I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b er   20 24 ,   p p .   6 4 6 6 ~ 6 4 7 7   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 14 i 6 . pp 6 4 6 6 - 6 4 7 7           6466       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Bo ne f ra ctur e cla ss ificatio n using  c o nv o lutiona l neural network  a rchitec t ure  for h ig h - a ccuracy  ima g e clas sifica tion       So lik hu n 1 ,   Ag us   P er da na   Wi nd a rt o 2 ,   P utr a ma   Alk ha iri 2   1 I n f o r mat i c s E n g i n e e r i n g   P r o g r a m,   S TI K O M   T u n a s  B a n g sa,   P e ma t a n g si a n t a r ,   I n d o n e s i a   2 I n f o r mat i o n   S y st e ms Pr o g r a m ,   S TI K O M   T u n a s  B a n g sa,   P e m a t a n g si a n t a r ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u l 1 3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J u l 1 7 ,   2 0 2 4       Th is  re se a rc h   i n tro d u c e s  a n   in n o v a ti v e   m e th o d   f o r  fra c t u re   c las sifica ti o n   u sin g   c o n v o lu t io n a l  n e u ra l  n e t wo rk s  (CNN )  f o r  h ig h - a c c u ra c y   ima g e   c las sifica ti o n .   T h e   st u d y   a d d re ss e s  th e   n e e d   t o   imp ro v e   t h e   s u b je c ti v it y   a n d   li m it e d   a c c u ra c y   o f  trad it io n a l  m e th o d s.  By   h a rn e ss in g   t h e   c a p a b il it y   o f   CNN s  to   a u to n o m o u sly   e x trac t  h iera rc h ica l  fe a tu re s  fro m   m e d ica l  ima g e s,   th is  re se a rc h   su r p a ss e s  th e   li m it a ti o n s   o f   m a n u a l   in ter p re tatio n   a n d   e x ist in g   a u to m a ted   s y ste m s.  Th e   g o a l  is   t o   c re a te  a   r o b u st  CNN - b a se d   m e th o d o l o g y   fo r  p re c ise   a n d   re li a b le   fra c tu re   c las sifica ti o n ,   p o te n ti a ll y   re v o l u ti o n izin g   c u rre n t  d iag n o st ic  p ra c ti c e s.  Th e   d a tas e t  fo r  th is  re se a rc h   is  so u r c e d   fro m   Ka g g le' s  p u b li c   m e d ica l  ima g e   re p o sito r y ,   e n su ri n g   a   d iv e rse   ra n g e   o f   fra c tu re   ima g e s.  Th is  stu d y   h i g h li g h ts  CNN s'   p o ten ti a l  t o   si g n ifi c a n t ly   e n h a n c e   d iag n o stic  p re c isio n ,   l e a d in g   t o   m o re   e ffe c ti v e   trea tme n ts  a n d   imp ro v e d   p a ti e n t   c a re   in   o rth o p e d ics .   Th e   n o v e lt y   l ies   in   t h e   u n iq u e   a p p li c a ti o n   o f   CNN   a rc h it e c tu r e   fo r  fra c tu re   c las sifica ti o n ,   a n   a re a   n o t   e x ten siv e ly   e x p lo re d   b e f o re .   Tes t in g   re su lt s  sh o w  a   si g n if ica n t  im p ro v e m e n t  in   c las sifica ti o n   a c c u ra c y ,   wit h   t h e   p ro p o se d   m o d e l  a c h iev i n g   a n   a c c u ra c y   ra te  o f  0 . 9 9 2 2   c o m p a re d   to   Re sN e t5 0 ' s  0 . 9 8 4 4 .   T h e   re se a rc h   su g g e sts  t h a t   a d o p t in g   CNN - b a se d   sy ste m s  in   m e d ica l  p ra c ti c e   c a n   e n h a n c e   d iag n o stic   a c c u ra c y ,   o p ti m ize   trea tme n t  p lan s,  a n d   im p ro v e   p a ti e n t   o u tco m e s.   K ey w o r d s :   B o n e  f r ac tu r es   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k     Dee p   lear n in g   I m ag e  class if icatio n   Me d ical  im ag in g   T h is i s  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 :   So lik h u n   I n f o r m atics E n g in ee r in g   Pro g r am ,   STI KOM   T u n as B an g s a   Kar tin i   s tr ee t ,  Pro k lam asi ,   Sian tar   B ar . ,   Pem atan g s ian tar ,   N o r th   Su m atr a  2 1 1 4 3 ,   I n d o n esia   E m ail: so lik h u n @ am ik tu n asb an g s a. ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  tech n o lo g ical  lan d s ca p e  h as  witn ess ed   u n p r ec e d en ted   p r o g r ess ,   with   a  s ig n if ican t   f o cu s   o n   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   as  a  tr an s f o r m ativ e   f o r c e  in   v ar i o u s   in d u s tr ies  [ 1 ] – [ 3 ] .   On e   o f   th e  m ain   d r iv i n g   f ac to r s   b e h in d   th is   s u r g e   is   th e  ex p o n en tial   g r o wth   in   co m p u tin g   p o wer ,   wh ich   h as  e n ab l ed   th e   ex ec u tio n   o f   co m p lex   AI   alg o r ith m s   at  s ca le  [ 4 ] .   I n teg r atin g   AI   in to   ev e r y d ay   life   is   b ec o m in g   in c r ea s in g ly   wid esp r ea d ,   with   ap p licatio n s   r an g i n g   f r o m   v ir tu al   ass is tan ts   an d   r ec o m m en d atio n   s y s tem s   to   au to n o m o u s   v eh icles  an d   ad v an ce d   h ea lth ca r e   d iag n o s tics .   I n   th e  h ea lth ca r e  s ec to r ,   A I   h as  b ec o m e  a  b r ea k th r o u g h .   T h e  ab ilit y   o f   AI   alg o r ith m s   to   p r o ce s s   lar g e  am o u n ts   o f   m e d ical  d ata,   f r o m   elec tr o n ic  h ea lth   r ec o r d s   to   m ed ical  im ag in g ,   h as   p av ed   th e  way   f o r   m o r e   ac c u r ate  d iag n o s tics   an d   p er s o n a lized   tr ea tm en t  p lan s   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   Ma ch in e  lea r n in g   m o d els  ca n   n o w  p r ed ict  d is ea s e,   an aly ze   g e n etic  d ata,   an d   ass is t  d o cto r s   in   m a k in g   d ec is io n s ,   u ltima tely   im p r o v in g   p atien t   o u tco m es  [ 7 ] ,   [ 8 ] .   I n   th e   h ea lth ca r e   s ec to r ,   AI   h as  b ec o m e  a  b r ea k th r o u g h .   T h e   ab ilit y   o f   AI   alg o r ith m s   t o   p r o ce s s   lar g e  am o u n ts   o f   m ed ical  d ata,   f r o m   elec tr o n ic  h ea lth   r ec o r d s   t o   m ed ical  im a g in g ,   h as  p av ed   t h e  way   f o r   m o r e   a cc u r ate  d iag n o s tics   an d   p e r s o n alize d   tr ea tm en t  p lan s .   Ma ch in e  lear n in g   m o d els  ca n   n o w  p r e d ict  d is ea s e,   an aly ze   g en etic  d ata,   an d   h elp   d o c to r s   m ak e  d ec is io n s ,   u ltima tely   im p r o v in g   p atien t   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 - 8 7 0 8         B o n e  fr a ctu r e  cla s s ifica tio n   u s in g   co n vo lu tio n a l n e u r a l n et w o r k  a r ch itectu r e  fo r   …   ( S o likh u n )   6467   o u tco m es.  At  th e  f o r ef r o n t  o f   AI ,   d ee p   lea r n in g   h as  s p ar k e d   a  r ev o l u tio n   in   m ac h in e   lear n in g   m eth o d o lo g ies  [ 9 ] – [ 1 1 ] .   T h is   ap p r o ac h ,   in s p i r ed   b y   th e   h u m a n   b r ain ' s   s tr u ctu r e  an d   f u n ctio n ,   in v o lv es  u s in g   n e u r al  n etwo r k s   with   m an y   lay er s   ( d ee p   n e u r a l  n etwo r k s ) .   Dee p   lear n in g   e x ce ls   at  f ea tu r e  ex tr ac tio n   a n d   p atter n   r ec o g n itio n ,   allo win g   s y s tem s   to   au to m atic ally   lear n   co m p lex   r e p r esen tat io n s   f r o m   d ata.   T h is   p a r ad ig m   s h if t  h as  r esu lted   in   b r ea k th r o u g h s   in   im ag e  an d   s p ee ch   r ec o g n itio n   an d   n atu r al  lan g u ag e  p r o ce s s in g   an d   s ig n if ican tly   en h an ce d   th e   ca p ab ilit ies  o f   AI   s y s tem s .   W h en   an al y zin g   d is ea s e  u s in g   d ig ital   im ag es,  co n v o l u tio n al  n eu r al   n etwo r k   ( C NN)   is   cu r r en tly   h ig h ly   r ec o m m e n d ed .   Me d ica l  d is ea s e  in   f r ac tu r es  is   clo s el y   r elate d   t o   d ig ital   im ag es.  T h er e  ar e   m an y   ty p es   o f   m ed ical  d is ea s es,  s u ch   as  f r ac tu r es,  an d   C NN  ca n   tak e   p ar t  in   th ese  f r ac tu r e  ca s es  [ 1 2 ] – [ 1 4 ] .   F r a c t u r es   a r e  a   c o m m o n   i n j u r y   a n d   h a v e   s i g n i f i c a n t  i m p l ic a t i o n s   f o r   p a t i e n t   c a r e  a n d   t r e a t m e n t  p l a n n i n g   [ 1 5 ] – [ 1 7 ] .   A c c u r a t e   f r a c t u r e   c l a s s i f i c at i o n   i s   i m p o r t a n t   i n   g u i d i n g   h e a l t h   p r o f e s s i o n al s   t o w a r d   a p p r o p r i a t e   i n t e r v e n t i o n s .   T r ad i t i o n a l l y ,   t h i s   c l as s i f i c a ti o n   p r o c e s s   r el i es   o n   m a n u a l   i n t e r p r e t a t i o n   o f   m e d i ca l  i m a g i n g ,   w h i c h   c a n   b e   t i m e - c o n s u m i n g   a n d   s u b je c t i v e .   I n   a d d i t i o n ,   e x is ti n g   a u t o m a t e d   m e t h o d s   o f t e n   n e e d   h el p   t o   a c h i e v e   d e s i r e d   l e v e ls   o f   a c c u r a c y ,   r e q u i r i n g   m o r e   s o p h i s t i c a t e d   a p p r o a c h e s   t o   i m p r o v e   d i a g n o s t i c   y i e l d .   I n   r e s p o n s e   t o   t h e s e  c h a l le n g e s ,   th e   i n t e g r a t i o n   o f   A I   a n d   d e e p   le a r n i n g   t e c h n i q u e s ,   e s p e ci a l l y   C N Ns ,   h as   e m e r g e d   a s   a   p r o m i s i n g   s o l u ti o n   t o   i m p r o v e   t h e   a c c u r a c y   o f   f r a c t u r e   c l as s i f i c a ti o n   f r o m   m e d i c a l   i m a g es   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   C o n v en tio n al  m eth o d s   f o r   f r ac tu r e  class if icatio n   h av e  lim itatio n s ,   in clu d in g   r elian ce   o n   h u m a n   ex p er tis e  an d   p o te n tial  in ter o b s er v er   v ar iab ilit y .   Ma n u al  i n ter p r etatio n   is   lab o r   in ten s iv e  an d   ca n   lead   to   er r o r s ,   im p ac tin g   p atien t  ca r e.   Au to m ated   s y s tem s ,   wh il e  o f f er in g   a  d e g r ee   o f   e f f i cien cy ,   o f ten   f ac e   ch allen g es  in   h an d lin g   th e   c o m p lex ity   an d   v a r iatio n   i n h e r en t  in   m ed ical   im ag es.   As  a   r esu lt,  th er e  is   a n   u r g en t   n ee d   f o r   ad v an ce d   tec h n o lo g ies  ca p ab le  o f   p r o v id in g   ac cu r ate,   co n s is ten t,  an d   r a p id   class if icatio n   o f   f r ac tu r es,  th u s   lay in g   th e  f o u n d atio n   f o r   m o r e  ef f ec tiv e  t r ea tm en t stra teg ies   [ 2 0 ] – [ 2 4 ] .   T h e  em er g en ce   o f   d ee p   lea r n in g ,   an d   C NNs  in   p a r ticu lar ,   h as  r ev o lu tio n ized   m ed i ca l  im ag e  an aly s is .   C NN s   ex ce l  at  ca p tu r in g   h ier ar c h ical  f ea tu r es  f r o m   im ag es,  m ak in g   th e m   s u itab le  f o r   task s   s u ch   as  im ag e  class if icatio n   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .   I n   th e  co n tex t  o f   f r ac tu r e  cla s s if icatio n ,   u s in g   C NN  ar ch ite ctu r e  is   p r o m is in g   to   o v er co m e  th e  s h o r tc o m in g s   o f   tr ad itio n al  m eth o d s .   B y   au to m atica lly   lear n in g   co m p lex   p atter n s   an d   r ep r esen tatio n s   f r o m   m e d ical  im ag es,  C NNs  h av e  d em o n s tr ated   s u p er io r   p er f o r m an ce   in   v ar io u s   m ed ical   f ield s ,   f o s ter in g   o p tim is m   ab o u t th eir   p o te n tial to   im p r o v e  f r ac tu r e  class if icatio n   ac cu r ac y   s ig n if ican tly .   Pre v io u s   r esear ch   co n d u cted   b y   T an zi  et  a l.   [ 1 5 ]   with   th e  titl e  "X - R ay   b o n e  f r ac tu r e  class if icatio n   u s in g   d ee p   lear n in g :  a  b aselin e  f o r   d esig n i n g   a  r eliab le  ap p r o ac h "  th is   r esear ch   an aly ze d   v ar io u s   s tu d ies  th at  d is cu s s ed   b o n e   f r ac tu r e   class if icatio n   u s in g   a  d ee p   lear n in g   a p p r o ac h .   I   ex am i n ed   t h e  s tu d i es  b ased   o n   ce r tain   cr iter ia,   s u ch   as  d ata   q u ality ,   im ag e  p r o ce s s in g   m eth o d s ,   t y p e  o f   n e u r al  n etwo r k ,   an d   t h e   f in al  r esu lts .   T h e  r esear ch   r esu lts   s h o w  th at  th e  m o s t  ef f ec tiv e  ap p r o ac h   is   to   u s e  p r e - tr ain i n g   with   a  lar g er   d ataset,   p er f o r m   p r e - p r o ce s s in g   co r r ec tly ,   u s e  d ata  au g m en tatio n   tech n iq u es  wis ely ,   an d   im p lem en t  class   ac tiv atio n   m ap p in g   ( C AM )   to   u n d er s tan d   th e   f o cu s   o f   th e   n e u r al  n etwo r k .   Ho we v er ,   th is   s tu d y   n ee d s   to   b e   s tr o n g er   i n   th at   it  also   d o es  n o t  f u lly   u tili ze   v is u aliza tio n   tech n iq u es  s u ch   as  Gr ad - C AM   to   u n d er s tan d   th e  f o cu s   o f   n eu r al  n etwo r k s ,   wh ich   ca n   h elp   v alid ate  b o n e   f r ac tu r e  class if icatio n   r esu lts .   L astl y ,   th is   ar ticle  also   n ee d s   to   p r o v i d e  m o r e   in f o r m atio n   ab o u t e v alu atio n   b y   s p ec ialis ts ,   wh ich   m ay   af f e ct  th e  v alid ity   o f   th e  class if icatio n   r esu lts .   Me an wh ile,   th e  n e x t  r esear ch   co n d u cted   b y   Yo o n   et  a l.   [ 2 7 ]   with   th e  titl e  "Au to m atic  m u lti - class   in ter tr o ch an ter ic   f em u r   f r ac tu r e  d etec tio n   f r o m   C T   im a g e s   b ased   o n   AO/OT A  class if icatio n   u s in g   f aster     R - C NN - B O  m eth o d "  s tu d y   ai m s   to   d ev elo p   a   m u lti - class   f em u r   f r ac tu r e   d etec tio n   m o d e l.  - au to m atic  class   u s es  d ee p   lear n in g   to   class if y   f r ac tu r e  ty p es  an d   lo ca tio n s   in   a  s in g le   f lo w.   B ased   o n   th e  an n o tated   e x p er t   d ata,   th e   f em u r   f r a ctu r e  im a g e  is   tr an s f o r m e d   in t o   th r ee   r e g io n s   to   tr ain   th e   d ata   f o r   th e   d ee p ,   f aster   R - C NN   m o d el.   T h e  p r o p o s ed   m o d el  p er f o r m s   b etter   th a n   p r ev io u s   s tu d ies  wh en   class if y in g   a n d   d etec tin g   r eg io n   o f   in ter est s   ( R OI s ) .   T h is   f em u r   d etec tio n   m o d el  ca n   r e d u ce   d if f er en ce s   in   d iag n o s is   d u e  to   th e  lev el  o f   s u r g ical   ex p er ien ce   an d   p r o v id e   d ee p e r   in s ig h t  wh e n   s elec tin g   o r   p la n n in g   tr ea tm en t  o f   f em u r   f r ac t u r es.  Ho wev er ,   th e   ac cu r ac y   o f   th e   p r o p o s ed   m o d el  n ee d s   to   b e   im p r o v ed   wh en   class if y in g   f em o r al   f r ac tu r es  in to   ten   s u b g r o u p s .   T h e  ten d en cy   f o r   th e  n u m b er   o f   f alse  p o s itiv es  ( FP s )   to   b e  h ig h er   th an   tr u e  p o s itiv es  ( T Ps )   in   th e  p r o p o s ed   m o d el  is   in   ad d itio n ;  t h is   s tu d y   also   s h o wed   th at  th e   s en s itiv ity   an d   p o s itiv e  p r ed ictiv e  v alu e  ( PP V)   f o r   s ev er al  class if icatio n s   o f   f e m u r   f r ac tu r e   ty p es   ten d e d   t o   d ec r ea s e  as  th e   n u m b er   o f   class if ied   class es   in cr ea s ed .   B ased   o n   p r ev io u s   liter atu r e  s tu d ies  an d   r elate d   r esear ch   o b jects,  th e  f o cu s   o f   th is   r esear ch   p r o p o s al  o n   C NN  ar ch itectu r e  is   d elib e r ate  an d   s tr ateg ic.   C NNs  ar e  d esig n ed   to   m im ic  th e  h u m a n   v is u al  s y s tem   [ 2 8 ] ,   [ 2 9 ] ,   u tili zin g   co n v o lu tio n al  lay er s   to   ex tr ac t r elev a n t f ea tu r e s   f r o m   in p u t im ag es.  T h is   ar ch itectu r e  allo ws th e   m o d el  to   d is tin g u is h   co m p le x   p atter n s ,   tex t u r es,  an d   s p a tial  r elatio n s h ip s   im p o r tan t  f o r   ac cu r ate   im ag e  class if icatio n .   T h e  in co r p o r ati o n   o f   p o o lin g   lay er s   a n d   f u lly   co n n ec ted   lay er s   f u r th er   en h an ce s   th is   p r o ce s s ,   m ak in g   C NNs  h ig h ly   ef f ec tiv e  in   h an d lin g   m ed ical  im ag i n g   d ata.   B y   ad o p tin g   a  C NN  ar ch itectu r e,   th is   s tu d y   aim s   to   h ar n ess   th e  p o wer   o f   d ee p   lear n in g   to   ac h ie v e  h ig h   ac cu r ac y   in   b o n e  f r ac tu r e  cla s s if icatio n ,   th er eb y   o v er co m i n g   th e  s h o r tco m in g s   o f   ex is tin g   m eth o d s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 6 6 - 6 4 7 7   6468   T h e  em p h asis   o n   C NN  ar c h itectu r es  u n d er s co r es  th e   c o m m itm en t  t o   lev e r ag e   s tate - of - th e - ar t  tech n o lo g ies  to   im p r o v e  clin i ca l  o u tco m es  with   n o v el  p r o p o s ed   C NN  ar ch itectu r es  [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   T h e  m ain   r ea s o n   b eh in d   th is   r esear ch   is   to   ad v an ce   t h e  f ield   o f   f r ac tu r e  class if icatio n   b y   in tr o d u cin g   a  s tate - of - th e - a r t   C NN - b ased   ap p r o ac h .   T h e   u lt im ate  g o al  is   to   d ev elo p   a  r o b u s t  s y s tem   th at  ac cu r ately   c ateg o r izes  f r ac tu r es  f r o m   m e d ical  im ag es,  u ltima t ely   f ac ilit atin g   tim ely   an d   ap p r o p r iate  clin ical  d ec is io n - m a k in g .   T h r o u g h   t h is   r esear ch ,   we  aim   to   c o n tr ib u te  to   th e   ev o l u tio n   o f   m e d ical  i m ag e  an aly s is ,   p a v in g   th e  wa y   f o r   m o r e  ef f icien t   an d   ac cu r ate  d iag n o s tic  p r o ce s s es in   o r th o p ed ic  p r ac tice.   T h is   r esear ch   in tr o d u ce s   a  n ew  p ar ad ig m   an d   ar ch itectu r e  as  a  n o v elty   in   th e   f ield   o f   f r ac t u r e   class if icatio n   b y   s tr ateg ically   ex p lo itin g   th e  tr an s f o r m ativ e  p o ten tial  o f   C NN  ar ch itectu r e  [ 3 2 ] – [ 3 4 ] .   I ts   n o v elty   lies   in   th e  d elib er a te  an d   s p ec ialized   ap p licatio n   o f   C NNs  to   s ig n if ican tly   im p r o v e  im ag e   class if icatio n   ac cu r ac y ,   s p ec if ically   o v er co m in g   th e  ch allen g es  in h er en t  to   tr ad itio n al  m e th o d s .   B y   u tili zin g   th e  h ier ar ch ical  f ea tu r e  ex tr a ctio n   ca p ab ilit ies  o f   C NN,   th is   r esear ch   aim s   to   o v er co m e   th e  lim itatio n s   o f   m an u al  in ter p r etatio n   an d   t h e   s h o r tco m in g s   o f   ex is tin g   au t o m atic  s y s tem s .   Un lik e  co n v e n tio n al  ap p r o ac h es,  th e  p r o p o s ed   m eth o d o lo g y   g o es  b ey o n d   a u to m atio n ,   d elv in g   in to   d ee p   lear n in g   to   e m p o wer   s y s tem s   with   th e  ca p ac ity   to   d is tin g u is h   c o m p lex   p atter n s   a n d   s u b tle  n u an ce s   in   m ed ical  im ag es  a u to n o m o u s ly .   T h is   in n o v atio n   r e p r esen ts   a   p ar ad ig m   s h if t  i n   f r ac tu r e   class if icatio n .   I t   u n d er s co r es  a   co m m i tm en t  to   ad v a n cin g   th e  f ield   th r o u g h   cu ttin g - ed g e  tech n o l o g y ,   p av i n g   th e   way   f o r   m o r e   p r ec is e  d iag n o s tic  ca p ab ilit ies  in   o r th o p e d ic  p r ac tice.       2.   M E T H O D    T h is   r esear ch   was  ca r r ied   o u t  with   th e  m ain   aim   o f   an aly z in g   an d   e v alu atin g   c o m p a r ativ e  m o d e l   o p tim izatio n   tech n iq u es  o n   C NN  in   th e  p r o ce s s   o f   class if y in g   b o n e  f r ac tu r es  u s in g   X - r ay   C T   s ca n   d ata.   T h is   s tu d y   is   v er y   im p o r tan t  b e ca u s e  th e  class if icat io n   r esu lts   o f   th is   d ata  s er v e  to   o b tain   in - d ep th   in f o r m atio n   r eg ar d in g   th e  c o m p ar ati v e  an a ly s is   o f   th e  v ar io u s   C NN  m o d el  o p tim izatio n   tech n iq u es  ap p lied .   T h e  r esear ch   p r o ce s s   b eg an   b y   co llectin g   X - r ay   C T   s ca n   d ata  f r o m   v ar io u s   b o n e  f r ac tu r e  ca s es.  T h is   d ata  is   th en   p r o ce s s ed   an d   u s ed   as  in p u t  f o r   th e  C NN  m o d el.   T h e  C NN  m o d el  u s ed   h as  b ee n   s p ec if ically   d esi g n ed   to   d etec t  an d   class if y   ty p es  o f   b o n e  f r ac tu r es  b ased   o n   p atter n s   an d   f ea t u r es  id en tifie d   in   C T   s ca n   im ag es.  T h e  r esu lts   o f   th is   s tu d y   s h o w  th at  ap p ly in g   ap p r o p r iate  o p tim izatio n   tech n iq u es  ca n   s ig n if ican tly   im p r o v e  th e  p er f o r m an c e   o f   C NN  m o d els  in   class if y in g   b o n e  f r ac tu r es.  T h e  co m p ar at iv e  an aly s is   p er f o r m ed   p r o v i d es  v alu ab le  in s ig h t  in to   th e  a d v an ta g es  an d   d is ad v an tag es  o f   ea c h   o p tim izatio n   tech n i q u e.   T h u s ,   t h is   r esear ch   n o t  o n l y   co n tr ib u tes  to   t h e  d ev el o p m en t  o f   tech n o lo g y   in   th e  h e alth   s ec to r ,   esp ec ially   in   im ag e - b ased   m e d ical   d iag n o s is ,   b u t   also   o f f er s   p r a ctica l  g u id an ce   f o r   r esear ch e r s   an d   p r ac titi o n er s   wh o   wis h   to   o p tim ize  th ei r   C NN  m o d els.     2 . 1 .     Da t a   c o llect io n m et ho ds   T h e  d ata  c o llectio n   m eth o d   u s ed   in   r esear ch   to   o b tain   d ata  a n d   in f o r m atio n   is   o p en - s o u r ce   d ata.   W e  ca n   ex p lo r e  th ese  r eso u r ce s   to   cr ea te  a  r esear ch   s er ies  with   r elev an t   d ata.   T h e  d ata  was   r ec eiv ed   f r o m   th e   Kag g le. co m   s ite.     2 . 2 .     Arc hite ct ure  CNN   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( o r   C NNs)  ar e  a  s p ec ial  ty p e  o f   m u lti - lay e r   n eu r al  n etwo r k   o r   d ee p   lear n in g   a r ch itectu r e   in s p ir ed   b y   th e  v is u al  s y s tem s   o f   li v in g   th i n g s .   C NN  ar e  d ee p   l ea r n in g   alg o r ith m s   d esig n ed   to   p r o ce s s   two - d im e n s io n al  d ata  [ 3 5 ] – [ 3 7 ] .   C NNs  ar e  u s u ally   u s ed   to   lear n   an d   d etec t  f ea tu r es  in   an   im ag e.   Fig u r e  1   is   a  s am p le  o f   th e  C NN  ar ch itectu r e  with   a  d ee p   lear n i n g   ap p r o ac h .   I n   Fig u r e  1   m o d el  o p tim izatio n   in   C NN  r ef er s   to   r ef in in g   an d   im p r o v in g   a  C NN  m o d el' s   p er f o r m an ce .   Var io u s   p ar am eter s   an d   co n f ig u r atio n s   ar e  ad ju s ted   to   im p r o v e  th e  n etwo r k ' s   ab ilit y   to   ac cu r ately   u n d er s tan d   a n d   r ep r esen t  co m p le x   p atter n s   in   im ag e  d ata  [ 3 8 ] .     R e f i n e m e n ts   a r e   i m p o r t a n t   f o r   a d a p t i n g   e x i s ti n g   C N N   m o d e ls   t o   w o r k   w e l l   o n   a   p a r t i c u l a r   t a s k   o r   d a t a  s e t .   P r e t r a i n e d   m o d e ls   p r o v i d e  a   f o u n d a t i o n   f o r   r ec o g n i z i n g   c o m m o n   f e a t u r e s ,   w h i le   c u s t o m i z a t i o n   a d a p t s   t h e  m o d e l   t o   s p e c i f i c   p a tt e r n s   a n d   i n f o r m a t i o n   r e l e v a n t   t o   a   p a r t i c u l a r   a p p l i ca t i o n .   T h i s   p r o c es s   is   i m p o r t a n t   f o r   a c h i e v i n g   o p t i m a l   p e r f o r m a n c e   i n   i m a g e   c la s s i f ic a t i o n ,   o b j e c t   d e t e ct i o n ,   a n d   s e g m e n ta t i o n   t as k s .   T h es e  o p t i m i z a ti o n   t e c h n i q u e s   c o l l ec t i v e l y   c o n t r i b u t e   t o   C NN s '   e f f e c t i v e n es s   a n d   e f f i c i e n c y   in   v a r i o u s   c o m p u t e r   v i s i o n   t a s k s .   R es e a r c h e r s   o f t en   c o n s i d e r   c o m b i n a t i o n s   a n d   v a r i a t i o n s   o f   t h e s e   t ec h n i q u e s   t o   f i n d   t h e   o p t i m a l   c o n f i g u r a t i o n   f o r   a   p a r t i c u l a r   a p p l i c a t i o n .   T r a i n   a   C N N   u s i n g   d i f f e r e n t   o p t i m i z a t i o n   o p t i m i ze r s   t o   c o m p a r e   w i t h   d i f f e r e n t   b a t c h   s i z e s .   T h e   a u th o r s   u s e  p o p u l a r   d e e p   l e a r n i n g   f r a m e w o r k s   l i k e  T e n s o r Fl o w   f o r   t h is   t as k .   W e   p r e s e n t   t h e   C NN   m o d e l   o p t i m iz a t i o n   f l o w c h a r t   i n   F i g u r e   2 .   T h e   e x p l a n a t i o n   o f   F i g u r e   2   is   a s   f o l l o w s :   −   Star t: Flo wch ar ts   u s u ally   s tar t w ith   th e  "Star t"  s y m b o l.   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 - 8 7 0 8         B o n e  fr a ctu r e  cla s s ifica tio n   u s in g   co n vo lu tio n a l n e u r a l n et w o r k  a r ch itectu r e  fo r   …   ( S o likh u n )   6469   −   Data   co llectio n : U s e  r ec tan g u l ar   b o x es to   r ep r esen t th e   s tep s   wh en   y o u   lo ad   y o u r   d ata  s et.   L ab el  it "L o ad   Data . "  Fig u r e s   3 ( a)   an d   3 ( b )   a r e   s am p le s   o f   th e  d ata  u s ed   in   th is   r esear ch .       X 1 X 2 X 3 . . . . . . X 90 I n p u t   L a y e r   L 1 H i d d e n   L a y e r   L 2 H i d d e n   L a y e r   L 3 O u t p u t   L a y e r   L 5 W ( 1 ) W ( 2 ) W ( 3 ) a ( 2 ) a ( 3 ) a( 4 ) y 0 y 1 y 2 y 3 y 4 y 5 y 6 y 7 y 8 y 9     Fig u r e  1 .   C NN  alg o r ith m   ar ch itectu r e           Fig u r e  2 .   Mo d el  o p tim izatio n   f lo wch ar t         ( a)     ( b )     Fig u r e  3 .   Data   s am p le  ( a )   f r ac t u r e  an d   ( b )   n o t f r ac tu r e       Fig u r e  3 ( a)   Fra ctu r e:  T h e  im ag e  s h o ws  a  wr is t  b o n e  f r ac t u r e  m ar k e d   b y   ir r eg u lar   lin e s   o r   clea r   b r ea k s ,   in d icatin g   d a m ag e  f r o m   tr au m a   o r   p r ess u r e.   Fig u r e   3 ( b )   No   f r ac tu r e :   T h e  im a g e   d is p lay s   an   i n tact  wr is t  b o n e  with   s m o o th   lin es  an d   n o   s ig n s   o f   cr ac k s   o r   b r ea k s ,   in d icatin g   a   h ea lth y   c o n d itio n .   T h e   m ain   d if f er en ce   is   th at  Fig u r e  3 ( a )   s h o ws a  f r ac tu r e,   wh ile  Fig u r e  3 ( b )   d ep icts   an   u n d am ag e d   b o n e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 6 6 - 6 4 7 7   6470   −   Data   p r ep r o ce s s in g :  ad d   o th er   r ec tan g u lar   b o x es  f o r   d ata  p r ep r o ce s s in g   s tep s ,   s u ch   as  d at a  n o r m aliza tio n   an d   au g m en tatio n ,   if   ap p lica b le.   L ab el  it " d ata  p r ep r o c ess in g . "   −   Data   a u g m en tatio n :  d ata  au g m en tatio n   is   v er y   im p o r tan t  t o   p r ev en t  o v er f itti n g   an d   im p r o v e  th e  m o d el' s   g en er aliza tio n   ab ilit y .   C o m m o n   a u g m en tatio n   tech n iq u es  i n clu d e  r o tatio n ,   f lip p i n g ,   s ca lin g ,   a n d   s h if tin g .   Au g m en tatio n   im p lem en tatio n s   ar e  o f ten   ap p lied   to   tr ai n in g   d atasets   wh en   u s in g   li b r ar ies  s u ch   as  T en s o r Flo w  o r   Py T o r ch .   −   Hy p er p ar a m eter   t u n in g :   lear n i n g   r ate  ( η )   co n tr o ls   th e  s tep   s ize  d u r in g   o p tim izatio n .   Nu m b er   o f   lay e r s   an d   co n v o l u tio n al  f ilter s   ar ch itectu r e - r elate d   h y p er p ar am eter s   a f f ec t  th e  n etwo r k ' s   d ep th   an d   wid th .   d r o p o u t   r ate  is   a  r eg u lar izatio n   tech n iq u e  to   p r ev en t  o v er f itti n g .   Ker n el  s ize  an d   s tr id e :  Par am eter s   th at  d eter m in e  th e  s ize  o f   th e  co n v o l u tio n al  k er n el  an d   its   s tr id e.   B atch   n o r m aliza tio n   ca n   d eter m in e  if   a n d   wh er e  a  b atch   n o r m aliza tio n   lay er   is   a d d ed .   Activ atio n   f u n ctio n   th er e   ar e  m an y   o p tio n s ,   s u ch   as  R eL U,   Sig m o id ,   o r   T an h ,   f o r   th e  ac tiv atio n   f u n ct io n .   Nu m b er   o f   h id d e n   u n its   in   d en s e  lay er s   ar ch itectu r al  o p tio n s   f o r   f u lly   co n n ec ted   la y er s .   −   Op tim izer   s etu p :  co m m o n   o p ti m izer s   in clu d e  Ad am :  ad ap tiv e  m o m en t e s tim atio n ,   p o p u la r   f o r   its   ad ap tiv e  lear n in g   r ate  an d   m o m en tu m .   R MSPr o p :  r o o t  m ea n   s q u ar e  p r o p ag atio n ,   s im ilar   to   Ad am   b u t  with   d if f er en t  u p d ate  r u les.  L ea r n in g   r ate  s ch ed u le :  Ad ju s tin g   t h e  lear n in g   r ate  d u r in g   tr ain i n g   ( f o r   ex am p le,   r ed u cin g   it  o v er   tim e)   ca n   im p r o v e  c o n v e r g en ce .   W eig h t  d ec ay :  L 2   r e g u lar izatio n   is   ap p lied   to   weig h ts   d u r in g   o p tim izatio n .   −   B atch   s ize:  im p ac t  on  t r ain in g :  lar g er   b atch   s izes  p r o v id e  co m p u tatio n al  ef f icien cy   b u t  m a y   r esu lt  in   lo s s   o f   g e n er aliza tio n .   Sm aller   b at ch   s izes  in tr o d u ce   m o r e   n o is e  b u t  ca n   im p r o v e   g en er aliza tio n .   Selectio n :  o f ten   d e p en d s   o n   av ailab le  c o m p u tin g   r eso u r ce s   an d   s p ec if i c  d ata  s et  ch ar ac ter is tics .   −   Per f o r m an ce   a n aly s is :  tr ain i n g   an d   v alid atio n   l o s s   cu r v es :  p lo ttin g   l o s s   o v er   tim e  h elp s   ass ess   co n v er g en ce   a n d   id e n tify   o v e r f itti n g .   Acc u r ac y   m etr ics:   ch ec k   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec al l,  an d   F1 - s co r e  o n   tr ain i n g   a n d   v alid atio n   s ets.  C o n f u s io n   m atr ix :   p r o v id es  i n s ig h t  in to   m o d el   p er f o r m a n c e  ac r o s s   class es .   Vis u al  i n s p ec tio n :  an aly ze   m is class if ied   s am p les an d   u n d er s t an d   m o d el  is s u es.   −   R ef in em en t:  I ter ativ e   p r o ce s s :  h y p e r p ar a m eter   r ef in em en ts ,   ar ch itectu r al  ad j u s tm en ts ,   a n d   o p tim izatio n   ch o ices  m ay   n ee d   to   b e   it er ativ ely   r ef i n ed .   R eg u lar iza tio n   t ec h n iq u es:  Ap p ly   d r o p o u t  o r   b atch   n o r m aliza tio n   tech n iq u es  to   im p r o v e  g en er aliza tio n .   E a r ly   s to p :  tr ai n in g   s to p s   wh en   th e  m o d el' s   p er f o r m an ce   o n   th e  v alid atio n   s et  n o   lo n g e r   im p r o v es.   −   Def in e  C NN  a r ch itectu r e:  cr ea te  a  r ec tan g u lar   b o x   to   d ef in e  th e  C NN  ar ch itectu r e,   in clu d in g   th e  n u m b er   o f   lay er s ,   f ilter s ,   an d   ac tiv atio n   f u n ctio n s .   L ab el  it  "De f in e  C NN  ar ch itectu r e ".   Dete r m in e  b atch   s izes :  u s e   a  d iam o n d   s h ap e  ( d ec is io n   s y m b o l)   t o   in d icate   th at  y o u   will  m ak e  d ec is io n s   b ased   o n   d if f er e n t  b atch   s izes.  L ab el  it  "Selec t  b atch   s ize ".   B atch   s ize  =  1 2 8 :   Ad d   a n   ar r o w  p o in tin g   to   th e  r ec tan g u lar   b o x   with   "Batch   s ize  =   1 2 8 . "  I n   th is   b o x ,   y o u   ca n   in d icate   th at  m o d e l  tr ain in g   was  d o n e  with   a  b atch   s ize  o f   1 2 8 .   B atch   s ize  =  2 5 6 :   Ad d   an   ar r o w  p o in tin g   to   an o th e r   r ec ta n g u lar   b o x   with   "Batch   s ize  =  2 5 6 . "  I n   t h is   b o x ,   y o u   ca n   in d icate   t h at  m o d el   tr ain in g   h as   b ee n   d o n e  wit h   a   b atch   s ize  2 5 6 .   I n   Fig u r es  4   an d   5 ,   th e  f o llo win g   is   th e  s tan d ar d   R es N et5 0   m o d el  with   t h e  p r o p o s e d   m o d el .       Z e ro p a ddi ng Conv ( 64 ,  ( 3 ,  3 )) 256 Ba t c h S i z e ,  64 Re l u M a x  P ool ( pool _ s i z e =( 2 ,  2 )) 125  Co nv  Bl oc k  127 Id B l oc k x   3 Con v Bl oc k  254 Id Bl oc k x  2 A ve ra ge  P ool F l a t t e n  62 D e ns e ,  32 F ul l y C on ne c t e d I n p u t   I m a g e   b o n e 5 1 2   x  5 1 2   2  v a r i a b l e s   O u t p u t   C l a s s s i f i c a t i o n Z e ro  pa ddi ng Conv ( 64 ,  ( 3 ,  3 )) Ba t c h S i z e Re l u M a x  P ool ( pool _ s i z e =( 2 ,  2 ))  Co nv  Bl oc k Id B l oc k A ve ra ge  P ool F l a t t e n D e ns e ,  32 F ul l y  Con ne c t e d Z e r o   P a d d i n g C o n v o l u t i o n a l   La y e r B a t c h   N o r m a l i z a t i o n A c t i v a t i o n M a x   P o o l i n g C o n v o l u t i o n a l   B l o c k I d e n t i t y   B l o c k A v e r a g e   P o o l F l a t t e n D e n s e F u l l y   C o n n e c t e d F e a t ur e s M a x  P ool ( pool _ s i z e =( 3 ,  3 )) 62  RM S P rop RM S P rop O p t i m a z a t i o n     Fig u r e  4 .   Stan d a r d   R es N et5 0   m o d el   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 - 8 7 0 8         B o n e  fr a ctu r e  cla s s ifica tio n   u s in g   co n vo lu tio n a l n e u r a l n et w o r k  a r ch itectu r e  fo r   …   ( S o likh u n )   6471   Z e ro p a ddi ng Conv ( 64 ,  ( 3 ,  3 )) 256 Ba t c h  S i z e ,  128 Re l u M a x  P ool ( pool _ s i z e =( 2 ,  2 )) 125  Conv B l oc k  128 Id B l oc k x   3 Conv  Bl oc k  256 Id Bl oc k x  2 A ve ra ge  P ool F l a t t e n  62 D e ns e ,  32 F ul l y C on ne c t e d I n p u t   I m a g e   B o n e 5 1 2   x  5 1 2   3  v a r i a b l e s   O u t p u t   C l a s s s i f i c a t i o n Z e ro p a ddi ng Conv ( 64 ,  ( 3 ,  3 )) Ba t c h S i z e Re l u M a x  P ool ( pool _ s i z e =( 2 ,  2 ))  Co nv  Bl oc k Id B l oc k A ve ra ge  P ool F l a t t e n D e ns e ,  32 F ul l y Con ne c t e d Ze r o   P a d d i n g C o n v o l u t i o n a l   La y e r B a t c h   N o r m a l i z a t i o n A c t i v a t i o n M a x   P o o l i n g C o n v o l u t i o n a l   B l o c k I d e n t i t y   B l o c k A v e r a g e   P o o l F l a t t e n D e n s e F u l l y   C o n n e c t e d P r opo s e d M e t hod M a x  P ool ( pool _ s i z e =( 3 ,  3 )) 62  S of t m a x S oft m a x S o f t m a x F e a t ur e s O pt i m i z a t i on  A D A M O pt i m i z a t i on  A D A M O p t i m a z a t i o n     Fig u r e  5 .   Pro p o s ed   R es N et  m o d el       T r ain   th e  m o d el:   i)   C r ea te  a  r ec tan g u lar   b o x   to   r ep r esen t  th e  m o d el  tr ain in g   s tep s ;   ii)  L ab el  it  "T r ain   m o d el " ;   iii)  T h is   b o x   s h o ws  th e  tr ain in g   p r o ce s s   with   ep o ch s ,   lo s s ,   an d   ac cu r ac y ;   a n d   iv )   Use  ar r o ws  to   co n n ec t th ese  b o x es to   th e  t h r ee   b atch   s ize  o p tio n s ,   i n d icatin g   th at  th e  m o d el  was tr ain ed   with   d if f er en t sizes.   −   Mo d el  e v alu atio n : A d d   a  r ec ta n g u lar   b o x   lab eled   " m o d el  ev a lu atio n "  to   s h o w  h o w  th e  m o d el  p er f o r m a n ce   was  ev alu ated   u s in g   v alid atio n   o r   test   d ata.   I n   th e  ev alu atio n   s tag e,   th e  p er f o r m an ce   o f   al l  2   class if ier s   in   class if y in g   th e  b o n e   d ata   s et  i n to   "b o n e   f r ac tu r e"   a n d   "n o n - f r ac tu r e"   was  ass ess ed .   T h is   p r o ce s s   in v o lv es  th e  u tili za tio n   o f   co n f u s io n   m atr ices,  R O C   cu r v es,  an d   E q .   T h e  R OC   cu r v e  an d   co n f u s io n   m atr ix   ar e  b u ilt   u s in g   th e   f alse  p o s itiv e  r ate  a n d   tr u e  p o s itiv e  r ate  o b tain ed   f r o m   ca lcu latio n s   with   th e   c o n f u s io n   m atr ix .   Per f o r m an ce   is   d eter m in ed   b y   th e  AUC o f   th e  R OC   cu r v e,   as sh o wn   in   Alg o r ith m s   1   an d   2 .   T h e  lar g er   th e   ar ea   u n d e r   th e  c u r v e  in d icate s   b etter   p er f o r m an ce .     Acc u r ac y =   +   +  +  +      ( 1 )     Pre cisi o n =      +      ( 2 )     R ec all=    +    ( 3 )     −   Per f o r m an ce   a n aly s is :  C r ea te  a  r ec tan g u lar   b o x   lab eled   " p er f o r m an ce   a n aly s is . "  I n   th i s   b o x ,   y o u   ca n   in d icate   th at  y o u   an aly ze d   a n d   co m p ar ed   p e r f o r m an ce   m etr i cs,  s u ch   as  ac cu r ac y ,   f o r   d if f er en t  b atch   s izes.   Acc u r ac y   is   a  m etr ic  th at  m e asu r es  h o w  well  a  m o d el  p r e d icts   o v er all,   e x p r ess ed   as  th e  p er ce n ta g e  o f   co r r ec t  p r e d ictio n s   ( tr u e  p o s itiv es  an d   tr u e  n e g ativ es )   co m p ar ed   to   th e  t o tal  n u m b er   o f   f o r ec asts   ( tr u e   p o s itiv es,  f alse  p o s itiv es,  f alse  n eg ativ es,  an d   tr u e  n e g a tiv es).   I n   co n tr ast,  p r ec is io n   m ea s u r es  th e  p r o p o r tio n   o f   tr u e  p o s itiv e  p r ed ictio n s   o u t   o f   all  p o s itiv e  p r ed ictio n s   m ad e   b y   th e   m o d e l,  in d icatin g   its   "p r ec is io n "  o r   ac c u r ac y   in   cl ass if y in g   p o s itiv e  la b els.  R ec all,   also   k n o wn   as  s en s itiv ity ,   m ea s u r es  th e  p r o p o r tio n   o f   all  p o s itiv e  ca s es  a  m o d el  s u cc ess f u lly   d etec ts ,   r ef lectin g   its   ab ilit y   to   "r e ca ll"  o r   "d etec t"  p o s itiv e  ca s es.   Dec is io n :   a.   Use th e  d ec is io n   s y m b o l to   d e ter m in e  wh eth er   m o r e  b atch   s izes m u s t b e  ev alu ated .   b.   I f   y es,  lo o p   b ac k   to   th e  "Selec t   B atch   Size"  d ec is io n   s y m b o l.   c.   I f   n o t,  co n tin u e  to   th e  n ex t step .   E n d : A d d   a n   "E n d "  s y m b o l to   in d icate   th e  en d   o f   th e  f lo wch ar t.       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    B ased   o n   th e   r esu lts   o f   tr ain i n g ,   v alid atio n ,   an d   test in g ,   v a r io u s   h y p er p a r am eter s   an d   ar ch itectu r es  ar e  u s ed   to   s ee   th e  r esu lts   o f   b o n e  im ag e  class if icatio n .   T h e   tr ain in g   p r o ce s s   in v o lv es  th e  u s e  o f   a  b o n e  im ag e  d ataset  th at  is   d iv id ed   in to   th r ee   s u b s ets:   tr ain in g   d ata,   v alid atio n   d ata,   an d   test in g   d ata.   E ac h   s u b s et  s er v es  a  d if f er en t  p u r p o s e,   n am ely   t r ain in g   th e  m o d el,   tu n in g   h y p e r p ar am eter s ,   an d   ev alu atin g   t h e  f in al  p er f o r m an ce   o f   th e  m o d el.   Du r in g   tr ain in g ,   th e  C NN  m o d el  is   test ed   wit h   v ar io u s   co m b in atio n s   o f   h y p er p ar am eter s   s u ch   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 6 6 - 6 4 7 7   6472   as  b atch   s ize,   n u m b er   o f   ep o ch s ,   lear n i n g   r ate,   a n d   n et wo r k   lay e r   s tr u ctu r e.   T h e  u s e  o f   v ar io u s   C NN  ar ch itectu r es,  r an g in g   f r o m   s im p le  to   co m p lex ,   was  also   ex p lo r ed   to   d eter m in e  th eir   im p ac t  o n   b o n e  im ag e   class if icatio n   ac cu r ac y .     3 . 1 .     Resul t   T h e  m o d el  tr ai n in g   r esu lts   p r e s en ted   in   th is   ar ticle  in clu d e  s o m e  im p o r tan t  in f o r m atio n   th at  ex p lain s   th e  p er f o r m a n ce   o f   th e  o p tim ized   C NN  m o d el   f o r   f r ac tu r e   class if icatio n .   I t   us es   th e  C NN  a r ch itectu r e   f o r   Hig h   ac cu r ac y   im ag e   class if icatio n   with   R esNet5 0   Plu s   m o d el  as  t h e  p r o p o s ed   m o d el  an d   R esNet5 0   Stan d ar d ,   as sh o wn   i n   Fig u r e  5 .   T h e  f o llo win g   is   an   e x p lan a tio n   o f   th e   r esu lts   f o r   ea c h   ep o ch :   T h e  R esNet5 0   p lu s   m o d el   is   o p tim ized   to   im p r o v e   th e  ac c u r ac y   o f   b o n e   im ag e   class if icati o n ,   ta k in g   in to   ac co u n t  f ac to r s   s u c h   as  n etwo r k   d e p th ,   n u m b e r   o f   f ilter s ,   an d   r e g u latio n   tec h n iq u es  u s ed   d u r in g   tr ain in g .   I n   th e   tr ain in g   p r o ce s s ,   th e  m o d el  is   test ed   o v e r   m u ltip le  ep o ch s ,   w h er e  ea c h   ep o ch   in v o lv es  c o m p lete   iter atio n   th r o u g h   th e  en tire   tr ain in g   d ataset.   Fig u r e  5   d is p l ay s   a  g r ap h   o f   th e  m o d el' s   p er f o r m a n ce   d u r i n g   tr ain in g ,   s h o win g   im p o r tan t  m etr ics  s u ch   as  ac cu r ac y   an d   lo s s   o n   tr ain in g   an d   v alid atio n   d ata.   At  ea ch   ep o ch ,   th e  m o d el' s   ac cu r ac y   is   m ea s u r ed   to   ass ess   h o w  well  th e  m o d el  ca n   r ec o g n ize   p atter n s   in   b o n e  im a g es.  L o s s ,   wh ich   in d icate s   h o w  well  th e  m o d el  f its   th e  tr ain in g   d at a,   is   also   m o n ito r ed   to   en s u r e  th e  m o d el  is   n o t   o v er f itti n g   o r   u n d er f itti n g .   T h e  tr ain in g   p r o ce s s   ab o v e,   Fig u r e  6   s h o ws  th at  af ter   th e  3 0 th   e p o ch ,   th e  tr ain in g   p r o ce s s   was   s to p p ed   b ec au s e  th e  lo s s   v alu e  d id   n o t  d ec r ea s e  f o r   5   co n s e cu tiv e  ep o ch s ,   wh ich   in d icate s   th at  th e  m o d el  h a s   r ea ch ed   co n v er g en ce   o r   is   p o s s ib ly   to o   f it.  T o tal  tr ain in g   t im e  is   3 0   m in u tes  f o r   R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   an d   2 5   m i n u tes  f o r   R esNet5 0 .   T h is   s h o ws  th at   th e  d if f er en ce   in   tr ain in g   tim e  is   q u ite  d if f er en t.   T h is   will r esu lt in   tim e  in ef f icien cies in   tr ain in g ,   wh ic h   is   to o   tim e - co n s u m in g .       Epoch 25   Train_cost=0.0348  |  Test_cost=0.0326  |  Train_score=0.9899   | Test_score=0.9950 |   Train:   100%     33/33   [00:30<00:00,   2.44it/s]   Test:   100%     4/4   [00:04<00:00,   1.13it/s]     Epoch 26   Train_cost=0.0326  |  Test_cost=0.0465  |  Train_score=0.9879   | Test_score=0.9799 |   ==> EarlyStop patience=1 | Best test_score: 0.9950   Train:   100%     33/33   [00:32<00:00,   1.80it/s]   Test:   100%     4/4   [00:03<00:00,   1.63it/s]     Epoch 27   Train_cost=0.0417  |  Test_cost=0.0196  |  Train_score=0.9865   | Test_score=0.9925 |   ==> EarlyStop patience=2 | Best test_score: 0.9950   Train:   100%     33/33   [00:35<00:00,   2.03it/s]   Test:   100%     4/4   [00:03<00:00,   1.39it/s]     Epoch 28   Train_cost=0.0340  |  Test_cost=0.0199  |  Train_score=0.9891   | Test_score=0.9900 |   ==> EarlyStop patience=3 | Best test_score: 0.9950   Train:   100%     33/33   [00:31<00:00,   2.35it/s]   Test:   100%     4/4   [00:03<00:00,   1.09s/it]     Epoch 29   Train_cost=0.0325  |  Test_cost=0.0197  |  Train_score=0.9908   | Test_score=0.9950 |   ==> EarlyStop patience=4 | Best test_score: 0.9950   Train:   100%     33/33   [00:50<00:00,   1.54it/s]   Test:   100%     4/4   [00:03<00:00,   1.04it/s]     Epoch 30   Train_cost=0.0183  |  Test_cost=0.0165  |  Train_score=0.9947   | Test_score=0.9925 |   ==> EarlyStop patience=5 | Best test_score: 0.9950   ==> Execute Early Stopping at epoc h: 30 | Best test_score:  0.9950   ==> Best model is saved at model   Epoch 25   Train_cost=0.1060  |  Test_cost=0.0541  |  Train_score=0.9645   | Test_score=0.9724 |   ==> EarlyStop patience=1 | Best test_score: 0.9875   Train:   100%     33/33   [00:36<00:00,   2.63it/s]   Test:   100%     4/4   [00:03<00:00,   1.26it/s]     Epoch 26   Train_cost  =  0.0286  |  Test_cost  =  0.0313  |  Train_score  =   0.9918 | Test_score = 0.9875 |   ==> EarlyStop patience = 2 | Best test_score: 0.9875   Train:   100%     33/33   [00:31<00:00,   1.85it/s]   Test:   100%     4/4   [00:04<00:00,   1.25it/s]     Epoch 27   Train_cost  =  0.0246  |  Test_cost   =  0.0587  |  Train_score  =   0.9918 | Test_score = 0.9875 |   ==> EarlyStop patience = 3 | Best test_score: 0.9875   Train:   100%     33/33   [00:30<00:00,   1.72it/s]   Test:   100%     4/4   [00:03<00:00,   1.24it/s]     Epoch 28   Train_cost  =  0.1039  |  Test_cost   =  0.0333  |  Train_score  =   0.9642 | Test_score = 0.9850 |   ==> EarlyStop patience = 4 | Best test_score: 0.9875   Train:   100%     33/33   [00:30<00:00,   2.61it/s]   Test:   100%     4/4   [00:03<00:00,   1.08s/it]     Epoch 29   Train_cost  =  0.0230  |  Test_cost  =  0.0368  |  Train_score  =   0.9942 | Test_score = 0.9875 |   ==> EarlyStop patience = 5 | Best test_score: 0.9875   ==> Execute Early Stopping at epoc h: 29 | Best test_score:  0.9875   ==> Best model is saved at model   ( a)   ( b )     Fig u r e  6 .   T r ain in g   p r o ce s s   co m p ar is o n   b etwe en   ( a)   R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )    an d   ( b )   R esNet5 0   s tan d ar d   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 - 8 7 0 8         B o n e  fr a ctu r e  cla s s ifica tio n   u s in g   co n vo lu tio n a l n e u r a l n et w o r k  a r ch itectu r e  fo r   …   ( S o likh u n )   6473   Fig u r e  6   is   a  g r ap h   th at  co m p ar es  th e  p er f o r m a n ce   o f   two   a lg o r ith m s ,   in   Fig u r e  6 ( a)   R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   an d   Fig u r e  6 ( b )   R esNet5 0 ,   with   3 0   an d   2 9   ep o c h s ,   r esp ec tiv ely .   On   t h e  co s t  ( lo s s )   g r ap h   o n   a   lo g ar ith m ic  s ca le,   R esNet5 0   p l u s   s h o ws  a  d ec r ea s e  f r o m   ar o u n d   1   ( ep o ch   0 )   t o   ar o u n d   0 . 0 2   ( ep o ch   3 0 )   f o r   tr ain in g   a n d   test in g   d ata  with   ea r ly   s to p   p atien ce   =  5 ,   B est  te s t  s co r e:  0 . 9 9 5 0 ,   E x ec u te  ea r ly   s to p p in g   at   ep o ch :  3 0 ,   B est  te s t  s co r e:  0 . 9 9 5 0 ,   with   r elativ ely   s m all  f lu ctu atio n s .   R esNet5 0   also   s h o ws  a  d ec r ea s e  in   co s t   f r o m   a r o u n d   1   to   ar o u n d   0 . 0 2   with   ea r ly   s to p   p atien ce   =   5 ,   B est  tes t  s co r e:  0 . 9 8 7 5 ,   E x ec u te  ea r ly   s to p p i n g   a t   ep o ch :  2 9 ,   B est  test   s co r e:  0 . 9 8 7 5 ,   b u t  with   lar g e r   f lu ctu atio n s .   On   th e  s co r e  ( ac c u r ac y )   g r ap h ,   R esNet5 0   p lu s   im p r o v es f r o m   ar o u n d   0 . 5   ( ep o ch   0 )   to   ar o u n d   1   ( e p o ch   3 0 )   f o r   b o th   tr ain i n g   an d   test   d ata,   with   s m o o th er   an d   m o r e  co n s is ten t  lin es.  Me an wh ile,   R esNe t5 0   in cr ea s es  f r o m   ar o u n d   0 . 5   to   1   with   lar g er   f lu ctu atio n s ,   esp ec ially   in   th e  ea r ly   ep o c h .   R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   s h o ws  a  m o r e  s tab le  an d   co n s is ten t  p er f o r m an ce   t h an   R esNet5 0 .   Fig u r e s   7 ( a )   an d   7 ( b )   s h o w s   th e  co n f u s io n   m atr ix   o f   th e  two   ar ch itectu r es  test ed :   R es Net5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   an d   R esNet5 0   s tan d ar d .           ( a)         ( b )     Fig u r e  7 .   L o s s   lear n in g   g r ap h   an d   s co r e  lear n in g   c u r v e  g r ap h   f r ac tu r e   im ag e  class if icatio n   tr ain in g   p r o ce s s   u s in g   ar ch itectu r e:  ( a)   R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   a n d   ( b )   R esNet5 0   s tan d ar d       Fig u r e  8   s h o ws  th e   co n f u s io n   m atr ix   f o r   two   alg o r ith m s ,   Fig u r e   8 ( a )   R esNet5 0   p l u s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   an d   Fig u r e  8 ( b )   s tan d ar d   R esNet5 0 ,   wh ich   class if y   d ata  in to   two   ca teg o r ies:   f r ac tu r ed   an d   n o t   f r ac tu r ed .   I n   th e   p r o p o s ed   m eth o d ,   th e  al g o r ith m   co r r ec tl y   class if ies  5 7   o u t  o f   5 7   f r ac tu r ed   im a g es  ( T r u e   Po s itiv e)   an d   in co r r ec tly   class if ies  1   n o t  f r ac tu r ed   im ag e  as  f r ac tu r ed   ( Fals e  Po s itiv e) ,   with   7 0   o u t  o f   7 1   n o t  f r ac tu r ed   im ag es  b ei n g   c o r r e ctly   class if ied   ( T r u e   Neg ativ e) .   I n   co n tr ast,  th e  s tan d ar d   m eth o d   co r r ec tly   class if ies  6 4   o u t  o f   6 4   f r ac t u r ed   im ag es  ( T r u e   Po s itiv e)   a n d   in co r r ec tly   class if ies  2   n o t   f r ac tu r ed   im ag es  as  f r ac tu r ed   ( Fals e  Po s itiv e) ,   with   6 2   o u t  o f   6 4   n o t  f r ac t u r ed   i m ag es  b ein g   co r r ec tly   class if ied   ( T r u e  Neg ativ e ) .   T h e  p r o p o s ed   m et h o d   s h o ws h ig h er   ac cu r ac y   with   f ewe r   m is class if icatio n s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 6 6 - 6 4 7 7   6474   R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m o d el) :   R esNet5 0   Stan d ar d :       =   57 + 70 57 + 70 + 1 + 0 = 127 128 ≈ 0 . 9922     =   57 57 + 1 = 57 58 ≈ 0 . 9828      =   57 57 + 0 = 57 57 ≈ 1 . 0   1      =   2 . ( 0 . 9828   . 1 . 0 ) 0 . 9828   . 1 . 0 = 1 . 9656   1 . 9828 ≈ 0 . 9922       =   64 + 62 64 + 62 + 2 + 0 = 126 128 ≈ 0 . 9844     =   64 64 + 2 = 64 68 ≈ 0 . 9697      =   64 64 + 0 = 64 64 ≈ 1 . 0   1      =   2 . ( 0 . 9697   . 1 . 0 ) 0 . 9697   . 1 . 0 = 1 . 9394 1 . 9697 ≈ 0 . 9847     I n   R esNet5 0   p lu s ,   o f   th e  5 8   f r ac tu r ed   ca s es,  5 7   wer e  co r r e ctly   class if ied   ( tr u e  p o s itiv e ) ,   an d   1   was  in co r r ec tly   class if ied   as  f r ac t u r ed   ( f alse  p o s itiv e ) ,   wh ile  o f   th e  7 0   n o t  f r ac tu r e d   ca s es,  all  wer e  co r r ec tly   class if ied   ( tr u e  n eg ativ e ) .   T h i s   alg o r ith m   p r o d u ce s   a n   ac cu r ac y   o f   0 . 9 9 2 2 ,   p r ec is io n   o f   0 . 9 8 2 8 ,   r ec all  o f   1 . 0 ,   an d   F1 - s co r e  o f   0 . 9 9 2 2 .   I n   R esNet5 0 ,   o f   th e  6 6   f r ac tu r ed   c ases ,   6 4   wer e  co r r ec tly   class if ied   ( tr u e  p o s itiv e ) ,   an d   2   we r e  in co r r ec tly   class if ied   as  f r ac tu r e d   ( f alse  p o s itiv e ) ,   wh ile  o f   th e  6 2   n o t  f r ac tu r ed   ca s es,  all  wer e   co r r ec tly   class if ied   ( tr u e  n eg ativ e ) .   T h is   alg o r ith m   p r o d u c es  an   ac cu r ac y   o f   0 . 9 8 4 4 ,   p r ec is io n   o f   0 . 9 6 9 7 ,   r ec all  o f   1 . 0 ,   an d   F1 - s co r e  o f   0 . 9 8 4 7 .   T h ese  r esu lts   s h o w  t h at  R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   p er f o r m s   s lig h tly   b etter   ac cu r ac y   an d   F1 - s co r e  th an   R esNet5 0 .   T h e  c lass if icatio n   r esu lts   ca n   b e  s ee n   in   th e  Fig u r e   9.   Fig u r e  9 ( a)   R esNet5 0   p lu s   an d   Fig u r e  9 ( b )   R esNet5 0   Stan d ar d   illu s tr ate  th e  class if icatio n   r esu lts   o f   im a g e  p ar am eter   p r ed ictio n s   o f   f r ac t u r ed   a n d   n o n - f r ac tu r e d   b o n es.  T h e  g r ee n   m ar k s   at  th e   b o tt o m   o f   th e  f o n t  ar e   co r r ec t p r e d ictio n s ; if   th ey   ar e   r ed ,   th e y   ar e  in c o r r ec t  o r   in ac cu r ate.           ( a)   ( b )     Fig u r e  8 .   C o n f u s io n   m atr i x   ( a)   R esNet5 0   p lu s   d an   ( b )   R esNet5 0   s tan d ar d             ( a)   ( b )     Fig u r e  9 .   C lass if icatio n   r esu lts   ( a)   R esNet5 0   p lu s   an d   ( b )   R e s Net5 0   s tan d ar d   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 - 8 7 0 8         B o n e  fr a ctu r e  cla s s ifica tio n   u s in g   co n vo lu tio n a l n e u r a l n et w o r k  a r ch itectu r e  fo r   …   ( S o likh u n )   6475   3 . 2 .     Dis cus s io n   T h is   s tu d y   aim s   to   co m p ar e  two   C NN  ar ch itectu r al  m o d e ls   f o r   f r ac tu r e  class if icatio n   with   h ig h   ac cu r ac y .   T h e  two   m o d els  t ested   ar e  R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   an d   R esNet5 0 .   I n   T ab le  1 ,   th e   class if icatio n   co m p ar is o n   r esu lts   o f   th e   two   C NN  ar ch itectu r es  ar e  p r esen ted .   T h e   R esNet5 0   p lu s   m o d el  was  d ev elo p e d   with   s ev er al  im p r o v em en ts   an d   o p tim izatio n s   to   im p r o v e  p er f o r m an ce   in   class if y in g   b o n e  f r ac tu r e   im ag es.  Me an wh ile,   th e  R esN et5 0   m o d el  is   u s ed   as  a  b aseli n e  o r   s tan d ar d   m o d el  f o r   e v alu atio n .   B o th   m o d els   wer e  test ed   u s in g   th e  s am e  d ataset,   an d   th eir   p er f o r m a n ce   was  co m p ar ed   b ased   o n   v ar io u s   m etr ics  s u ch   as  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   a n d   F1 - s co r e.   T h e  co m p ar is o n   r esu lts   s h o wn   in   T ab le  1   s h o w  th e  d if f er en ce s   in   p er f o r m a n ce   b etwe e n   th e  two   m o d els.  T h e  R esNet5 0   p lu s   m o d el,   wh ich   is   th e  p r o p o s ed   m eth o d ,   s h o ws s ig n if ican t im p r o v em en t in   ter m s   o f   class if icatio n   ac cu r ac y   co m p ar ed   to   th e  s tan d ar d   R esNet5 0   m o d el.   Ad d itio n ally ,   im p r o v em en ts   in   o th e r   m etr ics s u ch   as p r ec is io n ,   r ec a ll,  an d   F1 - s co r e  a r e  also   v is ib l e  in   th e  R esNet5 0   p lu s   m o d el.       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   r esu lts   o f   th e  class if icatio n   o f   two   C NN   ar ch itectu r es   O p t i mi z e   B a t c h   si z e   O p t i mi z a t i o n   Ep o c h   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   A c c u r a c y   R e sN e t 5 0   p l u s   ( p r o p o se d   m o d e l )   1 2 8   A d a m   30   0 . 9 8 2 8   1 . 0 0 0 0   0 . 9 9 2 2   0 . 9 9 2 2   R e sN e t 5 0   64   R M S P r o p   29   0 . 9 6 9 7   1 . 0 0 0 0   0 . 9 8 4 7   0 . 9 8 4 4       T h e  r esear ch   r esu lts   s h o w  th at  R esNet5 0   Plu s   u s e s   a  b atch   s ize  o f   1 2 8 ,   Ad am   o p tim iz er ,   an d   is   tr ain ed   f o r   3 0   ep o c h s .   T h is   m o d el  ac h iev ed   a  p r ec is io n   o f   0 . 9 8 2 8 ,   a  r ec all  o f   1 . 0 0 0 0 ,   an   F1 - s co r e  o f   0 . 9 9 2 2 ,   an d   an   ac cu r ac y   o f   0 . 9 9 2 2 .   O n   th e  o th er   h an d ,   R esNet5 0   u s es  a  b atch   s ize  o f   6 4 ,   R MSPr o p   o p tim izer ,   an d   is   tr ain ed   f o r   2 9   ep o c h s .   T h is   m o d el  ac h iev ed   a  p r ec is io n   o f   0 . 9 6 9 7 ,   a  r ec all  o f   1 . 0 0 0 0 ,   an   F1 - s co r e  o f   0 . 9 8 4 7 ,   an d   a n   ac c u r ac y   o f   0 . 9 8 4 4 .   T h e  r esu lts   s h o w   th at  R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   p e r f o r m s   s lig h tly   b etter   th an   R esNet5 0 ,   with   a  h ig h er   p r ec is io n   v alu e  o f   0 . 9 8 2 8   co m p ar ed   to   0 . 9 6 9 7   i n   R esNet5 0 .   E v en   t h o u g h   b o th   m o d els  ac h iev ed   a   p er f ec t  r ec all  v alu e  ( 1 . 0 0 0 0 ) ,   th e   F1 - s co r e  an d   ac c u r ac y   o f   R esNet5 0   Plu s   ( 0 . 9 9 2 2 )   wer e  also   s u p er io r   to   R esNet5 0   ( F1 - s co r e  0 . 9 8 4 7   an d   ac c u r ac y   0 . 9 8 4 4 ) .   T h e  s u cc ess   o f   R es Net5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   in   ac h ie v in g   b etter   r esu lts   ca n   b e  attr ib u ted   to   u s in g   lar g er   b atch   s izes  an d   th e  Ad am   o p tim izer ,   w h ich   i s   k n o wn   t o   h a v e  b etter   ad ap tiv e  ca p ab ilit ies  in   u p d atin g   p a r am eter s .   T h is   s h o ws  th at  s elec tin g   ap p r o p r i ate  p ar am eter s   an d   o p tim iza tio n   m eth o d s   ca n   im p r o v e  m o d el  p er f o r m an ce   i n   co m p lex   im ag e  class if icatio n   task s   s u ch   as  b o n e  f r ac tu r e  id en tific atio n .   T h is   s tu d y ' s   r esu lts   co n f ir m   th at   R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   is   m o r e   ef f ec tiv e   in   p er f o r m in g   b o n e  f r ac tu r e   class if icatio n   with   h ig h   ac c u r ac y   c o m p ar e d   with   R esNet5 0 ,   s o   it  ca n   b e  a  b etter   ch o ice  f o r   m e d ical   ap p licatio n s   th at  r eq u ir e  a  h i g h   lev el  o f   p r ec is io n .       4.   CO NCLU SI O N   B ased   o n   th e   r esear ch   r esu lts   co m p ar in g   two   co n v o lu tio n al   n eu r al  n etwo r k s   ar c h itectu r e  m o d els  in   b o n e   f r ac tu r e  class if icatio n ,   i t  ca n   b e  c o n clu d ed   t h at  R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   s h o ws  s u p er io r   p er f o r m an ce   co m p ar ed   to   R esNet5 0 .   R esNet5 0   Plu s ,   wh ich   u s es  a  b atch   s ize  o f   1 2 8   an d   th e  Ad am   o p tim izer   f o r   3 0   ep o ch s ,   ac h iev es  a  p r e cisi o n   o f   0 . 9 8 2 8 ,   r ec all  o f   1 . 0 0 0 0 ,   F1 - s co r e  o f   0 . 9 9 2 2 ,   an d   ac cu r ac y   o f   0 . 9 9 2 2 .   On   th e  o th er   h an d ,   R esNet5 0 ,   wh ich   u s es  a  b atch   s ize  o f   6 4   an d   th e  R MSPr o p   o p tim izer   f o r   2 9   ep o c h s ,   ac h iev es  a  p r ec is io n   o f   0 . 9 6 9 7 ,   r ec all  o f   1 . 0 0 0 0 ,   F1 - s co r e  o f   0 . 9 8 4 7 ,   an d   ac cu r ac y   o f   0 . 9 8 4 4 .   T h e  s u cc ess   o f   R esNet5 0   Plu s   in   attain in g   b etter   r esu lts   ca n   b e  attr ib u ted   to   u s in g   a  lar g er   b atch   s ize  an d   th e  Ad am   o p tim izer ,   wh ich   h as  b etter   ad ap tiv e  ca p a b ilit ies  in   u p d a tin g   p ar am ete r s .   T h ese  r esu lt s   d em o n s tr ate  th at   ap p r o p r iate  p ar am ete r   s elec tio n   an d   o p tim izatio n   m eth o d s   ca n   im p r o v e  m o d el  p er f o r m an ce   in   co m p lex   im a g e   class if icatio n   task s ,   s u ch   as  b o n e  f r ac tu r e  id e n tific atio n .   Ov er all,   th is   s tu d y   co n f ir m s   th at  R esNet5 0   p lu s   ( p r o p o s ed   m eth o d )   is   m o r e  ef f ec tiv e  in   p er f o r m in g   b o n e   f r ac tu r e  class if icatio n   with   h ig h   ac cu r ac y   th a n   R esNet5 0 .   T h u s ,   R esNet5 0   Plu s   ca n   b e  a   b etter   c h o ice  f o r   m ed ical  ap p licatio n s   r e q u ir in g   h ig h   p r ec is io n   an d   ac cu r ac y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   P .   A l k h a i r i   a n d   A .   P .   W i n d a r t o ,   “ C l a ssi f i c a t i o n   a n a l y si s  o f   b a c k   p r o p a g a t i o n - o p t i mi z e d   C N N   p e r f o r ma n c e   i n   i mag e   p r o c e s si n g , ”   J o u rn a l   o f   S y st e m s   E n g i n e e r i n g   a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   ( J O S EI T ) ,   v o l .   2 ,   n o .   1 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 2 9 2 0 7 / j o sei t . v 2 i 1 . 5 0 1 5 .   [ 2 ]   A .   P .   W i n d a r t o ,   T.   H e r a w a n ,   a n d   P .   A l k h a i r i ,   “ Ea r l y   d e t e c t i o n   o f   b r e a s t   c a n c e r   b a se d   o n   p a t i e n t   sy m p t o m   d a t a   u si n g   n a i v e   B a y e s  a l g o r i t h m  o n   g e n o m i c   d a t a , ”   i n   T h e   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   S m a rt   E n v i ro n m e n t ,   2 0 2 4 ,     p p .   4 7 8 – 4 8 4 .   [ 3 ]   A .   P .   W i n d a r t o ,   T.   H e r a w a n ,   a n d   P .   A l k h a i r i ,   “ P r e d i c t i o n   o f   k i d n e y   d i s e a se  p r o g r e s si o n   u si n g   k - m e a n s  a l g o r i t h m  a p p r o a c h   o n   h i s t o p a t h o l o g y   d a t a , ”   i n   T h e   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   S m a r t   E n v i r o n m e n t ,   2 0 2 4 ,   p p .   4 9 2 – 4 9 7 .   [ 4 ]   S .   D e f i t ,   A .   P .   W i n d a r t o ,   a n d   P .   A l k h a i r i ,   “ C o mp a r a t i v e   a n a l y si s  o f   c l a ss i f i c a t i o n   me t h o d s  i n   se n t i me n t   a n a l y s i s:   t h e   i m p a c t   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.