters is done  by EM algorit hm . The  initial estim a tes of m odel param e ters are obtaine d  t h rough K-Means  a l gorith m   and m o m e nt  m e thod of  estim a tors for doubly truncated ge neralized Laplace m i xture m odel. The  sha p e pa ram e ter r ca n be esti mated   by  sam p l e  ku rt osi s   usi n g t h e f o l l o wi ng  eq uat i on     β ∑   ∑        ,    ,    ∑   ∑          ,      ,    ∑ r k  r  γ 2k  1 ,   γ 2k 1 ,      (9 )     The m ean of t h e distribution i s   x  μ ∑      ,     ,   ∑      ,     ,      (1 0)     and  σ 2=  ∑       ,      ,     ,    ,   ∑      ,     ,     ( 1 1)       wi t h  k n o w n va l u es of a an d b  sol v i n g eq uat i ons  9, 10 a nd 1 1  sim u l t a neo u s l y  by  Newt on  R a phs o n  M e t hod t h e   param e ters  μ  and σ ar e o btained . W i t h  th ese in i tial esti mates  fin a l esti m a tes  are ob tain ed   th ro ugh  EM   alg o rith m  as g i v e n in   sectio n  3 .     2. 4.   Segme n t a ti on Al g o ri thm   After  refi n i ng   th e p a ram e ters  th e n e x t  step   is to  seg m en t th e im ag e b y  allo catin g  th e  pix e ls to  the  segm ent s . Thi s  ope rat i on i s  perf o r m e d by  segm ent a ti on al go ri t h m .   The i m age segm ent a t i on al go ri t h m   co nsists of   f our  steps.  St ep  1:  U s i n g  K-M e a n s al go r i t h m  at t a i n  t h e  num ber  of  i m age  regi ons .   Step   2 :  Acqu ire th e in itial estimates o f  th e mo d e l  p a ram e ter s  u s i n g K-Mean s al g o rith m .   St ep 3:   Usi n g t h e EM  al gori t hm  wi t h  updat e d eq uat i o n s , f i nd t h e re fi ne d  est i m a t e s of t h e m odel  para m e t e rs  α i,  μ i,  σ i2  fo r  i= 1 , 2 … .k .  Step  4: Alloc a te each  pi xel into the c o rres pondi ng j th   r e g i on  acco r d i ng  t o   th e m a x i m u m   lik elih o od of  t h e  j t h  com pone nt  L j .   That is z s  is  assig n e d  to th e j th   regi on  f o r  w h i c h L  i s  m a xim u m .         Lm a x     ∑    | |        (1 2)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   218 8  –  21 96  2 192 3.   RESULTS  A N D  DI SC US S I ON   For c o nd uct i n g  t h e expe ri m e nt at i on ran d o m l y  fi ve  im ages were take n from Berkeley image dataset  (www.eecs.be r keley.edu/Rese arch/P rojects/ CS/vision/ bs ds /BSDS300/h tml/dataset/images.htm l ). Image   co nsists of  K  i m ag e reg i o n s and  i n itial v a lu e of  K is obtain e d   b y   h i sto g ram  o f   p i x e l in ten s ities. Th e  five  im ages and the i r res p ective  hi stog r a m s  ar e sh own  in Figur e 1 .          Im age              Histo g ram             Figure  1. Im ages and c o rres ponding  Histogra m s       Based   o n   h i stog ram s  th e in itial esti m a tes fo r five im ag es h a v e   b een   ob tain ed. Th e m o d e l p a ram e ters  considere d  are   α i ,  μ i  and  σ i    f o r  i=1,2…K  w h er e  K  is the nu m b er  of   r e gi o n s a n d t h e y  are  obt ai ne d  by  t h e   meth o d  g i v e n  in  section   2 . 3 .  Fin a l  p a ram e ters fo r th e fi v e  im ag es h a ve b e en   d e ri v e d   u s ing  t h ese  in itial   param e t e rs and  up dat e d eq uat i ons i n  sect i o n 2. 2 an d t h e  fi n a l  param e t e rs and  prese n t e d i n  Tabl es 1 , 2 , 3 , 4 an d  5.       Tabl e  1. E s t i m a t i on  of  pa ram e t e rs f o r  Im age 1   Esti m a t e d  Valu es  o f  th e Para m e t e rs f o r I m ag e1  Nu m b er  o f  reg i o n s (K=3 )  Para m e ters   Esti m a tion of Initi al Para m e t e rs B y   K Me ans  E s tim a tion of Final Par a m e ter s  by EM  Algor ith m   Region1  Region2   Region3   Region1  Region2   Region3   α i  0. 33  0. 33   0. 33   0. 0  0. 0499   0. 9501   μ i  19. 34  85. 56   173. 93   15. 5   63. 23   107. 89   σ i  15. 86  19. 45   30. 37   8. 53   17. 30   27. 26   a=0 b=255       Tabl e  2. E s t i m a t i on  of  pa ram e t e rs f o r  Im age 2   Esti m a t e d  Valu es  o f  th e Para m e t e rs f o r I m ag e2  Nu m b er  o f  reg i o n s (K=3 )  Para m e ters   Esti m a tion of Initi al Para m e t e rs B y   K Me ans  E s tim a tion of Final Par a m e ter s  by EM  Algor ith m   Region1  Region2   Region3   Region1  Region2   Region3   α i  0. 33  0. 33   0. 33  0. 19   0. 35   0. 45   μ i  198. 65  165. 48   113. 61  173. 61   142. 16   93. 80   σ i  13. 96  12. 77   18. 88  13. 53   18. 3   18. 2   a=34 b=254       Tabl e  3. E s t i m a t i on  of  pa ram e t e rs f o r  Im age 3   Esti m a t e d  Valu es  o f  th e Para m e t e rs f o r I m ag e3  Nu m b er  o f  reg i o n s (K=3 )  Para m e ters   Esti m a tion of Initi al Para m e t e rs B y   K Me ans  E s tim a tion of Final Par a m e ter s  by EM  Algor ith m   Region1  Region2   Region3   Region1  Region2   Region3   α i  0. 33  0. 33   0. 33   - 0 . 08  - 0 . 12  1. 2  μ i  103. 69  52. 32   122. 42   110. 55   49. 37   134. 80   σ i  6. 66  15. 36   6. 88   8. 53   8. 3  8. 26   a=7 b=187       Tabl e  4. E s t i m a t i on  of  pa ram e t e rs f o r  Im age4   Esti m a t e d  Valu es  o f  th e Para m e t e rs f o r I m ag e4  Nu m b er  o f  reg i o n s (K=3 )  Para m e ters   Esti m a tion of Initi al Para m e t e rs B y   K Me ans  E s tim a tion of Final Par a m e ter s  by EM  Algor ith m   Region1  Region2   Region3   Region1  Region2   Region3   α i  0. 33   0. 33  0. 33  0. 05   0. 32  0. 62   μ i  113. 39   172. 35  241. 02  193. 86   180. 16  129. 80   σ i  16. 42   18. 72  14. 30  10. 09   13. 7   10. 27   a=30 b=255   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Im ag e  Seg m e n t a t i o n  B a sed  o n  D o u b l y  T r u n c a t e d  Ge ner a l i z ed L a pl ace  Mi xt ure M odel   ... .  ( T . Jy ot hi rm ay i)   2 193 Tabl e  5. E s t i m a t i on  of  pa ram e t e rs f o r  Im age 5   Esti m a t e d  Valu es  o f  th e Para m e t e rs f o r I m ag e5  Nu m b er  o f  reg i o n s (K=3 )  Para m e ters   Esti m a tion of Initi al Para m e t e rs B y   K Me ans  E s tim a tion of Final Par a m e ter s  by EM  Algor ith m   Region1  Region2   Region3   Region1  Region2   Region3   α i  0. 33  0. 33   0. 33   0. 3570   0. 6037   0. 0394   μ i  193. 36  125. 28   53. 88   142. 57   62. 28   34. 80   σ i  10. 28  19. 88   20. 26   10. 53   18. 30   18. 22   a=5 b=231       Sub s titu tin g  the fin a l esti m a t e s o f  th e m o d e l p a ram e ters  th e p r ob ab ility d e n s ity fu n c tion o f  th e p i x e l   in ten s ities in  each  im ag e are  esti m a ted .   Th e estim ated  p r ob ab ility d e nsity fu n c tion   of th e  p i x e l i n tensities o f  t h e imag e1 is f(x , θ      1 34 .12 1 x 15. 5 8.53 e   . . 1 69.2 1 x 6 3 . 2 3 17.30 e   .  . 1 109. 04 1 x 107 .89 27 .26 e   .  .     Th e estim ated  p r ob ab ility d e nsity fu n c tion   of th e  p i x e l i n tensities o f  t h e imag e2 is f(x , θ      1 27 .06 1 x 173 .61 13.53 e   .  . 1 36 .6 1 x 142 .16 18 .30 e   .  . 1 36.4 1 x 9 3 . 8 0 18.2 e  . .     Th e estim ated  p r ob ab ility d e nsity fu n c tion   of th e  p i x e l i n tensities o f  t h e imag e3 is f(x , θ      1 17 .06 1 x 110 .55 8.53 e   . . 1 16 .6 1 x 49. 37 8.3 e  . . 1 16.52 1 x 134 .80 8. 26 e   . .     Th e estim ated  p r ob ab ility d e nsity fu n c tion   of th e  p i x e l i n tensities o f  t h e imag e4 is f(x , θ      1 20 .18 1 x 193 .86 10.09 e   .  . 1 27 .4 1 x 180. 16 13 .7 e   . . 1 20.54 1 x 129 .80 10 .27 e   . .     Th e estim ated  p r ob ab ility d e nsity fu n c tion   of th e  p i x e l i n tensities o f  t h e imag e5 is f(x , θ      1 21 .06 1 x 142 .57 10.53 e   .  . 1 36 .60 1 x 6 2 . 2 8 18.30 e   .  . 1 36.44 1 x 3 4 . 8 0 18. 22 e   . .     Using  th e prob ab ility d e n s ity fu n c tion  and seg m en tatio n  alg o rith m ,  seg m en tatio n  is perfo r m e d  o n   following im ages. T h e  ori g ina l  im ages and  se gm ent e d i m ages are  sh ow n  i n   Fi gu re  2.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I JECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   218 8  –  21 96  2 194     Fi gu re  2.  O r i g i n al  Im age and  Segm ented Im age       Once  t h e i m age se gm ent a t i on  has  bee n   per f o r m e d, i t s  per f o rm ance has  bee n  m easure d   by   calcu latin g  th e p e rform a n ce metrics  lik e Prob ab ilistic Ra n d   Ind e x  (PR I ) g i v e n   b y  Un n i k r ish n a n  R  et a l   (2 0 0 7 ) ,  Gl o b al  C onsi s t e ncy  Err o r  ( G C E )  g i ven  by  M a rt i n  D. a n d  et  al  and  Va ri at i on  o f  I n f o rm at i on ( V O I )   g i v e n   b y  Meila M (2 005 ). The stand a rd  criteria fo r m e tric s is th at PR I an d GCE v a l u es m u st lie in  rang e  0  to  1. T h e  per f o r m a nce m e t r i c s fo r i m age seg m ent a t i on m e tho d   base d o n   do u b l y  t r u n cat ed ge ne ral i zed   m i xt ure  m odel  usi ng  k-m eans i s  co m p ared wi t h   GM M ,  GLM M  using Hierarchical cl ust e ri n g  ( G LM M - H), a n d  GLM M  usi n g  K-M eans cl u s t e ri ng  (GLM M - K) a nd s h o w n i n  Fi gu re 3. It  i s  obse r v e d t h at  t h e pr op ose d   m e t hod sat i s fi es t h e st an da rd   cri t e ri on  as t h e  PR I a n d  GC E  val u es  f o r  fi ve  im ages are i n   r a nge  0 t o   1 a n d t h e   pr o pose d  m e t hod  o u t p e r f o rm s t h e a b o v e m e t h o d s.             Fi gu re 3.   C o m p ari s on   of Perform ance  Meas ures       Using t h e  deve lope d al gorithm   the im age can als o   be  reconstructed. Once the  im ag e is reco nstru c ted  d i fferen t  qu ality  m e trics can  be co m p u t ed  t o   stu d y  th e p e rform a n ce o f  im a g e  q u a lity. Th e qu ality  m e tric s lik e  i m ag e fid e lity, mean  squ a re error an d im ag e q u a lity h a v e   b e en  calcu lated  an d shown in Tab l e 6 as  fo ll ows.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Im ag e  Seg m e n t a t i o n  B a sed  o n  D o u b l y  T r u n c a t e d  Ge ner a l i z ed L a pl ace  Mi xt ure M odel   ... .  ( T . Jy ot hi rm ay i)   2 195 Tab l e 6 .  Seg m en tatio n  Qu ality  Metrics  Im age M e thod  Im age Quality  Met r ics   Im age  Fidelity  Signal to Noise Ra tio  Im age  Quality Index  Im age1  GM M  0. 99   0. 24   1. 0   GL MM -H  0. 99   0. 24   0. 988    GL MM -K  0. 99   0. 419   0. 988    DT GLMM - K   . 99  0. 34   . 99  Im age2  GM M  0. 99   2. 01   0. 99    GL MM -K  0. 99   0. 41   0. 99    GL MM -H  0. 99   2. 03   0. 99    DT GLMM - K   . 99  3. 34   . 99  Im age3  GM M  0. 98   1. 45   0. 98    GL MM -K  0. 99   0. 03   0. 99    GL MM -H  0. 99   1. 45   0. 99    DT GLMM - K   0. 99   2. 25   . 98  Im age4  GM M  . 99  2. 23   1. 0   GL MM -K  . 98  4. 4  . 998    GL MM -H  . 99  2. 69   1. 0   DT GLMM - K   1. 0  4. 5  . 99  Im age5  GM M  . 99  1. 09   0. 99    GL MM -K  . 99  2. 67   . 99   GL MM -H  . 99  1. 13   . 997    DT GLMM - K   . 99  3. 77   . 99      From  Table  6,  it is obse r ved that the  im ages recons tructed  using c u rre n t  m e thod a r e cl ose to  reality.     Th e im ag e fid e lity is al m o st sa m e  fo r all m e th od s. Th e sign al to no ise  ratio  and im ag e q u a lity in d e x  is  larger  t h an  ot he r m e tho d s.  T h e  ori g i n al  im ages an d re co nst r uct e d i m ages usi n g  devel ope d  se gm ent a t i on al g o ri t h m   are  prese n ted in Fi gure  4.          Fi gu re  4.  O r i g i n al  an d R e c o ns t r uct e d  Im ages      4.   CO NCL USI O N   Thi s  pa per di s c usses t h e de vel o pm ent  and anal y s i s  of  im age segm en t a t i on al go ri t h m  based on   Doubly Trunc ated Ge ne ralized La pl ace  Mi xture distribution. In  m a ny  image segm entation al gorithm   it is  cu sto m ary to  assu m e  th at p i x e l in ten s ities asso ciated   with   i m ag e reg i on s  are m e so  k u r ti c an d   h a v i ng  in fi n ite  rang e. Bu t in  reality  in   m a n y   i m ag es p i x e l in ten s ities associated  with  i m ag e reg i on s may n o t  b e   m e so  ku rtic   and  ha ve i n fi n i t e  range . T h es e t w o  dra w bac k s  of e x i s t i ng  m odel  based i m age segm ent a t i on al g o ri t h m s  are  avoi ded i n  t h i s  pape r  by  charact eri z i ng  pi xel  i n t e n s i t y  associ at ed  w i t h  im age reg i on f o l l o ws  D o u b l y   Truncated Ge neralized  Lapl ace distribution. T h e  Doub l y  Truncated  Gene ralized  L a place distri bution i s   capabl e   o f  p o r t r ay i ng t h e i m age r e gi ons  w h i c h a r e  havi n g  sy m m e t r i c  or s k ewe d  a n d  pl at y  or m e so  ku rt i c   pi xel  i n t e nsi t y  di st ri but i o ns.   The m odel   par a m e t e rs  are  o b t ai ned  deri vi n g  u pdat e d e q uat i ons  f o r  t h e  d o ubl y   truncated  gene ralized La place mixture m odel of EM al gorithm .  The initializa tion of  m odel param e ter is  carri ed  usi n g  K M eans an d  m o m e nt   m e t hod o f  est i m a t i o n. T h e im age segm ent a t i on al go ri t h m  i s  devel ope d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   218 8  –  21 96  2 196 usi n g m a xim u m   l i k el i hoo d  u nde r B a y e si an  fram e . The  p e rf orm a nce o f  t h e al g o ri t h m  i s  eval uat e d t h r o ug h   expe ri m e nt at i o n wi t h  fi ve  ra nd om l y  im ages fr om  B e rkel y  dat a  set  an d  fo u nd t h at  t h i s   m e t hod  o u t p e r f o rm s  exi s t i ng i m age segm ent a t i on m e t hod  wi t h  i m age  m e t r i c s  PR I, GC E a n d  VO I. T h i s  se gm ent a t i on i s  m u ch   useful  for im a g e a n alysis of  several  im ages . T h e im age s e gm ent a t i on m e t h o d s ca n  be   fu rt he r e x t e n d e d  by   consideri ng  doubly  truncated m u ltivariate gene ralized  laplace mixture   m odel whic h are useful for col o r  i m ag es. Th is  will b e  tak e n   u p  in   ou r  fu rt her inv e stig ation s .  It is also   ob serv ed  th e trun catio n of  p r ob ab ility   m odel  si gni fi c a nt l y  i n fl ue nce  t h e se gm ent a t i on  pe rf o r m a nce .       REFERE NC ES   [1]   W.  X.  Guang,   et  al . ,  “An Improved Image Segmentation Algor ithm  Based on Two-Dimensi onal Otsu Method,”  Information Science Letters  An I n ternational Jou r nal , vol. 2 ,  pp .  77-83, 2012 .  [2]   L. Zh engzhou ,  et al. , “Gray - scale  Edge Detection and Image  Se gmentation A l gorithm Based  on Mean Shift,”  Telkomnika  Indo nesian Journal  o f  E l ec trical  Eng i neering , vol/issue: 11(3) , pp . 141 4 -1421, 2013.  [3]   M. Nahar ,   et  al.,  “An Improved Approach for   Di gital  Im age  E dge Det ect ion, ”   Internationa l  Journal of Recen t   Developmen t in Engine ering  and   Technolog y , vol/issue: 2(3) , 201 4.  [4]   R. Akhavan ,   et  al. ,  “A Novel Retin al Blood  Vessel Segmenta tion  Algorith m  using Fuzzy  segmentation,”  International Jo urnal of  Electrical   and computer Engineering  ( I JECE) ,  vol/issue:  4(4), pp . 561-57 2, 2014   [5]   S u etens ,   et  al. ,  “Model-Based  Image Segmen tatio n :  Methods and Applicatio ns,”     L ectur e  N o tes  in  Medi cal   Informatics,  vo l. 44, pp. 3-24.  [6]   Z. F u ,  et al .,  “ C olor Image Segmnetation usin g Gau ssian Mixture Model  and  EM Algorithm,”  Multimed ia an d  Signal  Processin g  CCIS 346 Springer , pp . 61-66 ,  2012.  [7]   T. M.  Ngu y en,   et  al. ,  “An Ex ten s ion of th e stand a rd Mixtur e Mo del for  image segmentation , ”  IEEE Transactions   on Neural N e tw orks , vol/issue: 2 1 (8), 2010 .  [8]   N. Vadapar t hi,  et  al .,  “ A n effi ci e n t appro ach for   M e dica l Im age s e gm entat i on Bas e d on Trun ca ted  S k ew Gaus s i an  Mixture Model Using K-Means  Algorithm,”  International Journal of Comput er  Scien ce and Telecommunication s,   vol/issue:  2(6), p p . 81-88 , 2011 .  [9]   M.  V.  Krishna,  et al .,  “Bivariate Gaussian Mixture Model Based  Segm entatio n for Effe ctiv e  Identif ica tion o f   Sc le rosis in Bra i n MRI I m a g e s , ”   International  Jo urnal of Engi neering and Technical Research , vo l/issue: 3(1), pp .  151-154, 2015 .  [10]   T. J y othirmay i,  et al .,  “Studied on Image Segmentation In tegrati ng Gen e ralized Laplace Mixture Model  an d  Hierarch ic al C l u s tering, ”  In terna tional  Journal o f  Computer App l ications , vol/issue: 128(12) , 2015 .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.