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.   15 ,   No .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   1 6 7 0 ~ 1 6 8 5   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 1 6 7 0 - 1 6 8 5           1670       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   A uniqu e Y O L O - ba sed  g a ted  a tt e n tion deep  conv o lution  network - Li chte n berg  optimiza tion  alg o rithm  mo del  for a   precise b reas ca n cer  seg menta tion  a nd clas sifica tion       Vino t h Ra t hin a m 1 ,   Sa s irek a   Ra j endra n 2 Va la rm a t hi K ri s hn a s a m y 1   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   P . S . R .   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   T a mi l n a d u ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   B i o t e c h n o l o g y ,   M e p c o   S c h l e n k   En g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   Ta m i l n a d u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 5 ,   2 0 2 4   R ev is ed   No v   3 0 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Dec   1 4 ,   2 0 2 4       n o v e y o u   o n l y   l o o k   o n c e   (YO LO) - b a se d   g a ted   a tt e n ti o n   d e e p   c o n v o l u ti o n   n e two rk   (G AD CN)  c las sifica ti o n   a lg o rit h m   is  d e v e lo p e d   a n d   u ti li z e d   in   th is   p re se n stu d y   fo th e   d e tec ti o n   o f   b re a st  c a n c e r.   In   th is  fra m e wo rk ,   c o n tras t   e n h a n c e m e n t - b a se d   h isto g ra m   e q u a li z a ti o n   is   a p p l ied   in it ially   to   p r o d u c e   th e   n o rm a li z e d   b re a st i m a g e   with   re d u c e d   n o ise   a rti fa c ts.  Th e n ,   t h e   b re a st r e g io n   is  a c c u ra tely   se g m e n ted   fr o m   th e   p re p r o c e ss e d   ima g e with   l o c o m p lex it y   a n d   se g m e n tatio n   e rro u sin g   th e   YO LO - b a se d   a tt e n ti o n   n e two r k   m o d e l.   T o   d iag n o se   b re a st  c a n c e with   b e tt e a c c u ra c y ,   th e   G AD CN  m o d e is  u se d   t o   p re d ict  t h e   e x a c c las o ima g e   ( i. e . ,   b e n ig n   o m a li g n a n t ).   Du rin g   c las sifica ti o n ,   t h e   a c ti v a ti o n   f u n c ti o n   is   o p ti m a ll y   c o m p u ted   wi th   th e   u se   o f   th e   Li c h ten b e rg   o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m   (LOA).  I a id s   in   a c h iev in g   imp ro v e d   c las sifica ti o n   p e rfo rm a n c e   with   li tt le  c o m p le x it y   in   train in g   a n d   a ss e ss m e n t.   Th e   sig n ifi c a n c e   o f   th e   p re se n t   stu d y   in c lu d e th e   u se   o a   u n i q u e ,   YO LO - b a se d   G AD CN - LOA  m o d e th a h e lp i n   t h e   p r e d ictio n   o f   b re a st  c a n c e with   h i g h e r   a c c u ra c y .   It   wa o b se rv e d   th a t   th e   m o d e l   e x h i b it e d   9 9 %   a c c u ra c y   f o t h e   d a tas e ts  u ti li z e d .   In   a d d it i o n ,   t h e   se lec ted   m o d e l   o u t p e rfo rm we ll   with   se n siti v it y ,   sp e c ifi c it y ,   p re c isi o n ,   a n d   F 1 - sc o re .   He n c e   th e   p ro p o se d   m o d e l   c o u ld   b e   e x p lo it e d   fo r   t h e   d iag n o sis  o f   b re a st  c a n c e a a n   e a rly   sta g e   t o   e n a b le  p re v e n t iv e   c a re .   K ey w o r d s :   B r ea s t c an ce r   d etec tio n   C o n tr ast  lim ited   ad ap tiv h is to g r am   eq u aliza tio n   Dee p   lear n in g ,   an d   c o m p u ted   aid ed   d iag n o s is   Gate d   atten tio n   d ee p   co n v o l u tio n   n etwo r k   class if icatio n   L ich ten b er g   o p tim izatio n   alg o r ith m   YOL O - b ased   atten tio n   n etwo r k   s eg m en tatio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Vin o th   R ath in am   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g ,   P.S.R.  E n g in ee r in g   C o lleg e   Siv ak asi,  T am iln ad u ,   I n d ia   E m ail:  v in o th @ p s r . ed u . i n         1.   I NT RO D UCT I O N   Acc o r d in g   to   th e   W o r ld   Hea lt h   Or g an izatio n   ( W HO)   r e p o r t,   b r ea s ca n ce r   [ 1 ] ,   [ 2 ]   is   r eg ar d ed   as  th e   s ec o n d   b i g g est  ca u s o f   m o r b id ity   f o r   wo m e n ,   a n d   n ea r ly   8 . 2   m illi o n   p eo p le  d ie   ea ch   y e ar   f r o m   ca n ce r   a n d   p r ed icts   th s tatis tic  will  g r o to   2 7   m illi o n   b y   2 0 3 0   [ 3 ] .   T h er ef o r e,   ea r ly   d iag n o s is ,   tim ely   an d   ac cu r ate   d etec tio n ,   an d   p r o ac tiv p r e v e n tio n   ar ess en tial  elem en ts   i n   lo wer in g   th m o r tality   r ate  f o r   wo m en   [ 4 ] ,   [ 5 ] Fu r th er ,   it   is   ess en tial  to   p r e d ict  th d is ea s at  an   ea r ly   s tag s o   th at   th e   tr ea tm en t   ca n   b e   g iv e n   well  i n   ad v an ce .   Fo r   lo ca tin g   an d   p r e cisely   id en tify in g   th tu m o r - a f f ec ted   ar ea ,   m an y   im ag in g   m o d alities   ar u s ed .   Me d ical  p r o f ess io n als  o f ten   u s m am m o g r ap h y   im ag es  in   tan d em   with   o th er   im ag in g   m eth o d s   to   d iag n o s an d   tr ea p atien ts   with   ac cu r a cy   [ 6 ] [ 8 ] .   Var i o u s   m ed ical  i m ag p r o ce s s in g   tech n i q u es  h av b ee n   em p l o y e d   in   th e x is tin g   r esear ch   with   t h in ten t   o f   d etec tin g   b r ea s c an ce r s   f r o m   m am m o g r am s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   C o m p u ter - aid ed   d iag n o s is   ( C AD)   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ]   s y s tem s   r eq u ir th d etec tio n ,   s eg m en tatio n ,   an d   class if icatio n   o f   m ed ica 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         A   u n iq u YOLO - b a s ed   g a ted   a tten tio n   d ee p   co n v o lu tio n   n et w o r k - Lich ten b erg     ( V in o th   R a th in a m )   1671   im ag es  to   ass is r ad io lo g is ts   in   ex ac tly   lo ca tin g   th e   ca n ce r - af f ec ted   b r ea s r eg io n .   As  r esu lt,  a   p r ec is e   m eth o d   o f   b r ea s ca n ce r   i d e n tific atio n   an d   ca teg o r izatio n   is   s u g g ested   f o r   m am m o g r a p h y   s cr ee n in g .   An   au to m ated   C AD - b ased   d iag n o s is   to o [ 2 ] ,   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ]   h as  r ec en tly   b ee n   u s ed   in   ce r tain   ex is tin g   s tu d ies  with   d ee p   lear n in g   tech n i q u es.    Dee p   lear n in g   is   th m o s p r ac tical  tech n iq u e   wid ely   u s ed   f o r   id e n tify in g   ab n o r m al ities   f r o m   m ed ical  im ag es  in   th r ea wo r ld .   Mo r e o v er ,   th s tan d a r d   im ag p r o ce s s in g   s tag es  ar in v o lv e d   in   th e   au to m ated   s y s tem   th at  e n ab les  th d ee p   lear n in g   m o d el   to   p e r f o r m   well.   Su b s tan tial h ier ar c h ical  f ea tu r e   m ap s   ca n   b p r o d u ce d   b y   d ee p   lear n in g   alg o r ith m s   f r o m   th id e n tical  m am m o g r a m   b r ea s im ag e.   An   am p le  tr u e   p o s itiv r ate  an d   d is ea s d iag n o s is   r esu lts   ar d ep en d en u p o n   th ac cu r ate  d iag n o s is   o f   s u s p icio u s   b r ea s t   lesi o n s   [ 1 4 ] [ 1 6 ] ,   wh ic h   co m in   wid v ar iety   o f   s h a p es,  tex tu r es,  an d   p o s itio n s   th at  m ak th d etec tio n   ch allen g in g .   Mo r s p ec if ically ,   n u m b er   o f   s cien tis ts   h av u s ed   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN)   m o d els,  in clu d in g   I n ce p tio n   R esNet - V2 ,   I n ce p tio n - V 3 ,   VGG1 6   an d   1 9 ,   Go o g leNe t,  R esNet - 1 8 ,   5 0 ,   an d   1 0 1 ,   to   d iag n o s b r ea s ca n ce r .   Si m ilar   to   th is ,   th e   ap p licatio n   o f   ar tific ial  in tellig en ce   h as  b ee n   cr u cial  in   th e   d iag n o s is   o f   b r ea s t tu m o r s   th r o u g h   th u s o f   s ev er al  m ac h i n lear n in g   alg o r ith m s .   Alth o u g h   v a r io u s   m eth o d s   tr y   to   f o r ec ast  th t u m o r   an d   ca teg o r ize  it  as  b e n ig n   o r   m al ig n an t,  th e   cu r r en ap p r o ac h es  h av a   n u m b er   o f   s h o r t c o m i n g s .   Usi n g   wi d el y   a cc ess ib le  b r e ast im ag d a tase ts ,   t h e   c u r r e n s t u d y   aim s   t o   cr ea te  n o v el  y o u   o n ly   lo o k   o n ce   ( Y OL O ) - b ase d   g a ted   at te n ti o n   d e e p   c o n v o lu ti o n   n etw o r k   ( GADCN ) - L i c h t en b e r g   o p ti m iz ati o n   alg o r it h m   ( L OA )   m o d el   f o r   t h p r e d ic ti o n   o f   b r ea s t   c a n ce r   i n   o r d e r   to   g et   b e y o n d   t h e   r est r ic tio n s .   T h g o al  o f   t h p r o p o s ed   r esear ch   p r o ject   is   to   c r ea te  a   n e s eg m en tatio n   an d   class if icatio n   m o d el   b ased   o n   d ee p   lear n in g   f o r   p r ec is b r ea s ca n ce r   d etec tio n .   B elo is   th s u g g ested   f r am e wo r k   f o r   th e   cu r r en t   in v esti g atio n :   a.   T o   cr ea te  th n o r m alize d   im ag e,   co n tr ast  lim ited   ad ap t iv h is to g r am   eq u aliza tio n   ( C L AHE ) - b ased   im ag p r e p r o ce s s in g   m o d el   h as  b ee n   u s ed ,   wh ich   ca r r i es  o u h is to g r am   e q u aliza tio n   an d   co n tr ast   en h an ce m e n t p r o ce d u r es.   b.   T h YOL O - b ased   atten tio n   n etwo r k   m o d el  is   im p lem en ted   to   ac cu r ately   s eg m en th b r ea s r eg io n   f r o m   th p r ep r o ce s s ed   im ag es with   lo co m p lex ity   a n d   s eg m e n tatio n   er r o r .   c.   T h GADCN  m o d el  is   ap p li ed   to   p r ed ict  th ac cu r ate  cla s s   o f   im ag ( i.e . ,   b e n ig n   o r   m alig n an t)   f o r   a   p r o p er   ab n o r m ality   id e n tific atio n   f r o m   th b r ea s t im ag e.     d.   T o   d eter m i n th e   id ea v al u f o r   ca lcu latin g   th e   ac tiv atio n   f u n ctio n   u tili ze d   in   th GAD C m o d el,   th e   L OA  is   u tili ze d .   L o tr ain in g   an d   test in g   co m p lex ity   co n tr ib u tes to   b etter   ca teg o r izatio n   p e r f o r m a n ce .   e.   T h is   s tu d y   u s es  n u m b er   o f   co m m o n   an d   well - k n o wn   b r e ast  im ag d ataset s   f o r   s y s tem   im p lem en tatio n   an d   p er f o r m an ce   v alid atio n ,   in clu d i n g   th d ig ital  d ata b ase  f o r   s cr ee n in g   m am m o g r ap h y   ( DDSM) ,   m am m o g r a p h ic  im ag e   an aly s i s   s o ciety   ( MI AS) ,   I NB r ea s t,  W is co n s in   d iag n o s tic  b r ea s ca n ce r   ( W DB C ) ,   an d   W is co n s in   b r ea s t c an ce r   d ataset  ( W B C D) .   Her e,   an   ex h a u s tiv liter atu r r ev iew  is   ca r r ied   o u to   ex a m in v ar io u s   m eth o d o lo g ies  u s ed   in   th e   b io - m ed ical  f iel d   f o r   th i d en tific atio n   o f   a b n o r m alities   f r o m   th b r ea s im a g e.   T h r o u g h   th eir   s eg m en tatio n   an d   class if icatio n   p r o ce d u r es,  it  in v esti g ates  th ad v an tag es  an d   d if f icu lties   ass o ciate d   with   th cu r r en t   m o d els.  Ham ed   et  a l.   [ 1 7 ]   i n v esti g ated   th r ec en lear n in g - b ased   class if icatio n   ap p r o a ch es  f o r   p r e d ictin g   ab n o r m alities   f r o m   th b r ea s im ag e.   T h au th o r s   in ten d   to   id en tify   th p r e m atu r s ig n s   o f   b r ea s ca n ce r   f r o m   th m am m o g r am   im ag es  b y   d ev elo p in g   C AD  m o d el.   Kh an   et  a l.   [ 1 8 ]   u tili ze d   tr an s f er   lear n in g   m ec h an is m   f o r   a n   ac cu r ate  d eter m in atio n   an d   ca teg o r izatio n   o f   b r ea s ab n o r m alities   f r o m   m am m o g r a m   im ag es.  I n   th is   f r am ewo r k ,   a   co m b in atio n   o f   m u ltip le  C NN  ar ch itectu r es  is   em p lo y ed   to   o b tain   f ast  an d   ac cu r ate  d etec tio n   r esu lts .   So u lam et  a l.   [ 1 9 ]   im p lem en te d   UNe t - b ased   s eg m en tatio n   m o d el  f o r   d ev el o p in g   an   au to m ated   b r ea s ca n ce r   d etec tio n   s y s tem .   Her e,   th e   p i x el - to - p ix el   class if icatio n   is   p er f o r m e d   to   o b tain   ac cu r ate  d etec tio n   r esu lts .     J ab ee n   et  a l.   [ 2 0 ]   d ep lo y e d   p r o b ab ilit y - b ased   d ee p   lear n in g   a r ch itectu r m o d el  f o r   th e   id en tific atio n   o f   ab n o r m alities   f r o m   th u ltra s o u n d   b r ea s im ag es.  T h is   f r am ewo r k   in clu d e s   th o p er atio n s   o f   d ata  au g m e n tatio n ,   p r e - tr ain i n g ,   f ea t u r ex t r ac tio n ,   o p tim izatio n ,   an d   p r e d ictio n .   Her e ,   th p r o b a b ilis tic  m eth o d   is   u tili ze d   to   m er g th b est - ch o s en   ch ar ac ter is tics .   Sh ah id et  a l.   [ 2 1 ]   p r esen ted   a   co m p ar is o n   s tu d y   to   ex am in v a r io u s   class if icatio n   m eth o d o lo g ies  u s ed   in   t h f ield   o f   m e d ical  im ag in g .   T h is   s tu d y   s et  o u to   s h o h o d ee p - lear n in g   tec h n iq u es  co u l d   b e   u s ed   to   ca te g o r ize  h is to lo g ical  im ag es  o f   b r ea s ca n ce r .   T h e   d if f icu lties   in   class if y in g   b r ea s ca n ce r   p ath o lo g y   im ag es  w er n o ted ,   an d   p o s s ib le  s o lu tio n s   wer c o n s id er ed   in   th is   s tu d y .     Su n n y   et  a l.   [ 2 2 ]   ca r r ied   o u a   co m p a r is o n   s tu d y   t o   v er if y   th ef f ec tiv e n ess   o f   t h c o m m o n   m ac h i n e   lear n in g   class if ier s .   T o   u s th class if icatio n   alg o r ith m s ,   th d ataset  was  s p lit  in to   tr ain in g   an d   test in g   p h ases .   T h m eth o d   th at  y ield s   th b e s r esu lts   will  b u s ed   o n   th web s ite ' s   b ac k en d ,   an d   th p r e d icted   o u tco m will   lab el  th tu m o r   as  eith er   b e n ig n   o r   m alig n an t.   Ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   ap p licatio n s   s u ch   as  m ac h in lear n in g   let  co m p u te r s   lear n   f r o m   th eir   p ast  ac tio n s   an d   b ec o m b etter   as  tim p ass es  with o u ex p licit  p r o g r a m m in g .   Ma ch in e   lear n i n g   is   p r im ar ily   c o n ce r n ed   with   s o f twar a p p licatio n s   th at   r e tr iev av ailab le   d ata   an d   u s it   to   g ain   k n o wled g e   b y   th em s elv es.  Kr ith ik a   an d   Gee th a   [ 2 3 ]   d id   s y s tem atic  r ev iew  to   lo o k   at   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.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 6 7 0 - 1 6 8 5   1672   v ar io u s   m eth o d s   to   lo ca te  ca n ce r   in   b r ea s tis s u e.   Ad d itio n al ly ,   it  lo o k s   in to   f ew   o f   th w ell - k n o wn   m ac h in e   lear n in g   m o d els em p lo y ed   in   t h co n v en tio n al  s y s tem s   ar li s ted   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   L is t o f   c o n v e n tio n al  c lass if icatio n   m o d els   Ref   C l a s si f i c a t i o n   t e c h n i q u e s   M e r i t s   C h a l l e n g e s   [ 2 4 ]   S u p p o r t   v e c t o r   mac h i n e   ( S V M )   I t   w o r k s we l l   i n   h i g h   d i me n s i o n a l   s p a c e   a n d   e f f i c i e n t   m e m o r y   u t i l i z a t i o n .   I t   i s n o t   c a p a b l e   o f   h a n d l i n g   h u g e   d a t a set a n d   f a l l i n   l o c a l   o p t i ma.   [ 2 5 ]   D e c i s i o n   t r e e   ( D T)   Ea sy   t o   u n d e r st a n d ,   a n d   i t   c a n   h a n d l e   mu l t i - o u t p u t   p r o b l e ms.   A   smal l   c h a n g e   i n   t h e   t r e e   s t r u c t u r e   c o u l d   a f f e c t   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   e n t i r e   c l a ss i f i c a t i o n ,   a n d   t h e   p r e d i c t i o n   h i g h l y   d e p e n d s   o n   t h e   s e l e c t i o n   a t t r i b u t e s.   [ 2 6 ]   F u z z y   l o g i c   ( F L)   B e t t e r   r o b u s t n e ss,   a n d   c a p a b i l i t y   o f   h a n d l i n g   i mp r e c i s e   d a t a .   I n a c c u r a t e   p r e d i c t i o n s,  a n d   n o t   s u i t e d   f o r   a l l   a p p l i c a t i o n s.   [ 2 7 ]   D e e p   l e a r n i n g   ( D L)   W o r k s   w e l l   f o r   l a r g e   d i me n s i o n a l   d a t a ,   a n d   h i g h   a c c u r a c y .   R e q u i r e c o mp l e x   m a t h e m a t i c a l   o p e r a t i o n t o   p r e d i c t   t h e   d e s i r e d   r e s u l t ,   a n d   l a c k   o f   i n t e r p r e t a b i l i t y .   [ 2 8 ]   N a ï v e   B a y e s   ( N B )   H i g h   p r o c e ss i n g   s p e e d ,   a n d   p e r f o r ms   w e l l   f o r   l a r g e - s i z e   d a t a .   O v e r f i t t i n g ,   a n d   c o mp l e x i t y .       2.   M E T H O D   T h is   s ec tio n   p r o v id es  c o m p lete  ex p lan atio n   o f   th p r o p o s ed   YOL O - b ased   GADCN - L OA  b r ea s ca n ce r   d etec tio n   s y s tem .   T h is   p ap er ' s   k ey   co n tr ib u tio n   is   th e   d ev elo p m e n o f   a n   in n o v ativ C AD  f r am ewo r k   f o r   t h p r ec is s eg m en tatio n   an d   class if icatio n   o f   tu m o r s   f r o m   th e   in p u m am m o g r a p h y   b r ea s im ag es.     T h p r o p o s ed   YOL O - b ased   GADCN - L OA  f r am ewo r k s   f lo is   p o r tr ay e d   in   Fig u r e   1 ,   wh ich   en co m p ass es   th f o llo win g   o p er atio n s :   i)   C o n tr ast  en h an ce m e n an d   e q u aliza tio n ,   ii)   YOL O - b ased   atten tio n   n etwo r k   m o d el  f o r   s eg m en tatio n ,   iii)  GADCN  m o d el  f o r   d is ea s class if icatio n ,   an d   iv )   L OA  f o r   ac tiv atio n   f u n ctio n   esti m atio n .   T h in p u b r ea s im ag o b tain ed   f r o m   th e   g iv e n   d ataset  is   i n itially   p r ep r o ce s s ed   with   th e   u s o f   t h C L AHE   m o d el,   wh er th e   i m ag en h a n ce m en t,   h is to g r a m   eq u aliza tio n ,   n o is r em o v a l,  an d   n o r m aliza tio n   o p er atio n s   a r ca r r ied   o u t   [ 2 9 ] .   T h is   k in d   o f   p r e p r o ce s s in g   alg o r ith m   h elp s   to   r ed u ce   t h class if icatio n   er r o r   wh ile  m in im izin g   th e   tr ain in g   an d   test in g   tim e.   T h e n ,   n o v el  YOL O - b ased   atten tio n   n etwo r k   m o d el  is   u tili ze d   to   s eg m en th b r ea s r eg io n   f r o m   th p r ep r o ce s s ed   im ag with   r ed u ce d   o v er - s e g m en tatio n   r ate.   T o   ac cu r ately   p r ed ict  th h ea lth y   an d   ca n ce r - af f ec ted   im a g es  with   h ig h   p r ec is io n   an d   d ete ctio n   ac cu r ac y ,   th e   GADCN - b ased   class if icat io n   alg o r ith m   is   u s ed   in   th is   s y s tem   [ 3 0 ] .   D u r in g   class if icatio n ,   th e   ac tiv atio n   f u n ctio n   is   esti m ated   b ased   o n   th o p tim al  s o lu tio n   o b tain ed   f r o m   th L OA.   T h m ajo r   m er its   o f   th p r o p o s ed   YOL O - b ased   GADCN - L OA   f r am ewo r k   a r r ed u ce d   class if icatio n   er r o r ,   im p r o v ed   ac c u r ac y ,   lo s y s tem   co m p lex ity ,   m in im ized   tim c o n s u m p tio n ,   an d   r ed u ce d   o v er - s eg m en tatio n .     2 . 1 .     P re - pro ce s s ing   I is   th in itia s tag o f   th p r o p o s ed   f r a m ewo r k ,   wh e r e   th im ag f ilter in g   an d   n o r m aliza tio n   p r o ce s s es  ar ca r r ied   o u t   to   g en er ate  th e   co n t r ast - en h an ce d   q u ality   o u tp u im ag e .   te ch n iq u e   k n o wn   as   im ag en h an ce m e n is   a   way   to   tr ea t   an   im ag e   s o   t h at  th e   o u tco m is   s ig n if ica n tly   m o r ap p r o p r iate   f o r   a   g iv en   ap p licatio n   th a n   th o r i g in al  im ag e.   T h n u m e r o u s   f o r m s   o f   n o is p r esen in   th u n p r o ce s s ed   im ag es   g ath er ed   f r o m   th s ca n n er   p o r an d   web s ites   m ak e   th em   u n s u itab le  f o r   im m ed iate  p r o ce s s in g .   C o n s eq u en tly ,   it  n ee d s   to   b tr an s f o r m ed   b ef o r b ein g   ex am i n ed .   An   im p o r tan s tep   in   im ag p r o ce s s in g   is   s ca l in g   an   im ag to   ch an g its   p ix el  s ize.   He r e,   th e   C L AHE   p r ep r o ce s s in g   m o d el   is   u s ed   to   g en e r ate  t h q u ality - en h a n ce d   b r ea s im ag with   r e d u ce d   n o is e.   W h en   co m p a r ed   to   th o th er   p r ep r o ce s s in g   m o d els,  t h k ey   b en e f its   o f   u s in g   C L AHE   ar s im p le   to   i m p lem en t,  e n h an ce d   im a g co n tr ast,  an d   b etter   v is ib ilit y .   Du r in g   th is   o p e r atio n ,   th im ag n o r m aliza tio n ,   an d   h is to g r am   eq u aliza tio n   p r o c ess es  ar ca r r ied   o u t.  Af ter   o b tain in g   th in p u t   im ag e,   th n o r m aliza tio n   is   p er f o r m e d   b ased   o n   th m in i m u m   an d   m ax im u m   v alu es  a s   r ep r esen ted   in   th f o llo win g   m o d el:      = ( ) ( , ) = 1 = 1 +     ( 1 )     wh er   is   th to tal  n u m b er   o f   im ag s izes,  ( , )   is   th im ag p ix el  at  ea ch   co o r d in ate,     &     ar th e   n u m b er   o f   r o ws  an d   co lu m n s   o f   th im ag e,     d en o tes  th in p u im ag e,     d en o tes  th m in im u m   v alu o f   th in p u t   im ag e,   a n d      d e n o te s   th m ax im u m   v alu e   o f   th in p u im ag e .   T h u s ,   as  illu s tr ated   b elo w,   t h e   h is to g r am   eq u aliza tio n   is   u s ed .     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         A   u n iq u YOLO - b a s ed   g a ted   a tten tio n   d ee p   co n v o lu tio n   n et w o r k - Lich ten b erg     ( V in o th   R a th in a m )   1673   =   (  )     ( 2 )     wh er   r ep r esen ts   th h is to g r am - tr an s f o r m e d   im ag e .   Fin all y ,   th q u ality - en h an ce d   im ag is   o b tain ed   as  s h o wn   in   th f o llo win g   f o r m :     = { ( , ) |     ( , ) }     ( 3 )     wh er   is   th en h an ce d   b r ea s im ag e,     d en o tes  th i n p u im a g e,   an d   ,   ar th p i x el  co o r d in ates.  T h e   o u tp u q u ality   en h an ce d   im a g is   u s ed   f o r   s eg m e n tatio n   an d   class if icatio n   o p er atio n s .           Fig u r 1 .   Flo wch ar o f   th e   p r o p o s ed   YOL O - b ased   GADCN - L OA  b r ea s t c an ce r   d etec tio n   s y s tem       2 . 2 .     YO L O   ba s ed  a t t ent io net wo rk   s eg m ent a t io n   Af ter   im ag p r ep r o ce s s in g ,   t h YOL O - b ased   atten tio n   n e two r k   s eg m en tatio n   m o d el  i s   u s ed   to   s eg m en th e   b r ea s im a g f r o m   th e   q u ality - e n h an ce d   im a g e .   I n   g e n er al,   t h d if f er e n ty p e s   o f   t h r esh o ld - b ased ,   en co d in g - b ased ,   an d   d ee p   ar c h itectu r e - b ased   s eg m en tatio n   m o d els  ar e   im p lem en te d   in   t h ex is tin g   s tu d ies  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.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 6 7 0 - 1 6 8 5   1674   f o r   b r ea s ca n ce r   d iag n o s is .   H o wev er ,   m o s o f   th e   tech n iq u e s   h av th m ai n   d r aw b ac k s   o f   o v er - s eg m e n tatio n ,   h ig h   d esig n in g   co m p lex ity ,   a n d   in cr ea s ed   tim co n s u m p tio n .   T h er ef o r e,   th p r o p o s ed   w o r k   in ten d s   to   u s s o p h is ticated   d ee p   s eg m en tati o n   m o d el  f o r   p r e d ictin g   ca n ce r   in   b r ea s ts .   T h atten tio n   m e ch an is m   m ak es  u s e   o f   th e   h u m an   ca p ac ity   f o r   s ele ctiv atten tio n .   I n   p a r ticu lar ,   a   p er s o n   m ig h f o cu s   o n   t h a r e as  o f   i n ter est  wh ile  q u ick ly   s ca n n i n g   th e n tire   i m ag e.   T h m o d el  m i g h th en   au to m atica lly   f o c u s   o n   cr u cia s eq u en ce   f ea tu r es,  im p r o v in g   th ab ilit y   to   h an d le  s eq u en ce   d ata  with o u in c r ea s in g   th c o s o f   co m p u tatio n .   Fo llo win g   th at,   d etailed   in f o r m atio n   a b o u s p ec if ic  r eg io n s   is   ac q u ir ed   a n d   u n n ec ess ar y   in f o r m atio n   is   s u p p r ess ed .   I n   th e   p r o p o s ed   s y s tem ,   th e   lig h twe ig h YOL O - b ased   atte n tio n   n etwo r k   is   s p ec if ically   im p le m en ted   to   p e r f o r m   s eg m en tatio n   with   m in im ized   co m p u tatio n al  c o m p lex ity   a n d   tim e   co n s u m p tio n .   T h e   n o v el  co n ce p o f   th is   m o d el  is ,   th at   b o u n d ar y   lo s s   f u n ctio n   is   co m p u ted   t o   im p r o v e   th d is ea s p r ed ictio n   r ate.   Mo r eo v er ,   t h e   p r o p o s ed   s eg m en tatio n   ar ch it ec tu r m o d el  co m p r is es  th f o llo win g   lay er s :   i)   in p u l a y er ,   ii)  b ac k b o n e   lay er iii)  f ea tu r p y r am id   lay e r   ( FP L ) ,   iv )   p ath   ag g r eg atio n   l ay er   ( PAL) ,   an d   v )   p r ed ictio n   lay e r   T h in p u lay er   is   m ai n ly   u s e d   to   g at h er   th e   in p u t   im ag d a ta  f o r   e n h an ce m e n t.  T h en ,   t h e   b ac k b o n lay er   co m p r is es  th s lice  m o d u le  th at  h elp s   to   im p r o v t h p r o ce s s   o f   co m p u tatio n   w ith   r ed u ce d   s p ee d .   Mo r eo v er ,   th FP L   an d   PAL  ar u s ed   to   p er f o r m   th e   f u s io n   an d ,   c o m p lem e n tatio n   o f   h ig h - lev el  f ea tu r es  an d   lo w - lev el  f ea tu r es  r esp ec tiv el y .   Fin ally ,   th p r ed ictio n   lay e r   is   u s ed   to   g e n er ate  th e   o u tp u class   ac co r d in g   to   th b o u n d a r y   lo s s   f u n ctio n .   Af ter   g ettin g   t h en h an ce d   im ag   f r o m   th p r ev io u s   s tag e,   th e   lay e r   in itializatio n   is   p er f o r m e d   at  f ir s t.  T h en ,   th e   d y n am ic  an c h o r   lo ca lizatio n   is   p er f o r m ed   with   th u s o f   a   b ac k b o n lay er ,   wh er th m atch in g   d eg r ee   is   esti m ated   b ased   o n   th s p atial  m atch in g   in f o r m atio n ,   f ea tu r e   p lace m en ca p ab ilit y ,   an d   r e g r ess io n   am b ig u ity .   Her e,   th lo ca lizatio n   ca p ac ity   is   m ea s u r ed   ac co r d in g   to   th r eg r ess io n   am b ig u ity ,   an d   is   r ep r esen ted   in   th e   f o llo win g   m o d el:     = + ( 1 )     ( 4 )     wh er   &     ar th h y p er p ar am eter s   u s ed   to   weig h   th in f lu en ce   o f   d if f er e n d ata,     is   th s p atia m atch in g   in f o r m atio n ,     in d icate s   th f ea tu r p lace m en ca p ab ilit y   f o r   i n p u d ata,   an d     is   a   p en alty   ter m .   Af ter   th at,   an   in ter s ec tio n   o v er   u n io n   ( I o U)   is   esti m ated   b ef o r an d   af ter   r eg r ess io n   am b i g u ity   as  r ep r esen ted   in   th e   f o llo win g   m o d el:     =   | |     ( 5 )     Mo r eo v er ,   th e   h y p er p ar am ete r   is   co m p u ted   ac co r d in g   to   th p r ec is a d ju s tm en s ch e d u le   as  s h o wn   in   th f o llo win g   m o d el:     ( ) = { 1 ,                                                                                                                                                             < 0 . 1 5 ( 0 1 ) + ( 1 . 5 0 . 5 0 )           0 . 1 < 0 . 3 0                                                                                                                                                         0 . 3     ( 6 )     =      ( 7 )     wh er   in d icate s   th cu r r en iter atio n ,     is   th to tal  n u m b er   o f   iter atio n s ,   an d   0   r ep r esen ts   th p r ev io u s   weig h tin g   f ac t o r   o f   ea c h   iter at io n .   Fu r t h er m o r e,   th e   atten tio n   m ec h a n is m   is   im p lem en ted   with   th p er ce p tr o n   m o d el,   wh er th s p atial  atten tio n   is   co m p u ted   to   im p r o v t h n etwo r k s   s en s itiv ity   to   id en tify   th d ef ec ted   ar ea s .   Du r in g   th is   p r o ce s s ,   th e   ch an n el  atten tio n   weig h t is co m p u ted   as sh o wn   i n   ( 8 ) :     ( ) = ( ( ) + (  ) )     ( 8 )     T h en ,   th s p atial  atten tio n   weig h t is estima ted   b y   u s in g   t h f o llo win g   m o d el:     ( ) = (  (  ) )     ( 9 )     wh er e ( . )   r ep r esen ts   th p er ce p tr o n   lay e r ,    ( . )   r ep r esen ts   th co n v o lu tio n al  o p er atio n   with   th k er n el   s ize  7 7 ,   &      in d icate s   th ch an n e d im en s io n   o f   a v er ag a n d   m ax im u m   f ea t u r es,  an d     d en o te s   th ch an n el  atten tio n   p ar am eter .   Fu r th er m o r e ,   th f in al  atten ti o n   m ec h a n is m   is   ap p lied   to   m ak an   ap p r o p r iate   s eg m en tatio n   d ec is io n   as illu s tr ated   in   ( 1 0 ) :     = ( )        ( 1 0 )   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         A   u n iq u YOLO - b a s ed   g a ted   a tten tio n   d ee p   co n v o lu tio n   n et w o r k - Lich ten b erg     ( V in o th   R a th in a m )   1675   ′′ = ( )         ( 1 1 )     C o n s eq u en tly ,   th f u s io n   m o d el  is   ap p lied   to   f u s th f e atu r es  f o r   o b tain in g   an   ac cu r ate  d ef ec r ec o g n itio n   p r o b a b ilit y .   T h n o v el  co n ce p o f   th is   m o d el  is   to   co m p u te  th b o u n d a r y   lo s s   f u n ctio n   ac co r d in g   to   th g r o u n d   tr u th   b o u n d in g   b o x   as r ep r esen te d   in   th f o llo win g   m o d el:      ( , ) =  ( , ) | | | | | |     ( 1 2 )     = 1    ( , ) = 1  ( , ) + | | | | | |   ( 1 3 )     wh er   is   th s m allest   b o x   co n tain in g     an d      d en o tes th d is j o in t sit u atio n   o f     an d     in      th at  h as   s im ilar   s ca le - in v ar ian ce   ch ar a cter is tics .   Mo r eo v er ,   th d ir ec tio n   is   g r ad u ally   co m p u ted   b a s ed   o n   th d is tan ce   b etwe en   two   m in o r   co m p o n e n ts ,   an d      ca n   ef f ec tiv ely   r ed u ce   th e   d is tan ce   b etwe en   tw o   tar g et   b o x es,  h en ce   it  co n v er g es  th s p ee d   m u ch   f aster .   T h en ,   th p ar a m eter      is   co m p u ted   b y   u s in g   th f o llo win g   m o d el:      =  2 ( ,  )     ( 1 4 )     = 1    = 1  + 2 ( ,  )     ( 1 5 )     wh er e   an d      in d icate   th p r ed i ctio n ' s   p r im ar y   p o in ts   b o x     a n d   g r o u n d - tr u th   b o x    ,   r esp ec tiv ely ,     in d icate s   th s q u ar e   o f   t h m i n im al  b o u n d in g   b o x ' s     d iag o n al  len g th ,   a n d   2   d en o tes  th E u clid ea n   d is tan ce .   I n   th f o llo win g   m o d el,   th e r ar two   b o x es in   b o th   th h o r i zo n tal  an d   v er tical  o r ien tatio n s :      =  -   [ 2 ( ,  ) +  ]     ( 1 6 )     = 1    + [ 2 ( ,  ) +  ]     ( 1 7 )     wh er   is   th weig h p ar am et er   an d     is   u s ed   to   m ea s u r t h s im ilar ity   o f   th e   asp ec r a tio .   Fin ally ,   t h p r o ce s s   h as  b ee n   iter ated   u n til  r ea ch in g   th e   lo west  in t er s ec tio n   o v e r   u n io n   ( I o U) ,   wh ich   r etu r n s   t h s eg m en ted   im ag as th r esu lt.      2 . 3 .     G a t ed  a da ptiv deep  co nv o lutio na l net wo rk     Af ter   s eg m en tatio n ,   th n o v el   GADC N - b ased   class if icatio n   alg o r ith m   is   im p lem en ted   to   ac cu r ately   p r ed ict  th d is ea s f r o m   th s eg m en ted   im a g e.   T r ad i tio n ally ,   v ar io u s   d ee p - lear n i n g   alg o r ith m s   ar e   im p lem en ted   f o r   b r ea s ca n ce r   d etec tio n   an d   class   id en tific atio n .   Ho wev er ,   m o s o f   th e   m ec h an is m s   h av m ajo r   p r o b lem s   in   ter m s   o f   in cr ea s ed   co m p u tatio n al  co m p lex ity ,   m is - p r ed ictio n   r ate,   an d   h ig h   s y s tem   co m p lex ity .   T h er e f o r e,   th e   p r o p o s ed   w o r k   aim s   to   u s a   n o v el  GADCN  class if icatio n   alg o r ith m   f o r   b r ea s t   ca n ce r   d iag n o s is ,   L ich ten b er g   o p tim izatio n   alg o r ith m   is   e m p lo y ed   t o   co m p u te  th ac ti v atio n   f u n ctio n   f o r   en h an cin g   p r ed ictio n   ac c u r ac y .   As  r esu lt  o f   s tu d y in g   th ch an n el  atten tio n   m ec h a n is m ,   th is   s y s tem   u s e s   a   s p ec ial  atten tio n   m o d u le  to   p r o m o te   an   a d ap tiv f ea tu r e   f u s io n   th at   in co r p o r ates  th e   ch an n el   r elev an c e   d escr ip tio n   in to   th s tan d ar d   g ated   atten tio n   ( GA)   m o d u le.   T h g ated   m ec h an is m   is   th en   u s ed   to   p er f o r m   ad ap tiv f ea tu r f u s io n   b y   t h g ated   ch an n el  atten tio n   c o ef f i cien ts ,   allo win g   th g ated   m ec h an is m   to   tak in t o   ac co u n all  o f   th weig h ts   s u p p lied   to   class if icatio n   f ea tu r m ap s   an d   u s th f u lly   co n n ec ted   s u b - n etwo r k s   weig h ts   to   ex p lain   th s ig n if i ca n ce   ac r o s s   ch an n els.  I d o es  th is   b y   o b tain in g   th s tatis tic al  p ar am eter s   o f   an   ad ap tiv g ated   ch an n el  u s in g   g lo b al  p o o lin g   an d   f u ll y   co n n ec ted   s u b - n etwo r k .   Af ter   o b tain in g   th e   s eg m en ted   im ag e    ,   th f ea tu r e   m ap   is   co n s tr u cted   at   f ir s b a s ed   o n   t h co n v o lu tio n   o p er ati o n   as  s h o wn   in   ( 1 8 ) :      =  (  )     ( 1 8 )     wh er  ( . )   in d icate s   th co n v o lu ti o n al  o p er atio n .   T h en ,   th ad ap tiv weig h t is est im ated   u s in g   th f ea tu r m ap   o f   t h s eg m en ted   p ix el  as   r ep r esen ted   in   th f o llo win g   m o d el:     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.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 6 7 0 - 1 6 8 5   1676   ̅ =  + ( 1 ) ̅     ( 1 9 )     wh er th s eg m en ted   p ix el' s      f ea tu r m ap ,   ,   wh ich   r an g es  f r o m   0   to   1 ,   is   th co ef f icien o f    .   T h e   weig h ted   av er ag o f   th ch ar ac ter is tics   o f   p ix els  wi th in   th s am s u p - p ix el  is   r ep r esen ted   b y   th f u n ctio n   ̅ ,   with   ( 1 )   as  th c o r r esp o n d in g   co ef f icien t.  Her e,   th e   f ea tu r d is tan ce   b etwe en   t h p ai r   o f   p ix els  is   u s ed   t o   esti m ate  th e   ad ap tiv weig h th at   co r r esp o n d s   to   th e   n ea r b y   p ix el  o f   th e   s eg m en ted   im ag e    ,   as illu s tr ated   in   th m o d el   th at  f o llo ws.     = e xp ( | ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ | 2 )      ( 2 0 )     wh er    ( . )   in d icate s   th e   ex p o n en f u n ctio n ,   | ̅ ̅ |   is   th e   ab s o lu te  v alu o f   th e   d if f e r en ce   b etwe en   f ea tu r es  o f     an d     p ix el.   2   r ef er s   to   th v ar ian ce   o f   th in te n s ity   f ea tu r es  o f   p ix els  with in   th ad jace n p ix el.   Mo r e o v er ,   t h g lo b al  p o o lin g   o p er atio n   is   p er f o r m e d   i n   th p o o lin g   la y er   as r ep r esen ted   in   ( 2 1 ) :     [ 1 , 2 , , ] =    ( 1 , 2 , , )     ( 2 1 )     wh er   r ep r esen ts   th ch a n n el  m atr ix   o f     n u m b e r   o f   f ea tu r es  an d     is   th co r r esp o n d in g   f ea t u r o b tain e d   b y   g lo b al  p o o lin g .   C o n s eq u e n tly ,   th f u n ctio n   n a m ed   r ec ti f ied   lin ea r   u n its   ( R eL U)   is   a p p lied   as  th ac tiv f u n ctio n   o f   th f ir s f u lly   co n n ec ted   lay er   to   m ak th p a r a m eter s   o f   GADCN  a s   il lu s tr at ed   in   th f o llo win g   m o d el:     =  (  + )          ( 2 2 )     wh er   in d icate s   th b ias  o f   t h n eu r o n .   T h en ,   th o u tp u v alu es  ar r ef in e d   b y   u s in g   th s i g m o id   f u n ctio n ,   wh ich   in d icate s   th g ated   atten tio n   co ef f icien t v alu r an g i n g   as ( 0 ,   1 ) :     ƛ =  ( (  )  (  ) + (  ) )     ( 2 3 )     wh er    is   th o u tp u o f   lig h tw eig h f ea tu r e   o p tim izin g   ( L F O ) Mo r eo v er ,   th f ea t u r f u s io n   is   p er f o r m e d   b y   th g ated   atten tio n   m ec h an i s m   as r ep r esen ted   in   th f o llo win g   m o d el:      = ƛ     1 + + ( 1 ƛ )       ( 2 4 )     Fin ally ,   th class if ied   lab el  is   p r ed icted   as th o u tp u t w ith   t h co s t f u n ctio n   as sh o wn   in   ( 2 5 ) :     = 1   ( = ) { ( ) = 1 } = 1 = 1     ( 2 5 )     wh er   is   th n u m b er   o f   v al u es in   f ea tu r f u s io n   a n d     n u m b e r   o f   class es.      2 . 4 .     L icht enberg   o ptim iza t i o n a lg o rit hm     Du r in g   class if icatio n ,   th ac ti v atio n   f u n ctio n   is   o p tim ally   c o m p u ted   b ased   o n   th b est  o p tim al  v alu o b tain ed   f r o m   t h L OA.   W h en   co m p a r ed   to   th tr ad itio n a o p tim izatio n   tech n iq u es,  th e   L OA  p r o v i d es  an   im p r o v e d   p e r f o r m an ce   o u tco m e,   wh ich   h elp s   to   o b tain   th m ax im u m   d is ea s p r e d ictio n   ac cu r ac y .   I n   t h is   m o d el,   th o b jectiv f u n ctio n   i n   th s ea r ch in g   s p ac at  f ir s t w ith   th u p p er   an d   lo wer   b o u n d   v alu es.  Similar ly ,   th m ax im u m   n u m b er   o f   iter a tio n s   an d   n u m b er   o f   p o p u latio n s   ar also   in itialized .   T h en ,   t h r a n d o m   s ca lin g   an d   r o tatio n   o p e r atio n s   ar ca r r ied   o u t to   esti m ate  th f itn ess   v alu f o r   th g i v en   p r o b lem .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p er f o r m an ce   an d   r esu lts   o f   th YOL O - b ased   GADCN - L OA  m ec h an is m   f o r   th b r e ast  ca n ce r   d iag n o s is   o b tain ed   u s in g   p o p u lar   b en c h m ar k   d atasets   is   d escr ib ed   in   th is   s ec tio n .   T h e v alu atio n   m ea s u r es   s u ch   as  ac cu r ac y ,   s en s itiv ity ,   s p ec if icity ,   p r ec is io n   an d   F1 - s co r ar an aly ze d   to   v alid ate  t h p r o p o s ed   m o d el.   T h cu r r en t   s tu d y   u tili ze s   th e   p u b lic  an d   m o s p o p u lar   d at asets   f o r   s y s tem   v ali d atio n   a n d   an aly s is   [ 3 1 ]   an d   ar r ep r esen ted   in   T ab le  2 .   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         A   u n iq u YOLO - b a s ed   g a ted   a tten tio n   d ee p   co n v o lu tio n   n et w o r k - Lich ten b erg     ( V in o th   R a th in a m )   1677   W ith   lin k ed   g r o u n d   tr u th   o f   m ass   r eg io n s ,   th DDSM  d atab ase  h as  r o u g h l y   2 , 6 2 0   ca s e s   o f   ca n ce r ,   b en ig n ,   an d   n o r m al   b r ea s im a g es.  Dec o m p r ess ed   to   s ize  o f   5 0 0 0 × 3 0 0 0   p ix els,  th s elec ted   p ictu r es  f o r   th e   C B I S - DD SM  d ataset  h av b ee n   tr an s lated   in to   DI C OM   f o r m at.   T h M I AS  d atab ase  c o n tain s   3 2 2   d ig ital  m am m o g r a p h y   im ag es,  ea ch   m ea s u r in g   1 , 0 2 4   b y   1 , 0 2 4   p ix els  an d   in   PGM  f o r m at.   T h en tire   I N B r ea s t   d atab ase  co n tain s   4 1 0   p h o to g r ap h s ,   r ep r esen tin g   b en ig n ,   m al ig n an t,  an d   n o r m al  s tates.  I t c o n tain s   1 1 2   m ass es  in   to tal,   all  o f   wh ich   a r lin k e d   to   ac cu r ate  g r o u n d   tr u t h   o u tlin es  cr ea ted   b y   p r o f ess io n als.  T h im ag es  in   th is   d atab ase  ar e   r ec o r d ed   in   th DI C OM   f ile  f o r m at   an d   r a n g in   s ize   f r o m   2 5 6 0 × 3 3 2 8   p i x els  to   3 3 2 8 ×4 0 8 4   p ix els,  d ep en d in g   o n   th s ize  o f   th p atien t' s   b r ea s t.  Fig u r 2 ( a)   to   2 ( f )   d is p lay   th s am p le  in p u an d   o u t p u t   b r ea s im ag es,  wh ich   in clu d th in p u p h o to s ,   g r o u n d   tr u th   im ag es,  p r ep r o ce s s ed   o u t p u ts ,   clu s ter ed   o u t p u ts ,   b in ar y   o u tp u ts ,   a n d   o u tp u t im a g es with   tu m o r s   d etec ted .       T ab le  2 .   Data s ets u s ed   in   th is   s tu d y   D a t a s e t s   D e scri p t i o n   S e t   1   D D S M   S e t   2   I N B r e a st   S e t   3   M I A S   S e t   4   W D B C   S e t   5   W B C D                 ( i)     ( ii)   ( iii)   ( iv )   ( v )             ( v i)   ( v ii)   ( v iii)   ( ix )   ( x )               ( i)     ( ii)   ( iii)   ( iv )   ( v )             ( v i)   ( v ii)   ( v iii)   ( ix )   ( x )     ( a)   ( b )               ( i)     ( ii)   ( iii)   ( iv )   ( v )             ( v i)   ( v ii)   ( v iii)   ( ix )   ( x )               ( i)     ( ii)   ( iii)   ( iv )   ( v )             ( v i)   ( v ii)   ( v iii)   ( ix )   ( x )     ( c)   ( d )               ( i)     ( ii)   ( iii)   ( iv )   ( v )             ( v i)   ( v ii)   ( v iii)   ( ix )   ( x )               ( i)     ( ii)   ( iii)   ( iv )   ( v )             ( v i)   ( v ii)   ( v iii)   ( ix )   ( x )     ( e)   (f)     Fig u r 2 .   B r ea s tu m o r   d etec tio n   s tag es ( a)   in p u t b r ea s t im ag es,  ( b )   g r o u n d   tr u t h   b r ea s t im a g es,    ( c)   p r e p r o ce s s ed   b r ea s t im ag e s ,   ( d )   clu s ter ed   o u tp u t im a g es,   ( e)   b in a r y   o u tp u t im a g es,  an d     ( f )   tu m o r   d etec ted   im ag es     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.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 6 7 0 - 1 6 8 5   1678   Mo r eo v er ,   th p er f o r m an ce   m ea s u r es  u s ed   to   ass ess   th r esu lts   ar co m p u ted   b y   u s in g   th e   f o llo win g   m o d els:       =    +   +  +  +      ( 2 6 )              =     +      ( 2 7 )       =     +      ( 2 8 )       =     +      ( 2 9 )     1  =   2 ×   ×    +      ( 3 0 )     wh er e    is   tr u p o s itiv es ,   T n   is   tr u n eg ativ e    is   f alse   p o s it iv e,   an d      is   f alse  n eg ativ e.   B y   u s in g   th DDSM,   I N B r ea s t,  an d   MI AS   d atasets ,   Fig u r 3   v er if ies  th r ec eiv er   o p er atin g   ch a r ac ter is tics   ( R O C )   o f   th e   p r o p o s ed   YOL O - b ased   GADCN - L OA  m o d el.             Fig u r 3 .   R OC   an aly s is       T h ar ea   u n d er   cu r v ( AUC)  co n ce r n i n g   th e   T r ate  an d   FP   r ate  is   g en er ated   in   th is   a n aly s is   to   d em o n s tr ate  th b r ea s ca n ce r   d iag n o s is   m o d el' s   s u p er io r   p er f o r m a n ce .   T h p r o p o s ed   s y s tem   im p lem en ts   n o v el  YOL O - b ased   atten tio n   n etwo r k   s eg m e n tatio n   tec h n iq u th at  ac c u r ately   s eg m en ts   th b r ea s r e g io n   f o r   s u cc ess f u illn ess   p r ed ictio n .   T h e   YOL atten tio n   s eg m en t atio n   m o d el  g r ea tly   e n h an ce s   t h ac cu r ac y   o f   th s u g g ested   m o d el' s   class if ier   d etec tio n .   T h p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   GADCN - L OA  clas s if ier   an d   co n v en tio n al  d ee p   lear n i n g   is   th en   v alid ated   a n d   c o m p a r ed   u s in g   th M I AS  d ataset,   as  s h o w n   in   Fig u r es  4   t o   6   an d   t h er r o r   r ate   is   s h o wn   in   Fig u r 7 .   Sev er al   m etr ics  h a v b ee n   u s ed   in   th is   in q u ir y   to   ass ess   p er f o r m an ce .   T h e   en h an ce d   F1 - s co r e   v alu es,  s en s itiv ity ,   ac cu r ac y ,   a n d   p r ec is io n   a r f r e q u en tly   u s ed   to   g au g th class if ier ' s   ef f ec tiv en ess .   Ov er all,   th f in d in g s   d em o n s tr ate  th at   th p r o p o s ed   GADCN - L OA   in   co n ju n ctio n   with   YOL O - atten tio n   n etwo r k   s eg m en tatio n   m o d el  p r o d u ce s   s u p er io r   p er f o r m an ce   r esu l ts   wh en   co m p ar ed   to   th o th er   d ee p   lear n in g   m o d els.   T h o v e r all  p er f o r m a n ce   ev al u atio n   r esu lts   o f   th s u g g ested   YOL O - b ased   GADCN - L OA  tech n iq u e   em p lo y in g   th e   DDSM,   I NB r ea s t,  an d   MI AS  d atasets   ar s h o wn   in   Fig u r es  8   an d   9 .   T o   as ce r tain   th ac c u r ate   d etec tio n   o u tco m es  o f   th s u g g ested   class if ier ,   p er f o r m an ce   p ar am eter s   ar e   cr ea ted   a n d   e x am in ed   f o r   e v er y   b en ch m ar k in g   d ataset  th at  is   ac ce s s ib le  to   th g e n er al  p u b lic.   Fo r   ev er y   b r ea s im ag e   d ataset  tak en   in t o   co n s id er atio n   in   th is   wo r k ,   th esti m ated   f i n d in g s   d e m o n s tr ate  th at  t h s u g g ested   GADCN - L OA  in   co n ju n ctio n   with   a   YOL s eg m en tatio n   m o d el   f u n ctio n s   b r illi an tly .   Usi n g   th e   p r o p er   i m ag n o r m aliza tio n   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         A   u n iq u YOLO - b a s ed   g a ted   a tten tio n   d ee p   co n v o lu tio n   n et w o r k - Lich ten b erg     ( V in o th   R a th in a m )   1679   an d   s eg m e n tatio n   tec h n iq u es   g r ea tly   e n h an ce s   th e   d etec tio n   o u tco m es  in   t h p r o p o s ed   f r a m ewo r k .   Fig u r e   1 0   v alid ates  an d   co m p a r es  th p r ec is io n   o f   s tan d ar d   m ac h in e   lear n in g   [ 3 2 ]   an d   th e   p r o p o s ed   GADCN  m o d el  u s in g   th e   W DB C   d ataset.   Si m ilar   to   th is ,   t h W DB C   an d   W B C d atasets   ar u s ed   to   c o m p ar e   th e x is tin g   an d   p r o p o s ed   class if icatio n   m o d els,  as  s h o wn   in   Fig u r 1 1 .   I n   th is   p ap er ,   class if ier   ac cu r a cy   is   co n f ir m e d   an d   co m p ar ed   f o r   th is   an aly s is .   Fig u r es  1 2   to   1 6   v alid ate  a n d   c o m p ar e   th e   ac cu r ac y   o f   th e x is tin g   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ]   a n d   p r o p o s ed   alg o r ith m s   b y   u s in g   th DDSM,   MI AS,  an d   I NB r ea s t   d atas ets  r esp ec tiv ely .   T h is   co m p ar is o n   r esear ch   r ev ea ls   th at  th YOL atten tio n   n etw o r k   s eg m e n tatio n   in teg r ated   GADCN - L OA  m o d el  y ield s   b etter   o u tco m es   th an   th o th er   m o d els.  Ad d itio n ally ,   th p r o p o s ed   GADCN - L AO  m o d el  is   co n tr asted   with   s o m o th er   co n tem p o r ar y   b r ea s t   ca n ce r   d etec tio n   m eth o d o lo g ies  u s in g   th DDSM  a n d   MI AS  d atas ets,  as  d ep icted   in   Fig u r es  1 5   an d   1 6 ,   r esp ec ti v ely .   Sin ce   th ac tiv atio n   f u n ctio n   in   th s u g g ested   class if icatio n   m o d el  is   ca lcu lated   u s in g   th e   b est  p o s s ib le  L OA  o p tim al  v alu e.   As   r esu lt,  th s u g g ested   f r am ewo r k   s ig n if ican tly   im p r o v es  t h class if ier ' s   tr ain in g   a n d   test in g   o u tco m es,   an d   th YOL O - b ased   GADCN - L AO  ap p r o ac h   o u tp er f o r m s   th p r ev i o u s   m o d els.  Als o ,   it  s u p p o r ts   o b tain i n g   an   av er a g ac cu r ac y   o f   u p   to   9 9 f o r   all  th d atasets .   Fro m   th r esu lt s ,   it  is   clea r   th at  th p r o p o s ed   m e th o d o lo g y   ef f icien tly   p r ed icts   b r ea s ca n ce r   b y   em p lo y in g   n o v el   tech n iq u es  a d if f er e n s tag es.  T h o u g h   it  p r o v id es  b etter   r esu lts ,   th n ee d   o f   lar g d ataset  is   r eq u ir ed   to   p er f o r m   th a n aly s is .   Fu r th er ,   a d v an ce d   YOL m eth o d s   ca n   b e   o p te d   f o r   t r ain in g   a n d   p r o ce s s in g   with   m in im al  tim e.           Fig u r 4 .   Per f o r m an c ev alu at io n   u s in g   th e   MI AS d ataset           Fig u r 5 .   Pre cisi o n ,   F1 - s co r e,   an d   AUC an aly s is   u s in g   th MI AS d ataset   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.